DE2850700A1

DE2850700A1 - Verbessertes spritzgussverfahren fuer schaumstoffe

Info

Publication number: DE2850700A1
Application number: DE19782850700
Authority: DE
Inventors: Akira Aiba; Kiyoshi Fukushima; Akifumi Hawakawa; Eiki Orihara
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1979-06-21
Also published as: BE872721A; SE426923B; US4133858A; FR2411693A1; DK516278A; FR2411693B3; NO783885L; CH634507A5; YU285478A; IT1104575B; JPS5488969A; GB2010168A; FI783827A; IT7830805A0; CA1105219A; SE7811989L; HU180099B; NL7811893A; BR7808136A; GB2010168B

Description

DIPL₁INCHEItStZBARDEHLE München, 2 2. November 1978 DIPL. CHEM. DR, PETER FORNISK

montan WAtTE „3. 2850700

Aktenzeichen; Uneer Zeichen: ^p 2797

Anmelder:

USM Corporation

Framlngton, Connecticut 06032 Eustelladreeeet 181 Elliott Street

Beverly, Maes.Ol9l5

USA

"Verbesserte« Sprltzguflyerfahren für Schaumstoffe"

Kanzlei: Herrnstraße 15, München 22

-/- 285Q70Q -4-

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Spritzgußverfahren für Schaumstoffe.

Beim Spritzen von geschäumten Kunststoffgegenständen gewöhnlich ein geschmolzenes Gemisch eines Kunststoff· und eine· Treibmittels in den Formhohlraum eingespritzt, der ein bewegliches Formflächenteil besitzt, um den Hohlraum nach dem Einspritzen des Materials zu vergrößern, um das Schäumen und die Ausdehnung des eingespritzten Materials zu ermöglichen. Verschiedene Verfahren für solche Spritzgußverfahren für Schaumstoffe werden in den US-PSen 3 058 161 (Beyer et al) und 3 801 686 (Kyritsiset al) beschrieben. Beim Verfahren gemäß der erstgenannten US-PS wird das schäumbare Gemisch in eine, dehnbare Form gespritzt und benachbart zu den Wänden der Form befindliches Harzmaterial erstarrt und bildet eine dicke unge*· schäumte Schicht, bevor die Form zum Schäumen der Innenbereiche des Harzes in der Form ausgedehnt wird.

Gemäß dem Verfahren der US-PS 3 801 686 wird ein Gemisch aus Harz und chemischem Treibmittel bei einer Temperatur Unterhalb der Schäumtemperatur gebildet und das Gemisch mit einer hohen Rate schnell durch einen dem Durchfluß Kiderstand leistenden Durchgang eingespritzt, um es durch viskose Verteilung auf Schäuntemperatur zu erhitzen und die Form während des Induktionszeitraums mit blähmittelhaltigem ungeschäumtem Harzmaterial zu füllen, bevor sich Gasblasen aus dem Treibmittel ent* wickeln. Bei diesem Verfahren wird das chemische Treibmittel im Harz benachbart zu den Formwänden durch die Kühlwirkung der Formwände festgehalten und bildet eine dünne ungeschäumte Haut; die Form wird unmittelbar, nachdem sie gefüllt 1st, ausgedehnt.

Bei solchen Verfahren wurde vorgeschlagen, den Nachteil, daß sich häßliche Oberflächen an der Dehnungslinie, wo die Ober-

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flächenteile zur Ausdehnung der Form bewegt werden, ausbilden, durch Verwendung einer besonderen Gestalt der Form, Wie sie in der US-PS 3 596 318 (Kyritsis et al) gezeigt wird, zu vermeiden» Bei dieser Form ragt das Oberflächenteil, das aur Ausdehnung beweglich ist, zum Zeitpunkt des Einspritzens in den Formhohlraum hinein und wird zum Ausdehnen des Formhohlraums herausbewegt, so daß seine Randbereiche in genauer Einstellung mit Randbereichen von einem anderen Formabschnitt sind, wodurch eine Formrillenlinie in der Kunst-« stoffläche an dem Stoß zwischen dem Oberflächenteil und dem anderen Farmabschnitt zurückbleibt.

