NO752454L

NO752454L -

Info

Publication number: NO752454L
Application number: NO752454A
Authority: NO
Inventors: Jr R G Angell; R J Anderson; K E Hobbs; D E James; B D Marsh
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1974-07-09
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1976-01-12
Also published as: BE831122A; LU72929A1; AU505818B2; GB1508446A; US3988403A; FR2277663A1; SE7507842L; AU8273975A; DK307875A; DD119988A5; NL7508118A; BR7504284A; JPS5130869A; HK1179A; ES439232A1; FR2277663B1; FI751985A; JPS5442391B2; DE2530352A1; CA1047215A

Description

Fremgangsmåte for å fremstille støpte, strukturerte skumplastartikler som har en overflate som nøyaktig og reproduserbart gjengir overflaten i støpeformen.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører støping av en skum-termoplastgjenstand som har en overflate som nøyaktig og reproduserbart gjengir overflaten i formen hvor gjenstanden er fremstilt.

Den foreliggende oppfinnelse, tilveiebringer en viktig og sterkt ønsket forbedring i lavtrykksprosesser for fremstilling av skumplastartikler som har en porøs kjerne og et relativt ikke-porøst ytre skall. Slike artikler 'er kjent som "strukturert skumplast"..•Lavtrykksprosessen for å fremstille strukturert skumplast innbefatter et trinn hvor man innfører en smeltet blanding av en skummende termoplastpolymer og et esemiddel i et formrom med en fastlagt geometri som holdes på et trykk under skumtrykket for blandingen méns blandingen fyller formen. Som et resultat av dette, finner skumming sted i formrommet. Det karakteristiske kjennetegn ved lavtrykksprosessen er at hulrommet i formen holdes på ét trykk som ligger under skumtrykket for blandingen. Dette trykk er vanligvis,-men ikke nødvendig-vis, atmosfæretrykket.

I mars 1974 utgaven av "Modern Plastics<n>på sidene 38-45»finner man en artikkel om strukturert skumplast som nevner et problem hvis løsning hittil ikke har vært funnet av dem som arbeider med prosesser for fremstilling av strukturert skumplast ved lavt trykk. Problemet består i at man ikke har vært istand til, på en kommersiell basis, å fremstille en strukturert skum-pla stg jenstand som har en overflate som reproduserbart og korrekt gjengir den indre overflate av formrommet hvor gjenstanden er fremstilt. Selv om man vanligvis omtaler dette pré.blemet i forbindelse med at det skal fremstilles en glatt, blank gjenstand, er det et problem som gjelder en hvilken som helst type overflate, f.eks. en overflate som skal ha et matt preg, gjengi et bestemt ovérflatemønster, simulere overflaten på lær, såvel som en glatt og blank overflate. Som den nevnte artikkel i "Modern Plastics" antyder, er en fremgangsmåte for kommersiell fremstilling av gjenstander i strukturert skumplast som har overflater som reproduserbart og korrekt gjengir overflaten i formen, meget etterspurt i plastindustrien idag.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for å fremstille gjenstander av skummet termoplast som har overflater som reproduserbart og nøyaktig gjengir overflaten i formen hvor de nevnte artikler er fremstilt.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte for å fremstille gjenstander av skummet termoplast som har reproduserbare, glatte, blanke overflater.

Disse og andre formål vil komme frem fra de etterfølg-ende detaljerte beskrivelser, de vedheftede krav og de forskjellige tegninger som følger med.

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av gjenstander av strukturert skumplast som har overflater som reproduserbart og korrekt gjengir overflaten i formen hvor de er fremstilt. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i å innføre en smeltet blanding av et skum-bart, termoplastmateriale og ét esemiddel i et formrom som er beskrevet av den indre overflate av formen, hvor formrommet holdes på et trykk som ligger under skumtrykket for den nevnte smeltede blanding, hvorunder den nevnte smeltede blanding flyter og utvider seg i det nevnte formrom, og å stivne det nevnte termoplastmateriale mens det er i det nevnte formrom hvor, det opprettholdes en glippfri grensebetingelse på grensen mellom termoplastmaterialet og den indre overflate i formen mens den smeltede blanding flyter i formrommet, og hvor temperaturen på overflaten mellom det flytende termoplastmateriale og den indre overflate av formen holdes på eller over.gjengivelsestemperaturen. •

Tegninger:

Fig. 1 er et tverrsnitt, delvis skjematisk oversikt over et trinn i operasjonen av et apparat for å utføre oppfinnelsen;

fig. 2 er et tverrsnitt, delvis skjematisk oversikt over et senere trinn i operasjonen i det samme apparat;

fig. 3 er et forstørret tverrsnitt av en smeltet, skummende termoplastblanding mens den strømmer inn i et formrom i overensstemmelse med oppfinnelsen;

fig. 4 er e"t forstørret tverrsnitt som viser individuelle bobler i en smeltet, skummende termoplastblanding mens blandingen strømmer inn i et formrom i overensstemmelse med oppfinnelsen, og tverrsnittet representerer området som er merket nAn i fig. 3;

figurene 5 til 8 er etterfølgende forstørrede tverrsnitt av en boble ved grenseflaten mellom termoplastmaterialet og den indre overflate i formen som bevegesrav krefter som er fullt ut forklart nedenunder fra grenseflaten inn i det flytende termoplastmateriale.

Figurene 9 til 14 er etterfølgende forstørrede tverrsnitt av en boble som forårsaker en defekt på førekanten av den flytende termoplast og hvor defekten overføres til overflaten ved grenseflaten mellom den flytende plast og den indre overflate i formen,.og disse tverrsnittene er tatt fra området som er merket "B" i fig. 3>

figurene 15 til 20 er kurver av viskositeten som en funksjon av skjærgraden ved 200°C for seks forskjellige termoplastpolymerer;

figurene 21 til 26 er.kurver av profilometeravlesninger som en funksjon av formtemperaturen for de samme seks termoplastpolymerer ;

figurene 27 til 32 er kurver av trykkfallet som en funksjon av fylletiden. for de samme seks termoplastpolymerer; og

figurene 33 til 35 er kurver av viskositeten som en funksjon av temperaturen for tre termoplastpolymerer.

De følgende definisjoner gjelder for oppfinnelsen: Strukturert skumplast - dette brede uttrykket anvendes for å

beskrive gjenstander som er fremstilt av termoplastmateriale og som har en skummet eller porøs kjerne med et relativt (sammenlignet med kjernen) ikke-porøst ytre

skall;

Blanding av smeltet, skumdannende termoplastmateriale og et esemiddel en blanding av en smeltet termoplast som inneholder et esemiddel såsom en oppløst gass (f.eks. nitrogen, karbondioksyd, et fluorkarbon, eller andre inerte gasser) eller et kjemisk esemiddel hvor den nevnte'blanding er istand til å skumme når trykket på blandrngen reduseres under skumtrykket og temperaturen i blandingen er over

skumtemperaturen;

skumtrykk - det ytre trykk på en skumdannende blanding under hvilket, ved en bestemt temperatur, et indre eller opp-løst esemiddel kan ekspandere som en gass og dermed produsere en vesentlig skumekspansjon i termoplastmaterialet som inneholder esemidlet;

skumtemperatur - temperaturen i den skummende blanding hvor eller over hvilken det esemiddel som er oppløst i eller som inneholdes i blandingen kan ekspandere som en gass og derved produsere en vesentlig skumekspansjon i termoplastmaterialet som inneholder esemidlet når blandingen er ved og under skumtrykket for den spesielle temperatur;

nøyaktig og korrekt å gjengi en bestemt del av den indre overflate av formrommet - dette vedrører en strukturert gjenstand av skumplast som har en overflate som i det alt vesentlige gjengir den ønskede (bestemte) del av den indre overflate av formrommet. Uttrykket "gjengi" anvendes for å tilkjennegi det faktum at overflaten på den strukturerte skumplastgjenstand er et speilbilde av overflaten i formen. Uttrykket "reproduserbar" anvendes for å gjengi det faktum at man har en høy grad av reprodu-serbarhet av de ønskede resultater fra en gjenstand til den neste. Uttrykket "korrekt" anvendes på den måte som uttrykket brukes når det gjelder trykking, dvs. for å tilkjennegi det forhold at overflaten i den strukturerte skumplastgjenstand kan være en klar gjengivelse (selvom det er et speilbilde) av den indre overflate av formrommet. Begrepet korrekt gjengivelse omfatter følgende forhold: at oppfinnelsen tilveiebringer måter for å forsikre at overflaten er fri for skrensespor eller andre overflatedefekter som resulterer fra at termoplastmaterialet glir langs overflaten av formen og/eller fra et smeltebrudd i termoplastmaterialet når det strømmer inn i formen; og, i tillegg til dette, at oppfinnelsen også tilveiebringer en

fremgangsmåte for å forsikre at overflaten er fri for hulrom, bobler, skjell, streker og andre defekter som er forårsaket av bobler, hvor ingen av disse defektene

er karakteristiske for den indre overflate i formen; vesentlig skumekspans. ion - med dette uttrykket mener man at det er en vesentlig grad av ekspansjon i det fortettede eller ikke-skummede termoplastmateriale. Man vil f.eks. betrakte en 5 til 10 prosent eller mer ekspansjon i forhold til det fullstendig fortettede materiale som "en vesentlig skumekspansjon"; glipp- fri grensebetingelse - dette uttrykket vil bli nærmere diskutert nedenunder, men i korthet betyr det at termoplastmaterialet som ligger opp til den indre overflate av formen hverken glipper eller glir langs overflaten, og heller ikke er gjenstand for brudd når termoplastmaterialet flyter inn i formrommet;

stivne termoplastmaterialet - uttrykket henviser til at det smeltede termoplastmateriale blir- tilstrekkelig fast

til at det beholder sin struktur når det fjernes fra formrommet som ved kjøling av termoplastmaterialet

etter at det har ekspandert;

bobler som dannes når det nevnte termoplastmateriale skummer i formrommet beveger seg bort fra grenseflaten - uttrykket

refererer til det forhold ved oppfinnelsen at bobler som er tilstede ved eller nær grenseflaten mellom termoplastmaterialet og den indre overflate av formen,

blir ført bort fra den nevnte grenseflate tilstrekkelig langt til at overflaten i den strukturerte skumplastgjenstand er fri for defekter forårsaket av bobler (f.eks. små hull, streker, blærer og fordypninger). Ved "nær" grenseflaten mener man f.eks.avstanden på fra 0,1 til 0,3 mm, avhengig av betingelsene. Høyt trykk i boblen krever et tykkere skinn for å forhindre

blemmer enn lavt trykk i boblen;

førekant i strømmen - dette uttrykket refererer seg til for-kanten av det flytende termoplastmateriale som illustrert i figur 3 nr'3.2; og

gjengivelsestemperatur - dette er temperaturen ved grenseflaten mellom det flytende termoplastmateriale og den ind-

re overflate av formen hvor<n>førekantproblemet" (beskrevet detaljert nedenunder) overvinnes. Eksemplene gjengir en fremgangsmåte for å bestemme med temmelig stor nøyaktighet gjengivelsestemperaturen for et hvilket som helst gitt termoplastpolymerpreparat, formkonstruksjon og støpebetingelser.

