DE60117322T2

DE60117322T2 - Verfahren, Vorrichtung und Zusammensetzung zum Spritzgiessen von Schaum

Info

Publication number: DE60117322T2
Application number: DE60117322T
Authority: DE
Inventors: Eiichi Sodegaura-shi Sugihara; Michio Sodegaura-shi Eriguch; Masaki Sodegaura-shi Misumi
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: EP1166991B1; CN1220718C; US7150615B2; DE60117322D1; US20050003032A1; EP1621312A2; US6773640B2; US20020017734A1; EP1166991A2; CN1334283A; EP1621312A3; US20050006805A1; EP1166991A3

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein Spritzgußschäumungsverfahren, bei dem ein physikalisches Schäumungsagens in eine Spritzgußvorrichtung injiziert und mit einem geschmolzenen thermoplastischen Harz vor dem Spritzgußschäumen vermischt wird, und eine dafür geeignete Spritzgußvorrichtung und Harzzusammensetzung. Insbesondere betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Erhalten eines Schaums durch Injizieren eines physikalischen Schäumungsagens in den Zylinder einer Spritzgußvorrichtung bei einem Druck, der niedriger ist als der Vorratsdruck des physikalischen Schäumungsagens, Mischen desselben mit einem geschmolzenen Harz und Expandieren des Volumens der Aushöhlung der Gießform zum Zeitpunkt der Injektion, und eine dafür geeignete Spritzgußvorrichtung und Harzzusammensetzung.
Technischer Hintergrund:
In der Vergangenheit sind Untersuchungen durchgeführt worden für die Verwendung eines Spritzgußverfahrens unter Verwendung von thermoplastischem Harz, bei dem ein Schäumen durchgeführt wird mit dem Ziel der Reduzierung des Materialverbrauchs und des Produktgewichts. Als das Verfahren zum Durchführen des Spritzgußschäumens ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein chemisches Schäumungsagens, das sich thermisch zersetzt, wie Azodicarbonsäureamid, unmittelbar dem thermoplastischen Harzrohmaterial zugefügt oder als ein Masterbatch verwendet wird.
Da ein solches chemisches Schäumungsagens leicht erhältlich und auf einer üblichen in-line-artigen Spritzgußvorrichtung einsetzbar ist, ist es weitläufig beim Spritzgußschäumen verwendet worden. Wenn jedoch ein chemisches Schäumungsagens zu Pellets zugegeben wird, wird eine verhältnismäßig große Menge, wie 1 bis 5 Gew.-%, des chemischen Schäumungsagens benötigt, und zusätzlich ist das Schäumungsagens im Pulverzustand und die Pellets werden getrennt, was eine uneinheitliche Schäumung bewirkt. Außerdem wird in dem Falle, wo ein chemisches Schäumungsagens ein Masterbatch ist, ein Teil des Schäumungsagens aufgrund der Wärme im Extruder, wenn er hergestellt wird, zersetzt. Dies bewirkt ein Problem einer niedrigeren Effizienz bei der Erzeugung von Gas zum Zeitpunkt des Spritzgußschäumens.
Darüber hinaus sind chemische Schäumungsagentien teuer, und dies macht die Materialkosten teurer. Einige von diesen verursachen die Erzeugung von schädlichen Gasen, wie Kohlenmonoxid. Außerdem verblieben in einigen Fällen Zersetzungsrückstände eines chemischen Schäumungsagens im Zylinder der Spritzgußvorrichtung für eine lange Zeit und erschienen auf den Oberflächen der Formgegenstände von Zeit zu Zeit, was deren Aussehen verunziert.
Ein Vorschlag ist ebenfalls für ein physikalisches Schäumen gemacht worden, bei welchem Propan, Stickstoffgas, Kohlendioxid oder dergleichen als das Schäumungsagens anstelle eines chemischen Schäumungsagens verwendet wird. Insbesondere wird das Extrusionsschäumungsverfahren unter Verwendung dieser physikalischen Schäumungsagentien weitläufig für Polystyrolpapier, etc. verwendet. Bei diesem Extrusionsschäumungsverfahren wird ein physikalisches Schäumungsagens unter Druck in den Zylinder eines Extruders durch ein Loch, das in der Mitte des Zylinders gemacht ist, injiziert (japanische Patentveröffentlichung HEI7-16450 und japanische Patentveröffentlichung HEI8-81590, beispielsweise). In dem Falle des Extrusionsschäumens können Produkte, deren Abmessungen und Expansionsverhältnis stabil sind, durch Konstanthalten der Aufgabegeschwindigkeiten des Rohmaterialharzes und des physikalischen Schäumungsagens erhalten werden.
Auf der anderen Seite, im Falle des in-line-artigen Spritzgußverfahrens unter Verwendung eines physikalischen Schäumungsagens beim Spritzgießen, kommt es in einigen Fällen vor, dass, sogar wenn ein Loch im Zylinder für die Injektion des physikalischen Schäumungsagens gemacht ist, es nicht in den Zylinder injiziert werden kann, abhängig von der Position der Schnecke, da die Beziehung zwischen der Position des Injektionsloches und derjenigen der Schnecke nicht immer konstant ist, im Gegensatz zu dem Fall eines Extruders, da das Harz plastifiziert, abgemessen und injiziert wird, wenn sich die Schnecke in dem Zylinder vor- und zurückbewegt.
Auf diese Weise ist es viel schwieriger gewesen, ein physikalisches Schäumungsagens zu einer Spritzgußvorrichtung zuzuführen als zu einem Extruder. Deswegen sind Vorschläge gemacht worden, um das Spritzgußschäumungsverfahren zu verbessern.
Beispielsweise sind als das Spritzgußschäumungsverfahren unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels als ein physikalisches Schäumungsagens, so dass das physikalische Schäumungsagens nicht leicht verdampfen kann, wenn das Harz zur Spritzgußvorrichtung transportiert wird, ein Verfahren (japanische Patentveröffentlichung SHO 46-2184), bei dem eine Mischung eines organischen Agens und eines Harzes periodisch in eine Spritzgußvorrichtung eingetragen werden, und ein Verfahren (japanische Patentveröffentlichung HEI 6-41344), bei dem ein organisches Lösungsmittel und ein thermoplastisches Harz mittels eines Extruders vermischt und dann direkt in eine Gießform injiziert werden, vorgeschlagen worden. Diese Verfahren erfordern, dass aufgrund der Verwendung eines organischen Lösungsmittels Modifikationen bezüglich der Ausrüstung durchgeführt werden, so dass diese zu einem explosionssicheren Typ abgeändert wird. Ferner wird in dem Falle, wo eine solche Mischung in die Gießform von einem Extruder injiziert wird, geschmolzenes Harz kontinuierlich zur Gießform vom Extruder geführt, und folglich wird das Harz aus dem System zu dem Zeitpunkt des Entfernens des Produkts ausgetragen, während das Harz in dem Verfahren des Schäumens ist. Dies liefert die Probleme einer Möglichkeit, dass der geformte Gegenstand mit solch abgegebenem Harz verschmiert wird, und eine hohe Produktionsrate an schadhaften Gegenständen.
Auf der anderen Seite ist ein weiteres Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem Harz geschäumt wird, nachdem es mit einem physikalischen Schäumungsagens unter superkritischer Bedingung imprägniert worden ist. Diese Technologie ist als mikrozelluläre Schaumtechnologie bekannt ( US 5,158,986 ( JP 2625576 ) und US 4,473,665 , unter anderen). Diese mikrozelluläre Schaumtechnologie liefert Produkte, die zum Bewahren von Schlagzähigkeit geeignet sind, obwohl sie ein Schaum sind, durch kleineres Einstellen des Zelldurchmessers des Schaums als derjenige, bei dem ein Zellversagen stattfindet.
Ein Vorschlag ist ebenfalls für Verbesserungen in dem Verfahren zum Injizieren eines solchen physikalischen Schäumungsagens in superkritischem Zustand und im Formungsverfahren gemacht worden, so dass das superkritische physikalische Schäumungsagens für das Spritzgußverfahren angewendet werden kann.
Beispielsweise ist ein Verschlag gemacht worden für ein Verfahren, bei dem ein mikrozellulärer Schaum durch Sättigen von geschmolzenem Harz mit einem physikalischen Schäumungsagens erhalten wird, dann durch Injizieren desselben in die Aushöhlung, die so mit Druck beaufschlagt ist (Gegendruck), dass das Schäumungsagens nicht verdampfen wird, während das Verfahren betrieben wird, so dass das Harz instabil wird, wenn es übersättigt ist, und folglich das Volumen der Aushöhlung expandiert (Kern-Verstärkung)( US 4,473,665 und US 5,334,356 ).
Beim Spritzgußverfahren zum Erhalten eines mikrozellulären Schaums ist es notwendig, eine große Menge eines physikalischen Schäumungsagens in geschmolzenem Harz aufzulösen, so dass es in einen übersättigten Zustand kommen wird, ein physikalisches Schäumungsagens unter hohem Druck und bei erhöhter Temperatur in einigen Fällen zuzuführen, so dass das physikalische Schäumungsagens in superkritischem Zustand in den Zylinder der Spritzgußvorrichtung kommen kann, und zusätzlich eine Druckpumpe oder dergleichen zu verwenden, um das physikalische Schäumungsagens bei einem Druckniveau zu injizieren, das es dem Schäumungsagens ermöglicht, den hohen Harzdruck zu überwinden. Ferner erfordert ein solches Spritzgußverfahren ein System, das das Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens, das in dem Zylinder hergestellt wird, in Ansprechung auf die Bewegung der Schnecke öffnet und schließt und die Bewegung der Druckpumpe, vieler Sensoren und ein Informationsverarbeitungssystem steuert; und als ein Ergebnis wird ein solches Spritzgußverfahren komplex und expressiv.
Ferner ist es in der Gießform notwendig, die Metalloberflächen der Gießform zum Zeitpunkt des Druckbeaufschlagens der Aushöhlung (Gegendruckbeaufschlagung) und Verstärkung des Kerns, durch enges Inkontaktbringen der Metalloberflächen zu versiegeln, so dass das Hochdruckgas nicht entweichen wird. Jedoch ist es schwierig, dies mit der Gießformklemmkraft einer herkömmlichen Spritzgußvorrichtung zu erreichen, und deswegen wird eine Gasdichtigkeit, die somit erforderlich ist, normalerweise durch Verwendung einer Verpackung, die aus Kautschuk oder dergleichen hergestellt ist, erreicht. Trotzdem ist es schwierig gewesen, ein großes Volumen an Produkten herzustellen, da eine solche Verpackung langsam abgenutzt wird, wenn die Aushöhlung erwärmt wird.
Da ferner der Grad der Gasdichtigkeit der Aushöhlung angehoben wird, gab es eine Möglichkeit, dass das Gegendruckbeaufschlagungsgas nicht aus der Aushöhlung zu dem Zeitpunkt der Injektion freigesetzt wird, mit dem Ergebnis, dass es einen Gasaufbau in der Aushöhlung gibt, was eine Delle in geformten Gegenständen und folglich eine Verschlechterung ihres Aussehens bewirkt.
Ferner ist in der japanischen Patentveröffentlichung HEI 11-34129, der japanischen Patentveröffentlichung HEI 11-34130 und der WO 98/31521 der Vorschlag gemacht worden, ein physikalisches Schäumungsagens unter hohem Druck in den Zylinder von der Mitte des Zylinders einer Spritzgußvorrichtung mit einer in-line-Schnecke zuzuführen, so dass das Schäumungsagens in superkritischen Zustand kommen wird. Eine Injektion eines physikalischen Schäumungsagens unter hohem Druck wird eine Druckpumpe und eine komplexe und expressive Ausrüstung erfordern.
Ein Vorschlag ist ebenfalls gemacht worden für ein Verfahren, bei dem die Injektion eines physikalischen Schäumungsagens unabhängig von der Bewegung der Schnecke durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist in der japanischen Patentveröffentlichung HEI 8-258096 ein Vorschlag gemacht worden für ein Verfahren, bei dem ein physikalisches Schäumungsagens von der Endposition der Schnecke durch ein Loch, das in der axialen Richtung der Schnecke gemacht ist, injiziert und mit geschmolzenem Harz vermischt wird. Bei diesem Verfahren ist es, da ein gaspermeables gesintertes Metall oder dergleichen verwendet wird, um zu vermeiden, dass das geschmolzene Harz in das zuvor genannte Injektionsloch zurückfließt, notwendig, das Schäumungsagens bei höherem Druck zu injizieren, da ein Druckverlust auftritt, wenn das physikalische Schäumungsagens durch das gesinterte Metall gelangt. In der japanischen Patentveröffentlichung HEI 8-85128 wird ebenfalls ein Vorschlag gemacht für ein Verfahren, bei dem ein Spritzgußschäumen, nachdem das Harz adäquat mit einem physikalischen Schäumungsagens, wie Kohlendioxid, imprägniert ist, unter Druck in der Kammer, aufgestellt zwischen dem Trichter und dem Zylinder der Spritzgußvorrichtung, durchgeführt wird und dann zu dem Zylinder gesandt wird. Es ist schwierig, das Harz mit einem physikalischen Schäumungsagens bei einer Temperatur in der Nähe von Raumtemperatur in einer kurzen Zeit zu imprägnieren, und ein solches Verfahren ist für eine industrielle kontinuierliche Produktion nicht geeignet.
