DE10253962A1

DE10253962A1 - Verfahren zur Herstellung von geschäumten Spritzgussteilen

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Publication number: DE10253962A1
Application number: DE10253962A
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Moriguchi; Makoto Nagata; Masaaki Tsutsubushi; Takashi Fujimoto
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2003-09-18
Also published as: US6994814B2; US20030127764A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils beschrieben, das die folgenden Schritte aufweist: DOLLAR A Schmelzkneten eines Thermoplastharzes und eines chemischen Schaumbildners in einem Zylinder einer Spritzgießmaschine, DOLLAR A Einspritzen des schmelzgekneteten Thermoplastharzes aus dem Zylinder in einen Formhohlraum und DOLLAR A Abkühlen sowie Verfestigen des in den Formhohlraum eingespritzten Thermoplastharzes, wobei wenigstens eine der nachfolgenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt ist: DOLLAR A (1) M¶p¶ + 35 DEG C T M¶p¶ + 115 DEG C und Y >= 1800 sec·-1·, DOLLAR A wobei M¶p¶ den Schmelzpunkt ( DEG C) des Thermoplastharzes, T die Schmelzetemperatur ( DEG C) und Y die Scherrate (sec·-1·) des Thermoplastharzes während des Einfüllens desselben in den Formhohlraum bei der Schmelzetemperatur T bezeichnen; DOLLAR A (2) T¶m¶ >= M¶p¶ - 105 DEG C, DOLLAR A wobei T¶m¶ eine Formtemperatur ( DEG C) bezeichnet und M¶p¶ die gleiche Bedeutung hat wie vor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik, die das Auftreten von Einfallstellen und Silberstreifen beim Spritzgießen geschäumter Gegenstände aus Thermoplastharz verhindert.
Beim Spritzgießen geschäumter Gegenstände aus Thermoplastharz unter gewöhnlichen Bedingungen bilden sich silberweiße Streifen, so genannte Silberstreifen, auf der Oberfläche des resultierenden Spritzgussteils. Deshalb ist dieses konventionelle gewöhnliche Spritzgießen geschäumter Gegenstände nicht für die Herstellung solcher Produkte geeignet, die ein gutes äußeres Erscheinungsbild aufweisen müssen wie beispielsweise Innenteile für Kraftfahrzeuge. Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Temperatur des Zylinders einer Spritzgießmaschine auf einen niedrigen Wert eingestellt wird, um die Bildung von Silberstreifen zu vermeiden. Eine zu niedrige Temperatur kann jedoch zu einer unzureichenden Verschäumung führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von spritzgegossenen geschäumten Gegenständen durch Spritzgießen ohne Bildung von Einfallstellen und Silberstreifen.
Die Erfinder des vorliegenden Verfahrens haben erwogen, dass beim Spritzgießen geschäumter Gegenstände immer dann Silberstreifen entstehen, wenn nahe dem vorderen Ende fließenden Harzes gebildeter Schaum auf einer Formwand reibt. Aus diesem Grunde wurde von ihnen die Erwägung angestellt, dass einmal gebildete Silberstreifen schließlich unsichtbar werden, wenn beim Auftreffen des im Harz gebildeten Schaums auf eine Formwand die Temperatur des mit der Formwand in Kontakt befindlichen Harzes bzw. der Formwand selbst hoch genug ist. Deshalb wird seitens der Erfinder des vorliegenden Verfahrens erwogen, dass die Bildung von Silberstreifen beim Spritzgießen geschäumter Gegenstände wirksam verhindert wird, wenn (1) die Temperatur des mit einer Formwand in Berührung stehenden Harzes durch Scherhitzeerzeugung auf der Formwand über das Zuführen eines flüssigen Harzes in einen Formhohlraum mit hoher Geschwindigkeit bzw. (2) die Formtemperatur beim Einfüllen flüssigen Thermoplastharzes auf einen hohen Wert gebracht wird. Auf der Grundlage dieser Hypothese sind die Erfinder zu der nachstehend beschriebenen Erfindung gelangt.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
Schmelzkneten eines Thermoplastharzes und eines chemischen Schaumbildners in einem Zylinder einer Spritzgießmaschine,
Einspritzen des schmelzgekneteten Thermoplastharzes aus dem Zylinder in einen Formhohlraum, und
Abkühlen sowie Verfestigen des in den Formhohlraum eingespritzten Thermoplastharzes, wobei wenigstens eine der nachfolgenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt ist:

