DE2159383A1

DE2159383A1 - Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenständen

Info

Publication number: DE2159383A1
Application number: DE19712159383
Authority: DE
Inventors: Paul Johnson Thorpe Bay Essex Garner (Großbritannien). C08b 19-00
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-11-30
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-08
Also published as: IT946116B; FR2115488A1; GB1339443A; IT961052B; FR2115488B1; FR2115487A1; DE2159345A1; DE2159344A1; FR2115487B1

Description

PATENTANWALTSBÜRO "hOMSEN - TlEDTKE - BüHLING

TEL. (0811) 53 0211 TELEX: S-24 303 topat 2159383

53 0212

PATENTANWÄLTE München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem.Dr.D.Thomsen Dlpl.-Ing. W. Welnkauff

Dipl.-Ing. H. Tledtke (Fuchthohl 71)

Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

80 0 0 München 2

Kalaer-Ludwig-Platee3o. November 1971

Imperial Chemical Industries Limited London, Großbritannien

Verfahren zur Herstellung von Schichtstoffgegenständen

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schichtstoffgegenständen, d. h. Gegenständen mit Sandwich-Aufbau aus einer Haut aus einem Kunststoffmaterial, das einen Kern aus ungleichem Kunststoffmaterial mit Ausnahme des Angußbereichs des Pormlings umgibt.

Es ist vorgeschlagen worden, solche Gegenstände aus Kunststoffmaterialien durch Spritzgießen herzustellen, wobei die Kunststoffmaterialien aufeinanderfolgend in einen Formhohlraum eingespritzt werden, so daß das zweite und jegliches nachfolgendes eingespritztes Material in das erste Material eindringt und das umhüllende erste Material zur Ausdehnung bringt.

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MOndllch· Abreden, Intbetonder· durch Telefon, bedürfen schriftlicher Beitltlgung Potttchedc (München) Kto. 11W 74 Dresdner Btnk (Manchen) Kto. 6960700

Ein solches Verfahren ist in der britischen Patentschrift 1 156 217 beschrieben, bei der die Kunststoffmaterialien Thermoplaste sind und das kernbildende Material schäumbar ist.

Wenn die Kunststoffmaterialien im fließenden Zustand, d. h. als Schmelze, durch einen Angußkanal in einen Formhohlrum mit konstantem Querschnitt eingespritzt werden, fließen sie vom Angußkanal nach außen, bis die Schmelzfront örtlich durch Auftreffen auf die Wände des -Formhohlraums aufgehalten wird. Normalerweise berührt die Schmelzfront die Wände des Formhohlraums an einigen Stellen vor anderen, d. h. die Längen der Fließwege vom Angußkanal zu den Formhohlraumgrenzen sind von einem Teil der Form zum anderen verschieden. Dies gilt auch dann, wenn, wie es häufig vorkommt, der Hohlraum nicht konstanten Querschnitt hat.

Wirdein zweites Material in das erste Material eingespritzt, nachdem eine vorbestimmte Menge letzteren Materials eingespritzt worden ist, dehnt das zweite Material die sie umgebende Haut aus dem ersten Material aus, bis der Formhohlraum gefüllt ist. Mit Rücksicht auf die unterschiedlichen Fließwege muß die umhüllende Haut in einigen Richtungen stärker als in anderen ausgedehnt werden, so daß an einigen Stellen auf der Oberfläche des Formlinge mehr Haut verbleibt als an anderen.

In anderen Fällen kann es erwünscht sein, eine mehr unebene Verteilung der Hautdicke in dem geformten Gegenstand herbeizuführen, als man sonst erhalten würde. So kann es beispielsweise erwünscht sein, eine Schuhsohle herzustellen, die

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einen dünnen Sohlenabschnitt mit einer dicken Haut und einen dickeren Persenabschnitt mit einer dünneren Haut aufweist. Während es häufig möglich ist, die Verteilung des Hautmaterials mit Bezug auf das Kernmaterial durch Ändern der Angußlage und/ oder der Dicke des gewünschten Artikel zu modifizieren, ist es erwünscht, ein alternatives Verfahren zu schaffen, das zusätzlich zum Modifizieren der Angußlage und/oder der Gegenstandsdicke benutzt werden kann, um dem Formfachmann einen weiteren Freiheit sgrad zu geben.

Die Erfindung basiert auf dem Prinzip des Einspritzens des Materials durch mehr als einen Angußkanal.

Während bei der vorbenannten Patentschrift 1 156 217 bevorzugt wird, daß Haut- und Kernmaterialien durch denselben Angußkanal eingespritzt wurden, soll in Betracht gezogen werden, daß getrennte Angußkanäle benutzt werden können, vorausgesetzt, daß die beiden Kanäle genügend dicht zueinander liegen, so daß das Kernmaterial unter Eindringen in das Innere des Hautmaterials eingespritzt werden kann. Dies bedeutet, daß die beiden Angußkanäle so dicht oder nahe beieinander liegen müssen, daß nach dem Einspritzen des Hautmaterials dieses den Formhohlraum so weit gefüllt hat, daß der Angußkanal für das Kernmaterial durch das Hautmaterial überdeckt wird. Zwar gibt diese Technik dem Formfachmann etwas Spielraum in der Modifizierung der Verteilung der Haut- und Kernmaterialien im Formhohlraum, jedoch ist es erwünscht, einen weiteren Grad an Spielraum zu erhalten.

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Bei der Erfindung wird diee durch Verwendung von drei oder mehr Angußkanälen erreicht.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren für die Herstellung von Gegenständen mit einer Haut aus Kunststoffmaterial vorgeschlagen, das einen Kern aus ungleichem Kunststoffmaterial umgibt, bei dem man im Pließzustand oder flüssigen Zustand Hautmaterial oder Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial in einen Pormhohlraum durch einen ersten Angußkanal einspritzt und im Fließzustand Hautmaterial und/oder Kernmaterial in den Pormhohlraum durch wenigstens zwei Angußkanäle einspritzt, die von dem ersten Angußkanal versetzt liegen, wobei man Kernmaterial oder Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial durch wenigstens einen der Angußkanäle einspritzt und sich die durch die Angußkanäle eingespritzten Materialien miteinander vereinigen oder ineinander eindringen, während sie noch flüssig sind und wobei das Kernmaterial in das Hautmaterial eingespritzt wird, das zuvor in den Pormhohlraum eingespritzt wurde.

