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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels,
exzellent in seinen Wärmeisoliereigenschaften,
Steifigkeit und Leichtigkeit, und welcher für Teile von Fahrzeugen, Teile
von elektrischen Vorrichtungen, Wärme- oder Kälteisolierende Behälter und ähnliches
geeignet ist.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Gussartikel,
welche aus einem geschäumten
thermoplastischen Harz/Kunststoff hergestellt sind, oder Gussartikel,
welche aus einer geschäumten
Zusammensetzung hergestellt sind, welche ein thermoplastisches Harz
und einen Füllstoff
aufweist, sind üblicherweise
als thermoplastische Gussartikel für den Einsatz in unterschiedlichen
Anwendungen vorgeschlagen worden.
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Von
vielen dieser Gussartikel, welche für Teile von Fahrzeugen, wie
zum Beispiel Kraftfahrzeuge und Motorräder, und Teile von elektrischen
Vorrichtungen, wie zum Beispiel Kopiermaschinen, Drucker und Klimaanlagen,
verwendet werden, wird insbesondere verlangt, dass sie Wärmeisoliereigenschaften
aufweisen, um Wärmeleitung
von Maschinen und Motoren zu blockieren. Daher wurde oft der Versuch
unternommen, expandierbare Gussmaterialien zu verwenden. Von einigen
der täglichen
Notwendigkeiten, zum Beispiel Wärme- oder
Kälteisolierende
Behälter,
wie zum Beispiel eine Kühlbox,
wird zudem gefordert adiabatisch zu sein, und viele von ihnen bestehen
aus Gussartikeln, welche aus expandierbaren Gussmaterialien hergestellt
sind.
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Wenn
jedoch expandierbare Materialien verwendet werden, um dem resultierenden
Gussartikel Wärmeisoliereigenschaften
zu verleihen, tendiert die Steifigkeit des gesamten Gussartikels
dazu abzunehmen. Es ist denkbar, einen Füllstoff zu Gussmaterialien
hinzuzufügen,
um die Steifigkeit zu verbessern, jedoch ist es nicht einfach, eine
ausreichende Steifigkeit durch Hinzufügen einer kleinen Menge von
einem Füllstoff
zu erzielen, wenn expandierbare Materialien verwendet werden. Wenn
ein Füllstoff
in einer großen
Menge hinzugefügt
wird, wird das Gewicht des Gussartikels erhöht. Da von den oben beschriebenen
Teilen gewöhnlich Leichtigkeit
verlangt wird, ist es nachteilig, Leichtigkeit einzubüßen.
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Andererseits
wurde berichtet, dass Leichtigkeit und Steifigkeit verbessert werden
konnten, als ein integraler Gussartikel, welcher aus gering schäumendem
Kunstharz hergestellt ist, mit einer nicht geschäumten Schicht auf seiner Oberfläche für einen
Schleudertrockner einer Waschmaschine verwendet wurde (japanische
Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 57-66798). Da der Gussartikel
jedoch als ein Ganzes, einschließlich seiner Seitenteile, aus
dem gering schäumenden
Kunstharz hergestellt ist, kann nicht gesagt werden, dass seine
Steifigkeit, insbesondere gegen Belastung von oben, ausreichend
hoch ist.
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Die
Dokumente US-A-3721197, Fr-A-2059818 und Fr-A-2707549 offenbaren allesamt Spritzgussverfahren
zum Herstellen geschäumter
Artikel, wobei das Volumen von dem Hohlraum, in welchen das expandierbare
Gussmaterial eingespritzt wird, während des Verlaufs des Gießens vergrößert wird.
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Das
Dokument US-A-3793416 offenbart ein Spritzgussverfahren, in welchem
der Heizzylinder angepasst ist, um die Temperatur seines vorderen
Teils höher
zu setzen als die seines hinteren Teils.
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Folglich
ist es wünschenswert
geworden, ein ökonomisches
Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels mit sowohl Steifigkeit
als auch Leichtigkeit, welcher exzellente Wärmeisoliereigenschaften aufweist,
zu entwickeln.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Ziel der Erfindung ist es, ein ökonomisches
Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Gussartikels bereitzustellen,
der gleichzeitig exzellente Wärmeisoliereigenschaften,
Steifigkeit und Leichtigkeit aufweist.
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Demgemäß stellt
die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Gussartikels bereit,
indem ein thermoplastisches Gussmaterial einem Spritzgießen gemäß Anspruch
1 unterzogen wird.
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Der
Gussartikel, welcher gemäß der Erfindung
erhalten wird, weist auf: einen Abschnitt von einer Mehrschichtstruktur
mit einer dichten Oberflächenschicht,
welche aus einem nicht geschäumten
Gussmaterial (im Folgenden manchmal als "eine nicht geschäumte Schicht" bezeichnet) besteht,
und einer inneren Schicht, welche aus einem geschäumten Gussmaterial
(im Folgenden manchmal als "eine
geschäumte
Schicht" bezeichnet)
besteht, und einen dichten Abschnitt, der nur aus einem nicht geschäumten Gussmaterial
besteht, wodurch eine bemerkenswert hohe Steifigkeit durch den gesamten
Gussartikel hindurch sowie eine verbesserte Leichtigkeit und verbesserte
Wärmeisoliereigenschaften
erzielt werden.
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Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung kann ein Gussartikel, aufweisend einen
Abschnitt von einer Mehrschichtstruktur und einen nicht geschäumten Abschnitt,
effizient durch ein integrales Gießen unter Verwendung einer
einzigen Metall-Gussform und Ermöglichen
eines reduzierten Betrags an Schaumbildner produziert werden. Daher
ist das vorliegende Verfahren ökonomisch
vorteilhaft, und es ermöglicht
das Bereitstellen eines in seinem Aussehen exzellenten Gussartikels.
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Der
Gussartikel, welcher mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
erhalten wird, hat gleichzeitig exzellente Wärmeisolier-Eigenschaften, Steifigkeit
und Leichtigkeit, und ist für
die Verwendung in Teilen von Fahrzeugen, Teilen von elektrischen
Vorrichtungen, wärme- oder kälteisolierenden
Behältern
und ähnlichem
geeignet. Ferner ermöglicht
das Verfahren der vorliegenden Erfindung, solch einen Gussartikel,
welcher zusätzlich
ein exzellentes Aussehen aufweist, effizient zu produzieren.
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Die
vorliegende Erfindung ist untenstehend im Detail beschrieben.
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(1) Thermoplastisches
Gussmaterial
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Das
in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Gussmaterial
ist nicht im Besonderen begrenzt, solange es als eine Hauptkomponente
thermoplastisches Harz enthält,
welches dazu geeignet ist einen derartigen Zyklus zu wiederholen,
dass es erweicht und verflüssigt,
wenn die Temperatur ansteigt, wenn es erwärmt wird, und in die Form konvertiert
wird, welche vergleichsweise steif ist und eine Festigkeit hat,
wenn es abgekühlt
wird. Wenn erforderlich, können
verschiedene Füllstoffe
und Additive enthalten sein.
