DE2800482A1

DE2800482A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern

Info

Publication number: DE2800482A1
Application number: DE19782800482
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kataoka
Original assignee: Asahi Dow Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1977-01-05
Filing date: 1978-01-05
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2800482C2; JPS5385852A; JPS59383B2; US4140672A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH · BREHM 2 8 Ü Ü 4 8 2

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

-t-

Patentconsult RadeckestraCe 43 8000 Mündien 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patt-ntconsult Patcntconsult Sonnenberger StraSe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Paientconsull

ASAHI - DOW LTD. 4. Januar 1978

1-2, Yurakucho 1-chome, Chiyoda-ku, 78/8702

Tokyo, Japan

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern

Be s ehre ibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von geschäumten oder hohlen Formkörpern mit glatter Haut.

Zur Herstellung eines hohlen Formkörpers, dessen hohler Abschnitt mit einem fluiden Medium gefüllt ist, ist es bekannt, ein plastifiziertes Kunstharz in einen Formhohlraum einzuspritzen und anschließend das fluide Medium in den Formhohlraum unter solchen Bedingungen einzuspritzen, daß der hohle Abschnitt in dem Kunst-

Mtlndi«n: R. Kramer Dipl.-Ing . W Weser Dipl -Phy». Or. rar. net. · P. Hirsch Dipl.-Ing · H. P. Irehm Dipl.-Chem. Or. phil. nai. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing · P.Bergen Dipl.-Ing Dr jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing Dipl.-W -Ing

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harz gebildet wird. Es ist weiterhin bekannt, geschäumte Formkörper herzustellen, wobei Treibmittel-haltiges plastifiziertes Kunstharz in einen Formhohlraum gespritzt wird; in ähnlicher
Weise ein fluides Medium einzuspritzen, damit ein hohler Abschnitt innerhalb des Kunstharzes in dem Formhohlraum gebildet wird; und daraufhin das fluide Medium aus dem Formhohlraum abzulassen. Die Anmelderin hat beispielsweise ein vergleichbares Verfahren entwickelt, wobei als fluides Medium ein Gas verwendet wird; dieses Verfahren ist in der am 18. Dezember 1974 eingereichten US-Patentanmeldung 534 134 beschrieben. Weiterhin hat die Anmelderin ein vergleichbares Verfahren entwickelt, wobei als fluides Medium Wasser verwendet wird; dieses letztere Verfahren ist mit der deutschen Offenlegungsschrift 2 461 580
offenbart. Darüberhinaus ist der Fachwelt aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 42 396/1974 ein solches Verfahren bekannt, wobei als fluides Medium ein Kunstharz verwendet wird.

Bei der Untersuchung dieser Verfahren, ob sie als fluides Medium nun ein Gas, eine Flüssigkeit wie etwa Wasser oder ein Kunstharz verwenden, sind ste.ts verschiedene Nachteile festgestellt worden. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß die erhaltenen hohlen oder geschäumten Formkörper solange nicht befriedigt haben, solange für das plastifizierte Kunstharz und das fluide Medium zur Ausbildung des hohlen Abschnittes innerhalb des plastifizierten Kunstharzes nicht geeignete Viskositäten vorgesehen werden.

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Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Spritzgießen hohler oder geschäumter Formkörper anzugeben, welche glatte Haut aufweisen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Spritzgießen hohler oder geschäumter Formkörper anzugeben, deren spezifisches Gewicht kleiner ist, als das spezifische Gewicht bekannter Formkörper.

Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Spritzgießen hohler Formkörper anzugeben, welche Sandwich-Struktur mit glatter Haut aufweisen.

Ausgehend von einem Spritzgußverfahren, wobei plastifizierter Kunststoff in einen Formhohlraum eingespritzt wird, anschliessend oder gleichzeitig ein erwärmtes fluides Medium in den gleichen Formhohlraum mit der Maßgabe eingespritzt wird, daß der Formhohlraum gefüllt wird und das erwärmte fluide Medium innerhalb des Formhohlraums von dem Kunststoff umgeben ist, und das fluide Medium aus dem Formhohlraum abgelassen wird, nachdem sich wenigstens ein Teil des Kunststoffes verfestigt hat, ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgaben dadurch gekennzeichnet, daß als erwärmtes fluides Medium eine viskose Flüssigkeit verwendet wird, die bei üblicher Raumtemperatur in Form von Fett oder eines Feststoffes vorliegt, die jedoch bei der erhöhten Arbeitstemperatur eine Viskosität von 0,01 bis 100 Poise aufweist.

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Mit der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung befriedigender geschäumter Gegenstände mit glatter Oberfläche bereitgestellt, wobei ein Treibmittel-haltiger Kunststoff verarbeitet wird.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch 10 Blatt Abbildungen mit den Fig. 1 bis 15; im einzelnen zeigen:

Fig. 1 die verschiedenen Verfahrensstufen zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes nach dem erfindungsgemäßen Spritzgußverfahren;

Fig. 2 die Darstellung vertikaler Schnitte durch Spritzguß-Verbundkörper, zu deren Herstellung drei Sorten viskoser Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten verwendet worden sind;

Fig. 3 die Darstellung horizontaler Schnitte durch drei verschiedene scheibenförmige Spritzguß-Produkte, zu deren Herstellung ähnliche viskose Flüssigkeiten verwendet worden sind, wie zur Herstellung der mit Fig. 2 dargestellten Formkörper;

Fig .4 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Höhe (Dicke) von zwei Formhohlräumen mit unterschiedlichem Radius und der Spannkraft;

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Pig. 5 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Höhe (Dicke) der Formhohlräume entsprechend Fig. 4 und dem mittleren Kunststoff-Druck;

Fig. 6 in Form einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Viskosität des verwendeten fluiden Mediums und der Höhe (Dicke) des Formhohlraums;

Fig. 7 in Form einer graphischen Darstellung die Viskositäten unterschiedlicher fluider Medien bei verschiedenen Temperaturen;

Fig. 8 in Form graphischer Darstellungen bei verschiedenen bis 12 Temperaturen die Viskositäten unterschiedlicher Polymere von geringem Molekulargewicht, welche Viskositäten zwischen 0,01 und 100 Poise aufweisen;

Fig. 13 in Schnittdarsteilungen die verschiedenen Verfahrensstufen zum Spritzgießen eines Sandwich-artigen Gegenstandes aus 2 Sorten Kunststoff;

Fig. 14 in einer Schnittdarstellung eine Spritzgießvorrichtung in verschiedenen Arbeitsstufen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 15 verschiedene Verfahrensstufen einer modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spritzgußverfahrens .

