DE2733913A1

DE2733913A1 - Mehrschichtige formkoerper sowie verfahren und vorrichtung zur herstellung

Info

Publication number: DE2733913A1
Application number: DE19772733913
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kataoka; Norito Takao; Akio Yasuike
Original assignee: Asahi Dow Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1976-07-27
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1978-02-02
Also published as: US4174413A; DE2733913C2

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

• Jß'

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Beschreibung;

Sie vorliegende Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Körper oder Gegenstand aus thermoplastischen Kunstharzen, der im Querschnitt eine dreischichtige Struktur aufweist, mit einer Kernschicht, deren Dicke weniger als die Hälfte der Gesamtdicke des Körpers beträgt und der wenigstens hinsichtlich einer der nachfolgenden Eigenschaften wie Gasdurchlässigkeit, hohe Schlagfestigkeit, Festigkeit, Aussehen oder dergleichen überlegene Werte aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren und eine Torrichtung zur Herstellung der genannten mehrschichtigen Körper nach dem Spritzgußverfahren.

Mehrschichtige Körper aus zwei oder mehreren Sorten von Kunstharzen sind in jüngerer Zeit entwickelt worden und haben zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten gefunden, wie etwa als Behälter für Nahrungsmittel. Sofern an solche Körper eine Anzahl von Eigenschaften gestellt werden, wie etwa Härte und Undurchlässigkeit, oder Festigkeit und chemische Beständigkeit, so ist es schwierig, diesen Anforderungen mit der Verwendung von lediglich einer

Mönchen: R. Kramer DipMng. · W. Weser Dipl.-Phys. Or. rer. nat. · P. Hirse* Oipl.-mg. . H.P. Brehm Dipl.-Che.u Or. phil. nat. Wiesbaden: P. 6. Mumbadi φρΙ.-lng. . P. Bergen Dipl.-Ing. Or. jur.. 6. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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einzigen Sorte Kunstharz zu genügen. Ansonsten müssen bemerkenswert teuere Kunstharze eingesetzt werden, um Körper mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Die mehrschichtigen Körper können jedoch die oben genannten Anforderungen erfüllen, sofern zwei oder mehrere Sorten von billigen Kunstharzmaterialien verwendet werden, von denen jedes wenigstens eine der gewünschten Eigenschaften gewährleistet.

Gefäße, Behälter oder Hohlkörper mit mehrschichtigen Strukturen sind in vielen Fällen durch Blasen von Vorformlingen erhalten worden, die ihrerseits nach einem Extrusionsverfahren erhalten worden sind. Derartige Produkte weisen jedoch verschiedene Nachteile auf; beispielsweise besteht die Gefahr, daS diskontinuierliche dünne oder schwache Abschnitte vorliegen, oder daß überschüssiges Material entfernt werden muß.

Ein Spritzgußverfahren oder die Kombination eines Spritzgußverfahrens mit einem Blasverfahren wird daher bevorzugt, da hier die Nachteile des Strangpressverfahrens nicht vorliegen. Darüber hinaus weist ein solches Formgebungsverfahren zahlreiche Vorteile auf, da es möglich ist, wegen der überlegenen Beproduzierbarkeit hochgenaue Produkte zu erhalten, und da durch Spritzguß hergestellte Vorformlinge sehr gut für die nachfolgende Blasverformung geeignet sind. Sofern es gelingt, die oben genannten mehrschichtigen Körper nach einem Spritzgußverfahren herzustellen,

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2733913 lassen sich dadurch auf wirtschaftliche Weise Körper bzv. Gegenstände herstellen, nach denen als Gefäße ein außerordentlich hoher Bedarf besteht.

Zur Herstellung von mehrschichtigen Körpern nach einem Spritzgußverfahren bestehen die nachfolgenden Alternativen:

(1) Nach dem ersten Verfahren werden zwei oder mehrere Sorten Kunstharze unter laminarer Strömung in einen Formhohlraum gespritzt, und die Harze werden in dem Formhohlraum solange unter laminaren Strömungsbedingungen gehalten, bis dieser Hohlraum mit den Kunstharzen angefüllt ist; vergleiche hierzu beispielsweise die U.S.Patentschrift 3»339,24ο,

(2) Nach dem zweiten Verfahren wird zuerst die Gesamtmenge an einer Sorte Kunstharz, welche die Oberflächenschichten bilden soll, in der gewünschten Menge in den Formhohlraum eingespritzt; anschließend wird eine andere Sorte Kunstharz, welche die Kernschicht bilden soll, in den Formhohlraum eingespritzt, bis dieser mit diesen synthetischen Kunstharzen angefüllt ist; vergleiche hierzu beispielsweise die U.S.-Patentschrift 2,996,764 oder die Deutsche Offenlegungsschrift 2308571.

(3) Nach dem dritten Verfahren wird zuerst lediglich eine Sorte Kunstharz für die Oberflächenschichten in einer bestimmten Menge in den Formhohlraum eingespritzt; anschließend werden die andere Sorte an schäumbarexn Kunstharz für die Kernschicht und weiteres Kunstharz für die Oberflächen-

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schichten eingespritzt, bis der Formhohlraum gefüllt ist, um ein geschäumtes Produkt zu erhalten; vergleiche hierzu beispielsweise die Schweizerische Patentschrift Nr. 328,359.

Nach dem vierten Verfahren wird ein Vorformling, der vorher nach einem Spritzgußverfahren erhalten worden ist, in eine Form gebracht, die hinsichtlich ihrer Gestalt dem Vorformling entspricht jedoch größere Abmessungen aufweist, und anschließend wird weiteres Material rund um den Vorformling in den Formhohlraum eingespritzt; vergleiche hierzu beispielsweise die Japanische Patentpublikation Nr. 2998O/1971

Bas erste Verfahren wird in einem solchen Falle angewandt, wo ein mehrschichtiger Gegenstand angestrebt wird, dessen äußere:. Oberflächenschicht und dessen innere Oberflächenschicht aus verschiedenen Sorten Kunstharzen bestehen, oder für Körper, bei denen das Kunstharz für die äußere Schicht die gleiche Viskosität aufweist wie ein anderes Kunstharz für die Innenschicht, wobei beide Schichten die gleiche Dicke aufweisen. Sofern jedoch die Viskosität des Materials für die äußere Schicht und die Dicke der äußeren Schicht unterschiedlich sind zu der Viskosität des Materials für die innere Schicht und der Dicke der inneren Schicht, so besteht die Gefahr, daß die laminaren Strömungen der Kunstharzströme, welche sich in den Formhohlraum vorschieben, an ihren Vorderfronten in ein Ungleichgewicht geraten, so daß sich die beiden Materialien miteinander vermischen,

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bo daß ein Formkörper mit der angestrebten Schichtstruktur nicht erhalten wird. Sofern weiterhin dieses erste Verfahren dazu benutzt wird, einen Formkörper herzustellen, dessen äußere und innere Oberflächenschichten aus dem gleichen Material, während die Kernschicht aus einem anderen Material bestehen soll, so wird eine Vorrichtung zur Durchführung dieses ersten Verfahrens außerordentlich aufwendig und teuer wegen der Verwendung einer Düse mit zwei oder mehr Bohrverteilern und dergleichen.

Das zweite Verfahren ist auch als Sandwich-Spritzgußverfahren bekannt und erfordert eine relativ einfache Vorrichtung zu seiner Durchführung. Das zweite Verfahren erlaubt die Verwendung von Kunstharzen mit unterschiedlichen Viskositäten; die erhaltenen Formkörper weisen jedoch verdickte Kernschichten auf, die nicht im gewünschten Ausmaß geregelt werden können.

Das dritte Verfahren wird zur Herstellung bestimmter geschäumter Körper verwendet, mit einer geschäumten Kernschicht und un-geschäumten Oberflächenschichten. Nach diesem Verfahren ist es möglich, zwei Sorten von Kunstharzen gleichzeitig in den Formhohlraum einzuspritzen.

Das vierte Verfahren wird vorzugsweise zur Herstellung von mehrschichtigen Körpern verwendet, deren Oberflächenschichten und Kernschicht relativ große Dicke aufweisen.

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Nach diesem Verfahren ist es jedoch kaum möglich, Körper herzustellen, deren Schichtdicken weniger als 1 um betragen, da es bei diesem Verfahren erforderlich ist, während des Spritzvorganges recht hohe Spritzdrucke anzuwenden. Darüber hinaus haftet dem vierten Verfahren ein wirtschaftlicher Nachteil an, da so viele Formen verwendet werden müssen, wie Formgebungsschritte erforderlich sind.

Im Rahmen dieser Erfindung ist festgestellt worden, daß mehrschichtige Gegenstände aus thermoplastischen Kunstharzen nach einem Spritzgußverfahren erhalten werden können, bei denen die Kernschicht zwischen den Oberflächenschichten eingelagert ist und welche die gewünschte Dicke und Gestalt aufweisen; zur Herstellung wird zuerst eine erste Sorte Kunstharz für die Oberflächenschichten in einen Formhohlraum eingespritzt; anschließend wird eine zweite Sorte Kunstharz für die Kernschicht und ein anderer Körper aus dem ersten Kunstharz gleichzeitig oder anschließend in den Formhohlraum eingebracht; hierbei ist es erforderlich, die Menge an zuerst eingespritztem ersten Kunstharz innerhalb eines bestimmten Bereichs zu halten, weiterhin das Verhältnis von Durchsätzen zwischen dem ersten und zweiten Kunstharz, die gleichzeitig eingespritzt werden, in einem bestimmten Bereich zu

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halten und schließlich das Verhältnis der Schmelz-Viskositäten der beiden Kunstharze in einem bestimmten Bereich zu halten.

Hit der vorliegenden Erfindung werden mehrschichtige Formkörper bereitgestellt die aus zwei Sorten von thermoplastischen Kunstharzen bestehen nämlich von einem Kunstharz für die Oberflächenschicht und aus einem Kunstharz für die Kernschicht; diese Formkörper kennen die Form von Hohlkörpern, Gefäßen, Behältern, einseitig verschlossenen rohrförmigen Gegenständen, Scheiben oder dergleichen aufweisen, welche jeweils im Querschnitt eine dreischichtige Struktur aufweisen, wobei die Kernschicht zwischen den Oberflächenschichten eingelagert ist, und die Dicke der Kernschicht weniger als die halbe Gesamtdicke des Körpers ausmacht.

In einer solchen dreischichtigen Struktur bilden die Oberflächenschichten die beiden Seitenflächen eines plattenförmigen Gegenstandes oder die Außenwand und Innenwand eines zylindrischen Gegenstandes oder Hohlkörpers. In jedem Falle wird unter Kernschicht eine dünne Schicht verstanden, welche einheitlich zwischen den Oberflächenschichten im gesamten Körper angeordnet ist. Solche dreischichtigen Körper stellen verschiedene nützliche Formkörper mit angestrebten

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Eigenschaften dar; beispielsweise lassen sich nach der vorliegenden Erfindung Hohlkörper oder Gefäße darstellen mit einer beständigen Sperrschicht für Gase lind geringer Vasserdampf durchlässigkeit; hierzu werden für die Oberflächenschichten ein Kunstharz, das als Sperrschicht für das Gas dient, verwendet und für die Kernschicht ein Kunstharz verwendet, das geringe Vasserdampf durchlässigkeit aufweist.

