DE60023409T2

DE60023409T2 - Mehrschichtiges Expansionsformteil aus Polypropylenharz, Verfahren zur Herstellung, und aus dem mehrschichtigen Expansionsformteil hergestellte Behälter und stossabsorbierendes Material für Fahrzeugunterteil

Info

Publication number: DE60023409T2
Application number: DE60023409T
Authority: DE
Inventors: Naochika Utsunomiya-shi Kogure; Hiroyuki Imaichi-shi Gokuraku; Seiji Utsunomiya Takahashi; Daisuke Utsunomiya Imanari; Takashi Ustunomiya Kitahama
Original assignee: JSP Corp
Current assignee: JSP Corp
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-08-04
Also published as: JP2001047537A; JP3646858B2; DE60023409D1; US6875484B1; EP1075933A3; EP1075933A2; EP1075933B8; TW537973B; KR20010021252A; KR100686505B1; ATE307716T1; EP1075933B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Formteil, welches aus einem mehrschichtigen Substrat enthaltend eine Polypropylenharzschicht auf der Oberfläche einer geschäumten Polypropylenharzschicht geformt ist und z. B. als leichtgewichtiges Wärmeisolationspaneel für den Einsatz auf Böden, an Türen oder Ähnlichem, als Palette, als Behälter, als Automobilbauteil oder Ähnliches verwendet wird.
Beschreibung des Standes der Technik:
Bislang sind mehrschichtige Harzformteile in vielfältigen Formen bekannt, bei denen eine thermoplastische Harzschicht auf der Oberfläche einer geschäumten Harzschicht ausgebildet wird. In den letzten Jahren wurden Abfallprobleme von großem Belang, so dass Nachfrage nach einem Wechsel von Behältern für Fischereierzeugnisse und Ähnliches, hergestellt aus einem expansionsgeformten Gegenstand aus Polystyrolharzpartikeln besteht, welche bislang weggeworfen wurden, hin zu Behältern, die aus einem mehrschichtigen expansionsgeformten Harzgegenstand gebildet sind, in welchem eine Polypropylenharzschicht auf der Oberfläche einer geschäumten Polypropylenharzschicht ausgebildet wird, um diese als Mehrwegbehälterumlaufen zu lassen, die in der Lage sind, mit Dampf sterilisiert zu werden. Auch werden Automobilteile und dergleichen benötigt, um unter dem Gesichtspunkt der Recyclingfähigkeit, Festigkeit, Leichtgewichtseigenschaft, Wärmeisolationseigenschaft und Schallabsorptionseigenschaft mit Teilen eingesetzt zu werden, die aus dem gleichen mehrschichtigen expansionsgeformten Harzgegenstand wie oben beschrieben mit einer Polypropylenharzschicht auf ihrer Oberfläche hergestellt sind.
Als solche Art von mehrschichtigen expansionsgeformten Harzgegenständen sind solche bekannt geworden, die durch ein Verfahren erhalten werden, bei welchem ein Formteil einer hohlen Struktur aus einem thermoplastischen Harz gebildet wird, um es als Harzschicht zu verwenden und ein Polyurethanharz in den Hohlraum innerhalb des Formteiles gegossen wird oder geschäumte Perlen eines Harzes zum Formen dort eingefüllt werden (Japanische Patentpublikation Nr. 10217/1983, Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 339979/1994, etc.). Dieses Verfahren hat jedoch Probleme dahingehend mit sich gebracht, dass der Formprozess des mehrschichtigen expansionsgeformten Harzgegenstandes kompliziert wird und eine speziellen Formmaschine benötigt wird, da der Schritt des Formens der Harzschicht, welche die Haut wird und der Schritt des Formens einer geschäumten Schicht im Innern der Harzschicht separat durchgeführt werden. Es ist von daher schwierig gewesen, den mehrschichtigen expansionsgeformten Harzgegenstand preiswert zu schaffen.
Es wurde auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein hohles mehrschichtiges Substrat mit einer thermoplastischen Harzschicht auf der Oberfläche einer geschäumten Harzschicht geformt wird, während es in einer Form komprimiert wird, um die gegenüberliegenden Innenoberflächen des Extrudates miteinander schmelzzuverbinden, wodurch ein mehrschichtiger expansionsgeformter Harzgegenstand erhalten wird (Japanische Patentpublikation Nr. 27978/1987, Japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer 312449/1994, etc.).
Ein solches Verfahren des Formens des mehrschichtigen Substrats während seiner Kompression in der Form wie oben beschrieben hat jedoch das Problem mit sich gebracht, dass es schwierig ist, jeglichen expansionsgeformten Gegenstand mit einer Harzschicht mit gleichförmiger Dicke hervorzubringen, und somit treten Ungleichförmigkeiten in der Oberfläche des erhaltenen expansionsgeformten Gegenstandes auf, die seine Erscheinung beeinträchtigen oder die Harzschicht bricht oder wird durchbohrt, wenn ein Formteil mit einem relativ hohen Zugverhältnis, wie ein Behälter, geformt wird. Zusätzlich hat dieses Verfahren die Schwierigkeit mit sich gebracht, dass es bei Einsatz eines Polypropylenharzes als Basisharz schwierig ist, ein Formteil mit einer geschäumten Harzschicht niedriger Dichte zu erhalten, bei der die Dichte höchstens 0,4 g/cm³ beträgt oder wenn versucht wird, die Dichte der geschäumten Harzschicht niedrig zu halten, neigt die erhaltene geschäumte Harzschicht dazu, Zellkollaps und die Bildung von offenen Zellen hervorzurufen. Wie oben beschrieben, hat dieses Verfahren einige Probleme mit sich gebracht, die zu lösen sind.
Darüber hinaus beschreibt die US-A-5 628 453 einen isolierten Becher, wobei der Korpus des Bechers aus einer Bahn mit drei koextrudierten Kunststoffschichten geformt ist, wobei die innere Schicht und die äußere Schicht aus einem kompakten Kunststoffmaterial, wie Polypropylen, und die Zwischenschicht aus einem geschäumten Kunststoffmaterial, wie Polypropylen, gebildet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen und mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme vollendet und hat als Gegenstand die Schaffung eines mehrschichtigen Formteiles aus einem Polypropylenharz, welches ohne Benötigung solch komplizierter Verfahren hergestellt werden kann, bei denen ein Formteil, welches die Harzschicht auf der Oberfläche einer geschäumten Harzschicht wird, gebildet wird und ein Schaum dann dort hineingefüllt wird und welches eine schöne Erscheinung aufweist und exzellent hinsichtlich seiner Leichtgewichtseigenschaften, mechanischen Festigkeit, Wärmeisolationseigenschaft, Dämpfungseigenschaft, chemischer Widerstandsfähigkeit, Recyclingfähigkeit etc. ist, ein Herstellungsverfahren dafür und einen dadurch hergestellten Behälter, Automobilteile.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein mehrschichtiges Formteil aus einem mehrschichtigen Substrat vorgeschlagen, welches eine geschäumte Polypropylenharzschicht und eine ungeschäumte Polypropylenharzschicht auf der Außenseite der geschäumten Harzschicht aufweist, wie es in Anspruch 1 definiert ist.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Formteiles werden in den kennzeichnenden Merkmalen der angefügten Unteransprüche 2 bis 8 fortgeführt.
Das Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorzugsweise ein Formteil umfassen, bei welchem die Dicke der Propylenharzschicht 100 μm bis 10 mm beträgt und die Gesamtdichte des Formteiles 20 bis 400 kg/m³ beträgt. Bei dem erfindungsgemässen Formteil kann das Flächenverhältnis des schmelzverbundenen Anteils auf der inneren Oberfläche des Formteiles vorzugsweise mindestens 25%, weiter bevorzugt mindestens 60%, noch weiter bevorzugt mindestens 80% und insbesondere bevorzugt mindestens 95% betragen. Das Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung kann darüber hinaus eine Hautschicht auf der Außenseite der Harzschicht aufweisen, die aus einem synthetischen Harz gebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Formteiles aus einem Polypropylenharz durch Formen, wie in den unabhängigen Ansprüchen 9 und 10 definiert, vorgeschlagen.
Bei den erfindungsgemäßen Verfahren weist das für das schäumbare geschmolzene Harz verwendete Polypropylenharz vorzugsweise einen MFR(F) von 0,3 bis 20 g/10 min auf.
Nach der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein aus dem oben beschriebenen mehrschichtigen Formteil aus Polypropylenharz hergestellter Behälter vorgeschlagen, wobei die Gesamtdichte des Behälters 30 bis 400 kg/m³ und die Dicke der Polypropylenharzschicht 200 μm bis 5 mm beträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein stoßabsorbierendes Material für Automobile vorgeschlagen, welches aus dem oben beschriebenen mehrschichtigen Formteil aus dem Polypropylenharz gebildet ist, wobei die Gesamtdichte des stoßabsorbierenden Materials 25 bis 300 kg/m³ und die Dicke der ungeschäumten Polypropylenharzschicht 200 μm bis 7 mm beträgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Teil für Automobile vorgeschlagen, welches aus dem oben beschriebenen mehrschichtigen Formteil aus dem Polypropylenharz gebildet ist.
Das Teil für Automobile kann ein solches Teil sein, welches aus einer Stoßstange, einer Säule, einem Instrumentenpaneel, einem Spoiler, einem Kotflügel, einem Trittbrett, einer Türverkleidung, einem Lüftungsgitter und einer Kofferraumauskleidung ausgewählt ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein wärmeisolierendes Paneel, gebildet aus dem oben beschriebenen mehrschichtigen Formteil aus dem Polypropylenharz, vorgeschlagen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und anderen Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den angehängten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen augenscheinlich, bei denen:
1A und 1B Längsquerschnittsansichten sind, die Beispiele eines Formteiles gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen.
2A und 2B perspektivische Teilschnittansichten sind, die Beispiele eines bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteiles verwendeten mehrschichtigen Substrats darstellen.
3 diagrammartig die Beziehung zwischen der Schmelzespannung und der Zeit bei der Messung der Schmelzespannung darstellt.
4 einen Schritt im Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Formteiles darstellt.
5 einen Schritt im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Formteiles darstellt.
6A und 6B andere Ausführungsformen des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen Formteiles darstellen.
7 eine horizontale Querschnittsansicht einer Stoßstange als ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Formteiles ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben. Spezifische Beispiele des mehrschichtigen Formteiles aus dem Polypropylenharz (nachfolgend werden diese einfach als das „Formteil" bezeichnet) gemäß der vorliegenden Erfindung werden in den 1A und 1B dargestellt. Wie in den 1A und 1B gezeigt, weisen die Formteile 1 gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau auf, wonach eine Polypropylenharzschicht 13 auf der Oberfläche eines geschäumten Polypropylenharzschicht 12 gebildet ist.