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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Abbildungen verschiedene Probleme erläutert, die bei der Verwendung gasförmiger fluider Medien, oder einer Flüssigkeit wie Wasser, oder synthetischer Harze zur Erzeugung des hohlen Abschnittes bei einem Verfahren der oben genannten Art auftreten; weiterhin werden die verschiedenen Verbesserungen herausgestellt, die gemäß dieser Erfindung dann erzielt werden, wenn zur Ausbildung des hohlen Abschnitts ein fluides Medium verwendet wird, dessen Viskosität in dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bereich liegt.

Wie mit Fig. 1 dargestellt, wird der plastifizierte, Treibmittel enthaltende Kunststoff zuerst in einem Spritzzylinder 1 gesammelt und anschließend durch eine nadeiförmige Spritzdüse 2, die sich am äußersten Ende des Spritzzylinders 1 befindet, in einen Formhohlraum 6 gespritzt. In Abhängigkeit vom Spritzdruck des Kunststoffs innerhalb des Spritzzylinders 1 kann die Spritzdüse 2 geöffnet werden. Die nadeiförmige Spritzdüse 2 ist mit einer Nadel 3 ausgestattet, durch welche in Längsrichtung eine Leitung 4- hindurchführt, um die viskose Flüssigkeit in den Formhohlraum einzuspritzen.

Der Formhohlraum 6 ist durch die Metallform 5 begrenzt .und wird vor dem Einspritzen des Kunststoffes über eine Leitung 7 mit unter Druck gehaltenem Gas gefüllt (vgl. Fig. 1-1).

Sofern die (nicht dargestellte) Spritzschnecke im Spritzzylinder 1 nach vorne verschoben wird, bewirkt der Kunststoff eine nach

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rückwärts gerichtete Verschiebung der Nadel 3, so daß der Kunststoff in den Formhohlraum 6 eingespritzt wird und sich in Form einer kompakten Masse rund um den Anguß 8 anordnet (vgl. Fig. 1-2) Anschließend wird durch die Leitung 4 in der Nadel 3 die viskose Flüssigkeit in den Formhohlraum 6 auf die kompakte Masse aus Kunststoff zugespritzt, so daß ein verbundartiger Aufbau erhalten wird, der aus einer Oberflächenschicht aus .dem Kunststoff 9 mit Treibmittel und einem Kern aus der viskosen Flüssigkeit 10 besteht (vgl. Fig. 1-3). Nachdem sich die Oberflächenschicht teilweise verfestigt hat, wird die den Kern bildende, viskose Flüssigkeit aus dem Formhohlraum 6 durch den Anguß 8 hindurch abgelassen, so daß sich der die Oberflächenschicht bildende Kunststoff nach innen in den Formhohlraum hinein ausdehnen kann, um einen Formkörper zu bilden, der aus einem geschäumten Kern 11 und einer glatten Oberflächenschicht mit glatter Haut besteht (vgl. Fig. 1-4).

Sofern der in den Formhohlraum eingespritzte Kunststoff ein Treibmittel nicht enthält, wird ein hohler Formkörper erhalten, wie er mit Fig. 1-3 dargestellt ist. Hierbei ist zu beachten, daß die vorliegende Erfindung sowohl darauf gerichtet ist, einen geschäumten Formkörper entsprechend Fig. 1-4» wie einen hohlen Formkörper entsprechend Fig. 1-3 nach einem Spritzgußverfahren herzustellen.

Wenn der plastifizierte Kunststoff in den von einer kalten Form gebildeten Formhohlraum eingespritzt wird und anschlies-

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send das fluide Medium in den Formhohlraum ein- und auf den Kunststoff zu gespritzt wird, dann hängt das Verhältnis des Volumens der Oberflächenschicht zum Volumen des Kerns von der Viskosität des fluiden Mediums ab, das in den Formhohlraum eingespritzt wird, um in den Kunststoff einzudringen. Im allgemeinen gilt, daß das Volumen des Kerns um so größer wird, je höher die Viskosität des fluiden Mediums ist. Sofern das fluide Medium die gleiche Viskosität aufweist, wie der vorher in den Pormhohlraum eingespritzte Kunststoff, dann wird ein guter Formkörper erhalten, dessen Kern ein ausreichend grosses Volumen aufweist. Sofern andererseits die Viskosität des fluiden Mediums höher ist, dann ist es kaum möglich, das fluide Medium wieder aus dem Pormhohlraum zu entfernen, so daß es schwierig wird, irgendeinen hohlen oder geschäumten Formkörper herzustellen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind nun verschiedene fluide Medien zur Erzeugung eines Kerns bei dem oben genannten Verfahren untersucht worden. Hierbei ist festgestellt worden, daß außerordentlich gute Ergebnisse dann erhalten werden, wenn als fluides Medium zur Ausbildung des Kerns eine viskose Flüssigkeit verwendet wird, die bei der erhöhten Arbeitstemperatur eine Viskosität von 0,01 bis 100 Poise aufweist.

Nachfolgend sollen mit Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 die Unterschiede erläutert werden, die dann auftreten, wenn zur Durch-

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führung des erfindungsgemäßen Verfahrens viskose Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten eingesetzt werden. Mit Fig. sind im Querschnitt verschiedene verbundartige Produkte dargestellt, die nach dem Spritzgußverfahren erhalten wurden, wobei drei verschiedene Sorten viskoser Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositäten eingesetzt worden sind. Mit Fig. 3 ist jeweils ein horizontaler Querschnitt durch drei verschiedene scheibenähnliche Verbundkörper dargestellt, die analog zu Fig. 2 erhalten worden sind.

Zur Herstellung der mit den Fig. 2-1 und 3-1 dargestellten Produkte ist als viskose Flüssigkeit zur Ausbildung des Kerns ein Kunststoff verwendet worden, der üblicherweise zum Spritzgiessen verwendet wird. Ein solcher Kunststoff weist gewöhnlich eine Viskosität von mehr als 1000 Poise auf. Sofern deshalb ein solcher Kunststoff zur Ausbildung des Kerns verwendet wird, wird eine Oberflächenschicht 12 erhalten, die einheitlich dünner ist, während der Kern 13 dicker ausgebildet ist (vgl. Fig. 2-1 und 3-1). Sofern jedoch ein üblicher Kunststoff zur Ausbildung des Kerns benutzt wird, bereitet es Schwierigkeiten, einen hohlen oder geschäumten Formkörper herzustellen, da der gebildete Kern kaum oder gar nicht aus dem Formhohlraum entfernt werden kann. Sofern das zur Ausbildung des Kerns verwendete fluide Medium eine Viskosität von mehr als 100 Poise aufweist, wird es gewöhnlich schwierig, dieses Medium wieder durch den Anguß aus den Formhohlraum herauszuziehen. Unter diesen Bedingungen kann lediglich dann ein hohles oder ge-schäumtes Produkt gespritzt werden, sofern

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die Form einen außerordentlich großen Formhohlraum und einen großen Angußkanal aufweist.