Ein Vorschlag ist gemacht worden für ein Verfahren, bei dem ein periodischer Spritzgußbetrieb möglich ist durch kontinuierliches Injizieren eines physikalischen Schäumungsagens in geschmolzenes Harz, Einführen des geschmolzenen Harzes in den Zylinder einer Spritzgußvorrichtung und Speichern des Harzes in dem Akkumulator oder Abgeben des Harzes aus dem System, außer zum Zeitpunkt des Abmessens (japanische Patentveröffentlichung HEI 10-230528 und japanische Patentveröffentlichung HEI 10-24436). Gemäß diesem Verfahren besteht keine Notwendigkeit, die Injektion eines physikalischen Schäumungsagens in Synchronisation mit der Bewegung der Gießform und der Schnecke durchzuführen, jedoch wird, da eine Pumpe für den Zweck der Druckbeaufschlagung verwendet wird, die Herstellungsausrüstung teuer. Da zusätzlich die Ausbeute der Materialien abnimmt, wenn das geschmolzene Harz aus dem System abgegeben wird, ist die Anwendung des Verfahrens für die Herstellung von kostengünstigen Schaumprodukten schwierig gewesen.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitzustellen, welches es einem physikalischen Schäumungsagens ermöglicht, in den Zylinder einer Spritzgußvorrichtung bei niedrigem Druck ohne Notwendigkeit einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung, wie einer Pumpe, injiziert zu werden.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitzustellen, welches es einem physikalischen Schäumungsagens ermöglicht, in Synchronisation mit der Bewegung der Gießform und der Schnecke injiziert zu werden, und ein Spritzgußschäumen ohne Halten der Gießform bei hohem Druck zu ermöglichen.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitzustellen, welches ein Spritzgußschäumen ohne Halten der Aushöhlung in der Gießform bei hohem Druck möglich macht.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitzustellen, welches es einem physikalischen Schäumungsagens ermöglicht, in den Zylinder einer Spritzgußvorrichtung bei niedrigem Druck und in Synchronisation mit der Bewegung der Gießform und der Schnecke injiziert zu werden, und ein Spritzgußschäumen ohne Halten der Gießform bei hohem Druck möglicht macht.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitzustellen, welches die Herstellung von spritzgußgeschäumten Gegenständen ermöglicht, die ein gutes Aussehen und ein hohes Expansionsverhältnis aufweisen.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt darin, eine Spritzgußvorrichtung bereitzustellen, die für solche Spritzgußschäumungsverfahren geeignet ist.
Die Aufgabe dieser Erfindung liegt ebenfalls darin, eine Harzzusammensetzung bereitzustellen, die für solche Spritzgußschäumungsverfahren geeignet ist.
Diese Erfindung liefert ein Verfahren zum Spritzgußschäumen des thermoplastischen Harzes, zu dem ein physikalisches Schäumungsagens aus der Mitte des Zylinders durch Verwendung einer Spritzgußvorrichtung mit einer Zweistufenkompressionsschnecke zugeführt wird, welches Zuführen des physikalischen Schäumungsagens in den Zylinder aus dem Vorratstank mit einem Druck kleiner als der Vorratsdruck durch einen Druckunterschied zwischen dem Vorratstank und der Spritzgußvorrichtung, Zuführen des zuvor genannten Schäumungsagens innerhalb des Bereichs vom Startpunkt der zweiten Stufe der Schnecke bis zu einer neunfachen Länge des äußeren Durchmessers der Schnecke in der Richtung der Injektion zu der Zeit, wo die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist, und Erhalten eines Schaums durch Erzeugen des Drucks in der Aushöhlung der Gießform in der Spritzgußvorrichtung auf niedrigen Druck, einschließlich praktisch atmosphärischen Druck, Injizieren des Harzes in die Aushöhlung und dann Expandieren des Volumens der Aushöhlung, umfaßt.
Diese Erfindung stellt eine Spritzgußvorrichtung für thermoplastische Harze bereit, welche einen Tank für physikalisches Schäumungsagens, eine Zweistufenkompressionsschnecke, einen Zylinder mit einem Zuführteil für physikalisches Schäumungsagens im Bereich des Startpunkts der zweiten Stufe der Schnecke bis zu einer neunfachen Länge des äußeren Durchmessers der Schnecke in Richtung der Injektion zu der Zeit, wo die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist, und eine Gießform, die in der Lage ist zum Expandieren des Volumens der Aushöhlung, aufweist.
Ferner stellt diese Erfindung eine Harzzusammensetzung bereit, die für das zuvor genannte Spritzgußschäumungsverfahren zu verwenden ist, welche ein thermoplastisches Harz umfaßt, das als ein Schäumungskeimgeber 0,1 bis 5 Gew.-% eines anorganisches Füllstoffs mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μm, zum thermoplastischen Harz und/oder 0,01 bis 1 Gew.-%, berechnet als nicht zersetztes Material, eines chemischen Schäumungsagens oder seines zersetzten Materials enthält.
Ferner stellt diese Erfindung ein Spritzgußschäumungsverfahren bereit, wie es in Anspruch 15 definiert ist.
Um die obigen Herausforderungen zu erfüllen, haben die Erfinder eine Untersuchung durchgeführt und eifrig und erfolgreich die vorliegende Erfindung bereitgestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
1 ist eine Querschnittszeichnung einer Spritzgußschäumungsvorrichtung, die eine Ausführungsform des Formungsverfahrens dieser Erfindung zeigt.
2 ist eine Teilquerschnittszeichnung des Bereichs des Injektionslochs des physikalischen Schäumungsagens der Spritzgußschäumungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist.
3 ist eine Teilquerschnittszeichnung, die den geschlossenen Zustand eines Kontrollventils zeigt, das an dem Injektionsloch des physikalischen Schäumungsagens, das in 2 gezeigt ist, installiert ist.
4 ist ein schematischer Entwurf, der in einer kontinuierlichen Aufsicht gezeichnet ist, welche den Zustand des geschmolzenen Harzes zeigt, das in die Rille des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe der Schnecke fließt.
5 ist eine Aufsicht einer Brotbüchse, ein Beispiel eines geformten Gegenstands, der durch das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung erhalten wird.
6 ist eine Aufsicht, die einen Aktenordner zeigt, ein Beispiel eines geformten Gegenstands, der durch das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung erhalten wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung:
Das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung wird unten im Detail beschrieben.
Das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Spritzgußschäumen des thermoplastischen Harzes, zu dem ein physikalisches Schäumungsagens von der Mitte des Zylinders durch Verwendung einer Spritzgußvorrichtung mit einer Zweistufenkompressionsschnecke zugeführt wird, welches umfaßt (1) Zuführen des physikalischen Schäumungsagens in den Zylinder aus dem Vorratstank mit einem Druck kleiner als der Vorratsdruck durch einen Druckunterschied zwischen dem Vorratstank und dem Spritzgußvorrichtungszylinder, (2) Zuführen des vorgenannten Schäumungsagens innerhalb des Bereichs vom Startpunkt der zweiten Stufe der Schnecke bis zu einer neunfachen Länge des äußeren Durchmessers der Schnecke in der Richtung der Injektion zu der Zeit, wo die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist, und (3) Erhalten eines Schaums durch Einstellen des Drucks in der Aushöhlung der Gießform in der Spritzgußvorrichtung auf niedrigen Druck, einschließlich praktisch atmosphärischen Druck, Injizieren des Harzes in die Aushöhlung und dann Expandieren des Volumens der Aushöhlung.
Die vorliegende Erfindung kann ein Spritzgußschäumungsverfahren bereitstellen, welches es einem physikalischen Schäumungsagens ermöglicht, in den Zylinder einer Spritzgußvorrichtung bei niedrigem Druck ohne Notwendigkeit einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung, wie einer Pumpe, injiziert zu werden.
In dieser Erfindung wird das Harz in die Aushöhlung injiziert, um sie auszufüllen, und dann wird das Volumen der Aushöhlung nach Ablauf einer geeigneten Zeit expandiert. Als ein Beispiel eines bevorzugten Verfahrens zum Erreichen einer solchen Expansion kann ein Verfahren genannt werden, bei dem die Metallplatten, die die Wände der Aushöhlung ausmachen, bewegt werden (das Kern-Verstärkungsverfahren (core backing)). Das Verfahren, bei dem solche Metallplatten in Richtung auf die Seite der beweglichen Platten bewegt werden, auf denen die Gießform montiert ist, ist am einfachsten.
Bei diesem Verfahren wird die Aushöhlung mit dem Harz zu einer Zeit befüllt, um eine Hautschicht auf der Oberfläche des geformten Gegenstands zu bilden, so dass eine harte Produktoberfläche erhalten werden kann, mit dem Ergebnis, dass, sogar wenn eine Blase mit einem großen Zelldurchmesser aufgrund des ungleichmäßigen geschäumten Zustands innerhalb des Produkts gebildet wird, eine solche Blase keine nachteilige Wirkung auf das Aussehen des Produkts haben wird. In diesem Sinne bietet dieses Verfahren einen Vorteil. Deswegen ist es unnötig, das Innere der Aushöhlung mit Druck zu beaufschlagen, wie es durch herkömmliche Technologie vorgeschlagen wird, so dass das physikalische Schäumungsagens nicht verdampfen wird. Folglich besteht bei dieser Erfindung keine Notwendigkeit, das Innere der Aushöhlung bei hohem Druck, beispielsweise in der Form von Gegendruck, zu halten, und es ist möglich, ein Formen bei niedrigem Druck, sogar bei atmosphärischem Druck, durchzuführen.
Es besteht daher keine Notwendigkeit zur Verwendung einer Kautschukverpackung, um den Druck in der Gießform zu halten oder den Freiraum in der Gießform zu versiegeln. Ferner wird in dem Falle einer Gießform, die aus mehr als einer Gießformplatte hergestellt ist, die Luft, die in der Aushöhlung vorhanden ist, wenn die Gießform mit dem Harz gefüllt wird, durch den Freiraum zwischen den Metallplatten entweichen, wenn das Harz das Innere der Aushöhlung füllt, und folglich gibt es kein Aufhalten der Luft in der Gießform, was kein Problem eines schlechten Aussehens aufgrund der Luftgegenwart bewirkt.
Als der Gießformklemmmechanismus der Spritzgußvorrichtung, der in dieser Erfindung verwendet wird, werden der gerade hydraulische Gießformklemmtyp und der elektrischmotorangetriebene Typ geeigneterweise verwendet, da diese Typen zum genauen Steuern der Geschwindigkeit zur Zeit der Kernverstärkung in der Lage sind. Ferner kann ein Gießformklemmmechanismus, wie vom Gelenkhebeltyp verwendet werden, der Schwierigkeiten beim Durchführen der Kernverstärkung aufweist, durch Verwendung eines Mechanismus, wie von Federn, um den Kern nach Freisetzung der Gießformklemmkraft zu verstärken. Sogar ein Kernverstärken in die andere Richtung als in die Richtung der beweglichen Platten kann möglich gemacht werden durch Bewegung der Metallplatten auf die Seiten der Aushöhlungen mittels von geeigneten hydraulischen und elektrischen Vorrichtungen, Federn etc. Wenn beispielsweise ein Tor in dem Boden eines boxförmigen Gegenstands bereitgestellt wird und ein Kernverstärken in der Richtung des Bodens durchgeführt wird, gibt es wenig oder kein Auftreten von Schaumbildung an den Seiten.
Mit solchen Produkten ist es möglich, eine Schaumbildung in allen fünf Richtungen durch Verstärken des Kerns in der Richtung der vier Seiten gleichzeitig mit Kernverstärkung in der Richtung des Bodens zu bewirken.
Beim Kernverstärken in irgendeine andere Richtung als in die Richtung der beweglichen Platten, ist es möglich, einen T-förmigen oder Y-förmigen hydraulischen Zylinder zusätzlich zu dem Gießformklemmzylinder zu verwenden. Da keine Gegendruckbeaufschlagung auf diese Weise durchgeführt wird, ist es möglich, eine Vorrichtung zu entwerfen, bei der die Metallplatten zum Kernverstärken auf eine komplizierte Art und Weise zurückgezogen werden.
Ferner ist es mit boxförmigen Gegenständen, wie Behältern, möglich, diese so zu entwerfen, dass sie zusammengesetzt werden können, nachdem der Boden und die Seiten getrennt durch Durchführen einer Kernverstärkung auf den beweglichen Plattenseiten alleine geformt wurden. Auf solche Art und Weise hergestellte Behälter können in einer kompakten, nicht-zusammengesetzten Form gewonnen werden, nachdem sie beim Transport von Waren verwendet worden sind. Ferner können sie bei boxförmigen Gegenständen spritzgußgeformt werden in einer Form wie einer Entwicklungserhebung, mit einer Kernverstärkung, die in der beweglichen Plattenseite durchgeführt wird, und zur Verwendung wie erforderlich zusammengesetzt werden, nachdem sie von der Gießform entfernt worden sind.
Wenn ferner irgendein boxförmiger Gegenstand einen Abschnitt aufweist, der später wie oben erwähnt zu falten ist, ist es möglich, den Schaum in dem linearen Bereich zu zerdrücken, an dem der Gegenstand gefaltet wird, bevor das Harz vollständig verfestigt ist, durch Verwendung eines Gießformauswerfmechanismus, so dass der lineare Bereich später leichter zu falten sein wird. Dies ermöglicht, dass der boxförmige Gegenstand leicht zusammensetzbar ist und macht den Gegenstand im gefalteten Bereich stärker und für eine wiederholte Verwendung widerstandsfähig.
In dieser Erfindung ist es möglich, das Expansionsverhältnis und das Aussehen wie gefordert durch die Temperatur und die Injektionsgeschwindigkeit des injizierten Harzes zu steuern, die Wartezeit von der Vervollständigung der Injektion zum Start der Kernverstärkung, den Umfang und Geschwindigkeit der Kernverstärkung, die Kühlzeit nach der Vervollständigung der Kernverstärkung, etc. Ferner kann die Kernverstärkung in mehreren Schritten durchgeführt werden, und dies macht die Herstellung von Produkten mit hohem Expansionsverhältnis und feinen Zellen möglich.