Die Maßnahmen eine« Spritzgußverfahrens zur Verarbeitung von zwei Sorten Kunstharze für die Herstellung von mehrschichtigen Körpern lassen sich in die nachfolgenden Verfahren einteilen:

Ein Verfahren, bei welchem die Kunstharze im wesentlichen gleichzeitig eingespritzt werden, wobei die in zwei Spritzzylindern angesammelten Kunstharze in einer einzigen Spritzung eingespritzt werden, oder die Kunstharze werden in einem einzigen Spritzzylinder ohne gegenseitige Vermischung gesammelt und in einer einzigen Spritzung eingespritzt, oder zuerst wird lediglich eine Sorte synthetisches Kunstharz eingespritzt und anschließend wird eine andere Sorte synthetisches Kunstharz eingespritzt, bevor das zuerst eingespritzte Material abgekühlt ist, um das andere Material am Einfliessen zu hindern;

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zu einer anderen Alternative gehört ein Verfahren, wonach ein Vorformling, der mittels einem Spritzgußverfahren in einer ersten Spritzung erhalten wurde, vollständig abgekühlt wird und anschließend in einen anderen Formhohlraum eingebracht wird, welchereine ähnliche Gestalt jedoch mit größeren Abmessungen aufweist, so daß ein Zwischenraum rund um den Vorformling in dem Formhohlraum gegeben ist; daraufhin wird in einer zweiten Spritzung das Material in diesen Zwischenraum rund um den Vorformling eingespritzt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird das zuerst genannte Verfahren angewandt, da dieses im Vergleich mit dem zweiten Verfahren eine Anzahl von Vorteile aufweist; beispielsweise nimmt beim letzteren Verfahren die Anzahl der erforderlichen teueren Formen mit einem Anstieg der Spritzvorgänge zu; weiterhin ist das letztere Verfahren auf die Herstellung von Formkörpern beschränkt, bei denen die Dicke der einzelnen Schichten mehr als 1 mm beträgt.

Demgegenüber ist im Bahnen der Erfindung vorgesehen, daß die Dicke der Kernschicht weniger als die halbe Gesamtdicke des Körpers ausmacht; das bedeutet, daß die Dicke der Kernschicht weniger als die Gesamtdicke der Oberflächenschichten beträgt. Das bedeutet wiederum,

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daß die Kernschicht mit der Eigenschaft einer Gas-Sperrschicht wirtschaftlich hergestellt werden kann, da lediglich eine geringe Menge an teuerem Kunstharz, das eine Gas-Sperrschicht ergibt, benötigt wird.

Darüber hinaus ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf Formkörper gerichtet, welche dickere Härtungsschichten aufweisen; diese Härtungsschichten sind im Bereich der Oberflächenschichten ausgebildet, wo diese die Innenwand des Formhohlraumes berühren; bei solchen Formkörpern kann die Dicke der Kernschicht weniger als den halben Wert betragen, der erhalten wird, wenn die Dicke der Härtungsschichten von der Gesamtdicke des Körpers abgezogen wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden besonders günstige mehrschichtige Körper dann erhalten, wenn deren Querschnitt der nachfolgenden Bedingung genügt:

a + b ^. 1/2(a + b + c)

wobei a für die Dicke der Kernschicht steht; b für die kleinere Dicke der Oberflächenschichten steht; und c für die größere Dicke der Oberflächenschichten steht.

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Bei mehrschichtigen Körpern, die gemäß dem Stand der Technik gespritzt worden sind, muß die Dicke der Kernschicht erhöht werden, sofern es angestrebt wird, die Kernschicht möglichst nahe an der Oberflächenschicht anzuordnen. Demgegenüber kann bei den erfindungsgemäßen, gespritzten, mehrschichtigen Körpern, deren Querschnittsstruktur der Bedingung a + b<1/2(a + b + c) genügt, die Kernschicht nahe der Oberflächenschicht angeordnet werden, ohne daß hierzu die Dicke der Kernschicht erhöht werden muß.

Somit werden mit der vorliegenden Erfindung mehrschichtige Formkörper bereitgestellt, welche zahlreiche für die Bedürfnisse der Praxis vorteilhafte Eigenschaften aufweisen, wie das nachfolgend ausgeführt wird.

Im allgemeinen wird die Kernschicht aus einem teurem Kunstharz gebildet, das besondere Eigenschaften aufweist, wie etwa die Fähigkeit als Sperrschicht zu dienen, oder hohe Festigkeit und dergleichen. Daraus ergibt sich ohne weiteres, daß ein solcher Körper umso preisierter hergestellt werden kann, je dünner die Kernschicht ist.

Bei zylindrischen oder ähnlich geformten Gefäßen kann

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der Anteil an synthetischem Kunstharz verringert werden, in dem die Kernschicht nahe der Innenwand des Gefäßes angeordnet wird, anstelle der Anordnung der Kernschicht im mittleren Wandabschnitt, sofern die Kernschicht sehr dünn ist im Vergleich mit der gesamten Wandstärke des Gefäßes. Dies stellt einen bemerkenswerten wirtschaftlichen Vorteil dar, wenn eine große Anzahl von Gefäßen hergestellt werden soll.

Bei einem zylindrischem mehrschichtigen Körper,.der als Xxefäß zur Aufbewahrung von unter Druck stehenden fluiden Medien, wie etwa kohlensäurehaltigen Getränken dienen soll, kann trotz der dünneren Wandstärke eine ausreichende !festigkeit erhalten werden, wenn die Kernschicht aus einem hochfesten Kunstharz gebildet und nahe der Innenwand des Gefäßes angeordnet wird, wo die größten Beanspruchungen zu erwarten sind.

Sofern mit einer örtlichen Beanspruchung der Außenwand des Gefäßes zu rechnen ist, kann die aus hochfestem Kunstharz gebildete Kernschicht nahe der Außenwand des Gefäßes angeordnet werden, um zu verhindern, daß irgend ein Riß in der Außenwand des Gefäßes die Innenwand des Gefäßes erreicht.

für einen dreischichtigen Formkörper mit einer transparenten Oberflächenschicht und einer gefärbten Kernschicht ist gut bekannt, daß die Färbung als

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tiefer empfunden wird, sofern die Dicke der äußeren Oberflächenschicht erhöht wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der gleiche vorteilhafte Eindruck dadurch erzielt werden, daß die Kernschicht nahe der Innenwand des Körpers ausgebildet wird, ohne die Wandstärke insgesamt zu erhöhen.

Aus obigen Darlegungen wird deutlich, daß es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich ist, die Kernschicht innerhalb der Wandstärke des Körpers an der angestrebten Stelle zwischen der Außenwand und der Innenwand anzuordnen. Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise auf Gegenstände wie etwa Hohlkörper, Gefäße und dergleichen angewandt werden, bei denen die Kernschicht eine äußerst geringe Dicke aufweist, beispielsweise weniger als der gesamten Wandstärke.

Zu den thermoplastischen Kunstharzen, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung für die Bildung der Oberflächenschicht en und der Kernschicht eingesetzt werden, gehören irgendwelche thermoplastischen Kunstharze, die handelsüblich zugänglich sind. Das Kunstharz für die Kernschicht wird vorzugsweise aus den nachfolgenden Materialien ausgewählt, nämlich einem Copolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, ein verseiftes Ithylen-Vinylazetat-Copolymerisat, Nylon, ein Copolymerisat aus Acrylnitril und Styrol, bei dem Acrylnitril den

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Hauptbestandteil darstellt, und Gemische dieser Materialien. Diese Harze sind überlegen hinsichtlich der Fähigkeit als Gas-Sperrschicht zu dienen.

Sas hochfeste Kunstharz kann aus den nachfolgenden Materialien ausgewählt werden, nämlich Acrylnitril-Butadiene-Styrol-Copolymerisat, Polyäthylenterephthalat, den oben genannten Harzen mit Sperrschicht-Eigenschaften, denen Glasfasern zugesetzt worden sind, und ähnliche Materialien. Darüber hinaus können jedem der genannten Kunstharze Zusätze,wie etwa Farbstoffe und dergleichen zugesetzt werden.

Es ist zu beachten, daß im Rahmen der Erfindung auch die Verwendung von lediglich einer einzigen Sorte Kunstharz vorgesehen werden kann. In einem solchen Falle werden die Oberflächenschichten und/oder die Kernschicht aus dem gleichen Kunstharz gebildet, das irgendwelche geeigneten Zusätze enthält.

Sofern die verschiedenen Sorten von Kunstharze nicht miteinander mischbar sind, kann mit einem Kunstharz * oder mit beiden Kunstharzen irgend ein Klebharz vermischt werden, so daß eine Lösung der Bindung der Kernschicht mit den Oberflächenschichten verhindert werden kann. Diese Maßnahme wird besonders dort vorgezogen, wo die Oberflächenschichten aus einem Polyolefin gebildet werden und die Kernschicht aus einem Gemisch

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aus verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat und Polyolefin gebildet wird, wobei das Gewichtsverhältnis 1o-9o Gewichtsteile Polyolefin auf 9o-1o Gewichtsteile Copolymer!sat beträgt.

Zur Erzielung des gleichen Zweckes kann die Kernschicht auch aus einem Gemisch gebildet werden, das aus verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat, Polyolefin und einem thermoplastischen Polymer besteht, wobei das Polymer auf 1oo g 12o - 14oo milli-Äquivalent' (meq) Carbonylgruppen in der Hauptkette oder der Seitenkette enthält; hierbei soll der Polymeranteil o,5 bis 15 Gewichtsteile auf 1oo Gewichtsteile der Summe von Polyolefin und verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat betragen. Unter einem verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerieat wird ein Copolymerisat verstanden, das 25 bis 5o Mol% Äthylen enthält und dessen Verseifungsgrad mehr als 96% beträgt. Die Carbonylgruppen in der Hauptkette oder der Seitenkette des thermoplastischen Polymers beruhen auf freien Carbonsäuregruppen, Carboxylatgruppen, Carboneäureamidgruppen, Carbonsäureanhydridgruppen, Carbonatgruppen, Urethangruppen und Harnetoffgruppen in einer Konzentration von 12o - 14-OO milli-Äquivalent auf 1oo g Polymer. Zu solchen thermoplastischen Kunstharzen gehört ein Copolymer aus Äthylen und Vinylmonomeren mit Carboxylatgruppen wie etwa Polyvinylazetat, Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisate, auf Polyäthylen aufge-

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pfropftes Acrylharz, aliphatische Polyamide, wie etwa Polyhexamethylen-Adipinsäureamid und dergleichen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden mehrschichtige Formkörper nach einem Verfahren hergestellt, zu dem die nachfolgenden Verfahrensschritte gehören:

Zuerst wird eine erste Sorte geschmolzenes Kunstharz zur Bildung der Oberflächenschichten in einen Formhohlraum eingespritzt;' und

anschließend wird eine zweite Sorte Kunstharz und ein anderer Körper aus dem ersten Kunstharz in den Formhohlraum in Form konzentrischer Schichten eingespritzt;

die Spritzungen werden mit der Maßgabe durchgeführt, daß das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes, das Verhältnis der Durchsätze des ersten Kunstharzes zu dem zweiten Kunstharz, die. gleichzeitig eingespritzt werden, sowie das Verhältnis der Schmelzviskositäten der beiden Kunstharze jeweils innerhalb bestimmter Bereiche gehalten werden.