Das Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird erhalten, indem ein mehrschichtiges Substrat in einer Form gehalten wird, um es durch Kompression zu formen. Der Ausdruck „Substrat", wie er bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bezeichnet einen rohrförmigen oder jeglichen anderen hohlen, aus Kunststoff gebildeten oder geformten Gegenstand, der durch Verbinden der gegenüberliegenden Enden zweier Lagen miteinander oder durch Extrusion, Spritzguss oder Ähnliches erhalten wird, oder so, wie er im Allgemeinen beim Formen, wie dem Blasformen, verwendet wird. Die 2A und 2B zeigen Beispiele des mehrschichtigen Substrates 6. Die in den 1A und 1B dargestellten Formteile 1 werden aus dem in der 2A dargestellten mehrschichtigen Substrat bzw. aus dem in der 2B dargestellten mehrschichtigen Substrat erhalten.
Das in der 2A dargestellte mehrschichtige Substrat weist einen Aufbau auf, bei dem eine Polypropylenharzschicht 3 auf die äußere Oberfläche einer geschäumten Polypropylenharzschicht 2 laminiert ist, und das in der 2B dargestellte mehrschichtige Substrat weist einen Aufbau auf, bei dem eine Hautschicht 4 darüber hinaus auf die Oberfläche der Harzschicht 3 des mehrschichtigen in der 2A dargestellten Substrates auflaminiert ist.
Als Harzschicht 3 wird vorzugsweise ein ungeschäumter Körper, ein geschäumter Körper mit einer Dichte von mindestens 0,4 g/cm³ oder ein mit anorganischem Material gefüllter nicht geschäumter Körper verwendet. Das mehrschichtige Substrat 6 kann durch Vereinigung und Laminieren eines schäumbaren geschmolzenen Harzes, welches durch Hinzufügen eines Schäummittels zu einem Polypropylenharz zur Ausbildung ei ner geschäumten Harzschicht 2 und Schmelzen und Kneten der erhaltenen Mischung in einem Extruder und einem durch Schmelzen eines Polypropylenharzes zur Ausbildung einer Harzschicht 3 in einem anderen Extruder zubereiteten geschmolzenen Harzes (oder zum Erhalt eines mehrschichtigen Substrates, welches darüber hinaus eine Hautschicht 4 auf der Sichtseite der Harzschicht 3 aufweist, ein geschmolzenes Harz, das durch Schmelzen eines die Hautschicht 4 bildenden Harzes in einem weiteren Extruder vorbereitet wurde) in einer Düse für die Koextrusion vorbereitet werden und Koextrudieren derselben durch die Düse in eine Zone geringeren Druckes, wodurch die schäumbare Harzmischung expandiert.
Die Polypropylenharzschicht 13 (nachfolgend als „Harzschicht 13 des Formteiles" oder einfach als „die Harzschicht 13" bezeichnet) im Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht der Harzschicht 3 des mehrschichtigen Substrates 6. Andererseits entspricht die geschäumte Polypropylenharzschicht 12 (nachfolgend als „die geschäumte Harzschicht 12 des Formteiles" oder einfach als „die geschäumte Harzschicht 12" bezeichnet) im Formteil 1 der geschäumten Harzschicht 2 des mehrschichtigen Substrates 6. Die Hautschicht 4 bei dem in der 2B dargestellten mehrschichtigen Substrat entspricht der Hautschicht 14 (nachfolgend als „Hautschicht 14 des Formteiles" oder einfach als „die Hautschicht 14" bezeichnet), welche auf der Außenseite der Harzschicht 13 des in der 1B dargestellten Formteiles 1 vorgesehen ist.
Als Polypropylenharz, welches zur Bildung der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles, d. h. das Polypropylenharz, welches zur Bildung der geschäumten Harzschicht 2 des mehrschichtigen Substrates 6 eingesetzt wird, wird ein Polypropylenharz (nachfolgend einfach als „spezifisches Polypropylenharz A" bezeichnet) enthaltend ein Polypropylenharz als Hauptkomponente verwendet, dessen Schmelzespannung MT(F) (cN) und Schmelzflussrate MFR(F) (g/10 min) der folgenden Beziehung genügen: logMT(F) > –0,74 logMFR(F) + 0,65 (1a)
Die Verwendung eines Polypropylenharzes, welches der Beziehung 1a nicht genügt, schlägt bei der Bildung einer geschäumten Harzschicht 2 mit einem hohen Expansionsverhältnis und einer großen Dicke fehl. Ein spezifisches Polypropylenharz A, welches für die Bildung der geschäumten Harzschicht 2 eingesetzt wird, ist vorzugsweise ein solches, bei dem MT(F)(cN) und MFR(F) (g/10 min) der folgenden Beziehung (5) genügen. Solch ein Polypropylenharz ermöglicht die Bildung einer geschäumten Harzschicht 2 mit einem größeren Expansionsverhältnis und einer größeren Dicke. logMT(F) > –0,74 logMFR(F) + 1,13 (5)
Der MFR(F) des spezifischen Polypropylenharzes A beträgt vorzugsweise 0,3 bis 20 g/10 min. Falls MFR(F) weniger als 0,3 g/10 min beträgt, muss die Extrusionsschäumtemperatur einer durch Schmelzen und Kneten eines solchen spezifischen Polypropylenharzes A und eines Schäummittels erhaltenen schäumbaren geschmolzenen Harzes hoch gehalten werden. Im Ergebnis besteht die Möglichkeit, dass die Viskoelastizität des Harzes verringert wird, so dass das Schäummittel aus dem Harz entweichen kann, was in einem Fehlschlagen der Bildung einer geschäumten Harzschicht 2 von geschlossener Zellstruktur resultiert. Andererseits unterliegt die erhaltene geschäumte Harzschicht 2 des mehrschichtigen Substrates 2 aufgrund seiner hohen Fließfähigkeit beim Erwärmen und Formen einer großen Absenkung, falls MFR(F) 20 g/10 min überschreitet, und somit erfordert die Schaffung eines großformatigen expansionsgeformten Gegenstandes die Ergreifung von Maßnahmen bei einer Herstellvorrichtung dafür.
Als Polypropylenharz, welches zur Bildung der Harzschicht 13 des Formteiles verwendet wird, d. h. das Polypropylenharz, welches zur Bildung der Harzschicht 3 des mehrschichtigen Substrates 6 verwendet wird, wird ein Polypropylenharz (nachfolgend einfach als „spezifisches Polypropylenharz B" bezeichnet) verwendet, welches ein Polypropylenharz als Hauptkomponente enthält, dessen Schmelzespannung MT(U)(cN) und Schmelzflussrate MFR(U) (g/10 min) der folgenden Beziehung (2a) genügen, wenn MFR(U) mindestens 0,3 (g/10 min) beträgt oder dessen MT(U) mindestens 9,8 (cN) beträgt, wenn MFR(U) nicht niedriger als 0,1 (g/10 min), aber niedriger als 0,3 (g/10 min) liegt: logMT(U) > –1,02 logMFR(U) + 0,46 (2a)
Wenn ein Polypropylenharz zur Bildung der Harzschicht 3 des mehrschichtigen Substrates eingesetzt wird, welches der Beziehung (2a) nicht genügt, wenn MFR(U) mindestens 0,3 (g/10 min) beträgt oder ein Polypropylenharz, dessen MFR(U) nicht weni ger als 0,1 (g/10 min), aber weniger als 0,3 (g/10 min) beträgt und dessen MT(U) weniger als 9,8 (cN) beträgt, kann die erhaltene Harzschicht 3 der Ausdehnung der geschäumten Harzschicht 2 beim Formen eines solchen Substrates in einer Formmaschine nicht folgen, so dass eine ungleichförmige Ausdehnung in der Harzschicht 3 auftritt und Schuppenmuster, Brüche und/oder Löcher in der Oberfläche der Harzschicht 3 hervorgerufen werden. Im Ergebnis wird auch die Harzschicht 13 des resultierenden Formteiles 1 ungenügend. Da jegliches Harz mit einem MFR(U) von weniger als 0,1 (g/10 min) eine geringe Fließfähigkeit aufweist, macht daneben die Verwendung eines solchen Harzes mit niedrigem MFR es schwierig, das geschmolzene Harz zur Bildung der Harzschicht 3 zu extrudieren, wenn nicht die Extrusionstemperatur in der Düse hoch gehalten wird. Andererseits bedingt das schäumfähige geschmolzene Harz zur Bildung der geschäumten Harzschicht 2 die Extrusionsschäumtemperatur in der Düse niedrig zu halten, bis eine für die Expansion geeignete Viskosität erreicht wird. Wenn von daher das Harz mit einem MFR(U) von weniger als 0,1 (g/10 min) als Harz zur Bildung der Harzschicht 3 verwendet wird, ist es schwierig, ein gutes mehrschichtiges Substrat durch Koextrusion desselben mit dem schäumfähigen geschmolzenen Harz zur Bildung der geschäumten Harzschicht 2 zu schaffen, und die Wärme des geschmolzenen Harzes zur Bildung der Harzschicht 3 verursacht solche Probleme, dass die Zellstruktur der geschäumten Harzschicht 2 zerstört wird. Wenn MT(U) des spezifischen Polypropylenharzes B mindestens 9,8 (cN) beträgt, kann die schlechte Fließfähigkeit des spezifischen Polypropylenharzes B durch seine große Spannung beim Schmelzen ausgeglichen werden, solange wie MFR(U) mindestens 0,1 (g/10 min) beträgt. Demgemäß kann ein guter expansionsgeformter Gegenstand 1 ohne Hervorrufen von Schuppenmustern, Brüchen, Löchern und/oder Ähnlichem in der Harzschicht 13 des Formteiles geschaffen werden, indem Herstellbedingungen des mehrschichtigen Substrates, die Formbedingungen des Substrates und dergleichen adäquat berücksichtigt werden. Daneben wird zum Zwecke der Verhinderung des Absinkens des resultierenden mehrschichtigen Substrates 6 der MFR(U) des spezifischen Polypropylenharzes B vorzugsweise höchstens 20 (g/10 min) betragen. Ein Polypropylenharz, dessen MFR(U) mindestens 0,5 (g/10 min) beträgt und dessen MT(U)(cN) und MFR(U) (g/10 min) der folgenden Beziehung (4a) genügen oder dessen MFR(U) nicht weniger als 0,2 (g/10 min), aber weniger als 0,5 (g/10 min) und dessen MT(U) mindestens 9,8 (cN) beträgt, ist als spezifisches Polypropylenharz B bevorzugt. Ein Polypropylenharz, dessen MFR(U) mindestens 0,8 (g/10 min) beträgt und dessen MT(U)(cN) und MFR(B) (g/10 min) der folgenden Beziehung (6) genügen oder dessen MFR(U) nicht niedriger als 0,2 (g/10 min), aber niedriger als 0,8 (g/10 min) liegen und dessen MT(U) mindestens 9,8 (cN) beträgt, ist als spezifisches Polypropylenharz B bevorzugter. Die Verwendung eines solchen Harzes B ruft ein gutes Formteil 1 mit einer Harzschicht 13 von gleichförmigerer Dicke hervor. logMT (U) > –1,02 logMFR(U) + 0,68 (4a) logMT(U) > –1,02 log MFR(U) + 0,89 (6)
Die oben beschriebenen spezifischen Harze A und B können z. B. gemäß dem folgenden Verfahren erhalten werden. Solch ein Harz kann nämlich durch ein Verfahren erhalten werden, bei dem ein gewöhnliches Polypropylenharz (das gewöhnliche Polypropylenharz, welches zum Erhalt der spezifischen Polypropylenharze A und B verwendet wird, wird nachfolgend als „Roh-Polypropylenharz" bezeichnet, um es von den spezifischen Polypropylenharzen A und B zu unterscheiden) mit niedrigem MT, ein Peroxid mit einer 1-minütigen Halbwertszeittemperatur niedriger als der Schmelzpunkt des Roh-Polypropylenharzes und ein Mittel zur Verhinderung der Hauptkettenaufspaltung in ein wässriges Medium eingefüllt werden, um sie zu verrühren, wobei das Roh-Polypropylenharz mit dem Peroxid und dem Mittel zur Verhinderung der Hauptkettenaufspaltung bei solchen Temperatur- und Zeitbedingungen imprägniert wird, dass die Zersetzung des Peroxids so gut wie möglich verhindert wird und zumindest die Hälfte des gesamten Peroxids verbleibt und das Roh-Harz dann für eine vorgeschriebene Zeitdauer unter Temperaturbedingungen gehalten wird, so dass die 1-minütige Halbwertszeittemperatur des Peroxids erreicht wird, um das Peroxid zu zersetzen, wobei dadurch das Roh-Polypropylenharz in einer solchen Weise leicht vernetzt wird, dass sein Gelgehalt niedriger als 1% liegt, oder durch ein Verfahren, bei welchem ein sich bei niedrigen Temperaturen zersetzendes Peroxid (1-minütige Halbwertszeittemperatur: Raumtemperatur bis etwa 120°C) mit einem Roh-Polypropylenharz enthaltend eine ataktische Komponente und/oder eine Komponente, die isotaktisch, aber nicht-kristallin ist, vermischt wird, um die resultierende Mischung auf 120°C oder weniger zu erwärmen, wobei die ataktische Komponente und/oder die nicht-kristalline isotaktische Komponente als verzweigte Kette an die Hauptkette des Roh-Polypropylenharzes gebunden wird, um ein Polypropylenharz mit langkettigen Verzweigungen zu schaffen. Nebenbei bemerkt be deutet die 1-minütige Halbwertszeittemperatur des Peroxids eine Temperatur, bei welcher die Halbwertszeit des Peroxids 1 Minute wird.