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Beispiele
eines solchen thermoplastischen Kunststoffes weisen Polyolefin-Kunststoff,
wie zum Beispiel Polypropylen, Polyethylen oder ähnliches, Polystyrol, Polyvinylchlorid,
Polyvinyliden-Chlorid, Methacrylat-Kunststoff, ABS-Kunststoff, Polyvinyl-Alkohol,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymer,
Polyamid-Kunststoff, Polycarbonat, Polyethylenterephtalat, Polybutylenterephtalat
und ähnliches
auf.
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Von
jenen ist Polypropylen besonders bevorzugt, weil damit ein vergleichsweise
leichter Gussartikel produziert werden kann. Als solch ein Polypropylen
kann entweder Polypropylen-Homopolymer oder Propylen-α-Olefin-Copolymer
verwendet werden. α-Olefin,
welches als eine Komponente des oben beschriebenen Copolymers verwendet
wird, weist Ethylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Decen,
1-Dodecen, 4-Methyl-1-Penten,
3-Methyl-1-Penten und ähnliches
auf. Es ist wünschenswert,
dass der Betrag der α-Olefin-Einheit im Propylen-α-Olefin-Copolymer
nicht mehr als 10% von der die Gesamtheit bildenden Einheit ist.
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Alternativ
kann eine Kunststoff-Zusammensetzung, welche Propylen-Homopolymer
und Propylen-α-Olefin-Copolymer
enthält,
verwendet werden. Solch eine Kunststoff-Zusammensetzung kann ein Gemisch, welches
durch Schmelzen und Kneten von Propylen-Homopolymer und Propylen-α-Olefin-Copolymer erzeugt
ist, oder ein Produkt sein, welches durch Mehrstufen-Polymerisation
unter Verwendung mehrerer Polymerisierer produziert ist. Beispiele
von dem Produkt, welches durch Mehrstufen-Polymerisation erhalten wird,
weisen eine Zusammensetzung auf, welche Propylen-Homopolymer und Propylen-α-Olefin-Copolymer enthält (üblicherweise
als Block-Copolymer bezeichnet), welche durch Herstellen von Propylen-Homopolymer in
der ersten Stufe und Herstellen von Propylen-α-Olefin-Copolymer in der zweiten
Stufe erzielt wird.
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Der
in der vorliegenden Erfindung verwendete thermoplastische Kunststoff
kann auch modifiziertes Polymer, wie zum Beispiel modifiziertes
Polypropylen durch ungesättigte
Monomere oder ähnliches,
aufweisen.
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Die
Schmelzflussrate (nachfolgend als "MFR" bezeichnet)
des verwendeten Polypropylens, welche auf der Versuchsbedingung
14 (230°C;
21,18 N) gemäß JIS(Japanische
Industrienorm)-K-7210 basiert, ist vorzugsweise 1 bis 200 g/10min,
mehr bevorzugt 2 bis 100 g/10min, insbesondere bevorzugt 4 bis 50
g/10min, aus dem Grund, dass Gussartikel, deren Dicke dünn ist,
einfach geformt werden können.
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Das
thermoplastische Gussmaterial, welches in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, kann Füllstoffe,
Additive und ähnliches
enthalten, wenn es erforderlich ist. Die Füllstoffe können entweder organische Füllstoffe
oder anorganische Füllstoffe
sein. Spezifische Beispiele dafür
weisen Glasfaser, Mineralfaser, Kalziumkarbonat, Talk, Kaolin-Ton,
Glimmer, Quarzpulver, Kieselgur, Bariumsulfat, Bimssteinpulver,
Zellstoffpulver, Kohlefaser, Synthetikfaser, Glas-Hohlfaser, und ähnliches
auf. Unter diesen sind insbesondere Glasfaser, Talk, oder Glimmer
bevorzugt. Der Füllstoff
kann vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 50 Gewichtsprozent, basierend
auf dem Gesamtgewicht des Gussmaterials, enthalten sein, aus dem
Grund, dass in Steifigkeit und Leichtigkeit exzellente Gussartikel
erhalten werden können.
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Wenn
Glasfaser mit Polypropylen als ein Füllstoff vermischt ist, um das
thermoplastische Gussmaterial zu geben, kann modifiziertes Polypropylen
bevorzugt als Polypropylen verwendet werden, weil es exzellente Kompatibilität mit Glas
zeigt, und hochsteife Gussartikel können erhalten werden.
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Die
Additive schließen
einen Weichmacher, einen Stabilisator, ein Antioxidationsmittel,
ein Verwitterungs- Schutzmittel,
ein Ultraviolett-Absorbiermittel, ein Färbemittel, ein Schmiermittel,
ein Antistatikmittel, einen Flammenhemmer/Flammenverzögerer, ein
Elastomer und ähnliches
auf. Das Schäummittel
(Schaumbildner), wie unten beschrieben, oder sein abgebautes Produkt,
kann während
des Produktionsprozesses des Gussartikels verbleiben/zurückbleiben
und in dem Gussmaterial, insbesondere dem nicht geschäumten Gussmaterialtyp,
enthalten sein.
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(2) Gussartikel
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Die
thermoplastischen Gussartikel, welche mittels des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung erhalten werden, sind aus dem oben beschriebenen
thermoplastischen Gussmaterial hergestellt, und ein Teil des Gussartikels
weist einen Mehrschichtstrukturabschnitt mit einer Oberflächenschicht
(nicht geschäumte
Schicht), welche aus dem nicht geschäumten Gussmaterial besteht,
und einer Innenschicht (geschäumte
Schicht) auf, welche aus dem geschäumten Gussmaterial besteht.
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Der
hierin verwendete Begriff "nicht
geschäumt" meint vollständig nicht
geschäumte
oder extrem wenig geschäumte
Beschaffenheit, so dass die Schäumrate
nicht mehr als 1,1 beträgt.
Die nicht geschäumte Schicht
ist eine Schicht mit einer dichten Struktur, die aus einem solchen
Gussmaterial besteht. Der Begriff "geschäumt" meint die geschäumte Beschaffenheit, besonders
in einer solchen Art und Weise, dass die Schäumrate nicht weniger als 1,2,
vorzugsweise 1,5 bis 10, beträgt.
Die geschäumte
Schicht ist eine stark geschäumte Schicht,
welche aus einem Gussmaterial in einem derartigen Zustand besteht.
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Die
Oberflächenschicht
meint eine Schicht, welche eine Oberfläche (Außenschale) des erfindungsgemäßen Gussartikels bildet,
und die Innenschicht meint eine Schicht, welche das Innere (Innenkern)
bildet, welches von der obigen Oberflächenschicht umgeben ist. Das
Verhältnis
der Dicke der Oberflächenschicht
(die Summe der Dicke der Oberflächenschichten
auf beiden Seiten der Innenschicht) zur Dicke des gesamten Mehrschicht-Strukturabschnitts
rangiert vorzugsweise zwischen 5 bis 50%. Wenn es weniger als 5%
ist, ist die Steifigkeit beträchtlich
reduziert, wobei, wenn es 50% übersteigt,
Leichtigkeit und adiabatische Effekte beträchtlich reduziert sind.
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Wenn
die Dicke der Oberflächenschicht
in den obigen Bereich fällt,
kann der Gussartikel mit exzellenter Steifigkeit, Leichtigkeit und
Wärmeisoliereigenschaften
erhalten werden. Im Gegensatz dazu ist die Steifigkeit herabgesetzt,
wenn die Oberflächenschicht
zu dünn
ist, während
die Leichtigkeit unbefriedigend ist und manchmal auch die Wärmedurchlässigkeit
reduziert ist, wenn die Oberflächenschicht
zu dick ist.
