DE69217179T2

DE69217179T2 - Verfahren zum Herstellen eines Verbundschaumstoffgegenstandes

Info

Publication number: DE69217179T2
Application number: DE69217179T
Authority: DE
Inventors: Toru Inoue; Tosio Kobayashi; Mitsuru Watari
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Prime Polymer Co Ltd
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1992-11-24
Publication date: 1997-06-26
Anticipated expiration: 2012-11-25
Also published as: DE69217179D1; EP0544501A3; CA2084030C; EP0544501B1; CA2084030A1; EP0544501A2; US5292465A

Description

Gebiet dei Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Verbundschaumstoff-Formkörpern, insbesondere Verfahren zur Herstellung solcher Verbundschaumstoff-Formkörper von niedrigem Gewicht und hohen Starrheit, wie geeignet, um für Kraftfahrzeuginnenmaterialien etc. verwendet zu werden.

Hintergrund der Erfindung

Durch Formprägeverfahren hergestellte Kraftfahrzeuginnenmaterialien schließen Türeninnenausstattungen, Kofferrauminnenausstattungen, Heckauskleideausrüstungen (sheet back garnish), Armaturenbretter und dergleichen ein.
Ein Substrat für solche Kraftfahrzeuginnenmaterialien wie oben erwähnt wird im allgemeinen aus einer Polypropylen als einen Hauptbestandteil und Talk oder dergleichen als einen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-% enthaltenden Masse gebildet.
Das Substrat ist mit einer Rippe oder einer Erhöhung ausgestattet und besitzt eine hohe Starrheit und ist mit einem Hautmaterial laminiert, um einen Verbundwerkstoff zu bilden. Das Formprägeverfahren zur Herstellung des obenerwähnten Kraftfahrzeuginnenmaterials ist ein rationelles Formverfahren, um Verbundwerkstoffe herzustellen, bei dem die Formschritte verglichen mit dem Spritzgießverfahren stärker vereinfacht sind.
Jedoch besitzt das herkömmlich verwendete Formprägeverfahren solchermaßen ein Problem, daß das Substrat eine Dichte von 0,91 bis 1,1 g/cm³ besitzt und der sich ergebende Formkörper schwer ist. Heutzutage ist es eine sehr wichtige These, das Gewicht von Automobilen im Hinblick auf Verbesserungen bei Kraftfahrzeugtreibstoffkosten und Umweltproblemen zu vermindern.
Das oben erwähnte Formprägeverfahren, in dem das Hautmaterial und das Substrat integral zur selben Zeit geformt werden können, ist vom Standpunkt der Kosten ein vorteilhaftes Formverfahren. Das Formprägeverfahren kann, verglichen mit dem Spritzgießverfahren, bei einem niedrigeren Druck durchgeführt werden, so daß dieses Formprägeverfahren unter diesem Gesichtspunkt geeignet zum Schäumen des Substrats als Mittel zur Gewichtsverminderung ist.
Ein ähnliches Verfahren ist in der EP-A1-0 480 456 zum Herstellen eines aus einem Polypropylenharzkörper und einem mit einer geschäumten Schicht ausgelegten Hautmaterial hergestellten Mehrschichtartikels beschrieben. Das Harz wird unter die Haut eingespeist, während es zwischen zwei Formen eingeklemmt wird. Die Formen werden zusammengeklammert, um eine Haut auf dem Harz zu bilden, freigegeben, um das Harz zu schäumen, und dann zusammengeklammert und gekühlt. Dieses ist Stand der Technik aufgrund des Artikels 54(3) EPÜ.
Jedoch ist bisher im herkömmlichen Formprägeverfahren eine zufriedenstellende Schäumung kaum erhalten worden.
Folglich ist begierig das Erscheinen eines Verfahrens erwünscht worden, das geeignet ist, einen Verbundschaumstoff-Formkörper von niedrigem Gewicht und mit hoher Starrheit unter Verwendung des Formprägeverfahrens herzustellen.
Die vorliegende Erfindung ist dazu bestimmt, solche mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme, wie oben erwähnt, zu lösen, und ein Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundschaumstoff-Formkörpers bereitzustellen, durch das ein leichtgewichtiger und hochstarrer Verbundschaumstoff-Formkörper erhalten werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundschaumstoff-Formkörpers bereitgestellt, umfassend die folgenden Stufen:
(i) Einbringen eines Hautmaterials in eine Prägeform zwischen eine Oberfläche einer oberen Form, die auf einer Temperatur von 10 bis 50ºC gehalten wird, und eine Oberfläche einer unteren Form;
(ii) Einspeisen einer geschmolzenen Polypropylenharzmasse, enthaltend ein Treibmittel, die auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger liegt als die Zersetzungstemperatur des Treibmittels und innerhalb eines Bereichs von 180 bis 240ºC, als Substrat auf die Oberfläche der unteren Form, die auf einer Temperatur von 30 bis 80ºC gehalten wird,
wobei die Stufen (i) und (ii) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden;
(iii) Schließen der oberen und unteren Formen innerhalb von 10 Sekunden nach dem Einspeisen der Polypropylenharzmasse, um die Formen unter einem Druck von 20 bis 70 kg/cm² zusammenzuklammern, wodurch eine Substratschicht, die aus der Polypropylenharzmasse gebildet worden ist, mit dem Hautmaterial laminiert wird unter gleichzeitigem Formen der Substratschicht;
(iv) Anheben der oberen Form, bevor die Dicke jeder der gehärteten Schichten, die auf beiden Oberflächen der Schicht aus der Polypropylenharzmasse gebildet worden sind, 1 mm erreicht, um die obere Form und die untere Form auf einen Abstand zwischen diesen Formen von dem 1,1- bis 2-fachen der Dicke eines flachen Teils der Schicht aus der Polypropylenharzmasse ausschließlich einer etwaigen Erhöhung oder Rippe, die durch örtlich vertiefte Teile der unteren Form gebildet worden sind, zu öffnen und dadurch die Polypropylenharzmasse zu schäumen; und
(v) Kühlen der geschäumten Substratschicht aus der Polypropylenharzmasse, um die Substratschicht zu härten.
Die Erfindung wird durch Beispiele weiter beschrieben werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
Die Figur 1 einen Zustand vor dem Schließen einer oberen Form und einer unteren Form im Verfahren zur Herstellung eines Verbundschaumstoff-Formkörpers gemäß der Erfindung zeigen soll.
Die Figur 2 einen schließenden Zustand der oberen Form und der unteren Form im Verfahren zur Herstellung eines Verbundschaumstoff-Formkörpers gemäß der Erfindung zeigen soll.
Die Figur 3 eine vergrößerte Ansicht wesentlicher Teile von Figur 2 ist.
Die Figur 4 ein Schäumverfahren einer Polypropylenharzmasse gemäß der Erfindung zeigen soll.
Die Figur 5 eine vergrößerte Ansicht wesentlicher Teile von Figur 4 ist.
Die Figur 6 ein Beispiel eines durch das Verfahren zum Herstellen eines Verbundschaumstoff- Formkörpers gemäß der Erfindung erhaltenen Formkörpers zeigen soll.
Das Verfahren zum Herstellen eines Verbundschaumstoff-Formkörpers gemäß der Erfindung wird nachfolgend im einzelnen beschrieben werden.
Der durch das Verfahren der Erfindung hergestellte Verbundschaumstoff-Formkörper umfaßt eine geschäumte, aus einer Polypropylenharzmasse hergestellte Substratschicht und eine Hautschicht.
Zuerst wird eine Substrat-bildende Polypropylenharzmasse, die verwendet wird, um in der Erfindung einen Verbundschaumstoff-Formkörper herzustellen, veranschaulicht.