I de figurer som er gjengitt kan man se én typisk ut-førelse av oppfinnelsen. I fig. 1 tilføres en sats av en blanding 12 av et smeltet, skumdannende termoplastmateriale og et esemiddel i en akkumulator 14 gjennom en ventil 16 fra en inn-retning såsom en ekstruder 18 for å blande - smeltet termoplastmateriale og skummemidlet for å danne den nevnte blanding 12.

I akkumulatoren 14 holdes blandingen 12 på en temperatur over skumtemperaturen for blandingen 12 og ved et trykk over skumtrykket for blandingen 12. Dette trykket i akkumulatoren 14 opprettholdes på kjent måte som ved å la et væsketrykk virke på et stempel 24 hvor det nevnte trykk frembringes på kjent må-te (ikke vist). Når den ønskede mengde av blandingen 12 er blitt tilført akkumulatoren 14, føres ventilen 16 fra stilling-en i fig. 1 til den stilling som er vist i fig. 2. (Vanligvis er det uskummede volum av blandingen 12 som innføres i formrommet l8 mindre enn volumet av formrommet 18). Blandingen 12 flyter deretter fra akkumulatoren 14 gjennom ventilen 16 inn i formrommet 18 av formen 20, hvor det nevnte formrom l8 er definert av den' indre overflate 30 av formen 20. Formrommet l8 holdes (ved hjelp av vanlige fremgangsmåter som ikke er vist) på

et trykk som ikke er større enn skumtrykket i den nevnte blandingen 12.. (Der kan være soner, spesielt nær dysen eller sprøy-teporten hvor trykket temporært .kan stige over skumtrykket).. Mens den befinner seg i formrommet 18, vil blandingen 12 ekspandere og fylle formrommet 18 og forme seg til den generelle form i.formrommet'l8 og danne, når den er stivnet, en strukturert skumplastgjenstand 22 som har form av formrommet l8.

Så langt har denne beskrivelsen av fremgangsmåten iføl-ge oppfinnelsen bare gjengitt de egenskaper i den generelle prosess som kan være de samme som det vanlige lavtrykksprosesser for fremstilling av strukturert skumplast. En slik lavtrykksprosess og flere typer apparater som kan anvendes for å utføre denne prosessen er beskrevet i Angell, U.S. patent nr. 3'268.636 og 3.436.446, og disse innbefattes herved som referanser. Forbed-ringen fremfor en vanlig laVtrykksprosess ligger i å.tilveiebringe fremgangsmåter for å fremstille en strukturert skumplastgjenstand hvis overflate korrekt og reproduserbart gjengir i kontrollert utstrekning den indre overflate av formen hvor gjenstanden er fremstilt.

Det er oppdaget at unøyaktig gjengivelse av den indre overflate av formrommet i strukturert skumplastproduksjon kan skrive seg fra én eller flere klart avgrensede årsaker. Den første er skrensing eller glipping av plasten over overflaten i formen når den smeltede blanding flyter i formrommet. "Dette er den direkte årsak til hvirvler, skrensemerker og tilsvarende overflatedefekter,og i noen tilfeller kan dette også forårsake smeltebrudd i plasten. Glipp eller skrensing av plasten over overflaten i formen er den indirekte årsak til visse defekter som skriver seg fra bobler, såsom fordypninger og.nålemerker som resultat av at boblene ikke har fått anledning til å drive bort fra overflaten. 'Defektene som er forårsaket, både direkte og indirekte, ved denne glipping og skrensing eiimineres ved å opprettholde en glippfri overflatebetingelse på grenseflaten mellom det flytende termoplastmateriale og.den indre overflate i formen. Hvirvlene, skrensemerkene og lignende elimineres derved, og man skaper betingelser som forårsaker at boblene beveger seg bort fra overflaten som ligger opp til den nevnte grenseflate.

En annen hovedårsak til overflatedefekter er følgende:

Når det eksisterer en glippfri grensebetingelse kan overflaten

av den flytende plast' og deri innbefattet overflaten av føre-kanten av den flytende plast såvel som overflaten som ligger opp til den indre overflate i formen sammenlignes med det beveg-elige belte i en tank. Disse defekter i førekanten som dannes når boblene bryter gjennom overflaten i førekanten overføres til overflaten i den flytende plast som ligger opp til den ind-

re overflate i formen, når den nevnte overflate i førekanten i sin tur blir den nevnte overflate som ligger opp til den indre overflate i formen.'Disse overflatedefektene opptrer vanligvis som streker og av og til i form av forlengede ellipser som ser ut som om omkretsen i den opprinnelige boblen er blitt, strukket ut. Denne type defekt elimineres ved å holde grenseflaten mel-

lom den flytende plast og den indre overflate i formen ved eller over gjengivelsestemperaturen og dermed tillate at de nevnte defekter blir helet. Det er mulig at dette problemet med førekan-ten eksisterer selvom det ikke opprettholdes en glippfri grensebetingelse. I disse tilfeller vil imidlertid hvirvlene, skrensemerkene osv..ha en tendens til å overlappe defektene i førekan-ten slik at de ikke blir oppdaget.

Den glippfrie grensebetingelse og helingen av "føre-kantdefekter<n>diskuteres i mer detaljer nedenunder.

Det er oppdaget at en glippfri grensebetingelse tilveiebringes ved å innføre termoplastmaterialet i formrommet under slike betingelser at, mens blandingen flyter i formen, overstiger ikke kraften som resulterer fra skjærspenningen ved eller nær polymer/formgrenseflaten den statiske friksjonskraft som resulterer fra friksjonskoeffisienten mellom formen og den smeltede polymer og, i tillegg, kraften i polymeren som resulterer fra skjærspenningen overstiger ikke smeltestyrken i den smeltede polymer som flyter i formen. På den ene side, hvis den statiske

friksjonskraft overstiges, vil termoplastmaterialet skli langs

t formoverflaten, noe som vil forårsake skrensemerker på polymeren.

Disse skrensemerkene kan føre til at det dannes hvirvler eller andre overflatedefekter på overflaten av den strukturerte skumplastgjenstand. På den annen side, dersom kraften som skriver seg fra skjærspenningen overstiger polymersmeltestyrken, vil polymeren være utsatt for smeltebrudd. Siden skjærspenningene er størst nær polymer/formgrensen, vil bruddet, hvis dette finner sted, eksistere på eller meget, nær grenseflaten. Polymer-smeltebrudd vil også resultere i hvirvler og andre'overflatedefekter på overflaten i den strukturerte skumplastgjenstand. I de fleste tilfeller hvor det ikke opprettholdes den ønskede glippfrie grensebetingelse, er det sannsynlig at man får skrensing snarere enn smeltebrudd. Teoretisk, kan imidlertid hver enkelt eller begge to være tilstede i et gitt tilfelle.

'Den ønskede "glippfrie" grensebetingelse kan tilveiebringes ved å kontrollere kreftene som resulterer fra skjærspenningene for å holde dem (1) under maksimalverdien for kraften fra statisk friksjon, F s, som virker på grensen, og (2) under smeltestyrken i det flytende termoplastmateriale. (Maksimalverdien for kraften som resulterer fra statisk friksjon er lik

f riks jonskoeff isient.en multiplisert med normalkraften). 'En reduksjon av skjærspénningene og en økning både av friksjons-kreftene (F ) og smeltestyrken i harpiksen vil være med å opprettholde den glippfrie grensebetingelse. Skjærspenningene er små i sentrum av strømmen og de øker til et maksimum nær overflaten på formen. Således er spenningene nær formgrensen de mest viktige. Disse spenningene avhenger av viskositeten i plastmaterialet, geometrien i formen, innsprøytningstiden og antallet av og stilling på innsprøytningsportene. Et tilnærmet •uttrykk for forholdet mellom skjærspenningene nær formgrensen i en rektangulær plate med jevnt fordelte innsprøytningsporter kan uttrykkes på følgende måte:

Skjærspenning :: Smelteviskositet x skjærgrad

eller

Skjærspenning :: Smelteviskositet x lengden på formen Innsprøytningsport x antall innsprøyt-ningsporter x deltykkelse

Med utgangspunkt i dette forholdet, kan man finne flere fremgangsmåter for å redusere skjærspenningen i den flytende polymer: en reduksjon av viskositeten, en reduksjon av lengden av formen, en økning av formtykkelsen, en økning i innsprøytnings-tiden eller en økning av antallet innsprøytningsporter vil ialt forårsaken en reduksjon i skjærspenningen. Alle disse fremgangs-måtene, unntatt reduksjon av viskositeten, tjener til å redusere-skjærgraden i den flytende plast. Viskositeten nær formgrensen kan reduseres ved å øke temperaturen i den innsprøytede plast eller temperaturen i formoverflaten. Viskositeten kan også reduseres ved å senke molekylvekten i polymeren eller ved å til-sette små mengder av oppløsningsmiddel eller andre mykningsmid-del til preparatet som anvendes i prosessen. -Økning av mengden esemiddel vil også føre til at plasten myknes ,i mange tilfeller.