In entsprechender Weise sind mit den Fig. 2-3 und 3-3 diejenigen Produkte dargestellt, die beim Spritzgießen erhalten werden, sofern als Kern bildendes Medium eine Flüssigkeit oder ein Gas mit einer Viskosität von weniger als 0,01 Poise angewandt wird. Mit einer solchen Flüssigkeit oder mit einem solchen Gas ist es schwierig, einen Kern mit einheitlichen Abmessungen zu erzeugen, da sich eine dickere Oberflächenschicht und ein dünnerer Kern 15 bilden werden. In einem solchen Falle kann das Kern bildende Material leicht aus dem Formhohlraum entfernt werden, es ist jedoch im wesentlichen nicht möglich, einen Kern mit gleichmäßiger Konfiguration und größerer Dicke zu erhalten; vielmehr wird ein hohler oder geschäumter Formkörper erhalten, welcher hohes spezifisches Gewicht aufweist.

Weiterhin treten zusätzlich zu den oben genannten Schwierigkeiten Sicherheitsprobleme auf, sofern als Kern bildendes Material irgendein fluides Medium verwendet wird, dessen Viskosität kleiner ist, als dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bereich entspricht. So ist z.B. die Anwendung von Gas oder Wasser unter hohem Druck und/oder bei hohen Temperaturen durch japanische Sicherheitsvorschriften eingeschränkt. Sofern lediglich ein kleiner Bruch oder Riß an einer entsprechenden Spritzgußapparatur auftritt, kann das heisse, niedrig viskose, unter hohem Druck stehende fluide Medium aus der Vorrichtung austreten und eine Betriebsperson gefährden. Auch im

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Hinblick auf Sicherheitsgesichtspunkte ist es daher zu empfehlen, zur Ausbildung des Kerns ein viskoses fluides Medium zu verwenden, das eine höhere Viskosität aufweist.

Das zur Bildung des Kerns verwendete fluide Medium wird häufig innerhalb der Formkörper eingeschlossen. Dies stellt eine erhebliche Gefahr dar, da das unter hohem Druck stehende Gas oder das unter Überdruck befindliche, heiße 7/asser während der Handhabung unbeabsichtigt aus solchen Formkörpern herausschießen bzw. herausspritzen kann.

Es ist weiterhin festgestellt worden, daß das fluide Medium umso leichter aus der Spritzgußeinrichtung heraustritt, je niedriger die Viskosität des fluiden Mediums ist. Im allgemeinen sind die Leckverluste umgekehrt proportional zur Viskosität des fluiden Mediums. Sofern zur Erzeugung des Kerns ein fluides Medium mit einer Viskosität von weniger als 0,01 Poise eingesetzt werden soll, ist es erforderlich, innerhalb der Spritzgußvorrichtung weiche Dichtungsmaterialien vorzusehen, um einen Austritt des fluiden Mediums zu verhindern. Solche weichen Dichtungsmaterialien weisen jedoch nur eine mäßige Hitzebeständigkeit auf, so daß die gesamte Spritzgußapparatur eine geringe Lebensdauer aufweisen wird.

Mit den Fig. 2-2 und 5-2 sind solche Produkte dargestellt, deren Kerne 14 mittels viskoser Flüssigkeiten hergestellt worden sind,

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deren Viskosität Werte zwischen 0,01 und 100 Poise aufweist, wie das erfindungsgemäß vorgesehen ist. Bei der Verwendung solcher viskoser Flüssigkeiten werden Kerne erhalten, deren Dicke größer ist, als "bei der Anwendung von Flüssigkeiten oder Gas mit einer Viskosität von weniger als 0,01 Poise; andererseits werden Kerne erhalten, deren Dicke kleiner ist, als "bei der Anwendung der beim Spritzgußverfahren üblichen Kunststoffe. Sofern das verwendete viskose fluide Medium eine Viskosität im Bereich von 0,01 bis 100 Poise aufweist, kann dieses Medium leicht durch den Anguß aus dem Formhohlraum abgelassen werden, wozu irgendwelche geeigneten Maßnahmen zum Herausziehen oder dgl. angewandt werden, so daß auf einfachem Wege hohle oder geschäumte Formkörper erhalten werden. Sofern der Formhohlraum eine relativ kleine Höhe (Dicke) aufweist, werden vorzugsweise viskose Flüssigkeiten eingesetzt, deren Viskosität im unteren Bereich des erfindungsgemäßen Bereichs von 0,01 bis 100 Poise liegt. Sofern andererseits ein Formhohlraum mit relativ großer Höhe (Dicke) verwendet wird, wird vorzugsweise eine viskose Flüssigkeit mit einer Viskosität im oberen Bereich des erfindungsgemäß vorgesehenen Bereichs eingesetzt. Dies beruht darauf, daß die viskose Flüssigkeit leicht aus dem Formhohlraum abgelassen werden kann, während die Dicke des Kerns im wesentlichen konstant gehalten wird. Auf diese Weise gewährleistet die vorliegende Erfindung zum 1.Mal die Herstellung von hohlen oder geschäumten Formkörpern mit geringem spezifischem Gewicht.

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Nachfolgend soll die Bedeutung der Viskosität des fluiden Mediums sowie die Abgabe des fluiden Mediums aus dem Formhohlraum im einzelnen erläutert werden.

Im allgemeinen kann der Druckverlust eines zwischen zwei parallelen Platten strömenden fluiden Mediums durch die nachfolgende Formel ausgedrückt werden,

„ _{ß x}

H⁵

wobei /JP für den Druckverlust; ^ für die Viskosität; Q für den Durchsatz; K für den Abstand zwischen den Platten; ß für den Wert einer Konstante; und 1 für den Wanderungsbereich des fluiden Mediums stehen. Ersichtlich ist der Druckabfall proportional zu der Viskosität. Eine viskose Flüssigkeit kann dann leicht aus dem Formhohlraum abgelassen werden, wenn eine Flüssigkeit mit geringer Viskosität benutzt, und der Abstand zwischen den parallelen Platten möglichst groß gemacht wird, d.h., wenn ein Formhohlraum mit großer Höhe (Dicke) verwendet wird. Da die Dicke des Formhohlraiimes zumeist festgelegt ist, muß die Viskosität wirksam herabgesetzt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der zur Bewegung des Kunststoffes innerhalb des Formhohlraumes erforderliche Druck geraessen worden. Die dabei ermittelten Ergebnisse sind mit den Fig. 4 und 5 wiedergegeben. Es ist festgestellt worden, daß zur

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Bewegung der üblichen Kunststoffe innerhalb des Formhohlraumes ein erheblicher Druck erforderlich ist.