In der GB-PS 1 169 394 (Ferrari) wurde vorgeschlagen, ein vorzeitiges Schäumen eines geschmolzenen Gemisches aus einem Kunststoff und einem Treibmittel dadurch zu verhindern, daß man eine abgedichtete Form mit Druckluft füllt, bevor das Gemisch in die Form eingespritzt wird. Wenn das Gemisch ein-* gespritzt wird, verhindert ein überdruckventil den Aufbau eines hohen unkontrollierten Drucks, während der verbleibende Druck glatte glänzende Oberflächen auf dem geformten Gegenstand sicherstellen soll. Es wurde jedoch festgestellt, daß ein einfaches Ünterdrucksetzen der speziellen, oben beschriebenen Ausbildung der Form ungenügende Oberflächen und Formfalzlinien oder -rillenlinien ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Formung geschäumter Gegenstände aus in der Hitze erweichbarem polymerem Harz mit überlegenen Oberflächeneigenschaften und ohne häßliche Formfugen- oder Rillenlinien, jedoch mit einem feinzelligen Inneren, herzustellen. ·

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein schäumbares Gemisch aus einem geschmolzenen synthetischen polymeren Harz und einem chemischen Schäummittel in ungeschäumterr Zustand in eine unter Gasdruck stehende ausdehnbare

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Form eingespritzt wird, die einen Formabschnitt besitzt, der zur Ausdehnung oder zum Schäumen beweglich ist, so daß seine Oberfläche in Ausrichtung mit der Oberfläche eines anderen Formabschnitts gelangt; dann wird der Gasdruck vermindert und die Form in einer gesteuerten Zeitfolge erweitert oder ausgedehnt, um eine feine Rillen- oder Falzlinie zu bilden und das Schäumen des Gemischa in voller Anpassung an die Oberfläche der Form zu ermöglichen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren beschrieben, die Teil der Offenbarung der vorliegenden Erfindung darstellen und in denen der Abstand zwischen relativ beweglichen Teilen der Vorrichtung aus Gründen der besseren Übersicht übertrieben groß dargestellt wurde. Ebenso wurden die relativen Proportionen von Unregelmäßigkeiten an der Oberfläche und der Rillen- oder Falzlinie beim geformten Gegenstand zur Verdeutlichung vergrößert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Schneckenextruders und einer Spritzgußform, wobei Teile weggelassen wurden;

Fig. 2 ist eine Ansicht in vergrößertem Maßstab, die das Verhältnis der Teile der Form und die Vorrichtung für das Unterdrucksetzen der Form zeigt, wobei Teile fortgelassen wurden;

Fig. 3 ist ein idealisiertes Diagramm, das die Wirkungen einer unter Druck gesetzten Form und einer nicht unter Druck gesetzten Form auf die Rate (Menge pro Zeiteinheit) des Bläschenwachstums in einem eingespritzten schäumbaren Gemisch gegenüberstellt;

Fig. 4 ist eine Ansicht, die den Zustand eines schäumbaren Gemischs in einer dehnbaren Form unmittelbar nach dem Einspritzen darstellt;

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Fig. 5 ist eine Ansicht vergleichbar mit Fig. 4, die jedoch den Zustand des schäumbaren Gemische zeigt, wenn die Form teilweise ausgedehnt oder vergrößert ist;

Flg. 6 ist eine Ansicht vergleichbar mit derjenigen der Fig. 4 und 5, die den Zustand des schäumbaren Gemisch* in der Form zeigt, wenn die Form die volle Ausdehnung erreicht hat;

FIg* 7 1st eine Ansicht ähnlich Figuren 4 bis 6, die die

Form in voll ausgedehntem Zustand darstellt und die dichter enge Formrillen- oder -falzllnie zeigt, die bei einem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wird, •und

FIg* 8 ist eine Ansicht ähnlich Fig.g7, die den Zustand dee

schäumbaren Materials zeigt, wenn das erfindungsgemäße Verfahren nicht angewandt wurde.

Erflndungsgemäß werden besondere Druck- und Zeitfolgesteuerungen vorgesehen, um das besondere Problem zu lösen, daß eine ttberlegtne Oberflächenfomung von synthetischen polymeren Harzen unter Verwendung einer unter Gasdruck stehenden vergrößerbaren Form, dl· eintn FormoberflMchenabschnltt besitzt, der in Ausrichtung mit einer anderen Formobarfliehe zur Ausdehnung oder VererÖteruhf das Formhohlraums bewegbar ist, sichergestellt wird. 0*1 diese« Verfahren wird ein Gemisch aus einem chemischen Treibmittel und einem synthetischen Polymerharz unter solchen »•dingungen plastifiziert, bei denen ein Schäumen verhindert wird; das Gemisch wird in im wesentlichen ungeschäumten» Zustand in eine Form eingespritzt, die Gas mit relativ hohem Druck enthält, der während des Einspritrens auf diesem Wert gehalten wird. Es ist von besonderer Bedeutung, daß das Gas direkt freigelassen wird, wenn die Form gefüllt ist, und daß Irin unten erläutert wird, der bewegliche Formabschnitt so betätigt wird, daß der Formhohlraum zur Ausdehnung oder Scltäumung

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des Gemischs unmittelbar am Ende einer vorbestimmten kurzen Zeitverzögerung nach Freilassen des Druckgases vergrößert wird.