Maksimalverdien for den statiske friksjonskraft, FQ}avhenger av den statiske friksjonskoeffisient og normalkraften som virker på polymeren ved form/polymergrensen. Normalkraften i dette tilfelle skriver seg fra det isotrope trykk i den flytende smelte. Denne kraften kan økes ved å operere formen med - et tilbaketrykk og. dermed operere ved høyere trykk. Maksimalverdien for friksjonskraften, F s, kan også økes ved å øke den statiske friksjonskoeffisient. Dette kan tilveiebringes ved å øke formtemperaturen, ved å forandre overflaten i formen eller ved å innføre tilsatsstoffer til plastpreparatet. .Smeltestyrken i preparatet kan økes ved å øke molekylvekten i polymeren eller ved å gjøre fordelingen av molekylvekt bredere ved å innføre en. hale med høy molekylvekt. Den kan også økes ved a redusere temperaturen i polymeren eller ved a tilførte : tilsatsstoffer i preparatet for å øke styrken. Kjente tilsatsstoffer for dette formål omfatter fibrøse fyllstoffer såsom glassfibre.

Diskusjonen ovenfor peker på forskjellige variable som kan korreleres for å få frem en glippfri grensebetingelse. I en gitt form, vil en reduksjon av skjærgraden ved å øke antall inn-sprøytningsporter og/eller å øke innsprøytningstiden føre til reduserte skjærkrefter i den flytende plast. Dette påvirker ikke maksimalverdien for den statiske friksjonskraft, Fg, og smeltestyrken.

Den polymere viskositet kan reduseres ved å øke form-. temperaturen, øke temperaturen i den innsprøytede plast eller , ved å innføre oppløsningsmidler for polymeren eller andre myk-gjørihgsstoffer. Alt dette vil føre til en reduksjon i skjærspenningen. Det kan også føre til at friksjonskoeffisienten øker, noe som derved øker maksimalverdien for den statiske friksjonskraft, F s, som virker på grenseflaten form/polymer. Begge* forandringer gjør det lettere å opprettholde'en glippfri grensebetingelse. Basert på et gitt preparat, formgeometri og form

og smeltetemperaturer vil det være en spesiell innsprøytnings-hastighet (av den smeltede, skumdannende blanding i formrommet) hvor skjærspenningen er lik maksimalverdien av kraften for den statiske friksjon, F v Ved disse betingelser vil en liten økning i skjærkraften (som kan være forårsaket av en økning i innsprøytningshastigheten) forårsake at polymeren begynner å gli i formen. Denne innsprøytningshastigheten vil forandres når andre parametre som påvirker skjærspenningene eller frik-sjonskreftene forandres. For eksempel vil den nødvendige inn-sprøytningshastighet øke hvis antall innsprøytningsporter økes, hvis formtykkelsen øker eller hvis viskositeten i den smeltede polymer reduseres under anvendelse av mykgjøringsstoffer eller ved at man øker smeltetemperaturen. Spesielle illustrasjoner, for anvendelsen av dette prinsippet er presentert i eksemplene

nedenunder.

Når en glippfri grensebetingelse opprettholdes når blandingen flyter i formrommet, vil bobler som finnes inne i polymeren, men nær overflaten polymer/form bevege seg bort fra denne overflaten. I fig. 3 innføres en sats smeltet skumdannende blanding 12 inn i et formrom 18. "Siden man opprettholder en glippfri grensebetingelse ved grenseflaten 28 mellom den smeltede, skumdannende blanding 12 og den indre.overflate 30 av formen 20, vil den del av den smeltede, skumdannende. blanding 12 som kommer i kontakt med den indre formoverflate 30 være stasjonær og ikke bevege seg i retning av strømmen som angitt med pilene i figurene 3 og 4'Av denne grunn, vil sentrum i den flytende blanding 12 beveges med en høyere hastighet enn de delene av den flytende blanding 12 som- er nærmere •■kantene. "Dette er vist i idealisert og muligens overdrevet form i fig. 3>hvor førekanten 32 i den flytende blanding 12 antar en kurvet, konveks konfigurasjon.

Et vesentlig resultat av hastighetsgradienten fra kantene til sentrum i den flytende blanding.12 er illustrert i fig. 4. Når den smeltede, skumdannende blanding 12 går inn i formrommet l8, begynner blandingen 12 å skumme i noen avstand fra innsprøytningsporten eller direkte under denne, siden formrommet l8. holdes på et trykk som ikke er større enn skumtrykket for blandingen 12. Det begynner å dannes bobler gjennom blandingen 12. På grunn av den forannevnte hastighetsgradient, har bobler som dannes nær kanten av. den flytende blanding 12 en tendens til å bevege seg mot sentrum av blandingen 12. Dette er vist i overdrevet form. i fig. 4»hvor en boble (som er vist i etterfølgende, trinn som 34a > 34t> og 34c) beveger seg mot sentrum av den flytende blanding 12 når blandingen 12 flyter inn i og fyller formrommet 18.

Det er minst to mekanismer som bidrar til,denne for-flytning av gassboblene i blandingen mot sentrum av den flytende strøm. 'Den første mekanismen er en treghetseffekt i væsken som flyter rundt de dispergerte gassboblene. Det er en ef-fekt som tilsvarer det meget kjente aerodynamiske prinsipp som forårsaker løftekrefter på en luftvinge. Man betrakter en boble nær den lavere form/polymergrense". 'Denne boblen vil bevege seg med en hastighet som tilsvarer hastigheten i polymeren langs boblens massesentrum. Polymeren under gassboblens ekvator beveger seg med en lavere hastighet enn boblen, og polymeren over boblens ekvator beveger seg med en høyere hastighet enn boblen. Til en observatør som er plasert i sentrum av boblen, vil således polymeren over ekvator bevege seg forover, og polymeren under ekvator vil bevege seg bakover mot innsprøytnings-stedet. Nær en grense er væsken som flyter relativt til boblen og på siden av grensen holdt igjen. Denne tilbakeholding virker som en drivende kraft for å bevege boblen mot sentrum i den flytende strømmen. Størrelsen på kraften kan være ganske stor når boblen nærmer seg formveggen.' Kraften reduseres når avstanden fra boblen til veggen øker. Eksperimentelle observasjoner av bevegelsen i væsker og faste stoffer dispergert i andre væsker har vært gjengitt i en teknisk litteratur. Nylig har man ved hjelp av teoretiske' analyser vært i stand til å forutsi bevegelsen av kuleformede faste stoffer og deformerbare dråper dispergert i viskøse væsker.

Den annen mekanisme som kan bidra til at boblene beveger seg bort fra. de faste grenser mot sentrum i strømmen omfatter elastisiteten i polymer smelt en../Den flytende blanding 12 er en viskøs-elastisk væske. Effekten av smelteelastisitet-en på kreftene som virker på dispergerte bobler kan best beskrives ved å vise til det eksempel som er gitt tidligere under diskusjonen av treghetskreftene. Boblen beveges méd en hastighet som tilsvarer polymerhastigheten langs strømlinjen gjennom boblens massesenter. Væsken på begge sider av boblens ekvator har en bevegelse relativt til boblen. Man betrakter en boble som er plasert nær .den lavere formoverflate.,' Et polymervæske-element som ligger direkte foran boblen og under"boblens ekvator må strekkes ut for å passere mellom boblen og formgrensen. En viskøs-elastisk væske vil .denne forlengelse gi opphav til en strekkraft i væskeelementet. Tilsvarende strekkrefter settes opp i væske.elementer som flyter over den øvre overflate i boblen. 'Siden disse væskeelementene ikke holdes tilbake av formgrensen trenger de imidlertid ikke å forlenge seg så méget. Strekkreftene som virker på den øvre overflate av boblen er således lavere enn de som virker på den nedre overflate. Denne mangel på likevekt mellom kreftene fører til en resultantkraft som virker til å bevege boblen mot sentrum i formen. Disse el-

'astiske strekkreftene kan være ganske store nær en grense, og

de reduseres når avstanden fra boblen til grensen øker.

Mens begge de krefter som er diskutert ovenfor (dvs. treghetskraften og kraften som skriver seg fra smeltens elasti-sitet) er små, er de vesentlige og de forsterker hverandre. "Resultatet er en klar bevegelse av boblene bort fra kanten av plasten. Gjennomskårne prøver av gjenstander som er fremstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen, viser tåreformede bobler med den største delen av boblen plasert på skrå bort fra kanten og mot sentrum og i retning av strømmen, som vist i fig. 4'Dette eksperimentelle bevis er i overensstemmelse med de teorier som er fremstilt ovenfor når det gjelder de to kreftene som virker på boblene.

De ovenfor nevnte mekanismer krever at de dispergerte bobler er totalt nedsenket i en.flytende kontinuerlig fase og ikke er i kontakt med formoverflaten. Så lenge den ;nglippfrien betingelse er opprettholdt, vil bobler som dannes inne i den flytende polymer og nær polymer/form grenseflaten bevege ség bort fra denne grenseflaten.' Man antar imidlertid at det skal mer til enn en glippfri grensebetingelse for å tvinge bobler

som dannes ved polymeroverflaten bort frå overflaten og inn i polymeren. For å tilveiebringe dette ønskede resultat, må det øyensynlig være et minimum av adhesjon mellom den smeltede polymer og den indre overflate, av formen, noe som er beskrevet nedenunder.