Substrat-bildende Polypropylenharzmasse

Die Polypropylenharzmasse für ein in der Erfindung verwendetes Substrat enthält [1] ein Polypropylenharz, [2] ein Treibmittel und [3] einen Füllstoff.
Das in der Erfindung verwendbare Polypropylenharz [1] ist ein Harz, das (A) ein Propylenhomopolymer oder ein Propylenblockcopolymer als seinen Hauptbestandteil enthält.
Im einzelnen ist das in der Erfindung verwendbare Polypropylenharz [1] ein Harz, das enthält:
(A) ein Propylenhomopolymer oder ein Propylenblockcopolymer in einer Menge von 50 bis 100 Gewichtsanteilen, vorzugsweise 70 bis 100 Gewichtsanteilen; und
(B) ein aus der aus einem Ethylenhomopolymer, einem Homopolymer eines 4-10 Kohlenstoffatome besitzenden α-Olefins und einem Copolymer von 2 - 10 Kohlenstoffatome besitzenden α-Olefinen bestehenden Gruppe ausgewählten Polymer in einer Menge von 0 bis 50 Gewichtsanteilen, vorzugsweise 0 bis 30 Gewichtsanteilen. Die Gesamtmenge der obenerwähnten Bestandteile (A) und (B) beträgt 100 Gewichtsanteile.
Das Propylenblockcopolymer ist ein allgemein bekanntes Blockcopolymer. Beispiele für das Propylenblockcopolymer schließen ein Propylen-Ethylen-Blockcopolymere, die zusammengesetzt sind aus (a) einem kristallinem Propylenpolymerblock, (b) einem Ethylenpolymerblock und (c) einem Kautschukblock, umfassend wenigstens einen aus der aus Ethylen-Propylen- Copolymerkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk und Styrol-Butadien-Blockcopolymer bestehenden Gruppe ausgewählten Kautschuk; und Propylenblockcopolymere, die zusammengesetzt sind aus dem obenerwähnten kristallinen Propylenpolymerblock (a) und dem obenerwähnten Kautschukblock (c).
Das Propylen-Ethylen-Blockcopolymer ist ein sogenanntes nicht-verschnittenes Copolymer, das erhalten wird durch das Polymerisieren von Olefinen in einem Polymerisationsreaktionssystem in Gegenwart eines stereospezifischen Katalysators, vorzugsweise einem Katalysator, der eine Übergangsmetallkomponente mit einem Träger und eine Organoaluminiumkomponente umfaßt. Einzelheiten von Verfahren zum Herstellen der Propylen-Ethylen-Blockcopolymere sind konkret beschrieben in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 52(1977)-98045 und der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57(1982)-26613 (beide vom Anmelder dieser Erfindung).
Das obenerwähnte, in der vorliegenden Erfindung verwendete Propylen-Ethylen-Blockcopolymer oder Propylenblockcopolymer schließt eine Mischung von zwei oder mehr Arten von getrennt hergestellten Propylen-Ethylen-Copolymeren oder eine Mischung von zwei oder mehr Arten von getrennt hergestellten Propylenblockcopolymeren zusätzlich zum in einem Polymerisationssystem hergestellten Propylen-Ethylen-Blockcopolymer und Propylenblockcopolymer ein.
Konkrete Beispiele für α-Olefine mit 4 - 10 Kohlenstoffatomen, die die α-Olefin-Homopolymere bilden, schließen Buten-1, Penten-1, 4-Methylpenten-1, Hexen-1, Hepten-1, Octen-1, Nonen-1 und Decen-1 ein.
Konkrete Beispiele für die Copolymere von 2-10 Kohlenstoffatome besitzenden α-Olefinen schließen Ethylen-Propylen-Copolymerkautschuk (EPR), Ethylen-Buten-1-Copolymerkautschuk (EBR), Propylen-Ethylen-Copolymerkautschuk (PER) und Propylen-Buten-1- Copolymerkautschuk (PBR) ein.
Das in der Erfindung verwendbare Polypropylenharz besitzt im allgemeinen eine Fließfähigkeit (ASTM D 1238, L) von 10 bis 100 g/10 min, vorzugsweise 20 bis 60 g/10 min.
Das Polypropylenharz [1] wird in einer Menge von 68 bis 99,8 Gew.-%, vorzugsweise 69 bis 94,5 Gew.-%, verwendet, bezogen auf 100 Gew.-% der Gesamtmenge des Polypropylenharzes [1], des Treibmittels [2] und des Füllstoffs [3].
Um eine Erhöhung oder eine Rippe beim niedrigsten in der Erfindung möglichen Druck zu bilden, ist es erwünscht, daß das Polypropylenharz eine Fließfähigkeit innerhalb des obenerwähnten Bereichs besitzt.
Konkrete Beispiele für die in der Erfindung verwendbaren Treibmittel [2] schließen organische Treibmittel wie Azodicarbonamid (ADCA), N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, 4,4'- Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), Diphenylsulfon-3,3'-disulfonylhydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid und Trihydrazinotriazin, und anorganische Treibmittel wie Natriumhydrogencarbonat, Ammoniumhydrogencarbonat und Ammoniumcarbonat ein. Von diesen sind Azodicarbonamid (ADCA), N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin und Trihydrazinotriazin bevorzugt als das organische Treibmittel, und Natriumhydrogencarbonat ist bevorzugt als das anorganische Treibmittel.
Das Treibmittel [2] wird in einer Menge von 0,2 bis 2 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 Gew.-%, verwendet, bezogen auf 100 Gew.-% der Gesamtmenge des Polypropylenharzes [1], des Treibmittels [2] und des Füllstoffs [3].
Wenn das Treibmittel in der obenerwähnten Menge verwendet wird, kann der flache Teil mit Ausnahme der Teile mit Erhöhung oder Rippe in der sich ergebenden geschäumten Substratschicht, die aus der Polypropylenharzmasse gebildet wird, so gemacht werden, daß sie ein 1,1- bis 2,0-faches Expansionsvermögen besitzt.
Konkrete Beispiele für die in der Erfindung verwendbaren Füllstoffe [3] schließen Glasfaser, Talk, Calciumcarbonat und Bariumsulfat ein. Unter dem Gesichtspunkt der Steigerung der Schäumbarkeit sind Glasfaser und Talk besonders geeignet für die Erfindung.
Der Füllstoff [3] wird in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% verwendet, bezogen auf 100 Gew.-% der Gesamtmenge des Polypropylenharzes [1], des Treibmittels [2] und des Füllstoffs [3].
Durch die Zugabe des Füllstoffs in der obenerwähnten Menge kann der sich ergebende Verbundschaumstoff-Formkörper in Starrheit, Wärmebeständigkeit und Formbeständigkeit verbessert werden. Folglich werden solche Füllstoffe wie oben erwähnt bevorzugt in der Erfindung verwendet.