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Besonders
die Dicke der Oberflächenschicht
(die Dicke von einer Seite der Oberflächenschicht) rangiert bevorzugt
zwischen 0,2 bis 2 mm, mehr bevorzugt zwischen 0,3 bis 1 mm, insbesondere
bevorzugt zwischen 0,3 bis 0,8 mm.
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Der
Gussartikel, welcher mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
erhalten wird, hat gleichzeitig einen Abschnitt einer Mehrschichtstruktur
(nachfolgend manchmal als "Mehrschichtstrukturabschnitt" bezeichnet) und
einen Abschnitt einer dichten Struktur, welche nur aus dem nicht
geschäumten
Gussmaterial besteht (nachfolgend manchmal als "nicht geschäumter Abschnitt" bezeichnet). Der
Mehrschichtstrukturabschnitt und der nicht geschäumte Abschnitt können auf
irgendeine Art kombiniert sein, um den Gussartikel zu formen. Besonders
dient ein Gussartikel mit einem Bodenteil und mindestens einem Seitenteil,
in welchem ein Winkel zwischen dem Bodenteil und dem Seitenteil
75° bis
135° ist,
als Beispiel. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass einer von
dem Bodenteil und dem Seitenteil durch den Mehrschichtstrukturabschnitt
gebildet ist und der andere durch den nicht geschäumten Abschnitt
gebildet ist. Außerdem
ist es wünschenswert,
dass der Bodenteil durch den Mehrschichtstrukturabschnitt gebildet
ist und der Seitenteil durch den nicht geschäumten Abschnitt gebildet ist.
Wenn der Seitenteil durch den nicht geschäumten Abschnitt mit einer dichten
Struktur gebildet ist, ist die Steifigkeit des gesamten Gussartikels
verbessert. Insbesondere ist die Steifigkeit gegen eine Last von
oben verbessert.
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Ein
anderes Beispiel von einem Gussartikel, welcher mittels des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung erhalten wird, kann ein kastenartiger
Gussartikel mit einem Bodenteil und einem Seitenteil sein, in dem der
Bodenteil durch den Mehrschichtstrukturabschnitt gebildet ist und
der Seitenteil durch den Dichtstruktur-nicht-geschäumten-Abschnitt gebildet
ist.
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Alternativ
kann der Gussartikel mehrere Mehrschichtstrukturabschnitte aufweisen,
wobei jeder eine geschäumte
Schicht mit einer voneinander unterschiedlichen Schäumrate aufweist.
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Obgleich
die Größe des Gussartikels
nicht im Besonderen begrenzt ist, ist derjenige mit einem Volumen
von ungefähr
20 bis 5,000 cc bevorzugt.
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Die
Gussartikel der vorliegenden Erfindung werden als Teile für den industriellen
Einsatz, besonders Fahrzeugteile, Teile elektrischer Maschinen und
Apparate und für ähnliches
verwendet. Die Gussartikel werden auch für tägliche Erfordernisse, zum Beispiel
wärme-
und kälteisolierende
Behälter
und ähnliches,
verwendet.
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Beispiele
von Fahrzeugteilen schließen
Kraftfahrzeug-Außenteile
(z.B. Stossstange, Kotflügel),
Kraftfahrzeug-Innenteile
(Armaturenbretter, Einschalter/Anzünder), Motorradteile wie zum
Beispiel ein Druckkissen/Beschickblech, einen Kotflügel, eine
Passagier-Schutzausrüstung oder
ein Handschuhfach und ähnliches ein.
Beispiele von Teilen elektrischer Maschinen und Apparate schließen Gestelle/Gehäuse von
Kopiermaschinen, Druckern, Klimaanlagen und ähnlichem ein. Die wärme- und
kälteisolierenden
Behälter
sind zum Beispiel eine Kühlbox,
ein adiabatisches Paneel und ähnliches.
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(3) Verfahren zum Herstellen
des Gussartikels
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Das
folgende Verfahren dient als Beispiel für das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Und
zwar wird das thermoplastische Gussmaterial einem Spritzgießverfahren,
aufweisend a) einen Spritz-Schritt, b) einen ersten Kühlschritt,
c) einen Schäum-Schritt,
und d) einen zweiten Kühlschritt,
unterzogen, wobei eine Spritzguss-maschine verwendet wird, welche
mit einer Metall-Gussform und einem Heizzylinder ausgerüstet ist.
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a) Spritz-Schritt
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In
diesem Schritt wird das in dem Heizzylinder geschmolzene, expandierbare
thermoplastische Gussmaterial in den Hohlraum der Metall-Gussform
hinein eingespritzt und eingefüllt.
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Als
das in diesem Schritt verwendete, expandierbare thermoplastische
Gussmaterial wird eine Mischung verwendet, welche durch Zusetzen
eines Schaumbildners zu dem oben genannten thermoplastischen Gussmaterial
zubereitet ist. Der Schaumbildner weist eine oder mehrere anorganische
Verbindungen, welche aus Ammoniumkarbonat und Natriumbikarbonat/Natriumhydrogenkarbonat
ausgewählt
sind, und organische Verbindungen, welche aus Azoverbindungen, Sulfohydrazinverbindungen,
Nitrosoverbindungen und Azidverbindungen ausgewählt sind, auf. Die Azoverbindungen
sind zum Beispiel Azodicarbonamid (ADCA), 2,2-Azoisobutyronitril, Azohexahydrobenzonitril,
Diazoaminobenzol u.Ä.
Die Sulfohydrazidverbindungen schließen Benzol-Sulfohydrazide,
Benzol-1,3-Disulfohydrazide,
Diphenylsulfon-3,3-Disulfohydrazide, Diphenyloxido-4,4-Disulfohydrazide
u.Ä. ein.
Die Nitrosoverbindungen schließen
N, N-dinitrosopentamethyltetramin
(DNPT), N, N-Dimethylterephtalat
u.Ä. ein.
Die Azidverbindungen schließen
Terephtalazide, p-tert-Butylbenzazide u.Ä. ein.
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Das
expandierbare thermoplastische Gussmaterial kann zum Beispiel erzeugt
werden, indem ein Schaumbildner zum oben beschriebenen thermoplastischen
Gussmaterial in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, basierend
auf dem Gewicht des thermoplastischen Gussmaterials, hinzugefügt wird
und das resultierende Gemisch unter Verwendung einer Trommel einem
Trockenvermischen unterzogen wird.
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Das
derart erzeugte expandierbare thermoplastische Gussmaterial wird
im Heizzylinder geschmolzen und in den Hohlraum hinein eingespritzt.