Bei dem Spritzgußschäumungsverfahren wird das Harz in dem Bereich, der mit der Gießform in Kontakt kommt, wenn geschmolzenes Harz in die Gießform injiziert wird, schneller verfestigt als das Harz innerhalb des geformtes Gegenstands. Deswegen wird eine nicht geschäumte Hautschicht gebildet, und die Produktform wird durch ihre Festigkeit bewahrt. Die Dicke dieser Hautschicht ist bevorzugt nicht kleiner als 0,1 mm, bevorzugter nicht kleiner als 0,3 mm, noch bevorzugter nicht kleiner als 0,5 mm.
Das Timing der Kernverstärkung, das für die Bildung einer Hautschicht einer solchen Dicke durchzuführen ist, unterscheidet sich mit der Art des Harzes, der Art des Schäumungsagens, der Gießformtemperatur und der Harztemperatur. Beispielsweise im Falle der Verwendung von Kohlendioxid als das physikalische Schäumungsagens und eines üblichen Polypropylenharzes ist das Timing der Kernverstärkung bevorzugt 0,5 bis 3 Sek. von der Vervollständigung der Injektion. Wenn die Zeit von der Vervollständigung der Injektion zur Kernverstärkung zu kurz ist, wird eine Hautschicht adäquater Dicke nicht gebildet werden. Und wenn die Zeit zu lang ist, wird die Verfestigung des Harzes fortschreiten, was es schwierig macht, ein adäquates Expansionsverhältnis sogar durch Mittel einer Kernverstärkung zu erhalten.
Die Kernbewegungsgeschwindigkeit zur Zeit der Kernverstärkung unterscheidet sich ebenfalls mit der Produktdicke, der Art des Harzes, der Art des Schäumungsagens, der Gießformtemperatur und der Harztemperatur. Beispielsweise im Falle der Verwendung von Kohlendioxid als das physikalische Schäumungsagens und eines üblichen Polypropylenharzes liegt die Kernbewegungsgeschwindigkeit bevorzugt bei etwa 0,01 bis 2 mm/Min. Wenn die Geschwindigkeit zu gering ist, wird sich das Harz in der Mitte der Kernverstärkung verfestigen, mit dem Ergebnis, dass eine adäquate Expansion nicht erreicht werden wird. Und wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, wird die Bildung und das Wachstum der Zellen nicht der Bewegung des Kerns folgen, mit dem Ergebnis, dass die Zellen aufgebrochen werden und das Aussehen nicht zufriedenstellend sein wird.
Die Gießformtemperatur, die üblicherweise bei der Formung von Harzen verwendet wird, ist adäquat. Bei der Herstellung solcher Gegenstände, die eine kleine Dicke und ein hohes Expansionsverhältnis zeigen, ist es ratsam, die Temperatur auf einem Niveau einzustellen, das ein wenig höher ist als die normale Gießformtemperatur. Die Dicke und das Expansionsverhältnis der durch diese Erfindung erhaltenen Produkte unterscheiden sich mit der Art des Harzes, der Art und Zugabemenge des physikalischen Schäumungsagens, der Gießformtemperatur und der Harztemperatur, etc. Beispielsweise im Falle der Verwendung von Kohlendioxid als das physikalische Schäumungsagens und eines herkömmlichen Polypropylenharzes können Produkte mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 100 mm und einem Expansionsverhältnis von 1 bis 5 erhalten werden.
Es ist einfach, Produkte mit großen Wanddicken, einer hohen Expansionsgeschwindigkeit und einem einheitlichen Zelldurchmesser von einem üblichen Polypropylenharz zu erhalten, zu dem eine geeignete Menge an Kautschuk, wie Ethylen-Propylen-Kautschuk, Ethylen-Buten-Kautschuk, Ethylen-Octen-Kautschuk und Styrol-Buten-Blockkautschuk oder Polyethylen niedriger Dichte zugefügt worden ist. Ferner ist es ebenfalls einfach, Produkte mit größerer Wanddicke, einer hohen Expansionsgeschwindigkeit und einem einheitlichen Zelldurchmesser von einem Polypropylenharz mit einer hochmolekulargewichtigen Komponente in ihrem Homopolymerabschnitt oder einem leicht vernetzten Polypropylenharz zu erhalten. Es ist möglich, Produkte mit einer Dicke von etwa 200 mm und einem Expansionsverhältnis von etwa 10 von diesen modifizierten Polypropylenharzen zu erhalten. Ferner, verglichen mit kristallinen Harzen, können nicht-kristalline Polymerharze auf Styrolbasis und Polycarbonat verwendet werden, um Produkte mit einem Expansionsverhältnis von nahezu dem 20-fachen zu erhalten.
Gemäß dieser Erfindung ist es möglich, Schaumprodukte mit einem guten Aussehen aufgrund der Glattheit und Festigkeit der Hautschicht zu erhalten, sogar wenn einige Variationen bezüglich der Zellform innerhalb der geformten Produkte, der Zelldichte und des Expansionsverhältnisses auftreten. In dieser Erfindung liegt im Falle des Erhaltens von Produkten mit geschlossenen Zellen der durchschnittliche Zelldurchmesser bei etwa 0,01 bis 1 mm. Jedoch gibt es kein Problem, wenn der Zelldurchmesser mehrere Millimeter ist und einige der Zellen kontinuierlich verbunden werden, abhängig von der Form und Anwendung der Produkte.
Im Falle von Produkten mit einem hohen Expansionsverhältnis sind die Zellen kontinuierlich miteinander verknüpft und verbunden, und die Innenräume der Produkte werden hohl. Jedoch ist es ebenfalls möglich, Produkte herzustellen, die leicht im Gewicht sind und eine hohe Festigkeit aufweisen, da es Säulen von orientiertem Harz innerhalb des Hohlraums gibt. Diese Produkte mit einem hohen Expansionsverhältnis sind am geeignetsten zur Verwendung als ein Austauschmaterial für Pappplatten und Schwimmer.
Ferner ist es in dieser Erfindung möglich, Heißkanalwerkzeug, Verschlußdüse, Verschlußtor, etc. zu verwenden, die beim üblichen Spritzgießen verwendet werden. Das Heißkanalwerkzeug erlaubt, die Ausbeute des Materials zu verbessern, während das Auftreten von Angußkanälen, etc. eliminiert wird. Die Verschlußdüse und das Verschlußtor können verhindern, dass das anschließend herzustellende Produkt dadurch kontaminiert wird, dass das Harz in die Aushöhlung aufgrund des Drucks des physikalischen Schäumungsagens entweicht, das zu dem Zeitpunkt des Entfernens des Produkts verdampft wird. Die Verschlußdüse kann am Ende der Schnecke der Spritzgußvorrichtung installiert werden, und das Verschlußtor kann in der Gießform installiert wird.
Wenn das Volumen der Aushöhlung zu klein ist verglichen mit dem Volumen von der Verschlußdüse zum Produkttor, oder wenn die Verfestigungstemperatur eines Harzes, wie eines Kautschuks und eines Elastomers, gering ist, und das Harz sich langsam verfestigt an dem Tor und dem Angußkanal, wird das Harz, das zwischen der Verschlußdüse und dem Tor eingefüllt ist, leicht in die Aushöhlung fließen, wenn das Schäumen durchgeführt wird, während das Volumen der Aushöhlung zunimmt. Dies kann ein unerwünschtes Aussehen des Produkts und eine Abnahme des Expansionsverhältnisses bewirken. In einem solchen Falle wird ein Folientor als das Tor verwendet. Im Falle eines Nadeltores (pin gate) ist es wünschenswert, einen Niveauunterschied im Bereich, der das Tor umgibt, bereitzustellen. Ebenfalls sind ein Verfahren, bei dem die Zeit bis zur Abdichtung des Tores nach der Vervollständigung der Injektion abgekürzt wird, in dem die Toraussicht klein gemacht wird und Vibrationen mittels Ultraschallwellen gegeben werden, so dass die Fließfähigkeit des Harzes zum Zeitpunkt der Injektion höher sein wird, und ein Verfahren, bei dem das Volumen des Harzkanals in der Nähe der Verschlußdüse unmittelbar nach Injektion leicht erhöht wird, so dass der Harzdruck zwischen der Verschlußdüse und dem Tor scharf abfallen wird unmittelbar nachdem die Verschlußdüse geschlossen ist, ebenfalls bevorzugt.
In 1 ist ein Beispiel einer Gießform mit einem Heißkanalwerkzeug und einem Verschlußtor als ein Beispiel einer Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht. Das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf das Spritzgußverfahren, das bei dem Nicht-Schäumungsspritzgußverfahren in der Vergangenheit verwendet worden ist.
Beispielsweise ist ein Verfahren für die Herstellung von Automobilinnenausstattungen, wie Türinnenausstattungen und Stützen, mit leichter Haut anwendbar für die Herstellung von Automobilinnenausstattungen mit dünner Haut, wie Türausstattungen and Pilloren, bei dem das Harz in die Aushöhlung injiziert wird, während es geschäumt wird, mit einer aus Leder hergestellten Haut, Gewebe und thermoplastisches Elastomer werden auf die bewegliche Plattenseite der Aushöhlung aufgesetzt und die Gießform offengelassen, wobei die Gießform geschlossen wird, so dass die gesamte Gießform mit dem Harz gefüllt wird und dann der Kern wiederum verstärkt wird (Injektionspresse).
Als ein Beispiel der Anwendung eines Mehrschichtspritzgießens wird ein thermoplastisches Elastomer enthaltend kein physikalisches Schäumungsagens injiziert, und/oder ein thermoplastisches Elastomer enthaltend ein physikalisches Schäumungsagens wird injiziert, um durch diese Erfindung geschäumt zu werden, und dann wird ein Substratmaterialharz, wie Polypropylen, spritzgußgeschäumt durch das Verfahren dieser Erfindung, so dass sie für die Herstellung von Automobilinnenausstattungen mit dünner Haut angewendet werden können. Ferner ist es ebenfalls möglich, das Spritzgußschäumen (Insertionsformen) durch das Verfahren dieser Erfindung nach Einsetzen eines Metalls in die Gießform durchzuführen.
Wenn ferner das Volumen der Aushöhlung kleiner gehalten wird als das abgemessene Harzvolumen, wird das Volumen der Aushöhlung mit Injektionsdruck expandiert, während das geschmolzene Harz, das mit einem physikalischen Schäumungsagens gemischt ist, injiziert wird (Injektionskompressionsverfahren), und der Kern wird nach der Vervollständigung der Injektion verstärkt, dann eine Hautschicht auf der Produktoberfläche in einer kurzen Zeit vom Beginn der Injektion gebildet, was zu einem großen Ausmaß das Auftreten von Abnormalitäten, wie Flash- oder Silberstriche, vermindert, die aufgrund der abrupten Verdampfung des physikalischen Schäumungsagens auf der Oberfläche des geformten Produkts auftreten, und als ein Ergebnis wird ein Produkt mit der gleichen Aussehensqualität wie dasjenige eines üblichen festen geformten Produkts erhalten.
Wenn ferner eine Gießform, die in der Form einer Chinaschale gebildet ist, hergestellt und in der Maschine eingestellt wird, wird das Harz injiziert, während es geschäumt wird, wobei die Gießform offengehalten wird, wobei das geschäumte Harz die gesamte Aushöhlung ausfüllen kann, nachdem die Gießform geschlossen ist, und dann wird der Kern verstärkt, wobei das geschäumte Harz solche Wandbereiche des Behälters erreichen wird, in denen das Expansionsverhältnis nicht ansteigen wird, mit dem Ergebnis, dass eine Chinaschale erhalten wird, deren Seiten ebenfalls geschäumt sind. Eine solche Chinaschale ist aufgrund ihres geringen Gewichts bestens geeignet zur Verwendung als Behälter für Fertiggerichte.
In dieser Erfindung wird ein kleiner Variationsgrad in der Zellform innerhalb eines geformten Produkts, der Zelldichte, des Expansionsverhältnisses, etc. die Qualität der geformten Produkte nicht beeinflussen. Deswegen gibt es keine Begrenzung bezüglich des geschmolzenen Harzes, zu dem ein physikalisches Schäumungsagens zugefügt worden ist. Aus diesem Grunde gibt es keine Notwendigkeit, ein physikalisches Schäumungsagens in dem geschmolzenen Harz hocheinheitlich, wie in herkömmlicher Technologie vorgeschlagen, zu verteilen.
In dieser Erfindung gibt es keine Begrenzung bezüglich des Designs der Schnecke der Spritzgußvorrichtung. In dieser Erfindung wird die Verwendung einer Mehrstufenkompressionsschnecke, bevorzugt einer Zweistufenschnecke und einer Mehrkompressionsschnecke, für die Schnecke der Spritzgußvorrichtung empfohlen. Eine Schnecke mit Kompressionsrillen (mit Flügeln), die eine ausgezeichnete Fähigkeit aufweist, geschmolzenes Harz zu versenden, kann für die zweite Stufe verwendet werden, obwohl eine solche Schnecke mit Kompressionsrillen eine geringere Umrührfähigkeit aufweist.
Aufgrund der hohen Fähigkeit, das Harz zu versenden, ist in dieser Erfindung die Rille folgend dem Ende des Kompressionsschneckenabschnitts der ersten Stufe tiefer hergestellt, so dass der Harzdruck scharf abgesenkt wird. In diesem Abschnitt, in dem Druck abgesenkt wird, kommt das geschmolzene Harz in verkümmertem Zustand, und der Hohlraum, in dem kein Harz vorliegt, wird erzeugt. Ein physikalisches Schäumungsagens, dessen Druck bevorzugt auf nicht mehr als 80 % gegen den Vorratsdruck vermindert worden ist, wird in diesen Hohlraumbereich geführt.