Hautmaterial

Beispiele für die in der Erfindung verwendbaren Hautmaterialien schließen ein Textilverbundstoff (bzw. ungewebtes Textil), Gewebe, Tuch und Verbundwerkstoffe, die durch das Verbinden jenes Gewebes oder Tuchs mit geschäumten Harzen wie geschäumtem Polypropylen und geschäumtem Polyurethan erhalten werden, ein. In einem Fall, in dem der Verbundwerkstoff als Hautmaterial in der Erfindung verwendet wird, wird der Verbundwerkstoff so angeordnet, daß die Oberfläche des geschäumten Harzes des Verbundwerkstoffs in Kontakt mit dem Substrat, das heißt einer Schicht der geschäumten Polypropylenharzmasse, gebracht wird.
Als Hautmaterial in der Erfindung auch verwendbar sind lederartige Materialien (Kunstleder), die aus Polyvinylchloridharz (PVC), thermoplastischem Elastomer (TPE), Polyurethan (PU) oder dergleichen hergestellt sind, und Verbundwerkstoffe, die durch das Verbinden dieser lederartigen Materialien mit geschäumten Harzen wie geschäumtem Polypropylen und geschäumtem Polyurethan erhalten werden. In einem Fall, in dem der Verbundwerkstoff als Hautmaterial in der Erfindung verwendet wird, wird der Verbundwerkstoff so angeordnet, daß die Oberfläche des geschäumten Harzes des Verbundwerkstoffs in Kontakt mit dem Substrat, das heißt einer Schicht der geschäumten Polypropylenharzmasse, gebracht wird, ähnlich dem Fall des vorher erwähnten Verbundwerkstoffs.