Mekanismen for bevegelse av bobler bort fra direkte kontakt ved formoverflaten går man ut fra beskriver seg fra et trykkfall i den flytende polymer og momentet av den flytende polymer-oppstrøms for- boblen. Figur 5 viser en hypotetisk boble som hviler på formoverflaten. Hastighetsgradienten i den kontinuerlige fase er slik at det ikke er noen strøm ved gren-seoverflaten, og hastigheten øker ettferhvert.som avstanden fra overflaten øker. Polymer oppstrøms som hindres av boblen, må enten deformere boblen eller flyte rundt boblen. Kreftene som virker for å holde tilbake deformering av. boblen er overflate-spenning og det indre bobletrykk. 'Disse er ikke tilstrekke-lige for å motvirke momentet av•polymeren litt oppstrøms for boblen. Boblen vil derfor gå gjennom de deformasjoner som er vist i figurene 6 til 8. Man kan også betrakte trykkene og trykkgradientene som eksisterer i det lokaliserte område ved boblen. Polymerstrømmen er et resultat av en trykkgradient. Trykket P-^ er derfor større enn trykket Pg. Det indre trykket

i boblen, Pg, er.noe nær konstant på gjennomsnittsverdien for P-^og Pg-- Stasjon 3 i fig- 5 er lokalisert ved boblens sentrum før deformeringen begynner. Mellom stasjonene 1 og 3 i fig- 5 finnes en trykkgradient over boblens grenseflate P]_-Pg'Trykket P-^som er noe større enn Pg gjør at polymeren flyter mot formoverflaten. I området mellom stasjonene 3°g 2 er trykket Pg større enn Pg, noe som resulterer i at boblen flyter litt bort fra formoverflaten. Resultatet av disse sammenkoblende strøm-, ninger, drevet av lokaliserte trykkgradienter, er at boblen tvinges bort fra kontakt med formoverflaten.

For at den ovenfor beskrevne mekanisme skal få virke, er det imidlertid nødvendig at polymeren har en tilstrekkelig adhesjon til formoverflaten til å forhindre at gassen i boblen forsvinner nær førekanten i boblen- mellom polymeren og formoverflaten. Hvis man betrakter fig. 5»vil man se at trykket i boblen Pg og trykket ved stasjon 2, førekanten i boblen, er Pg. Pg er noe lavere enn Pg. Trykkgradienten som virker langs denne førekanten i boblen, vil ha en tendens til å tvinge polymeren bort fra formoverflaten. Dette ville gjøre det mulig for gassen i boblen å danne en overflatedefekt som er orientert i retning av strømmen hvis adhesjonen var utilstrekkelig. Hvis polymer/ form-adhesjonen er tilstrekkelig høy til å motstå dette trykket, vil imidlertid polymeren forbli i kontakt med formen og boblen vil tvinges bort fra formoverflaten og inn i den flytende polymer ved den mekanisme som er diskutert ovenfor.

Den forangående diskusjon vedrørende adhesjon er den beste forklaring vi kan finne på mekanismen som får individuelle bobler til å bevege seg bort fra overflaten og inn i den flytende plast. Vi har møtt meget få tilfeller (a) hvor den glipp-frie betingelse var opprettholdt og (b) hvor temperaturen på grenseflaten var ved eller over gjengivelsestemperaturen hvor enkelte overflatedefekter kan være forårsaket ved utilstrekkelig adhesjon som beskrevet ovenfor. Og i disse få tilfellene kan defektene skrive seg fra andre årsaker. Vi kan derfor slå fast med nesten 100 prosent sikkerhet at når den glipp-frie grensebetingelse opprettholdes, og når temperaturen på grenseflaten holdes på eller over gjengivelsestemperaturen, vil den nødven-

dige adhesjon som er beskrevet ovenfor også være tilstede.

For å overvinne problemene som er illustrert i figurene 9-14, er det nødvendig å holde temperaturen på grenseflaten mellom den flytende plast og den' indre overflate av formen på eller over gjengivelsestemperaturen.• Fig. 9 viser det område som er betegnet "B" i fig. 3 i forstørret form, og figurene 10-14 er forstørrelser av det samme område, tatt i rekke-følge, hvor den smeltede blanding 12 har strømmet lenger frem i strømningsretningen, og strømningsveiretningen er angitt med piler i hver figur. I fig. 9 betrakter man en boble 36 nær sentrum av førekanten 32 av den flytende blanding 12. I fig. 10, etter at den flytende blanding 12 er strømmet noe lenger i strøm-ningsretningen enn vist i fig. 9»har boblen brudt gjennom føre-kanten 32 og dannet et hull 38• Nar den smeltede blanding 12 fortsetter å strømme (strømningshastighet entrer større i. sentrum enn nær kantene), forlenges hullet 38°g beveges fra nær sentrum av førekanten 32 mot overflaten av densmeltede blanding 12 som ligger opp til den indre overflate 30i formen 20. Dette er vist i figurene 11 og 12. Etter noe mer strømning, overfør-es hullet 38 til overflaten av den smeltede blanding 12 som ligger opp til den indre overflate 30 av formen 20, som vist i figurene 13 og 14» Hvis ikke dette korrigeres, vil hullet 38 danne en strek (f.eks. omkretsen av en forlenget ellipse) på overflaten av den strukturerte skumplastgjenstand.

Overflatedefekter som er et resultat av det fenomen som er illustrert i figurene 9-14 d korthet vil dette fenomen bli kalt "førekantproblemet") er blitt observert bare i tilfeller hvor man har en glippfri grensebetingelse. (Det kan også opptre når den glippfrie grensebetingelse ikke er tilveiebragt men antagelig i mindre utstrekning. Skrensemerkene og andre overflatedefekter som opptrer da, vil imidlertid ha en tendens til å dekke over de defekter som er forårsaket av førekantproblemet). Førekantproblemet opptrer fordi den sentrale del av den strømmende plast beveger seg hurtigere enn de ytre deler som er nær den indre overflate av formen. (Grunnene for dette ble forklart ovenfor i diskusjonen av den glippfrie grensebetingelse). Resultatet er at overflaten av den strømmende plast ved førekanten oppfører seg på en måte som kan sammenlignes med den forreste del av det endeløse belte i- en tank som beveger seg. Når plasten strømmer i formrommet, vil et gitt element av plast som er plasert på overflaten nær sentrum av førekanten i strømmen bli skjøvet bort fra dette sentrum av det neste elementet av plast som kommer frem til sentrum av den strømm-ende smeiten. Når denne prosessen fortsetter, vil det først-nevnte element av plast bli beveget bort fra sentrum, mot kanten, og det vil til slutt bli en del av overflaten av den strøm-mende plast som ligger opp til den indre overflate i formen. Hvis dette elementet inneholder en sprukket boble, vil derfor boblen bli overført til den nevnte nærliggende overflate, og hvis man ikke tar skritt til å forhindre dette, vil den opptre som en forlenget defekt på overflaten i den strukturerte skumplastgjenstand.

Defektene som er forårsaket av førekantproblemet, korrigeres ved å holde grenseflaten mellom den strømmende plast og den indre overflate av formen på eller over en viss temperatur som her er kalt "gjengivelsestemperaturen". - Gjengivelsestemperaturen må bestemmes eksperimentelt for et gitt polymerpreparat (hvor man må ta hensyn til typen og molekylvekten i polymeren og nærvær eller fravær av mykningsmidlet), formkonstruksjon og geometri, og andre fremstillingsbetingelser, og da særlig innsprøytningshastigheten. Eksemplene som er gjengitt inneholder instruksjoner for å gjøre disse bestemmelsene.

Den forahgående diskusjon gir den teoretiske basis for de resultater som kan observeres når oppfinnelsen praktise-res. De.:nedenforstående eksempler representerer konkrete illustrasjoner av anvendelsen av prinsippene ifølge oppfinnelsen.

Det neste trinn i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er å stivne termoplastmaterialet etter at det har ekspandert i formen. Dette kan oppnås ved å kjøle gjenstanden tilstrekkelig, slik at den vil beholde sin strukturelle integritet når den fjernes fra formen. Vanlig varmeoverføring kan anvendes for dette formål. Når det dreier seg om en amorf polymer, er det vanligvis tilstrekkelig å avkjøle til ca. 20°C under glasstemp-eraturen. Når det dreier seg om en krystallinsk polymer, er det vanligvis tilstrekkelig med 10° til ^ >0°G under smeltepunkt-et, avhengig av hvor krystallinsk polymeren er.

Oppfinnelsen anvender termoplastpolymerer såsom høy og lav tetthets polyetylen, polypropylen, etylen/vinylacetat-kopolymer, etylen/etylakrylatkopolymer og andre homopolymerer og' interpolymerer av olefiner; polystyren og styrenkopolymerer såsom polymer av akrylonitril, styren og butadien; polykarbo-nater såsom 4»4,-bisfenol-A-basert polykarbonat; acetal homopolymerer og kopolymerer; polyamider såsom nylon 6 og nylon 6/6; polyaryl-polyhydroksy-etere (f.eks. det høymolekylære, base-katalyserte kondensasjonsprodukt av 4>4'-bisfenol-A og epiklorhydrin); polysulfoner (d.v.s. en polymer som kan fremstilles med formelen

polyestere såsom polyetylen-tereftalat<;>':*polymetyl-metakrylat og andre akryl-polymere; og andre termoplast-polymere som kan anvendes enten enkeltvis eller i blandinger. Vanlige tilsats-stof f er såsom stabiliserende midler for varme og lys, anti-oksyderende midler, fyllstoffer og farvestoffer kan anvendes i termoplastpolymeren.

Esemidlet som anvendes i oppfinnelsen, kan være et oppløst materiale som er en gass ved de temperaturer og trykk-betingelser som finnes i formrommet. Sliken.materialer omfatter nitrogen, karbondioksyd, pentan, metylenklorid, triklor-monofluormetan, diklordifluormetan og triklortrifluoretan. De halogenerte hydrokarboner, såsom de som er illustrert ovenfor og andre C-^ til halogenerte alifatiske hydrokarboner er spesielt interessante fordi de ofte er kraftige oppløsnings-midler for termoplastpolymer. Som et resultat av dette, vil de i disse tilfeller senke viskositeten i polymeren, og, i overensstemmelse med den teoretiske basis for oppfinnelsen som er diskutert ovenfor, gjøre det lettere å praktisere oppfinnelsen. Ved f.eks. å anvende et halogenert hydrokarbon-esemiddel, kan man ofte anvende lavere smelte- og formtemperaturer. Tilsvarende resultater kan også tilveiebringes ved å anvende høyere nitrogentrykk- enn det som hittil har vært vanlig, f.eks. nitrogentrykk på minst 21 kg/cm 2 og fortrinnsvis minst 35 kg/cm 2 , og aller helst minst 56 kg/cm 2. Anvendelsen av høyere nitrogentrykk er spesielt anvendelig med polystyren.