Eine Anordnung von Geräten, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann (vgl. Fig. 1 und 2), kann einen Plastikator, z.B. in Form eines Schneckenextruders 10, enthalten, dessen Ausspritzdüse in Eingriff mit einem Einlaßkanal oder einer Einfüllöffnung 14 durch ein stationäres Bauteil 16 der Presse steht» Ein Ablaßventil 18 im Düsendurchgang 20 wird geschlossen gehalten, um den Druck im Plastikator außer während des Einspritzens des plastifizierten Gemischs in die Form 22 aufrechtzuerhalten. Ein zweites Bauteil 24 der Form, das mit dem stationären Bauteil 16 der Presse zur Bildung eines Formhohlraums zusammenarbeitet, weist ein Außenteil 26 zur Erzeugung eines Teils der Formoberfläche des Bauteils , sowie ein Innenteil 28 auf, um einen weiteisn Teil der Formfläche des Bauteils zu erzeugen; die Außenkanten 30 des Innenteils 28 gleiten in enger Anlage an den Innenkanten 32 des Außenteils 26. Wenn die Form 22 mit verkleinertem Volumen geschlossen ist, springt der innere Teil durch das Außenteil 26 in den Formhohlraum 34 vor und das Außenteil 26 wird durch Federn 36 beaufschlagt, so daß es gegen das stationäre Bauteil 16 der Presse gepreßt wird. Dichtungsteile, z.B. 0-Ringe 38, sind zwischen den Seitenbereichen 40 des Außenteils 26 und den Seitenbereichen 42 des stationären Bauteils 16 der Presse und ferner zwischen den Seitenteilen 44 des Außenteils 26 und seitlichen Verlängerungen 46 des Inennteils 28 angeordnet, um gasdichte Verbindungsstellen zu bilden.

Zum Ausdehnen wird der Innenteil 28 eine bestimmte Streckezurückgezogen, um den vorspringenden Bereich zurückzuziehen und das Volumen des Formhohlraums 34 zu erhöhen sowie die Randbereiche der Formfläche 48 des Innenteils 28 in Ausrichtung mit benachbarten Bereichen der Formfläche 50 des Außenteils

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zu bringen. Die Druckfedern 36 halten das Außenteil 26 während und nach dieser Bewegung dicht mit dem stationären Bauteil der Presse 16, bis die Form zur Entfernung des geformten Teils geöffnet wird.

Zum Unterdrucksetzen der Form wird Gas aus einer Leitung 52 eingelassen, die mit einem zum Formhohlraum führenden Kanal 54 verbunden ist. Vor dem Einspritzen des Gemischs wird durch leitung 52 ein relativ hoher Gasdruck, gewöhnlich etwa 15

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kg /cm oder höher, aufgegeben, der benötigt wird, um ein vorzeitiges Schäumen des schäumbaren Gemischs aus synthetischem polymerem Harz und chemischem Schäummittel zu verhindern. Ein Entspannungsventil 56 ist mit einem Gasauslaßkanal 58 und einer Belüftung 59 für die Form verbunden, um ein gesteuertes Entweichen von Gas während des Einspritzens zu ermöglichen. Hierdurch wird ein unerwünschter Temperaturanstieg durch die schnelle Komprimierung des Gases im Formhohlraum 34 vermieden. Ein Gasablaßventil 60, das ebenfalls mit Kanal 58 verbunden ist, ist zur Verringerung des Gasdruckes auf Atmosphärendruck vorgesehen, wenn das Einspritzen erfolgt ist. Zum Unterdrucksetzen kann ein beliebiges Gas, das das zu formende Material oder die Form nicht angreift, wie z.B. Stickstoff oder Luft, verwendet werden.