Herstellungsverfahren

Das Verfahren zum Herstellen eines Verbundschaumstoff-Formkörpers gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das oben erwähnte Hautmaterial 3 zunächst in die Nähe einer oberen Form 1 (ein oberer Stempel 1 einer Form) zum Formprägen, die auf einer Formtemperatur von 10 bis 50ºC gehalten wird, eingebracht.
Da die obere Form 1 im späteren Stadium in Kontakt mit dem Hautmaterial 3 gebracht wird, ist es erwünscht, daß die Formtemperatur der oberen Form 1 im Hinblick auf die Vermeidung einer Beschädigung des Hautmaterials 3 im Bereich von 10 bis 50ºC, vorzugsweise 10 bis 30ºC, liegt.
Eine Polypropylenharzmasse zur Bildung eines ein Treibmittel enthaltenden Substrats wird bei einer Temperatur, die nicht niedriger als die Zersetzungstemperatur des Treibmittels und innerhalb eines Bereichs von 180 bis 240ºC, vorzugsweise 180 bis 220ºC, liegt, geschmolzen, und sofort danach wird die geschmolzene Polypropylenharzmasse 4 auf eine Oberfläche einer unteren Form 2 (ein unterer Stempel der Form) zum Formprägen eingespeist, die auf einer Formtemperatur von 30 bis 80ºC gehalten wird.
Die wie obenerwähnt einzuspeisende Polypropylenharzmasse wird zuvor durch das homogene Vermischen des obenerwähnten Polypropylenharzes [1], Treibmittels [2] und Füllstoffs [3] in den oben definierten Mengen unter Verwendung einer Rührmischvorrichtung wie einem Henschel-Mischer hergestellt. Wenn die Polypropylenharzmasse bei der obenerwähnten Temperatur unter Verwendung eines in einer Formprägemaschine eingerichteten Extruders geschmolzen wird, wird das Treibmittel zersetzt, um das Schäumen der Harzmasse auszulösen.
In der Erfindung wird daher die Polypropylenharzmasse vorzugsweise auf die Oberfläche der unteren Form 2 sofort eingespeist, nachdem die Harzmasse geschmolzen worden ist. Während des Schmelzens werden Zellen (Schäume) in der Polypropylenharzmasse erzeugt, und es ist erwünscht, daß ein durch Fließen der Harzmasse hervorgerufener Kollaps der Zellen so klein wie möglich ist. Daher wird die Fließdistanz der geschmolzenen Polypropylenharzmasse zur unteren Form 2 wünschenswerterweise so kurz wie möglich eingestellt.
Die geschmolzene Polypropylenharzmasse wird, wie oben beschrieben, auf die Oberfläche der unteren Form 2 eingespeist. Daher wird die darauf eingespeiste Polypropylenharzmasse unverzüglich abgekühlt, wenn die Temperatur der unteren Form 2 zu niedrig ist, woraus sich verschiedene Probleme ergeben wie schlechtes Fließverhalten der Polypropylenharzmasse, unzureichendes Schäumen dieser und schlechtes Aussehen des sich ergebenden Formkörpers. Folglich liegt die Formtemperatur der unteren Form 2 im Bereich von 30 bis 80ºC, vorzugsweise 40 bis 60ºC.
In der Erfindung wird die geschmolzene Polypropylenharzmasse vorzugsweise in Form einer Folie auf die Oberfläche der unteren Form 2 eingespeist. Weiterhin beträgt die Fläche der auf die Oberfläche der unteren Form 2 eingespeisten geschmolzenen Polypropylenharzmasse vorzugsweise nicht weniger als 50% der projizierten (Preß)Fläche der unteren Form.
Unter dem Gesichtspunkt des Vermittelns von Stärke an das Substrat ist es in der Erfindung erwünscht, daß die Oberfläche der unteren Form 2 mit vertieften Teilen 5 zur Bildung einer Rippe des Substrats, wie in Fig. 1 gezeigt, versehen wird, und weiterhin versehen wird mit vertieften Teilen zur Bildung einer Erhöhung des Substrats.
Nachfolgend werden die obere Form und die untere Form innerhalb von 10 Sekunden nach Abschluß des Einspeisens der Polypropylenharzmasse geschlossen, um die Form unter einem Druck von 20 bis 70 kg/cm² zusammenzuklammern, wodurch die Substratschicht, die aus der Polypropylenharzmasse gebildet worden ist, und das Hautmaterial laminiert werden unter gleichzeitigem Formen des Substrats, wie in Fig. 2 gezeigt.
Der obenerwähnte Schritt des Einbringens des Hautmaterials 3 in die Nähe der oberen Form 1 zum Formprägen kann direkt vor dem oben beschriebenen Schritt des Zusammenklammerns der Formen durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann das Hautmaterial 3 direkt nach oder gleichzeitig mit dem Einspeisen der Polypropylenharzmasse in die Nähe der oberen Form 1 zum Formprägen, die eine Formtemperatur von 10 bis 50ºC besitzt, eingebracht werden.