M_p + 35°C ≤ T ≤ M_p + 115°C und γ ≥ 1800 sec^-1 (1)

wobei M_p den Schmelzpunkt (°C) des Thetmoplastharzes, T die Schmelzetemperatur (°C) und γ die Scherrate (sec^-1) des Thermoplastharzes während des Einfüllens desselben in den Formhohlraum bei der Schmelzetemperatur T bezeichnen;

T_m ≥ M_p - 105°C (2)

wobei T_m eine Formtemperatur (°C) bezeichnet und M_p die gleiche Bedeutung wie zuvor hat.
In der nachfolgenden Beschreibung wird für Thermoplastharz einfach der Begriff Harz benutzt.
Fig. 1 stellt die Form beispielsgemäß hergestellter geschäumter Spritzgussteile dar.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Spritzgießen geschäumter Gegenstände unter der vorstehend beschriebenen Bedingung (1) ausgeführt.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet Schmelzetemperatur die Temperatur eines geschmolzenen Harzes vor Einspritzen desselben in einen Formhohlraum. Die Schmelzetemperatur wird unter Verwendung eines thermoelektrischen Kontaktthermometers durch Messen der Temperatur des flüssigen Harzes unmittelbar nach dem Einspritzen aus dem Zylinder bestimmt. Die Schmelzetemperatur wird im Wege eines Verfahrens geregelt, welches das Steuern der Temperatur des Spritzgießmaschinenzylinders, der Schneckendrehgeschwindigkeit und des Gegendrucks der Spritzgießmaschine in der Plastifizierungsphase aufweist. Ist die Schmelzetemperatur zu niedrig, so wird die Viskosität des Harzes zu stark erhöht, was zu Verschäumungsproblemen führt. Zu hohe Schmelzetemperatur führt leicht zum Verfall des Schaums. Als bevorzugt gilt M_p + 55°C ≤ T ≤ M_p + 95°C. Es bedarf keiner besonderen Erwähnung, dass die Schmelzetemperatur nicht niedriger als der Schmelzpunkt (Mp) des Harzes ist.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das flüssige Harz mit hoher Geschwindigkeit in den Formhohlraum eingebracht. Anders ausgedrückt wird das Einfüllen des Harzes so vorgenommen, dass γ ≥ 1800 sec^-1, vorzugsweise 1900 sec^-1 ≤ γ ≤ 4000 sec^-1 und weiter bevorzugt 2000 sec^-1 ≤ γ ≤ 3000 sec^-1.
Die Scherrate γ ist die Scherrate (sec^-1) des in den Formhohlraum eingespritzten flüssigen Harzes bei einer Schmelzetemperatur T im Formhohlraum. Liegt eine Scherratenverteilung in dem in den Formhohlraum eingespritzten Harz vor, so ist die kleinste Scherrate als γ einzusetzen.
Die Bestimmung der Scherrate erfolgt nach einem bekannten Verfahren und kann beispielsweise durch Simulation nach der bei Avraam I. Isayev "Injection and Compression Molding Fundamentals", Marcel Dekker, Inc., 44-61, 1987, beschriebenen finiten Elementenmethode vorgenommen werden.
Weist der Formhohlraum senkrecht zur Fließrichtung des Harzes rechteckige Abschnitte auf und sind alle Abschnitte gleich, so kann die Scherrate anhand der nachstehenden Formel unter Heranziehung der Abmessungen der Abschnitte (der Breite W (cm) und der Höhe H (cm)) sowie einer Spritzgeschwindigkeit Q (cm³/sec) bestimmt werden:

γ = 6Q ÷ (W × H₂)