Mit Fig. 4 sind verschiedene Klemmkräfte dargestellt, die beim Einspritzen von Polystyrol (Styron 666) bei 220⁰C in zwei verschiedene Formhohlräume gemessen wurden; die Formhohlräume hatten unterschiedliche Radien von 130 bzw. 150 mm und konnten in ihrer Höhe (Dicke) verändert werden. Bei einem Anstieg der Höhe (Dicke) der Formhohlräume nimmt die erforderliche Klemmkraft sehr rasch ab.

Mit Fig. 5 ist in Form einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem mittleren Kunststoffdruck auf den Formhohlraum und der erforderlichen Klemmkraft dargestellt. Hierbei ist aus Fig. 5 ersichtlich, daß der zur Bewegung des Polystyrols innerhalb des Formhohlraums erforderliche Kuriststoffdruck von der Höhe (Dicke) des Formhohlraums abhängt. Damit das Polystyrol innerhalb des Formhohlraums unter geringem Druck, beispielsweise unter einem Druck von weniger als 2 kg/cm bewegt werden kann, muß die Höhe (Dicke) des Forrahohlraums mehr als 20 mm betragen. Aus den mit den Fig. 4 und 5 dargestellten Ergebnissen ist ersichtlich, daß der Kunststoff lediglich in solche Formhohlräume eingebracht werden kann, die eine besonders große Höhe (Dicke) aufweisen.

Mit Fig. 6 ist die Abhängigkeit zwischen der Viskosität einer Flüssigkeit und der Höhe (Dicke) des Formhohlraums dargestellt.

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Hierbei unterteilt die Linie 16 in Fig. 6 den Viskositätsbereich in zwei Teilbereiche, nämlich in einen solchen Teilbereich der Viskositäten von viskosen Flüssigkeiten, die aus dem Formhohlraum ablaßbar sind gegenüber dem weiteren Teilbereich von Viskositäten von viskosen Flüssigkeiten, die nicht aus dem Formhohlraum ablaßbar sind. Solche viskosen Flüssigkeiten, deren Viskosität unterhalb der Linie 16 liegt, können aus dem Formhohlraum abgelassen werden. Weiterhin begrenzt die Linie 17 den Viskositätsbereich dahingehend, daß mit diesem entsprechendem Material ein beständiger Kern der gewünschten Dicke gebildet werden kann. Entsprechend der Darstellung nach Fig. 6 wird es daher bevorzugt, eine viskose Flüssigkeit mit einer solchen Viskosität au verwenden, deren Wert oberhalb der Linie 17 liegt. Schließlich begrenzt eine Linie 18 die Bedingungen dahingehend, daß ein Spritzgußvorgang unter beständigen Bedingungen durchgeführt werden kann. Sofern hierfür eine Form mit einem Formhohlraum verwendet wird, dessen Höhe (Dicke) oberhalb der Linie 18 liegt, dann werden an dem erhaltenen Produkt gewisse Fehler auftreten, insbesondere Einspritzmarkierungen an dickwandigen Gegenständen. Im Ergebnis wird von den Linien 16, 17 und 18 ein Bereich 19 eingegrenzt, welcher Viskositätswerten entspricht, die beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt angewandt werden.

Sofern die viskose Flüssigkeit bei der erhöhten Arbeitstemperatur eine Viskosität zwischen 0,01 und 100 Poise aufweist, liegt dieses Material bei üblicher Raumtemperatur in Form eines Fest-

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stoffes vor, oder weist fettartige Konsistenz auf. Zu entsprechenden Materialien gehören beispielsweise einige nie drige Polymere. Bekanntlich steigt die Viskosität eines Polymers mit zunehmendem Polymerisationsgrad an. Die Abhängigkeit der Viskosität vom Polymerisationsgrad hängt von den speziellen Eigenschaften des betrachteten Polymers ab.

Es gibt zahlreiche Formeln, um die Abhängigkeit zwischen dem Molekulargewicht und der Viskosität eines Polymers wiederzugeben. Für Material, ien mit geringerem Molekulargewicht ist die nachfolgende Formel brauchbar:

log η = a log Mw + K(T), und 1 < a <1,8

wobei K (T) = eine von der Art und Temperatur des Polymers abhängige Konstante;

Mw = mittleres gewichtsmäßiges Molekulargewicht; und » = Viskosität.

Sofern jedoch das Molekulargewicht des Polymers über einen gewissen Wert hinausgeht, steigt die Viskosität μ sehr rasch im Verhältnis 3,4 zu 1 zur Zunahme des mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewichts (Mw) an, wie das mit der nachfolgenden Formel (Flory-Fox-Regel über die 3,4-fache Zunahme) ausgedrückt ist:

log ft = 3,4 log Mw + K(T).

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Der entsprechende Grenzwert wird als "kritisches Molekulargewicht" "bezeichnet und wird dahingehend gedeutet, daß sich oberhalb eines bestimmten Molekulargewichtswertes die langen Moleküle des Polymers miteinander verknäueln und es deshalb zu dem starken Viskositätsanstieg kommt. Betrachtet man das mittlere gewichtsmäßige Molekulargewicht, so liegt dieser Wert für das kritische Molekulargewicht im Bereich zwischen ungefähr 10.000 und ungefähr 40.000.

Gewöhnlich werden Polymere, deren Molekulargewicht oberhalb des kritischen Molekulargewichts liegt, als Kunststoffe, Ausgangsmaterialien für Kunstfasern und dgl. verwendet. Solche Polymere, deren Molekulargewicht unterhalb des kritischen Molekulargewichts liegt, werden als Oligomere bezeichnet und gewöhnlich nicht als Kunststoffe eingesetzt. Ein Polymer nimmt dann zum ersten Mal die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Kunststoffes an, wenn sein Molekulargewicht höher ist, als der Wert des kritischen Molekulargewichts.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung solcher viskoser Flüssigkeiten beabsichtigt, die Polymere mit niedrigem Molekulargewicht darstellen, welche gewöhnlich als Oligomere bezeichnet werden, und deren Molekulargewicht niedriger ist, als der Wert des kritischen Molekulargewichts. Weiterhin ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch die Verwendung solcher Polymere als viskose Flüssigkeit beabsichtigt, deren Molekulargewicht höher ist, als der Wert des kritischen Molekulargewichts,

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sofern diese Polymere einen außerordentlich niedrigen Erweichungspunkt aufweisen; oder es handelt sich um solche Materialien, deren Moleküle sich bei der Verarbeitung unter Spritzgußbedingungen nicht oder nicht in nennenswertem Ausmaß miteinander verknäueln. Zu solchen Polymeren gehört z.B. ataktisches Polypropylen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird deshalb ein Gemisch aus ataktischem Polypropylen und isotaktischem Polypropylen von niedrigem Molekulargewicht bevorzugt eingesetzt.