Unten wird eine Erklärung der Spritzgußvorrichtung durch Bezugnahme auf 1 gegeben. Die Spritzgußschäumungsvorrichtung ist mit einem Spritzgußformungszylinder 7 und einem Spritzformungsvorrichtungszweistufenkompressionszylinder 8 ausgerüstet. Der Spritzgußzylinder wird durch Heißvorrichtung 12 erwärmt. Das physikalische Schäumungsagens wird in den Zylinder durch ein Injektionsloch 18 für physikalisches Schäumungsagens mittels einer Pumpe 13 für physikalisches Schäumungsagens und eine Versorgungsleitung 14 für Schäumungsagens über Bombenventil 15, Druckreduktionsventil 16 und Kontrollventil 17 injiziert. Der Kompressionsabschnitt der ersten Stufe ist der mit 9 bezeichnete Abschnitt, und der Kompressionsabschnitt der zweiten Stufe ist die Abschnittszahl 10.
1 ist eine Veranschaulichung, die die Schnecke zeigt, die sich am weitesten in die Injektionsrichtung vorbewegt hat. Der Kompressionsabschnitt 9 der ersten Stufe, welcher die Pellets, die von Trichter 19 geliefert werden, vorantreibt, weist tiefe Schneckenrillen auf. Normalerweise werden die Schneckenrillen praktisch einheitlich bis zur Vorderseite der ersten Stufe flach, oder die Schneckenrillen verbleiben bis zu einem bestimmten Punkt konstant und werden dann flach. Aufgrund dieses Designs wird das Harz zusammengedrückt, wobei die Luft in dem Harz nach hinten entweicht.
Anschließend, bei 11, werden die Schneckenrillen abrupt tief, wobei das Volumen zwischen den Schneckenrillen mit dem Ergebnis expandiert wird, dass Zwischenraum erzeugt wird, in dem Gas zusätzlich zum Harz injiziert werden kann. Dies wird Druckreduktionsabschnitt 11 genannt. In diesem Abschnitt ebenso wie im Kompressionsabschnitt der ersten Stufe werden normalerweise die Schneckenrillen praktisch einheitlich bis zur Vorderseite des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe flach, oder die Schneckenrillen verbleiben bis zu einem bestimmten Punkt konstant und werden dann flach mit dem Ergebnis, dass das Harz zusammengedrückt wird. Das Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens ist bevorzugt an der Stelle (9D) angeordnet, die um das neunfache länger ist als der Schraubenaußendurchmesser (D) von dem Startteil des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe, wobei die Schraube in einem Zustand ist, in dem sie am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist, d. h. an der Position von 0 bis 9D, bevorzugt 0 bis 3D, des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe.
In dem Rückabschnitt von 0D, d. h. im Kompressionsabschnitt der ersten Stufe, würde das physikalische Schäumungsagens aus dem Trichterauslaß oder dem Rillenbereich in den Rückbereich der Schnecke entweichen und folglich nutzlos werden. Im vorderen Abschnitt von 9D folgen der Bereich, in dem das anschließende Mischen des Harzes und des physikalischen Schäumungsagens durchgeführt wird, und der Bereich, in dem das Harz zusammengedrückt wird. Deswegen wird das Verhältnis L/D der Schnecke als ein ganzes sehr groß werden, die Stärke der Schnecke der Spritzgußvorrichtung würde geringer werden, und die Größe der gesamten Spritzgußvorrichtung würde größer werden. Aus diesem Grunde wäre dies ineffizient.
Das Harz wird in Aushöhlung 3 der Gießform mit Gießformkern (auf der beweglichen Seite) 1 und Gießformhülle (auf der stationären Seite) von Spritzgußvorrichtungsdüse 6 über Heißkanalwerkzeug 5 und Verschlußdüse 4 injiziert.
2 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs, der das Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens umgibt. Das geschmolzene Harz wird durch die Rillen des Kompressionsabschnitts 10 und Flügel 21 der Schnecke nach vorne bewegt, und als ein Ergebnis wird ein Zwischenraum, in dem kein Harz vorhanden ist, im Druckreduktionsabschnitt 11 erzeugt. Im Druckreduktionsabschnitt 11 ist ein Injektionsloch 18 für das physikalische Schäumungsagens gebildet, und das physikalische Schäumungsagens wird von Versorgungsleitung 20 für das physikalische Schäumungsagens injiziert. Im Zustand der 1 und 2 ist der Druck in dem Hohlraumbereich nicht so hoch, dass das physikalische Schäumungsagens sogar bei niedrigem Druck injiziert werden kann. Um diesen Zustand zu erreichen, ist das Verhältnis, L2/L1, zwischen der Tiefe der letzten Rille der ersten Stufe, L1, und der Tiefe der ersten Rille der zweiten Stufe, L2, wünschenswerterweise im Bereich von 1,2 bis 6, bevorzugt 2,5 bis 4,5.
Zusätzlich können unter Berücksichtigung ihrer Harzbewegungsfähigkeit und Mischfähigkeit der Kompressionsabschnitt 9 der ersten Stufe und der Kompressionsabschnitt 10 der zweiten Stufe so entworfen sein, dass sie eine, zwei oder drei Rillen aufweisen. Für den Entwurf der Tiefe, etc. der Rillen der Kompressionsabschnitte der ersten und zweiten Stufe kann die druckresistente Struktur des Lüftungsteils einer kommerziell erhältlichen Spritzgußvorrichtung mit einer Belüftungsvorrichtung verwendet werden, nachdem sie verstärkt worden ist, sofern es innerhalb des oben gezeigten Bereichs ist. Ferner kann das Design so sein, dass lediglich die Schnecke von demjenigen Typ mit einer Belüftungsvorrichtung ist, während der Zylinder vom üblichen Typ ist, in dem ein Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens bereitgestellt wird.
Ferner zeigt eine Schnecke, die so entworfen ist, dass in dem Schneckenabschnitt des Kompressionsabschnitts der ersten Stufe der Abstand zwischen Schraubenrillen in dem letzten Teil von 0,5 bis 2D kurz ist, so dass die Schneckenrillen vollständig mit dem geschmolzenen Harz gefüllt werden, einen beträchtlichen Effekt bei der Vermeidung, dass das physikalische Schäumungsagens zur Rückseite der Schnecke des Kompressionsabschnitts der ersten Stufe entweicht.
Wenn die Schnecke beginnt, sich in der entgegengesetzten Richtung zur Richtung der Injektion von dem in 1 und 2 gezeigten Zustand (dem Abmeß- und Plastifizierabschnitt) zurückzuziehen, wird das so plastifizierte Harz zum Druckreduktionsabschnitt 11 vom Kompressionsabschnitt 9 geliefert. Das gelieferte geschmolzene Harz wird zu einem geeigneten Grad mit dem physikalischen Schäumungsagens vermischt, das durch das Injektionsloch 18 für das physikalische Schäumungsagens injiziert worden ist. In diesem Falle ist keine besondere gründliche Dispersion erforderlich, und das physikalische Schäumungsagens kann belassen werden, um vom Harz durch den Druck des Schäumungsagens und die Scherung, die durch das Mischen des Harzes entwickelt wird, eingefangen zu werden.
Zum Ende der Schnecke hin, deren Rillen mit dem geschmolzenen Harz zu füllen sind, ist ferner viel des Zwischenraums, der durch das physikalische Schäumungsagens zu besetzen ist, das in den Rillen vorhanden ist und das noch einzumischen ist, entweder große Blasen, die miteinander verbunden sind, oder ein großer Klumpen solcher Blasen, die in einem solchen Abstand vorliegen, dass sie Druck aufeinander ausüben können. Die Drücke des physikalischen Schäumungsagens in solchen Bereichen sind etwa gleich, und das physikalische Schäumungsagens vom gleichem Druck zusammen mit dem geschmolzenen Harz wird nach vorne zum Flügel 21, der die Rillen ausbildet, geführt. In diesem Verfahren wird das physikalische Schäumungsagens langsam mit dem geschmolzenen Harz gemischt und in diesem dispergiert, und als ein Ergebnis wird ein Vermischungsgrad des physikalischen Schäumungsagens, der zum Zeitpunkt des Spritzgußschäumens keinerlei Probleme darstellen wird, erreicht. Wenn sich die Schnecke weiter zurückzieht, steigt der Harzdruck aufgrund der Kompression durch die Schnecke im Kompressionsabschnitt 10.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Spritzgußvorrichtung, die für das Spritzgußschäumungsverfahren dieser Erfindung geeignet ist, ist eine Spritzgußvorrichtung für thermoplastische Harze, die (1) einen Tank für physikalisches Schäumungsagens, (2) eine Zweistufenkompressionsschnecke, (3) einen Zylinder mit einem Zuführteil für physikalisches Schäumungsagens im Bereich vom Startpunkt der zweiten Stufe der Schnecke bis zur neunfachen Länge des Außendurchmessers der Schnecke in der Richtung der Injektion zu der Zeit, wo die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion fortbewegt worden ist, und (4) eine Gießform, die zum Expandieren des Volumens der Aushöhlung fähig ist, aufweist.
Eine Spritzgußvorrichtung, dessen Verhältnis, L2/L1, zwischen der Tiefe der letzten Rille der ersten Stufe der Zweistufenkompressionsschnecke der zuvor genannten Spritzgußvorrichtung, L1, und der Tiefe der ersten Rille der zweiten Stufe, L2, in dem Bereich von 1,2 bis 6 liegt, ist eine weitere Ausführungsform der Spritzgußvorrichtung.
Zusätzlich ist eine Spritzgußvorrichtung mit einem Harzkontrollventil in dem zuvor erwähnten Versorgungsabschnitt für physikalisches Schäumungsagens ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform der Spritzgußvorrichtung.
Für den Fall, dass der Niederdruckabschnitt nicht innerhalb der Breite der Schneckenabmeßzone aus irgendeinem Grunde, dass die Spritzgußvorrichtung für die Herstellung von nicht geschäumten Produkten zusätzlich zu geschäumten Produkten verwendet wird, angeordnet werden kann, wird vorgeschlagen, dass ein Kontrollventil in der Leitung für das physikalische Schäumungsagens installiert wird, so dass das geschmolzene Harz nicht in das Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens fließen wird. 1 und 2 veranschaulichen Ausführungsformen, die mit Kontrollventil 17 ausgerüstet sind. 3 zeigt ein Beispiel eines Falles, in welchem der Harzdruck über den Injektionsdruck des physikalischen Schäumungsagens angehoben worden ist. Wenn der Harzdruck über den Versorgungsdruck des physikalischen Schäumungsagens steigt, wird Kontrollventil 17 betätigt, und die Versorgung des physikalischen Schäumungsagens wird stoppen. Das geschmolzene Harz tritt nicht in die Leitung für physikalisches Schäumungsagens durch Wirkung des Kontrollventils 17 ein. Da jedoch das physikalische Schäumungsagens, das noch zu vermischen ist, das im hinteren Teil (der Trichterseite) vorhanden ist, in einen Zustand kommt, in welchem es mit dem geschmolzenen Harz vermischt wird, gibt es kein solches inadäquates Schmelzen des physikalischen Schäumungsagens, welches ein Problem darstellen könnte zum Zeitpunkt des Spritzgußschäumens. Ferner stellt der Pfeil in 3 die Richtung des Harzflusses dar.
4 stellt eine schematische Aufsicht eines Kompressionsabschnitts 10 der zweiten Stufe dar, der mehrere Rillen abdeckt. Ein Klumpen 22 aus physikalischem Schäumungsagens, der durch zahllose Blasen in dem geschmolzenen Harz gebildet wird, wird mit dem Harz durch den Druck des physikalischen Schäumungsagens und die Scherung, die durch die Flügel der Schnecke entwickelt wird, vermischt und nach vorne bewegt. Sogar wenn sich die Schnecke zurückzieht, steigt der Harzdruck, das Kontrollventil schließt sich und die Versorgung des physikalischen Schäumungsagens stoppt, das Mischen des geschmolzenen Harzes und des physikalischen Schäumungsagens wird fortfahren, und das mit dem physikalischen Schäumungsagens gemischte Harz wird sich nach vorne bewegen, solange wie der Klumpen 22 des physikalischen Schäumungsagens verbleibt. In dieser Erfindung schreitet die Auflösung des physikalischen Schäumungsagens in dem geschmolzenen Harz langsam voran, da der Druck des gelieferten physikalischen Schäumungsagens nicht hoch ist, und es wird eine ausreichend lange Zeitdauer für Klumpen 22 dauern, um sich aufzulösen. Ferner stellt der Pfeil in 4 die Richtung des Harzflusses dar.
Folglich werden, sogar wenn die Versorgung des physikalischen Schäumungsagens durch Kontrollventil 17 gestoppt wird, das Mischen des geschmolzenen Harzes und des physika lischen Schäumungsagens für einige Zeit fortfahren und das mit dem physikalischen Schäumungsagens gemischte Harz wird nach vorne bewegt werden, solange der Klumpen 22 aus physikalischem Schäumungsagens verbleibt. Wenn ferner die Plastifizierung und das Abmessen vollständig sind und die Schnecke stoppt, wird das Mischen des geschmolzenen Harzes und des physikalischen Schäumungsagens temporär stoppen. Dies wird jedoch kein Problem beim Spritzgießen des Schaumprodukts darstellen, da das mit dem physikalischen Schäumungsagens mit einer etwa konstanten Konzentration gemischte Harz in der Schnecke gelagert wird.
Daher wird gemäß dieser Erfindung die Versorgung des physikalischen Schäumungsagens zum Zylinder periodisch durch die Bewegung der Schnecke durchgeführt, jedoch wird eine Mischung des geschmolzenen Harzes und des physikalischen Schäumungsagens kontinuierlich während der Plastifizierungs- und Abmeßzeit geliefert, was folglich keine solche Ungleichmäßigkeit in der Schäumungsagenskonzentration bewirkt, welche irgendein Problem bezüglich des Aussehens, etc. zum Zeitpunkt des Spritzgußschäumens verursacht.