Während
dieses Ereignisses ist die gesetzte Temperatur von dem vorderen
Teil des Heizzylinder-Inneren eingestellt, höher als die gesetzte Temperatur
seines hinteren Teils zu sein, um das Schäumen des expandierbaren thermoplastischen
Gussmaterials im Zylinder zu unterdrücken. Daher kann das Gussmaterial
im nicht geschäumten
Zustand in den Hohlraum hinein eingeführt werden, und es ist ökonomisch
vorteilhaft, weil der Betrag des Schaumbildners reduziert werden
kann. Der vordere Teil des Heizzylinders meint die Region nächst einem
Düsenteil, welcher
mit der Metall-Gussform in dem Zylinder verbunden ist, während der
hintere Teil die Region nächst
dem Trichterteil zum Zuführen
des Gussmaterials meint. Die Differenz zwischen der gesetzten Temperatur
des vorderen Teils und jener des hinteren Teils rangiert vorzugsweise
zwischen 20 °C
und 100 °C,
mehr bevorzugt zwischen 20 °C
und 70 °C,
besonders bevorzugt zwischen 30 °C
und 60 °C.
Die Temperatur des Heizzylinders kann üblicherweise eingestellt werden,
indem mehrere Bandheizer o.Ä.
verwendet werden, welche die bestimmte Region bedecken. Die gewünschte Temperaturdifferenz
zwischen dem vorderen Teil und dem hinteren Teil kann daher mittels
Einstellen der gesetzten Temperatur von jedem Bandheizer gesetzt
werden, um eine Temperaturdifferenz innerhalb des oben beschriebenen
Bereiches zu geben.
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Der
Gegendruck zur Zeit des Einspritzens und Einfüllens wird vorzugsweise auf
nicht weniger als 50 kg/cm2 eingestellt,
welches es möglich
macht, das Schäumen
des Gussmaterials im Heizzylinder zu unterdrücken. Der Gegendruck/Nachdruck
ist mehr bevorzugt nicht geringer als 70 kg/cm2,
besonders bevorzugt nicht geringer als 100 kg/cm2.
Auf diese Art wird das expandierbare thermoplastische Gussmaterial
zum Spritzgießen
im nicht geschäumten
Zustand in die Metall-Gussform eingespritzt und eingefüllt.
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Das
Volumen des Hohlraums der Metall-Gussform zur Zeit des Einspritzens
und Einfüllens
ist 10 bis 95 %, vorzugsweise 20 bis 70%, des Volumens des gewünschten
Gussartikels. Innerhalb dieses Bereiches kann das Hohlraumvolumen
unter Berücksichtigung
des Gesamtvolumens des gewünschten
Gussartikels und des Volumens und der gewünschten Schäumrate der geschäumten Schicht
im Mehrschichtstrukturabschnitt des Gussartikels bestimmt werden.
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Speziell
kann das Hohlraumvolumen zur Zeit des Einspritzens und Einfüllens mittels
Dividieren des Volumens der geschäumten Schicht im Mehrschichtstrukturabschnitt
des gewünschten
Gussartikels durch die gewünschte
Schäumrate
der geschäumten
Schicht und Addieren des resultierenden Volumens, des Volumens der
nicht geschäumten
Oberflächenschicht
des Mehrschichtstrukturabschnitts und des Volumens des nicht geschäumten Abschnittes
des gewünschten
Gussartikels berechnet werden. Wenn zum Beispiel die Schäumrate der
geschäumten
Schicht im Mehrschichtstrukturabschnitt des gewünschten Gussartikels 2 ist,
kann das Hohlraumvolumen zur Zeit des Einspritzens und Einfüllens/Füllens auf
das Volumen eingestellt sein, welches berechnet wird durch Addieren
eines 50%igen Volumens des Volumens der geschäumten Schicht im Mehrschichtstrukturabschnitt,
des Volumens der nicht geschäumten
Oberflächenschicht
des Mehrschichtstrukturabschnitts und des Volumens des nicht geschäumten Abschnitts
des gewünschten
Gussartikels.
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Wenn
das Hohlraumvolumen zur Zeit des Einspritzens und Füllens weniger
als 10% des Volumens des gewünschten
Gussartikel-Volumens ist, wird der auf das expandierbare thermoplastische
Gussmaterial forcierte Druckgradient zur Zeit des Füllens groß, was manchmal
ein gleichförmiges
Füllen
verhindert. Übersteigt
das Hohlraumvolumen andererseits 95%, so ist der auf das expandierbare
thermoplastische Gussmaterial forcierte Druck zur Zeit des Füllens zeitweilig
herabgesetzt, und ein Schäumen
beginnt manchmal vor der Vollendung des Füllens aufzutreten.
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Das
Hohlraumvolumen kann zum Beispiel durch Bewegen der Metall-Gussform
mittels des Gieß/Form-Klemm-Mechanismus der
Spritzgussmaschine oder Bewegen des an der Metall-Gussform angebrachten
Gleitkerns vergrößert werden.
Obgleich die in der vorliegenden Erfindung verwendete Metall-Gussform
nicht im Besonderen begrenzt ist, solange sie üblicherweise zum Spritzgießen verwendet
werden kann, kann eine verwendet werden, welche geeignet ist, das
Hohlraumvolumen beliebig zu ändern.
Das Hohlraumvolumen kann durch manuellen Betrieb verändert werden.
Es ist wünschenswert,
dass die Änderung
des Hohlraumvolumens mittels der Gussmaschine oder dem Mechanismus
der Metall-Gussform
seinerseits kontrolliert werden kann. In anderen Worten, es ist
wünschenswert,
eine Vorrichtung mit solch einem Mechanismus zu verwenden, dass
ein Bewegen und Anhalten der Metall-Gussform oder des Gleitkerns
beliebig kontrolliert werden kann.
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(b) Erster Kühlschritt
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Nach
dem Einspritzen und Füllen
des expandierbaren thermoplastischen Gussmaterials in den Hohlraum
hinein, wird das Gussmaterial gekühlt, um die Beschaffenheit
zu erreichen, dass die Oberflächenschicht, welche
mit der Oberfläche
der Metall-Gussform in Kontakt ist, verfestigt wird und die Innenschicht
geschmolzen ist (erstes Kühlen).
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Vorzugsweise
wird das Gussmaterial gekühlt,
bis die Dicke des verfestigten Abschnitts der Oberflächenschicht
im Bereich von 0,2 bis 2 mm liegt. Speziell wird, nach Vollendung
des Einspritzens und Füllens, das
Kühlen
durch Beibehalten der Beschaffenheit des Hohlraums, welcher ein
Volumen von 10 bis 95% des gewünschten
Gussartikelvolumens aufweist, für
eine vorgeschriebene Zeitdauer unter Verwendung des Kühlmechanismus
der Metall-Gussform zum Spritzgießen bewirkt. Obgleich die Haltezeit
in Abhängigkeit
von der Art des thermoplastischen Gussmaterials, der Größe des Gussartikels,
der verwendeten Metall-Gussform oder ähnlichem empirisch bestimmt
werden kann, liegt sie üblicherweise
im Bereich von 1 bis 20 Sekunden. Wenn die Haltzeit in den obigen
Bereich fällt,
werden die Dicke der Oberflächenschicht
und die Schäumrate
der Innenschicht befriedigend, und der Gussartikel kann mit exzellenter
Steifigkeit und exzellenten Wärmeisolier-Eigenschaften erhalten
werden.