Um zu gewährleisten, daß das Kernmaterial von der Haut umschlossen wird, muß genügend Hautmaterial eingespritzt werden, um zu gewährleisten, daß die umhüllende Haut durch das Kernmaterial zum Ausfüllen des Formhohlraums ausgedehnt wird und die umhüllende Haut nicht zerreißt. Diese Menge kann ohne Schwierigkeit durch einige wenige Versuchsformlinge unter Benutsung unterschiedlicher Mengen in Hautmaterial ermittelt werden.

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Damit das Kernmaterial in das Innere des Hautmaterials eingespritzt wird, ist es notwendig, daß genügend Hautmaterial in den Formhohlraum vor dem Einspritzen des Kernmaterials eingespritzt wird, um zu gewährleisten, daß das Hautmaterial sich bis unterhalb des Angußkanala oder der Angußkanäle ausgedehnt hat, durch die Kernmaterial einzuspritzen ist und daß das Kernmaterial eingespritzt wird, solange das Hautmaterial fließfähig oder fluid ist. Wo das Hautmaterial durch mehr als einen Anguß-, kanal eingespritzt wird, ist es notwendig zu gewährleisten, daß die vorrückenden Hautmaterialien bei gegenseitiger Berührung im Fließzustand sind, so daß sie ineinander übergehen ober aber ineinander eindringen.

Es wird bevorzugt, daß mehr als drei Angußkanäle benutzt werden, dennoch wird zur Vereinfachung die Erfindung weiter in Bezugnahme auf drei Angußkanäle erläutert.

Man ersieht, daß mehrere mögliche alternative Arbeitsweisen gegeben sind.

Ninat man an, daft es unwichtig ist, welcher Angußkanal als der erste Angußkanal angesehen wird, welcher als der zweite und welcher als der dritte, so können acht alternative Möglichkeiten gefunden werden, wie sie in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind.

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Alternative	Durch Angußkanal eingespritzes	gefolgt Kern	Angußkanal 2	Material
A	Angußkanal 1	gefolgt Kern	Haut	Angußkanal 3
B	Haut	gefolgt Kern	Kern	Kern
C	Haut	gefolgt Kern	Haut	Kern
D	Haut von	gefolgt Kern	Haut	Haut
E	Haut von	gefolgt Kern	Kern	Kern
P	Haut von	Haut gefolgt von Kern	Kern
Q	Haut von	Haut gefolgt von Kern	Haut
H	Haut von	Haut gefolgt von Kern	Kern
	Haut von		Haut gefolgt von Kern

Verfahren, die zwei oder mehr Angußkanäle verwenden, wobei Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial durch einen oder mehrere Angußkanäle eingespritzt wird, ist in der britischen Patentanmeldung 56695 beschrieben, obwohl auch solche Verfahren, die drei oder mehr Angußkanäle verwenden, d. h. Alternativen C bis H in den Erfindungsbereich fallen sollen, wird lediglich eine Alternative C im einzelnen beschrieben, wobei Bezug genommen wird auf die genannte Patentanmeldung bezüglich vollständigerer Beschreibung der anderen Alternativen.

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Bei der ersten Ausführungeform - Alternative A - wird Hautmaterial durch zwei Angußkanäle und Kernmaterial durch einen dritten Angußkanal eingespritzt. Das Hautmaterial kann durch die beiden Angußkanäle gleichzeitig oder aufeinander folgend eingespritzt werden: Alles was wesentlich ist, liegt darin, daß dann, wenn die vorrückenden Abschnitte des durch die beiden Angußkanäle eingespritzten Hautmaterials einander berühren, daß sie noch im Fließzustand sind und ineinander übergehen. Es wird dann durch den dritten Ang'ußkanal Kernmaterial eingespritzt, nachdem das zuvor eingespritzte Hautmaterial sich bis unterhalb des dritten Angußkanals ausgedehnt hat und noch im Fließzustand ist, so daß das Kernmaterial in das Innere des Hautmaterials eintritt. Es ist nicht nötig, daß das durch die beiden ersten und zweiten Angußkanäle eingespritzte Hautmaterial vor dem Einspritzen des Kernmaterials durch den dritten Angußkanal eingespritzt wird. So kann Hautmaterial durch den ersten Angußkanal, Kernmaterial durch den dritten Angußkanal und dann Hautmaterial durch den zweiten Angußkanal eingespritzt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform, Alternative B, wird Hautmaterial durch einen Angußkanal und Kernmaterial durch zwei Angußkanäle «ingespritzt. Es ist notwendig, daß das Hautmaterial zuerst eingespritzt wird, so daß es sich bis unterhalb des Angußkanals ausdehnt, durch den Kernmaterial einzuspritzen ist und daß es noch fließfähig ist, wenn das Kernmaterial eingespritzt wird, so daß letzteres in das Innere des Hautmaterials eindringt. Es itt jedoch nicht notwendig, Kernmaterial durch beide Angußkanile gleichseitig einsuepritzen und es ist auch nicht notwendig,

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daß sich das Hautmaterial bis unter beide Angußkanäle ausgedehnt hat, wenn das Kernmaterial durch einen von ihnen eingespritzt wird. So kann das Einspritzen des Kernmaterials, das vorgenommen werden kann, während noch das Einspritzen des Hautmaterials stattfindet, das Hautmaterial in eine Lage ausdehnen, bei der es sich unterhalb des anderen Angußkanals befindet, durch den Kernmaterial einzuspritzen ist.