In der nachfolgenden Aufstellung sind Polymere aufgeführt, deren Viskositäten im geschmolzenen Zustand zwischen 0,01 und 100 Poi3e liegen:

Polymer Temperatur mittleres gewichtsmäßiges

Molekulargewicht

Polystyrol	217⁰C	300	bis	25	.000
Polyäthylen	190⁰G	700	bis	15	.000
Polyisobutylen	217⁰G	450	bis	45	.000

Mit der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung solcher viskoser Flüssigkeiten beabsichtigt, die bei der erhöhten Arbeitstemperatur Viskositäten von 0,01 bis 100 Poise, vorzugsweise Viskositäten von 0,1 bis 100 Poise aufweisen. Bei einem Temperaturanstieg nimmt die Viskosität solcher viskoser Flüssigkeiten ab. Deshalb muß die viskose Flüssigkeit auch in Bezug auf die Temperatur des Spritzgusses und die Form der herzustellenden

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Gegenstände ausgewählt werden. Weiterhin wird es bevorzugt, solche viskosen Flüssigkeiten zu verwenden, die eine gute Wärmebeständigkeit aufweisen, wie etwa Polyolefine mit niedrigem Molekulargewicht, einschl. Polyäthylen, Polypropylen und dgl.. Pur das vorzugsweise eingesetzte Polyäthylen gilt, ein Material mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 400 weist bei 130⁰C eine Viskosität von 0,01 Poise auf; in gleicher Weise weist ein Material von dem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 800 (1500) bei 2OD⁰C (30O⁰C) eine Viskosität von 0,01 Poise auf. Weiterhin weist bei 220⁰C ein Polyäthylen mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 8000 eine Viskosität von 10 Poise auf; bei dieser Temperatur hat ein Polyäthylen mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 30»000 eine Viskosität von 100 Poise. Hierbei ist zu beachten, daß die Werte für das mittlere gewichtsmäßige Molekulargewicht natürlich von der Molekulargewichtsverteilung der Polyäthylene abhängen und deshalb lediglich als rohe Anhaltswerte zu verstehen sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist auch die Anwendung weiterer Polymere beabsichtigt, zu diesen Materialien gehören Polystyrol mit niedrigem Molekulargewicht, Polyäthylenglykol, Polymethylmethacrylat, ataktisches Polypropylen, isotaktisches Polypropylen, Polypropylenglykol und ähnliche Materialien.

Weiterhin werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise solche viskosen Flüssigkeiten eingesetzt, deren Viskosität sich bei einer Temperaturänderung nicht stark ändert. Vorzugsweise werden solche viskosen Flüssigkeiten eingesetzt, die bei

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einer Temperatur von ungefähr 200⁰C (eine beim Spritzgießen übliche Temperatur) eine Viskosität von 0,01 bis 100 Poise aufweisen. Darüberhinaus werden vorzugsweise solche Materialien als viskose Flüssigkeiten eingesetzt, die eine hohe Wärmebeständigkeit, hohen Siedepunkt und hohen Flammpunkt aufweisen, die möglichst wenig V/asser absorbieren, und die sich nicht leicht oxidieren lassen. Vorzugsweise soll das als viskose Flüssigkeit eingesetzte Material einen Siedepunkt von mehr als 300⁰C aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden deshalb vorzugsweise Oligomere eingesetzt, da sich deren Viskosität bei einer Temperaturänderung nur wenig verändert, und solche Oligomere hohen Siedepunkt und hohen Flammpunkt aufweisen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch Gemische aus 2 oder mehr Sorten von Polymeren als viskose Flüssigkeit eingesetzt werden; das Vermischen solcher Polymere kann zweckmäßig sein, um die Viskosität entsprechend einzustellen. Darüberhinaus können auch solche viskosen Flüssigkeiten vorgesehen werden, die ein feinverteiltes Gas, wie etwa Stickstoff, Kohlendioxid oder dgl. enthalten; in einem solchen Falle kann die viskose Flüssigkeit leicht aus dem Formhohlraum abgelassen werden, in-dem man die Expansion des Gases zuläßt; dadurch können leicht hohle oder geschäumte Gegenstände nach dem Spritzgußverfahren erhalten werden.

Mit Fig. 7 ist für verschiedene fluide Medien die Beziehung zwischen der Viskosität und der Temperatur dargestellt. Zu üblichen, beim Spritzgießen verwendeten Kunststoffen gehören Acrylnitril-

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Butadien-Styrol-Polymere (wie etwa ABS 301), Polystyrol (wie etwa PS 666) und Polyäthylen (wie etwa PE M652O). Derartige Kunststoffe weisen eine Viskosität von 10 Poise oder mehr auf. Zu aolchen Oligomeren, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung wirksam als viskose Flüssigkeiten eingesetzt werden können, gehören ataktisches Polypropylen mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 43 000 (PP 43.000); ataktisches Polypropylen mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 13.000 (PP 13 000), Polyäthylen mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 5000 (PE 5 000), Polyäthylenglykol mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 6.000 (PEG 6 000), Polyäthylenglykol mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 1.000 (PEG 1 000)und Polystyrol mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 800 (PS 800). Mit Fig. 7 sind weiterhin die Viskositäten von Wasser, Stickstoff und Luft angegeben.

Mit den Fig. 8, 9, 10, 11 und 12 sind in gleicher Weise jeweils die Abhängigkeit zwischen der Temperatur und der Viskosität für verschiedene Polymere mit niedrigem Molekulargewicht angegeben, deren Viskosität im Bereich von 0,01 bis 100 Poise liegt, und die deshalb im Rahmen der vorliegenden Erfindung brauchbar sind; im einzelnen betrifft Fig. 8 diese Beziehung für Polyäthylen, Fig.9 diese Beziehung für isotaktisches Polypropylen, Fig. 10 diese Beziehung für ataktisches Polypropylen, Fig. 11 diese Beziehung für Polyäthylenglykol und Fig. 12 diese Beziehung für Polystyrol; die Benennung ^ttcps^w steht für Centipoise; die Zahlen an den ein-

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zelnen Kurvenzügen "bezeichnen das mittlere Molekulargewicht des Jeweiligen Materials, wobei es sich bei den Angaben in Pig. 8, 11 und 12 um das mittlere zahlenmäßige Molekulargewicht, und bei den Angaben in Fig. 9 und 10 um das mittlere gewichtsmäßige Molekulargewicht handelt; sämtliche der mit den Fig. 8 bis 12 angegebenen Polymere von niedrigem Molekulargewicht können im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden.

Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzusetzende viskose Flüssigkeit wird vorzugsweise auch mit der Maßgabe ausgewählt, daß diese Flüssigkeit mit den üblicherweise zum Spritzgießen verwendeten Kunststoffen verträglich ist, so daß irgendein nachteiliger Einfluß der in dem gespritzten Kunststoff verbliebenen Flüssigkeit vermieden wird, nachdem der größte Teil der Flüssigkeit aus dem Formhohlraum abgelassen worden ist.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können die üblicherweise zum Spritzgießen verwendeten Kunststoffe, insbesondere alle üblichen thermoplastischen Materialien, eingesetzt werden. Weiterhin können alle die Treibmittel eingesetzt werden, die zur Herstellung geschäumter Formkörper üblich sind; zu solchen Treibmitteln gehören beispielsweise physikalisch wirkende Treibmittel wie etwa gasförmiger Stickstoff, Propan, Butan, Pentan, "Freon", Olefine und dgl.; zu geeigneten chemisch wirkenden Treibmitteln gehören etwa Azo-dicarbonsäureamid, Dinitrosopentamethylentetramin, Natriumbicarbonat und ähnliche Materialien.

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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können zwei oder mehrere Sorten von synthetischen Kunststoffen gleichzeitig eingesetzt v/erden; so ist z.B. mit Fig. 13 die Herstellung eines Formkörpers mit Sandwich-Struktur dargestellt, der nach dem erfindungsgemässen Verfahren gespritzt worden ist. Bei dem mit Fig. 13 dargestellten Verfahren wird zuerst ein erster Kunststoff 21, der kein Treibmittel enthält, in einen Formhohlraum 20 eingespritzt (vgl. Fig. 13-1); anschließend wird ein zweiter, Treibmittel enthaltender Kunststoff 22 in den gleichen Formhohlraum eingespritzt (vgl. Fig. 13-2); schließlich wird in Ausgestaltung der vorliegenden Erfindxing eine viskose Flüssigkeit 23 in den Formhohlraum 20 eingespritzt, um den Formhohlraum mit den Kunststoffen und der viskosen Flüssigkeit 23 auszufüllen (vgl. Fig. 13-3); im Anschluß daran wird die viskose Flüssigkeit aus dem Formhohlraum abgelassen, so daß ein geschäumter Formkörper erhalten wird, mit einer Oberflächenschicht aus dem ersten Kunststoff 21 und einem Kern aus dem zweiten, geschäumten Kunststoff 24 (vgl. Fig. 13-4).

Sofern ein Treibmittel enthaltender Kunststoff in den Formhohlraum eingespritzt wird, entweicht das in der eingespritzten Kunststoffmasse fein verteilt vorhandene Gas in das Innere des Formhohlraums, was zu unerwünschten Wirbelmarkierungen an der Außenfläche des gespritzten Gegenstandes führen kann. TJm diese Schwierigkeit zu beheben, kann der Formhohlraum vor dem Einspritzen des Kunststoffes mit irgendeinem, unter Druck befindlichem Gas beaufschlagt werden. Dieses im Formhohlraum unter er-

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höhtem Druck befindliche Gas verhindert in einem gewissen Ausmaß, daß das in dem eingespritzten Kunststoff enthaltene Gas aus dieser Kunststoffmasse austritt. Nachdem der Formhohlraum mit dem Kunststoff und der viskosen Flüssigkeit gefüllt worden ist, oder im Verlauf dieser Füllung,wird das unter erhöhtem Druck gehaltene, vorher in den Formhohlraum eingebrachte Gas aus dem Formhohlraum in die Atmosphäre abgelassen.

Die erfindungsgemäß vorgesehene viskose Flüssigkeit liegt bei üblicher Raumtemperatur in Form eines Feststoffes vor oder diese Flüssigkeit weist fettartige Konsistenz auf; deshalb wird zum Einbringen vorzugsweise eine Spritzeinrichtung verwendet, die einen Spritzzylinder mit einer Spritzschnecke aufweist.

Mit Fig. 14 ist eine Spritzeinrichtung dargestellt, die vorzugsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.

Wie mit Fig. 14 dargestellt, wird ein Treibmittel enthaltender Kunststoff in einem Spritzzylinder 25, der mit einer Schnecke 26 ausgestattet ist, thermisch plastifiziert und in diesem Spritzzylinder 25 angesammelt. Weiterhin ist ein zweiter Spritzzylinder 27 mit entsprechender Schnecke 28 vorgesehen, der zur Erwärmung und Ansammlung der viskosen Flüssigkeit bestimmt ist. Am äußersten Ende des ersten Spritzzylinders 25 ist eine Spritz-

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düse 29 angebracht, die mit einer Form 30 in Verbindung steht. Im Inneren der Spritzdüse 29 sind zwei Durchlässe ausgebildet, nämlich ein äußerer Durchlaß 31 zum Einspritzen des Kunststoffes und ein innerer Durchlaß 32 zum Einspritzen der viskosen Flüssigkeit; diese Durchlässe 31 und 32 können nach Bedarf an den zum Formhohlraum 35 führenden Angußkanal 34 angeschlossen werden, wozu ein Ventil 33 nach vorne bzw. rückwärts verschoben wird. Dieses Ventil 33 wird unter der Federkraft einer Feder 36 nach vorne gedrückt, so daß der innere Durchlaß 32 über den Angußkanal 34 mit dem Formhohlraum 35 in Verbindung steht , sofern die Schnecke 26 im Spritzzylinder 25 nicht nach vorne verschoben wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zu allererst eine vorgegebene Menge Treibmittel enthaltender Kunststoff im ersten Spritzzylinder 25 angesammelt; in gleicher Weise wird eine vorgegebene Menge viskoser Flüssigkeit im zweiten Spritzzylinder 27 angesammelt (vgl. Fig. 14-1); anschließend wird unter erhöhtem Druck gehaltenes Gas über eine Gasleitung 37 in den Formhohlraum eingebracht, so daß in dem letzteren ein erhöhter Druck herrscht; sobald die Schnecke 26 im ersten Spritzzylinder 25 nach vorne verschoben wird, steigt der Druck im Kunststoff soweit an, daß das Ventil 33 nach rückwärts verschoben wird, so daß der äußere Durchlaß 31 der Spritzdüse 29 gegenüber dem Angußkanal 34 geöffnet wird, und der Kunststoff aus dem ersten Spritzzylinder 25 in den Formhohlraum 35 eingespritzt wird. (Vgl. Fig. 14-2); anschließend wird die Schnecke

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28 im zweiten Spritzzylinder 27 nach vorne verschoben, wodurch der Druck der viskosen Flüssigkeit soweit ansteigt, daß das Ventil 33 wieder nach vorne verschoben wird, wodurch der innere Durchlaß 32 an den Ausgußkanal 34 angeschlossen wird; dadurch wird die unter Druck gehaltene viskose Flüssigkeit in den Formhohlraum 35 ein- und auf die Masse des vorher eingespritzten Kunststoffes zugespritzt, so daß ein verbundartiger Aufbau erhalten wird mit einer Oberflächenschicht aus dem Kunststoff und einem Kern aus der viskosen Flüssigkeit (vgl. Fig. 14-3); anschließend wird die Schnecke 28 im zweiten Spritzzylinder 27 rückwärts bewegt, um durch den Angußkanal 34 und den inneren Durchlaß 32 einen Teil der viskosen Flüssigkeit aus dem Formhohlraum 35 herauszuziehen, wodurch im Ergebnis ein expandiertes, gut geschäumtes Produkt im Formhohlraum 35 gebildet wird (vgl. Fig. 14-4).