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c) Schäum-Schritt
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Nach
dem obigen Kühlschritt
wird das Hohlraumvolumen auf das Volumen des Gussartikels vergrößert und
der Teil der geschmolzenen Innenschicht wird geschäumt. Und
zwar beginnt das expandierbare thermoplastische Gussmaterial im
geschmolzenen Zustand zu schäumen,
wenn das Volumen vergrößert und
der Druck abgesenkt wird. Die schon verfestigte/erstarrte Oberflächenschicht
schäumt
jedoch nicht, wenn der Druck abgesenkt wird, und sie behält den dichten,
nicht geschäumten
Zustand bei, wenn der Schaumbildner enthalten ist. Auf diese Art
wird der Mehrschichtstrukturabschnitt mit der nicht geschäumten Oberflächenschicht
und der geschäumten
Innenschicht geformt. Der Abschnitt, dessen Volumen sich nicht vergrößert, wenn
die Metall-Gussform bewegt wird, wird der dichte, nicht geschäumte Abschnitt.
Wenn zum Beispiel ein Gussartikel mit einem Bodenteil und einem
Seitenteil, welches gegen den Bodenteil einen Winkel von 90° ausbildet,
produziert wird, wobei eine Metall-Gussform verwendet wird, welche
in der Vertikalrichtung gegen den Bodenteil bewegt wird, ist das
Volumen des Seitenteils eingestellt, sich nicht zu verändern, obgleich
das Volumen des Bodenteils sich vergrößert, wenn die Metall-Gussform
sich derart bewegt, dass der Bodenteil der Mehrschichtstrukturabschnitt werden
kann und der Seitenteil der nicht geschäumte Abschnitt werden kann.
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Im
Falle des Gussartikels mit dem Bodenteil und dem Seitenteil, wo
der schräge
Bereich am Ende des Bodenteils o.Ä. gemacht ist, wenn die Metall-Gussform
verwendet wird, welche in der Vertikalrichtung gegen den Bodenteil
bewegt wird, weisen der flache Bereich des Bodenteils, welcher vertikal
gegen die Bewegungsrichtung der Metall-Gussform ist, und der schräge Bereich
unterschiedliche Verhältnisse
des Volumens auf, welches vergrößert wird,
wenn die Metallform bewegt wird, und weisen daher unterschiedliche
Schäumraten auf.
Der auf diese Weise erhaltene Gussartikel weist einen Mehrschichtstrukturabschnitt
auf, welcher die geschäumten
Schichten enthält,
wobei jede eine unterschiedliche Schäumrate aufweist.
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d) Zweiter Kühlschritt
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Gemäß der Erfindung
wird das Gussmaterial nach dem Schäum-Schritt weiter gekühlt (zweites
Kühlen),
und dann wird der resultierende Gussartikel aus der Metall-Gussform
heraus genommen, um den Gussartikel der vorliegenden Erfindung zu
geben. Die Kühlzeit
ist nicht im Besonderen begrenzt, solange der Gussartikel entnommen
werden kann.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
einen Gussartikel von Beispiel 1. In 1, ist (a)
eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht, (c) eine Draufsicht,
(d) eine perspektivische Ansicht, (e) eine Schnittansicht der Draufsicht
(c) bei X-X' und
(f) eine perspektivische Ansicht der Steifigkeits-Testprobe, welche
bei Y-Y' und Z-Z' der Vorderansicht (a) geschnitten ist.
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2 zeigt
den Herstellungsprozess des Gussartikels von Beispiel 1. In 2,
zeigt (I) einen Zustand vor dem Form-Klemmen der Spritzguss-Metall-Gussform,
(II) einen Zustand nach dem Form-Klemmen der Metall-Gussform, (III)
einen Zustand während
des ersten Kühlens
nach dem Spritzgießen
des expandierbaren thermoplastischen Gussmaterials, (IV) einen Zustand
während
des zweiten Kühlens
des Gussartikels nach dem Schäum-Schritt
und (V) einen Zustand des Formöffnens
nach dem zweiten Kühlen.
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3 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels des Vergleichsbeispiels 1.
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4 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels des Vergleichsbeispiels 2.
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5 zeigt
den Gussartikel von Beispiel 2. In 5 ist (a)
eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht, (c) eine Draufsicht,
(d) eine perspektivische Ansicht, (e) eine Schnittansicht von der
Draufsicht (c) bei X-X' und (f)
eine perspektivische Ansicht der Steifigkeits-Testprobe, welche
bei Y-Y' der Vorderansicht
(a) geschnitten ist.
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6 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels des Vergleichsbeispiels 3.
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7 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels des Vergleichsbeispiels 4.
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8 zeigt
den Gussartikel von Beispiel 3. In 8 ist (a)
eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht, (c) eine Draufsicht,
(d) eine perspektivische Ansicht, (e) eine Schnittansicht der Draufsicht
(c) bei X-X' und
(f) eine perspektivische Ansicht der Steifigkeits-Testprobe, welche
bei Y-Y' der Vorderansicht
(a) geschnitten ist.
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9 zeigt
den Gussartikel von Beispiel 4. In 9 ist (a)
eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht, (c) eine Draufsicht,
(d) eine perspektivische Ansicht, (e) eine Schnittansicht der Draufsicht
(c) bei X-X', und
(f) eine perspektivische Ansicht der Steifigkeits-Testprobe, welche
bei Y-Y' der Vorderansicht
(a) geschnitten ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die folgenden Beispiele
und Vergleichsbeispiele detaillierter beschrieben, wobei die Beispiele
1 und 2 ebenso wie die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 nicht gemäß der vorliegenden
Erfindung sind, welche nur durch die Beispiele 3 und 4 repräsentiert
wird.
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Die
auf die Beispiele angewandten Evaluationsverfahren sind wie folgt.
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(1) Wärmeisolier-Eigenschaften
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Eine
Probe mit der Größe von 50
mm × 100
mm wurde aus dem Bodenteil des Gussartikels ausgeschnitten, und
seine Wärmeleitfähigkeit
wurde gemäß ASTEM-D-2320
(Prüfverfahren)
gemessen, um diese als eine der Indices von Wärmeisolier-Eigenschaften zu betrachten (Einheit:
kcal/m H °C).
Je niedriger der Wärmeleitfähigkeits-Wert
ist, umso exzellenter sind die Wärmeisolier-Eigenschaften.
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(2) Steifigkeit
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Eine
vorbestimmte Probe wurde aus dem Gussartikel ausgeschnitten und
wurde einem Biegetest gemäß JIS-K-7203
unterzogen, um eine maximale Biegelast zu bestimmen, welche als
einer der Indices der Steifigkeit des Gussartikels betrachtet wurde.
Je größer der
maximale Biegelastwert ist, umso exzellenter ist die Steifigkeit.
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(3) Leichtigkeit
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Das
Gesamtgewicht des Gussartikels wurde gemessen.
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(4) Schäumrate
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Eine
Probe mit der Größe von 50
mm × 100
mm wurde aus dem geschäumten
Abschnitt des Gussartikels heraus geschnitten, um deren spezifische
Schwere zu messen. Die Schäumrate
in der vorliegenden Beschreibung ist ein Wert, welcher durch Dividieren
der spezifischen Schwere der Probe vom oben beschriebenen Gussartikel
durch jene des Standardproduktes erhalten wird. Das Standardprodukt
ist der Gussartikel, welcher von dem in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
verwendeten Gussmaterial erhalten wird, jedoch nicht den Schaumbildner
enthält
(nur Propylen-Homopolymer),
ebenso wie im Vergleichsbeispiel 2, wie unten beschrieben, wobei
die gleiche Gussmaschine, Metall-Gussform
und Gussbedingungen, den Hohlraum-Vergrößerungsschritt ausgenommen,
verwendet werden.