Im oben beschriebenen Verfahren kann als Roh-Polypropylenharz ein Propylenhomopolymer oder ein Copolymer des Propylens mit anderen Monomeren verwendet werden. Beispiele der anderen Monomere enthalten Ethylen, 1-Buten, Isobutylen, 1-Penten, 3-Methyl-1-Buten, 1-Hexen, 3,4-Dimethyl-1-Buten, 1-Hepten und 3-Methyl-1-Hexen. Das Copolymer kann entweder ein Random-Copolymer oder ein Block-Copolymer sein.
Wenn ein Copolymer als Roh-Polypropylenharz verwendet wird, ist es bevorzugt, dass ein Anteil der anderen Monomerkomponenten im Copolymer höchstens 5 Gew.-% bei einem Random-Copolymer oder höchstens 20 Gew.-% bei einem Block-Copolymer beträgt, damit die mit dem Polypropylenharz verbundenen Eigenschaften nicht verschlechtert werden.
Solche Roh-Polypropylenharze, wie sie oben beschrieben sind, können entweder einzeln oder in jeglicher Kombination derselben verwendet werden. Mit dem Roh-Polypropylenharz können andere Harzkomponenten, wie Ethylenharze, etwa Polyethylen hoher Dichte, Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen niedriger Dichte, lineares Polyethylen sehr niedriger Dichte, Ethylen-Buten Copolymere und Ethylen-Maleinsäure Anhydrid Copolymere, Ethylen-Vinylacetat Copolymere und Styrolharze in solchen Grenzen vermischt werden, die nicht die benötigten, mit dem Polypropylen verbundenen Eigenschaften beeinträchtigen.
Beispiele der zur Herstellung der spezifischen Polypropylenharze A und B aus dem Roh-Polypropylen eingesetzten Peroxide enthalten Lauroyl Peroxid, M-Toluoyl-Benzoyl Peroxid, Benzoyl Peroxid und Bis(4-Butylcyclohexyl) Peroxidcarbonat. Von diesen wird ein Peroxid gewählt, dessen 1-minütige Halbwertszeittemperatur niedriger als der Schmelzpunkt des verwendeten Roh-Polypropylenharzes ist. Das Mittel zur Verhinderung der Hauptkettenaufspaltung dient dazu, das Auftrennen der Hauptkette des Roh-Polypropylens durch das Peroxid zu verhindern. Es wird z. B. Methylethacrylat, Divinylbenzen, Triallylcyanurat oder Ähnliches verwendet. Als wässriges Medium wird im All gemeinen Wasser herangezogen, dem ein grenzflächenaktives Mittel hinzugefügt wurde.
Spezifische Polypropylenharze A, die die Beziehungen (1a) zwischen MT(F) und MFR(F) erfüllen, können durch Regelung der Länge verzweigter Ketten und des Anteils an Verzweigungspunkten des im oben beschriebenen Verfahren erhaltenen Polypropylenharzes mit verzweigten Ketten erhalten werden. Insbesondere wird die Länge der verzweigten Ketten verlängert und der Anteil an Verzweigungspunkten relativ verringert, wodurch spezifische Polypropylenharze A erhalten werden, die die Beziehung (5) erfüllen. Daneben können spezifische Polypropylenharze B, die die Beziehung (2a) zwischen MT(U) und MFR(U) erfüllen, in gleicher Weise wie das oben beschriebene spezifische Polypropylenharz A erhalten werden oder können durch Verbesserung ihrer Fließfähigkeit mit einem Schmiermittel oder Ähnlichem sogar bei einem Polypropylenharz einer linearen Struktur erhalten werden. Insbesondere wird ein Polypropylenharz mit verzweigten Ketten für die Zubereitung ausgewählt, wodurch spezifische Polypropylenharze B erhalten werden, die den Beziehungen (4a) oder (6) genügen.
Die oben beschriebenen Verfahren sind jedoch Beispiele zum Erhalten spezifischer Polypropylenharze A und B und die jeweils als Basisharze zur Bildung der geschäumten Harzschicht 12 des expansionsgeformten Gegenstandes und der Harzschicht 13 desselben verwendeten spezifischen Polypropylenharze A und B sind nicht auf diejenigen beschränkt, die durch die oben beschriebenen Verfahren erhalten wurden, und den Beschaffungsverfahren derselben ist keine besondere Beschränkung auferlegt, solange wie das erhaltene Polymer der Beziehung zwischen der Schmelzespannung (MT) und der Schmelzflussrate (MFR) genügt. Die Bezeichnungen der spezifischen Polypropylenharze A und B werden dazu verwendet, in geeigneter Weise die für die Bildung der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles und für die Erfüllung der oben beschriebenen spezifischen Anforderungen verwendeten Polypropylenharze von den für die Bildung der Harzschicht 13 des Formteiles und die Erfüllung der oben beschriebenen spezifischen Anforderungen verwendeten Polypropylenharze zu unterscheiden. Wenn demgemäß ein sowohl die Anforderungen an das Harz zur Bildung der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles und die Anforderungen an das Harz zur Ausbildung der geschäumten Harzschicht 13 des Formteiles erfüllendes Polypropylenharz verwendet wird, können die geschäumte Harzschicht 12 und die Harzschicht 13 des Formteiles auch aus den gleichen Basisharzen gebildet sein. Wenn das erfindungsgemäße Formteil nach dessen Verwendung sowie auch während der Herstellung des Formteiles auftretender Ausschuss und Schnittgrate als Recyclingmaterial verwendet werden, indem sie z. B. eingeschmolzen werden, können sie ohne Beschränkung für die Verwendung recycelt werden, solang sie die Bedingungen der spezifischen Polypropylenharze A und B erfüllen.
Die spezifischen Polypropylenharze A und B umfassen außerdem solche, in welche andere Polymere als die spezifischen Polypropylenharze A und B bei Bedarf eingemischt sind. Es versteht sich jedoch, dass das durch Einmischen eines anderen Polymers erhaltene Harz die Beziehung zwischen MT und MFR bei den spezifischen Polypropylenharzen A und B einhalten muss.
Als andere Polymere, die in der Lage sind, mit spezifischen Polypropylenharzen A und B vermischt zu werden, können die gleichen Harze verwendet werden, wie diejenigen beispielhaft als andere Harzkomponenten genannten, die in der Lage sind, mit dem Roh-Polypropylenharz bei den oben beschriebenen Verfahren als Beispiel zum Erhalten spezifischer Polypropylenharze A und B genannt worden sind und daneben Gummi, wie Ethylen-Propylen-Gummi; Polystyrolelastomere, wie Styrol-Butadien-Styrol Block-Copolymere, Styrol-Isopren-Styrol Block-Copolymere und hydrierte Produkte derselben; und Polyolefinelastomere, enthaltend ein Polyolefin Copolymer, wie ein Propylen-Ethylen Block-Copolymer als Hartsegment und ein Polyolefin-Copolymer-Gummi, wie ein Ethylen-Propylen Random-Copolymer oder Ethylen-Propylen-Dien Random-Copolymer als Weichsegment und Ähnliches.
Daneben können, wenn der Anteil anderer Polymerkomponenten als der Polypropylenkomponente in dem spezifischen Polypropylenharzen A oder B angehoben wird, die mit dem Polypropylenharz inhärenten Eigenschaften möglicherweise verschlechtert werden, selbst wenn solch ein Polymer die Beziehung zwischen MT und MFR erfüllt. Wenn von daher anderen Polymere mit spezifischen Polypropylenharzen A oder B gemischt werden, wird die Mischung so zubereitet, dass sie die Polypropylenkomponente in einem Anteil von mindestens 65 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-% im Harz nach dem Vermischen enthält.
Daneben können die in der vorliegenden Erfindung verwendeten spezifischen Polypropylenharze A und B solche sein, die in der Weise zubereitet worden sind, dass MT und MFR der erhaltenen Mischungen die jeweiligen Beziehungen zwischen MT und MFR erfüllen, indem in geeigneter Weise andere Polymere als die Roh-Polypropylenharze mit den Roh-Polypropylenharzen vermischt werden.
