DE3213762C2

DE3213762C2 -

Info

Publication number: DE3213762C2
Application number: DE3213762A
Authority: DE
Inventors: Naotake Kuga Yamaguchi Jp Uda; Yasuo Iwakuni Yamaguchi Jp Kouno; Tadayoshi Kuga Yamaguchi Jp Shiomura
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1982-04-14
Publication date: 1992-03-26
Also published as: JPS57169335A; GB2104826B; JPS6058010B2; IT8248209A0; FR2503625B1; FR2503625A1; DE3213762A1; US4489033A; GB2104826A; IT1147674B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzdruckformen von Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes, welches eine Grenz viskositätszahl [η] von 3 dl/g oder höher gemessen in Decalin bei 135°C, und einem Schmelzindex von 0,01 g/10 min oder weniger aufweist.

Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht weist ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich der Stoßfestigkeit, des Abriebwiderstandes, der Eigenschmierfähigkeit und des chemischen Widerstandes auf, so daß es in großem Umfang als technischer Kunststoff eingesetzt wird. Jedoch ist bei diesen Harzen die Schmelzviskosität wesent lich höher und das Fließvermögen geringer als bei gewöhn lichen, thermoplastischen Harzen, so daß es sehr schwierig ist, diese Harze durch übliches Extrudieren, Spritzformen oder Spritzdruckformen zu verarbeiten. Aus diesem Grund werden diese Harze im allgemeinen durch Druckformen oder Sintern verarbeitet, wobei der Wirkungsgrad so niedrig ist, daß ein Formverfahren mit einem kürzeren Formzyklus erwünscht ist.

Wenn Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht auf eine erhöhte Temperatur erwärmt wird, um die Schmelzviskosität zu verringern und normales Spritzformen durchgeführt wird, wird das Molekulargewicht des Harzes durch thermischen Ab bau verringert, und deshalb ist der sich ergebende, ge formte Gegenstand von geringem praktischen Nutzen, da die ursprünglich vorhandenen, ausgezeichneten Eigenschaften beeinträchtigt sind.

Es wird bezüglich eines sogenannten "Verfahren zum Spritz druckformen", bei dem ein Kunstharz in eine Form gespritzt und dann komprimiert wird, auf die folgenden Verfahren hingewiesen. Bei einem bekannten Verfahren zum Spritzdruckformen wird während des Einspritzens eines Kunststoffes in einen Hohlraum einer mehrteiligen Spritzform der Hohlraum etwas vergrößert und nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials wird der Hohlraum wieder verkleinert (JP-PS 1 554/1965).

Bei einem anderen Verfahren wird zuerst ein kleiner Zwischenraum zwischen den Formteilen vorgesehen, ein Harzmaterial eingespritzt und der Zwischenraum aufrechterhalten, bis das Einspritzen abgeschlossen ist, woraufhin die Form zusammengefahren wird (JP-OS 14 657/1977).

Bei einem anderen Ver fahren wird ein Hohlraum durch Einspritzen eines ge schmolzenen, thermoplastischen Harzes mit hoher Ge schwindigkeit entsprechend dem Volumen des Hohlraumes gefüllt, dann wird Kunstharz mit einem Volumen, welches dem 0,5-3fachen des Schwindungsvolumens des mit hoher Geschwindigkeit einge spritzten, geschmolzenen Harzes entspricht, zusätzlich mit einer geringen Geschwindigkeit eingespritzt, um die Form etwas zu öffnen, woraufhin ein Schließen der Form mit gleichzeitigem Abkühlen und Aushärten des geschmolzenen Harzes in der Form erfolgt (JP-OS 21 258/1978).