Wenn bei der Alternative B die Kernmaterialien gleichzeitig eingespritzt werden, hat der sich ergebende Gegenstand allgemein getrennte Sandwich-Strukturbereiche (aus Kernmaterial umschlossen von Hautmaterial), ctie durch Bereiche verbunden sind, die lediglich aus Hautmaterial bestehen. Dieser Aufbau tritt auch dann auf, wenn die Kernmaterialien aufeinander folgend durch den ersten und zweiten Angußkanal eingespritzt werden und das durch den ersten Angußkanal eingespritzte Kernmaterial sich nicht bis unterhalb der Stelle des zweiten Angußkanals ausgedehnt hat, bevor das Einspritzen, des Kernmaterials durch den zweiten Angußkanal erfolgt.

Bei der dritten Ausführungsform - Alternative C - wird durch einen Angußkanal Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial und durch die anderen Angußkanäle Hautmaterial eingespritzt. Es ist nicht notwendig, daß das Hautmaterial, dem das Kernmaterial folgt, vor den anderen Chargen aus Hautmaterial eingespritzt wird. Es ist jedoch wie auch bei der Alternative A notwendig, daß dann, wenn die eingespritzten Chargen aus Hautmaterial einander berühren, sie im Fließzustand sind, so daß sie ineinander übergehen.

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Es ist nicht notwendig, daß das Hautmaterial durch die anderen Angußkanäle eingespritzt wird, bevor dasKernmaterial eingespritzt wird, obwohl es bevorzugt wird, daß das Hautmaterial durch die anderen Angußkanäle eingespritzt wird, bevor das Kernmaterial das im Anschluß an das Hautmaterial durch den ersten Angußkanal eingespritzt wird, sich bis unter die anderen Angußkanäle ausgedehnt hat, da in dem Fall bei Einspritzen das durch die anderen Angußkanäle eingespritzte Hautmaterial in das Kernmaterial eindringen würde.

Um weiterhin die Verteilung von Haut- und Kernmaterialien innerhalb der Form zu modifizieren, kann in den Formhohlraum mehr Hautmaterial eingespritzt werden, als notwendig ist, wobei der Überschuß an Hautmaterial durch das Einspritzen des Kernmaterials durch den Angußkahal zurückgedrückt wird, durch den es eingespritzt wurde. Diese Arbeitsweise ist in der britischen Patentanmeldung 48712/71 beschrieben.

Selbstverständlich können die Abmessungen der verschiedenen Angußkanäle unterschiedlich sein und kann auch die Menge an dem durch die verschiedenen Angußkanäle eingespritzten Materials differieren. Wo die Kunststoffmaterialien Thermoplaste sind, müssen sie gekühlt werden, damit sie aus dem Fließzustand aushärten, in dem sie in den Formhohlraüm eingespritzt wurden. Um ein solches Setzen oder Verfestigen zu unterstützen, wird die Form gekühlt, wobei jedoch die Wahl der Formtemperatur von den verarbeiteten Materialien abhängt. Allgemein sind Formtemperaturren im Bereich von O⁰C bis 100⁰C geeignet. Sind jedoch die Anguß kanäle in einem Abstand voneinander angeordnet, kann es notwendig

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sein, die Form oder einen Teil der Form rund um die Angußkanäle zu erwärmen, um zu gewährleisten, daß das durch einen Angußkanal eingespritzte Hautmaterial im Fließzustand eingespritzt wird, wenn das durch einen anderen Angußkanal eingespritzte Material mit diesem Material in Berührung kommt, so daß es in das durch diesen einen Angußkanal eingespritzte Hautmaterial übergeht oder in dieses eindringt.

Der Bereich der Form, der die Angußkanäle umgibt, kann während des Formzyklus erhitzt und dann gekühlt werden, damit . sich die Kunststoffmaterialien verfestigen können, sofern sie Thermoplaste sind. Für den Fall, daß das durch einen Angußkanal eingespritzte Material in das Innere des Hautmaterials eindringen soll, das durch einen weiteren Angußkanal eingespritzt wurde, können alternativ die Angußkanäle durch eine bewegbare Sonde erwärmt werden, die so eingeschoben wird, daß sie das durch den anderen Angußkanal eingespritzte Hautmaterial durchstößt, nachdem dieses den einen Angußkanal überdeckt hat, um dadurch das Einspritzen des Materials zu ermöglichen, das durch diesen einen Angußkanal eingespritzt wird.

Kunststoffmaterialien, die bei der Erfindung verwendet werden können, sind solche, die in einen Formhohlraum eingespritzt werden können, wenn sie sich in einem viskosen flüssigen Zustand befinden und die anschließend im Formhohlraum aushärten können. So können thermoplastische Harzmaterialien verwendet werden, die

in Form von viskosen Schmelzen eingespritzt werden können und die durch Kühlen im Formhohlraum aushärten können. Alternativ können

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warmhärtbare Harzmaterialien verwendet werden, die im Zustand einer viskosen. Flüssigkeit in den Formhohlraum eingespritzt werden und die man durch Herbeiführung einer Vernetzung im Formhohlraum aushärten läßt. Allgemein sind die warmhärtbaren Harzmaterialien solche, die durch Erhitzen vernetzt werden.