Die Schmelzespannung (MT) in der vorliegenden Spezifikation kann mittels eines Schmelzespannungstesters Modell II, hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd. oder Ähnlichem gemessen werden, welcher gemäß ASTM D 1238 hergestellt worden ist. Spezifischer wird ein Schmelzespannungstester verwendet, der mit einer zylindrischen Öffnung mit einem geraden Loch mit einem Lochdurchmesser von 2,09 mm und einer Länge von 8 mm ausgerüstet ist, eine Harzprobe wird durch die Öffnung unter den Bedingungen der Harztemperatur von 230°C und einer Kolbengeschwindigkeit von 10 mm/min zu einem Strang extrudiert, um den Strang auf eine Zugscheibe zur Ermittlung der Spannung mit einem Durchmesser von 45 mm zu hängen, und der Strang wird auf eine Abzugsrolle mit einem Durchmesser von 50 mm aufgenommen, während graduell die Abzugsgeschwindigkeit in einem Anteil von etwa 5 U/sek erhöht wird (Abzugsbeschleunigung des Stranges: etwa 1,3 × 10^–2 m/sek²). Die Abzugsgeschwindigkeit wird zunächst gesteigert, bis der auf die Zugscheibe zur Ermittlung der Spannung gelegte Strang zerrissen wird, um eine Abzugsgeschwindigkeit R (U/min) zu dem Zeitpunkt, zu dem der Strang zerrissen wurde, zu ermitteln. Der Strang wird dann bei einer festgelegten Abzugsgeschiwindigkeit von R × 0,7 (U/min) abgezogen, um eine Schmelzespannung (MT) des Stranges zu messen, der von einem mit der Zugscheibe zur Ermittlung der Spannung verbundenen Detektor detektiert wird, und zwar über die Zeit aufgetragen mit MT(cN) auf einer Ordinatenachse und der Zeit (Sekunden) auf der Abszissenachse, wodurch ein Graph mit einer solchen Amplitude, wie in 3 dargestellt, erhalten wird. Das MT bei der vorliegenden Erfindung steht für einen Mittelwert (X) der Amplitude bei einem stabilen Amplitudenanteil. Wenn jedoch der Strang sogar zu dem Zeitpunkt nicht zerrissen wird, an dem die Abzugsgeschwindigkeit 500 (U/min) erreicht hat, wird ein wie oben beschrieben ermittelter Wert aus einem Graph als Schmelzespannung (MT) angesehen, der durch Abzug bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 500 (U/min) erhalten wurde. Daneben werden selten auftretende spezifische Amplituden auf dem obigen Graph ignoriert. Mit Hinblick auf die Schmelzflussrate (MFR) wird ein Wert, erhalten durch die Messung bei 230°C unter einer Last von 21,18 N, wie in JIS K 7210 beschrieben, herangezogen.
Im Falle eines Formteiles 1, welches eine Hautschicht 14 auf der Außenoberfläche der Harzschicht 13 aufweist, enthalten Beispiele eines für die Ausbildung der Hautschicht 14 verwendeten Harzes oder Polymers (nachfolgend einfach als Harz bezeichnet) thermoplastische Harze, wie Polyethylenharze, etwa Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte und lineares Polyethylen niedriger Dichte; Polypropylenharze, wie Homopolypropylen, Propylen-Ethylen Random-Copolymere, Propylen-1-Buten Random-Copolymere, Propylen-Ethylen-1-Buten Random-Terpolymere, Propylen-Ethylen Block-Copolymere und Propylen-1-Buten Block-Copolymere; zyklische Polyolefine; Polycarbonatharze; Polyesterharze; Polystyrolelastomere; Polyolefinelastomere und Polyesterelastomere. Diese Harze können entweder einzeln oder in jeglicher Kombination derselben verwendet werden. Wenn darüber hinaus ein die Harzschicht ausbildendes Harz von diesen (Harzen verwendet wird, welches praktisch keine genügende thermische Haftung an dem die Harzschicht 13 des Formteiles 1 bildenden Harz aufweist, ist es bevorzugt, eine Adhäsivschicht zwischen der Hautschicht 14 und der Harzschicht 13 vorzusehen. Daneben ist es bevorzugt, ein Polyolefinelastomer, Polystyrolelastomer oder hochschlagfestes Polystryrol als Hautschicht 14 vom Standpunkt der Schlagfestigkeit des erhaltenen Formteiles zu verwenden und es ist insbesondere bevorzugt, ein Polypropylenelastomer vom Gesichtspunkt der Wärmewiderstandsfähigkeit und Schlagfestigkeit zu verwenden. Die Hautschicht 14 ist nicht auf einen Film oder eine Folie beschränkt, sondern kann auch in faseriger Form etwa als nicht gewebtes oder gewebtes Gewebe vorliegen. Die Hautschicht 14 ist nicht auf eine einzelne Schicht beschränkt, sondern kann auch mehrschichtig sein.
Verschiedene Additive, wie Infrarotabsorber, Infrarotreflexionsmittel, Flammschutzmittel, Fließverbesserer, Witterungsstabilisatoren, Färbmittel, Wärmestabilisatoren, Antioxidantien, Nukleierungsmittel, anorganische Füllstoffe und Gummi, können in die geschäumte Harzschicht 12, die Harzschicht 13 und die Hautschicht 14 des Formteiles 1 bei Bedarf in geeigneter Weise eingearbeitet werden. Es ist besonders bevorzugt, dass ein anorganisches Material, wie Kurzfasern oder Ton, einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden und den jeweiligen Schichten zugefügt werden, wodurch die Steifheit der Schichten verbessert wird, um ein Formteil 1 mit hoher Steifheit zu schaffen.
Die Dicke der Harzschicht 13 des Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt bevorzugt 100 μm bis 10 mm, bevorzugter 100 μm bis 7 mm. Falls die Dicke der Harzschicht 13 zu klein wird, besitzt das Formteil 1 die Möglichkeit, dass die Oberflächenweichheit derselben verschlechtert wird und die Oberflächenerscheinung derselben schlecht wird. Falls die Dicke der Harzschicht 13 zu groß wird, wird das Gesamtgewicht des Formteiles 1 schwer, so dass es schwer wird, das Formteil gemäß der Verwendung der Formteiles 1 als leichtgewichtig zu bezeichnen, und darüber hinaus kann sich der Gehalt an geschlossenen Zellen in der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles 1 in einigen Fällen verringern. Spezifischer wird, da die Harzschicht und die geschäumte Harzschicht gleichzeitig durch eine Koextrusionsdüse mittels eines Koextrusionsverfahrens extrudiert werden, die Wärmemenge eines die Harzschicht bildenden geschmolzenen Harzes höher werden, wenn die Dicke der Harzschicht groß ist, so dass die geschäumte Harzschicht durch solche Hitze erwärmt wird und die Viskosität des die geschäumte Harzschicht bildenden Harzes verringert wird und unfähig wird, Zellen aufrechtzuerhalten, was in einer Verringerung des Gehalts an geschlossenen Zellen in der geschäumten Harzschicht resultiert.
Eine Kernschicht relativ hoher Dichte kann an einem schmelzverbundenen Bereich der gegenüberliegenden geschäumten Harzschichten in der Innenoberfläche des mehrschichtigen Substrates 6 hervorgerufen werden, indem die Formbedingungen des mehrschichtigen Substrates 6 bei der Herstellung des Formteiles 1 aus dem Substrat 6 geeignet ausgewählt werden. Solch eine Kernschicht wirkt wie eine Rippe und es kann erwartet werden, dass sie die Wirkung der Verhinderung des Auftretens von Schrumpfung oder Deformationen beim Formteil 1 aufweist. Die Dicke der Kernschicht beträgt bevorzugt 0,1 bis 5 mm, weiter bevorzugt 0,1 bis 3 mm, insbesondere bevorzugt 0,1 bis 1,5 mm. Falls die Dicke der Kernschicht zu groß ist, besteht die Möglichkeit, dass der Gehalt geschlossener Zellen in der geschäumten Harzschicht verringert wird und sich die mechanische Festigkeit des Formteiles 1 verschlechtert.
Das schäumfähige geschmolzene Harz zur Bildung der geschäumten Harzschicht 2 des mehrschichtigen Substrates 6 wird durch geeignetes Schmelzen und Kneten des spezifischen Polypropylenharzes A, eines Schäummittels und eines Zellstabilisators, wie Talkum oder Ähnlichem, in einem Extruder zubereitet. Das geschmolzene Harz zur Bildung der Polypropylenharzschicht 3 wird durch Schmelzen und Kneten des spezifischen Po lypropylenharzes B und optionale verschiedene Additive in einem Extruder zubereitet. Das schäumfähige geschmolzene Harz und das geschmolzene Harz werden in einer Ringdüse für Koextrusion vereinigt und laminiert und in eine Zone geringeren Druckes koextrudiert, wodurch das schäumfähige geschmolzene Harz expandieren kann, um das mehrschichtige Substrat 6 zu erhalten.
Ein mehrschichtiges Substrat mit einer aus 3 oder mehr Schichten, wie das in 2B dargestellte mehrschichtige Substrat, zusammengesetzten Schichtenstruktur zum Erhalten eines Formteiles 1, welches darüber hinaus eine Hautschicht 14 auf der Oberfläche der Harzschicht 13 des Formteiles aufweist, kann durch Einsatz der gleichen Anzahl an Extrudern wie der Anzahl an Schichten und einer Ringdüse für die Koextrusion in einer Struktur erhalten werden, in der die Vielzahl von Harzen gemäß der Anzahl von Schichten in dem mehrschichtigen Substrat vereinigt und laminiert werden kann.
Für das dem spezifischen Polypropylenharz A zur Ausbildung der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles 1 zugefügten Schäummittel kann entweder ein flüchtiges Schäummittel oder ein zersetzbares Schäummittel eingesetzt werden. Um eine geschäumte Harzschicht mit hohem Expansionsverhältnis zu erhalten, ist es jedoch bevorzugt, ein flüchtiges Schäummittel einzusetzen. Beispiele des flüchtigen Schäummittels enthalten aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, N-Hexan, Isohexan und Zyklohexan; chlorinierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid und Ethylchlorid; und fluorinierte Kohlenwasserstoffe, wie 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1-Difluorethan. Beispiele des zersetzbaren Schäummittels enthalten Azodicarbonamid. Die oben erwähnten Schäummittel können in Kombination von zwei oder mehr derselben eingesetzt werden. Ein zersetzbares Schäummittel, welches auch die Funktion als Zellstabilisator aufweist, kann in Kombination mit einem flüchtigen Schäummittel eingesetzt werden.
Das Herstellungsverfahren eines Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend in weiteren Details unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben. Wie z. B. in der 4 dargestellt, werden ein schäumbares geschmolzenes Harz und geschmolzenes Harz (geschmolzene Harze) zur Bildung einer geschäumten Harzschicht, einer Harzschicht 3 und eine bei Bedarf vorgesehene Harzschicht 4 jeweils in separaten Extrudern (nicht dargestellt) zubereitet, und diese geschmolzenen Harze werden aus den Extrudern in eine Zone niedrigeren Druckes extrudiert, während sie in einer Düse 21 vereinigt und laminiert werden, wodurch ein mehrschichtiges Substrat 6 erhalten wird. Ein Akkumulator kann bei Bedarf zwischen den Extrudern und der Düse 21 oder innerhalb der Düse 11 vorgesehen sein.
Eine in eine männliche Form 22a und eine weibliche Form 22b unterteilte Form wird geschlossen, um das durch die Extrusion durch die Düse 21 gebildete mehrschichtige Substrat von beiden Seiten zu halten. Wenn die Form geschlossen wird, wird das mehrschichtige Substrat 6 an der Innenoberfläche der Form komprimiert, um das mehrschichtige Substrat 6 in engen Kontakt mit der Innenoberfläche der Form zu bringen, wobei es graduell in eine flächige Form deformiert wird. In diesem Fall wird ein Luftventil (nicht dargestellt) zum Abführen der Luft im Innern des Substrates vorgesehen. Wenn das Schließen der Form, wie in der 5 dargestellt, abgeschlossen ist, werden zumindest Teile der gegenüberliegenden innersten geschäumten Schichten des mehrschichtigen Substrates 6 integral miteinander verbunden, wodurch ein Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Nebenbei bemerkt ist ein Formteil, wie es in den 1A und 1B dargestellt ist, bevorzugt, welches durch vollständiges Inkontaktbringen der gegenüberliegenden innersten geschäumten Schichten des mehrschichtigen Substrates 6 miteinander zum Integrieren derselben ohne jeglichen Zwischenraum erhalten wird, da es eine herausragende mechanische Festigkeit und Dimensionsstabilität aufweist.
