DE69824650T2

DE69824650T2 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundformgegenstandes aus thermoplastischen Harzen

Info

Publication number: DE69824650T2
Application number: DE69824650T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Mizuho-ku Shimizu; Takehiko Ichihara-shi Enomoto; Masahiro Takahama-shi Ito; Kenji Kariya-shi Ogura
Original assignee: Shimizu Industry Co Ltd; Denso Corp; Chisso Corp
Current assignee: Shimizu Industry Co Ltd; JNC Corp; Denso Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2018-01-22
Also published as: DE69824650D1; EP0856390A1; EP0856390B1; US6071454A

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Formgegenstandes aus thermoplastischen Harzen. Mehr spezifisch betrifft diese Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Formgegenstandes, umfassend ein thermoplastisches Elastomer und ein steifes thermoplastisches Harz.
Konventionell wird ein Verbund-Formgegenstand aus einem thermoplastischen Elastomer und einem thermoplastisch steifen Harz durch getrenntes Herstellen eines Formproduktes aus einem Elastomer und eines Formproduktes aus einem thermoplastischen steifen Harz und anschließendes Binden dieser aneinander unter Verwendung eines doppelseitigen Klebebandes erzeugt. Jedoch ist der Klebvorgang problematisch.
JP-B-2-8572 (der Ausdruck "JP-B", wie er hierin verwendet wird, bedeutet eine "geprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung") offenbart ein Verfahren, das keinen Klebevorgang erfordert. Bei dem Verfahren wird ein Propylenharz schmelzinjiziert, und dann wird ein unvulkanisiertes thermoplastisches Elastomer darauf schmelzinjiziert, unter Erhalt eines Verbundformgegenstandes. Dieses Formverfahren hat jedoch Probleme bei der Erzeugung von großen Formgegenständen aufgrund der geringen Fließfähigkeit der thermoplastischen Elastomeren und leidet an Problemen der Bildung von Graten und Kanten während der Formgebung. Bei dem Formgebungsprozeß verbleiben noch ungelöste Probleme wie die Verursachung von welliger Deformation an dem Polypropylenharz-Anteil in Abhängigkeit von der Form des Formgegenstandes und dem Auftreten eines solchen Phänomens, daß die Fusion zwischen dem Polypropylenharz und dem nicht-vulkanisierten thermoplastischen Elastomer nicht auftritt. Im allgemeinen ergibt weiterhin ein nicht-vulkanisiertes thermoplastisches Elastomer (flexibles Material) einen größeren Formschrumpfungsfaktor im Vergleich zu einem Polypropylenharz (steifes Material). Wenn das unvulkanisierte thermoplastische Elastomer nach dem Formgeben des Polypropylenharzes geformt wird, wird dieser Unterschied aufgrund des Zeitunterschiedes weiterhin erhöht. Demzufolge wurden die Deformation des Formgegenstandes unter Erzeugung einer internen Spannung als zu lösende Probleme angesehen. Die Verbesserung einer Formstruktur muß ebenfalls untersucht werden, um das Problem zu lösen, daß ein Unterschnitt des thermoplastischen Elastomerteils nicht an dem Verbindungsbereich zwischen dem thermoplastischen steifen Harz und dem thermoplastischen Elastomer gebildet werden kann.
JP-B-6-75927 offenbart ein Verfahren zum Formgeben eines Behälters aus Harzen. Bei diesem Verfahren wird ein Abdichtmaterial aus einem thermoplastischen und elastischen Material zur Bildung eines Abdichtteils injiziert, und dann wird ein thermoplastisches Harz zur Bildung eines thermoplastischen Harzteils injiziert. Jedoch sind weitere Verbesserungen zum Leichtermachen des Harzbehälters und zur Erhöhung der Adhäsionsstärke zwischen dem Abdichtmaterial und dem thermoplastischen Harz erforderlich.
GB 2 177 341 A beschreibt ein Verfahren zum Binden eines vernetzten elastomeren Teils innerhalb eines thermoplastischen Teils. Die verwendeten Materialien sind miteinander kompatibel und umfassen z.B. Polypropylen und Ethylen-Propylen-Gummi, Polyethylen und Ethylen-Propylen-Gummi, Polystyrol und SB-Gummi oder ABS und Nitrilgummi.
US 4 676 386 A betrifft einen Babyflaschensauger mit einem Mundbereich aus einem Elastomer und einem Grundbereich aus einem halbsteifen, thermoplastischen Polymer wie Polypropylen. Das Elastomer kann Silicongummi sein.