Danach wird, wie in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt, die obere Form 1 angehoben, bevor die Dicke jeder der gehärteten Schichten 6, die auf beiden Seiten der Polypropylenharzmasse 4 (Substratschicht) gebildet worden sind, 1,0 mm erreicht, um die obere Form und die untere Form auf einen Abstand zwischen diesen Formen von dem 1,1- bis 2-fachen der Dicke eines flachen, weder eine Erhöhung (nicht gezeigt) noch eine Rippe 8 in der Schicht aus der Polypropylenharzmasse besitzenden Teils zu öffnen und dadurch die geschmolzene Polypropylenharzmasse 7 zu schäumen.
Wenn das Einleiten des Anhebens der oberen Form 1 verzögert wird, schreitet die Bildung der gehärteten Schichten 6 auf beiden Oberflächen der Polypropylenharzmasse 4 zu schnell voran, und folglich wird die Polypropylenharzmasse 4 nicht geschäumt. Die gehärteten Schichten 6 werden als ein Teil der Polypropylenharzmasse 4 betrachtet. Der flache, weder eine Erhöhung (nicht gezeigt) noch die Rippe 8 in der Schicht aus der Polypropylenharzmasse 4 besitzende Teil besitzt im allgemeinen eine Dicke von 2 bis 3 mm, so daß, wenn die Dicke jeder der gehärteten Schichten 6 nicht weniger als 1 mm beträgt, der geschäumte Teil der Polypropylenharzmasse außerordentlich stark vermindert ist oder die Harzmasse im wesentlichen nicht geschäumt wird. Folglich ist es erwünscht, daß der Zeitpunkt, zu dem die obere Form 1 angeregt wird angehoben zu werden, so bestimmt wird, daß die Dicke jeder der gehärteten Schichten 6 weniger als 1,0 mm beträgt. Obwohl abhängig von der Dicke des flachen Teils wird in dem Fall, in dem die Dicke des flachen Teils der Polypropylenharzmasse 4 2 mm beträgt, bevorzugt, daß die obere Form 1 um 3 bis 4 mm in 1 bis 2 Sekunden nach Abschluß des Einspeisens der Polypropylenharzmasse 4 auf die Oberfläche der unteren Form 2 angehoben wird. Während dieses Stadiums werden noch Zellen in der Polypropylenharzmasse 4 erzeugt.
Nachfolgend wird die geschäumte Substratschicht 10, die aus der Polypropylenharzmasse 4 gebildet wird und aus den gehärteten Schichten 6 und der geschäumten Schicht 9 besteht, gekühlt, um die Substratschicht zu härten.
Der Schritt zum Kühlen und Härten der Polypropylenharzmasse kann in einem Zustand durchgeführt werden, in dem die Formen geöffnet sind. In der Erfindung wird dieser Schritt jedoch vorzugsweise in einem Zustand durchgeführt, in dem die Form zusammengeklammert bleibt wie sie ist, wie in Fig. 4 gezeigt. In diesem Fall wird die Position der oberen Form wünschenswerterweise abgesenkt, wenn die geschäumte Substratschicht 10 geschrumpft wird, um das Volumen derselben zu vermindern.
Schließlich wird ein solcher das Hautmaterial 3 und die geschäumte Substratschicht 10 umfassender, eine Rippe 8 darauf besitzender Formkörper, wie in Fig. 6 gezeigt, aus den Formen genommen.
Im durch die obenerwähnten Schritte hergestellten Verbundschaumstoff-Formkörper besitzt der flache, weder die Rippe 8 noch eine Erhöhung in der geschäumten Substratschicht 10 besitzende Teil ein 1,1- bis 2,0-faches Expansionsvermögen, und folglich ist dieser Körper, verglichen mit nach dem herkömmlichen Formprägeverfahren hergestellten Verbundschaumstoff-Formkörpern, leichtgewichtiger und steifer.

Auswirkung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung können leichtgewichtige und eine hohe Starrheit besitzende Verbundschaumstoff-Formkörper zu niedrigen Kosten erhalten werden.
Die durch die Erfindung erhaltenen Verbundschaumstoff-Formkörper können für verschiedene Anwendungen verwendet werden, besonders solche Anwendungen, die eine Gewichtsverminderung erfordern, zum Beispiel Kraftfahrzeuginnenmaterialien.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Beispiele weiter veranschaulicht, aber die Erfindung ist in keiner Weise auf jene Beispiele beschränkt.
Die Verfahren des Kugelfallversuchs und des Biegeversuchs sind wie folgt.