Diese Verfahren betreffen alle das Formen mit gewöhn lichen thermoplastischen Harzen. Wenn diese Verfahren beim Spritzformen von Thermoplasten mit schlechtem Schmelz fließvermögen angewandt werden, insbesondere wenn viele Teile gleichzeitig mit einem Einspritzvorgang geformt werden, weisen die geformten Teile bei den Verfahren gemäß der JP-PS 1 664/1965 oder der JP-OS 21 258/1978 ein schichtförmiges Abblättern auf. Die JP-OS 14 657/1977 betrifft ein Verfahren zur Herstellung vieler Teile eines Gegenstandes geringer Dicke mittels eines Einspritzvorganges, wobei übliche Thermoplaste verwandt werden. Wenn dieses Verfahren zum Spritzdruckformen von Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichts eingesetzt wird, variieren das Gewicht und die Form der geformten Gegenstände in hohem Maße, was zu einer Herstellung von Gegenständen minderer Qualität führt. Um die Formverfahren zu verbessern, wurde ein Verfahren zum Spritzformen von Polyäthylen mit ultra hohem Molekulargewicht vorgeschlagen, bei dem Poly äthylen in einen Formhohlraum, der das 1,5-3,0fache Volumen des eingespritzten Polyäthylens besitzt, mit einer Schergeschwindigkeit von wenigstens 50 000 s^-1 gemessen am Angußpegel der Spritzdüse eingespritzt wird, und woraufhin der Formhohlraum auf ein Volumen von weniger als dem 2,0fachen des eingespritzten Poly äthylens komprimiert wird (JP-OS 81 861/1976).

Dieses Verfahren ermöglicht das Spritzformen von Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichtes. Es werden geformte Teile guter Qualität und guten Aussehens erhalten, wenn es zur Er zeugung eines einzigen Teils bei einem Spritzvorgang verwendet wird. Wenn jedoch viele Teile bei einem Spritzvorgang erzeugt werden, weisen die geformten Teile Unterschiede bezüglich ihres Gewichtes und ihrer Form auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Spritzdruckformen von Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichts anzugeben, mit dem Form teile hoher Stoßfestigkeit, hoher Abriebfestigkeit, mit konstantem Gewicht und gleichbleibender Form hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 bis 4 eine Ausführungsform einer Spritzform vorrichtung zum Durchführen des Ver fahrens, wobei ein Zustand vor dem Einspritzen, ein Zustand beim Einspritzen, ein Zustand bei dem der Hohlraum nach dem Einspritzen ver größert ist, bzw. ein Zustand gezeigt ist, bei dem der Hohlraum erneut nach dem Vergrößern des Hohlraumes verkleinert worden ist, und

Fig. 5 ein Beispiel des Formzyklus bei dem Verfahren.

Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichts hat ein Mole kulargewicht, welches wesentlich höher als das von üblichem Polyäthylen zum Formen ist, und es zeichnet sich insbesondere durch seine schwierigen Formungseigen schaften aus. Es kann durch Ziegler-Polymerisation her gestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für alle Polyäthylene mit ultrahohem Molekulargewicht geeignet, welche eine Grenzviskositätszahl [η] von 3 dl/g oder höher, gemessen in Decalin bei 135°C, insbesondere von 10 dl/g oder höher, und einen Schmelz index (ASTM D 1238 F) von 0,01 g/10 min oder weniger aufweisen.

Die Einspritztemperatur ist nicht kritisch, solange sie höher als der Schmelzpunkt des Polyäthylens ultrahohen Molekulargewichtes und niedriger als seine Zersetzungstemperatur ist.

Polyäthylene mit einer Grenzviskositätszahl [η] von 10 dl/g oder mehr weisen ein bemerkenswert geringes Fließ vermögen in geschmolzenem Zustand auf, wobei das Fließver mögen bei einer Temperaturerhöhung nicht merklich geändert wird. Deshalb kann ein ziemlich breiter Bereich für die Einspritztemperatur verwendet werden, beispielsweise von 150° bis 300°C. Jedoch ist es zum Einspritzen von geschmolzenem Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes in einen Hohlraum bevorzugt, eine relativ niedere Temperatur zu verwenden, beispielsweise 170° bis 240°C.