η (Pa.sec) ist die Schmelzviskosität eines Harzes zum Zeitpunkt des Spritzgießens desselben und wird mit einem Kapillarrheometer bei der Temperatur T und der Scherrate γ bestimmt.
Weiterhin ist die Scherrate γ über das Einstellen der Schmelzetemperatur und der Spritzgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Spritzgießens steuerbar.
Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt das Spritzgießen eines geschäumten Gegenstands unter Einsatz einer Form mit hoher Temperatur. Insbesondere erfolgt das Spritzgießen eines geschäumten Gegenstandes unter der Bedingung T_m ≥ M_p - 105°C, wobei T_m die Formtemperatur (°C) und M_p den Schmelzpunkt (°C) des Harzes bezeichnen.
In dieser Ausführungsform muss nicht die Temperatur der gesamten Form der Formel T_m ≥ M_p - 105°C entsprechen. Es ist lediglich erforderlich, dass derjenige Teil der Form, in dem die Bildung von Silberstreifen verhindert werden soll, eine der Bedingung T_m ≥ M_p - 105°C entsprechende Formtemperatur hat. Vorzugsweise entspricht die Formtemperatur T_m ≥ M_p - 85°C. Als Formtemperatur ist eine nicht über dem Schmelzpunkt des eingesetzten Harzes liegende Temperatur zu wählen.
Im Sinne der vorliegenden Beschreibung gilt als Formtemperatur die Temperatur einer den Formhohlraum umschließenden Wand, die normalerweise dadurch gemessen wird, dass ein thermoelektrisches Kontaktthermometer nach fünfzehn kontinuierlich durchgeführten Schüssen ab dem Beginn des Spritzgießvorgangs mit der Formwand in Kontakt gebracht wird.
Für die praktische Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens brauchen Form und Spritzgießmaschine nicht mit irgendwelchen neuen Einrichtungen oder zusätzlichen Mechanismen ausgestattet zu werden. Vorzugsweise sind jedoch Produkte mit Dicken von 2 mm oder wenn nötig darüber herzustellen, um das Gewicht der Erzeugnisse zu reduzieren. Der in dieser Beschreibung benutzte Begriff Dicke bedeutet die Dicke eines zur Formschließrichtung senkrechten und den Großteil des Produkts aufnehmenden Bereichs.
Zur Verbesserung des Ausdehnungsverhältnisses lässt sich auch ein Verarbeitungsverfahren einsetzen, bei dem die Kapazität des Formhohlraums durch Bewegen der Form nach dem Einbringen des Harzes vergrößert wird. In diesem Falle gilt als oben angegebene Dicke die Dicke vor Beginn der Formbewegung.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren einzuspritzende Harzmenge ist vorzugsweise so zu wählen, dass der gesamte Formhohlraum unmittelbar nach dem Ende des Harzeinspritzvorgangs mit Harz gefüllt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht nur für die Herstellung von Spritzgussteilen mit Rippen geeignet, bei der die Bildung von Einfallstellen wahrscheinlich ist, sondern auch verschiedener anderer Spritzgussteile, an denen Einfallstellen verursacht werden.
Bei den erfindungsgemäßen geschäumten Spritzgussteilen handelt es sich um spritzgegossene geschäumte Gegenstände, die nach dem vorbeschriebenen Verfahren unter Vermeidung von Einfallstellen und Silberstreifen hergestellt sind. Bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen geschäumten Spritzgussteilen beinhalten auch mit Rippen versehene Teile.
Die erfindungsgemäßen geschäumten Spritzgussteile weisen ein reduziertes Gewicht und vorzugsweise ein Verschäumungsverhältnis von über 1 und nicht mehr als 5, weiter bevorzugt von 1,05 bis 3, auf.
Für das erfindungsgemäß einzusetzende Thermoplastharz gelten keine besonderen Einschränkungen, wobei als Beispiel Harze auf Olefin- und Styrolbasis sowie Acryl- und Amidharze zu nennen wären. Vorzugsweise werden Harze auf Olefinbasis eingesetzt. Zu den Harzen auf Olefinbasis gehören beispielsweise die Homopolymere von α-Olefin mit nicht mehr als 20 Kohlenstoffatomen wie Ethylen, Propylen, 1-Buten, Pent-1-en, Hex-1-en, 3-Methylbuten-1, 4-Methylbuten-1 usw., Copolymere aus der Copolymerisation von wenigstens zwei aus den vorgenannten α-Olefinen ausgewählten Monomerarten sowie Copolymere dieser α-Olefine und mit diesen α-Olefinen polymerisierbare ungesättigte Monomere.
Von diesem Harzen auf Olefinbasis werden vorzugsweise Polypropylenharze eingesetzt. Zu den im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Polyproylenharzen gehören (1) die Homopolymere von Polypropylen bzw. (2) die Copolymere von Proplyen und wenigstens einer Monomerart, die aus der Ethylen und α-Olefine mit zwischen 4 und 12 Kohlenstoffatomen Gruppe ausgewählt ist, wobei das Copolymer wenigstens 50 Gew.-% von Propylen abgeleiteten wiederholten Grundeinheiten, nachstehend "Propyleneinheiten" genannt, auf der Basis von 100% des Gewichts des Copolymers enthält. Diese Homopolymere bzw. Copolymere sind einzeln oder in der Kombination von zwei oder mehr ihrer Arten einsetzbar.
Die Elastizität und Schlagfestigkeit des Copolymers lässt sich über die Wahl der Menge an von Ethylen oder α-Olefin mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen abgeleiteten Grundeinheiten steuern.
Als Beispiel für α-Olefin sind Buten-1, 4-Methyl-Pent-1-en, Hex-1-en und Oct-1-en zu nennen.
Weist ein Copolymer zwei oder mehr Arten von Grundeinheiten außer Propyleneinheiten auf, so machen die Gesamtmengen dieser Grundeinheiten außer Propyleneinheiten vorzugsweise mehr als 35 Gew.-% aus.
Zu den speziellen Beispielen bevorzugter Polypropylenharze zählen (1) ein Homopolymer des Propylens, (ii) ein statistisches Copolymer aus Propylen und Ethylen, (iii) ein statistisches Copolymer aus Propylen und α-Olefin, (iv) ein statistisches Copolymer aus Propylen, Ethylen und α-Olefin sowie (v) ein Blockcopolymer aus Propylen und Ethylen. Das Polypropylenharz weist vorzugsweise eine Schmelzfließgeschwindigkeit (MER) von 1 bis 30 g/10 Min., gemessen nach JIS K6758, auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zweckmäßigerweise solche Harze eingesetzt, die beim Spritzgießen eine große Wärmemenge durch Scherung erzeugen. Bevorzugt wird nämlich eine Ausführungsform, bei welcher die nachstehende Bedingung (3) erfüllt ist:

150°C ≤ M_p ≤ 180°C und η × γ² × 10^-6 + 2T ≥ 560 (*) (3)

wobei M_p, T und γ die gleiche Bedeutung zukommt wie vorstehend erläutert und η die Schmelzviskosität (Pa.sec) des Thermoplastharzes bei der Schmelzetemperatur T bezeichnet. Das Verfahren zur Bestimmung von γ ist das gleiche wie vorbeschrieben. Der linke Term der obigen Formel (*), nämlich η × γ² × 10^-6 + 2T, bezeichnet den Grad des durch Scherhitzeerzeugung verursachten Temperaturanstiegs des im Formhohlraum nahe der Formwand fließenden Harzes. Das heißt, dass sich die Temperatur des Harzes nahe der Formwand aufgrund der Erzeugung von Scherhitze bei hoher Scherrate γ, hoher Harzviskosität η bei der Scherrate γ und hoher Schmelzetemperatur T erhöht. Je höher die Temperatur des Harzes nahe der Formwand, umso besser das äußere Erscheinungsbild des Spritzgussteils. Der Wert des linken Terms der vorstehenden Formel (*) ist vorzugsweise nicht kleiner als 560 und besonders bevorzugt nicht geringer als 600.
In der vorliegenden Erfindung kann nur eine Art von Thermoplastharz als das Thermoplasthalt eingesetzt werden oder lassen sich alternativ zwei oder mehr Arten von Thermoplastharzen verwenden. Bei Verwendung von zwei oder mehr Arten von Thermoplastharzen sollte die Propylenharzmenge 50 Gew.-% des gesamten Thermoplastharzes oder darüber betragen.
Hinsichtlich des erfindungsgemäß eingesetzten Schaumbildners gelten keine besonderen Einschränkungen, soweit es sich um einen für das Spritzgießen geschäumter Gegenstände aus Thermoplastharz verwendeten Schaumbildner handelt. Als Beispiele wären hier organische chemische Schaumbildner des Zitronensäure- und ADCA-Typs sowie anorganische chemische Schaumbildner des Natriumbicarbonat-Typs zu nennen. Aus Sicht der Vermeidung von Formverschmutzungen ist den Letzteren der Vorzug zu geben. Erfindungsgemäß sind zwei oder mehr Arten von Schaumbildnern in der Kombination einsetzbar.
Da diese chemischen Schaumbildner Gas in einer je nach Harztemperatur zum Zeitpunkt des Spritzgießens veränderlichen Menge erzeugen, ist es schwierig, allgemeinverbindlich die Menge der jeweils einzusetzenden Schaumbildner anzugeben. Sie können in einer für das Verschäumungsverhältnis des jeweiligen Endprodukts geeigneten Menge zugesetzt werden.