(1) Kugelfallversuch

Eine Stahlkugel von 500 g wurde auf die Seite mit dem Hautmaterial eine an einer Tafel befestigten Heckauskleideausrüstung bzw. Folienrückengebildes (sheet back garnish) gemäß der vorliegenden Erfindung bei 23ºC aus einer Höhe von 80 cm fallengelassen, und bei -30ºC aus einer Höhe von 40 cm. Wenn die Heckauskleideausrustung zerschlagen wird, ist die Ausrüstung unannehmbar, und wenn sie nicht zerschlagen wird, ist die Ausrüstung annehmbar.

(2) Biegeversuch

Der Biegeversuch wurde gemäß ASTM D 790 durchgeführt, um den Elastizitätsgradienten (d.h. einen durch das Dividieren der Biegelast innerhalb der Elastizitätsgrenze durch den Betrag der elastischen Verformung erhaltenen Wert) zu messen. In diesem Versuch betrug die Stützweite 48 mm, und die Biegegeschwindigkeit betrug 5 mm/min.

Beispiel 1

Zuerst wurde ein eine Dicke von 1,0 mm besitzendes Zweischichten-Laminat, das aus Polyvinylchloridharz-Kunstleder und Textilverbundstoff zusammengesetzt war, als Hautmaterial in die Nähe einer oberen Form bei einer Formtemperatur von 30ºC eingebracht.
Dann wurden in einem Trommelmischer 65 Gewichtsanteile eines eine Fließfähigkeit (ASTM D 1238, L) von 45 g/10 min besitzenden Propylenblockcopolymers [Gehalt an Ethylen- Propylen-Copolymerkautschuk (EPR): 10 Gew.-%, Gehalt an Ethylen: 20 Mol-%], 30 Gewichtsanteile von glasfaserverstärktem Polypropylen [Gehalt an Glasfaser: 30 Gew.-%] und 5 Gewichtsanteile eines Treibmittels [umfassend Azodicarbonamid (ADCA) und niedrigdichtes Polyethylen (LDPE) als Masterbatch in einem Gewichtsverhältnis von 10/90 (ADCA/LDPE)] vermischt. Das sich ergebende Gemisch wurde in einen in einer Formprägemaschine [hergestellt von Ikegai Tekko K. K.] eingerichteten Extruder eingebracht. Als das Gemisch in den Extruder eingebracht wurde, wurde die Temperatur sowohl des Zylinders als auch der Düse des Extruders jeweils auf 210ºC eingeregelt.
Danach wurde das geschmolzene Harz (das obenerwähnte Gemisch), nachdem das Schäumen eingeleitet worden war, in Form einer Folie auf eine Oberfläche einer unteren Form, die auf einer Formtemperatur von 40ºC gehalten wurde, eingespeist. Die Fläche der mit dem Harz beschickten Oberfläche betrug fast 90% der projizierten Fläche der unteren Form, und die Menge des eingespeisten Harzes betrug 500 g. Die hier verwendete Form war eine Form für eine Heckauskleideausrüstung.
Gleichzeitig mit dem Abschluß des Einspeisens des geschmolzenen Harzes, wurde die Form geschlossen, und ein Druck von 40 kg/cm² wurde auf die Form ausgeübt.
In 1,5 Sekunden nach dem Abschluß des obenerwähnten Zusammenklammerns der Form unter einem Druck von 40 kg/cm² wurde die obere Form um 1,5 mm angehoben und wurde 60 Sekunden lang in demselben Zustand gehalten. Dann wurde die Form geöffnet und solch ein Formkörper wie in Fig. 6 gezeigt wurde erhalten.
Im erhaltenen Formkörper betrug jede Dicke der gehärteten Schichten 6 (nicht-geschäumte Schichten, die einen Teil der geschäumten Substratschicht 10 darstellen), die auf den Oberflächen der geschäumten Substratschicht 10 gebildet wurden, 0,4 mm, und die Dicke des flachen Teils, der nicht die Rippe 8 in der geschäumten Substratschicht 10 besaß, betrug 3,9 mm (einschließlich der Dicken der gehärteten Schichten 6). Die Zellen in der geschäumten Substratschicht 10 hatten Größen im Bereich von 50 bis 500 µm.
Im Formkörper war das Polyvinylchloridharz-Kunstleder des Hautmaterials durch den Textilverbundstoff, der als Rückseitenschicht auf dem Polyvinylchloridharz-Kunstleder laminiert war, fest an das aus dem obenerwähnten Gemisch gemachte Substrat gebunden.
Die Rippe 8 des geformten Substrats war nicht geschäumt, aber der flache Teil davon war geschäumt wie in Fig. 6 gezeigt. Dieses geformte Substrat besaß eine relative Dichte von 0,75, so daß es im Gewicht um 22% vermindert war, bezogen auf eine nicht-geschäumte, eine relative Dichte von 0,97 besitzende Folie.
Der Formkörper wurde einer Tafel eingepaßt, und der obenerwähnte Kugelfallversuch auf der Seite mit dem Hautmaterial der Heckauskleideausrüstung wurde durchgeführt. Als Ergebnis war der Formkörper annehmbar, genau wie ein herkömmlicher Gegenstand (d.h. ein 15% Talk enthaltendes Polypropylenblockcopolymer umfassender Formkörper). Folglich war bestätigt, daß der Formkörper bezüglich der Schlagfestigkeit kein Problem aufwies. In diesem Versuch wurden die Stahlkugelexperimente 9mal bei einer Position auf dem Rippen-Teil und einer Position auf dem flachen Teil durchgeführt.
Weiterhin wurde der flache, die Rippe 8 nicht besitzende Teil im Formkörper zugeschnitten, um einen Prüfkörper zu ergeben, und der Prüfkörper wurde dem obenerwähnten Biegeversuch unterworfen. Als Ergebnis betrug der Elastizitätsgradient des Prüfkörpers 32 kg/cm.