US 4 569 457 offenbart einen Flaschenverschluß, umfassend einen Verschlußdeckel aus einem harten thermoplastischen synthetischen Harzmaterial, ein umgekehrtes frustokonisches Abdichtteil aus einem weichem thermoplastischen, synthetischen Harzmaterial.
Diese Erfindung soll die oben beschriebenen Probleme der konventionellen Techniken lösen.
Ein Ziel dieser Erfindung liegt daher darin ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundformgegenstandes anzugeben, umfassend ein thermoplastisches Elastomer und ein thermoplastisches steifes Harz, der an einer geringeren Beschränkung bezüglich seiner Form leidet, das heißt der frei ist von der Erzeugung von Graten oder Verzerrungen des thermoplastischen Elastomers und ein geringeres Ausmaß an Wellenbildungen bei dem Teil des thermoplastischen steifen Harzes ergibt.
Andere Ziele und Wirkungen dieser Erfindung werden aufgrund der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Im Hinblick auf eine Verbundformgebung eines thermoplastischen Elastomers und eines thermoplastischen steifen Harzes haben diese Erfinder festgestellt, daß die Nachteile der oben beschriebenen konventionellen Techniken gelöst werden können, indem zunächst das thermoplastische Elastomer und dann das thermoplastische steife Harz schmelzgeformt wird, weil der Unterschied des Formschrumpfungsfaktors vermindert oder nahezu durch den Zeitunterschied, der zwischen den Formgebungen verursacht wird, eliminiert wird.
Das heißt die oben beschriebenen Ziele dieser Erfindung wurden erzielt durch Angabe eines Verfahrens zur Erzeugung eines Verbundformgegenstandes gemäß den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1, wobei das Verfahren umfaßt:
Bereitstellen eines Formproduktes aus einem thermoplastischen Elastomer, und
Formen eines thermoplastischen steifen Harzes mit einer Schmelzflußrate, gemessen bei 230°C und 21,18 N, von 5 g/10 min oder mehr, unter Bildung eines Formproduktes aus dem thermoplastischen steifen Harz auf dem geformten thermoplastischen Elastomer, unter Erhalt eines Verbundformgegenstandes.
Gemäß einem anderen Aspekt haben die thermoplastischen Elastomere eine Schmelzflußrate, gemessen bei 230°C und 21,18 N, von 0,4 g/10 min oder mehr entsprechend den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 2.
Bevorzugte Merkmale dieser Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In dem spezifischen Merkmal gemäß Anspruch 4 umfaßt das Verfahren folgende Schritte:
Positionieren des geformten, thermoplastischen Elastomers bei einer vorbestimmten Position in einer Form;
Schmelzen des thermoplastischen, steifen Harzes;
Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes auf dem geformten, thermoplastischen Elastomer in die Form; und
Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.
Bei dem spezifischen Merkmal gemäß Anspruch 5 umfaßt das Verfahren:

(a) einen ersten Formschritt zur Bereitstellung des geformten Produkts aus einem thermoplastischen Elastomer, umfassend: Schmelzen eines thermoplastischen Elastomers; Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers in eine erste Form; und Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers zur Bereitstellung eines Formgegenstands aus dem thermoplastischen Elastomer; und
(b) einen zweiten Formschritt zum Formen eines thermoplastischen, steifen Harzes, umfassend: Positionieren des geformten, thermoplastischen Elastomers, erhalten im ersten Formschritt, in einer zweiten Form; Schmelzen eines thermoplastischen, steifen Harzes; Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers in eine zweite Form; und Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.

Bei dem obigen spezifischen Ausführungsbeispiel umfassen die erste und die zweite Form jeweils bevorzugt einen Kern und einen Hohlraum. Der Kern oder der Hohlraum der ersten Form kann allgemein für die zweite Form verwendet werden. Sowohl der Kern als auch der Hohlraum der ersten Form kann allgemein für die zweite Form verwendet werden. Gemäß einem bevorzugten Merkmal wird das Schmelzen des thermoplastischen Elastomers und des thermoplastischen steifen Harzes jeweils bei einer Temperatur von 180 bis 280°C durchgeführt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) bis 1(c) sind Diagramme, die ein Verfahren zur Erzeugung eines Verbundformgegenstandes durch ein Kern-Rückinjektionsformverfahren entsprechend Beispiel 1 dieser Erfindung erläutern.