Jedes in der Wärme erweichbare organische polymere Harzmaterial, das üblicherweise durch Spritzguß zu geschäumten Artikeln verarbeitet wird, kann gemäß dem vorliegenden Verfahren verarbeitet werden. Das heißt, jede Polymerharzrezeptur, die die Wärmestabilität bei der Temperatur besitzt, die zur Überführung in einen fluiden Zustand mit einer geeigneten Viskosität zum Spritzguß benötigt wird, und die Fähigkeit, nach dem Spritzen und Abkühlen in den festen Zustand zu erhärten, aufweist, kann nach dem vorliegenden Verfahren unter Schäumen geformt werden. Solche Harze sind z.B. Polyäthylene, Polypropylene, Äthylenpropylen-Copolymerisate, Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate, Polystyrole einschließlich "schlag-

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fester" Polystyrole, Polyamide, Polyacetale, Polycarbonate, Vinylchloridpolymerisate, Copolymerisate von Vinylchlorid mit anderen Monomeren, wie z.B. Styrol, Polyurethane, Harze wie z.B. Äthylcellulose, Copolymerisate von Acrylnitril mit anderen Monomeren, wie z.B. Styrol, Polyurethane, natürliche Kautschuks, synthetische polymere Kautschuks, wie z.B. Copolymerisate von Butadien und Styrol, Terpolymere _von Butadien, Styrol und Acrylnitril, Polyester, Polyphenyloxide, Phenolharze der Stufe "A", Epoxyharze usw.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren werden aufgrund ihrer größeren Druckentwicklung lieber Treib- oder Schäummittel, d.h. Mittel, die Gas durch chemische Zersetzung oder Reaktion erzeugen, als solche, die Gas durch Verdampfen einer Flüssigkeit als Hauptquelle für das Treibgas erzeugen, verwendet. Die chemischen Treibmittel müssen in Übereinstimmung mit bekannten Grundsätzen an die Verarbeitungseigenschaften des zu verschäumenden Polymerharzes angepaßt werden. Der Temperaturbereich zum Schäumen ist so, daß die Viskosität des geschmolzenen Harzes groß genug ist, um das freigesetzte Gas zurückzuhalten, jedoch nicht so groß, daß die Ausdehnung oder Verschäumung übermäßig behindert wird. Für Polymere, die bei tiefen Temperaturen verarbeitet werden, müssen sich bei tiefen Temperaturen zersetzende Treibmittel verwendet werden, denn wenn solche Mittel mit bei hohen Temperaturen zu verarbeitenden Polymeren verwendet würden, würden sie die Schäumtemperatur im Plastikator erreichen und unerwünschte Gasmengen entwickeln, die grobe Zellen und eine schlechte Oberflächengüte beim geformten Teil bilden würden. Andererseits ergeben Treibmittel, die sich'bei" hohen Temperaturen zersetzen, bei Verwendung mit Polymeren, die bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden, ungeschäumte oder ungenügend.geschäumte Produkte. Geeignete Treibmittel sind z.B. die folgenden, für die die Zersetzungs-

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temperaturen in Luft in Klammern angegeben werden: ρ,ρ'-Oxibis (benzolsulfonylhidrazin) (157 - 160⁰C), Azodicarbonamid (196 - 199°C) , p-Tuluolsulfonylsemicarbazid (235 - 238 C), Trihydrazinotriazin (264°C), "ΛΖΟ-CW"-Hydrazinderivat (21O°C) und modifiziertes Trihydriazinotriazin der Firma Fisons, England, in Styrol-Acrylnitril-Copolymerisaten (249 C).

Das Plastifizieren des Gemisches aus Harz und Treibmittel wird mittels einer Schnecke 62 im Zylinder 64 des Extruders 10 durchgeführt, um die Temperatur des Gemisches zu erhöhen und es zum Schmelzen zu bringen. Die Steuerung der Temperatur, die im Plastikator erreicht wird, erfolgt auf einen solchen Wert, daß die Temperatur des Materials im Zylinder 64 des Extruders zuzüglich einer ggf. erfolgenden Temperaturerhöhung vom Reibungswiderstand beim Durchgang durch den Düsendurchgang 2O und Einlaßkanal 14 so ist, daß das Material bei Schäumtemperatur in den Formhohlraum 34 gelangt. Der Ausdruck "Schäumtemperatur" bedeutet hier den vorbestimmten Temperaturbereich für eine spezielle Kombination aus organischem polymerem Material und Blähmittel, in dem das Schäumverfahren eine Schaumstruktur einer gewünschten oder bevorzugten Beschaffenheit erzeugt. Wenn das Schäumen oder die Ausdehnung oberhalb der vorbestimmten Schaumtemperatur erfolgt, werden die Zellen im ersten Anteil des Materials, das in die Form gelangt, zu groß und können sogar platzen; dies hat zur Folge, daß der geformte Gegenstand ungleichmäßige Zellgröße, innere Hohlräume und schlechte Oberflächenqualität besitzt. Das Schäumen oder die Ausdehnung unterhalb der vorbestimmten Schäumtemperatur führt zu ungenügender Ausfüllung der Form und unangemessenem oder unvollständigem Schäumen.