Bei Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes mit [η] von 3-10 dl/g wurde beobachtet, daß bei einer zu hohen Temperatur das Schmelzfließvermögen des Poly äthylens bis zu einem Punkt zunimmt, an dem es manchmal schwierig wird, den Formhohlraum mit fein verteiltem und gleichförmigem Polyäthylen zu füllen. Deshalb ist es am günstigsten, eine niedere Einspritztemperatur, beispielsweise 170-200°C zu verwenden.

Das erste Merkmal des Verfahrens besteht darin, das Polyäthylen material in einen Hohlraum in einer flockigen Form bei einem Zustand einzuspritzen, bei dem das Material geschmolzen ist, jedoch ein niedrigeres Fließvermögen aufweist. Beim Einspritzen des geschmolzenen Materials in einer flockigen Form in einen Hohlraum ist es erforderlich, dieses mit einer großen Scherge schwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsgefälle zu gießen. Das Geschwindigkeitsgefälle an einer Gießöffnung, an der das Gießen in flockiger Form auftritt, wird von der Einspritztemperatur beeinflußt.

Wenn η des Polyäthylens ultra hohen Molekulargewichts 10 dl/g oder mehr beträgt, kann das Füllen so durchgeführt werden, daß bei einer Einspritztemperatur von 200°C mit einem Ge schwindigkeitsgefälle von 20 000 s^-1 oder mehr, oder bei einer Einspritztemperatur von 250°C bei einem Ge schwindigkeitsgefälle von 22 000 s^-1 oder höher einge spritzt wird. Zum Einfüllen in einem feiner zer teilten Zustand ist es bevorzugt, bei einem Geschwindig keitsgefälle von 50 000 s^-1 oder höher einzuspritzen.

Das zweite Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Ausdehnung und Verkleinerung des Formhohlraums bezüglich der Zeit und des Ausmaßes festgelegt sind. Das heißt, daß beim Ausdehnen des Formhohlraums eine Schmelze von Polyäthylen mit dem gleichen Volumen wie das Volumen des geformten Teils V₀, welches erzeugt werden soll, in einen Hohlraum mit einem Volumen V₁ ein gespritzt wird, welcher der gleiche wie V₀ ist, und der Hohlraum soll unmittelbar innerhalb eines Zeitintervals zwischen einem Zeitpunkt T₁ (unmittelbar vor der Voll endung des Einspritzens) und einem Zeitpunkt T₂ (nach dem Vollenden des Einspritzens und bei einem zwischen einem Hohlraum und einem Angußhauptkanalabschnitt vor liegenden Druckunterschieds und wenn das Polyäthylen in dem Angußhauptkanalabschnitt noch nicht verfestigt ist) ausgedehnt werden. Wenn der Formhohlraum außerhalb des vorhergehend erwähnten Zeitintervalls vergrößert wird, kann kein Formteil guter Qualität hergestellt werden. Wenn beispielsweise das Einspritzen durchgeführt wird, wenn der Hohlraum vorhergehend erweitert worden ist, oder der Hohlraum während des Einspritzens des geschmol zenen Polyäthylens ultrahohen Molekulargewichtes ver größert wird, ergeben sich Formteile geringer Güte, welche unterschiedliche Gewichte und Formen aufweisen.

Wenn der Hohlraum zu einem Zeitpunkt erweitert wird, bei dem kein Druckunterschied zwischen dem Hohlraum und dem Angußhauptkanalabschnitt vorliegt, weisen die Formteile gleichförmiges Gewicht und Form auf, aber es tritt eine schichtförmige Abblätterung auf, so daß der Abriebwiderstand klein ist.