2 ist ein Diagramm, das einen Verbundformgegenstand erläutert, erhalten durch ein Produktionsverfahren gemäß dieser Erfindung, z.B. Beispiel 1.
3 ist ein Diagramm, das einen gebundenen Teil einer Gehäusekomponente und eine Klappe zur Steuerung der Luftmenge zur Verwendung bei einer Auto-Klimaanlage zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das thermoplastische steife Harz zur Verwendung in dieser Erfindung ist ein thermoplastisches steifes Harz mit Kristallinität. Beispiele davon umfassen Polyolefinharze wie Polyethylen niedriger Dichte, geradkettiges Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte, kristallines Propylen-Homopolymer, kristallines Ethylen-Propylen-Copolymer und Polymethylpenten, Acryl/Styrol/Acrylnitril-Copolymere, Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere, Methacryl/Styrol-Copolymere, Nylonharze, Polybutylenterephthalatharze, Polyethylenterephthalatharze, Polystyrolharze, Styrol/Acrylnitril-Copolymere, Polycarbonatharze. Von diesen ist Polypropylen bevorzugt, weil das Gewicht des resultierenden thermoplastischen Harz-Verbundformgegenstandes vermindert und die Adhäsionsstärke erhöht werden kann. Das Polypropylen ist bevorzugt eines mit einer isotaktischen Pentadenfraktion von 0,94 oder mehr und mit einem Kristallschmelzpunkt von 163 bis 165°C, weil ein Verbundformgegenstand aus einem thermoplastischen Harz mit hoher Steifigkeit erhalten werden kann. Die Schmelzflußrate (gemessen bei 230°C und 21,18N) des Polypropylens zur Verwendung in dieser Erfindung ist bevorzugt von 10 g/10 Minuten bis 40 g/10 Minuten. Der Grund liegt darin, daß ein solches Polypropylen die Erzeugung von Formgegenständen mit komplizierter Form und kleiner Dicke erleichtert.
Das thermoplastische steife Harz zur Verwendung in dieser Erfindung hat bevorzugt einen Biegemodul bei 23°C von 600 MPa oder mehr und mehr bevorzugt 800 MPa oder mehr. Weiterhin hat das thermoplastische steife Harz bevorzugt eine Schmelzflußrate (gemessen bei 230°C und 21,18 N) von 5 g/10 Minuten oder mehr. Wenn die Schmelzflußrate des thermoplastischen steifen Harzes weniger als 5 g/10 Minuten ist, vermindert sich die Fließfähigkeit davon beim Schmelzen unter Beeinträchtigung des externen Aussehens des Formgegenstandes, wodurch es auch schwierig gemacht werden kann, große Formgegenstände zu erzeugen.
Das thermoplastische steife Harz zur Verwendung in dieser Erfindung kann nach Bedarf einen anorganischen Füllstoff wie Talkum oder Mica, ein Ethylen/Propylen-Copolymergummi und ein bekanntes Additiv, einschließlich Antioxidationsmittel, Neutralisiermittel, Schmiermittel, Antistatika, Pigmente, etc. enthalten, die allgemein bei thermoplastischen steifen Harzen verwendet werden. Erfindungsgemäß enthält die thermoplastische steife Harzzusammensetzung bevorzugt Talkum in einer Menge von 5 bis 20 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung, weil ein Verbundformgegenstand aus einem thermoplastischen Harz mit hoher Steifigkeit erhalten werden kann.
Das thermoplastische Elastomer zur Verwendung in dieser Erfindung zeigt eine Gummielastizität bei normaler Temperatur und kann auf gleiche Weise wie die thermoplastischen Harze geformt werden. Das thermoplastische Elastomer kann vom Vernetzungstyp wie IPN (interpenetrierte Netzwerkstruktur) oder Nicht-Vernetzungstyp sein. Beispiele der thermoplastischen Elastomere zur Verwendung in dieser Erfindung umfassen thermoplastische Elastomere auf Polyamidbasis, thermoplastische Elastomer auf Polyolefinbasis, thermoplastische Elastomere auf Polystyrolbasis wie ein Styrol/Ethylen/Butylen/Styrol-Blockcopolymer, Styrol/Ethylen/Propylen/Styrol-Blockcopolymer, Styrol/Isopren/Styrol-Copolymer, Styrol/Butadien-Gummi und Styrol/Ethylen/Propylen-Blockcopolymer, thermoplastische Elastomere auf Polyesterbasis, thermoplastische Elastomere auf Fluorbasis, thermoplastische Elastomere auf Polyisoprenbasis und Ethylen/Propylen/Dien-Elastomere. Von diesen sind thermoplastische Elastomere auf Polyolefinbasis und Ethylen/Propylen/Dien-Elastomere bevorzugt, und Ethylen/Propylen-Copolymer-Elastomere sind besonders bevorzugt unter den thermoplastischen Elastomeren auf Polyolefinbasis, weil ein leichtgewichtiger Verbundformgegenstand aus thermoplastischem Harz und eine hohe Bindestärke mit dem thermoplastischen steifen Harz erhalten werden kann. Zwei oder mehrere dieser thermoplastischen Elastomere können in Kombination verwendet werden.