Beispiel 2

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 15 Gewichtsanteile Talk anstelle von 30 Gewichtsanteilen des glasfaserverstärkten Polypropylens verwendet wurden und die Menge des Propylen-Ethylen-Blockcopolymers auf 80 Gewichtsanteile geändert wurde, um einen Formkörper herzustellen.
Im erhaltenen Formkörper betrug die Dicke der gehärteten Schichten 6, die auf den Oberflächen der geschäumten Substratschicht 10 gebildet wurden, 0,4 mm, und die Dicke des flachen, die Rippe 8 nicht in der geschäumten Substratschicht 10 besitzenden Teils betrug 3,5 mm (einschließlich der Dicken der gehärteten Schichten 6). Die Zellen in der geschäumten Substratschicht 10 besaßen Größen im Bereich von 50 bis 700 µm.
Im Formkörper war das Polyvinylchloridharz-Kunstleder des Hautmaterials durch den Textilverbundstoff, das als Rückseitenschicht auf dem Polyvinylchloridharz-Kunstleder laminiert war, fest an das aus dem obenerwähnten Gemisch hergestellte Substrat gebunden.
Die Rippe 8 des geformten Substrats war nicht geschäumt, aber der flache Teil davon war geschäumt, wie in Fig. 6 gezeigt. Dieses geformte Substrat besaß eine relative Dichte von 0,82, so daß es im Gewicht um 18% vermindert war, bezogen auf eine nicht-geschäumte, eine relative Dichte von 1,0 besitzende Folie.
Als Ergebnis des obenerwähnten Kugelfallversuchs war der Formkörper annehmbar. Folglich war bestätigt, daß der Formkörper bezüglich der Schlagfestigkeit kein Problem aufwies.
Weiterhin besaß der flache, die Rippe 8 nicht besitzende Teil im Formkörper als Ergebnis des obenerwähnten Biegeversuchs einen Elastizitätsgradienten von 30 kg/cm.

Beispiel 3

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Anhebeentfernung der oberen Form auf eine Höhe von 2,0 mm geändert wurde, um einen Formkörper herzustellen.
Beim erhaltenen Formkörper betrug die Dicke der gehärteten Schichten 6, die auf den Oberflächen der geschäumten Substratschicht 10 gebildet wurden, 0,4 mm, und die Dicke des flachen, die Rippe 8 nicht in der geschäumten Substratschicht 10 besitzenden Teils betrug 4,5 mm (einschließlich der Dicken der gehärteten Schichten 6). Die Zellen in der geschäumten Substratschicht 10 besaßen Größen im Bereich von 50 bis 1 000 µm.
Im Formkörper war das Polyvinylchloridharz-Kunstleder des Hautmaterials durch den Textilverbundstoff, das als Rückseitenschicht auf dem Polyvinylchloridharz-Kunstleder laminiert war, fest an das aus dem obenerwähnten Gemisch hergestellte Substrat gebunden.
Die Rippe 8 des geformten Substrats war nicht geschäumt, aber der flache Teil davon war geschäumt wie in Fig. 6 gezeigt. Dieses geformte Substrat besaß eine relative Dichte von 0,60, so daß es im Gewicht um 38% vermindert war, bezogen auf eine nicht-geschäumte, eine relative Dichte von 0,97 besitzende Folie.
Als Ergebnis des obenerwähnten Kugelfallversuchs war der Formkörper annehmbar. Folglich war bestätigt, daß der Formkörper bezüglich der Schlagfestigkeit kein Problem aufwies.
Weiterhin besaß der flache, die Rippe 8 nicht besitzende Teil im Formkörper als Ergebnis des obenerwähnten Biegeversuchs einen Elastizitätsgradienten von 46 kg/cm.

Beispiel 4

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Anhebeentfernung der oberen Form auf 1,0 mm geändert wurde, um einen Formkörper herzustellen.
Im Formkörper war die Rippe 8 des geformten Substrats nicht geschäumt, aber der flache Teil davon war geschäumt, wie in Fig. 6 gezeigt. Dieses geformte Substrat besaß eine relative Dichte von 0,84, so daß es im Gewicht um 13% vermindert war, bezogen auf eine nicht-geschäumte, eine relative Dichte von 0,97 besitzende Schicht.