Die Größe der Erweiterung des Hohlraums beträgt wenigstens das 1,2fache, vorzugsweise wenigstens das 1,4-fache des ursprünglichen Hohlraumvolumens V₁. Die obere Grenze ist nicht begrenzt. Wenn jedoch die Erweiterung zu groß ist, ist es erforderlich, die ge samte Größe der Form unerwünscht groß zu machen. Deshalb ist es bevorzugt, daß die Größe der Erweiterung unge fähr das 2,0fache des ursprünglichen Hohlraumvolumens be trägt.

Erfindungsgemäß kann das Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichts in dem Angußhauptkanalabschnitt in einen Hohl raum in einer flockigen Form eingebracht werden, indem der Formhohlraum unmittelbar zwischen einer Zeit T₁ und T₂ ausgedehnt wird, damit das Hohlraumvolumen das vorhergehend erwähnte Volumen erhält. Als Ergebnis hiervon können Formteile mit gleichförmigem Gewicht und Form erhalten werden, die keine schicht förmige Abblätterung zeigen und einen ausgezeichneten Abriebwiderstand aufweisen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Zeit T₁ eine Zeit zum Ein spritzen, welche sich leicht aufgrund der Zeit des sich vor bewegenden Hubes der Schnecke in dem Einspritzzylinder bestimmen läßt. Andererseits ändert sich die Zeit T₂ in Abhängigkeit vom Schmelzpunkt des Polyäthylens, der Einspritztemperatur, der Formtemperatur und der Einspritzzeit; sie kann jedoch durch den folgenden Ver such bestimmt werden.

Je höher der Schmelzpunkt des Polyäthylens liegt, desto kürzer ist das Zeitintervall zwischen T₁ und T₂. Je höher die Einspritztemperatur und die Formtemperatur sind, desto länger ist dieses Zeitintervall. Dieses Zeit intervall ist natürlich kurz, wenn die Einspritzzeit kurz ist. Somit wird der Zustand, in dem das Polyäthylen in den Hohlraum eingebracht wird, dadurch beobachtet, daß das Zeitintervall verändert wird, währenddessen der Formhohlraum nach der Vollendung des Einspritzens ausgedehnt wird, während die vorhergehend genannten Be dingungen konstant gehalten werden.

Wenn diese Zeit T₂ überschreitet, nimmt das in dem Be reich nahe des Angußkegels des Hohlraums eingeführte Polyäthylen die Form einer Masse an.

Im Gegensatz hierzu kann, wenn diese Zeit T₂ nicht überschreitet, das nahe dem Angußkegel des Hohlraums und in allen anderen Bereichen vorhandene Polyäthylen in pulverförmiger Form aufrechterhalten werden. Auf diese Weise kann die Zeit T₂ ohne weiteres bestimmt werden, indem Versuche bei verschiedenen Hohlraumer weiterungszeiten unter konstanten Bedingungen mit Aus nahme der Hohlraumerweiterungszeit durchgeführt werden.

Beim Spritzformen bleibt ein Druckunterschied zwischen dem Angußhauptkanalabschnitt und dem Hohlraum selbst nach dem Vollenden des Einspritzens. Deshalb bewirkt dieser Druckunterschied, selbst wenn das Hohlraumvolumen bei V₁ bleibt, daß das Polyäthylen in dem Angußhaupt kanalbereich in den Hohlraum gelangt. Wenn kein Druck unterschied vorliegt, wird das Einführen von Poly äthylen am Angußhauptkanalabschnitt in den Hohlraum unter brochen.

Jedoch befindet sich das in einen Bereich nahe dem An gußkegel eingeführte Polyäthylen in dem vorhergehend er wähnten Zustand in der Form einer Masse. Sobald Poly äthylen eine Masse wird, zeigen die sich ergebenden Form teile eine schichtförmige Abblätterung, wie stark auch immer die Masse komprimiert wird.