Mineralöl kann mit den Ethylen/Propylen/Dien-Elastomeren zur weiteren Erhöhung der Flexibilität davon vermischt werden.
Zur weiteren Erhöhung der Gummielastizität der Ethylen/Propylen/Dien-Elastomeren kann das thermoplastische Elastomer unter Vermischung mit einem Peroxid schmelzgeknetet werden. Zur weiteren Erhöhung der Bindestärke zwischen dem Ethylen/Propylen/Dien-Elastomer und dem thermoplastischen steifen Harz (z.B. Polypropylen) kann ein Ethylen/Propylen-Copolymer mit einem Kristallschmelzpunkt von 125 bis 150°C mit dem Elastomer vermischt werden.
Das thermoplastische Elastomer zur Verwendung in dieser Erfindung hat bevorzugt einen Biegemodul bei 23°C von 500 MPa oder weniger und mehr bevorzugt 300 MPa oder weniger. Weiter bevorzugt sind solche mit einer Schmelzflußrate (gemessen bei 230°C und 21,18N) von 0,1 g oder mehr. Wenn die Schmelzflußrate weniger als 0,1 g/10 Minuten ist, wird die Fließfähigkeit davon beim Formen zu niedrig, wodurch das externe Aussehen des Formgegenstandes beeinträchtigt wird und es schwierig wird, große Formgegenstände zu erzeugen.
Vernetzungsmittel wie ein organisches Peroxid, Schmiermittel, Antioxidantien, Neutralisiermittel, Pigmente, Schmiermittel, Mineralöl und Antistatika, die bei allgemeinen thermoplastischen Elastomeren auf Polyolefinbasis verwendet werden, können nach Bedarf zu dem thermoplastischen Elastomer zur Verwendung in dieser Erfindung gegeben werden.
Das thermoplastische Elastomer kann durch ein übliches Verfahren erzeugt werden. Zum Beispiel kann ein thermoplastisches Elastomer auf Polyolefinbasis entsprechend dem folgenden Verfahren erzeugt werden.
Ein kristallines Ethylen/Propylen-Copolymer und ein Ethylen/Propylen-Copolymergummi werden integral vermischt, und die Mischung wird durch einen Doppelschraubenextruder (PCM-45, hergestellt von Ikegai Tekko K.K.) dessen Zylindertemperatur auf 200°C eingestellt ist, schmelzgeknetet, unter Erhalt eines pelletisierten thermoplastischen Elastomers auf Polyolefinbasis.
Irgendeine Art von Formverfahren einschließlich beispielsweise den thermischen Preßformverfahren und Spritzgußverfahren kann bei dem Formgebungsverfahren (einschließlich der ersten und der zweiten Formgebung) zur Erzeugung der Verbundformgegenstände gemäß dieser Erfindung verwendet werden. Beispiele für das Spritzgußverfahren umfassen die Formgebung vom Einfügungstyp und die Formgebung vom Vielfarbentyp in Abhängigkeit von der Injektionsform und umfassen das Rotationsformen mit bewegbarer Form, Reprom-Reziprokationsformgeben und Kernrück-Formgebung in Abhängigkeit von der Hohlraumform.
Wenn der Kern der ersten Form ebenfalls als Kern für die zweite Form verwendet wird, kann die Positionierung des geformten thermoplastischen Elastomers in einer zweiten Form weggelassen werden.
Unter Bezugnahme auf 1 wird nachfolgend ein repräsentatives Formentfernungs-Rotationsformverfahren (Kernrückverfahren und Kernrotationsverfahren) beschrieben.
Eine Zweifarben-Spritzgußmaschine mit einer Klemmkraft von 200 t (IS200-BV, hergestellt von Toshiba Kikai K.K.) wird verwendet, wobei die Wassertemperatur für die Formdurchleitung beispielsweise auf 40°C eingestellt wird.