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Beispiel 1
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Propylen-Homopolymer
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit
Azodicarbonamid mit einem Mischungsverhältnis von 98,5 Gew.% : 1,5
Gew.% (Propylen-Homopolymer : Azodicarbonamid) vermischt, und das
Gemisch wurde in einem Trommelmischer verrührt, um ein expandierbares
thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Verwendet wurde eine Spritzgussmaschine,
ausgerüstet
mit einem Heizzylinder, dessen Schnecken/Schrauben-Durchmesser 90
mm war, und welcher fünf
Bandheizer aufweist, und einer Form-Klemm-Steuerung, welche eine
maximale Form-Klemmkraft von 650 T hatte. Die Temperatur von dem
jeweiligen Bandheizer des Heizzylinders wurde auf 230 °C, 230 °C, 230 °C, 210 °C bzw. 180 °C in dieser
Reihenfolge von dem vorderen Teil zu dem hinteren Teil hin gesetzt.
Der Gegendruck und die Temperatur des Kühlwassers von der Metall-Gussform
wurden auf 100 kg/cm2 bzw. 40 °C eingestellt.
Die Hohlraumdicke (zwischen der mobilen Gussform und der feststehenden
Gussform), welche mit dem Bodenteil des Gussartikels korrespondiert,
wurde auf 2,5 mm eingestellt, und das Gesamtvolumen des Hohlraums
wurde auf 39 cc eingestellt. Dann wurden 35 g des oben genannten
Gussmaterials im geschmolzenen Zustand in den Hohlraum eingespritzt
und eingefüllt.
10 Sekunden nach Vollendung der Einspritzung wurde die mobile Metall-Gussform
um 2,5 mm zurück
bewegt, um ein Hohlraum-Gesamtvolumen von 68 cc zu geben. Nach Kühlen für 60 Sekunden
wurde der Gussartikel erhalten.
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Die
Form des resultierenden Gussartikels ist in 1 gezeigt.
In 1 ist (a) eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht,
(c) eine Draufsicht, (d) eine perspektivische Ansicht und (e) eine
Schnittansicht der Draufsicht (c) bei X-X'. In der Schnittansicht steht A für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate
von 2 aufweist, und B steht für
einen nicht geschäumten
Teil.
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Der
Gussartikel hat eine solche Struktur, dass der Bodenteil ein Mehrschichtstrukturabschnitt
ist, welcher von einer Oberflächenschicht,
welche aus einem nicht geschäumten
Teil besteht, und einer Innenschicht gebildet wird, welche aus einem
geschäumten
Teil besteht, und zwei Seitenteile, welche aus nur nicht geschäumten Teilen
bestehende nicht geschäumte
Abschnitte sind, sind auf der Oberseite des Bodenteils geformt,
um einen Winkel zwischen dem Bodenteil und dem jeweiligen Seitenteil
von jeweils 90° zu
bilden. Die Dicke der Oberflächenschicht
des Mehrschichtstrukturabschnittes ist 0,5 mm. In der Figur stehen
die Zahlen für
die Größe (Einheit:
mm) des Gussartikels (im Folgenden soll das gleiche gelten).
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Das
Verfahren zum Herstellen des Gussartikels wird mit Bezug auf 2 erläutert.
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In 2 zeigt
(I) den Zustand der in Beispiel 1 verwendeten Spritzguss-Metallform
vor dem Form-Klemmen, wobei 1 eine mobile Metall-Gussform repräsentiert,
2 eine fixierte Metall-Gussform repräsentiert, 3 ein Eingussteil repräsentiert,
und 4 einen Hohlraum repräsentiert.
In der Figur zeigt (II) den Zustand nach dem Form-Klemmen der Metall-Gussform.
In der Figur zeigt (III) den Zustand während des ersten Kühlens nach
dem Einspritzen und Füllen
des expandierbaren thermoplastischen Gussmaterials von dem Einguss 3.
In der Figur zeigt (IV) den Zustand während des zweiten Kühlens des
Gussartikels nach dem Schäum-Schritt.
In der Figur zeigt (V) den Zustand des Formöffnens nach dem zweiten Kühlen.
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Und
zwar wurde zuerst die Dicke des Hohlraums entsprechend dem Bodenteil
des Gussartikels auf 2,5 mm eingestellt, und das Form-Klemmen wurde
ausgeführt
(siehe 2(II)), wobei die Spritzguss-Metallform
verwendet wurde, welche aus der mobilen Metall-Gussform 1 und
der fixierten Metall-Gussform 2 besteht, wie in 2(I) gezeigt. Dann wurde das oben beschriebene
geschmolzene Gussmaterial in den Hohlraum hinein eingespritzt und
eingefüllt
und nach Vollenden des Einspritzens für 10 Sekunden gekühlt (erstes
Kühlen: siehe 2(III)). In dieser Zeit war das Gussmaterial in
einem nicht geschäumten
Zustand (siehe B in 2), weil es unter Druck stand.
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Nach
dem ersten Kühlen
wurde die mobile Metall-Gussform
um 2,5 mm rückwärts bewegt.
Während dieses
Ereignisses war die Oberflächenschicht
des Teils, welcher der Bodenteil werden würde, erstarrt/verfestigt, während die
Innenschicht in einem geschmolzenen Zustand war und folglich geschäumt wurde,
um eine geschäumte
Schicht zu bilden (siehe A in 2). Die
Volumina der Teile, welche die Seitenteile werden würden, wurden
nicht wesentlich vergrößert, um
nicht geschäumte
Teile zu formen. Nach dem Schäum-Schritt wurde
die Gussform für
60 Sekunden gekühlt
(zweite Kühlung:
siehe 2(IV)).
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Nach
dem zweiten Kühlen
wurde das Formöffnen
durchgeführt,
um den Gussartikel zu entnehmen (siehe 2(V)).
In dem in 1 gezeigten Gussartikel wurde
der Bodenteil gemacht, um eine Mehrschichtstruktur von der geschäumten Schicht
und der nicht geschäumten
Schicht zu haben, und die Seitenteile waren auf Grund der Verwendung
der oben genannten Metall-Gussform nicht geschäumte Teile.
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Die
Evaluations-Resultate des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ferner ist eine perspektivische Ansicht der für den Steifigkeitstest verwendeten
Probe in 1(f) gezeigt. Diese Probe
wurde durch Schneiden bei Y-Y' und
Z-Z' in 1(a) erhalten.
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Vergleichsbeispiel 1
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Propylen-Homopolymer
mit einer MFR von 4,5g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit
Azodicarbonamid mit einem Mischungsverhältnis von 98,5 Gewichtsprozent
: 1,5 Gewichtsprozent (Propylen-Homopolymer : Azodicarbonamid) gemischt,
und die Mischung wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 umgerührt, um
ein expandierbares thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Das
Gussmaterial wurde mittels üblicher
Verfahren zum Spritz- und Expansionsgießen gegossen, wobei eine Spritzguss-Maschine
verwendet wurde, um einen Gussartikel mit der Schäumrate von
2 und der Größe von 200
mm × 40mm × 150 mm
zu erzielen. Der resultierende Gussartikel wurde mittels Schneiden
oder Ähnlichem
in die gleiche Größe wie jener von
Beispiel 1 gemacht. 3 zeigt eine Schnittansicht
des Gussartikels, welcher an der gleichen Position (X-X' in 1(c))
wie in Beispiel 1 geschnitten ist. Wie aus 3 ersichtlich,
besteht der Gussartikel nur aus einem geschäumten Teil als ein Ganzes.