Kjemiske esemidler kan også anvendes enten alene eller i blandinger, eller i blandinger med et oppløst materiale. Typiske kjemiske esemidler omfatter azoforbindelser, N-nitroso-forbindelser, sulfonyl-hydrazider, sulfonyl-semi-,karbazider og salter og estere av azodikarboksylsyre. Spesielt illustrerende eksempler omfatter azodikarbonamid, azobis-isobutyronitril, dinitrosopentametylentetramin, N,N<*->dinitroso-N,N'-dimetyltereftalimid, 4»4'-oksybis(benzensulfonylhydrazid), p-toluensulfonylsemikarbazid, p,p'-oksybis(benzensulfonylsemi-karbazid), bariumsaltet av azodikarboksylsyre og diisopropyl-a zodikarboksylat.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan utføres i omtrent det samme utstyr som nå anvendes kommersielt for å fremstille strukturert skumplast ved lavtrykksprosessen. For eksempel kan det apparat som er beskrevet i Angell, U.S. patent nr. 3'436«446 anvendes for å utføre oppfinnelsen. Den eneste modifikasjon som kan kreves i de fleste tilfeller er innretninger for å kontrollere hastigheten hvorunder den skumdannende blanding innføres i formrommet og innretninger for å kontrollere temperaturen i formen. Slike innretninger er vel kjent for de som driver med slike prosesser. For eksempel kan hastigheten hvorunder den skummende blanding.innføres i formrommet, kontrolleres ved hjelp av en strupeventil eller en strøm-ningskontrollventil ved porten hvor blandingen sprøytes inn i formrommet. En slik ventil er beskrevet i Geist, U.S. patent nr. 3'7o>0.764« Formt emperatur en kan kontrolleres ved innretninger såsom kanaler for darnp^eller varm olje, elektrisk mot-standsoppvarming og avkjøling ved hjelp av kjølevann for å størkne gjenstanden etterat den er dannet i formen.

I eksemplene nedenunder, ble de strukturerte skumplastartikler fremstilt i et apparat som i det alt vesentlige er likt det som er vist i fig. 1 i Angell, U.S. patent nr. 3.436.446. Apparatet har syv fylle- eller innsprøytningsdys-er (identifisert i det nevnte Angell patent som del nr. 23)

i 15 cm avstand på en linje loddrett på snittplanet i den nevnte fig. 1. I en gitt operasjon kan en hvilken som helst kombinasjon, av dysene anvendes. Hastigheten inn i hulrommet kan kontrolleres ved hjelp av strømningskontroll eller strupevent-iler som vist i Geist, U.S. patent'nr. 3'7&0.764. For et sett

gitte betingelser (d.v.s. polymer, temperatur og trykk) kalib-reres strupeventilen ved å telle antall omdreininger fra den lukkede posisjon og måle tiden som går med til å føre en gitt vektmengde materiale inn i formrommet.

'3: eksemplene anvendes fire forskjellige former. Form A var rektangulær i form, 12,5 cm vid, 25 cm lang og 1,2 cm tykk. Innsprøytningsporten var sirkulær, 1,6 cm i diameter og plasert midtveis mellom sidene med sentrum 9 cm fra den ene kanten. Formmaterialet var stål, hvor den ene siden var forkrommet. Formen ble oppvarmet elektrisk**" og avkjølt med vann. Dimensjon-ene for denne formen og de andre formene refererer seg til formrommet. De faktiske metallformene var flate plater som var skilt med skillerammer hvis høyde tilsvarte tykkelsen på formrommet.

Gassutslippet i form A ble helt enkelt tilveiebragt ved at de flate platene og. skillerammene ikke sluttet tett sammen. I formene B,.C og D var høyden i den rektangulære endedelen av skillerammene redusert med ca. 0,8 mm i toppen og bunnen, for å tilveiebringe gassventilasjon.

Form B hadde en rektangulær seksjon som var 20 cm bred og 60 cm lang, med en triangulær seksjon som stakk 16,5 cm ut fra den ene kanten. Innsprøytningsporten (som var 1,6 cm i diameter) var plasert 30 cm fra den firkantede enden av formen. Tykkelsen i formrommet var 1 cm. Formmaterialet var aluminium. En av sidene var høyglanspolert (1/100.000 cm) og den andre siden hadde seksjoner med forskjellige overflatemønstre, deriblant en matt finish, imitert lær, et linseformet mønster og et møns-ter som omfattet prikker og stjerner. Formen har oppvarmings-og avkjølingskanaler på begge sidene som løper loddrett på dens lengste akse. Kanalene var plasert 2,5 cm fra hverandre. Var-ming og avkjøling kan utføres ved hjelp av varm og kald olje, eller ved hjelp av damp og kaldt vann.

Form C ligner på form B, bortsett fra den rektangulære delen er 67 cm lang, og den triangulære delen stikker frem 10 cm fra den ene enden.

Temperaturkontrollen med de elektrisk oppvarmede former var litt unøyaktig. Formen ble oppvarmet til den ønskede temperatur og deretter ble den elektriske strøm til heteelementene skrudd av. Den faktiske temperatur i formen ved innsprøytnin-gstiden kan derfor ha vært noen få grader forskjellig fra den som er angitt. Denne forskjellen betraktes ikke som viktig.

Form D tilsvarer form B, bortsett fra at den triangulære delen i den ene enden av formen ikke anvendes.

Den eksperimentelle fremgangsmåte var følgende (det anvendte apparat er det som er vist i fig. 1 av Angell, U.S. patent nr. 3'43°".446) hvis ikke noe annet er angitt: Polymer tilføres ekstruderen hvor den varmes og smel-tes. Esemiddel tilsettes i ekstruderen. Den smeltede blanding av polymer og esemiddel pumpes fra .ekstruderen inn i akkumulatoren. Blandingen sprøytes deretter fra akkumulatoren inn i formrommet, under anvendelse av den ovenfor beskrevne strupeventil for å kontrollere hastigheten. Ca. 1 minutt etter at innsprøytningen er avsluttet, avsluttes oppvarmingen, og kjøle-vannet"*" skrues på. Kjølingen fortsettes i ca. 4 minutter, hvoretter formen åpnes og den strukturerte skumplastgjenstand fjernes. Det gikk tre eller fire minutter mellom hvert forsøk for at formen skulle kunne oppvarmes.

I løpet av hvert eksperiment ble følgende parametre notert: 1. Smeltetemperatur, °C - temperaturen i den smeltede, skumdannende blanding; 2. Formtemperatur, °C; 3»'Type esemiddel; 4> Fyllingstid i sekunder - den tid det tar for den smeltede, skumdannende blanding å strømme inn i formen; 5. Utstrømmingstrykk i ekstruderen, kg/cm - trykket i utstrøm-ningsenden, innbefattet esemidlet; ■:.r 6. Trykk i ekstrudersylinderen, kg/cm - målt midt i ekstrudersylinderen før esemidlet ble tilsatt; 7. Esemiddeltrykk, kg/cm - trykket i esemidlet ved innsprøyt-ningsstedet; 8. ^ P, kg/cm 2 - trykket av esemidlet ved innsprøytningsstedet minus trykket i ekstrudersylinderen. Dette måler den drivende kraft som forårsaker gassen å strømme inn i ekstrudersylinderen. Dette trykket er propor-sjonalt med gasstrømmingshastigheten og dermed til den mengde gass esemiddel som går inn i blandingen; 9'Akkumulatortrykk, kg/cm ; 10. Skuddvekt, kg - vekten på den skumdannende blanding som før-Temperaturen i kjølevannet var ca. 20°C. es inn for å produsere hver strukturert skumplastgjenstand og 11. Presstrykk i tonn - dette er det trykk som påføres de to halvpartene av formen for å holde formen lukket under hver prøve.

EKSEMPLER 1- 3

Termoplastpolymeren som ble anvendt i disse eksperimentene var Polystyren A, en meget slagfast polystyren som inneholder en liten mengde mineralolje for å øke flyteevnen.

Polymeren hadde følgende egenskaper: Antallsmidlere molekylvekt - 75-000;

vektsmidlere molekylvekt - 225.000;

ekstrusjonsplastometeravlesning ved ASTM-DI238 (tilstand G)

ca. 300 mg/minutt,

Vicat myknepunkt ved ASTM-DI525, 98°C, og

varmeforvrengningspunkt ved ASTM-D648, 85°C.

Form C ble anvendt for å produsere tre strukturerte skumplastartikler. Parametrene for prosessen er vist i tabell

I:

Gjenstanden som ble fremstilt i Eksempel 1 hadde en overflate som inneholder streker som er en indikasjon på førekantproblemet. Gjenstandene i Eksemplene 2 og 3 hadde gode overflater som bare hadde noen ganske få streker på slutten, sannsynligvis fordi det ikke var noen strømning i de siste cm. Det økede nitrogentrykk i Eksempel 2 virket som et oppløsnings-.middel og senket viskositeten i smeiten og senket derved gjengivelsestemperaturen. Eksemplene 2 og 3 illustrerer også det forhold at det er nødvendig med noen strømning for' å få korrekt gjengivelse. Det kan derfor vise seg å være nødvendig med visse overløpsporter eller innretninger for å tilveiebringe utflyt for å få en korrekt gjengivelse fra området nær fylleporten helt til den andre enden av formen. Med gjenstander som har den størrelse og de dimensjoner som er gjengitt i Eksemplene 1-3 er det nødvendig med et overløp på ca. 50 g for- å få den tilstrek-kelige strømning i den borteste enden. Med gjenstander som har forskjellige dimensjoner vil mer eller mindre utflyt være nød-vendig. For de som er kjent med denne produksjonsform er det enkelt å bestemme det nødvendige overflyt.

Man går ut fra at en glippfri grensebetingelse var tilveiebragt i hvert av eksemplene 1-3-Strekene som ble iakt-tatt var forårsaket av førekantproblemet.

I de forannevnte eksempler, som i de fleste eksempler . som er gjengitt her, er det stor forskjell mellom temperaturen i smeiten og temperaturen i formen. I visse tilfeller, vil temperaturen på grenseflaten polymer/form. nærme seg formtemperaturen snarere enn smeltetemperaturen, på grunn av den termiske ledning , i metallformene er så meget større enn i smeiten.