Beispiel 5

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß 5 Gewichtsanteile des Treibmittels mit 1,5 Gewichtsanteilen eines Treibmittels [umfassend Natriumhydrogencarbonat (Bicarbonat von Soda) und Polyethylen (PE) als Masterbatch in einem Gewichtsverhältnis von 30/70 (Bicarbonat von Soda/PE)] ersetzt wurden, die Menge des Propylen-Ethylen-Blockcopolymers auf 68,5 Gewichtsanteile geändert wurde und die Temperaturen des Zylinders und der Düse des Extruders jeweils auf 190ºC eingeregelt wurden, um einen Formkörper herzustellen.
Das geschäumte Substrat des erhaltenen Formkörpers besaß eine relative Dichte von 0,78, und das Substrat war ein reines weißes geschäumtes.
Weiterhin besaß der flache, keine Rippe enthaltende Teil im Formkörper eine Dicke von 3,7 mm und einen Elastizitätsgradienten von 30 kg/cm.

Vergleichsbeispiel 1

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß kein Treibmittel verwendet wurde, die Menge des in den Extruder eingebrachten Harzes auf 650 g abgeändert wurde und das Formprägen ohne das Anheben der oberen Form durchgeführt wurde, um einen Formkörper herzustellen.
Das Substrat des erhaltenen Formkörpers besaß eine relative Dichte von 0,97.
Weiterhin besaß der flache, keine Rippe enthaltende Teil im Formkörper eine Dicke von 3,1 mm und einen Elastizitätsgradienten von 29 kg/cm.

Vergleichsbeispiel 2

Die Vorgehensweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die obere Form in 10 Sekunden nach dem Abschluß der Zusammenklammerns der Formen unter einem Druck von 40 kg/cm² angehoben wurde, um einen Formkörper herzustellen.
Das Substrat des erhaltenen Formkörpers besaß eine relative Dichte von 0,95, und das Substrat war ein nicht-geschäumter Gegenstand im nahezu festen Zustand.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundschaumstoff-Formkörpers, umfassend die folgenden Stufen:

(i) Einbringen eines Hautmaterials (3) in eine Prägeform zwischen eine Oberfläche einer oberen Form (1), die auf einer Temperatur von 10 bis 50ºC gehalten wird und eine Oberfläche einer unteren Form (2),

(ii) Einspeisen einer geschmolzenen Polypropylenharzmasse (4), enthaltend ein Treibmittel, die auf einer Temperatur gehalten wird, die nicht niedriger liegt als die Zersetzungstemperatur des Treibmittels und innerhalb eines Bereichs von 180 bis 240ºC, als Substrat auf die Oberfläche der unteren Form (2), die auf einer Temperatur von 30 bis 80ºC gehalten wird,

wobei die Stufen (i) und (ii) in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig durchgeführt werden,

(iii) Schließen der oberen und unteren Formen (1,2) innerhalb von 10 Sekunden nach dem Einspeisen der Polypropylenharzmasse (4), um die Formen (1,2) unter einem Druck von 20 bis 70 kg/cm² zusammenzuklammern, wodurch eine Substratschicht, die aus der Polypropylenharzmasse (4) gebildet worden ist, mit dem Hautmaterial (3) laminiert wird unter gleichzeitigem Formen der Substratschicht,

(iv) Anheben der oberen Form (1), bevor die Dicke jeder der gehärteten Schichten, die auf beiden Seiten der Polypropylenharzmasse (4) gebildet worden sind, 1 mm erreicht, um die obere Form (1) und die untere Form (2) auf einen Abstand zwischen diesen Formen von dem 1,1- bis 2-fachen der Dicke eines flachen Teils der Schicht aus der Polypropylenharzmasse ausschließlich einer etwaigen Erhöhung oder Rippe (8), die durch örtlich vertiefte Teile (5) der unteren Form (2) gebildet worden sind, zu öffnen und dadurch die Polypropylenharzmasse zu schäumen und

(v) Kühlen der geschäumten Substratschicht aus der Polypropylenharzmasse (4), um die Substratschicht zu härten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Stufe (i) unmittelbar nach der Stufe (ii) durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Polypropylenharzmasse (4) umfaßt:

[1] Ein Polypropylenharz mit einer Fließfähigkeit (ASTM D 1238, L) von 10 bis 100 g/10 min in einer Menge von 68 bis 99,8 Gew.-%, wobei das Polypropylenharz umfaßt (A) ein Propylenhomopolymer oder ein Propylenblockcopolymer in einer Menge von 50 bis 100 Gewichtsteilen und (B) ein Polymer, ausgewählt aus einem Ethylenhomopolymer, einem Homopolymer aus einem α-Olefin mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen und einem Copolymer von α-Olefin mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, in einer Menge von 0 bis 50 Gewichtsteilen, wobei die Gesamtmenge der Komponenten (A) und (B) 100 Gewichtsteile ausmacht,

[2] ein Treibmittel in einer Menge von 0,2 bis 2 Gew.-%, und

[3) einen Füllstoff in einer Menge von 0 bis 30 Gew.-%.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Expansion des flachen Teils ohne Erhöhungen oder Rippen in der geschäumten Substratschicht das 1,1- bis 2-fache beträgt.