Im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß die Ausdehnung des Formhohlraumes unmittelbar durchgeführt, wenn das Polyäthylen in dem Angußkegel und dem Angußhauptkanal noch nicht verfestigt ist, und die sich ergebende, schnelle Druckabnahme in dem Hohlraum bewirkt, daß das Polyäthylen in dem Angußhauptkanal in den Hohlraum in flockiger Form eingeführt wird. Als Ergebnis hiervon kann die Aus bildung einer Masse aus Polyäthylen in einem Bereich nahe dem Angußkegel gleichzeitig mit einem Aufheben einer un gleichförmigen Spannungsverteilung in dem Hohlraum ver hindert werden, und deshalb kann die unerwünschte, schicht förmige Abblätterung der Formteile wirkungsvoll ausge schlossen werden.

Erfindungsgemäß kann die Beziehung zwischen der Form temperatur und dem Zeitpunkt T₁ ebenfalls dadurch er halten werden, daß Versuche ähnlich den vorhergehenden durchgeführt werden, wobei nur die Formtemperatur ver ändert wird, während die anderen Bedingungen unter Ein schluß der Formöffnungszeit konstant gehalten werden. Dies trifft auch für die Beziehung zwischen der Zeit T₁ und anderen Bedingungen, wie der Einspritztemperatur, der Einspritzzeit und des Schmelzpunktes des Polyäthylens, zu.

Im allgemeinen ist es wünschenswert, die Vergrößerung des Formhohlraums unmittelbar nach dem Abschließen des Ein spritzens durchzuführen.

Wenn der Hohlraum auf das 1,2fache oder mehr des ur sprünglichen Hohlraumvolumens vergrößert und dann das Hohlraumvolumen auf V₁ verkleinert wird, wird die Verkleinerung zu einer Zeit zwischen einer Einspritzzeit von flockigen, geschmolzenem Polyäthylen in den Hohl raum und einer Zeit durchgeführt, bevor das so in den Hohlraum eingebrachte flockige, geschmolzene Poly äthylen verfestigt ist.

Da sich das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Form verfahren bezieht, bei dem in einen Hohlraum eingeführtes, flockiges, geschmolzenes Polyäthylen komprimiert wird, ist es bevorzugt, daß die Form erwärmt ist, um eine sofortige Verfestigung des eingespritzten, flockigen geschmolzenen Polyäthylens zu verhindern. Wenn jedoch die Formtemperatur zu hoch ist, wird die Aus formungszeit sehr lang. Deshalb ist die obere Grenze der Formtemperatur vorzugsweise um 10°C, besonders bevorzugt um 20°C niedriger als der Schmelzpunkt des Polyäthylens. Wenn beispielsweise Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichts verwandt wird, liegt die Formtemperatur vorzugs weise bei 60 bis 120°C, und noch bevorzugter bei 80- 120°C.

Jede herkömmliche Form mit einem direkten Druckformschluß- System kann verwendet werden. Wenn eine Form mit einem Kniehebel-Formschlußsystem verwendet wird, wird eine solche bevorzugt, welche eine zusätzliche Form zum Verkleinern aufweist.

Beim Formen wird die Menge des Polyäthylens, welche dem Gewicht des Formteils entspricht, durch eine Meßein richtung an einer Einspritzeinheit gemessen, und die ge messene Menge an Polyäthylen wird in einen Hohlraum mit einem Volumen V₁, welches das gleiche wie das Volumen V₀ des Formteils ist, in flockiger Form eingespritzt.