Unter den jeweiligen bestimmten Bereichen wird verstanden, daß das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes gleich dem Volumen der Härtungsschichten gehalten wird, die dort gebildet werden, wo das erste Kunstharz die Innenwand des Formhohlraums berührt, unmittelbar nach dem

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der Formhohlraum vollständig mit Kunstharzen angefüllt worden ist;

die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes wird kleiner als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes gehalten;

die Schmelzviskositäten und die jeweils eingespritzten Volumen des ersten und zweiten Kunstharzes werden dahingehend festgelegt, daß diese Kunstharze fortschreitend mit laminarer Strömung in den lormhohlraum fließen, ohne das ein Kunstharz das andere Kunstharz an der jeweiligen Vorderfront bedeckt.

Die bestimmten Bereiche werden konkret mit den nachfolgenden Bedingungen definiert:

M - L², Vi - 2(Vm/lm) l_o,

, vorzugsweise 1<CQ*5o_t besonders bevorzugt 15;

, vorzugsweise *UM*5o, besonders bevorzugt HM415, und -UL&12

wobei die Symbole die nachfolgende Bedeutung haben:

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Vi * das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes pro Breiteneinheit des Formhohlraums in einer Richtung senkrecht zur Strömungsrichtung des Kunstharzes;

Q β das Verhältnis des Durchsatzes des ersten Kunstharzes zu dem Durchsatz

des gleichzeitig eingespritzten zweiten Kunstharzes;

K « das Verhältnis der Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes zu der Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes;

L « das Verhältnis der Dicke der ersten Kunstharzschicht zu der Dicke der zweiten Kunstharzschicht;

Vm = das Volumen des Formhohlraumes; Im = die Dicke des Formhohlraumes; = die Dicke der Härtungsschicht, die benachbart zur Innenwand des Formhohlraumes gebildet wird, nach dem der letztere vollständig gefüllt ist.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die mehrschichtigen Formkörper auch nach einer alternativen Verfahrensführung hergestellt werden, bei welcher das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes kleiner ist als das Volumen der Härtungsschichten, und bei dem die Schmelzviskositäten und eingespritzten Volumen der gleichzeitig eingespritzten Kunstharze dahingehend festgelegt werden, daß diese Kunstharze mit einer laminaren Strömung

die Vorderfront in den Formhohlraum fließen, wobei/des zweiteaKunstharz-

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Stromsvon dem ersten Kunstharzstrom bedeckt ist. Für diese alternative Verfahrungsführung gelten andere bestimmte Bereiche für die oben angegebenen Werte. Im einzelnen sollen diese Werte den nachfolgenden Bedingungen genügen:

(Q₊I)

+6L2(L+1)

7. 2Vm . J Im

vorzugsweise 1{Q^5o, besonders bevorzugt

vorzugsweise 1<.W*5o_t besonders bevorzugt und
vorzugsweise 1^

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen auch acht Blatt Abbildungen mit den figuren Λ bis 16; im einzelnen zeigen· figur 1 ein synthetisches Kunstharz beim Fließen innerhalb eines Rohres oder dergleichen;

Figuren 2 bis 1o das Fortschreiten und den Zustand von entsprechenden Kunstharzen, die in einen Formhohlraum eingespritzt werden; im einzelnen zeigen die Figuren 2, 3, 6 und 7 die Bedingungen beim Spritzen von Materialien

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entsprechend Verfahren, die nicht zur vorliegenden Erfindung gehören; die Figuren 4· und 8 zeigen die Bedingungen beim Spritzen von Materialien gemäß dem Erfindungsνerfahren; die Figuren 5 und 9 erläutern in schematischer Darstellung die verschiedenen Bedingungen des Flußes an der Vorderfront in dem Formhohlraum; und Figur 1o erläutert die Bedingungen beim Einspritzen des Kunstharzes gemäß der anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figur 11 in Form einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit zwischen L, Q und M entsprechend einer bekannten Theorie; hierbei wird der erfindungsgemäß vorgesehene Bereich von den geraden Linien A, B, C und D umschlossen.

Figur 12 in einer Schnittdarstellung die wesentlichen Teile einer Spritzgußvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 13 in einer ähnlichen Darstellung wie Figur 12 eine andere Ausführungsform einer Spritzgußvorrichtung, welche für die Durchführung der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen ist;

Figur 14 in einer Schnittdarstellung die wesentlichen Teile einer weiteren Spritzgußvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

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Figur 15 ein Ventil, das in der Düse des Spritzzylinders nach Figur 14 angeordnet sein kann; und

Figur 16 in Form einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit der Schmelzviskosität von der Temperatur bei einem SAN-Kunstharz.

Das Verhalten des in den Formhohlraum eingespritzten Kunstharzes ist gewöhnlich kompliziert und hängt von der Gestalt des Formhohlraumes und weiteren Faktoren ab. Dieses Verhalten ist in der Fachwelt bekannt; mit Figur 1a ist dieses bekannte Verhalten dargestellt, wobei diese Figur einen Schnitt in einer Richtung parallel zur Hauptströmungsrichtung des Kunstharzes darstellt. Gemäß Figur 1a fließt das eingespritzte Kunstharz in einer laminaren Strömung in den Formhohlraum wobei die Vorderfront konvex ausgebildet ist, wie das mit einer ausgezogenen Linie dargestellt ist. Von der konvexen Vorderfront aus bewegt sich das Kunstharz auf die Innenwände des Formhohlraums zu, wie das mit den geetrichelten Linien dargestellt ist. Sobald das Kunstharz mit den Innenwänden des Formhohlraums in Berührung gekommen ist, werden auf beiden Seiten des Flußes Härtungsschichten gebildet, so daß sich der zentrale Fluß zwischen den Härtungsschichten auf beiden Seiten weiter nach vorne bewegt und fortlaufend eine konvexe Vorderfront bildet, bis der Formhohlraum vollständig mit dem Harz ausgefüllt ist. Vie das noch deutlicher

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mit Figur 1b dargestellt ist, werden die Härtungsschichten fortlaufend aus dem Material gebildet, daß mit dem zentralen Fluß zugeführt wird. Sofern für die Bildung der Oberflächenschichten eine erste Sorte von Kunstharz vorgesehen ist, dem eine zweite Sorte Kunstharz für eine Kernschicht folgt, wobei der Anteil an erstem Kunstharz kleiner ist als der Anteil an zweitem Kunstharz, dann werden im Verlauf Härtungsschichten aus dem zweiten Kunstharz gebildet.

Die Dicke der Härtungsschicht hängt von der Temperatur des Kunstharzes und der Form ab, weiterhin von der Fließgeschwindigkeit und ähnlichen Faktoren. Sofern diese Faktoren in geeigneter Weise ausgewählt werden, kann die Dicke der Härtungsschicht entsprechend einem vorgegebenem Vert festgelegt werden.

Aus obigen Darlegungen folgt, daß ein mehrschichtiger Körper mit Oberflächenschichten und einer Kernschicht zwischen diesen Oberflächen hergestellt werden kann, sofern das Material für die Oberflächenschichten das gleiche Volumen aufweist wie die gebildeten Härtungsschichten.

Die Figur 2 dient zur Erläuterung eines bekannten Verfahrens, bei dem zuerst eine erste Sorte Kunstharz 1 in einen Formhohlraum eingespritzt wird, dessen Volumen zur Bildung der Härtungsschichten 2 ausreicht; anschließend

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wird eine zweite Sorte Kunstharz 3 eingespritzt. Im Verlauf des Fließens innerhalb des Formhohlraums befindet sich das erste Kunstharz 1 vor dem zweiten Kunstharz 3 (vergleiche Figur 2a). Dieser Körper aus dem ersten Kunstharz 1 wird von dem kontinuierlich eingespritzten zweiten Kunstharz 3 nach vorne gedrückt und bildet fortlaufend die Härtungsschichten 2 bis ein Körper gebildet ist, bei dem die dünnere Härtungsschicht eich nahe der Innenwand des Formhohlraums befindet, und eine dickere Kernschicht 6 von der Härtungsschicht umgeben ist (vergleiche Figur 2b).

Mit Figur 3 wird der Fließzustand eines anderen Verfahrens als des erfindungsgemäßen erläutert, wobei das erste Kunstharz 1 zuerst in einem Volumenanteil in den Formhohlraum eingespritzt wird, der ausreicht, die Härtungsschichten 2 zu bilden; anschließend wird ein anderer Körper aus dem ersten Kunstharz 4- zusammen mit einem zweiten Kunstharz 3 in den Formhohlraum eingespritzt, so daß sich das erste Kunstharz vor der Vorderfront des zweiten Kunstharzes befindet. Im Verlauf des Fließens (vergleiche Figur 3a) verschiebt sich das erste Kunstharz 4 nach vorne und bedeckt die Vorderfront des zweiten Kunstharzes 3 was mit einer zunehmenden Menge an diesem Harz verstärkt wird. Nach dem der Formhohlraum vollständig mit den Kunstharzen ausgefüllt ist, sind die geschlossenen Enden des Formhohlraums lediglich von den Schichten 5 und 7 aus dem ersten Kunstharz

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besetzt, während das zweite Kunstharz 6 diese Enden nicht erreicht hat (vergleiche Figur 3b).

Mit Figur 4 wird der Fließzustand einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens erläutert, bei welcher zuerst das erste Kunstharz 1 in einer Menge in den Formhohlraum eingespritzt wird, welche dem Volumen der Härtungsschichten 2 entspricht; anschließend werden das zweite Kunstharz 3 und ein weiterer Körper aus dem ersten Kunstharz 4 eingespritzt; das erste Kunstharz 4 und das zweite Kunstharz 3 verschieben sich fortlaufend in den Formhohlraum hinein, ohne das ein Kunstharz das andere bedeckt; beide fließen in laminarer Form zwischen den Härtungsschichten 2 aus dem ersten Kunstharz 1 (vergleiche Figur 4a). Nach dem der Formhohlraum vollständig gefüllt ist, hat auch das zweite Kunstharz die geschlossenen Enden des Formhohlraums erreicht (vergleiche Figur

Mit Figur 5 ist in vergrößerter Darstellung der mit Figur 4 dargestellte Fließzustand dargestellt. Das erste Kunstharz und das zweite Kunstharz können sich dabei verhalten, wie das mit den Figuren 5a und 5b dargestellt ist; die Figur 5a zeigt das Verhalten, wenn eine relativ große Menge zweites Kunstharz verwendet wird; die Figur 5b zeigt das Verhalten, wenn eine relativ kleine Menge zweites Kunstharz verwendet wird; die Figuren 5a* und 5b¹ zeigen die

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Ergebnisse der Strömung entsprechend den Figuren 5a und 5b, nach dem eine gewisse Zeitspanne verstrichen ist.

Aus Figur 5 ist ersichtlich, daß das zweite Kunstharz für die Kernschicht sich fortschreitend in einer dünnen Schicht vorschieben muß, damit eine Kernschicht mit einheitlicher geringer Dicke erhalten wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Schmelzviskositäten und die Durchsätze des ersten Kunstharzes und des zweiten Kunstharzes in einer besonderen Beziehung zueinander gehalten werden, wie das erfindungsgemäß vorgesehen ist.