Beispiele solcher im Spritzgußverfahren formbarer thermoplastischer Harze, die verwendbar sind, sind Polymere und Copolymere von o(-01efinen, wie hoch- und niedrig-dichtes Poly- φ äthylen, Polypropylen, Polybuten, Poly-^-methylpenten-l, Propylen/ Äthylen-Copolymere, Copolymere von 4-Methylpenten-l mit linearen <X-01efinen, enthaltend 4 bis 18 Kohlenstoffatome, und Äthylen/ Vinylacetat-Copolymere, Polymere und Copolymere von Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylbutyral, Styrol, substituierte Styrole wie CX-Methylstyrol, Acrylnitril, Butadien, Methylmethaerylat, Vinylidenchlorid. Spezifische Beispiele solcher Polymere sind Vinylchlorid-Homopolymere und Copolymere von Vinylchlorid mit Vinylacetat, Propylen, Äthylen, Vinylidenchlorid, Alkylacrylate wie 2-Äthylhexylacrylat, Alkylfumarate, Alkylvinyläther, wie Cetylvinyläther, und N-Ärylmaleimide wie N-o-Chlorphenylmaleimid; Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral; Polystyrol, Styrol/Acrylnitril-Copolymere, Polyacrylnitril, Copolymere von Butadien mit Methylmethaerylat und/oder Styrol und gegebenenfalls Acrylnitril, PoIymethylmethacrylat, Copolymere von Methylmethaerylat mit kleineren Mengen von Alkylacrylat wie Methylacrylat, Äthylacrylat und Butyacrylat, Copolymere von Methylmethaerylat, N-Arylmaleimiden und gegebenenfalls Styrol, und Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Copolymere, schmelzverarbeitbare Copolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen. 209824/0977

Halogenierte Polymere oder Copolymere sind beispielsweise halogenierte c*-01efin-Polymere, wie chloriertes Polyäthylen, oder halogeniertes Vinylchlorid-Polymere, wie chloriertes Polyvinylchlorid.

Andere spritzgußformbare thermoplastische Polymere, die verwendbar sind, sind Kondensationspolymere wie spritzgußverarbeitbare lineare Polyester wie Polyäthylenterephthalat, Polyamide wie Polycaprolactam, Polyhexamethylenadipamide und Copolyamide wie Copolymere von Hexamethylendiaminadipat und Hexamethylendiaminisophthalat, insbesondere solche, die 5 bis 15 Gew.-* Hexamethylendiaminisophthalat enthalten, Polysulphone und Copolysulphone, Polyphenyloxyde, Polycarbonate, thermoplastische Polymere und Copolymere von Formaldehyd, thermoplastische lineare Polyurethane und die thermoplastischen Derivate von Cellulose wie Celluloseacetat, Cellulosenitrat und Cellulosebutyrat und gemischte Celluloseester, beispielsweise Celluloseacetatbutyrat.

Sofern ein Copolymeres benutzt wird, hängen die Mengen der in dem Copolymeren verwendeten Comonomere u. a. von den erwünschten Eigenschaften des Formlinge ab.

Zu warmärtbaren Harzen gehören Kunststoffmaterialien,die eine Quervernetzung entweder aus sich selbst heraus oder in Gegenwart eines Härters oder eines Katalysators bei Erhitzen auf eine ausreichend hohe Temperatur erhalten. Die Bezeichnung schließt somit Materialien ein,die unter den gewöhnlich unter "warmhärtbar"

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verstandenen Umfang fallen sowie Kunststoffmaterial, das normalerweise thermoplastisch ist, jedoch Vernetzungsmittel wie beispielsweise ein Peroxyd enthält, das Vernetzung herbeiführt, wenn das Kunststoffmaterial auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt wird.

Beispiele solcher verwendbarer warmhärtbarer Harze sind Phenol-Aldehydharze, Aminformaldehydharze, Epoxyharze, Polyesterharze, warmhärtbare Polyurethane und vulkanisierbarer Kautschuk.

Die Harze können an Härtungsmittel oder einen Katalysator enthalten, wo dies für das Härten des Harzes notwendig ist.

Zu spritzgußformbaren vernetzbaren Thermoplasten gehören Copolymere von Methylmethacrylat und Glycoldimethacrylat und Äthylen/Vinylacetat-Copolymere, enthaltend ein Vernetzungsmittel.

Mischungen von Kunststoffmaterialien können benutzt werden.

Die Wahl der Materialien_a aus denen der Gegenstand herzustellen ist, hängt von dem Verwendungszweck ab₈ dem der Gegenstand unterliegen soll. Das erfindungsgemäße Verfahren liefert einen besonders brauchbaren Weg für das Herstellen mn Gegenständen mit einem Kern aus relativ billigem Material mit einer guten Außenhaut, So kann beispielsweise des» Kern aus

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einem thermoplastischen Material bestehen, das Füllstoffe enthält, wohingegen die äußere Haut aus einem Material besteht, das eine erwünschte Oberflächenbeschaffenheit garantiert. Sofern das Verfahren angewendet wird, um Teile von Motorfahrzeugkörpern herzustellen, ist eine steife äußere Haut erforderlich, wobei gefülltes Polypropylen ein besonders gutes Harz für die Bildung der Außenhaut ist. Sofern ein flexibler Formling erwünscht ist, beispielsweise für die Innenauskleidung eines Kraftfahrzeugs, dann wäre ein plastifiziertes Vinylchloridpolymeres außerordentlich als Außenhaut des Formlings geeignet.

Wo Hautmaterial durch mehr als einen Angußkanal eingespritzt wird, können die Hautmaterialien voneinander unterschiedlich sein, vorausgesetzt, daß sie verträglich sind, so daß sie ineinander übergehen und eine enge Bindung miteinander eingehen. Allgemein werden solche unterschiedlichen Hautmaterialien lediglich in den Zusätzen differieren, die sie enthalten, z. B. Pigmenten, so daß zwei- oder mehrfarbige Gegenstände erzeugt werden können, oder in den Zusätzen, die die Eigenschaften des Hautmaterials modifizieren. So können beispielsweise unterschiedliche Hautmaterialien plastifiziertes Polyvinylchlorid auf der einen Seite und plastifisiertes Polyvinylchlorid, enthaltend Nitrilkautschuk, auf der anderen Seite sein; Nitrilkautschuk liefert zusätzlichen AbnutZungswiderstand für die Zusammensetzung.

Dae Kernmaterial kann dasselbe wie das nahtmaterial sein mit der Ausnahme von ZusSfcsserig die in ©inem oder -Sera andes^e der Materialien enthalten sind oder auch in beiden,Jedoch in

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unterschiedlichen Proportionen. Alternativ können die Kunststoffe sehr unterschiedlich sein und unterschiedliche Zusätze enthalten.