Bei einer Formgebung der ersten Stufe wird die Temperatur des Zylinders S₁ auf 180°C eingestellt, und ein thermoplastisches Elastomer E₀ wird durch Injizieren in eine Form der ersten Stufe, umfassend eine Kernform C₁ und einen Hohlraum M₁ bei einem Spritzgußdruck von 650 kg/cm² und einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s geformt (siehe 1(a)).
Dann werden die Kernformen C₁ und C₂ rückwärts bewegt (gemäß 1(b) nach links und das Kernteil mit diesen beiden Kernformen wird rotiert, um eine Kernform mit der anderen auszutauschen (siehe 1(b)).
In diesem Fall ist die zweite Form zur Verwendung bei der Formgebung der zweiten Stufe so aufgebaut, daß der Kern C₁, auf dem das geformte thermoplastische Elastomer E so wie er ist positioniert ist und ein Hohlraum M₂ verwendet wird (siehe 1(c)).
Dann wird durch einen Zylinder S₂, dessen Temperatur auf 240°C eingestellt ist, ein thermoplastisches steifes Harz H₀ in den Raum, der zwischen dem Kern C₁ und dem Hohlraum M₂ gebildet ist, bei einem Injektionsdruck von 650 kg/cm² und einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s spritzgeformt, unter Erhalt eines geformten thermoplastischen steifen Harzes H auf dem geformten thermoplastischen Elastomer E. Somit wird ein Verbundformgegenstand CM erhalten.
Ein Beispiel des Verbundgegenstandes gemäß dieser Erfindung ist in 2 gezeigt. Dieses Beispiel ist ein laminiertes Blatt aus einer Schicht aus einem geformten thermoplastischen Elastomer E und einer Schicht aus einem thermoplastischen steifen Harz H. Jedoch ist der Verbundformgegenstand gemäß dieser Erfindung nicht auf eine solche Blattart beschränkt. Zum Beispiel kann eine wie er in 3 gezeigt ist, ebenfalls erhalten werden. Dieses Beispiel zeigt einen Teil zur Verwendung in einer Autoklimaanlage, wobei sich das Teil aus einer Gehäusekomponente und einer Luftmengenkontrollklappe zusammensetzt.
Diese Erfindung wird nachfolgend auf die Bezugnahme auf die folgenden Beispiele detailliert erläutert, aber diese Erfindung sollte nicht auf hierauf beschränkt verstanden werden.
Beispiele
Die Formgegenstände, erhalten in den Produktionsverfahren der Beispiel und Vergleichsbeispiele wurden jeweils wie folgt ausgewertet.
Verziehen des Formgegenstandes
Eine Beladung (2 kg) wurde auf ein Ende in der Längsrichtung eines jeden Verbundformgegenstandes (100 mm Breite, 240 mm Länge und (2 + 2) mm Dicke, der in den Beispielen wie in 2 gezeigt, erhalten wurde, auferlegt und die Erhöhung am anderen Ende aufgrund des Verziehens wurde gemessen. Der somit erhaltene Maximalwert wurde als Verziehen des Formgegenstandes verwendet.
Vorhandensein von Gate-Graten
Ob ein Gat-Grat (gate flash) an dem Gate-Bereich nach dem Verbundformen erzeugt war oder nicht, wurde ausgewertet und solche mit einem Grat an dem Gate-Bereich wurden mit "B" bezeichnet, und solche ohne Grat wurden mit "G" bezeichnet.
Adhäsionsversuch
Teststücke wurden zunächst durch Spritzgießen eines thermoplastischen Elastomers und anschließendes Spritzgießen eines thermoplastischen steifen Harzes erzeugt. Somit wurden Teststücke mit einer Größe von 10 (Breite) × 180 (Länge) × 4 (Dicke) mm (die Dicke setzt sich aus 2 mm thermoplastisches Elastomer und 2 mm thermoplastisches steifes Harz zusammen), die aber nur an dem zentralen Bereich mit einer Fläche von 10 × 10 mm gebunden waren, wobei der verbleibende Rest nicht gebunden war, erhalten. Dann wurde der Teil des thermoplastischen steifen Harzes an einem Ende des Teststückes für eine Länge von 400 mm bei einer Zuggeschwindigkeit von 20 mm/min gereckt, und es wurde beobachtet, ob sich der gebogene Bereich abschälte oder nicht. Für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel wurden fünf Teststücke hergestellt und wie oben beschrieben untersucht. Beim Abschälen des 10 × 10 mm gebundenen Bereiches bei allen fünf Teststücken wurde das Ergebnis mit "B" bezeichnet, während das Ergebnis mit "VG" bezeichnet wurde, wenn kein Abschälen bei irgendeinem der fünf Teststücke beobachtet wurde. Wenn ein Abschälen des gebundenen Bereiches bei einem bis vier Teststücken unter den fünf Teststücken beobachtet wurde, wurde das Ergebnis mit "G" bezeichnet.