Wenn der Angußhauptkanal ein kalter Angußhauptkanal ist, sollte die Menge an einzuspritzendem Polyäthylen gleich der Summe des vorhergehend genannten Volumens V₁ und des Volumens des Angußhauptkanalabschnittes sein. Wenn der Angußhauptkanal ein warmer Angußhauptkanal ist, kann die Menge des einzuspritzenden Polyäthylens genau so groß wie das Volumen V₁ sein. Erfindungsgemäß wird der Hohlraum auf wenigstens das 1,2fache, vorzugsweise wenigstens das 1,4fache des ursprünglichen Volumens des Hohlraums zu einer Zeit zwischen T₁ und T₂, wie es vorhergehend angegeben wurde, erweitert, und dann wird der Formhohl raum auf V₁ verkleinert, um das Formen zu beenden. Mit diesem Formvorgang werden spritzgeformte Teile aus Poly äthylen ultrahohen Molekulargewichtes erzeugt, welche eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Und diese Formteile haben ein gleichförmiges Gewicht und Form, d. h. es gibt keine Schwankungen bezüglich des Gewichtes und der Formen der Formteile, wenn viele Stücke des Gegenstandes hergestellt werden (bei einem Einspritz vorgang). Selbstverständlich kann mit dem erfindungs gemäßen Verfahren ein Spritzgußteil hoher mechanischer Festigkeit selbst dann hergestellt werden, wenn nur ein einziges Stück eines Artikels (mit einem Spritzvorgang) hergestellt wird.

Das Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes, welches erfindungs gemäß verwendet wird, kann mit anderen her kömmlichen Zusätzen mittels herkömmlicher Verfahren ver mischt bzw. verbunden werden.

Solche Zusätze umfassen Antioxidierungsmittel, Wärme stabilisierungsmittel, UV-Absorptions mittel, Schmiermittel, Kernbildungsmittel, Antistatik mittel, Feuerhemmungsmittel, Pigmente, Farbstoffe und an organische und organische Füllstoffe.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formteile weisen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie Stoßfestigkeit und Abriebfestigkeit, auf, es treten keine Schwankungen bezüglich des Ge wichtes, der Form und des Aussehens des Formteils auf, und es können Formteile hoher Präzision hergestellt werden. Deshalb eignen sich die mit dem erfindungsgemäßen Ver fahren hergestellten Formteile für verschiedene Maschinen teile, industrielle Teile, Gehäuse, Gefäße, Haushalts artikel, Teile von Spinnmaschinen, von technischen Ge räten und Freizeitartikel.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch eine Ausführungs form einer Spritzformvorrichtung. Fig. 1 zeigt den Zustand vor dem Einspritzen. Fig. 2 zeigt einen Zu stand beim Einspritzen. Fig. 3 zeigt einen Zustand, in dem der Hohlraum nach dem Einspritzen vergrößert wird. Fig. 4 zeigt einen Zustand, bei dem der Hohlraum er neut nach dem Vergrößern des Hohlraums verkleinert wird.

Es wurde eine Sritzformmaschine mit einer Form zum Formen von Lagern (4 Stück Lager; Gewicht 12 g/Stück; Angußhauptkanalabschnitt 12 g; insgesamt 60 g) verwendet, welche ein mit einem Angußhauptkanal 2 versehenes, ortsfestes Formelement 1, ein mit einem Hohlraum 3 ausgebildetes, bewegliches Formelement 5, und ein Kernformelement 4 aufweist, welches mit einer Kernbewegungseinrichtung 6 verbunden ist. Bei dem verwendeten Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes handelt es sich um ein Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichtes mit einem Schmelzindex von 0,01 g/10 min oder weniger und (η) von 16,7 dl/g. Das in einem Einspritz zylinder 7 geschmolzene Polyäthylen ultrahohen Mole kulargewichtes wurde an einem Meßabschnitt 8 gemessen. Das gemessene Volumen des Polyäthylens war gleich der Summe des Volumens des Hohlraumes 3 und des Angußhaupt kanals 2 (Fig. 1).

Daraufhin wurde die Schnecke 10 bewegt, um das in dem Meßabschnitt 8 vorhandene Polyäthylen ultrahohen Mole kulargewichtes in die Form durch eine Düse 9 einzu spritzen. Das Polyäthylen wurde in den Hohlraum 3 durch den Angußhauptkanal 2 und den Angußkegel 11 in pulver förmiger Form eingespritzt (Fig. 2).