Wo das Kernmaterial durch mehr als einen Angußkanal eingespritzt wird, kann das durch einen Angußkanal eingespritzte Kernmaterial im Bedarfsfall von demjenigen unterschiedlich sein, das durch einen weiteren Angußkanal eingespritzt wird, so daß Formlinge mit unterschiedlichen mechanischen und physikalischen Eigenschaften in unterschiedlichen Bereichen erzeugt werden können. So kann diese Technik beispielsweise bei der Herstellung von Schuhsohlen angewendet werden, wo ein flexibler Kern im Sohlenabschnitt und starres Kernmaterial in der Ferse benötigt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kernmaterial schäumbar. Vorzugsweise besteht es aus einem polymeren Material mit einem Blähmittel, das bei Erhitzung über eine gewisse Temperatur hinaus (bezeichnet als Aktivierungstemperatur) ein Gas entwickelt, z. B. durch Verflüchtigung (wenn der Druck auf die Zusammensetzung vermindert wird) oder durch Zersetzung, wobei das Material bei einer Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels eingespritzt wird. Es wird bevorzugt, daß das Kunststoffmaterial auf die Schäumungstemperatur, d. h. über die Aktivierungstemperatur hinaus mit dem Einspritzen in den Angußkanal erhitzt wird, indem man sich auf die dynamische Erhitzung verläßt, die beim Durchgang des Materials durch dei

Einspritzdüse der Spritzgußmaschine auftritt.

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Wird das Kernmaterial mit den üblichen Einspritzgeschwindigkeiten und Drücken eingespritzt, wie sie beim Spritzgießen verwendet werden, wird im wesentlichen kein Schäumen eintreten, bis nicht die erwünschte Menge an Kernmaterial eingespritzt worden ist. Wird ein schäumbares Kernmaterial verwendet, können zwei alternative Betriebsweisen angewendet werden. Bei der ersten ist die Menge an eingespritztem Hautmaterial und schäumbarem, jedoch noch ungeschäumtem Kernmaterial nicht ausreichend, um den Formhohlraum zu füllen, wobei man das Kernmaterial schäumen läßt und es zur gleichen Zeit das es umgebende Hautmaterial zu den äußersten Begrenzungen des Formhohlraums ausdehnen läßt. Bei der zweiten Arbeitsweise wird die Menge an eingespritztem Hautmaterial und schäumbarem, jedoch noch ungeschäumtem Kernmaterial so gewählt, daß der Hohlraum gefüllt ist, bevor wesentliches Schäumen stattfindet, wobei dann der Hohlraum für das Schäumen vergrößert wird.

Es wird bevorzugt, von diesen alternativen Arbeitsweisen die zweite anzuwenden, da sie einen regelmäßigeren Zellaufbau im Kern des geformten Gegenstands liefert und Gegenstände mit besserem Oberflächenfinish gewährleistet.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform für die Herstellung geschäumter Formlinge gemäß Vorbeschreibung kann das Vergrößern des Formhohlraums auf einem von zwei Wegen bewirkt werden. Ein Formteil oder mehrere den Formhohlraum be- grenaend· Porateile können durch irgendeine äußere Kraft zurück- gesogen wtrden, die augenblicklich den Hohlraum auf das gewünschte MaA ausdehnt oder die den Hohlrau» allmählich vergrößert. Bei vertikaler Abquetechform kann der die Formhälften zusammen-

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haltende Klemmdruck vermindert werden, so daß der Druck der durch die Zersetzung oder Verflüchtigung des Blähmittels entwickelten Gase den Formhohlraum vergrößert; hier wiederum kann der Verriegelungsdruck allmählich vermindert werden, um allmähliches Ausdehnen des Formhohlraums zu erreichen; auch ist augenblickliches Vermindern des Klemmdrucks möglich, um plötzliche Ausdehnung zu erreichen.

Die Form sollte so gestaltet werden, daß sich ein Minimalverlust an Material aus der Forsn beim Formzyklus ergibt, insbesondere dann, wenn die Materialien unter hohem Druck stehen. Es wurde festgestellt, daß die Formen der Bauart, wie sie allgemein als vertikale Abquetschformen bekannt sind, insbesondere geeignet sind, wenn es erwünscht ist, den Formhohlraum zu vergrößern. Wo die Möglichkeit besteht, daß zwischen den vorrückenden Fronten von Hautmaterial in dem Formhohlraum Luft eingefangen wird, können Entlüftungsöffnungen in der Form vorgesehen werden, damit die eingefangene Luft' hinausgedrückt werden kann.

Abmessung und Form der Formhohlräume hängt von dem zu erzeugenden Gegenstand ab, wobei Formen mit einer maximalen Hohlraumdicke von weniger als 25 mm und vorzugsweise zwischen 2 mm und 10' mm Dicke besonders brauchbar sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßig unter Verwendung einer Maschine ausgeführt, die für jeden Angulkana1 einen Spritzgußzylinder besitzt, wobei der Einsatz dieser Zylinder synchronisiert wird, um den erwünschten Spritzzyklus zu erhalten. Es wird bevorzugt, daß Ventile oder Hähne vorgesehen

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werden, um den Materialfluß von den Einspritzzylindern in den Formhohlraum zu kontrollieren, so daß das durch einen Angußkanal eingespritzte Material an einem Rückstrom in den Einspritzzylinder infolge Einspritzen von Material durch einen anderen Angußkanal gestoppt werden kann, es sei denn, daß der Rückfluß besonders gewünscht ist. Sofern das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, um Formlinge mit geschäumtem Kern zu erzeugen, wobei der Formhohlraum vergrößert wird, damit die Charge aus schäumbarem Material schäumen kann, muß in gleicher Weise bei der Programmierung der Maschine diese Vergrößerung der Form berücksichtigt werden.