Beispiele

Es folgt eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen, die jedoch keine Einschränkung der Erfindung darstellen.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen benutzten Bewertungsverfahren sind wie folgt:

(1) Schmelzfließgeschwindigkeit (MFR)

Die Schmelzfließgeschwindigkeit eines Harzes wurde bei einer Temperatur von 230°C und einer Belastung von 21,18 N nach JIS K6758 gemessen.

(2) Äußeres Erscheinungsbild des Produkts (Bewertung der Silberstreifigkeit)

Das Ausmaß der Silberstreifigkeit wurde visuell und sensorisch bewertet:
O: In keinem Oberflächenbereich eines Spritzgussteils wurden Silberstreifen festgestellt.
x: Silberstreifen wurden wenigstens in Oberflächenteilbereichen eines Spritzgussteils festgestellt.

(3) Einfallstellen

Das Ausmaß an Einfallstellen in der Rippen gegenüberliegenden Seite wurden visuell und sensorisch ermittelt:
○: Keine Einfallstellen wurden bei sämtlichen Rippen festgestellt.
Δ: Eine Einfallstelle wurde auf wenigstens einer Rippe festgestellt.
x: Eine große Einfallstelle wurde auf mindestens einer Rippe festgestellt.

(4) Gewicht

Die Spritzgussteile wurden auf einer Plattformwaage gewogen.
Die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Materialien sind wie folgt:

(2) Schaumbildner-Grundmischung

Es wurde ein anorganischer chemischer Schaumbildner (MB3062 der SANKYO Chemical Co., Ltd.) eingesetzt.

(3) Pigment-Grundmischung

Es wurde SPEM-8H102HCAN Schwarz der SUMIKA COLOR Co., LTD., verwendet.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen der Reihen 1 und 2 gelangte ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer (Sumitomo Noblene AZ161C der Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Schmelzpunkt (M_p) = 164°C; Schmelzfließgeschwindigkeit = 30 g/10 Min.) zum Einsatz.

Reihe 1

In jedem der nachstehend aufgeführten Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde das Modell IS650E (hergestellt von der TOSHIBA MACHINE Co., Ltd.; mit Absperrdüse) als Spritzgießmaschine eingesetzt und ein Spritzgussteil (350 mm × 90 mm × 25 mm) gemäß Fig. 1 hergestellt. Alle Bereiche außer den Rippenwiesen eine Dicke von 3,0 mm auf. Die Dicke der Rippen betrug 1,4 mm an ihrem unteren und 1,0 mm an ihrem oberen Ende. Die Höhe der Rippen war 25 mm. Jedes Produkt hatte eine Breite von 12,5 cm und im Schnitt entlang eines senkrecht zur Fließrichtung liegenden Formhohlraumabschnitts eine Dicke von 0,3 cm in seinem Bereich außerhalb der Rippen. Unter der Annahme von Q (cm³/sec) als Spritzgeschwindigkeit betrug die Scherrate 6 × Q ÷ (12,5 × 0,3²) = 5,33 × Q (sec^-1).

Beispiel 1

Polypropylenharz, eine Schaumbildner-Grundmischung und eine Pigment-Grundmischung wurden im Mischungsverhältnis 100/2,0/0,5 (jeweils Gewichtsteile) trocken miteinander vermischt. Das resultierende Gemisch wurde spritzgegossen. Die Spritzgießbedingungen waren wie folgt:
Schmelzetemperatur: 230°C
Schneckengeschwindigkeit: 188 UpM
Gegendruck: 2,5 Mpa
Spritzgeschwindigkeit: 390 cm³/sec (bei einer Scherrate von 2080 sec^-1)
Formtemperatur: 54°C
Abkühlzeit: 30 Sekunden.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Beispiel 2

Dieses Beispiel entspricht Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Formtemperatur auf 81°C geändert wurde.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel 1

Dieses Vergleichsbeispiel entspricht Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Spritzgeschwindigkeit während des Spritzgießens auf 195 cm³/sec geändert wurde (die Scherrate betrug 1040 sec^-1).
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel 2