Nachdem das gesamte, im Meßabschnitt 8 vorhandene Poly äthylen in die Form eingespritzt worden war, wurde der Kern 4 durch die Kernbewegungseinrichtung 6 bewegt, um den Hohlraum 3 zu vergrößern und das Polyäthylen in dem Angußhauptkanal 2 in den Hohlraum 3 einzubringen, während noch ein Druckunterschied zwischen dem Angußhauptkanal 2 und dem Hohlraum 3 vorlag (Fig. 3).

Daraufhin wurde der Kern 3 in seine ursprüngliche Lage bewegt, um das Polyäthylen zu komprimieren, was die Herstellung eines Formteils 12 (Lager) zum Ergebnis hat. Während des vorgenannten Vorgehens wurde die Schraube 10 zurückgeführt, um das Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichtes für den folgenden Formvorgang abzumessen (Fig. 4).

Dem vorgenannten Vorgehen folgend wurden verschiedene Formversuche bei verschiedenen Bedingungen ausgeführt. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen 1, 2 und 3 angegeben.

Die physikalischen Eigenschaften der sich ergebenden Form teile wurden bestimmt, wie es weiter unten gezeigt ist.

Schichtförmige Abblätterung

Die Spitze eines Formteils wird mit einem Messer abge schnitten. Die folgende, vierstufige Unterscheidung wurde gemacht.
1. . . Die Oberfläche kann leicht abgeblättert werden.
2. . . Die Oberfläche ist etwas blättrig.
3. . . Die Oberfläche ist kaum blättrig.
4. . . Es tritt keine Abblätterung auf.

Aussehen

Die Oberflächenbeschaffenheit des Formteils wird mit den Augen untersucht.

Gewichtsschwankungen

Das Gewicht eines jeden Formteils wird gemessen.

Schwankungen bei 4 Stücken von Formteilen

Im Falle der Herstellung von 4 Stücken mit einem Spritz vorgang.

Schwankungen von Formteilen bei 10 Spritzvorgängen im gleichen Hohlraum.

Die folgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse, wenn das Formen bei verschiedenen Formtemperaturen durchgeführt wurde. Es lagen folgende Formbedingungen vor.

Einspritzzeit\|1,3 s
t₁	2 s
Schergeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsgefälle	69 000 s^-1
Einspritztemperatur	200°C
Hohlraumvergrößerung	1,73fach
t₂	3,2 s

Erfindungsgemäß bezeichnet "t₁" ein Zeitintervall vom Einspritzbeginn bis zum Beginn der Hohlraumvergrößerung (Beginn des Kernzurückziehens) und "t₂" ein Zeitintervall vom Beginn der Hohlraumvergrößerung bis zum Beginn der Hohlraumverkleinerung (Beginn des Kernvorschubes).

Tabelle 1

Zusätzlich zu den vorstehend genannten Versuchen gemäß Tabelle 1 wurde der Füllungszustand des Polyäthylens ultrahohen Molekulargewichtes in dem Hohlraum nach der Hohlraumvergrößerung untersucht. Bei den Versuchen Nr. 1 bis 4 wurde die Ausbildung einer Masse an Polyäthylen ultra hohen Molekulargewichtes nahe dem Angußkegel festgestellt. Beim Versuch Nr. 5 konnte die Ausbildung einer Masse nicht festgestellt werden. Bei den Versuchen Nr. 6 bis 7 war der Hohlraum gleichförmig mit flockigem Poly äthylen ultrahohen Molekulargewichtes gefüllt.

Die Tabelle 2 zeigt Versuchsergebnisse, bei denen die Formtemperatur 100°C betrug und der Vergrößerungsgrad, d. h. das Verhältnis des Volumens des Hohlraums zu dem Volumen des Formteils V₁/V₀, verschiedentlich geändert wurde.