Gemäß Vorbeschreibung werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Gegenstände hergestellt, die eine Haut aus Kunststoffmaterial aufweisen, das einen Kern aus ungleichem Kunststoffmaterial umgibt und dieses berührt, mit der möglichen Ausnahme der Angußbereiche des Gegenstandes.

Im allgemeinen werden im Spritzgußverfahren hergestellte Gegenstände aus dem Formhohlraum entnommen, zusammen mit dem anhaftenden, in den Angußkanälen verfestigten Material. Diese Angüsse sind normalerweise nicht Teil dea erwünschten Gegenstands und werden somit von dem Formling entfernt, nachdem dieser aus dem Formhohlraum entnommen worden ist. Der Bereich des Gegenstandes, von dem der Anguß abgenommen worden ist, wird als Angußbereich bezeichnet.

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Wird das Kernmaterial in den Formhohlraum durch einen Angußkanal eingespritzt, damit es in das Innere des Hautmaterials eintritt, wird eine kleine Menge an Kernmaterial an der Oberfläche des Angußbereichs des Gegenstands erscheinen, wenn der Anguß vom Formling abgenommen wird.

Die im Angußbereich freiliegende Menge an Kernmaterial kann dadurch vermindert werden, daß man eine weitere, kleinere Menge an Hautmaterial durch denselben Angußkanal einspritzt, durch den das Kernmaterial eingespritzt wurde, und zwar nachdem das Kernmaterial eingespritzt wurde, so daß nach dem Entfernen des Angusses vom Formling lediglich ein kleiner Ring aus Kernmaterial frei sichtbar bleibt. Dieser kleine oder enge Ring ergibt sich aus Kernmaterial, das nicht aus dem Angußkanal durch das Einspritzen dieser kleinen weiteren Menge aus Hautmaterial herausgedrückt worden ist, da es an den Wänden des Angußkanals anhaftet. Bei Verwendung von hohen Einspritzgeschwindigkeiten und erhitzten Angußkanälen jedoch bleibt nur wenig Kernmaterial als Haftschicht auf den Angußkanalwänden haften, so daß der schmale Ring aus Kernmaterial, der am Angußbereich des Formlinge zu sehen bleibt, so schmal gemacht werden kann, daß er praktisch nicht unterscheidbar ist.

Es wird daher gemäß Vorbeschreibung bevorzugt, eine weitere Menge an Hautmaterial durch jeden Angußkanal einzuspritzen, durch den Kernmaterial eingespritzt worden ist, und zwar nach dem Einspritzen des Kernmaterials.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die Herstellung von Gegenständen für einen weiten Anwendungsbereich benutzt werden. Gemäß Vorbeschreibung ist das Verfahren insbesondere brauchbar bei der Herstellung von Formungen, die aus einem dünnen Abschnitt und einem dicken Abschnitt bestehen, z. B. bei der Herstellung von Schuhsohlen. Gegenstände mit einer starren oder mit einer flexiblen Haut können durch dieses Verfahren hergestellt werden. Beispiele solcher Gegenstände mit einer starren Haut sind Möbelstücke und Täfelungsplatten, die Bauplatten oder Platten zur Herstellung der Körper von Kraftfahrzeugen oder Zügen sein können. Außer Schuhsohlen sind Beispiele solcher Artikel mit flexibler Haut Teile der Innenauskleidung von Kraftfahrzeugen, Eisenbahnwagen, Wohnwagen, Flugzeugen sowie eine große Vielzahl von anderen Anwendungen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung können wengistens Teile einer oder mehrerer Wände des Formhohlraums vor dem Einspritzen der Materialien in den Formhohlraum mit einer entfernbaren Auskleidung aus einem Material versehen werden, das seine Form bei Temperaturen behält, bei denen die Kunststoffmaterialien in den Formhohlraum eingespritzt werden. Die Kunststoff materialien kleben dann an der Auskleidung an, wenn sie in den Formhohlraum eingespritzt werden, wobei dann ein Gegenstand mit Sandwich-Aufbau mit fest verbundener Auskleidung am Gegenstand aus dem Formhohlraum nach dem Verfestigen des Kunststoffmaterials herausgenommen werden kann. Diese Arbeitsweise kann angewendet werden, um eine starre Stützung beispielsweise für zellförmige Artikel mit einem ungeschäumten Kern zu erhalten. Dies ist insbesondere nützlich bei der Herstellung von flexiblen Formungen für die Innenauskleidung von Kraftfahrzeugen, wo es

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erwünscht ist, eine federnd nachgiebige Auskleidung mit einer ansprechenden Oberfläche zu haben, die fest im Kraftfahrzeug montiert wird. In solchem Falle kann eine der Wände der Form ausgekleidet werden, um eine Unterlage für die Stützung der Auskleidung zu erhalten, während die andere Formwand nicht beschichtet ist, so daß sie die ansprechende Oberfläche liefert. Beispiele solcher Auskleidungen sind hölzerne Platten wie Sperrholz oder Hartfaserplatten, Metallplatten oder Platten aus thermoplastischen Materialien, die ihre Form behalten, d. h. bei der Spritztemperatur formstabil sind. Alternativ kann die Auskleidung im Bedarfsfall aus flexiblem Material bestehen, beispielsweise als Obermaterial eines Schuhs oder Stiefels, an den die Sohle durch das erfindungsgemäße Verfahren angeformt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 bis 9 sind Querschnitte durch einen Formhohlraum mit drei Angußkanälen, wobei unterschiedliche Formhohlraumfüllstufen dargestellt sind.

In den Fig. 1 bis 3 ist die vorbeschriebene Alternative A herausgewählt, in den Fig. ¹I bis 6 die vorgenannte Alternative B und in den Fig. 7 bis 9 die Alternative C.