EKSEMPLER A- 7

I disse eksemplene ble Polystyren B anvendt. Grunn-laget er her det samme som i Polystyren A, men mineraloljen for mykning er utelatt. Molekylvektene er de samme som i. Polystyren A, de andre karakteristiske egenskaper er som følger:

Ekstrusjonsplastometer - 250 mg/minutt

Vicat myknepunkt - 102°C

Varmeforvrengningspunkt- 88°C

Form B ble anvendt for å fremstille fire strukturerte skumplastgjenstander. (Tilførselsporten for formen i disse eksemplene var i spissen av den triangulære del av formen). I eksempel 5 var esemidlet, som er betegnet<M>FK" (for fluorkarbon) diklordifluormetan. Parametrene for prosessen er vist i Tabell

II.

Gjenstanden fra Eksempel 4 hadde defekter på overflaten som lignet på boblen som er vist i fig. 7*

Gjenstanden fra Eksempel 5 var fremragende. Det var bokstavelig talt perfekt gjengivelse av-formoverflaten, bortsett fra de siste cm av strømningen, hvor man fant enkelte streker.

Gjenstandene fra Eksemplene 6 og 7 var begge ganske gode, og gjenstanden fra Eksempel 7' var litt bedre. Forskjellen mellom Eksemplene 6 og 7 var at det var få streker i de siste 12-15 cm bort fra fylleporten i Eksempel 6, mens Eksempel 7 var god helt til slutt. Bortsett fra dette, var gjengivelsen av formoverflaten noe nær perfekt i disse to gjenstandene.

Ved en riktig fremstilling av formen, kunne betingelsene fra Eksempel 6 utvilsomt være anvendt for å fremstille én kommersielt akseptabel gjenstand. For eksempel, vil anvendelsen av en overflytsform gi'tilstrekkelig strømning av den støpte gjenstand etter at utflyten var skåret bort.

Det er instruktivt å sammenligne Eksempel 4 med Eksempel 3'Nærvær av en liten mengde mykgjøringsmiddel i Eksempel 3 gjør det mulig med fremstilling av en akseptabel gjen stand ved 171°C, mens overflaten var uantagelig ved 177°C uten mykner.

EKSEMPLER 8- 12

Form A ble anvendt for å fremstille .strukturerte skumplastgjenstander fra høy tetthets polyetylen med en smelteindeks på 8 og en tetthet på 0,96. Parametrene fra prosessen er vist nedenunder:

Fyllingstiden ble variert som vist nedenfor i Tabell IV.

Under betingelsene i Eksemplene 11 og 12 var fly-ten utilstrekkelig nær enden av formrommet for å eliminere alle overflatedefektene. Man fikk derfor enkelte fordypninger og streker i dette område.

Forsøk på å støpe strukturerte skumplastartikler som har en korrekt overflategjengivelse i form A fra en høy tetthets polyetylen med en smelteindeks på ca. 0,1 under anvendelse av de samme generelle betingelser som.i Eksemplene 8-12, bortsett fra at smeltetemperaturen var 232°C, formtemperaturen var 135° eller l63°C, AP var 21 kg/cm<2>, og fyllingstidene var opp til 103 sekunder, var spesielt uheldige. Overflatedefektene var meget, store. Mykning av polymeren ville utvilsomt være nødvendig for å fremstille en god overflate i denne tynnseksjo-nsformen. At mykgjøring f.eks. ved anvendelse av et oppløsende esemiddel ville virke, kan antas ut fra Eksemplene 11 og 12, siden den polymer som ble anvendt i disse eksemplene kan betraktes som en mykgjort versjon av materiale med smelteindeks 0,1.

EKSEMPLER 13- 17

I denne serien ble form D anvendt for å fremstille strukturerte skumplastgjenstander fra polystyren A. Fremgangsmåten er forskjellig fra fremgangsmåten i de forutgående eksempler, idet at man anvendte en kaldere form og man forsøkte å tilveiebringe gjengivelsestemperaturen på polymer/formgrense-flaten hovedsakelig ved å varme opp smeiten til en høyere temperatur. For å forhindre et for raskt varmetap når smeiten

strømmer inn i formen, noe som vil redusere temperaturen på

grenseflaten til en temperatur lavere enn gjengivelsestemperaturen på bunnsiden av formrommet, ble et tynt lag isolerende materiale plasert mellom hoveddelen av formen og et lag metall-folium som derved kom til å utgjøre den indre overflate i formen. Av sammenligningsgrunnlag ble toppdelen av formen ikke forsynt med et isolerende lag.

Den strukturerte skumplastgjenstand fikk bli i formen i 3 minutter etter at innsprøytingen var avsluttet, og

den ble deretter fjernet. I disse eksemplene var det ikke nød-vendig å varme opp igjen formen etter hver prøve. Den avveks-lende oppvarming og avkjøling av formen i hver syklus ble derfor unngått.

Beskrivelsen av det isolerende lag og metallfol-ien som ble anvendt er følgende: Parametrene for prosessen i disse eksemplene er vist i Tabell VI f

Beskrivelse av resultatene.

Eksempel 13 - Den kalde siden (dvs. den øverste siden hvor.det ikke ble anvendt noe isolerende lag) hadde det treakt-ige, kornlignende overflatemønster som er karakteristisk for kommersielle strukturerte skumplastartikler. Bunnsiden hadde fremragende gjengivelse. Den var blank og viste tydelig den ujevne overflaten på asbestplaten som viste gjennom aluminium-folie. Det var meget få streker i den borteste kanten av gjen-

standen.

Eksempel 14 - Den kalde siden tilsvarte det man fant i Eksempel 13. Bunnsiden hadde en ganske god gjengivelse, men det var flere streker i den borteste delen enn i Eksempel 13•

Eksempel 15 - Den kalde siden var som man fant den i Eksempel 13. Bunnen.hadde perfekt gjengivelse, bare i en radi-us på ca. 7>5cm rundt fylleporten. Deretter opptrådte det streker.

Eksempel 16 - Den kalde siden var som i Eksempel 13.

Bunnsiden hadde en ganske god gjengivelse, men det var endel streker mot slutten.

Eksempel 17 - Toppsiden hadde endel skrensemerker og streker. Bunnsiden var fremragende. Perfekt gjengivelse av formens overflate ble tilveiebragt, og man fant overhodet ingen defekter.

Serien med Eksemplene 13-17 illustrerer en meget fore-trukket fremgangsmåte for å utføre oppfinnelsen. I overensstemmelse med denne foretrukne fremgangsmåte, deles formen i en hoveddel som har en relativt stor varmekapasitet, et metallfol-ium eller en plate eller en annen del som har en relativt lav varmekapasitet og som' utgjør den indre overflate av formen, og et termisk isolerende lag mellom den nevnte hoveddel og den nevnte andre del. Hoveddelen holdes på en relativt konstant temperatur som er under gjengivelsestemperaturen som man ønsker å holde på grenseflaten mellom form og polymer, mens polymeren eser i formen. Hoveddelen holdes fortrinnsvis på en temperatur som er tilstrekkelig lav til at polymeren størkner. Smeiten som føres inn i formrommet er på en temperatur som ligger over gjengivelsestemperaturen. Isolasjonslaget er tykt nok til å forhindre at den kaldere hoveddel av formen reduserer temperaturen ved grenseflaten form/polymer under gjengivelsestemperaturen inntil etterat blandingen har sluttet å ese i formrommet. Det er imidlertid tynt nok til at polymeren kan avkjøles på grunn av varmestrømmen inn i hoveddelen i løpet av en passende tid til en temperatur som er tilstrekkelig lav til at polymeren størkner. Den- delen av formen som har en.relativt lav varmekapasitet (som omfatter den indre overflate av formen) kan selvsagt være en del av det isolerende lag.

EKSEMPEL l8

I dette eksempel beskrives en fremgangsmåte for å bestemme gjengivelsestemperaturen. De følgende seks termo-plastpolymere ble anvendt:

Disse seks polymerer var ytterligerekarakterisertved at deres viskositeter ved 200°C ble målt ved forskjellige skjærgrader på en Instron Model 3211 kapillar rheometer. Resultatene av disse målingene er vist i kurvene som er gjengitt i figurene 15-20.

Rheométeret ble anvendt ved konstant skjærgrad, og man anvendte en dyse med en diameter på 1,02-mm og en lengde på 2,21 mm. Viskositeten er proporsjonal til skjærspenningen (beregnet på kjent måte fra den avleste belastning) dividert med skjærgraden.

En serie strukturerte skumplastgjenstander ble fremstilt fra hver av de tre polymerene med form A under anvendelse av den vanlige fremgangsmåten og ved følgende betingelser:

De forskjellige strukturerte skumplastartikler ble fremstilt under anvendelse av fyllingstider og andre prosess-betingelser som ga en glippfri grensebetingelse på grenseflaten mellom den flytende plast og den indre overflate i formen. Disse betingelsene ble stort sett holdt konstant for en gitt polymer, mens formtemperaturen ble variert vanligvis i skritt på 14°C. Gjenstandene ble deretter målt for.å bedømme overflatens glatthet på den siden som var motsatt innstrømningsåpningen under anvendelse av et profilometer som måler overflatedefekter ("topper" og "daler"). Fremgangsmåten var følgende: Lengdeaksen på gjenstanden ble bestemt. Armen og pennen i profilometeret ble deretter plasert over en serie 2,5 cm som var loddrette på og som krysset den nevnte aksen. "Disse linjene var plasert 4-0, 35>30, 25, 20' og av og til 15 cm fra den ende som var nærm-est innsprøytningsåpningen. Gjennomsnittet av disse fem eller seks avlesningene ble tatt som profilometerverdien for gjenstanden. Resultatene er gjengitt i kurver for profilometerverdier (i mm) mot formtemperatur. Dette er gjengitt i figurene 21-26. Ifølge dis.se kurvene gir en lav avlesning en glattere overflate og grensen er formens glatthet. Gjengivelsestemperaturen er formtemperaturen over hvilken det ikke er en vesentlig reduksjon 'i profilometeravlesningen.