Die Formbedingungen waren wie folgt:

Einspritzzeit\|1,3 s
t₁	2 s
Schergeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsgefälle	69 000 s^-1
Einspritztemperatur	200°C
Formtemperatur	100°C
t₂	3,2 s

Tabelle 2

Tabelle 3 zeigt die Versuchsergebnisse, wobei die Ein spritzzeit 1,3 s betrug und t₁ geändert wurde.

Die Formbedingungen waren wie folgt:

Einspritzzeit\|1,3 s
Schergeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeitsgefälle	69 000 s^-1
Einspritztemperatur	200°C
Formtemperatur	100°C
t₂	3,2 s
Hohlraumvergrößerung	1,73fach

Tabelle 3

Außer den in Tabelle 3 angegebenen Versuchen wurde der Füllungszustand von Polyäthylen ultrahohen Molekular gewichtes in dem Hohlraum nach der Hohlraumvergrößerung untersucht. Bei den Versuchen Nr. 12 bis 16 lag das gesamte Polyäthylen in flockiger Form vor. Bei den Versuchen Nr. 17 bis 18 wurde eine geringe Bildung einer Masse nahe dem Angußkegel festgestellt.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Formzyklus nach dem erfindungs gemäßen Verfahren. Es sind die Änderung des Hohlraumdruckes, die Formbetätigung (Bewegung des Hohlraumkernes) und der Formschlußvorgang beim Ablauf des Formzyklus (Einspritzen, Druckhalten, Kühlen und Messen) darge stellt.

X₁-X₅ in Fig. 5 bedeuten die folgenden Betriebsvor gänge:

X₁ Schließbeginn der Form
X₂ Beendigung des Formschließens
X₃ Beginn des Formöffnens
X₄ Beendigung des Formöffnens
X₅ Beginn des Formschließens

Die Bezeichnung an der rechten Seite schließt an die gleiche Bezeichnung an der linken Seite an, d. h. wenn ein neuer Zyklus beginnt.

Claims

1. Verfahren zum Spritzdruckformen von Polyäthylen ultrahohen Molekulargewichtes, welches eine Grenzviskositätszahl [η] von 3 dl/g oder höher, gemessen in Decalin bei 135°C, und einen Schmelzindex von 0,01 g/10 min oder weniger aufweist, gekenn zeichnet durch

a) Erwärmen des Materials auf 170 bis 240°C,
b) Ausbilden des Volumens V₁ eines Formhohlraumes, das dem Volumen V₀ eines geformten Teils entspricht,
c) Einspritzen des Materials mit dem Volumen V₀ durch einen Angußhauptkanalabschnitt mit einem Geschwindigkeitsgefälle von wenigstens 20 000 s^-1 in den Formhohlraum,
d) unmittelbares Vergrößern des Formhohlraumes, damit das Volumen des Formhohlraumes V₁ die Bedingung 1,2 V₀V₁zu einer Zeit innerhalb einer Zeit T₁ vor Vollendung des Einspritzens und einer Zeit T₂ nach Vollendung des Einspritzens erfüllt, und
e) verkleinern des Volumens des Formhohlraumes V₁ derart, daß die Beziehung V₁=V₀ erfüllt ist, während sich das Material in dem Formhohlraum noch im geschmolzenen Zustand befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum derart vergrößert wird, daß das Volumen V₁ des Formhohlraumes die Bedingung 1,4 V₀V₁ erfüllt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum unmittelbar nach Beendigung des Einspritzens vergrößert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einen Hohlraum und einen in den Hohlraum eingepaßten, bewegbaren Kern aufweist, und daß das Zurückziehen des Kernes eine Vergrößerung des Formhohlraumes und das Vorschieben des Kernes eine Verkleinerung des Hohlraumes zum Ergebnis hat.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form auf eine Temperatur erwärmt wird, welche wenigstens um 10°C niederer als der Schmelzpunkt des Polyäthylens ultrahohen Molekulargewichtes liegt.