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Die
Evaluations-Ergebnisse des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die in dem Steifigkeits-Test verwendete Probe wurde durch Schneiden
an der gleichen Position (Y-Y' und
Z-Z' in 1(a)) wie in Beispiel 1 erhalten.
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Vergleichsbeispiel 2
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Ein
Gussartikel mit der gleichen wie in Beispiel 1 beschriebenen Größe wurde
unter Verwendung eines Propylen-Homopolymers
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C als ein
thermoplastisches Gussmaterial und unter Verwendung der selben Spritzgussmaschine
wie in Beispiel 1 ohne den Schäum-Schritt erhalten. 4 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels, welcher an der gleichen Position (X-X' in 1(c))
wie in Beispiel 1 geschnitten ist. In diesem Gussartikel enthält das Gussmaterial
keinen Schaumbildner, und, wie in 4 gezeigt,
sowohl die Oberflächenschicht
als auch die Innenschicht sind aus dem nicht geschäumten Teil
zusammengesetzt.
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Die
Evaluations-Ergebnisse des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die in dem Steifigkeitstest verwendete Probe wurde durch Schneiden
an der gleichen Position (Y-Y' und
Z-Z' in 1(a)) wie in Beispiel 1 erzielt.
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Beispiel 2
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Propylen-Homopolymer
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit
Azodicarbonamid mit einem Mischungsverhältnis von 98,5 Gewichtsprozent
: 1,5 Gewichtsprozent (Propylen-Homopolymer : Azodicarbonamid),
und das Gemisch wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 verrührt, um
ein expandierbares thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Mit
Ausnahme von der Form der mobilen Gussform wurde die gleiche Spritzgussmaschine
wie in Beispiel 1 verwendet. Die Temperatur des jeweiligen Bandheizers
des Heizzylinders wurde auf 230 C, 230 °C, 230 °C bzw. 210 °C von dem vorderen Teil aus
und auf 180 °C
am hinteren Teil gesetzt. Der Gegendruck und die Kühlwasser-Temperatur der Metall-Gussform wurden
auf 100 kg/cm2 bzw. 40 °C eingestellt. Die Dicke des
Hohlraums (zwischen der mobilen Form und der fixierten Form), welche
dem Bodenteil des Gussartikels entspricht, wurde auf 2,5 mm eingestellt,
und das Hohlraum-Gesamtvolumen wurde auf 39 cc eingestellt. Dann
wurden 35 g des oben genannten Gussmaterials im geschmolzenen Zustand
in den Hohlraum hinein eingespritzt und eingefüllt. Zehn Sekunden nach Vollendung der
Einspritzung wurde die mobile Metallform um 2,5 mm zurückbewegt,
um ein Hohlraum-Gesamtvolumen von 68 cc zu geben. Nach einem 60
Sekunden langen Kühlen
wurde der Gussartikel erhalten.
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Die
Form des resultierenden Gussartikels ist in 5 gezeigt.
In 5 ist (a) eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht,
(c) eine Draufsicht, (d) eine perspektivische Ansicht und (e) eine
Schnittansicht von der Draufsicht (c) bei X-X'. In dieser Schnittansicht steht A für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate von
2 hat, und B steht für
einen nicht geschäumten
Teil.
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Der
Gussartikel hat eine derartige Struktur, dass der Bodenteil ein
Mehrschichtstrukturabschnitt ist, welcher von einer Oberflächenschicht,
welche aus einem nicht geschäumten
Teil besteht, und einer Innenschicht gebildet ist, welche aus einem
geschäumten
Teil besteht, und zwei Seitenteile, welche aus nur nicht geschäumten Teilen
bestehen, sind an den beiden Enden der Oberseite des Bodenteils
geformt, um einen Winkel zwischen dem Bodenteil und dem jeweiligen
Seitenteil von 90° zu
bilden. Die Dicke der Oberflächenschicht
des Mehrschichtstrukturabschnitts ist 0,5 mm.
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Die
Evaluations-Resultate des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ferner ist eine perspektivische Ansicht der für die Steifigkeits-Evaluation
verwendeten Probe in 5(f) gezeigt.
Die Probe wurde durch Schneiden bei Y-Y' in 5(a) erhalten.
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Vergleichsbeispiel 3
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Propylen-Homopolymer
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit
Azodicarbonamid mit einem Mischungsverhältnis von 98,5 Gewichtsprozent
: 1,5 Gewichtsprozent (Propylen-Homopolymer : Azodicarbonamid) gemischt,
und das Gemisch wurde auf die gleiche Art wie in Beispiel 2 umgerührt/verrührt, um
ein expandierbares, thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Das
Gussmaterial wurde mittels eines üblichen Verfahrens zum Spritz-
und Expansionsgießen
gegossen, wobei eine Spritzgussmaschine verwendet wurde, um einen
Gussartikel mit einer Schäumrate
von 2 und einer Größe von 200
mm × 40 mm × 150 mm
zu erhalten. Der resultierende Gussartikel wurde mittels Schneiden
o.Ä. in
die gleiche Größe wie jener
von Beispiel 2 gemacht/gebracht. 6 zeigt
eine Schnittansicht des Gussartikels, welcher an der gleichen Position
(X-X' in 5(c)) wie in Beispiel 2 geschnitten ist.
Wie aus 6 ersichtlich, besteht der Gussartikel
aus nur einem geschäumten
Teil als ein Ganzes. Die Evaluationsergebnisse des Gussartikels
sind in Tabelle 1 gezeigt. Die in dem Steifigkeitstest verwendete
Probe wurde mittels Schneiden an der gleichen Position (Y-Y' in 5(a))
wie in Beispiel 2 erhalten.
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Vergleichsbeispiel 4
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Ein
Gussartikel mit der gleichen Größe wie in
Beispiel 2 beschrieben wurde unter Verwendung eines Propylenhomopolymers
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C als ein
thermoplastisches Gussmaterial und unter Verwendung der selben Spritzgussmaschine
wie in Beispiel 2 ohne den Schäumschritt
erhalten. 7 zeigt eine Schnittansicht
des Gussartikels, welcher an der gleichen Position (X-X' in 5(c))
wie in Beispiel 2 geschnitten ist. In diesem Gussartikel enthält das Gussmaterial
keinen Schaumbildner, und, wie in 7 gezeigt,
sowohl die Oberflächenschicht
als auch die Innenschicht bestehen aus dem nicht geschäumten Teil.
Die Evaluationsergebnisse des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die in dem Steifigkeitstest verwendete Probe wurde mittels Schneiden
an der gleichen Position (Y-Y' in 5(a)) wie in Beispiel 2 erhalten.