Die thermoplastischen steifen Harze und die thermoplastischen Elastomere, die bei den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet wurden, sind unten gezeigt.
Thermoplastisches steifes Harz (H₀):
Zusammensetzung, die sich aus 80 Gew.% eines kristallinen Polypropylen mit einem Kristallschmelzpunkt von 164°C, einer isotaktischen Pentadenfraktion von 0,95 und einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 20 g/10 min und 20 Gew.% Talkum mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 1,9 μm zusammensetzte .
Thermoplastisches steifes Harz (H₁):
Zusammensetzung, die sich aus 60 Gew.% eines kristallinen Polypropylens mit einem Kristallschmelzpunkt von 164°C, einer isotaktischen Pentadenfraktion von 0,95 und einer Schmelzflußrate (230°C: 21,18 N) von 20 g/10 Minuten und 40 Gew.% Talkum mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 1,9 μm zusammensetzt.
Thermoplastisches steifes Harz (H₂):
6-Nylon mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 85 g/10 Minuten und einem Kristallschmelzpunkt von 215°C.
Thermoplastisches Elastomer (E₀):
Mischung aus 40 Gew.-Teilen eines kristallinen Ethylen/Propylen-Copolymer mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 6 g/10 Minuten und einem Kristallschmelzpunkt von 164°C, 50 Gew.-Teilen eines Ethylen/Propylen-Copolymerelastomers mit einer Mooney-Viskosität von 24 ML₁₊₄ (100°C) und einem Ethylen-Gehalt von 75 Gew.%; 10 Gew.-Teile eines Paraffinmineralös und 0,5 Gew.-Teile 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol wurde hergestellt und in einem Doppelschraubenextruder mit einer Zylindertemperatur von 200°C schmelzgeknetet unter Erhalt eines Elastomers mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 3 g/10 Minuten.
Thermoplastisches Elastomer (E₁):
Mischung aus 40 Gew.-Teilen eines kristallinen Ethylen/Propylen-Copolymers mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 6 g/10 Minuten und einem Kristallschmelzpunkt von 135°C, 50 Gew.-Teilen eines Ethylen/Propylen/Dien-Elastomers mit einer Mooney-Viskosität von 88 ML₁₊₄ (100°C), einem Iodwert von 12,5 und einem Propylen-Gehalt von 25 Gew.%, 10 Gew.-Teilen Paraffinmineralöl und 0,5 Gew.-Teilen 1,3-Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzol wurde hergestellt und in einem Doppelschraubenextruder mit einer Zylindertemperatur von 200°C schmelzgeknetet, unter Erhalt eines Elastomers mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 1 g/10 Minuten.
Thermoplastisches Elastomer (E₂):
Styrol/Ethylen/Butadien-Elastomer mit einer Schmelzflußrate (230°C, 21,18 N) von 10 g/10 Minuten.
Beispiel 1
Eine Zweifarben-Spritzgußmaschine mit einer Klemmkraft von 200 t (IS200-BV, hergestellt von Toshiba Kikai K.K.) wurde verwendet, wobei die Wassertemperatur der Formdurchleitung auf 40°C eingestellt wurde.
Bei der ersten Stufe der Formgebung wurde die Temperatur des Zylinders S₁ auf 180°C eingestellt, und das thermoplastische Elastomer E₀ wurde in eine erste Form, die sich aus einer Kernform C₁ und einem Hohlraum M₁ zusammensetzt, bei einem Injektionsdruck von 650 kg/cm² und einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s spritzgeformt. Somit wurde ein Formprodukt E mit einer Größe von 200 mm × 100 mm × 2 mm (siehe 1(a)) erhalten.
Dann wurde ein Kern C₁, der in engem Kontakt mit dem Formprodukte stand, rückwärts bewegt, und das Kernteil mit den darauf befestigten Kernformen C₁ und C₂ wurde rotiert (siehe 1(b)).