Wenn ein Rohr 23 für eine Druckverringerung in der Form vorgesehen ist, wie es in der 4 dargestellt ist, um das Formen unter Reduktion des Druckes zwischen der inneren Oberfläche der Form und der äußeren Oberfläche des Substrates durchzuführen, kann die Außenoberfläche des mehrschichtigen Substrates 6 vollständig in engen Kontakt mit der inneren Oberfläche der Form gebracht werden, um ein Formteil 1 entsprechend der Kontur der Form mit guter Reproduktionsfähigkeit und guter Erscheinung zu erhalten. Wenn eine Form mit einem Muster auf ihrer Innenoberfläche verwendet wird, wird die Übertragbarkeit des Musters auf das erhaltene Formteil gut und somit die Erscheinung desselben besonders herausragend.
Es wird auch ein Verfahren angewandt, welches das Schließen eines offenen unteren Endes des mehrschichtigen Substrates 6 durch eine Substratklemme unmittelbar nach der Extrusion des mehrschichtigen Substrates 6 durch die Düse 21, Einblasen von Luft in das Substrat 6 zum Aufblasen desselben und dann Durchführen des Formens in derselben Weise wie oben beschrieben umfasst.
Nebenbei stellen die 4 und 5 konzeptionell ein Beispiel des Herstellungsverfahrens des Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dar, und der spezifische Ablauf zum Herstellen des Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf dieses Dargestellte beschränkt. Wenn das mehrschichtige Substrat 6 einem Tiefziehen unterworfen wird, wird eine weibliche Form 22b von einem Bodenteil 24 und Seitenteilen 25 gebildet, die an 4 Seiten des Bodenteiles 24 in solcher Weise vorgesehen sind, dass der Aufbau und die Entwicklung der weiblichen Form 22b durch Bewegung der Seitenteile 25 durchgeführt werden kann. Es ist bevorzugt, dass im Verlauf des Schließens einer männlichen Form 22a und der weiblichen Form 22b das Formen durchgeführt werden kann, während die weibliche Form 22b aus einem entfalteten Zustand aufgestellt wird.
In der vorliegenden Beschreibung wird der Anteil des schmelzverbundenen Bereiches der gegenüberliegenden geschäumten Harzschichten in der inneren Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 6 durch ein Flächenverhältnis (%) des schmelzverbundenen Bereiches ausgedrückt. Bei der vorliegenden Erfindung beträgt das Flächenverhältnis des schmelzverbundenen Bereiches im Formteil 1 vorzugsweise mindestens 25%, bevorzugt mindestens 60% und weiter bevorzugt mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 95% vom Standpunkt des Erreichens zufriedenstellender mechanischer Festigkeit und Dimensionsstabilität. Das Flächenverhältnis des schmelzverbundenen Bereiches kann in folgender Weise ermittelt werden.
Das Formteil 1 wird in einer senkrecht zur Extrusionsrichtung des für die Herstellung des Formteiles verwendeten mehrschichtigen Substrates 6 eingeschnitten, um es in 10 gleiche Teile zu teilen. Die ausgeschnittenen Stücke des Formteiles werden dann so aufgereiht, dass das Formteil ausgebildet wird, wodurch eine Länge (mm) des schmelzverbundenen Bereiches der gegenüberliegenden geschäumten Harzschichten in der Innenoberfläche des mehrschichtigen Substrats auf einer rechten Querschnittsoberfläche bei jedem ausgeschnittenen Stück des Formteiles ermittelt wird. Ein durch Verdoppelung dieser Länge erhaltener Wert wird als Länge L (mm) des schmelzverbundenen Bereiches angesehen. Andererseits wird, wenn ein Teil der gegenüberliegenden geschäumten Harzschichten in der inneren Oberfläche des mehrschichtigen Substrates nicht miteinander schmelzverbunden ist und einen Porenbereich bildet, eine Länge M (mm) des inneren Umfangsrandes des Porenbereiches ermittelt. Die Länge L des schmelzverbundenen Bereiches und die Länge M des inneren Umfangsrandes des Porenbereiches werden als die jeweiligen Totalen aller schmelzverbundenen Bereiche und aller Porenbereiche in der Querschnittsoberfläche ermittelt. Das Flächenverhältnis (%) dse schmelzverbundenen Bereiches wird aus den so erhaltenen L und M gemäß folgender Gleichung ermittelt: Flächenverhältnis (%) des schmelzverbundenen Bereiches = [L/(L + M)] × 100.
Nebenbei bemerkt beträgt in einem Abschnitt, in welchem die gegenüberliegenden geschäumten Harzschichten auf der inneren Oberfläche des mehrschichtigen Substrates ohne Poren miteinander schmelzverbunden sind, das Flächenverhältnis natürlicherweise 100%. Die oben beschriebene Messung wird auf allen rechten Querschnittsoberflächen (d. h. 9 Querschnittsoberflächen) der jeweiligen ausgeschnittenen Stücke des Formteiles durchgeführt und ein arithmetisches Mittel der so erhaltenen Flächenverhältnisse des schmelzverbundenen Bereiches wird als Flächenverhältnis (%) des schmelzverbundenen Bereiches im Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung angesehen.
Bei dem erfindungsgemäßen Formteil 1 werden ein spezifisches Polypropylenharz A und spezifisches Polypropylenharz B als Rohmaterialien zur Ausbildung der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles bzw. der Harzschicht 13 des Formteiles verwendet. Wenn MT und MFR von aus der geschäumten Harzschicht 12 und der Harzschicht 13 des letztlich aus diesen Harzen gebildeten expansionsgeformten Gegenstandes 1 ausgeschnittenen Proben gemessen werden, können die aus der geschäumten Harzschicht 12 und der Harzschicht 13 des expansionsgeformten Gegenstandes ermittelten Werte für MT und MFR von den Werten für MT und MFR der ursprünglichen spezifischen Polypropylenharze A und B aufgrund von Differenzen in der Wärmehistorie bis zur Schaffung des Formteiles 1 und Ähnlichem abweichen. Daneben können sogar in Formteilen, die durch Verwendung der gleichen spezifischen Polypropylenharze erhalten worden sind, die bei den geschäumten Harzschichten 12 und Harzschichten 13 der erhaltenen Formteile ermittelten Werte für MT und MFR aufgrund von Unterschieden in den Extrusionsbedingungen bei der Herstellung des mehrschichtigen Substrates und Ähnlichem voneinander abweichen. Nebenbei bemerkt werden MT und MFR der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles ermittelt, indem eine aus der geschäumten Harzschicht ausgeschnittene Probe als Probe für die Messung für etwa 15 Minuten in einen Vakuumofen bei 200°C gelegt wird, um sie zu erwärmen und zu schmelzen, wodurch sie entschäumt wird. Die Werte für MT und MFR der geschäumten Harzschicht 12 und der Harzschicht 13, die aus einer ausgeschnittenen Probe des expansionsgeformten Gegenstandes ermittelt werden, sind Werte, die in Übereinstimmung mit dem gleichen Verfahren wie bei der Messung von MT und MFR der spezifischen Polypropylenharze A und B ermittelt wurden.
Bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand ist es trotz der Wärmehistorie im Verlauf der Herstellung des erfindungsgemäßen Formteiles 1 vom Gesichtspunkt der Erreichung eines gewünschten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung notwendig, dass für den Fall, dass MT und MFR aus ausgeschnittenen Proben der geschäumten Harzschicht 12 und der Harzschicht 13 in der beschriebenen Weise ermittelt werden, die Schmelzespannung MT(F1)(cN) und die Schmelzflussrate MFR(F1) (g/10 min), die durch Messung des die geschäumten Harzschicht 12 im Formteil ausbildenden Polypropylenharzes gewonnen wurden, der folgenden Beziehung (1) genügen und darüber hinaus die Schmelzflussrate MFR(U1), die durch Messung des die Harzschicht 13 des Formteiles, ausbildenden Polypropylenharzes erhalten wurde, mindestens 0,3 (g/10 min) beträgt und die Schmelzespannung MT(U1)(cN) und die Schmelzflussrate MFR(U1) (g/10 min), die durch Messung des die Harzschicht 13 ausbildenden Polypropylenharzes erhalten worden ist, der folgenden Beziehung (2) genügt oder die durch Messung des die Harzschicht 13 des Formteiles bildenden Polypropylenharzes gewonnene MFR(U1) nicht weniger als 0,2 (g/10 min), aber weniger als 0,3 (g/10 min) beträgt und die durch Messung des die Harzschicht 13 ausbildenden Polypropylenharzes gewonnene MT(U1) mindestens 9,8 (cN) beträgt. logMT(F1) > –0,74 logMFR(F1) + 0,65 (1) logMT(U1) > –1,02 logMFR(U1) + 0,46 (2)
Um ein Formteil zu schalten, welches eine exzellente Erscheinung und mechanische Eigenschaften sogar bei einem großformatigen Formteil aufweist, ein tiefgezogenes Formteil oder ein großformatiges tiefgezogenes Formteil zu schaffen, ist es bevorzugt, dass die Schmelzespannung MT(F1)(cN) und die Schmelzflussrate MFR(F1) (g/10 min), die durch Messung des die geschäumte Harzschicht 12 des Formteiles ausbildenden Polypropylenharzes gewonnen wurden, der folgenden Beziehung (3) genügen und darüber hinaus die Schmelzflussrate MFR(U1), die durch Messung des die Harzschicht 13 des Formteiles ausbildenden Polypropylenharzes erhalten wurde, zumindest 0,5 (g/10 min) beträgt und die Schmelzspannung MT(U1)(cN) und die Schmelzflussrate MFR(U1) (g/10 min), die durch Messung des die Harzschicht 13 ausbildenden Polypropylenharzes erhalten wurden, der folgenden Beziehung (4) genügen oder der Beziehung genügen, wobei die Schmelzflussrate MFR(U1), die durch Messung der die Harzschicht 13 des Formteiles ausbildenden Polypropylenharzes erhalten wurde, nicht weniger als 0,2 (g/10 min), aber weniger als 0,5 (g/10 min) beträgt und die Schmelzespannung MT(U1), die durch Messung des die Harzschicht 13 bildenden Polypropylenharzes erhalten wurde, mindestens 9,8 (cN) beträgt: logMT(F1) > –0,74 logMFR(F1) + 0,78 (3) logMT(U1) > –1,02 logMFR(U1) + 0,68 (4)
Da das erfindungsgemäße Formteil durch Formen des mehrschichtigen Substrates 6 erhalten wird, welches eine aus einem Polypropylenharz gebildete Harzschicht 3 auf der Außenoberfläche der aus einem Polypropylenharz gebildeten geschäumten Harzschicht 2 aufweist, ist die Haftung der geschäumten Harzschicht 12 auf der Harzschicht 13 beim Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung hoch. Da darüber hinaus MT und MFR der aus der geschäumten Harzschicht 12 und der Harzschicht 13 ausgeschnittenen Polypropylenharze den jeweiligen Beziehungen genügen, wird die Dicke der Harzschicht 13 im Formteil 1 gleichförmig, das Expansionsverhältnis der geschäumten Harzschicht 12 ist genügend hoch, die Dicke derselben ist außerdem genügend groß und die Erscheinung des Formteiles ist exzellent.