Dieses Beispiel entspricht Beispiel 1 mit der Ausnahme, dass die Schmelzetemperatur während des Spritzgießens auf 180°C geändert wurde.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst. Tabelle 1

Reihe 2

In jedem der nachstehend aufgeführten Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde das Modell FS60S25ASEN (hergestellt von der NISSEI PLASTIC INDUSTRIAL CO., Ltd.; mit Absperrdüse) als Spritzgießmaschine eingesetzt und ein Spritzgussteil (350 mm × 90 mm × 25 mm) gemäß Fig. 1 hergestellt. Alle Bereiche außer den Rippen wiesen eine Dicke von 3,0 mm auf. Die Dicke der Rippen betrug 1,4 mm an ihrem unteren und 1,0 mm an ihrem oberen Ende. Die Höhe der Rippen war 25 mm. Jedes Produkt hatte eine Breite von 12,5 cm und im Schnitt entlang eines senkrecht zur Fließrichtung liegenden Formhohlraumabschnitts eine Dicke von 0,3 cm in seinem Bereich außerhalb der Rippen.

Beispiel 3

Polypropylenharz, eine Schaumbildner-Grundmischung und eine Pigment-Grundmischung wurden im Mischungsverhältnis 100/2,0/0,5 (jeweils Gewichtsteile) trocken miteinander vermischt. Das resultierende Gemisch wurde spritzgegossen. Die Spritzgießbedingungen waren wie folgt:
Schmelzetemperatur: 230°C
Schneckengeschwindigkeit: 188 UpM
Gegendruck: 2,5 Mpa
Spritzgeschwindigkeit: 195 cm³/sec
Formtemperatur: 81°C
Abkühlzeit: 30 Sekunden.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Beispiel 4

Dieses Beispiel entspricht Beispiel 3 mit der Ausnahme, dass als Spritzgießmaschine das Modell IS650E (der TOSHIBA MACHINE Co., Ltd.; mit Absperrdüse) eingesetzt und die Spritzgeschwindigkeit auf 390 cm/sec geändert wurde.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel 3

Dieses Beispiel entspricht Vergleichsbeispiel 3 mit der Ausnahme, dass die Formtemperatur auf 54°C geändert wurde. Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst.

Vergleichsbeispiel 4

Dieses Beispiel entspricht Vergleichsbeispiel 3 mit der Ausnahme, dass die Schmelzetemperatur auf 180°C geändert wurde.
Das resultierende Spritzgussteil wurde im Hinblick auf Gewicht, Silberstreifigkeit und Einfallstellen bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Tabelle 2

Reihe 3

In jedem der nachstehend aufgeführten Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde das Modell IS650E (hergestellt von der TOSHIBA MACHINE Co., Ltd.; mit Absperrdüse) als Spritzgussmaschine eingesetzt und ein Spritzgussteil (350 mm × 90 mm × 25 mm) gemäß Fig. 1 hergestellt. Die Bereiche außer den Rippen wiesen eine Dicke von 3,0 mm auf. Die Dicke der Rippen betrug 1,4 mm an ihrem unteren und 1,0 mm an ihrem oberen Ende. Die Höhe der Rippen war 25 mm. Die Abstände zwischen den Rippen lagen bei 20 mm. Jedes Produkt hatte eine Breite von 12,5 cm und im Schnitt entlang eines senkrecht zur Fließrichtung liegenden Formhohlraumabschnitts eine Dicke von 0,3 cm in seinem Bereich außerhalb der Rippen. Unter der Annahme von Q (cm³/sec) als Spritzgeschwindigkeit betrug die Scherrate 6 × Q + (12,5 × 0,3²) = 5,33 × Q (sec^-1).