Bei der anschließenden Formgebung der zweiten Stufe wurde ein Abstand von 2 mm zwischen dem Kern C₁, auf dem der Formgegenstand E noch verbleibt, und dem Hohlraum M₂ gehalten. Somit bildete sich eine zweite Form (siehe 1(c)).
Dann wurde durch einen Zylinder S₂, dessen Temperatur auf 240°C eingestellt war, ein thermoplastisches steifes Harz H₀ in den Abstandsbereich zwischen dem Kern C₁ und dem Hohlraum M₂ bei einem Injektionsdruck von 650 kg/cm² und einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s spritzgeformt, unter Erhalt eines Formproduktes H, das auf dem Formprodukt E gebildet war. Somit wurde ein Verbundformgegenstand CM mit einer Größe von 200 mm × 10 mm × (2 + 2) mm erhalten.
Die Auswertungsergebnisse des Formproduktes sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das thermoplastische steife Harz H₁ anstelle des thermoplastischen Harzes H₀ verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Elastomer E₁ anstelle des thermoplastisches Elastomers E₀ verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 4
Nach Formen eines Verbundformgegenstandes auf gleiche Weise wie bei Beispiel 2 wurde der Kern C₁ rückwärts bewegt und das Kernteil mit den Kernen C₁ und C₂ wurde rotiert. Der Kern C₁, bei dem der Verbundformgegenstand darauf so wie er ist angeordnet war, und der Hohlraum M₁ wurden als Form für die Formgebung der dritten Stufe (der Kern und der Hohlraum waren gleich wie bei der ersten Form) verwendet und ein 2 mm dicker Abstand wurde zwischen der Formgegenstandoberfläche und dem Hohlraum M₁ gehalten. In diesen Abstand wurde ein thermoplastisches Elastomer bei einer Zylindertemperatur von 180°C, einem Injektionsdruck von 650 kg/cm², einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s und einer Formwasserdurchleittemperatur von 40°C spritzgeformt, unter Erhalt eines dreischichtigen Verbundformgegenstandes mit einer Größe von 200 mm × 10 mm (2 + 2 + 2) mm. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 5
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das thermoplastische steife Harz H₂ anstelle des thermoplastischen Harzes H₀ verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 6
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Beispiel 1 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das thermoplastische Elastomer E₂ anstelle des thermoplastischen Elastomer E₀ verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Die gleiche Formmaschine wie bei Beispiel 1 wurde verwendet. Ein thermoplastisches steifes Harz H₀ wurde bei der Formgebung der ersten Stufe geformt, und ein thermoplastisches Elastomer E₀ wurde danach bei der Formgebung der zweiten Stufe geformt.
Mehr spezifisch wurde für die Formgebung der ersten Stufe die Temperatur des Zylinders auf 240°C eingestellt, und das thermoplastische steife Harz H₀ wurde bei einem Injektionsdruck von 650 kg/cm², einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s und einer Formdurchleitwassertemperatur von 40°C spritzgegossen.
Dann wurde der Kern, mit dem der somit erhaltene Formgegenstand (200 mm × 100 mm × 2 mm) in engen Kontakt gebracht war, rückwärts bewegt und das Kernteil, auf dem Kerne befestigt waren, wurde auf gleiche Weise wie bei Beispiel 1 rotiert.
Wie bei der Formgebung der zweiten Stufe wurde in dem 2 mm dicken Raum, der zwischen dem Hohlraum und der Formgegenstandoberfläche gebildet war, ein thermoplastisches Elastomer E₀ bei einer Zylindertemperatur von 180°C, einem Injektionsdruck von 650 kg/cm², einer Injektionsgeschwindigkeit von 100 mm/s und einer Formwasserdurchleittemperatur von 40°C spritzgegossen, unter Erhalt eines Verbundformgegenstandes (200 mm × 10 mm × (2 + 2) mm).
Vergleichsbeispiel 2
Die gleiche Vorgehensweise wie bei Vergleichsbeispiel 1 wurde durchgeführt, mit der Ausnahme, daß das thermoplastische steife Harz H₀ durch das thermoplastische steife Harz H₁ geändert wurde. Die erhaltenen Ergebnisse dieser Vergleichsbeispiele sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie in den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen bewiesen wird, erzeugten die Formgegenstände der Beispiele 1 bis 3, die durch Formgeben des thermoplastischen Elastomers vor dem Formgeben des thermoplastischen steifen Harzes erzeugt waren, keine Grate an dem Gate-Bereich des Hohlraums. Jedoch erzeugten die Formgegenstände der Vergleichsbeispiele Grate an dem Gate-Bereich und eine beachtliche Wellenbildung.