Um einen Formkörper zu erhalten, bei welchem die Dicke der einheitlichen Kernschicht kleiner ist, als die halbe Gesamtwandstärke des Körpers, muß die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes kleiner sein, als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes zur Bildung der Oberflächenschichten. Sofern die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes gleich derjenigen dee ersten Kunstharzes oder größer als diese ist, kann der oben genannte Körper nicht erhalten werden, da das Kunstharz mit der größeren Viskosität das Kunstharz mit der kleineren Viskosität preßt, so daß die Dicke der Schicht aus dem zweiten Kunstharz gleich oder größer wird, als die Dicke der Schicht aus dem ersten Kunstharz, sofern die beiden Kunstharze mit gleichem Durchsatz in den Formhohlraum

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eingespritzt werden. Sofern der Durchsatz des zweiten Kunstharzes gegenüber dem Durchsatz des ersten Kunstharzes verringert wird, um diese Schwierigkeit zu beseitigen, kann der gewünschte Körper nicht auf ähnliche Weise hergestellt werden, da das zweite Kunstharz von dem ersten Kunstharz bedeckt werden wird. Sofern die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes kleiner ist als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes kann der gewünschte Körper erhalten werden, da das erste Kunstharz das zweite Kunstharz preßt, um die Dicke der zweiten Kunstharzschicht zu vermindern, wodurch die lineare Geschwindigkeit der Vorderfront des zweiten Kunstharzes größer wird als diejenige des ersten Kunstharzes, so daß sich das erste Kunstharz und das zweite Kunstharz gemeinsam fortschreitend nach vorne schieben, ohne daß ein Harz das andere bedeckt, was durch geeignete Auswahl des Durchsatzes geschieht.

Auf anderem Wege läßt sich dies quantitativ ausdrucken, sofern die oben eingeführten Definitionen benutzt werden. Im einzelnen muß Vi = 2 1_Q VM/lm sein; was auch das Volumen der Härtungsschichten pro Breiteneinheit des Formhohlraums in einer Richtung senkrecht zum Fluß des Kunstharzes bezeichnet, da das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes gleich dem oben genannten Volumen der Härtungsschich-

o ten sein soll. Darüberhinaus muß M » L sein, da sich das erste Kunstharz und das zweite Kunstharz fortlaufend

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in den Formhohlraum hinein verschieben sollen.

Vie das oben angegeben wurde, kann die Kernschicht aus demjenigen Kunstharz gebildet werden, das an zweiter Stelle in den Formhohlraum eingespritzt worden ist, sofern das Volumen des zuerst eingespritzten Kunstharzes gleich dem Volumen der gebildeten Härtungsechichten ist.

Sofern das zuerst eingespritzte erste Kunstharz in einem zu großen Volumenanteil eingespritzt wird, wird das geschlossene Ende des Formhohlraums von dem zuerst eingespritzten Kunstharz besetzt, so daß das an zweiter Stelle eingespritzte zweite Kunstharz das geschlossene Ende des Formhohlraums nicht erreichen kann. Sofern andererseits das zuerst eingespritzte erste Kunstharz in einem zu kleinen Volumenanteil eingespritzt wird, dann bildet das zweite Kunstharz einen Teil der Härtungsschichten. Sofern jedoch die Schmelzviskositäten und das eingespritzte Volumen des ersten und zweiten Kunstharzes, die gleichzeitig mit der zweiten Spritzung eingespritzt werden,dahingehend festgelegt werden, daß das erste Kunstharz beim Fließen die Vorderfront des zweiten Kunstharzes bedeckt, dann wird das Kunstharz für die Bildung der Härtungsechichten aus dem an zweiter Stelle eingespritzten ersten Kunstharz nachgeliefert, nachdem sich das zuerst eingespritzte erste Kunstharz vollständig in einen Teil der Härtungsschichten umge-

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wandelt hat. Es ist daher ersichtlich, daß das Gesamtvolumen an dem zuerst und an zweiter Stelle eingespritzten ersten Kunstharz gleich dem Volumen sein soll, das zur Bildung der vollständigen Härtungsschichten erforderlich ist, damit eine Schicht aus zweitem Kunstharz erhalten wird, die sich im wesentlichen über die gesamte Länge des Formhohlraums ausbildet.

Mit Figur 6 wird der Fließzustand bei einem anderen Verfahren als dem erfindungsgemäßen erläutert, bei welchem das Volumen des zuerst eingespritzten Kunstharzes 1 größer ist als das Volumen der gebildeten Härtungsschxchten. Kit Figur 6b wird der Zustand erläutert, nach dem eine vorgegebene Menge an erstem und zweitem Kunstharz in den Formhohlraum eingebracht und dieser vollständig gefüllt ist. Aus Figur 6b ist ersichtlich, daß der vordere Abschnitt des Formhohlraums nahe dem verschlossenen Ende von dem zuerst eingespritzten ersten Kunstharz besetzt ist, so daß die Schicht aus zweitem Kunstharz das verschlossene Ende des Formhohlraums nicht erreicht.

Mit Figur 7 wird der Fließzustand bei einem anderen Verfahren als dem erfindungsgemäßen erläutert, bei welchem das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes kleiner ist als das Volumen der gebildeten Härtungsschichten. Vie aus Figur 7b ersichtlich ist, reicht das zuerst eingespritzte erste Kunstharz nicht

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zur Bildung von Härtungsschichten aus, welche die gesamte Kernschicht vollständig einhüllen, so daß die Kernschicht an die Außenseite des Formkörpers austritt.

Hit Figur 8 wird der Fließzustand einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert) bei welcher eine Schicht aus zweitem Kunstharz (Kernschicht) vollständig von einer Schicht aus erstem Kunstharz bedeckt ist und diese zweite Schicht bis nahe zu den verschlossenen Enden des Formhohlraums gebildet wird.

Hit Figur 9 ist in vergrößerter Darstellung der Fließzustand an der Vorderfront der Fließbedingungen nach Figur 8 dargestellt. Hierbei zeigt Figur 9a den Fließzustand unmittelbar nach dem das erste und zweite Kunstharz gleichzeitig in den Formhohlraum eingespritzt worden sind, wobei das erste Kunstharz in einer relativ kleinen Menge benutzt wird. Die Figur 9b zeigt einen anderen Fließzustand zur gleichen Zeit der Einspritzung wie Figur 9«> wobei jedoch das erste Kunstharz in einer relativ großen Menge benutzt wird. Aus Figur 9a* ist ersichtlich, daß die Schicht aus zweitem Kunstharz die Vorderfront des Kunstharzflusses in dem Formhohlraum erreichen kann, wenn das zweite Kunstharz in geeigneter Weise von dem ersten Kunstharz bedeckt ist. Jedoch ist aus Figur 9b¹ ersichtlich, daß die Schicht

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aus zweitem Kunstharz die Vorderfront des Kunstharzflusses nicht erreicht, sofern das erste Kunstharz welches

das zweite Kunstharz bedeckt, in zu großer Menge vorhanden ist.

Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Durchsatz des ersten Kunstharzes größer ist als der Durchsatz des zweiten Kunstharzes; dadurch wird gewährleistet, daß das erste Kunstharz bei seiner Verschiebung in den Formhohlraum hinein die Vorderfront des zweiten Kunstharzes bedeckt; weiterhin soll die Dicke der Schicht aus zweitem Kunstharz kleiner sein als die Dicke der Schichten aus erstem Kunstharz. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich somit von der ersten Ausführungsform darin, daß die nachfolgenden Beschränkungen vorgesehen werden, wenn die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes nicht kleiner ist als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes. Die Beschränkung liegt darin, daß das Gesamtvolumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes und des nachfolgend eingespritzten ersten Kunstharzes, welches die Vorderfront des zweiten Kunstharzes bedeckt, gleich dem Volumen der gebildeten Härtungsschichten sein sollen, sofern die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes gleich der Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes ist. Die andere Beschränkung liegt darin, daß der Durchsatz des ersten Kunstharzes größer sein soll,

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um zu verhindern, daß das zweite Kunstharz das erste Kunstharz wegdrückt, was geschehen könnte, wenn die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes größer ist als diejenige des ersten Kunstharzes. Hinsichtlich der anderen Beschränkung soll das Gesamtvolumen des ersten, nachfolgend eingespritzten Kunstharzes in ähnlicher Veise gleich dem Volumen der gebildeten Härtungsschichten sein. Damit wird gewährleistet, daß alle gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Formkörper eine Kernschicht mit einer Dicke aufweisen, die im wesentlichen gleich der halben Gesamtwandstärke dieser Körper ist.

Wird andererseits für das zweite Kunstharz eine kleinere ßchmelzviskosität vorgesehen als für das erste Kunstharz, dann drückt das erste Kunstharz das zweite Kunstharz beiseite, wodurch die Dicke der Kernschicht vermindert wird, selbst wenn der Durchsatz an zweitem Kunstharz, in entsprechendem Ausmaß kleiner ist, als diejenige an erstem Kunstharz. Dies führt dazu, daß die lineare Geschwindigkeit der Schicht aus zweitem Kunstharz größer ist als diejenige der Schichten aus erstem Kunstharz, so daß die Vorderfront der zweiten Kunstharzschicht nicht zu stark . von den Schichten aus erstem Kunstharz bedeckt ist. Dies hat zur Folge, daß die Schicht aus zweitem Kunstharz die geschlossenen Enden des Formhohlraums in Form einer einheitlich dünnen

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Schicht nahezu erreichen wird.

Aus obigen Darlegungen ist ersichtlich, daß gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die angestrebten Formkörper auch dann erhalten werden können, wenn die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes nicht kleiner ist als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes, wie das für die erste Ausführungsform vorgesehen ist. Insbesondere wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dann bevorzugt eingesetzt, wenn die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes kleiner ist als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes.

Sofern das Gesamtvolumen des ersten, nachfolgend eingespritzten Kunstharzes kleiner ist als das Volumen der gebildeten Härtungsschichten, dann kann das zweite Kunstharz einen Teil der Härtungsschichten bilden an einer Stelle nahe der Schicht aus zweitem Kunstharz, wie das mit Figur 1o dargestellt ist. Diese Möglichkeit liegt natürlich im Bereich der vorliegenden Erfindung. Das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes kann wahlweise in einem solchen Bereich gehalten werden, der ausreicht, um dem zweiten Kunstharz bei der allerersten Einspritzung ein Austreten nach außen zu ermöglichen, während dieser Bereich nicht ausreichend sein soll, um zu verhindern, daß das zweiteKunstharz die ver-

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27339 schlossenen Enden des Formhohlraums nahezu erreicht.