Bei dem Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Dichte der geschäumten Harzschicht 12 vorzugsweise 20 bis 500 kg/m³, weiter bevorzugt 25 bis 400 kg/m³. Falls die Dichte der geschäumten Harzschicht 12 500 kg/m³ überschreitet, ist es schwierig zu sagen, dass das Formteil leichtgewichtig ist und die physikalischen Eigenschaften, etwa die Wärmeisolationsfähigkeit, können möglicherweise verschlechtert sein. Falls es versucht wird, die Dichte der geschäumten Harzschicht 12 niedriger als 20 kg/m³ zu machen, werden die die geschäumte Harzschicht 2 des mehrschichtigen Substrates ausbildenden Zellmembranen zu dünn, was in der Möglichkeit resultiert, dass das Formen aufgrund eines leichten Kollabierens der Zellen beim Formen des Substrates schwierig wird und somit das Formteil 1 nicht als gutes Produkt geschaffen werden kann.
Die Dichte der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles 1 wird gemäß dem folgenden Verfahren ermittelt. Ein Bereich der geschäumten Harzschicht 12 wird aus dem expansionsgeformten Gegenstand ausgeschnitten, das Gewicht (g) der ausgeschnittenen Probe wird durch ein Volumen (cm³) dividiert, welches aus der äußeren Größe der Probe ermittelt wurde, um den ermittelten Wert in eine kg/m³-Einheit zu konvertieren. Da die Dichte der geschäumten Harzschicht 12 in Abhängigkeit vom Messort variieren kann, werden an 10 oder mehr Stellen in unterschiedlichen Bereichen des Formteiles, etwa dem Boden und den Seiten Proben aus der geschäumten Harzschicht 12 ausgeschnitten und die Dichte jeder Probe gemessen und dann die Maximal- und Minimalwerte von den erhaltenen gemessenen Werten ausgeschlossen, um ein arithmetisches Mittel der verbleibenden Werte zu bilden, wodurch der Durchschnittswert als Dichte der geschäumten Harzschicht 12 des Formteiles angesehen wird.
Die Dicke der Harzschicht 13 des Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt vorzugsweise 100 μm bis 10 mm. Falls die Dicke der Harzschicht 13 zu gering ist, zeigt das Formteil 1 die Möglichkeit, dass die Oberflächenweichheit desselben verschlechtert wird, um die Oberflächenerscheinung desselben schlecht zu machen. Ist andererseits die Dicke der Harzschicht 13 zu groß, wird das Gesamtgewicht des Formteiles 1 schwer, so dass es schwer zu sagen ist, dass das Formteil gemäß der Verwendung des Formteiles 1 leichtgewichtig ist. Die Dicke der Harzschicht 13 wird durch Messung des Querschnitts des Formteiles 1 ermittelt. In diesem Fall kann bei Bedarf die Messung auch durch Vergrößerung des Querschnittes unter einem Mikroskop und Verwendung einer vergrößerten Projektionszeichnung durchgeführt werden. Da die Dicken von Bereichen der Harzschicht 13, die am oberen und unteren und rechten und linken Umfang des Formteiles 1 nahe Formklammern für das Substrat (X in 5) um einen geringen Wert abnehmen, ist es somit bevorzugt, dass die Dicke eines anderen Hauptbereiches als der nahe den Klammern in den obigen Bereich fallen sollte.
Die Gesamtdichte des Formteiles 1 gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt allgemein 20 bis 800 kg/m³, vorzugsweise 20 bis 400 kg/m³. Falls die Gesamtdichte des expansionsgeformten Gegenstandes 1 800 kg/m³ überschreitet, wird möglicherweise die Leichtgewichtseigenschaft und Wärmeisolationseigenschaft des Formteiles verschlechtert. Falls die Gesamtdichte des Formteiles 1 niedriger als 20 kg/m³ ist, werden andererseits möglicherweise die mechanischen Eigenschaften, wie die Kompressionsfestigkeit des Formteiles, verschlechtert.
Die Gesamtdichte des expansionsgeformten Gegenstandes ist ein Wert, der durch Division des Gewichts (kg) des expansionsgeformten Gegenstandes 1 durch sein durch Einsinken des Formteiles 1 in Wasser gemessenes Volumen (m³) ermittelt wird. Es wird jedoch sogar wenn durch nicht schmelzverbundene Bereiche an der Innenoberfläche des mehrschichtigen Substrates definierte Porenbereiche im Innern des Formteiles 1 vorhanden sind, das Volumen solcher Porenbereiche nicht von dem ermittelten Wert als Volumen des Formteiles abgezogen.
Die 1A und 1B stellen Querschnittsformen spezifischer beispielhafter Behälter dar, die aus dem Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet sind, bei denen das mehrschichtige Substrat in der Weise geformt ist, dass die gegenüberliegenden innersten geschäumten Schichten des mehrschichtigen Substrates vollständig miteinander ohne jeglichen Zwischenraum schmelzverbunden sind und ein Behälterraum definiert wird.
Bei solchen Behältern wie oben beschrieben sind solche, bei denen die Gesamtdichte 30 bis 400 kg/m³ beträgt, hinsichtlich Leichtgewichtseigenschaft und Wärmeisolationseigenschaft exzellent. Daneben sind solche, bei denen die Dicke der Harzschicht 13 200 μm bis 5 mm beträgt, hervorragend hinsichtlich Belastbarkeit und Oberflächenglattheit, gut zwischen Erscheinung und Leichtgewichtseigenschaft ausbalanciert, unterliegen nur minimaler Schrumpfung nach dem Formen und weisen exzellente mechanische Festigkeit gegenüber äußeren Kräften auf. Darüber hinaus können sie mit Dampf aufgrund ihrer exzellenten Wärmewiderstandsfähigkeit sterilisiert werden und sind somit insbesondere für die Verwendung als Mehrwegbehälter geeignet.
7 ist eine horizontale Querschnittsansicht einer Automobilstoßstange, die als spezifisches Beispiel eines stoßabsorbierenden Materials für Automobile dargestellt ist und aus dem Formteil 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Das in der 7 dargestellte Formteil wird durch Kompressionsformen des mehrschichtigen Substrates 6 erhalten und weist eine Struktur auf, bei der die gegenüberliegenden innenseitigen geschäumten Harzschichten des mehrschichtigen Substrates 6 im zentralen Bereich und an beiden Enden des Formteiles 1 miteinander schmelzverbunden sind und zwischen dem zentralen Bereich und beiden Enden nicht miteinander schmelzverbunden sind, um Hohlräume zu bilden. Wenn das Formteil 1 gemäß der Erfindung als stoßabsorbierendes Material für Automobile, wie bei der oben beschriebenen Stoßstange, verwendet wird, wird die Gesamtdichte desselben auf 25 bis 300 kg/m³ eingeregelt, wodurch ein stoßabsorbierendes Material geschaffen wird, welches leichtgewichtig und hinsichtlich seiner Energieabsorptionswirkung exzellent ist. Daneben wird die Dicke der Harzschicht 13 auf 200 bis 7.000 μm eingeregelt, wodurch ein stoßabsorbierendes Material mit exzellenter Oberflächenglattheit und Schlagwiderstandsfähigkeit geschaffen wird. Das Volumen des aus dem Formteil gemäß der vorliegenden Erfindung gebildeten stoßabsorbierenden Materials beträgt bevorzugt 5.000 bis 400.000 cm³.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in weiteren Details durch die folgenden Beispiele beschrieben. Die Schmelzespannungen MT(cN) und die Schmelzflussraten MFR (g/10 min) von in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Polypropylenharzen sind in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Tabelle 1 (fortgesetzt)
Beispiel 1:
In 100 Gewichtsteile des Harzes A wurden 3 Gewichtsteile eines aus einem durch Vermischen von 5 Gewichtsteilen Natriumcitrat und 10 Teilen Talk in 100 Gewichtsteilen eines Polyethylenharzes niedriger Dichte vorbereiteten Masterbatches eingearbeitet. Die erhaltene Mischung wurde einem Extruder mit einem Bohrungsdurchmesser von 65 mm zugeführt, und Isobutan als flüchtiges Schäummittel wurde in einem Gehalt von 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen Harz A in das Harz in dem Extruder eingebracht und geknetet, um ein schäumfähiges geschmolzenes Harz zuzubereiten.
Andererseits wurde ein Färbemittel in Harz A eingemischt, und die Mischung wurde einem Extruder zugeführt, der einen Bohrungsdurchmesser von 40 mm aufwies und wurde erwärmt und geschmolzen, um ein nicht schäumfähiges geschmolzenes Harz vorzubereiten. Nachdem die in den jeweiligen Extrudern geschmolzenen und gekneteten geschmolzenen Harze dann in separate mit den Extrudern verbundene Akkumulatoren geladen wurden, wurde das schäumfähige geschmolzene Harz und das nicht schäumfähige geschmolzene Harz aus den jeweiligen Akkumulatoren injiziert, um sie zur Verbindung in einer Düse zu veranlassen und eine aus dem nicht schäumfähigen geschmolzenen Harz gebildete Harzschicht auf die Außenoberfläche einer durch Expansion des schäumfähigen geschmolzenen Harzes gebildeten geschäumten Harzschicht zu laminieren und wurden durch die Düse zur Ausbildung eines mehrschichtigen Substrates extrudiert, wobei die Harzschicht auf der äußeren Oberfläche der geschäumten Harzschicht laminiert war.
Eine kastenförmige geteilte Form, die direkt unter der Düse angeordnet war, wurde dann geschlossen, um das solchermaßen extrudierte mehrschichtige Substrat, wie in den 6A und 6B dargestellt, zu halten, wodurch das mehrschichtige Substrat durch die Innenoberfläche der Form in eine flache Form deformiert wurde und der Druck innerhalb der Form verringert wurde, um das mehrschichtige Substrat in engen Kontakt mit der Innenoberfläche der Form zu bringen, wodurch es geformt wurde. Danach wurde das erhaltene Formteil gekühlt und aus der Form gelöst, um ein Formteil in Form eines kegelstumpfförmigen Behälters mit einer äußeren Größe an einem Öffnungsteil von 300 mm × 260 mm einer äußeren Größe am Bodenteil von 260 mm × 180 mm, einer Höhe von 110 mm und einer Wanddicke von etwa 20 mm zu erhalten. Es wurde eine Form verwendet, die einem Satinierungsprozess an ihrer Innenoberfläche unterworfen war. Das somit erhaltene Formteil hatte eine gute Oberflächenprofilierung, und ein Satinierungsmuster auf der Innenoberfläche der Form erschien fein auf der Oberfläche des Formteiles. Darüber hinaus wurden Erscheinungsfehler, die durch Schrumpfungsdeformation, Einknicken und/oder Ähnliches hervorgerufen werden, nicht beobachtet. Der Querschnitt des Formteiles wurde betrachtet. Im Ergebnis wurde herausgefunden, dass das Formteil eine Harzschicht aufwies, die auf der äußeren Harzschicht des mehrschichtigen Substrates auf der Oberfläche der geschäumten Harzschicht des Formteiles ausgebildet war, und die gegenüberliegenden Innenoberflächen der geschäumten Harzschicht des mehrschichtigen Substrates waren vollständig miteinander ohne jeden Zwischenraum schmelzverbunden.