Profilometeret som ble anvendt var type VB Mototrace modell 5>som kom fra Micrometrical Division, Bendix Corporation. Det ble brukt med en førehastighet på-7,6 mm/sek. Avlesningen på instrumentet er i mikrotommer. For hver avlesning ble gjennomsnittet tatt.

Resultatene av profilometermålingene er i overensstemmelse med visuelle observasjoner. Den visuelle analyse av de samme gjenstander er gjengitt i de følgende tabeller:

Den visuelt bestemte gjengivelsestemperatur er angitt i figurene (fig. 21-26) som T^.

Det må understrekes at de enkelte verdier for gjengi velsestemperaturen bare gjelder for de spesielle polymerpreparater, smeltetemperatur, fyllingstider og andre.parametre for prosessen, dyseutførelsen og formgeometri og konstruksjon (deriblant overflateegenskaper) som ble anvendt i disse eksperimenter. Gjengivelsestemperaturen for andre polymerpreparater, smeltetemperatur, fyllingstider, prosessparametre, dyseutførelse og/eller formgeometri og konstruksjon kan imidlertid bestemmes

på tilsvarende måte.

Vurdering av overflateglattheten kan gjøres ved visuell observasjon, ved optiske midler, eller ved andre mekaniske midler enn som her, hvor det ble anvendt et prof Horneter. I stedet for å variere formtemperaturen, kan dessuten andre parametre varieres. Disse andre parametre omfatter temperatur i smeiten, arten og mengden av esemiddel, mykningsmidler, fyllingshastighet, antall fyllingsporter eller en kombinasjon av disse. I de fleste tilfeller vil gjengivelsestemperaturen være bestemt ved å variere formtemperaturen, temperaturen i smeiten eller begge. I' ethvert tilfelle, uansett hvilken prosessparameter eller kombinasjon av parametre som varieres, vil prinsippet være det samme, å bestemme disse betingelser slik at en høyere temperatur, lavere fyllingstid etc. ikke frembringer en gjenstand som har vesentlig bedre overflategjengivelse. Den derved bestemte temperatur er så gjengivelsestemperaturen for det spesielle polymerpreparat, den fyllingstid, dyseutførelse, formkonstruksjon .og geometri som ble anvendt.

For enkelte formål behøver det ikke være nødvendig

å fremstille en gjenstand som har en fullstendig korrekt gjengivelse av overflaten. Slike tilfeller kan oppstå fordi gjenstanden skal males (malingen vil maskere mindre overflatedefekter) eller av andre grunner. Det er derfor innenfor rammen av oppfinnelsen å tilveiebringe en forutbestemt, kontrollert grad av gjengivelse. Som en spesifikk illustrasjon viser fig. 22 at gjengivelsestemperaturen (under eksperimentets betingelser) for polystyren A opptrer ved en formtemperatur på ca. 177°C. I noen tilfeller kan den gjengivelsesgrad som tilveiebringes ved formtemperaturer på f.eks. 135° eller 149°C være akseptabel.

Det vil være meget mindre kostbart å anvende lavere formtemperatur, fordi det behøvdes mindre energi for oppvarming og:avkjøl-ing og mindre tid for hver prosess-syklus.

Eksperimentet som er beskrevet i Eksempel 18 er en analytisk fremgangsmåte for å verifisere den visuelle bestemmelse av når formgivelsen opptrer når en enkelt prosessparameter (her formtemperaturen) varieres.

EKSEMPEL 19

I dette eksemplet beskrives en fremgangsmåte for å bestemme fyllingstiden som tilveiebringer en glippfri grense betingelse på grenseflaten mellom den flytende termoplast og den indre overflate av formen.

En dampoppvarmet aluminiumform som har et formrom som er 15 cm x 53 cm x 1,25 cm, ble anvendt i det apparat som er beskrevet ovenfor. Formen inneholdt en innsprøytningsport, 1,58 cm i diameter, hvis sentrum var 7,3 cm fra den ene enden av formrommet.. Bunnen av formen inneholdt fire forsenkede trykk-transdusere med en diameter på 2,22 cm plasert i varier-ende avstander langs lengdeaksen i formen. Transduserne var forbundet med et instrument som kontinuerlig avleste trykket på hver mens plasten fylte formen. De første to transduserne som er av spesiell interesse, var plasert 10,64 og 23,34 cm fra innsprøytningsenden av formen. (Avstanden er målt til sentrum av hver transduser).

En serie strukturerte skumplastartikler ble fremstilt av de seks polymerene som er beskrevet ovenfor i Eksempel l8. Betingelsene som ble anvendt i disse eksperimenter er beskrevet nedenunder i Tabell XV:

Trykkfallet mellom de to første transdusere under fyllingen av formen ble bestemt for forskjellige fyllingstider. • Disse data er presentert i figurene 27-32 som kurver av trykkfallet A- P mot fyllingstiden. (Trykkfallet er direkte propor-sjonalt med skjærspenningen). Kurvene antyder også fyllingstiden hvorunder det eksisterte en glippbetingelse og over hvilke det var en glippfri betingelse som bestemt ved visuell inspek-sjon av gjenstandene. Disse visuelle observasjonene er gjengitt i Tabellene XVI til XXI.

I dette eksperimentet fikk man en glippfri grensebetingelse med fyllingstider på 13 sekunder og lengre. Førekantproblemet var imidlertid ikke korrigert (ved denne relativt lave formtemperatur) inntil fyllingstiden var 23 sekunder. Det er instruktivt å sammenligne dette eksperimentet med Eksempel l8, hvor, under anvendelse av en forskjellig form (med forskjellig overflate, termisk ledningsevne og varmestrømningskarakter-istika, men den samme polymer, man fikk en gj.engivelsestempera-tur på ca. l63°C ved fyllingstider på 26-30 sekunder.

Overgangen mellom glipping og glippfritt var uklar siden temperaturen var for høy. Med lettflytende polymerer av denne typen, ville overgangen være mer presis hvis smeltetemperaturen og/eller formtemperaturen var lavere.

C EKSEMPEL 20

Form A (med 0,95 cm skillestykker istedenfor 1,25 cm) ble anvendt for å fremstille strukturerte skumplastgjenstander fra polysulfon med følgende betingelser:

EKSEMPEL 21

Form A med 0,95 cm skillestykker ble anvendt for å fremstille strukturerte skumplastgjenstander fra LEXAN 500

(en bisfenol-A polykarbonat som inneholder 10 vektprosent opphakkede glassfibre) under følgende betingelser:

EKSEMPEL 22

Toppen av et TV-kabinett. ble støpt av HD polyetylen som er beskrevet i Eksempel l8. Polymeren inneholdt 20 vekt-deler pr. 100 deler polymer av opphakkede 0,63' cm lange glassfibre og ca. 1,25 vektprosent itjitandioksydpigment. Delen var rektangulær, "]! cm lang, 38 cm bred og 0,95 cm tykk. Gjenstanden hadde buede ender med en kurveradius på ca. 7,5 cm. Det var to tversgående ribber 51 cm fra hverandre på bunnsiden. Formen hadde to tilførselsåpninger med en diameter på 1,6 cm, og begge var plasert på lengdeaksen av gjenstanden hvor den ene var 3,2 cm fra den ene ribben og den andre 17,2 cm fra den andre ribben. Støpebetingelsene var følgende:

Det var perfekt gjengivelse av formen på toppen av gjenstanden. Bunnen hadde streker og en synlig skjøt mellom de to tilførselsåpninger.

EKSEMPEL 23

En baderomsvask ble fremstilt av polystyren C som inneholdt 3 vektprosent rødfarge. Vasken var 4^,3 cm bred, 43,2 cm dyp og 22,9 cm høy. Tykkelsen var mellom 0,64 og 0,95 cm. Vasken inneholdt huller for avløp, overflyt og kraner. Det var fire tilførselsåpninger i formen. Støpebetingelsene var følgende: - Det var perfekt gjengivelse av formen på toppflaten av gjenstanden. Overflaten på bunnen hadde streker og syn-lige skjøtelinjer mellom tilførselsåpningene.

Eksemplene 22 og 23 illustrerer.den side ved oppfinnelsen hvor korrekt gjengivelse av formen tilveiebringes bare på en forutbestemt del av overflaten av gjenstanden som fremstilles og ikke på -hele overflaten. Eksemplene 13-17 illustrerer også denne siden ved oppfinnelsen.

EKSEMPEL 24 '

Tre bowling-kjegler av strukturert skumplast ble fremstilt under anvendelse av den bowling-kjegleform som er beskrevet i Angell, U.S.patent hr. 3-268.636 fra en HD polyetylen som har en tetthet på 0,96 og en smelteindeks på 0,2.

(Polymeren er ikke beskrevet i eksemplene i Angell-patentet,

siden denne polymeren ikke lenger er tilgjengelig kommersielt). Polymeren inneholdt 1 vektprosent titandioksydpigment og 0,5 vektprosent azodikarbonamid-esemiddél. Betingelsene var følg-ende:

EKSEMPEL 25

I denne serie eksperimenter ble form A anvendt for

å fremstille strukturerte skumplastgjenstander av forskjellige termoplastpolymerer. Betingelsene som ble anvendt, sammen med polymerene som ble brukt og kommentarene er gjengitt i Tabellene XXVII til XXX nedenunder:

Eksperimentene som er beskrevet i Eksempel 25 ble utført for å bestemme om den reologiske egenskap, viskositeten, kunne vises å være korrelert med helingen av førekantproblemet. Det var kjent at ettersom formtemperaturen ble øket (de øvrige parametre ble holdt konstant), kunne man, for de fyllingshast-igheter hvor man ikke hadde noe glipp til slutt hele førekant-defektene. Man trodde at hvis man målte viskositeten i smeiten ved den temperatur man hadde ved grenseflaten form/smelte (ved den temperatur som akkurat var tilstrekkelig til å eliminere'førekantproblemet) og hvis denne viskositeten var tilsvarende for vidt forskjellige polymerer, ville man ha sterkt bekreft-ende bevis for teorien at helingen av førekantproblemet var direkte korrelert til den reologiske egenskap, viskositeten.