Sofern die oben angegebene Beschränkung mit den bereits eingeführten Definitionen erläutert wird, kann diese wie nachfolgend angegeben quantitativ ausgedrückt werden:

Bezüglich des Volumens der Härtungsschichten muß Vi₊V kleiner sein als 2*1 ·Vm/lm; hierdurch wird ausgedrückt, daß das Gesamtvolumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes und das an zweiter Stelle gemeinsam mit dem zweiten Kunstharz eingespritzten ersten Kunstharz um vor der Vorderfront aus zweitem Kunstharz vorhanden zu sein, kleiner sein soll, als das Volumen der Härtungsschichten; die Summe aus Vi₊V ist notwendigerweise größer als Null. Das hier benützte neue Symbol V beschreibt das Volumen des ersten Kunstharzes, das nahe der Vorderfront des Flußes aus zweitem Kunstharz vorhanden ist und gleichzeitig mit diesem eingespritzt worden ist. Somit läßt sich nach einer bekannten Theorie ableiten, dass

£0/(Q+l)-6L²(L₊I)/ £(M₊L)₊3L(L+l)f 7 (Vm-Vi) ergibt

Vi <£- £(M+L)+3L(L+1)J (Q₊I)/

6L²Uh-I)J Vm₊ /*{(M₊L)+3L(L₊1^ (Q₊I)/ £(M+L)₊ 3L(L₊I)J ₊6L²(L₊I)J x2 · Vm · k/ U.

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2 Weiterhin muß M kleiner sein als L , da das erste Kunstharz beim Fließen die Schicht aus zweitem Kunstharz bedecken soll.

Mit Figur 11 sind die Abhängigkeiten von L, Q und M dargestellt, beruhend auf der Theorie der "Doppeltlaminaren Strömung", bezogen auf Newton -sehe Flüssigkeiten. Deshalb lassen sich diese Werte leicht aus der graphischen Darstellung nach Figur 11 ermitteln. Für die Praxis müssen die entsprechenden Werte von L, Q und M innerhalb der nachfolgend aufgeführten Bereiche liegen.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, daß die Dicke der Kernschicht gleich oder größer ist als o,o5 mm, auch wenn diese Kernschicht aus einem Kunstharz gebildet wird, das eine Sperrschicht zu bilden vermag; hierbei wird davon ausgegangen, daß die vorteilhaften Auswirkungen dieses Kunstharzes auch dann zum Tragen kommen, wenn dieses in einer außerordentlich dünnen Schicht eingesetzt wird. Andererseits soll die Dicke der Kernschicht kleiner sein als 2 mm, denn bei den üblichen, nach dem Spritzgußverfahren hergestellten Formkörpern beträgt die Wandstärke gewöhnlich nicht mehr

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als 4 mm. Als Folge davon soll die Dicke der Kernschicht vorzugsweise im Bereich von o,o5> bis 2 mm liegen, wobei der obere Grenzwert bereits ausgenommen ist; hieraus ergibt sich für L ein Wert im Bereich von 1 bis 8o, wobei der untere Grenzwert ausgenommen

ist. Um die Bedingung L « M bei der ersten Ausführungsform der Erfindung zu erfüllen, würde der größte Wert für Il 8o betragen. Dies läßt sich in der Praxis nicht verwirklichen. Werden darüber hinaus die praktisch möglichen Werte für M herangezogen, so liegt der Wert L besonders bevorzugt im Bereich von 1 bis 12, wobei der untere Grenzwert ausgenommen ist.

Der Wert für Q hängt von dem Wert für M ab, so daß unter den Begrenzungen, wie sie aus der Praxis resultieren, für die Werte von Q und M jeweils ein Bereich von 1 bis resultiert, wobei der untere Grenzwert ausgenommen ist vorzugsweise resultiert ein Bereich von jeweils 1 bis für die Werte von M und Q, wobei der untere Grenzwert ausgenommen ist. Ein besonders bevorzugter Bereich für die Werte von M bzw. Q reicht von 1 bis 15» wobei der untere Grenzwert ausgenommen ist. Diese Bereiche folgen aus den nachfolgend ausgeführten Gründen.

Sofern der Wert für das Verhältnis der Durchsätze im Bereich von 1 bis 15 liegt, wobei der untere Grenzwert ausgenommen ist, dann kann das erfindungs-

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gemäße Verfahren leicht durchgeführt werden, in dem der Düsenteil irgend einer Spritzgußvorrichtung modifiziert wird. Sofern jedoch dieses Verhältnis mehr als 15 beträgt, sind Einrichtungen zur Steuerung der Strömung erforderlich, um die angestrebten Bedingungen aufrechtzuerhalten. Sofern dieses Verhältnis über 5o liegt, werden solche Einrichtungen zur Regelung der Strömung recht teuer.

Es ist zu beachten, daß die angegebenen zahlenmäßigen Beschränkungen sich auf abgerundete Zahlen beziehen, sofern nicht andere Angaben gemacht werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens muß die Dicke der Härtungsschichten praktisch festgelegt werden, um das Volumen des ersten Kunstharzes, das zuerst eingespritzt wird, zu bestimmen. Die Dicke der Härtungsschichten hängt von der Temperatur des Kunstharzes, der Tempratur der form, der Geschwindigkeit der Einspritzung und dergleichen ab. Sofern diese Bedingungen konstant gehalten werden, kann die Dicke der Härtungsschichten leicht aus einigen Experimenten ermittelt werden, die unter diesen Bedingungen durchgeführt werden.

Die Experimente werden in der Weise durchgeführt, daß zuerst das erste Kunstharz in den Formhohlraum eingespritzt wird, und anschließend lediglich das zweite

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Kunstharz eingespritzt wird ohne zusätzliches erstes Kunstharz, um einen Formkörper zu erhalten, bei dem sich die Schicht aus zweitem Kunstharz im wesentlichen über seine ganze Länge erstreckt. An dem erhaltenen Körper wird an verschiedenen Oberflächenstellen die mittlere Dicke der Schicht aus erstem Kunstharz gemessen. Hierbei kann entweder das erste Kunstharz oder das zweite Kunstharz vorzugsweise eingefärbt werden, um die Messungen zu erleichtern.

Kit Figur 12 ist eine Spritzgußvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu dieser Spritzgußvorrichtung gehört ein Spritzzylinder 1o mit einer Bohrung 11, in der sich das Kunstharz sammelt. Innerhalb der Bohrung 11 ist eine Plastifizierschnecke 12 verschieblich angeordnet, welche als Spritzkolben benutzt werden kann.

Vom vorderen Ende der Bohrung 11 erstreckt sich ein Vorsprung 13 nach rückwärts und bildet einen im wesentlichen ringförmigen Raum 14. Der Außenumfang des Vorsprunges 13 trägt verschieblich einen beweglichen Dorn 16, welcher verschieblich innerhalb der Bohrung des Zylinders 1o angeordnet ist. Der Dorn 16 weist einen zentralen Durchlaß 17 auf, welcher in Längsrichtung durch den Dorn hindurchführt und welcher an den Außenumfang 15 des Vorsprunges 13 angepaßt ist,

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βο daß der ringförmige Raum 14 durch den verschieblichen Dorn 17 verschlossen wird.

Der ringförmige Raum 14 steht in Verbindung mit einem Plastifizierzylinder 18 von welchem ein zweites Kunstharz für die Kernschicht herangeführt wird. Ein erstes Kunstharz für die Oberflächenschichten wird mittels der Plastifizierschnecke 12 der Bohrung 11 zugeführt.

Der Vorsprung 13 veist einen zentralen Durchgangspfad 19 auf, welcher über einen Kanal 2o mit einem nachfolgend beschriebenen Düsenteil in Verbindung steht. Der ringförmige Raum 14' rund um den Vorsprung 13 steht ebenfalls über einen anderen Kanal 21 mit dem Düsenteil in Verbindung. Der Durchlaß durch diese Kanäle 2o und 21 wird von einem stabähnlichen Bauteil oder einem Hahn 22 gesteuert, welcher von geeigneten Mitteln, etwa einer Betätigungseinrichtung 23 betätigt wird. Zu dem stabähnlichem Bauteil gehören Offnungen 24 und 25 welche senkrecht zur Längsachse des Bauteils 22 verlaufen.

Zum Spritzzylinder 1o gehört ein Düsenteil 26, zu dem wiederum ein Düsenraum 27 gehört, der mit einer Spritzöffnung 28 im vordersten Ende des Spritzzylinders in Verbindung steht. Im Anschluß an die Spritzöffnung 28 erweitert sich der Düsenraum 27 kegelförmig und weist eine konische Innenwand 29 auf.

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Innerhalb des Düsenraumes 27 befindet sich ein weiteres Düsenteil 3°i das aus einem im wesentlichen zylindrischen Körper 31 mit einem im wesentlichen konischen Kopf besteht. Der zylindrische Körper 31 weist einen Durchlaß 33 auf, der mit dem Kanal 21 des Spritzzylinfers in Verbindung steht. Der Durchlaß 33 steht weiterhin mit dem vorderen Abschnitt des Düsenraums 27 über eine Düsenaustrittsöffnung 34- im konischen Kopf 32 des Düsenteil 3o in Verbindung. Der konische Kopf 32 ist im Abstand zur konischen Wand 29 des Düsenraums 27 angeordnet, um einen Durchlaß 35 für das strömende Material zu bilden, dieser Durchlaß 35 steht mit dem vorderen Abschnitt des Düsenraumes 27 und damit auch mit der Spritzöffnung 28 des Düsenteils 26 in Verbindung.

Im Abstand zum zylindrischen Körper 31 ist rund um dessen Außenumfang ein Ausgleichsring 36 angeordnet. Der Ausgleichsring 36 weist eine Anzahl von öffnungen auf, durch welche der Durchlaß 35 für das strömende Material mit dem Kanal 2o des Zylinders 1o in Verbindung steht.

Nahe am konischen Kopf 32 des Düsenteil 3o rund um den Durchlaß 35 für das strömende Material herum ist ein Düsenring 4o angeordnet. Der Düsenring 4o ist mittels Einstellschrauben 4-1 in radialer Richtung verschieblich, um diesen Ring auf die konische Wand 29 des Düsenraumes

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zu oder von dieser weg zu bringen. Als Folge davon kann der Durchlaß 35 für das strömende Material mittels dem Düsenring 4o eingestellt werden, um dem Strömungsausgleich des ersten Kunstharzes zu verändern, das aus der Sammelbohrung 11 durch den Durchgangspfad 19* den Kanal 2o und den Ausgleichsring in den Durchlaß 35 geströmt ist.

Es sei davon ausgegangen, daß das erste Kunstharz mittels der Flastifizierschnecke 12 in die Sammelbohrung 11, und das zweite Kunstharz mittels der Plastifizierschnecke 18 in den Ringraum 14 eingebracht sei; weiterhin soll sich der Hahn 22 in einer solchen Stellung befinden, daß die öffnung 24 geöffnet und die öffnung 25 geschlossen ist, wie das mit Figur vor der Einspritzung dargestellt ist. Sobald die Spritzschnecke 12 nach vorne verschoben wird, wird lediglich das erste Kunstharz durch den zentralen Durchlaß 17 im Dorn 16, den Durchgangspfad 19 im Vorsprung 13* den Kanal?⁵die öffnung 24 im Hahn 22, den Durchlaß 35 und die Spritzöffnung 28 in einen (nicht dargestellten) Formhohlraum eingespritzt.