Um das Schäumen durch Gas, das im Harz anwesend ist, wenn das Harz in eine Form eingespritzt wird, oder Gas, das sich entwickelt, bevor die Form gefüllt ist, an den freien Flächen des

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Harzes zu verhindern, wird während des Einspritzens in die

2 Form ein relativ hoher Gasdruck von über 10 kg/cm , vorzugs-

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weise mindestens 15 kg/cm verwendet, Dieser hohe Gasdruck bewirkt auch, daß das Treibgas im Harz in Lösung gehalten wird; es wird auch angenommen, daß er die Rate, mit der Bläschen des Treibgases wachsen können, gegenüber der Wachstumsrate bei Atmosphärendruck verringert. Wie in Fig. 3 dargestellt, wird angenommen, daß die Durchmesseri der Bläschen in einem schäumbaren Gemisch, das bei Atmosphärendruck von einem Plastikator 10 in eine Form 22 abgegeben wird, entlang der Kurve "a" zunehmen, während die Bläschendurchmesser in einem schäumbarne Gemisch, das aus einem Plastikator 10 unter Gasdruck in eine Form 22 abgegeben werden (wie in Kurve Vb" angedeutet) am Ende eines Zeitraums von 2 Sekunden lediglich den Durchmesser erreicht haben, mit dem die Bläschen in der Kurve "a" begannen.

Ein weiterer Faktor, der die Entwicklung der Schaum- oder Ausdehnkraft beeinflussen kann, ist dann zu berücksichtigen, wenn beim Spritzverfahren das Einspritzen eines geschmolzenen Gemischs, das unzersetztes Treibmittel enthält, in hoher Rate durch einen verengten Durchgang vorsieht, um Wärme zu erzeugen, damit das Gemisch auf Schäumtemperatur erwärmt wird. In diesem Fall stellt die Induktionsperiode für die Zersetzung des Treibmittels einen Faktor dar; der kann jedoch weitgehend durch die keimbildende Wirkung der Treibmittel-Teilchen ausgeglichen werden.

Unabhängig davon, ob die Erklärung für die Wirkung des Gasdrucks beim Herauszögern der Blasenentwicklung/innerhalb der Form zutreffend ist oder nicht, wird die Entwicklung der Ausdehn- oder Schäumkraft im Gemisch aus Harz und Blähmittel durch Aufrechterhalten eines Gasdrucks auf die Form verzögert. Das Ablassen des Druckgases unmittelbar nachdem die Form gefüllt ist, ist wichtig, damit die Gasblasen so schnell wie möglich wachsen und sich eine Ausdehnkraft entwickeln kann und

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das sich ausdehnende, aufschäumende Harz in die Lage versetzt wird, ggf. zwischen dem Harz und den Formoberflächen 48 und 50 der Forminnen- und -außenteile oder der Oberflächenform 66 des stationären Formbauteils eingefangenes Gas herauszupressen.

Der Zeitpunkt der Ausdehnung der Form nach dem Füllen und Entspannen des Gasdrucks ist ein wichtiger Faktor bei dem vorliegenden Verfahren. Die Bewegung der Formoberfläche 48 des Innenteils 28 der Form in Ausrichtung mit der Formoberfläche 50 des Außenteils 26 der Form zur Ausdehnung des Formhohlraums wird vorzugsweise unmittelbar nach Ablauf einer kontrollierten Zeitverzögerung für den Aufbau einer Ausdehnkraft, die durch den Gasdruck in der Form behindert wird, auf eine Höhe, bei der der Ausdehndruck alle Bereiche des Kunststoffs in formende Anlage an die sich bewegende Oberfläche 48 der Form preßt, durchgeführt. Gewöhnlich liegt der Zeitraum dieser Verzögerung in der Größenordnung von etwa 3 Sekunden; höhere oder niedrigere Viskosität des geschmolzenen Harzes kann kleine Abweichungen von dieser Zeit bedingen. Die Bedeutung dieser Zeitsteuerung wird im Zusammenhang mit den jj'iguren 4 bis 7 besser verständlich. Wie in Fig. 4 dargestellt, befindet sich das Harz vor dem Ausdehnen oder Schäumen in vollständigem Kontakt mit den Formflächen 48, 50 und 66, wo es gekühlt wird und eine weiche halbfeste Schicht oder Haut aus verdicktem, teilweise geliertem Harz wird. Fig. 5 zeigt den beweglichen Innenteil 28 der Form in einer Zwischenstellung beim Ausdehnen der Form und verdeutlicht, daß das gekühlte Hautmaterial 67, das an der Seitenkante 30 des Formteils 68 gebildet wurde, in seiner ursprünglichen Form verharrt, wenn die Seitenkante 30 daran vorbeigleitet, daß jedoch die Haut 69, die an Randbereichen 68 der beweglichen Formoberfläche 48 gebildet wurde, entlang einer Kurve abgezogen ist. Fig. 6 zeigt eine vollständig ausgedehnte Form, wobei Pfeile die Wirkung des Schäumdrucks im Harzmaterial auf das Strecken-