Beispiel 5

Ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer (AZ161C der Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Schmelzfließgeschwindigkeit = 30 g/10 Min.), ein Schaumbildner-Grundgemisch und ein Pigment- Grundgemisch wurden im Mischungsverhältnis 100/2,0/0,5 (jeweils Gewichtsteile) trocken miteinander vermischt. Das resultierende Gemisch wurde spritzgegossen. Die Gießbedingungen und ein Parameter des Harzes waren wie folgt:
Harztemperatur: 230°C
Formtemperatur: 54°C
Abkühlzeit: 30 Sekunden
Spritzgeschwindigkeit: 390 cm³/sec (Scherrate somit 2080 sec^-1) Schmelzviskosität des Harzes (gemessen mit einem Kapillarrheometer bei einer Temperatur von 230°C und einer Scherrate von 2080 sec^-1): 29,9 Pa.sec.
Der Wert des linken Terms der Formel (*) und die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Beispiel 6

Gleicher Ablauf wie gemäß Beispiel 5 mit der Ausnahme, dass das Propylen-Ethylen-Blockcopolymer in AH561 der Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Schmelzpunkt (M_p) = 164°C, Schmelzfließgeschwindigkeit = 3 g/10 Min.) geändert wurde.
Die Schmelzviskosität des Harzes betrug 58,9 Pa.sec.
Der Wert des linken Terms der Formel (*) und die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Vergleichsbeispiel 5

Ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymer (AU561E1 der Sumitomo Chemical Co., Ltd., Schmelzpunkt (M_p) = 164°C, Schmelzfließgeschwindigkeit = 60 g/10 Min)., ein Schaumbildner-Grundgemisch und ein Pigment-Grundgemisch wurden im Mischungsverhältnis 100/2,0/0,5 (jeweils Gewichtsteile) trocken miteinander vermischt. Das resultierende Gemisch wurde spritzgegossen. Die Gießbedingungen und ein Parameter des Harzes waren wie folgt:
Harztemperatur: 180°C
Formtemperatur: 54°C
Abkühlzeit: 30 Sekunden
Spritzgeschwindigkeit: 195 cm³/sec (Scherrate somit 1040 sec^-1)
Schmelzviskosität des Harzes (gemessen mit einem Kapillarrheometer bei einer Temperatur von 180°C und einer Scherrate von 1040 sec^-1): 57,7 Pa.sec.
Der Wert des linken Terms der Formel (*) und die Auswertungsergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Tabelle 3
Wie vorstehend im Einzelnen beschrieben, kann mittels der vorliegenden Erfindung die Bildung von Einfallstellen und Silberstreifen beim Spritzgießen geschäumter Gegenstände verhindert werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Schmelzkneten eines Thermoplastharzes und eines chemischen Schaumbildners in einem Zylinder einer Einspritzeinheit, Einspritzen des schmelzgekneteten Thermoplastharzes aus dem Zylinder in einen Formhohlraum, und
Abkühlen sowie Verfestigen des in den Formhohlraum eingespritzten Thermoplastharzes, wobei wenigstens eine der folgenden Bedingungen (1) und (2) erfüllt ist:

M_p + 35°C ≤ T ≤ M_p + 115°C und γ ≥ 1800 sec^-1 (1)

wobei M_p den Schmelzpunkt (°C) des Thermoplastharzes, T die Schmelzetemperatur (°C) und γ die Scherrate (sec^-1) des Thermoplastharzes während des Einfüllens desselben in den Formhohlraum bei der Schmelzetemperatur T bezeichnen;

T_m ≥ M_p - 105°C (2)

wobei T_m eine Formtemperatur (°C) bezeichnet und M_p die zuvor genannte Bedeutung hat.

2. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils nach Anspruch 1, wobei die nachstehende Bedingung (3) erfüllt ist:

150°C ≤ M_p ≤ 180°C und η × γ² × 10^-6 + 2T ≥ 560 (3)

wobei M_p, T und γ die gleiche Bedeutung zukommt wie vorstehend erläutert und η die Schmelzviskosität (Pa.sec) des Thermoplastharzes bei der Schmelzetemperatur T bezeichnet.

3. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Thermoplastharz eine Schmelzfließgeschwindigkeit zwischen 1 g/10 Min. und 60 g/10 Min. aufweist.

4. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Thermoplastharz ein Polypropylenharz ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils nach Anspruch 4, wobei mindestens eine der nachstehenden Bedingungen (4) und (5) erfüllt ist:

200°C ≤ T ≤ 280°C (4)

wobei T die zuvor genannte Bedeutung hat;

T_m ≥ 60°C (5)

wobei T_m die gleiche Bedeutung wie zuvor hat.

6. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Spritzgussteils nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der chemische Schaumbildner ein anorganischer chemischer Schaumbildner ist.

7. Geschäumtes Spritzgussteil, das gemäß dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.