Für den zweiten Spritzzylinder können verschiedene Formen eines Spritzzylinders vorgesehen werden, was jeweils von der im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten viskosen Flüssigkeit abhängt. Sofern eine viskose Flüssigkeit verwendet wird, die bei üblicher Raumtemperatur als Feststoff vorliegt und bei der erhöhten Arbeitstemperatur eine relativ hohe Viskosität aufweist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise eine inline Spritzgußeinrichtung mit hin- und hergehender fJchnecke verwendet. Andererseits kann auch eine Spritzgußeinrichbung mit einem Vor-Plastifizierer verwendet werden, sofern die Vorgesehene viskose Flüssigkeit bei üblicher Raumtemperatur als Feststoff

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vorliegt, bei der erhöhten Arbeitstemperatur jedoch relativ niedrige Viskosität aufweist.

Um zu verhindern, daß irgendein unerwünschter Austritt der viskosen Flüssigkeit aus der Düse des zweiten Spritzzylinders 27 erfolgt, kann zwischen dem zweiten Spritzzylinder 27 und der Spritzdüse 29 vorzugsweise ein Ventil vorgesehen werden, das den Durchlaß für die viskose Flüssigkeit öffnet und sperrt. Aus obiger Erläuterung wird ersichtlich, daß die in den Formhohlraum eingespritzte viskose Flüssigkeit wieder in den zweiten Spritzzylinder zurückgezogen wird, wodurch sich der in den Formhohlraum eingespritzte Kunststoff expandieren kann. Damit dies ohne Schwierigkeiten erfolgen kann, soll die viskose Flüssigkeit vorzugsweise eine möglichst niedrige Viskosität aufweisen.

Üblicherweise wird der Druckverlust einer viskosen Flüssigkeit, die durch ein zylindrisches Rohr strömt, mit der nachfolgenden Gleichung wiedergegeben:

wobei ^P für den Druckverlust; 1 für die Länge des Rohres; Q für die Viskosität; Q für den Durchsatz; R für den Radius des zylindrischen Rohres; und o< für den Wert einer Konstante steht.

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Entsprechend dieser Gleichung ist der Druckverlust proportional zur Viskosität. Obwohl man es vorziehen könnte, ein Material mit niedriger Viskosität und dafür ein Rohr mit größerem Durchmesser zu verwenden, ist der Radius des Rohres durch die Abmessungen der Spritzgußvorrichtung festgelegt. Sofern die Viskosität der viskosen Flüssigkeit mehr als 1000 Poise "beträgt, (was die obere Grenze für die Viskosität üblicher Kunststoffe darstellt), dann ist das Zurückziehen eines solchen Materials im wesentlichen unmöglich. Sofern andererseits ein Material mit einer Viskosität von weniger als 100 Poise verwendet wird, wie das erfindungsgemäß vorgesehen ist, wird damit ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Formkörper angegeben, das in einer mit den Fig. 13 bzw. 14 dargestellten Vorrichtung durchgeführt werden kann.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beispiel 1:

Entsprechend den mit Fig. 1 angegebenen Verfahrensschritten eines Spritzgußverfahrens wurde ein geschäumter Gegenstand mit glatter Haut ohne Wirbelmarkierungen hergestellt. Der verwendete Kunststoff bestand aus mit Gummi verstärktem Polystyrol, das 3 Gew.-% n-Pentan, 0,1 Gew.-% Azo-dicarbonsäureamid und 1 Gew.-% Talk enthielt. Der verwendete Formhohlraum hatte die Gestalt einer Scheibe mit einem Durchmesser von 18 cm und einer Höhe

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(Dicke) von 1 cm. Der Einlaß war an der zentralen Zone des scheibenähnlichen Formhohlraums ausgebildet; vor dem Einbringen des Kunststoffes wurde der Formhohlraum mit Luft von 9»9 kg/cm beaufschlagt. In verschiedenen Versuchen wurden zur Ausbildung des Kerns die nachfolgenden fluiden Medien verwendet, nämlich

Polystyrol mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 100.000; ataktisches Polypropylen A mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 23.000; ataktisches Polypropylen B mit einem mittleren gewichtsmäßigen Molekulargewicht von 13-000; Polyäthylenglykol A mit einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht von 6.000; Polyäthylenglykol B mit einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht von 4.000; Polyäthylenglykol C mit einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht von 1.000; Polystyrol A mit einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht von 2.500; Polystyrol B mit einem mittleren zahlenmäßigen Molekulargewicht von 800; Glyzerin;
Wasser; und
gasförmiger Stickstoff.

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Der Kunststoff mit dem Treibmittel und das zur Ausbildung des Kerns vorgesehene fluide Medium wurden jeweils auf 200⁰C erwärmt. Nachdem das Kernmedium aus dem entsprechenden verbundartigen Zwischenprodukt durch Anwendung einer geeigneten Vakuumquelle herausgezogen worden war, wurde in jedem Falle das max. Expansionsverhältnis bestimmt. Bei der praktischen Durchführung der Versuche zeigte sich, daß das als kernbildendes Medium verwendete Polyäthylen sich nur teilweise durch den Angußkanal aus dem Formhohlraum herausziehen ließ, so daß in diesem Falle das Expansionsverhältnis nicht gemessen werden konnte. Für die restlichen kernbildenden Materialien ist das jeweilige max. Expansionsverhältnis in der nachfolgenden Aufstellung angeführt.

Kernbildendes Medium

Maximales Expansionsverhältnis

Polyä fchylen

ataktisches Polypropylen A ataktisches Polypropylen B Polyäthylenglykol A Polyäthylenglykol B Polyäthylenglykol C Polystyrol A Polya tyro I B Glyzerin

Wasser

gasförmiger Stickstoff

nicht meßbar 1,9 1,9 1,9 1,8 1,7 1,9 1,9 1,45 1,4 1,4

ti u 0 8 ■> 111 ο -ι

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Aus obiger Aufstellung ist ersichtlich, daß durch Anwendung der vorliegenden Erfindung das Expansionsverhältnis erhöht werden kann.