Zur Vereinfachung ist in den Zeichnungen jeder Angußkanal mit einem einfachen Ventil mit einer einzigen Bohrung versehen. Wo jedoch mehr als ein Material durch einen Angußkanal einzuspritzen ist, wird bevorzugt, daß jedes Ventil getrennte

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Bohrungen für jedes durch den Angußkanal zu förderndes Material aufweist. Solche Ventile sind in dem britischen Patent 1 219 beschrieben. Ist in den Zeichnungen das Ventil in Schließstellung gezeigt, ist die Bohrung mit dem Material gefüllt dargestellt, das durch dieses Ventil vor dessen Schließen eingespritzt wurde. Ferner ist zur Vereinfachung der Hohlraum mit konstanten Querschnitt und derselben Gestalt bei jeder Füllstufe gezeigt. Selbstverständlich sind in der Praxis gewisse Sequenzen bei Hohlräumen mit ungleichförmigem oder unregelmäßigem Querschnitt brauchbarer.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Füllfolge des Formhohlraums gemäß der Alternative A nach der Erfindung.

Zunächst wird Hautmaterial durch Angußkanäle 1 und 2 aus einem Förderkanal 3 über Ventile ¹I und 5 in den Formhohlraum eingespritzt.

Das Einspritzen durch die beiden Kanäle muß nicht gleichzeitig erfolgen. Wie in der Fig. 1 dargestellt, wird das Ventil ¹I dann in Sperrstellung umgeschaltet, während mit dem Einspritzen durch den Angußkanal 2 forgefahren wird.

Das durch den Angußkanal 2 eingespritzte und noch im Fließzustand befindliche Hautmaterial berührt das durch den Angußkanal 1 eingespritzte Material und geht in dieses über, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Das Einspritzen von Hautmaterial durch den Angußkanal 2 wird forgesetzt, bis das Hautmaterial

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sich soweit ausgedehnt hat, daß es den Angußkanal 6 füllt (wie man es aus Fig. 2 ersieht); dann wird das Ventil 5 in Sperrstellung umgeschaltet. Anschließend wird ein Ventil 7 so geschaltet, daß ein Kernmaterialförderkanal 8 mit dem Angußkanal 6 in Verbindung kommt, wobei das Kernmaterial dann durch den Angußkanal 6 in das noch flüssige Hautmaterial unterhalb des Angußkanals 6 eingespritzt wird. Das eingespritzte Kernmaterial drückt das Hautmaterial zu den Enden des Formhohlraums. Auf diese Weise wird ein Gegenstand erhalten, der einen Bereich mit Sandwich-Aufbau aus einem von einem Hautmaterial umschlossenen Kern (mit Ausnahme des Angußbereichs, der bei Entfernen des im Angußkanal 6 gebildeten Angusses freigelegt wird) und einen Bereich aufweist, der lediglich aus Hautmaterial besteht.

In den Fig. 4 bis 6 ist die Alternative B gezeigt. Zunächst wird Hautmaterial aus dem Förderkanal 9 über das Ventil

5 in den Formhohlraum durch den Angußkanal 2 eingespritzt. Hat sich das Hautmaterial soweit ausgedehnt, daß es den Angußkanal

6 füllt, wird das Ventil 5 in Sperrstellung geschaltet und das Ventil 7 so umgeschaltet, daß das Einspritzen von Kernmaterial aus dem Förderkanal 8 durch den Angußkanal 6 möglich ist, wobei das Kernmaterial in das Innere des noch flüssigen Hautmaterials eindringt (she. Fig. 5).

Durch den Angußkanal 1 wird aus dem Förderkanal 10 über das Ventil ²I Kernmaterial, das sich von dem durch den Angußkanal β eingespritzten Kernmaterial unterscheiden kann, eingespritzt, nachdem das Hautmaterial den Angußkanal 1 gefüllt hat, so daß

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das durch den Förderkanal 1 eingespritzte Kernmaterial in das Innere des noch flüssigen Hautmaterials eindringt. Das Einspritzen der Kernmaterialien dehnt das umhüllende Hautmaterial zu den Enden des Pormhohlraums aus, wie es in Fig. 6 dargestellt ist.

Bei der dritten Ausführungsform - Alternative C gemäß den Fig. 7 bis 9 wird zunächst Hautmaterial durch alle drei Angußkanäle 1, 2, 6 eingespritzt (she. Fig. 7). Ventile

4 und 7 werden dann in die Sperrstellung umgeschaltet und Ventil

5 wird mit dem Förderkanal 3 in Verbindung gebracht, so daß Kernmaterial in den Angußkanal 2 eingespritzt wird und in das Innere des noch flüssigen Hautmaterials eindringt.

Durch das Einspritzen des Kernmaterials wird das umhüllende Hautmaterial ausgedehnt, wobei das Hautmaterial mit dem durch die Angußkanäle 1 und 6 eingespritzten noch flüssigen Hautmaterial in Berührung kommt und in dieses übergeht (she. Fig. 8). Das Einspritzen des Kernmaterials wird fortgesetzt, bis der Formhohlraum im wesentlichen gefüllt ist; dann wird vorzugsweise Ventil 5 umgeschaltet, um eine Verbindung mit dem Förderkanal 9 herzustellen, so daß eine weitere, kleine Menge an Hautmaterial eingespritzt wird (she. Fig. 9). Auf diese Weise sind nach Entfernen der in den Angußkanälen gebildeten Angüsse die freigelegten Angußbereiche Hautmaterial mit der Ausnahme eines schmalen Rings aus freiliegendem Kernmaterial im Angußbereich entsprechend dem im Angußkanal 2 gebildeten Anguß.

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Ist das Kernmaterial schäumbar, kann man sein Schäumen ermöglichen, indem man die beiden Formhälften auseinanderbewegt, die den Formhohlraum begrenzen.

Es wird nunmehr ein Beispiel gegeben, wie das Verfahren ausgeführt werden kann.

Ein Formhohlraum in Form einer Quadratplatte mit einer Abmessung von 50 cm wird durch die Formteile einer vertikalen Abquetschform umgrenzt. Die Hohlraumdicke betrug 0,4 cm.