Irgendwelche üblichen physikalischen Schäumungsagentien können als das Schäumungsagens zur Verwendung dieser Erfindung ohne irgendwelche besonderen Probleme verwendet werden. Beispiele solcher physikalischen Schäumungsagentien schließen Dämpfe von organischen Lösungsmitteln mit niedrigem Siedepunkt, wie Methanol, Ethanol, Propan, Butan und Pentan; Dämpfe von inerten Lösungsmitteln auf Halogenbasis, wie Dichlormethan, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Flon und Stickstofftriflorid; und Inertgase, wie Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Helium, Neon und Astat, ein.
Von diesen sind Kohlendioxid, Stickstoff und Argon, die nicht zu verdampfen sind, kostengünstig und schließen eine geringe Gefahr für eine Umweltverschmutzung und für einen Brand ein und sind am besten. Bezüglich des Verfahrens zum Lagern des physikalischen Schäumungsagens können Kohlendioxid, Stickstoff, etc. verwendet werden, da sie in Zylindern vorliegen und zur Spritzgußvorrichtung über ein Druckminderungsventil geliefert werden können.
Im Falle irgendwelcher Anlagen zum Herstellen von Schaumprodukten in einem großen "Maßstab werden Vorratstanks für verflüssigtes Kohlendioxid, verflüssigten Stickstoff, etc. installiert, und diese werden durch einen Wärmetauscher verdampft und zur Spritzgußmaschine durch ein Druckminderungsventil über ein Leitungssystem geliefert.
Im Falle von physikalischen Schäumungsagentien im flüssigen Zustand bedeutet der Vorratsdruck, wie er in dieser Erfindung definiert ist, ferner den Druck, bei dem das Schäumungagens verdampft wird und zum Druckminderungsventil geliefert wird. Der Vorratsdruck liegt bevorzugt im Bereich von 0,13 bis 100 MPa. Wenn der Vorratsdruck zu gering ist, wird es unmöglich, das Schäumungsagens in die Spritzgußvorrichtung zu injizieren; und wenn der Vorratsdruck zu hoch ist, wird es notwendig, die Druckwiderstandsfestigkeit der Lageranlagen zu erhöhen, was in einer größeren Größe der Anlagen resultiert, und das Ausmaß des Schadens würde größer werden im Falle eines Unfalls durch Bersten des Leitungssystems oder dergleichen, was aus einem Sicherheitsstandpunkt heraus nicht wünschenswert wäre.
Als eine der bevorzugten spezifischen Ausführungsformen des Spritzgußschäumungsverfahrens dieser Erfindung kann die folgende genannt werden:
Ein Spritzgußschäumungsverfahren zum Erhalten eines Schaums, welches umfaßt: (1) kontinuierliches oder periodisches Liefern des physikalischen Schäumungsagens von dem Vorratstank zum Zylinder der Spritzgußvorrichtung durch ein Loch, das in der Mitte des Zylinders gemacht ist, durch Verwendung des Druckunterschieds mit dem Inneren des Zylinders durch Vermindern des Drucks des physikalischen Schäumungsagens um nicht mehr als 80 % gegenüber dem Vorratsdruck, (2) wobei der zuvor genannte Zylinder eine Zweistufenkompressionsschnecke aufweist, die eine Kompression durchführen wird durch langsames Reduzieren des Volumens der Rillen in der Injektionsrichtung, so dass das Harz in der Injektionsrichtung vorbewegt wird, wobei das Verhältnis L2/L1 zwischen der Tiefe der letzten Rille der ersten Stufe, L1, und der Tiefe der ersten Rille der zweiten Stufe, L2, in dem Bereich von 1,2 bis 6 ist, (3) wobei das Injektionsloch für das physikalische Schäumungsagens in dem Bereich vom Startpunkt der zweiten Stufe der Schnecke bis zu einer neunfachen Länge des Außendurchmessers der Schnecke in der Injektionsrichtung positioniert ist, wenn die Schnecke am weitesten in die Injektionsrichtung vorbewegt worden ist, und (4) Expandieren des Volumens der Aushöhlung der Gießform durch Einstellen des Drucks innerhalb der Aushöhlung auf atmosphärischen Druck nach der Injektion und dem Einfüllen des Harzes.
In dieser Erfindung kann irgendein thermoplastisches Harz ohne irgendeine besondere Begrenzung verwendet werden, das in einem nicht geschäumten Zustand spritzgußgeformt werden kann. Beispiele eines solchen thermoplastischen Harzes schließen Polyethylen, wie Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen mittlerer Dichte, Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht und cyclisches Polyethylen; Copolymere auf Ethylenbasis, wie Ethylen-Acrylat-Copolymer und Ethylen-Vinylacetat-Copolymer; Homopolypropylen; statistische Copolymere von Propylen und α-Olefinen, wie Ethylen, Buten, Penten, Hexen und Octen; Polypropylen-Blockcopolymere, wie Ethylen-Propylen-Blockcopolymer; Olefinharze, wie Polybuten und Polymethylpenten; Kautschuke und Elastomere, wie Polybutylen, Polyisobutylen, Polybutadien, Naturkautschuk, thermoplastisches Polyurethan, Isoprenkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Ethylen-Buten-Kautschuk, Ethylen-Octen-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und Chloropren-Kautschuk ein; und solche vernetzten Kautschuke und Elastomere, welche zu einem solchen Ausmaß vernetzt worden sind, daß sie spritzgußverformt werden können, und solche, deren Fließfähigkeit mit Polypropylen und Mineralöl verbessert worden ist.
Ferner kann die vorliegende Erfindung Harze auf Styrolbasis anwenden, wie Polystyrol, AS-Harz und ABS-Harz, die für ein Schäumen mit hohem Expansionsverhältnis geeignet sind.
Nicht-kristalline Harze, wie Polyvinylchlorid, Hochnitrilharz, Methylpolyacrylat, Polymethylmethacrylat und Polycarbonat und technische Kunststoffe.
Als Beispiele können Polymethylpenten, Polyphenylenether, Polyphenylenoxid, Polyacetal, Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polylactat, Polyetherketon, Polyethersulfon, Nylon 6, Nylon 11, Nylon 12, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 612, Flüssigkristallpolymer, Polyimid, Poly-p-phenylenterephthalat und Polysulfon genannt werden.
Schäume von biologisch abbaubaren Harzen, die durch Mischen von Polylactat und Stärke mit Polyolefinen erhalten werden, können in kurzer Zeit, nachdem sie entsorgt worden sind, abgebaut werden.
Ferner ist es sogar mit thermoplastischen Harzen möglich, Monomere, Polymere, Vernetzungsagentien, etc. mit einer solchen Viskosität mittels Spritzguß zu schäumen, dass sie spritzgußgeformt werden können, entweder einzeln oder nach dem Vermischen, durch das Verfahren dieser Erfindung und dann so gebildete Schäume durch Erwärmen, etc. in der Gießform und nachdem sie aus der Gießform entfernt worden sind, vernetzen. Ferner ist es ebenfalls möglich, das Expansionsverhältnis mittels des physikalischen Schäumungsagens zu erhöhen, das zur Zeit der Vernetzung und/oder aufgrund des thermischen Expansionseffekts innerhalb der Schaumzellen verbleibt. Solche nach dem Schäumen vernetzte Produkte zeigen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie Kompressionserhohlungseigenschaften. Insbesondere in dem Falle eines Produkts mit etwa dem gleichen Härteniveau wie demjenigen eines Kautschuks oder eines Elastomers ist es möglich, aufgrund des in dem Produkt verbleibenden physikalischen Schäumungsagens, einen Schaum mit einem Volumen zu erhalten, das 100 % bis 500 % größer ist als für solche Produkte, die wenn das Volumen der Aushöhlung erhöht wird, expandiert werden, durch Steuern der Aushöhlungsvolumenzunahmegeschwindigkeit um 0,1 % bis 50 % nach Spritzgußschäumen des Harzes in der Gießformaushöhlung und Entfernen des Produkts nach dem Erwärmen der Gießform, so dass das Produkt vernetzt ist.
Ferner können Mischungen, die mit der Aufgabe der verbesserten Formbarkeit, mechanischen Eigenschaften, etc. erhalten werden, ebenfalls verwendet werden. Insbesondere sind Mischungen aus Kautschuken, wie Styrol-Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Ethylen-Buten-Kautschuk, Ethylen-Octen-Kautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und Polymerharze auf Ethylenbasis oder Polymerharze auf Propylenbasis bevorzugt, da sie Produkte mit einem einheitlichen Zelldurchmesser bereitstellen.
Ferner können wiederverarbeitete Harze, wie recycliertes PET, recycliertes Polypropylen und recycliertes Polystyrol, verwendet werden.
Diese Harze, Kautschuk und Elastomere können diejenigen sein, welche durch Zufügen von Additiven, wie Wärmestabilisatoren, Wetterstabilisatoren, Lichtstabilisatoren, Flammhemmmitteln, antistatischen Agentien, antibakteriellen Agentien, Ruß und Pigmenten, Talk, Glimmer, Calciumcarbonat, Bariumsulfatmagnesiumwhisker, Kaliumtitanatwhisker und Glasfaser, wie erforderlich, modifiziert worden sind.
Die Viskosität dieser Harze ist nicht invariabel, da die Bedingungen zum Bestimmen von MFR (Schmelzflußgeschwindigkeit), einem Index der Viskosität, mit verschiedenen Harzen differieren, jedoch MFR kein besonderes Problem darstellt, wenn die Harze kommerziell erhältlich sind und als übliche Harze von Spritzgußqualität verwendet werden. Beispielsweise im Falle von Polypropylen werden Polypropylenharze mit einer MFR von 2 bis 100 g/10 Min. (230°C) zufriedenstellend verwendet. Wenn ferner das Polypropylenharz eine breite Molekulargewichtsverteilung aufweist, kann das Harz zufriedenstellend verwendet werden, sogar wenn sein MFR 3 oder so ist, da die MFR von 3 äquivalent zur Fließfähigkeit eines üblichen Polypropylenharzes mit einer MFR von 10 oder so ist.
In dieser Erfindung zeigt die Zugabe eines Schäumungskeimbildners den Effekt, dass der Zelldurchmesser einheitlich hergestellt wird und das Produktaussehen verbessert wird. Das in dem Harz aufgelöste physikalische Schäumungsagens tendiert dazu, ein Zellbildungskern zu werden, wenn mikroskopisch ungleichmäßige Bereiche gebildet werden. Deswegen können als die Arten der Schäumungsagentien, die verwendet werden können, solche, die aus feinen Partikeln hergestellt werden, oder die durch Reaktionszersetzung gebildete Moleküle verwenden können, als Schäumungskeimbildner genannt werden.
Als Beispiele solcher feinen Partikel, als anorganische Substanzen, können solche anorganischen Füllstoffe, wie Talk, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Bariumsulfat, Glimmer, Ton, Siliciumoxid, Aluminiumoxid, Eisenoxid, Titanoxid, Magnesiumoxid, Ruß und Graphit genannt werden. Die durchschnittliche Teilchengröße dieser anorganischen feinen Teilchen ist bevorzugt 0,5 bis 10 μm. Solche feinen Teilchen, deren Oberflächen behandelt worden sind, um sie hydrophob zu machen, so daß sie gut dispergiert werden können, zeigen bessere Dispersionseigenschaften.
Die Zugabemenge dieser feinen Teilchen ist bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% gegenüber dem Harzrohmaterial. Ferner, unter Berücksichtigung der Kontamination des Trichters der Spritzgußvorrichtung, von Ablagerungen des Pulvers auf der Produktoberfläche und der Abnutzung der Schnecke, können diese feinen Partikel verwendet werden, nachdem sie in ein Masterbatch verarbeitet worden sind, enthaltend 5 bis 50 Gew.-% feine Partikel unter Verwendung von Harz, Wachs oder Kautschuk als das Basismaterial, beispielsweise.
Als ein Keimbildner zur Reaktion können chemische Schäumungsagentien genannt werden. Chemische Schäumungsagentien werden im Zylinder der Spritzgußvorrichtung zersetzt, und die Schaumrückstände werden als ein Schäumungskeimbildner wirken.
Beispiele der chemischen Schäumungsagentien schließen Azodicarbonsäureamid, Oxybisbenzolsulfonylhydrazid, Azobisisobutylonitril, Dinitrosopentamethylentetramin und Paratoluolsulfonylhydrozid ein. Diese Beispiele schließen ebenfalls Mischungen von Polycarbonsäuren, wie Zitronensäure, Oxalsäure, Fumarsäure, Phthalsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Cyclohexan-1,2-dicarbonsäure, Kampfersäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Triethylentetraaminhexaessigsäure und Nitrilosäure und anorganische Carbonsäureverbindungen, wie Natriumhydrogencarbonat, Natriumhydrogencarbonataluminium und Kaliumhydrogencarbonat und Salze von Polycarbonsäuren, wie Natriumdihydrogencitrat und Kaliumhydrogenoxalat ein.
Insbesondere ist die Verwendung von Polycarbonsäure zusammen mit einer anorganischen Carbonsäureverbindung für Polyolefine bevorzugt. Insbesondere erzeugt die Verwendung von Zitronensäure zusammen mit Natriumhydrogencarbonat den Mikrozellenbildungseffekt, d. h. den Effekt des Bildens einer großen Menge an Formungskernen, und ermöglicht, dass Schaumprodukte mit einem guten Aussehen erhalten werden.
Der Kernbildungseffekt der Verwendung sowohl von Zitronensäure als auch von Natriumhydrogenbarbonat ist äußerst hoch. Beispielsweise zeigt eine Polypropylenzusammensetzung, die 10 bis 30 Gew.-% Talk enthält, einen adäquaten Kernbildungseffekt selbst. Jedoch wird die Zugabe von Zitronensäure zusammen mit Natriumhydrogencarbonat einen zusätzlichen Effekt zur Erzeugung von Mikrozellen erzeugen.