Nach dem eine vorgegebene Menge erstes Kunstharz in den Formhohlraum eingespritzt worden ist, wird der Hahn 22 von der Betätigungseinrichtung 23 gedreht, um die öffnungen 24 und 25 in eine solche Stellung

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zu bringen, daß ein vorgegebenes Verhältnis von Durchsätzen an dem ersten und zweiten Kunstharz gegeben ist. Im Anschluß daran wird eine zweite Spritzung mittels der Spritzschnecke 12 durch den Dorn 16 hindurch ausgeführt. In dieser Zeit wird das zweite Kunstharz aus dem Ringraum 14 durch den Kanal 21, die öffnung 25, den Durchlaß 33, die Düsenaustrittsöffnung 34 und die Spritzöffnung 28 mittels der nach vorne gerichteten Verschiebung des Doms 16 in den Formhohlraum eingespritzt.

Das Verhältnis der Durchsätze kann nach Wunsch festgelegt werden, in dem die Durchmesser und die gegenseitige Ausrichtung zwischen den öffnungen 24 und 25 am Hahn 22 bzw. dem stabähnlichen Bauteil 22 entsprechend ausgewählt werden.

Mit Figur 13 ist eine andere Form einer Spritzgußvorrichtung dargestellt. Zu dieser Vorrichtung gehört ein Spritzzylinder 5o mit einer Spritzschnecke 51» welche verschieblich innerhalb der Sammelbohrung 52 des Spritzzylinders 5< > angeordnet ist. Diese Spritzschnecke 51 entspricht der Spritzschnecke 12 bei der Vorrichtung nach Figur 12.

In ähnlicher Weise ist ein beweglicher Dorn 53 verschieblich innerhalb der Bohrung 52 angeordnet; an

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seiner Vorderseite weist dieser Dorn 53 eine Verlängerung 54- auf. Am Dorn 53 ist ein zentraler Durchlaß 55 ausgespart, welcher in Längsrichtung durch den Dornkörper und die Verlängerung 54- hindurch reicht.

Der Spritzzylinder 5o weist an seinem vorderen Abschnitt einen Vorsprung 56 auf welcher nach rückwärts in die Sammelbohrung 52 hineinreicht. Der Vorsprung 56 weist einen Durchgangspfad 57 auf, welcher längs der mittleren Längsachse durch den Vorsprung 56 hindurchführt. Dieser Durchgangspfad 57 kann die Verlängerung 54- am Kern 53 aufnehmen wobei ein Baum zwischen dem Außenumfang der Verlängerung y\ und dem Innenumfang des Durchgangpfades frei bleibt.

Die Innenwand der Bohrung 52, das vordere Ende des verschieblichen Doras 53 und der Verlängerung 54· definieren einen im wesentlichen ringförmigen Baum 59» welcher mit einem Plastifizierzylinder 6o zur Heranführung des ersten Kunstharzes für die Oberflächenschichten in Verbindung steht. Dieser Zylinder 6o entspricht dem Plastifizierzylinder der Vorrichtung nach Figur 12. Das zweite Kunstharz für die Bildung einer Kernschicht wird in ähnlicher Weise der Bohrung 52 hinter dem Dorn mittels der Spritzschnecke 51 zugeführt.

Bund um den Vorsprung 56 sind rohrförmige Durchlässe

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ausgebildet. Der Durchtritt durch die rohrförmigen Durchlässe 58 wird von Einstellmittel 61 gesteuert, um den Durchsatz an erstem Kunstharz durch diese Durchlässe zu verändern. Der Vorsprung 56 gehört zum Düsenteil 62, das am vorderen Ende des Spritzzylinders 5o angeordnet ist. Der Ringraum 59 ist über die rohrförmigen Durchlässe 58 und die Düsenaustrittsoffnung 63 mit dem im wesentlichen konischen Düsenraum 64- des Düsenteils 62 verbunden. Der Düsenraum 64· ist koaxial mit der Spritzöffnung 65 im vordersten Ende des SpritζZylinders 5° verbunden. Der Durchgangspfad 57 des Vorsprungs 56 ist koaxial zu der Spritzöffnung 65 ausgerichtet.

Der Durchtritt durch die Düsenaustrittsoffnung 63 kann mittels einem Düsenring 66 und Stellschrauben gesteuert werden (analog wie beim Düsenring und Stellschrauben der Vorrichtung nach Figur 12).

Nach der Ansammlung des ersten Kunstharzes in dem Raum 59 und des zweiten Kunstharzes in der Bohrung wird eine erste Spritzung durchgeführt, in dem der Spritzzylinder 51 nach vorne verschoben wird. Die Menge des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes wird dabei durch den Abstand zwischen dem vorderen Ende der Verlängerung 54- und dem entsprechenden rückwärtigen Ende des Vorsprunges 56 festgelegt.

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Sofern sich nämlich die Verlängerung 54· vom rückwärtigen Ende des Vorsprunges 56 entfernt befindet, wird lediglich das erste Kunstharz durch den Durchgangspfad 57 des Vorsprunges 56, den Düsenraum 64 und die Spritzöffnung 65 in den (nicht dargestellten) Formhohlraum eingespritzt, da der Strömungswiderstand in dem Durchgangspfad 57 kleiner ist als im zentralen Durchlaß 55 des Doms 53· Somit wird das erste Kunstharz durch den Durchgangspfad 57) den Düsenraum 64 und die Spritzöffnung 65 eingespritzt, unmittelbar bevor oder zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verlängerung 54-des Dorn 53 vom Durchgangspfad 57 des Vorsprunges 56 aufgenommen wird. In diesem Zeitraum ist der Querschnitt der rohrförmigen Durchlässe 58 durch die Einstellmittel vermindert, um den Strömungswiderstand in den rohrförmigen Durchlässen 58 an den Widerstand in dem zentralen Durchlaß 55 des Doms anzupassen, so daß das zweite Kunstharz gleichzeitig durch den zentralen Durchlaß 55 aus der Bohrung 52 hinter dem Dorn 53 eingespritzt wird.

Mit Figur 14 ist eine weitere Spritzgußvorrichtung dargestellt, die ebenfalls für die Durchführung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Zu dieser Spritzgußvorrichtung gehört ein erster Spritzzylinder 7o mit einer ersten Sammelkammer 71 innerhalb der eine erste Spritzschnecke 72 angeordnet ist$ die Spritzschnecke 72 dient zur Plastifizierung und Ein-

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epritzung des Kunstharzes.

Einstückig mit dem vorderen Ende des ersten Spritzzylinders 7o ist eine Düse 73 ausgebildet. Zu der Düse 73 gehört ein im wesentlichen zylindrisch ausgebildeter Raum 74» welcher über eine Reduzierbohrung mit der Sammelkammer 71 in Verbindung steht. Am vorderen Ende der Düse 73 ist eine Spritzöffnung 76 ausgebildet, welche zu einem(nicht dargestellten) Formhohlraum führt.

Innerhalb des zylindrischen Raumes 74- der Düse 73 ist ein zweiter Spritzzylinder 77 angeordnet, dessen vorderes Ende abgesehen von der Platte 78 im Abstand zur Innenwand der Düse angeordnet ist, um einen im wesentlichen ringförmigen Durchlaß 79 für das Kunstharz zu bilden, das aus der ersten Sammelkammer 71 des Spritzzylinders herangeführt wird. Am vorderen und rückwärtigen Außenende des zweiten Spritzzylinders 77 sind im wesentlichen konische Vandabschnitte ausgebildet, so daß gemeinsam mit den konischen Innenwänden der Düse 73 im wesentlichen konisch verlaufende Kanäle 8o und 81 gebildet werden; hierbei steht der Kanal 8o mit der Spritzöffnung 76 und der Kanal 81 mit der reduzierten Bohrung 75 in Verbindung.

Rund um den vorderen konischen Kanal 8o nahe an der Spritzöffnung 76 ist ein Düsenring 82 angeordnet, um den

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Durchtritt durch diesen Kanal mittels Stellschrauben zu regeln, wie das bereits mit Bezugnahme auf den Düsenring an der Vorrichtung nach ligur 12 erläutert worden ist.

Zum zweiten Spritzzylinder 77 gehört eine zweite Sammelkammer 84, welche koaxial zur ersten Sammelkammer 71 angeordnet ist. Die zweite Sammelkammer 84 steht über eine Düsenaustrittsoffnung 86 im vorderen Ende des zweiten SpritzZylinders 77 mit der Spritzöffnung 76 in

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Verbindung und ist zu dieser koaxial ausgerichtet. Weiterhin steht die zweite Sammelkammer 84 durch eine Leitung 88 mit einem Extruder 89 in Verbindung, mittels welchem über ein Rückschlagventil 9o der Kammer 84 das Kunstharz zugeführt wird.

An ihrem rückwärtigem Ende ist die zweite Sammelkammer mit einer öffnung versehen, innerhalb der ein zweiter Spritzkolben 91 verschieblich angordnet ist. An seinem rückwärtigem Ende weist der zweite Spritzkolben 91 die Aussparung 92 auf, in welche das vordere Ende des ersten Spritzkolbens 72 einzugreifen vermag.

Bei einer Vorrichtung mit dieser Anordnung wird das erste Kunstharz für die Oberflächenschichten von der ersten Spritzschnecke 72 in der ersten Sammelkammer 71 plastifiziert und angesammelt; das zweite Kunstharz

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für die Kernschicht wird von dem Extruder 89 plastifiziert und in die zveite Sammelkammer 54-gedrückt. Nach dem die beiden Sammelkammern jeweils mit einer vorgegebenen Menge Kunstharz beschickt sind, wird die erste Spritzschnecke 72 nach vorne verschoben, um zuerst das erste Kunstharz aus der ersten Kammer durch die Kanäle 81, 79 und 8o durch die Spritzöffnung hindurch in den Formhohlraum zu spritzen. Eine weitere Verschiebung des ersten Spritzkolbens 72 nach vorne führt dazu, daß dieser am zweiten Spritzkolben 91 anliegt, so daß dieser zweite Spritzkolben 91 nach vorne in die zweite Spritzkammer 84 geschoben wird, um das zweite Kunstharz aus dieser zweiten Spritzkammer durch die Düsenaustrittsöffnung 86 hindurch auszuspritzen. Dadurch wird das zweite Kunstharz gemeinsam mit dem ersten Kunstharz aus dem Kanal 8o welches das zweite Kunstharz in Form eines konzentrischen Schlauches umgibt, durch die Spritzöffnung 76 hindurch gespritzt.

Die Abmessungen der Austrittsöffnung 86 und der Spritzöffnung 76 sollen geeignet festgelegt werden, damit das zweite Kunstharz nicht gleichzeitig eingespritzt wird, wenn das erste Kunstharz zum ersten Mal eingespritzt wird. Vie mit Figur 15 dargestellt, kann in der Düsenaustrittsöffnung 86 des zweiten Spritzzylinders 77 zu diesem Zweck ein geeignetes Ventil vorgesehen werden, sofern dies gewünscht wird. Bei

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der Darstellung nach Figur 15 handelt es sich um ein Nadelventil 1o1 mit einer Druckfeder 1o2.