Die geschäumte Harzschicht wurde aus dem Formteil ausgeschnitten, um den MFR (F1) und MT(F1) des die geschäumte Harzschicht bildenden Harzes zu messen, wodurch die Werte von logMT(F1) und –0,74 logMFR(F) + 0,65 herausgefunden wurden. Die Werte sind in der Tabelle 2 gezeigt. Darüber hinaus wurde die Harzschicht aus dem Formteil ausgeschnitten, um den MFR(U1) und MT(U1) des die Harzschicht bildenden Harzes zu messen, wodurch die Werte von log MT(U1) und –1,02 logMFR(U1) + 0,46 herausgefunden wurden. Die Werte sind in Tabelle 3 gezeigt. Darüber hinaus wurden die Dicke der Harzschicht, die Dicke der geschäumten Harzschicht und die Dichte der geschäumten Harzschicht des Formteiles sowie die Gesamtdichte des Formteiles gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 gezeigt. Nebenbei bemerkt sind in Klammern angegebene numerische Werte zu den in Tabellen 2 und 3 angegebenen numerischen Werte die Werte der Originalharze (Basisharze), die für die Herstellung der jeweiligen mehrschichtigen Substrate verwendet wurden. Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4

*1:: Die Harzschicht des expansionsgeformten Gegenstandes war teilweise gebrochen, und die geschäumte Harzschicht wurde betrachtet.
*2:: Eine Messung wurde aufgrund eines Fehlers beim Erhalt eines expansionsgeformten Gegenstandes nicht durchgeführt.
*3:: Die kürzeste Länge der geschäumten Harzschicht zwischen gegenüberliegenden Harzschichten.
*4:: Die Dicke der Harzschicht in 7.
*5:: Die Dicke des N-Bereiches in 7.

Nebenbei bemerkt wurde die Auswertung der Erscheinung in Tabelle 4 durchgeführt, indem visuell eine behälterartige Probe des Formteiles betrachtet wurde, um die Erscheinung gemäß der folgenden Einordnung zu bewerten:

⌾:: Exzellent hinsichtlich Oberflächenglattheit und Reproduzierbarkeit einer Form ohne Erzeugung von Schuppenmustern, Brüchen und/oder Löchern;
O:: keine Verursachung von Schuppenmustern, Brüchen und Löchern;
Δ:: Harzschmelzeflussmarkierungen werden auf einem Teil der Seitenwand des behälterartigen Formteiles geringfügig beobachtet, obwohl weder Brüche oder Löcher beobachtet wurden.

Beispiele 2 bis 6, 8 und 9:
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden mehrschichtige Substrate separat erhalten, mit Ausnahme, dass ihre entsprechenden Harze zur Ausbildung einer geschäumten Harzschicht des Formteiles, die in Tabelle 2 gezeigt sind, und ihre entsprechenden Harze zur Ausbildung einer Harzschicht eines Formteiles, die in Tabelle 3 gezeigt sind, jeweils verwendet wurden. Jedes der Substrate wurde geformt, um ein behälterartiges Formteil zu erhalten. Die so erhaltenen Formteile hatten eine gute Erscheinung wie Beispiel 1. Bei den behälterartigen Formteilen waren die gegenüberliegenden Innenoberflächen der geschäumten Harzschicht im mehrschichtigen Substrat vollständig miteinander ohne jeglichen Zwischenraum schmelzverbunden. Die verschiedenen Eigenschaften der Formteile sind in den Tabellen 2 bis 4 dargestellt. In Beispiel 4 wurde ein gemischtes flüchtiges Schäummittel, welches aus 30 Gew.-% Isobutan und 70 Gew.-% n-Butan zusammengesetzt war, anstatt des als flüchtiges Schäummittel in Beispiel 1 verwendeten Isobutans eingesetzt.
Beispiel 7:
Ein Formteil wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer, dass ein in gleicher Weise wie in Beispiel 1 verwendetes mehrschichtiges Substrat verwendet wurde, bei welchem seine entsprechenden Harze zur Ausbildung einer geschäumten Harzschicht eines Formteiles wie in Tabelle 2 dargestellt und sein entsprechendes Harz zur Bildung einer Harzschicht des Formteiles wie in Tabelle 3 gezeigt verwendet wurden und die Menge an flüchtigem Schäummittel zu 1,8 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Harzes B verändert wurde und der expansionsgeformte Gegenstand mittels einer kastenförmigen vielteiligen Form geformt wurde, die verschieden von der in Beispiel 1 verwendeten Form war. Bei den so erhaltenen Formteilen wurde nicht beobachtet, dass sie Erscheinungsfehler durch Schrumpfungsdeformation, Einknicken und/oder Ähnliches aufwiesen, sondern sie hatten eine gute Erscheinung. Bei den Formteilen waren die gegenüberliegenden inneren Oberflächen der geschäumten Harzschicht des mehrschichtigen Substrates ohne jeglichen Zwischenraum vollständig miteinander schmelzverbunden. Die verschiedenen Eigenschaften der Formteile sind in den Tabellen 2 bis 4 dargestellt. In Beispiel 7 wurde die kastenförmige mehrteilige Form als Form zum Formen des mehrschichtigen Substrates eingesetzt, um ein Formteil in Form eines rechtwinkligen Parallelepiped-Behälters mit einer äußeren Größe am Öffnungsteil von 300 mm × 230 mm, einer Höhe von 120 mm und einer Wandstärke von etwa 20 mm zu formen.
Beispiel 10:
Ein mehrschichtiges Substrat wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 gebildet, außer, dass die Menge an Schäummittel zu 1,9 Gewichtsteilen verändert wurde. Eine stoßstangenförmige Form, die unmittelbar unter der Düse angeordnet war, wurde dann geschlossen, um das solchermaßen extrudierte mehrschichtige Substrat wie in den 4 und 5 dargestellt zu halten, wodurch das mehrschichtige Substrat von der Innenoberfläche der Form in eine flache Form deformiert wurde, und der Druck innerhalb der Form reduziert wurde, um das mehrschichtige Substrat in engen Kontakt mit der Innenoberfläche der Form zu bringen, wodurch es geformt wurde. Danach wurde das erhaltene Formteil gekühlt und aus der Form gelöst, um ein stoßabsorbierendes Material für Automobile in Form einer Stoßstange mit einer äußeren Größe mit Breite = 1.400 mm, Höhe = 260 mm, maximaler Dicke h₁ am hohlen Abschnitt in 7 = 110 mm und Wandstärke, h₂-Abschnitt in 7 = etwa 60 mm zu erhalten. Das so erhaltene Formteil hatte ein gutes Oberflächenprofil und Erscheinungsfehler, die durch Schrumpfungsdeformation, Einknicken und/oder Ähnliches hervorgerufen werden, wurden nicht beobachtet. Der Querschnitt des Formteiles wurde betrachtet. Im Ergebnis wurde ein Formteil gefunden, welches eine Harzschicht aufwies, die auf der äußeren Harzschicht des mehrschichtigen Substrats auf der Oberfläche der geschäumten Harzschicht des Formteiles ausgebildet war, und das Flächenverhältnis des schmelzverbundenen Bereiches in der inneren Oberfläche des Formteiles betrug 66%.
Die geschäumte Harzschicht wurde aus dem Formteil ausgeschnitten, um den MFR(F1) und MT(F1) des die geschäumte Harzschicht bildenden Harzes zu messen, wodurch die Werte von logMT(F1) und –0,74 log MFR(F1) + 0,65 herausgefunden wurden. Die Werte sind in Tabelle 2 angegeben. Darüber hinaus wurde die Harzschicht aus dem Formteil ausgeschnitten, um den MFR(U1) und MT(U1) des die Harzschicht bildenden Harzes zu messen, wodurch die Werte von log MT(U1) und –1,02 logMFR(U1) + 0,46 herausgefunden wurden. Die Werte sind in Tabelle 3 gezeigt. Darüber hinaus wurden die Dicke der Harzschicht, Dicke der geschäumten Harzschicht und Dichte der geschäumten Harzschicht des Formteiles und die Gesamtdichte des Formteiles gemessen, wobei die jeweiligen Ergebnisse in der Tabelle 4 angegeben sind. Nebenbei bemerkt bezeichnen numerische Werte in Klammern zu den in den Tabellen 2 und 3 angegebenen numerischen Werten die Werte der Originalharze (Basisharze), die für die Herstellung der jeweiligen mehrschichtigen Substrate verwendet wurden.
Vergleichsbeispiel 1:
Ein mehrschichtiges Substrat wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass sein entsprechendes Harz zur Ausbildung der geschäumten Harzschicht des Formteiles wie in Tabelle 2 gezeigt und sein entsprechendes Harz zur Ausbildung der Harzschicht eines Formteiles wie in Tabelle 3 gezeigt eingesetzt wurden, und das solchermaßen erhaltene Substrat wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 geformt, um ein behälterartiges Formteil zu erhalten. Das so erhaltene Formteil wurde betrachtet und wies Brüche in einem Teil der Harzschicht auf und zeigte teilweise die geschäumte Harzschicht auf der Oberfläche. Die verschiedenen Eigenschaften des behälterartigen Formteiles sind in den Tabellen 2 bis 4 angegeben.
Vergleichsbeispiele 2 und 3:
Ihre jeweiligen Harze zur Bildung einer geschäumten Harzschicht eines Formteiles wie in Tabelle 2 gezeigt und ihre entsprechenden Harze zur Bildung einer Harzschicht eines Formteiles wie in Tabelle 3 gezeigt wurden separat verwendet, um zu versuchen, ein mehrschichtiges Substrat in gleicher Weise wie in Beispiel 1 zu produzieren. Die geschäumte Harzschicht schrumpfte jedoch aufgrund kollabierender Zellen und war nur schwach expandiert, so dass kein gutes mehrschichtiges Substrat erhalten wurde. Dieses mehrschichtige Substrat wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 geformt. Es wurde jedoch kein Formteil erhalten.
Wie oben beschrieben, sind die Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass die Dicke und Dichte der geschäumten Polypropylenharzschicht, die ein mehrschichtiges Formteil aus einem Polypropylenharz aufbauen, optional durch Anpassung der oben beschriebenen Beschaffenheit ausgewählt oder gesteuert werden können, und somit können auch solche mit einer geschäumten Harzschicht großer Dicke und einem hohen Expansionsverhältnis vorgesehen werden. Zusätzlich sind die Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung in der Dicke der das Formteil aufbauenden Polypropylenharzschicht gleichförmig und gut in ihrer Erscheinung ohne Hervorrufen von Schuppenmustern, Brüchen, Löchern und/oder Ähnlichem in der Oberfläche der Harzschicht.