Die Zugabemenge dieser chemischen Schäumungsagentien ist bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-% gegenüber dem Harzrohmaterial. Bei weniger als 0,01 Gew.-% wird ein adäquater Kernbildungseffekt nicht erzeugt, während bei mehr als 1 Gew.-% zersetztes Material Auge-Schleim-artiges Material (eye-mucus-like matter) werden kann, was in einigen Fällen das Produkt kontaminieren wird. Diese chemikalischen Schäumungsagentien können zu Partikeln mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 100 μm verarbeitet werden, um mit dem Harzrohmaterial im voraus vermischt zu werden. Solche Partikel können ebenfalls mit dem Harzrohmaterial zum Zeitpunkt des Spritzgußformens vermischt werden.
Ferner können solche Partikel mit Hilfsstoffen, wie Harnstoff, Zinkhydroxid, Zinkoxid, Bleioxid, Zinkstearat und Calciumstearat vermischt werden. Unter Berücksichtigung der Kontamination des Trichters der Spritzgußvorrichtung und von Ablagerungen des Pulvers auf der Produktoberfläche können diese Partikel ferner verwendet werden, nachdem sie in einen Masterbatch verarbeitet worden sind, unter Verwendung eines Harzes als das Basismaterial. Ferner können diese chemischen Schäumungsagentien zum Harz im voraus zugegeben werden, und die Mischung kann dann palletisiert werden, um die Agentien zu zersetzen. Zusätzlich können die Rückstände derselben zugegeben werden, nachdem die chemischen Schäumungsagentien bei hohen Konzentrationen im voraus zersetzt worden sind. Die Zugabemenge solcher Rückstände von chemischem Schäumungsagens ist bevorzugt 0,01 bis 1 Gew.-%, wenn sie in noch aufzulösende Materialien umgerechnet wird.
Gemäß dieser Erfindung wird ein kommerziell erhältliches physikalisches Schäumungsagens, das in einer Bombe etc. gelagert wird, zur Spritzgußvorrichtung bei geringem und konstantem Druck durch ein Druckminderungsventil geliefert. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Verfahren, bei dem ein physikalisches Schäumungsagens zur Spritzgußvorrichtung durch Druckbeaufschlagung desselben mittels einer Pumpe, etc. geliefert wird, ist daher die Versorgungsvorrichtung für das physikalische Schäumungsagens einfach und billig, und kein Druck höher als der Bombendruck wird auf das physikalische Schäumungsagensleitungssystem beaufschlagt. Als ein Ergebnis neigt das System dieser Erfindung nicht zu einem Unfall, und sogar wenn ein Unfall stattfinden sollte, ist das Ausmaß dessen Schadens klein.
Ferner wird die Versorgung eines physikalischen Schäumungsagens durch einen Unterschied zwischen dem Injektionsdruck des physikalischen Schäumungsagens und dem Druck in dem Hohlraum innerhalb des Zylinders gestartet oder gestoppt. Dies eliminiert die Notwendigkeit für irgendeinen komplexen Mechanismus. Verglichen mit dem Verfahren, bei dem ein physikalisches Schäumungsagens mittels einer Pumpe injiziert wird, wird insbesondere kein solches großes elektrisches und mechanisches System benötigt, wie es eine Pumpe betreibt, um diese mit der Bewegung der Gießform und der Schnecke zu synchronisieren. Stattdessen kann eine herkömmliche Spritzgußvorrichtung mit kleineren Veränderungen, die an dieser ausgeführt werden, verwendet werden. Ferner kann das Innere der Gießform bei atmosphärischem Druck vor der Injektion belassen werden, und keine Gegendruckbeaufschlagungsvorrichtung, etc. wird benötigt. Die Luft innerhalb der Gießform wird durch den Zwischenraum zwischen den Metallplatten, die die Gießform bilden, entweichen und folglich werden die Produkte kaum ein schlechtes Aussehen aufgrund des Aufhaltens von Luft aufweisen.
Ferner wird in dieser Erfindung im Falle eines üblichen thermoplastischen Harzes, das keine Kautschukelastizität zeigt, das Expansionsverhältnis praktischerweise bestimmt durch den Kernverstärkungsumfang der Gießform. Deswegen können Produkte, die eine ausgezeichnete Dimensions- und Qualitätsstabilität zeigen, erhalten werden, sogar wenn das Mischungsverhältnis des physikalischen Schäumungsagens in einem gewissen Ausmaß fluktuiert.
Als Beispiele der Schaumprodukte, die durch diese Erfindung hergestellt werden können, können die folgenden durch Anwendungen genannt werden:
Büromaterial- und Büroautomatisierungsausrüstung: Aktenordner, Mauspads, Hüllen von Bleistiften und Kugelschreiber, Hefter, Briefumschläge, Griffe für Messer und Scheren, Safes, Personalcomputer, Drucker, Gehäuse von HDD, FDD, ZIP, MO, CD, DVD, CD-R, CD-W-disks, Rücken von Stühlen und Armstühlen, Griffen von Antrieben, etc.
Elektrische Anwendungen: Kühlschränke, TV-Geräte, Videos, Gehäuse von Klimaanlagen, Radiorümpfe, Mikrophone, Sonar, Parabolantenne, Klimageräte für Außeninstallation, Gebläseflügel, Flügel für Windenergiegeneratoren, Deckel für Reiskocher, Gefäße und Töpfe etc.
Automobilteile: Armlehnen, Kopfstützen, Fußbodenmatten, Seitenmolen, lärmabsorbierende Materialien, Benzinschwimmer, Stoßstangen, Türgriffe, Handschuhfächer, Frischluftauslässe, Konsolenbehälter, Dachmaterialien, Radabdeckungen, Säulen, Instrumententafeln, Airbagabdeckungen, Hebel, Luftreinigungsbehälter, Resonatoren, Verkleidungsbesatz, Schallbesatz, Türinnenausstattungs, Spoiler, etc.
Logistische Bereiche: Harzpaletten, Behälter, gewellte Kunststoffbehälter, CD- und DVD-Transporthüllen, Koffergriffe, Polstermaterialien, etc.
Bauwesen und Konstruktionsbereiche: Thermische Isolationsleitung für Klimaanlagen, etc., Betonplatten, thermische Isolationsmaterialien für den Außenbereich, Drainagemasse, Polsterbodenmaterialien, Tatami-Mattenkernmaterialien, Fusuma-Gleittüren, Austauschmaterialien für Holzmaterialien von Küchenbefestigungen, Deckel von Badewannen, Abtropfbretter, verschlagartige, geformte Gegenstände, Bank- und Tischbretter, etc.
Sportbereiche: Sohlen von Sportschuhen, Sandalen, Slipper, Schützer, Schwimmanzugcups, Golftaschen, Rettungswesten und Schlagbretter.
Landwirtschaftliche und fischereiwirtschaftliche Bereiche: Blumentöpfe, Schwimmer für Fischnetze, Dollbordschutzmaterialien, Lebensrettungswesten, Schwimmer für Ölbarrieren, etc.
Nahrungsmittelverpackungsbereiche: Behälter, die zum Liefern von Gütern zu Verbrauchern verwendet werden, Behälter für Instantnudeln, Behälter für Essen, das bei Gebrauchsläden verkauft wird, Schalen, Lebensmitteltabletts, Verpackung, Verschlüsse für Glasmilchflaschen, Austauschmaterial für Kork, Teetassen, Geschirr, Schneidbretter etc.
Medizinische Bereiche: Behälter für den Transport von Blut, Pillore (pillors), Gesundheitsmatten, etc.
Beispiele:
Die folgenden Beispiele sind beabsichtigt, um das Verfahren dieser Erfindung weiter zu veranschaulichen, und sind nicht beabsichtigt, um den Umfang dieser Erfindung auf irgendeine Art und Weise zu begrenzen.
In den Beispielen dieser Erfindung wurden Messungen aufgrund der folgenden Verfahren durchgeführt:

(1) Zugabemenge des physikalischen Schäumungsagens: Eine Bombe des physikalischen Schäumungsagens wird mit der Spritzgußvorrichtung über ein Druckminderungsventil verbunden, und das physikalische Schäumungsagens wurde kontinuierlich aus dem System bei der eingestellten Temperatur des Spritzgußvorrichtungszylinders zum Zeitpunkt des Formens des Harzes und bei der Drehgeschwindigkeit der Schnecke zum Zeitpunkt der Injektion ohne Injektion in die Gießform abgegeben. Die Menge des verbrauchten physikalischen Schäumungsagens zu dieser Zeit wurde aus dem Umfang der Gewichtsabnahme des physikalischen Schäumungsagens in der Bombe und aus einer Kalibrationskurve, welche das Verhältnis zwischen dem Injektionsdruck und der Menge des physikalischen Schäumungsagens bestimmt, ermittelt.
(2) Expansionsverhältnis: Das Expansionsverhältnis wurde aus der spezifischen Dichte des Produkts einschließlich der Hautschicht bestimmt.
(3) Durchschnittlicher Zelldurchmesser: Der Querschnitt des geschäumten Abschnitts eines Schaumprodukts wurde durch Verwendung eines Mikroskops beobachtet, und der durchschnittliche Durchmesser von 10 bis 20 Zellen wurde als der durchschnittliche Zellendurchmesser genommen. Wenn ferner der Zelldurchmesser die Produktdicke übersteigt, wurde der Abstand in der Richtung, die in rechten Winkeln die Richtung der Produktdicke der Zelle nicht weniger als 50 mm entfernt von dem Tor quert, als der Zelldurchmesser genommen.
(4) Maximaler Zelldurchmesser: Der größte Zelldurchmesser von den Zelldurchmessern, von denen der durchschnittliche Zelldurchmesser berechnet worden ist, wurde als der maximale Zelldurchmesser genommen.
(5) Hautschichtdicke: Der Durchschnitt der Dicken des Produkts an den beweglichen und stationären Seiten wurde als die Hautschichtdicke genommen.
(6) Schmelzflußrate (MFR): Eine Messung wurde bei jeder spezifizierten Temperatur mit einer Belastung von 2,1 6 kg gemäß ASTM 1238-65T genommen.

Beispiele 1 bis 3:
Eine Schnecke, die das L/D-Verhältnis von 27 aufwies, den Schneckenaußendurchmesser von 69,8 mm, wobei der Kompressionsabschnitt der ersten Stufe das L/D-Verhältnis von 14D aufwies (der flache Bereich mit 7,3 mm Rillentiefe von dem Trichterboden war 9D, und der folgende Bereich, in welchem die Rillentiefe gleichmäßig von 7,3 mm auf 3,1 mm abnahm, ist 5D), und wobei der Kompressionsabschnitt der zweiten Stufe mit dem L/D-Verhältnis von 13D (der flache Bereich mit 11 mm Rillentiefe war 7D, und der Bereich, in welchem die Rillentiefe gleichmäßig von 11 mm auf 5 mm abnahm, ist 6D) wurde auf IS-450GS-27 (Gießformklemmkraft: 450 t; das gerade hydraulische Gießformklemmsystem), erhältlich von Toshiba Machine Co., Ltd. montiert, welche als die Spritzgußvorrichtung verwendet wurde. Der Abstand zwischen den Rillen in der Schnecke war konstant. Ein Injektionsloch für physikalisches Schäumungsagens mit einem Innendruchmesser von 2 mm wurde in dem Zylinder an einer Stelle gemacht, welche zu dem 2D Bereich des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe zur Zeit korrespondiert, zu welcher die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorwärts bewegt worden ist, und ein Kontrollventil wurde auf der Außenseite des Loches installiert. Das Ende des Zylinders ist mit dem Mechanismus einer Verschlußdüse ausgerüstet.
Das Kohlendioxid, das in einer kommerziell erhältlichen Bombe geliefert wurde, wurde als das physikalische Schäumungsagens verwendet, und ein Mechanismus, der in der Lage ist, Kohlendioxid in den Zylinder über ein Druckminderungsventil und das in dem Zylinder installierte Kontrollventil zu injizieren, wurde installiert. Der Kohlendioxidbombendruck betrug 7,2 MPa, und der Druck der Kohlendioxidversorgung zur Spritzgußvorrichtung wurde bei 3 MPa über ein Druckminderungsventil gehalten. Die Injektionsmenge an Kohlendioxid war 1 Gew.-% gegenüber dem Harz.
Als eine Gießform für Spritzgießen wurde eine Gießform auf der Spritzgußvorrichtung montiert, welche fähig ist zum Bilden der Feineinstellung des Zwischenraums (Produktdicke) der Aushöhlung für ein Produkt von 95 mm × 340 mm in der Größe mittels des hydraulischen Systems der Formungsvorrichtung, und welche von einer solchen Struktur war, dass das geschmolzene Harz in der Mitte des Produkts durch ein direktes Tor injiziert wird. Die Spritzgußvorrichtung war so eingestellt, dass die Formungstemperatur 50°C betragen würde, Formungskühlzeit 60 Sek. und Harztemperatur zum Zeitpunkt der Injektion 230°C.
Als das Formungsmaterial wurde ein Blockpolypropylen J704ZA (erhältlich von Grand Polymer Co. Ltd.; MFR: 5 g/10 Min (230°C) verwendet.
Die Spritzgußvorrichtung wurde ebenfalls so eingestellt, dass zum Zeitpunkt der Injektion die Gießform vollständig im Aushöhlungszwischenraum mit dem geschmolzenen Harz, das noch zu schäumen ist, gefüllt sein würde. Die Zeit von der Vervollständigung der Injektion zum Start der Kernverstärkung war eine Sekunde, und die Kernverstärkungsgeschwindigkeit wurde auf 1 mm/Sek. eingestellt. Tabelle 1 zeigt den Zwischenraum in der Aushöhlung der Gießform zu den Injektionszeiten, den Beginn der Kernverstärkung und der Vervollständigung der Kernverstärkung.