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Beispiel 3
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Propylenhomopolymer
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit Azodicarbonamid
mit einem Mischungsverhältnis
von 98,5 Gewichtsprozent zu 1,5 Gewichtsprozent (Propylenhomopolymer
: Azodicarbonamid) gemischt, und das Gemisch wurde auf die gleiche
Art wie in Beispiel 1 umgerührt,
um ein expandierbares thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Mit
Ausnahme von der Form der Gussform wurde die selbe Spritzgussmaschine
wie in Beispiel 1 verwendet. Die Temperatur des jeweiligen Bandheizers
des Heizzylinders wurde auf 230 °C,
230 °C,
230 °C bzw.
210 °C von
dem vorderen Teil aus und auf 180 °C am hinteren Teil gesetzt.
Der Gegendruck und die Kühlwassertemperatur
der Metall-Gussform wurden auf 100 kg/cm2 bzw.
auf 40 °C
eingestellt. Die Hohlraumdicke (zwischen der mobilen Form und der
feststehenden Form), welche mit dem Bodenteil des Gussartikels korrespondiert,
wurde auf 2,5 mm eingestellt, und das Hohlraumgesamtvolumen wurde
auf 34 cc eingestellt. Dann wurden 31 g des oben erwähnten Gussmaterials
in einem geschmolzenen Zustand in den Hohlraum eingespritzt und
eingefüllt.
10 Sekunden nach Vollendung des Einspritzens wurde die mobile Metall-Gussform um 2,5 mm
zurückbewegt,
um ein Hohlraumgesamtvolumen von 64 cc zu geben. Nach einem 60 Sekunden
langen Kühlen
wurde der Gussartikel erhalten.
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Die
Form des resultierenden Gussartikels ist in 8 gezeigt.
In 8 ist (a) eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht,
(c) eine Draufsicht, (d) eine perspektivische Ansicht und (e) eine
Schnittansicht der Draufsicht c bei X-X'. In der Schnittansicht steht A für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate
von 2 aufweist, A' für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate
von 1,7 aufweist, und B steht für
einen nicht geschäumten
Teil.
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Dieser
Gussartikel hat einen Bodenteil, Seitenteile, welche einen Winkel
von 90° gegen
den Bodenteil bilden, und einen schrägen Teil an der Grenze des
Bodenteils und der Seitenteile, und seine Schnittansicht weist eine
U-Gestalt auf. Der Bodenteil und der schrägte Teil sind durch Oberflächenschichten,
welche aus nicht geschäumten
Teilen bestehen, und Innenschichten gebildet, welche aus geschäumten Teilen
bestehen, wobei die Schäumrate
des geschäumten
Teils in dem Bodenteil höher
ist als jene von dem schrägen
Teil. Die Seitenteile bestehen aus nur nicht geschäumten Teilen.
Die Dicke einer jeden Oberflächenschicht
ist 0,5 mm.
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Die
Evaluationsergebnisse des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ferner ist eine perspektivische Ansicht der für die Steifigkeitsevaluation
verwendeten Probe in 8(f) gezeigt.
Die Probe wurde durch Schneiden bei Y-Y' in 8(a) erhalten.
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Beispiel 4
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Propylenhomopolymer
mit einer MFR von 4,5 g/10min und einem Schmelzpunkt von 164 °C wurde mit Azodicarbonamid
mit einem Mischungsverhältnis
von 98,5 Gewichtsprozent zu 1,5 Gewichtsprozent (Propylenhomopolymer
: Azodicarbonamid) gemischt, und das Gemisch wurde auf die gleiche
Art wie in Beispiel 1 umgerührt,
um ein expandierbares thermoplastisches Gussmaterial zu geben. Verwendet
wurde die gleiche Spritzgussmaschine wie in Beispiel 1, mit Ausnahme
der Form von der Gussform. Die Temperatur des jeweiligen Bandheizers
des Heizzylinders wurde auf 230 °C,
230 °C,
230 °C bzw.
210 °C von
dem vorderen Teil aus und auf 180 °C an dem hinteren Teil gesetzt.
Der Gegendruck und die Kühlwassertemperatur
der Metallform wurden auf 100 kg/cm2 bzw.
auf 40 °C
eingestellt. Die Hohlraumdicke (zwischen der mobilen Form und der feststehenden
Form), welche dem Bodenteil des Gussartikels entspricht, wurde auf
2,5 mm eingestellt, und das Hohlraumgesamtvolumen wurde auf 48 cc
eingestellt. Dann wurden 43 g des oben genannten Gussmaterials im
geschmolzenen Zustand in den Hohlraum hinein eingespritzt und eingefüllt. 10
Sekunden nach Vollendung des Einspritzens wurde die mobile Metall-Gussform um 2,5 mm
zurückbewegt,
um ein Hohlraumgesamtvolumen von 78 cc zu geben. Nach einem 60 Sekunden
langen Kühlen
wurde der Gussartikel erhalten.
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Die
Form des resultierenden Gussartikels ist in 9 gezeigt.
In 9 ist (a) eine Vorderansicht, (b) eine Seitenansicht,
(c) eine Draufsicht, (d) eine perspektivische Ansicht und (e) eine
Schnittansicht der Draufsicht (c) bei X-X'. In der Schnittansicht steht A für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate
von 2 aufweist, A' für einen
geschäumten
Teil, welcher eine Schäumrate
von 1,7 aufweist, und B steht für
einen nicht geschäumten
Teil.
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Der
Gussartikel ist ein kastenartiger Gussartikel mit einem Bodenteil,
vier Seitenteilen (2 Sätze),
welche einen Winkel von 90° gegenüber dem
Bodenteil ausbilden, und einem schrägen Teil an der Grenze des Bodenteils
und der Seitenteile. Der Bodenteil und der schräge Teil sind durch Oberflächenschichten,
welche aus nicht geschäumten
Teilen bestehen, und Innenschichten gebildet, welche aus geschäumten Teilen
bestehen, wobei die Schäumrate
des geschäumten
Teils im Bodenteil höher
ist als jene des schrägen
Teils. Die Seitenteile sind aus nur nicht geschäumten Teilen zusammengesetzt.
Die Dicke jeder Oberflächenschicht
ist 0,5 mm.
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Die
Evaluationsergebnisse des Gussartikels sind in Tabelle 1 gezeigt.
Ferner ist eine perspektivische Ansicht der für die Steifigkeitsevalution
verwendeten Probe in 9(f) gezeigt.
Die Probe wurde durch Schneiden bei Y-Y' in 9(a) erhalten.
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Wie
aus den Ergebnissen der obigen Beispiele ersichtlich, sind die Gussartikel
des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3, welche
beide nur aus den geschäumten
Teilen bestehen, exzellent in Wärmeisoliereigenschaften
und Leichtigkeit, sind jedoch minderwertig in der Steifigkeit. Andererseits
sind die Gussartikel von Vergleichsbeispiel 2 und Vergleichsbeispiel
4 exzellent in Steifigkeit, zeigen jedoch niedrige Wärmeisoliereigenschaften
und schlechte Leichtigkeit, weil ihre Gewichte schwer sind. Im Gegensatz
dazu weisen die Gussartikel der Beispiele 1 bis 4 hohe Wärmeisoliereigenschaften,
exzellente Steifigkeit auf, und können Leichtigkeit beibehalten.