Beispiel 2:

Entsprechend den mit Pig. 15 dargestellten Verfahrensstufen eines Spritzgußverfahrens wurden hohle Formkörper hergestellt. Hierzu war ein Formhohlraum 38 vorgesehen mit einem zylindrischen, säulenförmigen Hohlraum mit einem Durchmesser von 55 mm und einer Länge von 500 mm; an einem Ende des zylindrischen, säulenförmigen Hohlraums 38 war der Angußkanal 39 ausgebildet; am anderen Ende des Hohlraums war eine kleine Sackbohrung 40 ausgebildet (vgl. Fig. 15-1).

Über den Angußkanal 39 und den Hauptkanal 40 wurde mit Gummi verstärktes Polystyrol (mit einer Temperatur von 20O⁰G) in den Formhohlraum 38 eingespritzt. Anschließend wurden in verschiedenen Versuchen die in Beispiel 1 aufgeführten kernbildenden Medien ebenfalls bei einer Temperatur von 200⁰C in den Formhohlraura eingespritzt, in den vorher das obige Polystyrol eingebracht worden war. Dadurch wurden die entsprechenden Zwischenprodukte mit verbundartigem Aufbau mit der Oberflächenschiotit aus Polystyrol und dem Kern 42 aus dem jeweiligen kernbildenden Medium erhalten (vgl. Fig. 15-2). Nachdem sich die Oberflächsri-

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Schicht 41 aus Polystyrol verfestigt hatte und das kernbildende Medium immer noch heiß war, wurde das verbundartige Zwischenprodukt jeweils aus dem Formhohlraum herausgenommen. Daraufhin wurde der abstehende Abschnitt 43 des Zwischenprodukts abgeschnitten, und heißes Gas in das Innere des Zwischenproduktes durch den Angußkanal eingeblasen, um das kernbildende Medium aus dem Zwischenprodukt herauszudrücken; dadurch wurde jeweils ein hohler Formkörper erhalten.(YgI. Fig. 15-3). In Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten kernbildenden Medium weisen die erhaltenen hohlen Formkörper unterschiedliches spezifisches Gewicht auf, wie das der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen ist.

Kernbildendes Medium

Spez. Gewicht des erhaltenen hohlen Formkörpers

ataktisches Polypropylen A ataktisches Polypropylen B Polyäthylenglykol A Polyäthylenglykol B Polyäthylenglykol C Polystyrol A Polystyrol B Glyzerin

Wasser

gasförmiger Stickstoff

0,55 0,55 0,55 0,6 0,6 0,55 0,55 0,65 0,7 0,7

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Beispiel 3:

Entsprechend dem mit Pig. 1 angedeuteten Verfahren wurden geschäumte Gegenstände gespritzt. Es wurde der mit Beispiel 1 beschriebene Formhohlraum verwendet; als erster Kunststoff wurde treibmittelfreies, mit Gummi verstärktes Polystyrol verwendet; schließlich wurde als zweiter Kunststoff der in Beispiel 1 angegebene treibmittelhaltige Kunststoff verwendet.

Vor dem Einspritzen von Kunststoff wurde der Formhohlraum mit Luft von 9,9 kg/cm beaufschlagt; anschließend wurde der erste Kunststoff mit einer Temperatur von 200⁰C in den Formhohlraum eingespritzt; daraufhin wurde der zweite Kunststoff ebenfalls mit einer Temperatur von 200 C in den Formhohlraum eingespritzt; in verschiedenen Versuchen wurde daraufhin jedes der in Beispiel 1 angegebenen kernbildenden Materialien bei einer Temperatur von 200⁰C in den entsprechenden Formhohlraum eingespritzt, in den vorher bereits der erste und.zweite Kunststoff eingebracht worden waren. Nachdem der jeweilige Formhohlraum mit dem kernbildenden Medium gefüllt worden war, wurde eine geeignete Vakuumquelle angeschlossen, um das kernbildende Medium durch den Angußkanal hindurch wieder aus dem Formhohlraum abzulassen. Im Ergebnis wurde mit jedem der aufgeführten kernbildenden Medien ein geschäumter Formkörper mit glatter Haut ohne jegliche Wirbelmarkierungen erhalten. .

Claims

BLUMBACH · WESER . BERGEN . KRAMER

ZWiRNER-HiRSCH-BREHM /δ GL-

PATENTANWÄLTE !N MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 SOCO München 60 Telefon [03^) 833603/333604 Telex 05-212313 Te-legrj.-mG Patentconsull Patentconsult Sonnenberger Straße 43 62C0 Wiesbaden Telefon (Cbl21) 552943/561?93 TeIe< Ci-186237 Töiö.jr inraie Pa!entcons-jl:

ASAHI - DOV/ LTD. 4. Januar 1978

1-2, Yurakucho 1-chome, 0hiyo'la-ku, 78/8702

Tokyo, Japan

Verfahren zur Herstellung von Forrakörpern

Patentansprüche t

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, bei dem plastifizierter Kunststoff in einen Formhohlraum eingespritzt wird,

anschließend oder gleichzeitig ein erwärmtes fluides Medium in den gleichen Formhohlraum mit der Maßgabe eingespritzt wird, daß der Formhohlraum gefüllt wird, und
das fluide Medium innerhalb des Formhohlraumes von dem Kunst-

Münclien: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipi.-lng. · P. Bergen Dipi.-lng. Or. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

ORIGINAL INS-rrCTUO

stoff umgeben ist, ao daß ein verbundartiger Aufbau erhalten wird, mit einer Oberflächenschicht aus dem Kunststoff und einem Kern aus dem fluiden Medium, und das fluide Medium aus dem Pormhohlraum abgelassen v/ird, nachdem sich wenigstens ein Teil des Kunststoffs verfestigt hat, dadurch gekennzeichnet, daß als fluides Medium eine viskose Flüssigkeit verwendet v/ird, die bei der erhöhten Arbeitstemperatur eine Viskosität von 0,01 bis 100 Poise aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff irgendein geeignetes Treibmittel enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

die viskose Flüssigkeit bei der erhöhten Arbeitstemperatur

eine Viskosität von 0,1 bis 100 Poise aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die viskose Flüssigkeit aus einem Oligomer besteht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Kunststoff zwei verschiedene Sorten Kunstharze gehören, nämlich ein erstes Kunstharz, das zuerst in den Formhohlraum gespritzt wird und das Treibmittel nicht enthält, sowie ein

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zweites Kunstharz, das anschließend in den Formhohlraum gespritzt wird und das Treibmittel enthält.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum vor dem Einspritzen des Kunststoffes mit einem unter Druck gehaltenem Gas beaufschlagt wird.

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