Das Formverfahren dieser Erfindung ist ausgezeichnet bezüglich der Formbarkeit im Hinblick auf verschiedene Arten von Verbundformgegenständen, und die Verbundformgegenstände, die durch dieses Formverfahren erhalten werden, haben ein ausgezeichnetes äußeres Aussehen. Demzufolge ist das Formverfahren dieser Erfindung besonders nützlich für das Verbundformen eines thermoplastischen Elastomers und eines thermoplastischen steifen Harzes wie solche, die bei dem Zusammenschlußbereich einer Luftkontrollklappe und einer Leitung für Auto-Klimaanlagen verwendet werden, ebenso wie bei einem gebundenen Teil einer Gehäusekomponente und einer Luftkontrollklappe für Auto-Klimaanlagen, wie in 3 gezeigt ist.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Verbundformgegenstandes aus thermoplastischen Harzen dieser Erfindung hat das Merkmal, daß keine Grate an dem Gratebereich für die Injektion erzeugt werden und daß ein Formgegenstand mit verminderter Wellenbildung erhalten wird.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Formgegenstands (CM), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Formprodukts aus einem thermoplastischen Elastomer (E); und Formen eines thermoplastischen, steifen Harzes (H) mit einer Schmelzflussrate, gemessen bei 230°C und 21,18 N, von 5 g/10 min oder mehr, unter Bildung eines Formprodukts aus dem thermoplastischen, steifen Harz auf dem geformten, thermoplastischen Elastomer, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.
Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Formgegenstands (CM), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Formprodukts aus einem thermoplastischen Elastomer (E) mit einer Schmelzflussrate, gemessen bei 230°C und 21,18 N, von 0,1 g/10 min oder mehr; und Formen eines thermoplastischen, steifen Harzes (H) unter Bildung eines Formprodukts aus dem thermoplastischen, steifen Harz auf dem geformten, thermoplastischen Elastomer, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.
Verfahren zur Erzeugung eines Verbund-Formgegenstands (CM) nach Anspruch 1, worin das Formprodukt aus dem thermoplastischen Elastomer (E) eine Schmelzflussrate, gemessen bei 230°C und 21,18 N, von 0,1 g/10 min oder mehr hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend die folgenden Schritte: Positionieren des geformten, thermoplastischen Elastomers bei einer vorbestimmten Position in einer Form; Schmelzen des thermoplastischen, steifen Harzes; Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes auf dem geformten, thermoplastischen Elastomer in die Form; und Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend: (a) einen ersten Formschritt zur Bereitstellung des geformten Produkts aus einem thermoplastischen Elastomer, umfassend: Schmelzen eines thermoplastischen Elastomers; Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers in eine erste Form; und Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers zur Bereitstellung eines Formgegenstands aus dem thermoplastischen Elastomer; und (b) einen zweiten Formschritt zum Formen eines thermoplastischen, steifen Harzes, umfassend: Positionieren des geformten, thermoplastischen Elastomers, erhalten im ersten Formschritt, in einer zweiten Form; Schmelzen eines thermoplastischen, steifen Harzes; Einführen des geschmolzenen, thermoplastischen Elastomers in eine zweite Form; und Kühlen und Verfestigen des eingeführten, geschmolzenen, thermoplastischen, steifen Harzes, unter Erhalt eines Verbund-Formgegenstands.
Verfahren nach Anspruch 5, worin die erste und die zweite Form jeweils einen Kern und einen Hohlraum umfassen.
Verfahren nach Anspruch 6, worin der Kern oder der Hohlraum der ersten Form allgemein als Kern oder Hohlraum der zweiten Form verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, worin sowohl der Kern als auch der Hohlraum der ersten Form allgemein als jene der zweiten Form verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, worin das Schmelzen des thermoplastischen Elastomers und des thermoplastischen, steifen Harzes jeweils bei einer Temperatur von 180 bis 280°C durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das thermoplastische, steife Harz Polypropylen umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das thermoplastische, steife Harz Polypropylen und das thermoplastische Elastomer ein Polyolefin umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin der Verbund-Formgegenstand eine Luftkontroll-Drosselklappe, eine Führung oder ein Gehäuse für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage ist.