Das Injektionsschäumen wurde unter den Bedingungen durchgeführt, die oben beschrieben wurden. Der durchschnittliche Zelldurchmesser war groß, und es gab kein Auftreten von Flash- oder Silberstreifen. Jedoch gab es kein Problem bezüglich der Form des Produkts, was anzeigt, dass das Spritzgußschäumen verwendet werden könnte, um solche Produkte bereitzustellen, welche bezüglich des Aussehens nicht kritisch sind, wie Logistikpaletten.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1:
Das Harz wurde in die Aushöhlung auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 beschrieben injiziert, außer dass der Aushöhlungsfreiraum auf 4 mm eingestellt wurde und die Kernverstärkung nicht durchgeführt wurde.
Gleichzeitig mit der Injektion wurde das Harz in der Aushöhlung verteilt, während es geschäumt wurde. Das Harz wurde auf bis zu etwa 75 % des Volumens der Aushöhlung geschäumt. Jedoch variierte im Endbereich die Form bei jedem Schuß, und das Aussehen war schlecht. Daher wies das Produkt keinen kommerziellen Wert auf.
Vergleichsbeispiel 2:
Der Zylinder der Spritzgußvorrichtung, die in Beispiel 1 erwähnt wird, wurde durch einen Zylinder ersetzt, bei dem ein Injektionsloch für ein physikalisches Schäumungsagens wie in dem Falle von Beispiel 1 in dem Bereich von 12D von dem Startbereich der zweiten Stufe der Schnecke gemacht wurde, und ein Kontrollventil wurde installiert.
Der Ansatz wurde gemacht, um Kohlendioxid unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 beschrieben zu injizieren, jedoch war es völlig unmöglich, dies wegen des hohen Harzdruckes zu tun. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3:
Der Zylinder der Spritzgußvorrichtung, die in Beispiel 1 erwähnt wird, wurde durch einen Zylinder ersetzt, welcher den Kompressionsabschnitt der ersten Stufe mit dem L/D-Verhältnis von 14D (der flache Bereich mit 7,3 mm Rillentiefe von dem Trichterboden war 9D, und der folgende Bereich, bei dem die Rillentiefe gleichmäßig von 7,3 mm auf 3,1 mm abnahm, ist 5D) und den Kompressionsabschnitt der zweiten Stufe mit dem L/D-Verhältnis von 13D (der flache Bereich mit 11 mm Rillentiefe war 7D und der Bereich, bei dem die Rillentiefe gleichmäßig von 11 mm auf 5 mm abnahm, ist 6D) aufwies. Die Stelle der Injektion des physikalischen Schäumungsagens war die gleiche wie in dem Falle von Beispiel 1. Der Ansatz wurde durchgeführt, um Kohlendioxid auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 beschrieben zu injizieren, jedoch war es völlig unmöglich, dies wegen des hohen Harzdruckes zu tun. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Beispiele 4 bis 6:
Ein Spritzgußschäumen wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispielen 1 bis 3 beschrieben durchgeführt, außer dass als das Schäumungsagens 0,04 Gew.-% Zitronensäure und 0,06 Gew.-% Natriumhydrogencarbonat zugefügt wurde.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status der Gegenwart von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 2 gezeigt.
Verglichen mit Beisielen 1 bis 3 war der Zelldurchmesser einheitlich, und Mikrozellen wurden gebildet. Verglichen mit Beispielen 1 bis 3 war der durchschnittliche Zelldurchmesser klein, und das Aussehen war besser.
Vergleichsbeispiel 4:
Das Harz wurde in die Aushöhlung auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 4 beschrieben injiziert, außer dass der Aushöhlungsfreiraum auf 4 mm eingestellt wurde und die Kernverstärkung nicht durchgeführt wurde. Gleichzeitig mit der Injektion wurde das Harz in der Aushöhlung verteilt, während es geschäumt wurde. Das Harz wurde auf bis zu etwa 75 % des Volumens der Aushöhlung geschäumt. Jedoch variierte im Endbereich die Form mit jedem Schuß, und das Aussehen war schlecht. Daher wies das Produkt keinen kommerziellen Wert auf.
Das Aussehen war das gleiche wie in Vergleichsbeispiel 1, und die Zugabe von Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat wies keinen Effekt auf.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Beispiele 7 bis 9:
Das Formen wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispielen 4 bis 6 beschrieben durchgeführt, außer dass der Aushöhlungsfreiraum zum Zeitpunkt der Injektion 1 mm war, es gab keinen Gießformklemmdruck zum Zeitpunkt der Injektion, das Harz wurde in die Aushöhlung injiziert und der Kern wurde bei Injektionsdruck verstärkt. Verglichen mit Beispielen 4 bis 6 gab es kein Auftreten von Flash- oder Silberstreifen, und das Aussehen war etwa das gleiche wie dasjenige eines festen Produkts.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 3 gezeigt:
Tabelle 3
Beispiele 10 bis 12
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgung der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 bis 9 beschrieben wurden, erhalten, außer dass Polypropylen und Zitronensäure oder Natriumhydrogencarbonat in dem gleichen Verhältnis gemischt wurden und durch Verwendung eines einfachen Extruders mit einer 50-mm-Öffnung pelletisiert wurden, während Blasen über die Öffnung bei 220° entfernt wurden, um als das Harz verwendet zu werden.
Es gab kein Auftreten von Flash- oder Silberstreifen, und das Produkt wies etwa das gleiche Aussehen wie die Produkte der Beispiele 7 bis 9 auf.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Beispiele 13 bis 17:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgung der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispiel 7 beschrieben werden, erhalten, außer dass der Aushöhlungsfreiraum nach Kernverstärkung bei 4 mm fixiert wurde und die Zugabemenge von Zitronensäure oder Natriumhydrogencarbonat und die Zugabemenge von Kohlendioxid wie in Tabelle 5 gezeigt verändert wurden.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 5
Beispiele 18 bis 20:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgen der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer das Kohlendioxid als das physikalische Schäumungsagens durch Stickstoff ersetzt wurde, sein Injektionsdruck auf 4 MPa eingestellt wurde, und die Zugabemenge auf 0,7 Gew.-% eingestellt wurde.
Verglichen mit Beispielen 7 bis 9 gab es Flash- oder Silberstreifen.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der mittlere Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6
Beispiele 21 bis 23:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgen der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer dass Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat als der Schäumungskeimbildner durch 1 Gew.-% Talk (durchschnittliche Teilchengröße: 10 μm) ersetzt wurden.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 7 gezeigt.
Tabelle 7
Beispiele 24 bis 27:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgung der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer dass das Harz durch ein High-Impact-Polystyrolharz H238 (erhältlich von Japan Polystyrene Inc.; MFR: 16 g/10 Min. (200°C) oder ein ABS-Harz Classtic^TM GA-501 (erhältlich von Japan A und L Co., Ltd.; MFR: 32 g/10 Min. (200°C)) ersetzt wurde, wobei Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat, oder Talk, als der Schäumungskeimbildner verwendet wurde, wobei die Bedingungen für eine Gießformtemperatur von 50°C, Gießformkühlzeit von 60 Sek. und Injektionsharztemperatur von 230°C eingestellt wurden, und der Umfang der Kernverstärkung wurde wie in Tabelle 8 gezeigt geändert.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 8 gezeigt.
Tabelle 8
Beispiele 28 und 29:
60 Gewichtsteile von Öl-gestreckten EPDM-Pellets, erhältlich durch Mischen von 40 Gewichtsteilen Weichmacher auf Mineralölbasis (Dina Process Oil PW-380, erhältlich von Idemitsu Kosan Co., Ltd.) mit 100 Gewichtsteilen Ethylen-Propylen-5-Ethyliden-2-norbornen-Copolymer, enthaltend ein thermoplastisches Elastomer auf Olefinbasis und einen Ethylengehalt von 78 Mol-% und mit einer Iodzahl von 13 und einer Mooney-Viskosität [ML_l+4(100°C)] von 140, 25 Gewichtsteilen Propylen-Ethylen-Blockcopolymer-Pellets mit einem Ethylengehalt von 8 Gew.-% und einer MFR von 10 g/10 Min. (230°C), 15 Gewichtsteilen Ethylen-4-Methyl-1-buten-Copolymerpellets mit einem Ethylengehalt von 97 Gew.-% und einer MFR von 10 g/10 Min. (230°C), und eine Lösungsmischung von 0,2 Gewichtsteilen 1,3-Bis-(tert-butylperoxyisopropyl)benzol und 0,2 Gewichtsteilen Divinylbenzol wurden durch Verwendung eines Tumblemischers vermischt. Diese Lösung wurde auf der Oberfläche der gemischten Pellets einheitlich adsorbiert, diese Pellets wurden bei 230°C mittels eines Doppelschneckenextruders (TEM-50, erhältlich von Toshiba Machine Co., Ltd.) extrudiert und einer dynamischen Wärmebehandlung unterzogen, um ein vernetztes thermoplastisches Elastomer mit einem Gelgehalt von 95 Gew.-% zu bilden. Dieses vernetzte thermoplastische Elastomer wurde für das thermoplastische Harz dieser Erfindung verwendet.
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgen der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer dass das Harz durch das wie beschrieben erhältliche thermoplastische Elastomer ersetzt wurde, die Bedingungen wurden für eine Gießformtemperatur von 50°C, Gießformkühlzeit von 60 Sek. und Injektionsharztemperatur von 230°C eingestellt, wobei die Zeit von dem Ende der Injektion bis zum Start der Kernverstärkung auf 2,0 Sek. eingestellt wurde, und der Umfang der Kernverstärkung wurde wie in Tabelle 9 gezeigt verändert wurde. Wenn das Produkt aus der Gießform entfernt wurde, wurde gefunden, dass das Produkt größer war als die Größe der Gießform.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 9 gezeigt.
Tabelle 9
Beispiele 30 und 31:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgen der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer dass das Harz durch wiedergewonnene Pellets (wiedergewonnenes Material vom Markt; eine Mischung aus 10 Gew.-% Polyethylen und 20 Gew.-% Polypropylen) ersetzt wurde, 1 Gew.-% Talk als der Schäumungskeimbildner verwendet wurde, die Bedingungen für eine Gießformtemperatur von 50°C, Gießformkühlungszeit von 60 Sek. und Injektionsharztemperatur von 270°C eingestellt wurden, wobei die Zeit vom Ende der Injektion bis zum Beginn der Kernverstärkung auf 0,5 Sek. eingestellt wurde, und die Menge der Kernverstärkung wie in Tabelle 10 gezeigt verändert wurde.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 10 gezeigt.
Tabelle 10
Beispiele 32 bis 34:
Ein Schaumprodukt wurde durch Befolgen der gleichen Vorgehensweisen, wie sie in Beispielen 7 und 9 beschrieben werden, erhalten, außer dass das thermoplastische Harz durch ein Polyethylenharz hoher Dichte Hi-zex^TM2100J (erhältlich von Mitsui Chemicals, Inc.; MFR: 6 g/10 Min./10 Min. (190°C)), ein Ethylen-Methacrylat-Copolymer Nucrel^TM N1525 (erhältlich von DuPont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd.; MFR: 25 g/10 Min. (190°C); Methacrylatgehalt: 15 Gew.-%) und ein Polyethylen-Methacrylat-Ionomerharz Himilan^TM 1650 (erhältlich von DuPont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd.; MFR: 5 g/10 Min. (190°C); Zinkionenart) ersetzt und gemischt wurden, um die Zusammensetzung, die in Tabelle 11 gezeigt ist, zu erhalten, wobei die Bedingungen für eine Gießformtemperatur von 35°C, eine Gießformkühlzeit von 60 Sek. und eine Injektionsharztemperatur von 180°C eingestellt wurden, wobei die Zeit vom Ende der Injektion bis zum Beginn der Kernverstärkung auf 1,0 Sek. eingestellt wurde und die Menge der Kernverstärkung wie in Tabelle 11 gezeigt geändert wurde.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 11 gezeigt.
Tabelle 11
Beispiele 35 bis 37:
Pellets (MFR: 70 g/10 Min. (230°C)), die durch Zufügen von 20 Gewichtsteilen eines Ethylen-α-Olefin-Kautschuks Tafmer^TM H3530 (erhältlich von Mitsui Chemical, Inc.; MFR: 35 g/10 Min. (230°C)) zu Grand Polypro^TM J739 (erhältlich von Grand Polymer Co., Ltd.; ein Blockpolypropylen; MFR: 90 g/10 Min. (190°C)) und Pelletisieren derselben bei 200°C mittels eines Doppelschneckenextruders von 36 mm erhalten wurden, wurden für das Harz verwendet. Für die Gießform wurde eine rechtwinklige, konkavförmige Gießform mit einer Tiefe von 50 mm, die 550 lang und 300 mm breit ist und eine konkave Oberfläche auf den beweglichen Plattenseiten aufweist (mit einem Heißkanalwerkzeug, das auf 200°C eingestellt ist und einem Zweipunktverschlußtor) auf der Spritzgußvorrichtung montiert, wobei ein thermoplastischer Elastomerbogen auf der beweglichen Plattenseite angeordnet war, der ein Hautmaterial (eine Schwammschicht umfassend geschäumtes Polypropylen (Dicke: 2 mm) und eine thermoplastische Elastomerbogenhaut (Dicke: 0,5 mm) umfaßte. Die Bedingungen wurden für eine Gießformtemperatur von 50°C, eine Gießformkühlzeit von 80 Sek. und eine Injektionsharztemperatur von 230°C eingestellt, und Kohlendioxid wurde als das physikalische Schäumungsagens verwendet. Der Aushöhlungsfreiraum zum Zeitpunkt des Beginns der Injektion wurde auf 10 mm eingestellt, der Freiraum wurde auf 2 mm unmittelbar nach der Injektion reduziert, und der Kern wurde auf 4 mm nach einer Sekunde vom Beginn der Injektion verstärkt.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke und das Auftreten von Falten und Wölbungen der Haut sind in Tabelle 12 gezeigt.