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und Pressen der Haut 69 in Richtung auf den Hautteil 67 zeigt. Um die dichte Rillen- oder Falzlinie 70, die in Fig. 7 dargestellt wird, zu erreichen, muß die Haut 69 in diesem Randbereich genügend weich und biegsam sein und die Ausdehnkraft muß ausreichend, um die Haut zu dehnen, um sie wieder in Anlage an die Oberfläche 48 des beweglichen Innenteils 28 der Form zu bringen und sie dicht an die Haut 67 zu pressen, die an der Seitenkante 30 des Innenteils 28 der Form gebildet wurde, um eine feine Rillen- oder FaIζlinie 70 zu bilden. Die Ausdehnung der Form vor Beendigung der notwendigen Zeitverzögerung zum Aufbau der Ausdehnkraft führt zu einer unregelmäßigen, unvollständig geschlossenen Rillen- oder Falzlinie 70a und zu unerwünschten Senken in der Hauptfläche des geformten Gegenstandes,wie in Fig. 8 dargestellt. Wenn die Form nicht unmittelbar nach Ablauf dieses Zeitraums ausgedehnt wird, erhält man einen geformten Gegenstand mit einer ungenügend glatten Haut, einer welligen Oberfläche und einer breiten Rillen- oder Falzlinie 70a.

Wenn das schäumbare Gemisch auf höherer Temperatur gehalten würde, würde sich der Schäumdruck schneller entwickeln und das Material, das gegen die Form anliegt, würde länger weich bleiben. Jedoch besteht hier die Gefahr, daß ein vorzeitiges Schäumen, ggf. sogar im Zylinder erfolgt, daß die Zellen im Inneren grober werden, daß eine längere Kühlzeit vor der Entnahme benötigt wird und eine größere Neigung zur Entwicklung von Senken auf der Oberfläche besteht. Die aufgrund der höheren Temperatur niedrigere Viskosität kann eine ungleich"· mäßige Zellen-Entwicklung und das Diffundieren von Gas nach Außenflächen bewirken, wobei ein Verlust an Glanz und die Entwicklung von Senken erfolgt.

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Wenn das schäumbare Gemisch auf einer zu niedrigen Temperatur gehalten würde, würde es keinen Zeitpunkt geben, in dem nach Entwicklung der Ausdehnkraft des Gemisches in den Oberflächen der Form während der Ausdehnung des Formhohlraums das Gemisch noch genügend weiches und dehnbares Material, das von den Oberflächen der Form gekühlt ist, besitzt, um die Rillen- oder Falzlinie zu schließen.

Eine Erhöhung der Menge an Blähmittel kann auch zu einer schnelleren Entwicklung der benötigten Ausdehnkraft führen, kann jedoch andere Probleme, wie z.B. nach dem Schäumen, hervorrufen.

Daher besteht die Steuerung des Verfahrens in folgenden Maßnahmen:

(A) Es wird eine Temperatur gewählt, bei der

(1) ein spezielles schäumbares Gemisch in die Form innerhalb des Bereichs, der gewünschte Zellstruktur und überlegene Oberfläche gibt, eingespritzt wird und

(2) ein genügender Zeitraum nach dem Einspritzen und Entspannen des Gasdrucks in der Form zwischen der Entwicklung einer angemessenen Ausdehnkraft einerseits und übermäßigem Versteifen des Materials andererseits verbleibt, und

(B) die Form wird unmittelbar am Ende des gesteuerten Zeitraums ausgedehnt, so daß die gewünschte Ausdehnkraft und die Weichheit.der Haut in einem solchen Ausmaße nebeneinander bestehen, wie notwendig ist, um die Rillen- oder Falzlinie der Form abzudichten und die Oberfläche des Harzes andie Formfläche benachbart zu dem Stoß zwischen der beweglichen Formfläche und der Formfläche, mit der sie in Ausrichtung bewegt wurde, anzupassen.