Das Herstellungsverfahren eines Formteiles gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Formen eines mehrschichtigen Substrates, welches eine Harzschicht auf der äußeren Oberfläche einer geschäumten Harzschicht aufweist in einer Form in der Weise, dass zumindest ein Teil der gegenüberliegenden innersten geschäumten Schichten des mehrschichtigen Substrates miteinander schmelzverbunden werden. Von daher sind komplizierte Herstellungsverfahren und Vorrichtungen wie bei den herkömmlichen Verfahren zum Erhalten eines mehrschichtigen geformten Gegenstandes aus einem Polypropylenharz der Struktur, dass eine geschäumte Harzschicht eine Hautschicht auf ihrer Oberfläche aufweist, unnötig. Zusätzlich werden spezifische Polypropylenharze als Basisharze verwendet, wodurch die Ausdehnungs- und Abfalltendenz der Harzschichten des mehrschichtigen Substrates verbessert werden und darüber hinaus die Ausdehnungs- und Abfalltendenz der geschäumten Harzschicht verbessert wird. Von daher können mehrschichtige Formteile aus einem Polypropylenharz mit guter Produktivität geschaffen werden, die bislang durch das Verfahren des Formens eines mehrschichtigen Substrates schwierig zu erhalten waren.
Die Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung sind hinsichtlich ihrer Leichtgewichtseigenschaft, Wärmewiderstandsfähigkeit, chemischen Widerstandsfähigkeit, Recyclingfähigkeit, Wärmeisolationseigenschaft, Polstereigenschaft, Dämpfungseigenschaft, mechanischer Festigkeit, wie Kompressions-, Zug- und Biegefestigkeit exzellent. Die Formteile gemäß der vorliegenden Erfindung sind außerdem für die Verwendung als tiefgezogene Formteile und großformatige Formteile geeignet und können ganz zu schweigen von Mehrwegbehältern für leichtgewichtige Wärmeisolationspaneele für Böden, Türen und Ähnliches, strukturelle Teile für Automobile (insbesondere stoßabsorbierende Materialien für Automobile), wie Säulen, Stoßstangen, Instrumentenpaneele, Spoiler, Kotflügel, Türschwellen, Türverkleidungen, Kühlergrills und Kofferraumauskleidungen, Tische, Stühle, Schwimmer, Surfbretter, Paletten, etc. eingesetzt werden.

Claims

Mehrschichtiges Formteil aus einem mehrschichtigen Substrat, enthaltend eine geschäumte Polypropylenharzschicht und eine ungeschäumte Polypropylenharzschicht auf der Außenseite der geschäumten Harzschicht, wobei das Substrat verformt ist und wobei zumindest ein Teil der gegenüberliegenden Innenoberflächen der geschäumten Harzschicht im Substrat miteinander schmelzverbunden sind, wobei das die geschäumte Harzschicht des Formteiles bildende Polypropylenharz eine durch Messung des Formteiles erhaltene Schmelzespannung MT(F1)(cN) und eine Schmelzflussrate MFR(F1) (g/10 min) aufweist, die der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(F1) > –0,74 logMFR(F1) + 0,65 (1)genügt und das die ungeschäumte Harzschicht des Formteiles bildende Polypropylenharz eine durch Messung des Formteiles erhaltene Schmelzespannung MT(U1)(cN) und eine Schmelzflussrate MFR(U1) (g/10 min) aufweist, die der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(U1) > –1,02 logMFR(U1) + 0,46 (2)mit MFR(U1) ≥ 0,3 oder einer Gleichung MT(U1) ≥ 9,8 (cN) (7)mit 0,2 ≤ MFR(U1) < 0,3 genügt, wobei die Gesamtdicke des Formteiles 20 bis 400 kg/m³ beträgt.
Mehrschichtiges Formteil nach Anspruch 1, wobei das die geschäumte Harzschicht des Formteiles bildende Polypropylenharz eine durch Messung des Formteiles er haltene Schmelzespannung MT(F1)(cN) und eine Schmelzflussrate MFR(F1) (g/10 min) aufweist, die der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(F1) > –0,74 logMFR(F1) + 0,78 (3)genügt und das die ungeschäumte Schicht des Formteiles ausbildende Polypropylenharz eine durch Messung des Formteiles erhaltene Schmelzespannung MT(U1)(cN) und eine Schmelzflussrate MFR(U1) (g/10 min) aufweist, die der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(U1) > –1,02 logMFR(U1) + 0,68 (4)mit MFR(U1) ≥ 0,5 oder einer Gleichung MT(U1) ≥ –9,8 (cN) (8)mit 0,2 ≤ MFR(U1) < 0,5 genügt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der auf die Oberfläche der geschäumten Polypropylenharzschicht aufgebrachten ungeschäumten Polypropylenharzschicht 100 μm bis 10 mm beträgt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Flächenverhältnis des integral miteinander verbundenen Bereiches der gegenüberliegenden Innenoberflächen des zu dem Teil geformten mehrschichtigen Substrates mindestens 25% beträgt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Flächenverhältnis des integral miteinander verbundenen Bereiches der gegenüberliegenden Innenoberflächen des zu dem Teil geformten mehrschichtigen Substrates mindestens 60% beträgt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Flächenverhältnis des integral miteinander verbundenen Bereiches der gegenüberliegenden Innenoberflächen des zu dem Teil geformten mehrschichtigen Substrates mindestens 80% beträgt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Flächenverhältnis des integral miteinander verbundenen Bereiches der gegenüberliegenden Innenoberflächen des zu dem Teil geformten mehrschichtigen Substrates mindestens 95% beträgt.
Mehrschichtiges Teil nach Anspruch 1 oder 2, welches weiterhin eine aus einem synthetischen Harz gebildete Hautschicht auf der Außenseite der ungeschäumten Harzschicht aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Teils aus einem Polypropylenharz durch Formen, welches Koextrusion eines schäumbaren geschmolzenen Harzes umfasst, das erhalten wurde durch Hinzufügen eines Schäummittels zu einem Polypropylenharz, dessen Schmelzespannung MT(F)(cN) und Schmelzflussrate MFR(F) (g/10 min) der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(F) > –0,74 logMFR(F) + 0,65 (1a)genügt und Schmelzen und Kneten der erhaltenen Mischung mit einem geschmolzenen Harz, welches durch Schmelzen und Kneten eines Polypropylenharzes erhalten wurde, dessen Schmelzflussrate MFR(U) (g/10 min) mindestens 0,3 (g/10 min) beträgt und dessen Schmelzespannung MT(U)(cN) und Schmelzflussrate MFR(U) (g/10 min) der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(U) > –1,02 logMFR(U) + 0,46 (2a)genügt oder dessen Schmelzflussrate MFR(U) nicht niedriger als 0,1 (g/10 min) liegt, aber unterhalb von 0,3 (g/10 min) liegt und dessen Schmelzespannung MT(U) mindestens 9,8 (cN) beträgt, wodurch ein mehrschichtiges Extrudat gebildet wird, welches eine ungeschäumte Polypropylenharzschicht aufweist, die aus dem geschmolzenen Harz auf der Oberfläche einer geschäumten Harzschicht zusammengesetzt ist, welche durch Expansion des schäumbaren geschmolzenen Harzes erhalten wurde, und dann Deformieren des mehrschichtigen Extrudates in eine flache Form und Formen des mehrschichtigen Extrudates in eine Form in der Weise, dass mindestens ein Teil der gegenüberliegenden Innenoberflächen der geschäumten Polypropylenharzschicht im Extrudat miteinander schmelzverbunden werden, um das Formteil mit einer ungeschäumten Polypropylenharzschicht auf der Oberfläche der geschäumten Polypropylenharzschicht zu erhalten.
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Teils aus einem Polypropylenharz durch Formen, welches Koextrusion eines schäumbaren geschmolzenen Harzes umfasst, das erhalten wurde durch Hinzufügen eines Schäummittels zu einem Polypropylenharz, dessen Schmelzespannung MT(F)(cN) und Schmelzflussrate MFR(F) (g/10 min) der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(F) > –0,74 logMFR(F) + 1,13 (5)genügt und Schmelzen und Kneten der erhaltenen Mischung mit einem geschmolzenen Harz, welches durch Schmelzen und Kneten eines Polypropylenharzes erhalten wurde, dessen Schmelzflussrate MFR(U) (g/10 min) mindestens 0,8 (g/10 min) beträgt und dessen Schmelzespannung MT(U)(cN) und Schmelzflussrate MFR(U) (g/10 min) der folgenden Beziehung einer Gleichung logMT(U) > –1,02 logMFR(U) + 0,46 (6)genügt oder dessen Schmelzflussrate MFR(U) nicht niedriger als 0,2 (g/10 min) liegt, aber unterhalb von 0,8 (g/10 min) liegt und dessen Schmelzespannung MT(U) mindestens 9,8 (cN) beträgt, wodurch ein mehrschichtiges Extrudat gebildet wird, welches eine ungeschäumte Polypropylenharzschicht aufweist, die aus dem geschmolzenen Harz auf der Oberfläche einer geschäumten Harzschicht zusammengesetzt ist, welche durch Expansion des schäumbaren geschmolzenen Harzes erhalten wurde, und dann Deformieren des mehrschichtigen Extrudates in eine flache Form und Formen des mehrschichtigen Extrudates in eine Form in der Weise, dass mindestens ein Teil der gegenüberliegenden Innenoberflächen der geschäumten Polypropylenharzschicht im Extrudat miteinander schmelzverbunden werden, um das Formteil mit einer ungeschäumten Polypropylenharzschicht auf der Oberfläche der geschäumten Polypropylenharzschicht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das für das schäumbare geschmolzene Harz verwendete Polypropylenharz einen MFR(F) von 0,3 bis 20 g/10 min aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei die geschäumte Polypropylenharzschicht eine Dichte von 25 bis 400 kg/m³ aufweist.
Behälter, gebildet aus dem mehrschichtigen Teil aus Polypropylenharz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gesamtdichte des Behälters 30 bis 400 kg/m³ beträgt und die Dicke der ungeschäumten Polypropylenharzschicht 200 μm bis 5 mm beträgt.
Ein stoßabsorbierendes Material für Automobile, gebildet aus dem mehrschichtigen Teil aus Polypropylenharz nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gesamtdichte des stoßabsorbierenden Materials 25 bis 300 kg/m³ und die Dicke der ungeschäumten Polypropylenharzschicht 200 μm bis 7 mm beträgt.
Bauteil für Automobile, gebildet aus dem mehrschichtigen Teil aus dem Polypropylenharz nach Anspruch 1 oder 2.
Bauteil für Automobile nach Anspruch 15, wobei das Bauteil für Automobile ein Bauteil ist, welches aus einer Stoßstange, Säule, Instrumentenpaneel, Spoiler, Schmutzfänger, Trittbrett, Türverkleidung, Grillschutzgitter und Kofferraumplatte ausgewählt ist.
Wärmeisolierende Paneele, zusammengesetzt aus dem mehrschichtigen Teil aus dem Polypropylenharz nach Anspruch 1 oder 2.