Tabelle 12
Beispiel 38:
Eine Gießform für eine Chinaschale (Durchmesser der Oberseite: 140 mm; Durchmesser des Bodens: 110 mm; Höhe: 80 mm, mit einem direkten Tor im Boden: Aushöhlungsfreiraum am Boden: 1 mm; Aushöhlungsfreiraum an der Seite: 1 mm) wurde auf der Spritzgußvorrichtung montiert. Grand Polypro^TM J707 (erhältlich von Grand Polymer Co., Ltd.; ein Blockpolypropylenharz; MFR: 23 g/10 Min. (230°C)) wurde für das Harz verwendet, und die Bedingungen wurden für eine Gießformtemperatur von 50°C, eine Gießformkühlzeit von 80 Sek. und eine Injektionsharztemperatur von 220°C eingestellt. Der Aushöhlungsfreiraum zum Zeitpunkt des Beginns der Injektion wurde auf 0,4 mm eingestellt. Der Freiraum wurde bis zu 1 mm vergrößert, während das Harz injiziert wurde, und dann wurde der Kern auf 2 mm verstärkt. Die Zeit vom Ende der Injektion bis zum Beginn der Kernverstärkung wurde auf 0,5 Sek. eingestellt. Kohlendioxid wurde als das physikalische Schäumungsagens verwendet.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 13 gezeigt.
Beispiel 39:
Eine Injektion wurde mit der offengelassenen Gießform zum Zeitpunkt der Injektion an der gleichen Abmeßposition wie in Beispiel 38 beschrieben durchgeführt. Unmittelbar danach wurde die Gießform verschlossen, bis der Aushöhlungsfreiraum 1,6 mm wurde, und der Kern wurde auf 2 mm verstärkt. Die Zeit vom Ende der Injektion bis zum Start der Kernverstärkung wurde auf 0,5 Sek. eingestellt. Verglichen mit Beispiel 38 war das Expansionsverhältnis auf der Seite des Chinaschalenprodukts höher.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 13 gezeigt.
Tabelle 13
Beispiele 40 und 41:
Grand Polypro^TM J709 (erhältlich von Grand Polymer Co., Ltd.; ein Blockpolypropylenharz; MFR: 55 g/10 Min. (230°C)) wurde für das Harz verwendet. Als die Gießform wurde eine Gießform für eine Lunchbox der in 5 gezeigten Form montiert. Ein Filmtor wurde verwendet. Der Aushöhlungsfreiraum zum Zeitpunkt des Beginns der Injektion wurde auf 0,2 mm eingestellt. Die Zeit vom Ende der Injektion bis zum Start der Kernverstärkung wurde auf 0,5 Sek. eingestellt, und der Kern wurde auf 0,4 mm oder 0,6 mm verstärkt. Die Bedingungen wurden für eine Gießformtemperatur von 70°C, eine Gießformkühlzeit von 50 Sek. und eine Injektionsharztemperatur von 230°C eingestellt.
Die Gießform für eine Lunchbox, die in 5 gezeigt ist, weist ein Filmtor 23, einen Bereich, in welchem Nicht-Reisnahrungsmittel zu verpacken ist 24, vorstehende und zurückstehende Abschnitte zum Verbessern der Biegefestigkeit 25, eine Trennwand 26, vorstehende und zurückstehende Abschnitte zum Verbessern der Festigkeit 27 und einen Bereich 28 auf, in welchem gekochter Reis zu verpacken ist.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 14 gezeigt.
Tabelle 14
Beispiele 42 und 43:
Grand Polypro^TM J705 (erhältlich von Grand Polymer Co., Ltd.; ein Blockpolypropylenharz; MFR: 10 g/10 Min. (230°C)) wurde für das Harz verwendet. Als die Gießform wurde eine Gießform für einen A4-Aktenordner der in 6 gezeigten Form montiert, und die Injektion wurde von der Rückendeckseite durchgeführt. Die Gießform für den Aktenordner, der in 6 gezeigt ist, weist einen Aktenordnervorderabdeckabschnitt 29, einen Rückenabdeckabschnitt 30, ein Tor 31, einen Scharnierabschnitt 32 und Metallpaßanfügungsabschnitt 33 auf.
Die Gießform wurde gerundet, so dass die Ränder des Aktenordners rund sein würden. Die Zeit vom Ende der Injektion zum Beginn der Kernverstärkung wurde auf 0,5 Sek. eingestellt, und der Kern wurde auf 1,5 m oder 2 mm verstärkt. 5 Sek. danach wurde der Freiraum auf 1,4 mm bzw. 1,9 mm kompressiert, um das Wellen des Produkts zu vermeiden.
Der Druck der Bombe des physikalischen Schäumungsagens, der Injektionsdruck, die Zugabemenge, der Aushöhlungsfreiraum, die Dicke des Schaumprodukts, das Expansionsverhältnis, der durchschnittliche Zelldurchmesser, der maximale Zelldurchmesser, die Hautschichtdicke, die Glattheit und der Status des Auftretens von Flash- oder Silberstreifen sind in Tabelle 15 gezeigt.
Tabelle 15
Beispiel 44:
Die gleiche Spritzgußvorrichtung wie in Beispiel 1 wurde verwendet. Der Abstand zwischen den Rillen in der Schnecke war konstant. Ein Injektionsloch für physikalisches Schäumungsagens mit 2 mm innerem Durchmesser wurde in dem Zylinder an einer Stelle entsprechend dem 2D-Bereich des Kompressionsabschnitts der zweiten Stufe zum Zeitpunkt gemacht, wo die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist, und ein Kontrollventil wurde auf der Außenseite des Loches installiert. Das Ende des Zylinders ist mit dem Mechanismus einer Verschlußdüse ausgerüstet. Der Stickstoff, der in einem kommerziell erhältlichen Zylinder geliefert wurde, wurde als das physikalische Schäumungsagens verwendet, und ein Mechanismus, der fähig ist zum Injizieren von Stickstoff in den Zylinder über ein Druckverminderungsventil, und das Kontrollventil, installiert im Zylinder, wurden installiert. Der Druck der Stickstoffbombe war 28 MPa und der Druck der Stickstoffversorgung zur Spritzgußvorrichtung wurde bei 13 MPa, über ein Druckverminderungsventil gehalten. Die Injektionsmenge an Stickstoff war 1 Gew.-% gegenüber dem Harz.
Als die Spritzgußform wurde eine Gießform auf der Spritzgußvorrichtung montiert, die fähig ist zum Feineinstellen des Freiraums (Produktdicke) der Aushöhlung für ein Produkt von 95 mm × 340 mm in der Größe mittels des hydraulischen Systems der Formungsvorrichtung und war von einer solchen Struktur, daß das geschmolzene Harz in der Mitte des Produkts durch ein direktes Tor injiziert wird. Die Spritzgußvorrichtung wurde so eingestellt, daß die Formungstemperatur 50°C sein würde, die Formungskühlzeit 60 Sek. und die Harztemperatur zum Zeitpunkt der Injektion 250°C.
Als das Formungsmaterial wurde Polylactat LACEA^TMH100PL (erhältlich von Mitsui Chemicals, Inc.; MFR: 20g/10 Min. (190°C) verwendet. Als der Schäumungskeimbildner wurden 0,04 Gew.-% Zitronensäure und 0,06 Natriumhydrogencarbonat in der Form eines Masterbatches zugegeben.
Ein Produkt eines Expansionsverhältnisses von 2 wurde erhalten durch Einstellen des Aushöhlungsfreiraums auf 1 mm und Expandieren des Aushöhlungsfreiraums auf 4 mm 1 Sek. nach dem Ende der Injektion. Die Injektionsmenge des physikalischen Schäumungsagens war 10 Gew.-%. Ergebnisse sind in Tabelle 16 gezeigt.
Beispiel 45:
Das Formen wurde mit der gleichen Menge des Keimbildner und unter den gleichen Kernverstärkungsbedingungen wie in Beispiel beschrieben durchgeführt, wobei der Aushöhlungsfreiraum zum Zeitpunkt der Injektion auf 1 mm eingestellt war, kein Formklemmdruck zum Zeitpunkt der Injektion vorhanden war, und der Kern sich am Injektionsdruck nach der Injektion des Harzes in die Aushöhlung verstärkte.
Verglichen mit Beispiel 44 gab es kein Auftreten von Flash- oder Silberstreifen, und das Aussehen des Produkts war etwa das gleiche wie dasjenige von festen Produkten.
Ergebnisse sind in Tabelle 16 gezeigt.
Tabelle 16
Die Merkmale, die in der vorangehenden Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder in den beigefügten Zeichnungen offenbart werden, können Material zur Verwirklichung der Erfindung in unterschiedlichsten Formen sein.

Claims

Verfahren zum Spritzgußschäumen eines thermoplastischen Harzes durch Verwendung einer Spritzgußvorrichtung mit einer Zweistufenkompressionsschnecke (8), zu der ein physikalisches Schäumungsagens von der Mitte des Zylinders (7) zugeführt wird, welches umfaßt: (1) das physikalische Schäumungsagens wird in den Zylinder (7) aus einem Vorratstank mit einem Druck kleiner als der Vorratsdruck durch einen Druckunterschied zwischen dem Vorratstank und dem Spritzgußvorrichtungszylinder (7) eingeführt; (2) das zuvor genannte Schäumungsagens wird innerhalb des Bereichs vom Startpunkt der zweiten Stufe (10) der Schnecke (8) bis zu einer neunfachen Länge des äußeren Durchmessers der Schnecke (8) in der Richtung der Injektion eingeführt zu der Zeit, zu welcher die Schnecke (8) am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist; und (3) ein Schaum wird erhalten durch Einstellen des Drucks in einer Aushöhlung (3) der Gießform in der Spritzgußvorrichtung auf niedrigen Druck, einschließlich praktisch atmosphärischen Druck, Injizieren des Harzes in die Aushöhlung (3) und dann Expandieren des Volumens der Aushöhlung.
Spritzgußschäumungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Volumen der Aushöhlung (3) durch Zurückziehen der Metallplatten in der Gießform nach Injizieren und Füllen des Harzes in die Aushöhlung (3) expandiert wird.
Spritzgußschäumungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verhältnis L2/L1, zwischen der Tiefe der letzten Rille der ersten Stufe (9) der Zweistufenkompressionsschnecke (8) der zuvor genannten Spritzgußvorrichtung, L1, und der Tiefe der ersten Rille der zweiten Stufe (10) der zuvor genannten Zweistufenkompressionsschnecke (8), L2, im Bereich von 1,2 bis 6 ist.
Spritzgußschäumungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das physikalische Schäumungsagens um nicht mehr als 80% niedriger ist im Druck als der Vorratsdruck und im Gaszustand oder im superkritischen Zustand ist.
Spritzgußschäumungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Harzkontrollventil (17) an dem Teil installiert ist, an dem das physikalische Schäumungsagens in die Spritzgußvorrichtung injiziert wird.
Spritzgußschäumungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das physikalische Schäumungsagens Kohlendioxid, Stickstoff oder Argon ist.
Spritzgußvorrichtung für thermoplastische Harze, welche aufweist: (1) einen Tank für physikalisches Schäumungsagens; (2) eine Zweistufenkompressionsschnecke (8); (3) einen Zylinder (7) mit einem Zuführteil für physikalisches Schäumungsagens im Bereich vom Startpunkt der zweiten Stufe (10) der Schnecke (8) bis zu einer neunfachen Länge des äußeren Durchmessers der Schnecke (8) in der Richtung der Injektion zu der Zeit, zu welcher die Schnecke am weitesten in die Richtung der Injektion vorbewegt worden ist; und (4) eine Gießform, die in der Lage ist zum Expandieren des Volumens der Aushöhlung (3).
Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis L2/L1, zwischen der Tiefe der letzten Rille der ersten Stufe (9) der Zweistufenkompressionsschnecke (8) der zuvor genannten Spritzgußvorrichtung, L1, und der Tiefe der ersten Rille der zweiten Stufe (10) der zuvor genannten Zweistufenkompressionsschnecke (8), L2, im Bereich von 1,2 bis 6 ist.
Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Harzkontrollventil (17) an dem Teil installiert ist, an welchem das physikalische Schäumungsagens in die Spritzgußvorrichtung injiziert wird.
Harzzusammensetzung, die für das Spritzgußschäumungsverfahren, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist, geeignet ist, welches ein thermoplastisches Harz umfaßt, enthaltend als ein Schäumungskeimbildner 0,1 bis 5 Gew.-% eines anorganischen Füllstoffs mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,5 bis 10 μm zum thermoplastischen Harz und/oder 0,01 bis 1 Gew.-%, berechnet als nicht zersetztes Material, eines chemischen Schäumungsagens oder seines zersetzten Materials.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der zuvor genannte anorganische Füllstoff, Talk, Siliciumoxid, Calciumcarbonat oder Bariumsulfat ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das chemische Schäumungsagens eine Mischung aus Polycarbonsäure und Hydrogencarbonat in einem Verhältnis von 0,1:0,9 bis 0,9:0,1 oder ihr zersetztes Material ist.
Harzzusammensetzung nach Anspruch 10 oder 12, wobei das chemische Schäumungsagens eine Mischung von Zitronensäure und Natriumhydrogencarbonat in einem Verhältnis von 0,1:0,9 bis 0,9:0,1 oder ihr zersetztes Material ist.
Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das thermoplastische Harz ein Polyolefin ist.
Spritzgußschäumungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Harzzusammensetzungen, die in einem der Ansprüche 10 bis 14 definiert sind, als das thermoplastische Harz verwendet werden.
Spritzgußschäumungsverfahren nach Anspruch 15, wobei das Aushöhlungsvolumen expandiert wird, während das geschmolzene Harz der Harzzusammensetzungen, welches mit dem physikalischen Schäumungsagens gemischt wird, in die Aushöhlung (3) injiziert wird, deren Volumen anfänglich auf einen geringeren Wert als die Menge des abgemessenen Harzes eingestellt wird.