Die folgenden Beispiele, in denen spezielle Materialien, Verfahrensführungen und Bedingungen aufgeführt werden, dienen zur Erläuterung der Erfindung.

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Beispiel 1

Ein Schaumformgemisch wurde hergestellt aus 70 Gewichtsteilen Mehrzweck-PoIystyrol mit einem Vicat-Erwichungspunkt von 97°C und einem Schmelzfließindex gemäß ASTM-Verfahren 01238 von 8,5 g/10 Min., 30 Gewichtsteilen eines schlagfesten Propfcopolymerisats aus Styrol und Kautschuk mit einem Schmelzfließindex von 3,0 g/1O min., 0,3 % Azodicarbonamid als Blähmittel und 0,05 % Zinkstearat. Das Gemisch wurde in einem Schneckenextruder oder einer Schneckenpresse mit einer Düse, einem Ventil und einer vorderen Zylindertemperatur von 190 C, einer mittleren Zylindertemperatur von 180C und einer hinteren Zylindertemperatur von 170 C plastifiziert und bei

einem Spritzdruck von 1000 kg/cm und maximaler Einspritzgeschwindigkeit in eine unter Stickstoffgasdruck stehende Form eingespritzt, die den in Fig. 2 gezeigten Aufbau besitzt.

Zum Zeitpunkt des Einspritzens betrug die Temperatur der Form 20 C; der Stickstoffdruck im Formhohlraum war zum Beginn

2
des Einspritzens 15 kg/cm . Durch das Füllen der Form wurde das Gas durch das Entspannungsventil verdrängt, das den

2
Druck bei etwa 15 kg/cm hielt, bis die Form gefüllt war.

Nach Abschluß des Einspritztaktes wurde ein Begrenzungsschalter betätigt, der einen Kreis schloß,um das Gasablaßventil zu öffnen, so daß unmittelbar, nachdem die Form gefüllt war, der Gasdruck in der Form auf atmosphärischen Druck fiel. Im selben Zeitpunkt, in dem das Ablaßventil geöffnet wurde, wurde ein Zeitschalter in Gang gesetzt, der nach einer Verzögerung von 3 Sekunden die Bewegung des Formteils startete, um das Volumen des Formhohlraums zu erhöhen und zu ermöglichen, daß das Material in dem Formhohlraum sich ausdehnte oder schäumte. Der ursprüngliche Abstand des Formteils von der gegenüberliegenden Formfläche betrug 7 mm und die Bewegung des Formteils zum Ausdehnen betrug 6 mm.

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Die Form wurde nach einer Aushärtungszeit von 120 Sekunden geöffnet; nach der Entnahme stellte sich heraus, daß der geformte Gegenstand eine glatte, glänzende Oberfläche besaß, die frei von Spritzern und Blasen war. Die Rillen- oder Falzlinie war gut geschlossen und es wurden keine Senkungen festgestellt.

Beispiel 2

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch das Gasablaßventil erst unmittelbar vor Ausdehnung des Formhohlraums geöffnet wurde.In diesem Fall war die Rillen- oder Falzlinie nicht gut geschlossen, sondern besaß ein Profil, wie in Fig. 8 dargestellt. Ferner waren Senken sichtbar.

Beispiel 3

Das Verfahren gemäß Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch der Formhohlraum sofort, d.h. etwa 1 Sekunde nach Entspannen des Gasdrucks in der Form, ausgedehnt wurde. In diesem Fall besaß der geformte Gegenstand unerwünschte Senken in der Oberfläche benachbart zum beweglichen Formteil sowie eine unregelmäßige Rillen- oder Falzlinie.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein verbessertes Spritzgußverfahren für Schaumstoffe, bei dem ein schäumbares Gemisch aus einem geschmolzenen synthetischen polymeren Harz und einem chemischen Blähmittel in ungeschäumten Zustand in eine unter Gasdruck stehende ausdehnbare Form eingespritzt wird. Diese Form besitzt einen Formabschnitt, der zur Ausdehnung des Formhohlraums in eine Stellung,in der die Oberfläche des Abschnitts in Ausrichtung mit der Oberfläche eines anderen Formabschnitts steht, beweglich ist. Bei diesem Verfahren· wird die Form unter

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Bedingungen gefüllt, die das Schäumen des Materials vor dem Füllen der Form verhindern. Eine neue gesteuerte Zeitfolge zur Entspannung des Gasdrucks und zum Ausdehnen der Form wird angewandt, um das Schäumen des Gemischs in Übereinstimmung mit der Oberfläche der Form zu ermöglichen. So wird eine feine Rillen- oder Falzlinie gebildet.