Ein Hauptangußkanal steht mit der Mitte des Hohlraums in Verbindung, während mit dem Formhohlraum an einer Stelle jeder Diagonale des Quadrats 22 cm von der Mitte des Quadrats entfernt ein zusätzlicher Angußkanal in Verbindung stand. Das Gesamtvolumen des Formhohlraums betrug 1008 cm , wobei jeder der zusätzlichen Angußkanäle ein Volumen von etwa 1,5 crtr hatte.

Etwa ¹IOO cm an leicht plastifizierter Vinylchloridpolymermasse wurde als Hautmaterial durch den zentralen Hauptangußkanal mit einer Temperatur von 185°C eingespritzt; gleichzeitig wurden 29 cnr derselben Masse durch jeden der vier zusätzlichen Angußkanäle eingespritzt.

Näherte sich das Einspritzen des Hautmaterials durch die fünf Angußkanäle dem Ende, berührte die vorrückende Front des durch den Hauptangußkanal eingespritzten Hautmaterials das durch die zusätzlichen Angußkanäle eingespritzte Hautmaterial

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und ging in dieses über. Die Hautmaterialien werden mit einem

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Druck von etwa 135 MNm eingespritzt.

Bei Beendung des Einspritzens des Hautmaterials wurde als Blähmittel eine plastifizierte Vinylchloridpolymermasse mit einem Gehalt von 0,7 Gew.-£ Azodicarbonamid als Blähmittel mit einer Temperatur von l80°C und einem Druck von etwa 135 MNm" durch den Hauptangußkanal eingespritzt. Das Einspritzen des Kernmaterials dehnt das umhüllende Hautmaterial bis zum Füllen des Formhohlraums aus. Es wird ausreichend (etwa 492 cm') an ungeschäumtem, jedoch schäumbarem Kernmaterial eingespritzt, so daß der Formhohlraum ohne Schäumvorgang ausgefüllt wird. Es wird dann der Formhohlraum vergrößert, indem der die Formteile zusammenhaltende Klemmdruck vermindert wird, so daß die Dicke des Formhohlraums auf 0,7 cm vergrößert wurde und dadurch das Schäumen des schäumbaren oder schaumfähigen Kerns ermöglicht wurde. Der Formling wird dann gekühlt und aus dem Formhohlraum entnommen. Der Formling hat eine gleichförmigere Hautdicke insbesondere in den Bereichen der Ecken des Quadrats, als sonst erhalten würde, wenn beide Materialien lediglich durch einen zentralen Angußkanal eingespritzt würden,

•Die Erfindung liefert somit ein Verfahren, bei dem Haut- und Kernmaterialien aufeinanderfolgend in einen Formhohlraum eingespritzt werden, wobei das Hautmaterial durch einen ersten Angußkanal und Haut- und /oder Kernmaterial durch zwei oder mehr Angußkanäle eingespritzt werden, die im Abstand vom ersten liegen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren für die Herstellung von Gegenständen mit einer Haut aus Kunststoffmaterial, die einen Kern aus ungleichem Kunststoffmaterial umschließt, wobei Haut- und Kernmaterialien aufeinanderfolgend im Fließzustand in einen Formhohlraum eingespritzt werden und das Kernmaterial in das Innere des Hautmaterials eingespritzt wird, so daß letzteres durch das Kernmaterials ausgedehnt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erzielung einer erwünschten Verteilung von Haut- und Kernmaterial im Formling Hautmaterial oder Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial in den Formhohlraum durch einen ersten Angußkanal einspritzt, und Hautmaterial und/oder Kernmaterial durch wenigstens zwei von dem ersten Angußkanal entfernt liegende Angußkanäle in den Formhohlraum einspritzt, daß man Kernmaterial oder Hautmaterial gefolgt von Kernmaterial durch wenigstens einen der Angußkanäle einspritzt wobei die durch die Angußkanäle eingespritzten Materialien ineinander übergehen oder ineinander eindringen, während sie noch im Fließzustand sind, wobei das Kernmaterial in das Innere des Hautmaterials eingespritzt wird, das zuerst in den Formhohlraum eingespritzt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hautmaterial durch wenigstens einen der wenigstens zwei Angußkanäle eingespritzt wird.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hautmaterial durch einen Angußkanal nach Beginn des Einspritzens des Kernmaterials durch einen anderen Angußkanal, jedoch vor dem Ausdehnen des Kernmaterials bis unterhalb des Angußkanals eingespritzt wird,durch den das Hautmaterial einzuspritzen ist.

Ii. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial durch wenigstens zwei Angußkanäle eingespritzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch ¹I, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial durch einen Angußkanal eingespritzt wird, bevor Kernmaterial durch einen zweiten Angußkanal eingespritzt wird, und Kernmaterial durch den zweiten Angußkanal eingespritzt wird, nachdem das durch den einen Angußkanal eingespritzte Kernmaterial sich bis unterhalb des zweiten Angußkanals ausgedehnt hat, so daß das durch den zweiten Angußkanal eingespritzte Kernmaterial in das Kernmaterial eindringt und in das Kernmaterial übergeht, das durch den einen Angußkanal eingespritzt wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Hautmaterial gefolgt durch Kernmaterial durch einen Angußkanal eingespritzt wird und da& Hautmaterial durch die anderen Angußkanäle eingespritzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einspritzen des Kernmaterials eine Menge an Hautmaterial eingespritzt wird, und zwar durch wenigstens einen der Angußkanäle₉ durch den Kernma-

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terial eingespritzt wurde.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial eine

schäumbare Masse ist, die ein polymeres Material und ein Blähmittel enthält und mit einer Temperatur oberhalb der Aktivierungs· temperatur des Blähmittels eingespritzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an eingespritzter schäumbarer Masse so gewählt
wird, daß der Pormhohlraum gefüllt wird, bevor das Schäumen
stattfindet und daß dann der Pormhohlraum für das Schäumen vergrößert wird.

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