Nachdem der zweite Spritzkolben 91 am ersten Spritzkolben 72 anliegt hängt das Verhältnis der eingespritzten Volumina am ersten und zweiten Kunstharz von dem Unterschied zwischen dem Innendurchmessern der Zylinder 7o und 73 ab. Sofern der Innendurchmesser des zweiten Zylinders 77 geeignet ausgewählt wird, kann dadurch das angestrebte Verhältnis der eingespritzten Volumina erreicht werden. Hierzu können beliebige Maßnahmen zur Änderung des Innendurchmessers des zweiten Zylinders 77 vorgesehen werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Beispielen erläutert. Die Spritzbedingungen dieser Beispiele sind in Tabelle 1 aufgeführt; zur Durchführung der Beispiele 1 bis 8 ist die mit Figur 12 dargestellte Spritzgußvorrichtung verwendet worden; entsprechend diesen Beispielen sind zylindrische rohrförmige Gegenstände mit geschlossenem Ende hergestellt worden, von denen jeder einen Außendurchmesser von 4 cm, eine Länge von 2o cm und eine Dicke 4- mm aufweist.

Die Werte M in Tabelle 1 wurden aus der graphischen Darstellung nach Figur 16 erhalten. Das verwendete SAN-Eunstharz eignet sich als Sperrschicht und weist gute

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Fließeigenschaften auf; die Schmelzviskosität beträgt ungefähr 3oo P bzw. 6o P bei einer Harztemperatur von 26o°C. Bei den verwendeten GPPS-Kunstharzen beträgt die Schmelzviskosität bei i8o°C ungefähr 3ooo P; die Schmelzviskosität der verwendeten HIPS-Kunstharze

bei _o
beträgt/I9o C ungefähr 2ooo P. Die angegebenen

Viskositäten wurden in jedem Falle bei einer Scherzi λ

beanspruchung von ungefähr 1o -see gemessen.

Die in Tabelle 1 und Tabelle' 2 aufgeführten Kunststoff bezeichnungen haben die nachfolgende Bedeutung:

"SAN" ist ein Copolymer aus 30 Gewichtsprozent Acrylnitril und 7o Gewichtsprozent Styrol; "Sperrschicht-SAN" ist ein Copolymer aus 75 Gewichtsprozent Acrylnitril und 25 Gewichtsprozent Styrol; ¹¹GPPS" ist ein Polystyrol-Kunstharz; und "HIPS" ist ein hochschlagfestes Polystyrolharz.

Zur Durchführung der Beispiele 9 und 1o wurde die mit Figur 14 dargestellte Spritzgußvorrichtung verwendet; gemäß diesem Beispiel wurden zylindrische, rohrförmige Körper mit verschlossenem Ende hergestellt, die jeweils einen Außendurchmesser von 4 cm, eine Länge von 2o cm und eine Dicke von 4 mm aufweisen.

Bei den Beispielen 9 und 1o haben die Kunststoff-

7098 8 5/0973

bezeichnungen die nachfolgende Bedeutung:

"PE" ist ein Polyäthylen geringer Dichte mit einem Schmelzindex von 7 g/1ο min;

"Gemisch A" ist ein Gemisch aus 5o Gewichtsprozent verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat mit 25 Mo1% Äthylen und 5o Gewichtsprozent Polyäthylen geringer Dichte;

"Gemisch B" ist ein Gemisch aus 5o Gewichtsprozent verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat mit 25 Mol% Äthylen und 5o Gewichtsprozent Polyäthylen geringer Dichte, das zusätzlich auf 1oo Gewichtsteile des Gemisches 1o Gewichtsteile Äthylen-Vinylazetat enthält, das seinerseits 4·5ο milli-Äquivalente Carbonylgruppen auf 1oo g Harz enthält.

Bei den in Tabelle 1 angegebenen Temperaturen beträgt die Schmelzviskosität von PE ungefähr 3000 P, des Gemisches A ungefähr 2ooo P und des Gemisches B ungefähr 2ooo P.

Die mit den Beispielen nach Tabelle 1 erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 3 aufgeführt unter der Nummer des entsprechenden Beispiels nach Tabelle 1.

Der Körper Nr.8 nach Tabelle 3 wurde nach dem Spritzgußverfahren hergestellt und weist eine Kernschicht aus HIPS aus, anliegend an die äußere Oberfläche.

7 O 9 Π 8 5 / O 9 7 3

27339 I J

Bei der Durchführung von Schlagversuchen zeigte dieser Körper Risse, brach jedoch nicht vollständig. Der Körper Nr.11 aus Tabelle 3 wurde ebenfalls nach dem Spritzgußverfahren hergestellt aus einem ersten durchsichtigem Kunstharz und einem zweiten gefärbten Kunstharz unter den gleichen Bedingungen entsprechend dem Beispiel 3 nach Tabelle 1. Der erhaltene Körper zeigt ein überlegenes Aussehen, da die gefärbte Kernschicht von einer dicken durchsichtigen Oberflächenschicht bedeckt ist. Die Körper Nr. 1 bis 7 weisen einheitliche Kernschichten auf, welche sich anliegend an die innere Oberfläche der Körper über deren gesamte Länge erstrecken; ausgenommen ist lediglich die Kernschicht des Körpers Nr.7« welche an ihren äußersten Enden nicht ganz einheitlich ist.

Bei den Körpern 9 und 1o erstrecken sich die Kernschichten über die gesamte Länge; längs der Verbindung zwischen den beiden Schichten aus erstem und zweitem Kunstharz läßt sich eine Trennung auch bei Einwirkung sehr starker Schlagkräfte nicht erreichen. Diese Körper zeigen hinsichtlich der Gas-Sperrschicht überlegene Eigenschaften.

Unter den in Tabelle 2 angegebenen Bedingungen wurden auch Vergleichsversuche hergestellt, wobei die Eigenschaften der erhaltenen Körper in Tabelle 4-

709885/0973

27333

mit gleichen Bezeichnungen aufgeführt sind. Bei den Körpern 1 und 2 erstrecken sich die Kernschichten jeweils nicht über die gesamte Körperlänge; bei den Körpern 3 und 4 ist die Kernschicht bis zu den Oberflächen durchgedrungen.

709885/0973

- 65 Tabelle 1

ErfindunKSgemäße Beispiele

27333

Nr.

Kunstharz

Tempera tur des Harzes

VoIu- Volumen men des der zuerst Harze einge-

(cm³) ^8pr: ^v ' ersten

Harzes (cm³)

LQM

erstes Harz

SAN

185

102

48

zweites Harz

Sperrschicht 260 SAN

3

erstes Harz

SAN

195

102

30

zweites Harz

Sperrschicht 260 SAN

erstes Harz

SAN

180

117

zweites Harz

gut

fließ- 260

fähiges

SAN

709885/097

3

3	erstes Harz	SAN	180	78	24	1,3	1,3	1,7
4	zweites Harz	SAN	195	42	-	1,1	1,6	1,1
5	erstes Harz	SAN	180	75	5	2	2	4
6	zweites Harz	SAN	185	45	-	2,3	3,4	1,5
erstes Harz	SAN	180	90	30
zweites Harz	SAN	225	30	-
erstes Harz	SAN	180	96	15
zweites Harz	SAN	190	24	-

31

8	erstes Harz	GPPS	180	96	15	2,	3	3	,4	1,5
9	zweites Harz	HIPS	190	24	-	2,	3	3	,4	1,5
10	erstes Harz	PE	180	96	15	2,	3	3	,4	1,5
zweites Harz	Gemisch A	190	24	-
erstes Harz	PE	180	96	15
zweitee Harz	Gemisch	180	24	-

Tabelle

Verfcleichsbeispiele

	Tem	Volu	Volu
	pera	men	men des
Kunst	tur	der	zuerst
harz	des	Harze	einge-
	Har	( ⁵^	spr.
	zes	ν cm )	ersten
	(⁰C)		Harzes Z
			(cm⁵)

Q M

erstes
Harz

SAN

zweites
Harz

SAN

260

102

48

180

18

0,1

erstes
Harz

SAN

zweites
Harz

SAN

260

102

180

18

0,2

erstes
Harz

SAN

zweites
Harz

SAN

180

70

190

50

1,3 1,5

erstes
Harz

SAN

zweites
Harz

180

55

SAN

260

65

0,7

10

70988 5/0979

Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Körper

	Sicke der Kera- echicht (mm)	Dicke der Härtungs schicht (mm)	Ausbildung der Kernschicht
Nr.	0,6	0,8
1	0,6	0,8
2	1,*	0,4	einheitliche Kernschicht, die sich über dis gesamte Länge des Körpers anliegend an die Innenfläche er streckt
3	1,5	0,4	Il
4	1,0	0,5	N
5	0,8	0,7	•1
6	0,1	0,8	Il
7	0,8	0,7	η
8	0,8	0,7	•I
9	0,8	0,7
10		0,4
11



einheitliche Kernschicht, die sich über die gesamte Länge des Körpers anliegend an die Außenfläche er streckt
einheitliche Kernschicht, die sich über die gesamte Länge des Körpers anliegend an die Innenfläche er streckt
η
M

709885/0973

Tabelle 4 Vergleichsbeispiele

Nr.	Dicke der Kern schicht (mm)	Dicke der Härtungs schicht (mm)	Ausbildung der Kernschicht
1	1,2	0,8	die Kernschicht erstreckt sich lediglich über 50 % der Länge des Körpers
2	1,2	0,6	ti
3	-	-	im mittleren Abschnitt des Körpers ist die Kernschicht freiliegend
	-	-	η

70933 ^r;/0973

Leerseite

Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UNO WIESBADEN Petentconsull RededcesUaBe 43 8000 München AO Telefon (089)883603/883604 Tciex 05-212313 Telegramme Pateniconsult Pateniconsult Sonnenberger StraSe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Paientconsult ASAHI-DOW LIMITED 1-2, Yurakucho 1-chome, Chiyoda-ku Tokyo, Japan Mehrschichtige Fonnkörper sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung Patentansprüche:

1. Mehrschichtiger Formkörper in der Gestalt eines Hohlkörpers, eines einseitig verschlossenen, rohrförmigen Gegenstandes, einer Scheibe oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß

der Körper im Querschnitt eine dreischichtige Struktur aufweist, mit zwei Oberflächenschichten und einer Kernschicht zwischen diesen Oberflächenschichten;

Hünchen: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. - P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Diol.-Chem. Or. phil. na!. Wiesbaden: P.G. aiurpbach Dipl.-Ing. . P.Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. - G. Zwirner Dipl.-Ing. 0ipl.-W-Ing.

709885/0973

die dreischichtige Struktur im Spritzguß aus zwei Sorten thermoplastischer Kunstharze, welche die Oberflächenschichten bzw. die Kernschicht ergeben, mittels einem einzigen Spritzvorgang erhalten worden ist; und die Dicke der Kernschicht weniger als die halbe Gesamtdicke des Körpers ausmacht.

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Dicke der Kernschicht weniger als die halbe Dicke des Körpers abzüglich der Dicke von Härtungsschichten ausmacht.

3. Formkörper nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

im Querschnitt die Dicken der dreischichtigen Struktur der nachfolgenden Bedingung genügen, nämlich

a + b < 1/2(a + b + c)

wobei a für die Dicke der Kernschicht steht, b für die Dicke der dünneren Oberflächenschicht steht, und c für die Dicke der dickeren Oberflächenschicht steht.

4. Formkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Vert des Ausdruckes (a + b + c)4-mm oder weniger beträgt.

70988 5/0 9 73

2 7 3 J 9 Ί j

5. Formkörper nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vert von a 0,05 mm oder mehr, jedoch weniger als 1 mm beträgt.

6. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Körper dadurch erhalten worden ist, daß zuerst mittels einem Spritzgußverfahren aus den Kunstharzen ein zylindrischer Vorformling erhalten und dieser anschließend nach einem Blasverfahren geformt worden ist.

7. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Körpers die Kunstharze zuerst zu einem scheibenförmigen oder plattenförmigen Vorformling gespritzt worden sind, und diese Formlinge anschließend unter Vakuum oder unter Vakuum und Druckluft in die gewünschte Form gebracht worden sind.

8. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Oberflächenschichten weggelassen ist.

9. Fonnkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz für die Kernschicht aus einem undurchlässig

709RflB/n9 (MVOtNAL INSPECTED

gen Kunstharz besteht, das eine Sperrschicht ergibt.

10. Formkörper nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das undurchlässige Kunstharz aus wenigstens einem der nachfolgenden Materialien besteht, nämlich einem Copolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid, einem verseiften Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat, Nylon, und/oder einem Acrylnitril-Styrol-Copolymerisat, in dem Acrylnitril den größeren Bestandteil darstellt.

11. Formkörper nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das undurchlässige Kunstharz organische oder anorganische Zusätze enthält.

12. Formkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet» daß das Kunstharz für die Oberflächen aus einem Polyolefin besteht; und

das undurchlässige Kunstharz aus einem Gemisch besteht, das dieses Polyolefin und wenigstens ein verseiftes Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat enthält, wobei das Gewichtsverhältnis von Polyolefin zu verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat 10 bis 90 : 90 bis 10 beträgt.

13. Formkörper nach Anspruch 12,

7 0 SB B f> I 0 9 7

27339 iJ

dadurch gekennzeichnet, daß

das Gemisch aus verseiftem Äthylen-Vinylazetat, Copolymerisate Polyolefin und thermoplastischem Polymer besteht ;

das thermoplastische Polymer auf 100 g 120 bis 1400 meq Carbonylgruppen in der Hauptkette oder in der Seitenkette enthält; und

der Polymeranteil 0,5 bis 15 Gewichtsteile auf 100 Gewichtsteile der Summe von Polyolefin und verseiftem Äthylen-Vinylazetat-Copolymerisat ausmacht.

14. Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7^ dadurch gekennzeichnet, daß

das thermoplastische Kunstharz für die Kernschicht hohe Schlagfestigkeit aufweist.

15· Formkörper nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß

das hoch-schlagfeste Kunstharz aus einem der nachfolgenden Materialien besteht, nämlich Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Acrylnitril-Styrol-Copolymerisat, hoch-schlagfestem Polystyrol, Polyathylenterephthalat, Nylon, Polyazetal und/oder Polycarbonat.

16. Verfahren zur Herstellung der mehrschichtigen Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5« gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensschritte:

709RRS/0973

2 7 3 J 9 : j

Zuerst wird eine erste Sorte geschmolzenes Kunstharz für die Oberflächenschichten in einen Formhohlraum gespritzt;

anschließend werden gleichzeitig der Mutterkörper aus erstem geschmolzenem Kunstharz und eine zweite Sorte geschmolzenes Kunstharz für die Kernschicht in Form konzentrischer Schichten in diesen Formhohlraum gespritzt

wobei für die Durchführung dieser Verfahrensschritte zwei Alternativen vorgesehen werden, nämlich:

a) das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes wird gleich dem Volumen der Härtungsschichten gehalten, welche sich in dem Abschnitt des Kunstharzes ausbilden, der an der Innenwand des Formhohlraumes anliegt, unmittelbar nachdem alle Kunstharze in einer ausreichenden Menge in den Formhohlraum eingebracht worden sind, um diesen auszufüllen; die Schmelzviskosität des zweiten Kunstharzes wird niedriger gehalten als die Schmelzviskosität des ersten Kunstharzes; und

die Schmelzviskositäten und die eingespritzten Mengen an erstem und zweitem Kunstharz werden dahingehend festgelegt, daß beim gleichzeitigen Spritzen beide Kunstharze mit laminarer Strömung fließen und sich die Vorderfronten der jeweiligen Kunstharzströme fortschreitend verschieben, ohne daß ein

70988 S /0973

I I 3 J :1 i J

Kunstharz das andere bedeckt, wenn beide in den Fonnhohlraum eingebracht werden; oder

b) das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes wird kleiner als das Volumen der Härtungsschichten gehalten; und

die Schmelzviskositäten und die eingespritzten Mengen an erstem und zweitem Kunstharz werden dahingehend festgelegt, daß beim gleichzeitigen Spritzen beide Kunstharze mit laminarer Strömung fließen und die Vorderfront des zweiten Kunstharzstromes von dem ersten Kunstharz bedeckt ist, wenn beide Kunstharze in den Formhohlraum eingebracht werden.

17· Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Verfahren mit der Maßgabe durchgeführt wird, daß die nachfolgenden Bedingungen eingehalten werden, nämlich

M - L², Vi * 2(Vm/Lm) L_Q, 1 < Q L· 140, 1 <L M f. und 1 4. L ^. 12; oder
M^. L²,

r((M+L)+ 5L(UI)/ (Q₊I) ₇. ρ . Vm , * J(M+L)+5L(L+1)J+6L^(L₊Ir Im ο

^ 140, Λ 4. M ^. 140 und 1 ^ L ^ 80

7 O η η R R / ο 9 7 3

2 7 3 3 9Ij

wobei die einzelnen Symbole die nachfolgende Bedeutung haben:

Vi = das Volumen des zuerst eingespritzten ersten Kunstharzes pro Breiteneinheit des Formhohlraumes, senkrecht zur Fließrichtung;
Q * das Verhältnis des Durchsatzes des ersten Kunstharzes zum Durchsatz des gleichzeitig eingespritzten zweiten Kunstharzes;
M » das Verhältnis der Schmelzviskositäten der beiden Kunstharze;

L = das Verhältnis der Dicken der laminar strömenden Kunstharzströme;

Vm «= das Volumen des Formhohlraums pro Breiteneinheit senkrecht zur Fließrichtung; Im = die Dicke des Formhohlraumes pro Breitenrichtung senkrecht zur Fließrichtung; und L « die Dicke der Härtungsschichten.

18. Verfahren nach Anspruch 17»
dadurch gekennzeichnet, daß
die nachfolgenden Bedingungen eingehalten werden:

1 ά Q £ 50, 1 *. M £ 50 und 1 *- L £ 80.

19· Verfahren nach Anspruch 17»
dadurch gekennzeichnet, daß

die nachfolgenden Bedingungen eingehalten werden: 1 < Q^. 15, 1 t M £ 15 und 1 * L ^ 80.

20. Verfahren nach Anspruch 17«
dadurch gekennzeichnet« daß

die nachfolgenden Bedingungen eingehalten werden: 1LQ^5O, 1 M £ 50 und 1 i- L ^ 12.

21. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß

die nachfolgenden Bedingungen eingehalten werden: 1 L Q £ 15, 1 < M ^ 15 und 1Ui 12.

22. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 21,

dadurch gekennzeichnet, daß zu der Vorrichtung gehören: eine Spritzgußeinrichtung mit einer Spritzdüse, wobei die Spritzdüse zwei kreisförmige Durchlässe aufweist, welche konzentrische zueinander angeordnet sind, um gleichzeitig wenigstens zwei Sorten synthetischer Kunstharze in laminarer Form in einen Formhohlraum einzuspritzen; und

ein radial verschieblicher Düsenring, der innerhalb der Düse nahe am vorderen Ende des Durchlasses rund um dessen äußere Kanten angeordnet ist.

709BR ^r>/0973 INSPECTS)

23· Vorrichtung nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß zu der Spritzgußeinrichtung gehören:

ein Spritzzylinder, in dem die Düse angeordnet ist; ein Spritzkolben, der mit dem Spritzzylinder zusammenarbeitet ;

ein beweglicher Dorn, der verschieblich innerhalb des Zylinders zwischen der Düse und dem Spritzkolben angeordnet ist und einen zentralen, durchgehenden Durchlaß aufweist;

einen Vorsprung am Spritzzylinder, welcher verschieblich in den zentralen Durchlaß des Dorn paßt, wobei in dem Vorsprung zwei Durchgangspfade ausgebildet sind, welche mit der Düse des Spritzzylinders in Verbindung stehen;

ein Stab zur Steuerung der Durchgangspfade, welcher zwei Öffnungen aufweist, an Stellen entsprechend den Durchgangspfaden im Vorsprung und senkrecht zur Längsachse des Stabes, wobei ein Durchgangspfad mit dem inneren Durchlaß der Düse in Verbindung steht und der andere Durchgangspfad mit dem äußeren Durchlaß der Düse in Verbindung steht.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23»
dadurch gekennzeichnet, daß

am Vorderende des verschieblichen Doms ein abstehendes Rohr ausgebildet ist;

7 0 Π Π 8 R / 0 9 7 3

die Düse mit einem getrennten Durchlaß zur Regelung des Durchsatzes ausgebildet ist, um das Kunstharz, das sich in dem Raum zwischen der Düse und dem Dorn ansammelt, um einen gewünschten Anteil zu divergieren; der innere Durchlaß der Düse dahingehend ausgebildet ist, daß er mit dem Durchgangspfad für das abstehende Rohr am Dorn in Verbindung stehen kann, während der äußere Durchlaß der Düse mit dem getrennten Durchlaß der Düse in Verbindung steht.

25· Vorrichtung nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß zu der Spritzeinrichtung gehören:

ein erster Spritzzylinder mit einer ersten Sammelkammer, in welcher ein erster Spritzkolben angeordnet ist;

Mittel um einen Körper aus geschmolzenem Kunstharz dieser ersten Sammelkammer zuzuführen; ein Düsenabschnitt in dem vorderen Abschnitt des ersten SpritζZylinders, um einen Raum zu definieren, der konzentrisch zur ersten Sammelkammer angeordnet ist; der Düsenabschnitt mit einem Spritzdurchlaß am Vorderende versehen ist;

in dem Raum ein zweiter Spritzzylinder angeordnet ist, dessen Außenwand im wesentlichen von der Innenwand dieses Raumes entfernt ist;
in dem zweiten Spritzzylinder eine zweite Sammelkammer

und ein Spritzdurchlaß ausgebildet ist, wobei die zweite Sammelkammer konzentrisch zur ersten Sammelkammer angeordnet ist;

Mittel um der zweiten Sammelkammer einen Körper aus einem anderen geschmolzenen Kunstharz zuzuführen; ein innerhalb der zweiten Sammelkammer verschieblich angeordneter zweiter Spritzkolben, der als Folge einer Vorwärtsbewegung des ersten Spritzkolbens in der zweiten Sammelkammer nach vorne verschoben wird; wobei der innere Durchlas der Düse mit dem Spritzdurchlaß des zweiten Spritzzylinders verbunden ist, während der äußere Durchlaß der Düse mit dem Spritzdurchlaß des ersten Spritzzylinders verbunden ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß

das rückwärtige Ende des zweiten Spritzkolbens in der Weise ausgebildet ist, um am vorderen Ende des ersten Spritzkolbens anzuliegen.

27· Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß

zusätzlich ein Ventil im Spritzdurchlaß des zweiten SpritζZylinders vorgesehen ist.