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, -4J-.

Leerseite

Claims

"" Λ —

Patentansprüche

I» Spritzgußverfahren für Schaumstoffe, wobei man ein geschmolzenes Gemisch aus in der Wärme schmelzbarem synthetischem polymeren! Harz und einer Verbindung, die durch Wärme unter Bildung eines Gases chemisch zersetzbar ist, als Treibmittel bildet, das Gemisch unter solchen Bedingungen in den Hohlraum einer Form einspritzt, daß der Hohlraum der Form mit dem Gemisch bei Schäumtemperatur gefüllt wird, wobei die Form einen ersten Abschnitt besitzt, der zum Zeitpunkt dea Einspritzeng in den Hohlraum der Form vorspringt und einen Flächenbereich und Seitenkanten besitzt, wobei die Seiten" kanten Bereiche aufweisen, die anfangs innerhalb des Hohlraums der Foriti frei liegen und in Gleitkontakt mit den Seitenkanten eines anderen Abschnitts der Form stehen, um eine dichte Fuge zu bilden, wobei der erste Abschnitt der Form so beweglich ist, dafl er den Flächenbereich in Ausrichtung mit einem Formflächenbereich des anderen Abschnitts der Form bringen kann, um das Volumen des Formhohlraums zu vergrößern, und den ersten Abschnitt der Form so bewegt, daß das Volumen des Formhohlraums vergrößert wird, damit das Gemisch schäumen kann, und schließlich das Gemisch verfestigt,dadurch gekennzeichnet, daß man die Form abdichtet, Gas in den Formhohlraum zur Entwicklung e±- nes Gasdrucks von wenigstens etwa 10 kg/cm einlädt,um das in die Form eingespritzte geschmolzene Gemisch am Schäumen zu hindern, das geschmolzene Gemisch unter solchen Bedingungen in die Form einspritzt, daß der Formhohlraum mit dem Gemisch in einem im wesentlichen ungeschäumten Zustand gefüllt wird, während des Einspritzens Gas aus dem Hohlraum mit einer solchen Geschwindigkeit abläßt, daß ein Verbrennen des Harzes durch Temperaturerhöhung aufgrund des Komprimierens des Gases vermieden wird, jedoch der Druck nicht unter den Druck abfällt, der zur Verhütung des Schäumens nötig ist, im wesentlichen un-

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mittelbar nach dem Füllen des Formhohlraums den Gasdruck im wesentlichen auf Atmosphärendruck verringert und danach den ersten Formabschnitt zur Volumenvergrößerung des Formhohlraums während eines Zeitraums bewegt, in dem

A) verdicktes Harz an Randbereichen des vorspringenden Formoberflächenteils benachbart zur Fuge zwischen den Abschnitten der Form weich und durch die Ausdehnkraft des Treibmittels verformbar und ausdehnbar bleibt, und

B) die Ausdehnkraft des Treibmittels einen solchen Wert erreicht hat, daß sie das Harz gegen die sich bewegende Wand drückt und Teile des verdickten Harzes an den Randbeyeichen der beweglichen Formoberfläche benachbart zu der Fuge zwischen den Formabschnitten in enge Nachbarschaft . aum Harz reckt, das an den Seitenkanten abgekühlt ist, um eine enge Rillenoder Falzlinie zu bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _r daß

der Gasdruck im Formhohlraum vor und während des Einspritzens

2
wenigstens 15 kg/cm beträgt und daß die Zeitspanne, nach der das Oberflächenteil seine Bewegung zur Erhöhung des Volumens des Formhohlraums beginnt, etwa 3 Sekunden beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Harz und Treibmittel vor dem Einspritzen unterhalb der Schäumtemperatur liegt und der Strömungswiderstand des Durchgangs zum Formhohlraum den Hitzeanteil liefert, um die Temperatur des Gemischs beim Eintreten in den Formhohlraum auf Schäumtemperatur zu bringen.