Eksperimentene beskrevet i Eksempel 18 gjør det mulig å bestemme en gjengivelsestemperatur for et gitt sett av smelte, prosess og formbetingelser. Siden smelte og form-temperaturene var forskjellige i alle tilfellene vist i eks-. emplet, var ikke temperaturene på grenseflaten form/smelte kjent. Viskositeten på grenseflaten kunne derfor ikke bestemmes, siden viskositeten er avhéngig av temperaturen.

Eksperimentene beskrevet i Eksempel 25 eliminerer den ovenfor nevnte vanskelighet. I disse tilfellene var formtemperaturen og smeltetemperaturen alltid identiske. Den min-imumstemperatur i smeiten og formen som fremstilte en gjenstand som ikke hadde overflatedefekter, ble bestemt. Denne temperaturen benevnes heretter som den isoterme gjengivelsestemperatur, Tft_-£. Fra kurvene som viser viskositeten som funksjon av temperaturen, med en skjærgrad på 9 sekunder<->''"<*>vist i figurene 33-35»ble viskositeten i termoplastmaterialet ved T^_jbestemt. Disse, viskositeter er vist nedenunder i Tabell XXXI:

Polystyren A som inneholder 20 deler pr. 100 deler opphakkede glassfibre, hadde en T^_jpå ca. 274°C Ved denne temperaturen har termoplastmaterialet en viskositet på 1,3 x10^ poise ved 9 sek.<->^<*.>

Mens gjengivelsestemperaturen ikke ble bestemt iso-term for polysulfon, antyder de data som er presentert ovenfor i Eksempel 20 at Tr_jfor polysulfon vil være mellom 288° og 3l6°C. Viskositeten i polysulfon ved en skjærgrad på 9 sek.~^' ved 288° og 3l6°C er henholdsvis ca. 2,8 x IO4" og 1,03 * IO4" poise.

Det fremgår at viskositeten i disse materialene

ved sine respektive isoterme gjengivelsestemperaturer ligger innenfor en faktor på ca. 2, noe som er meget nær i denne type bestemmelse.

Et problem ved disse bestemmelsene (og en sannsynlig grunn for at viskositetene bare ligger innenfor en faktor på ca. 2) er at viskositetene i termoplastmaterialene ble bestemt ved 9 sek."^. (Viskositeten er en funksjon av skjærgraden som man kan se i figurene 15-20). Det må nemlig være en eksakt korrelasjon i dette eksperimentet, idet helingen av f ørekantproblemet må finne sted ved 9 sekunder"^". Det er ikke nøyaktig kjent hva skjærgraden er under hele prosessen, og vi var heller ikke istand til å bestemme denne. Man tror imidlertid at helingen er én lav skjærgradsprosess, sannsynligvis lavere enn 9' sekunder". (Med det analytiske utstyr som var tilgjengelig, var en skjærgrad på 9 sekunder<->^ den laveste som kunne anvendes for å måle viskositet.)

Det. er viktig å legge merke til at for de samme termoplastmaterialer er T^_j<h>øyere enn 1-n bestemt i Eksempel l8. Eksperimentene gjengitt i Eksempel l8 anvendte høyere smeltetemperaturer i den størrelse som vanligvis ville bli an- • vendt for slike prosesser. Når man utfører de isoterme eksperimenter, kan man se at formtemperaturen steg over T^, og smeltetemperaturen var mindre enn den som ble anvendt i Eksempel 18. Dette illustrerer det forhold at bestemmelsen av T^er følsom med hensyn til de verdier som velges for de andre - parametre.- Selvom man tror at grenseflatetemperaturen vil ligge nærmere formtemperaturen enn smeltetemperaturen (hvis man ikke anvender den fremgangsmåte som er brukt, i Eksemplene 13-17)»vil den sistnevnte fremdeles ha en tendens til å for-styrre temperaturen,og da vanligvis å heve den.

En annen viktig faktor i det isoterme eksperiment

er at det er ingen varmestrøm fra" smeiten til formen, siden begge holdes på den samme temperatur (bortsett fra nær de utilstrekkelig oppvarmede kanter hvor det er noe varmetap til skillerammen). Dette er viktig siden hver av polymerene har forskjellig termisk ledningsevne, og i den type eksperiment som er gjengitt i Eksempel 18, kan man vente å få en varme-transport inn i formen ved forskjellige hastigheter. Denne '

forskjell i hastigheten på varmetransporten vil påvirke temperaturen på grenseflaten. Man kan derfor ikke vente at eksperimentene i Eksempel 18 skal gi en god korrelasjon med reologiske egenskaper.

Det må" understrekes at ikke en gang verdien for ^R-I er sbsolutt. I tillegg til avhengighet av formkonstruksjon og geometri, dyseutførelse, fyllingshastighet, nigrogen-trykk og lignende, er denne temperaturen også avhengig av trykket som utøves av smeiten på veggene i formrommet. Mens tetthetene på de gjenstander som er fremstilt i dette eksempel er omtrent like, kan man ikke en gang her gå ut fra at de trykk som utøves mot formveggene er identiske. Når det indre formtrykk øker, vil materialet ha en tendens til å flyte ut mot formen og hele f ørekantdef ekt ene. Den sanne., absolutte fremgangsmåte for å bestemme TR_jfor forskjellige polymerer under like betingelser, må også forsikre at formtrykkene er like i tid og langs gjenstanden. Man tror at forskjellen i viskositeten på en faktor 2 er forårsaket av ulike formtrykk.

Alle viskositetene som er gjengitt i dette patent-kravet ble bestemt uten å anvende Rabinowitsch korreksjon for skjærgrad og uten å gjøre sluttkorreksjoner for skjærspenning-er. De viskositetsverdier som er vist på kurvene er derfor det som vanligvis kalles "tilsynelatende" viskositeter.

Diskusjonen av teorien som inngår i dette patent-kravet er vår beste forklaring på de eksperimentelle resultater. Vi ønsker imidlertid ikke å være bundet av disse teorier i det tilfelle alle eller noen. av disse teorier senere skulle vise seg å være uriktige..

EKSEMPEL 26

Ved den fremgangsmåte som er beskrevet i Eksempel 2<5,>Tj^_-j- for en etylen/propylen-kopolymer (smelteindeks = 4>tetthet = 0,95), ble bestemt ved 193°C. Ved denne temperaturen og med en skjærgrad på 9 sekunder<->"<*>"var viskositeten for denne kopolymer 1,6 x IO<4>"poise.

Claims

1. Fremgangsmåte for støping av skum-termoplastgjen-stander som består av en porøs kjerne, et relativt ikke-porøst ytre skall og en overflate som reproduserbart og korrekt gjengir en bestemt del av den indre overflate av formen hvor gjenstanden fremstilles, hvor en blanding som består av et smeltet, skumdannende termoplastmateriale og et esemiddel innføres i-et formrom som er definert av den indre overflate av formen, og hvor formrommet holdes på et trykk som ligger under skumtrykket for den nevnte blanding, hvorved den nevnte blanding flyter og ekspanderer i det nevnte formrom og hvor det nevnte termoplasts materiale får stivne mens det er i det nevnte formrom, karakterisert ved at: (a) det opprettholdes en grenseflate mellom den nevnte blanding og den nevnte bestemte del av den nevnte indre overflate av formen når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom, (b) 'det opprettholdes en glippfri grensebetingelse mellom den nevnte blanding og den nevnte indre overflate av formen ved den nevnte grenseflate når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom,og ved at (c) temperaturen på den nevnte grenseflate opprettholdes på en temperatur som minst tilsvarer gjengivelsestemperaturen for det nevnte termoplastmateriale når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte glippfrie grensebetingelse opprettholdes ved å innføre den nevnte blanding i det nevnte formrom med en hastighet som er slik at når den nevnte blanding flyter i den nevnte form vil kreftene i den nevnte blanding ved den nevnte grenseflate være (a) mindre enn maksimalverdien av den statiske friksjonskraft mellom den nevnte blanding og den nevnte bestemte del av den nevnte indre overflate av formen og (b) mindre enn smeltestyrken av det: nevnte smeltede termoplastmateriale.

3' Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert v-Ve d at temperaturen ved den nevnte grenseflate holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur ved å holde temperaturen på minst en>Xdel av den nevnte form som omfatter den nevnte bestemte del av den indre overflate på eller over nevnte gjengivelsestemperatur.

4- Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at temperaturen på den nevnte grenseflate holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur ved å .holde temperaturen på minst en del av den nevnte form som omfatter den nevnte bestemte del av den nevnte indre overflate på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den nevnte form omfatter en hoveddel som har en relativt høy varmekapasitet, hvor den nevnte bestemte del av den indre overflate av den nevnte form omfatter en del som har en relativt lav varmekapasitet' , hvor den nevnte hoveddel og den nevnte del er skilt med et varmeisolerende lag, hvor den nevnte hoveddel holdes på en temperatur under den nevnte gjengivelsestemperatur , og hvor den nevnte blanding er på en temperatur over den nevnte gjengivelsestemperatur når den innføres i det nevnte formrom, hvorved den nevnte grenseflate' holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved åt det nevnte termoplastmateriale hovedsakelig består av minst ett medlem av gruppen som består av olefin-. polymer, styren-polymer, polykarbonat, polyamid, polyaryl, polyhydroksy-eter, polysulfon, polyester, akryl-polymer, acetal- polymer og blandinger av disse.

7* Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det nevnte termoplastmateriale hovedsakelig består av minst ett medlem av grujppen som består av polystyren, HD polyetylen, LD polyetylen,' polypropylen, akrylnitril-butadien-styren-terpolymer, polysulfon, polykarbonat og blandinger av disse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, kar a^k teri-sert ved at det nevnte esemiddel er valgt fra gruppen som består av nitrogen, karbondioksyd, pentan, et C-^ til halogenert hydrokarbon, en azo-forbindelse, en N-nitroso-forbindelse, en sulfonyl-hydrazid-forbindelse, en sulfonyl semi-karbazidforbindelse og blandinger av disse.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det nevnte esemiddel er valgt fra gruppen som består av nitrogen, diklordifluormetan, azodikarbonamid og blandinger av disse.

10. Fremgangsmåte for å støpe skum-termoplastggenstand-er som har en porøs kjerne, et relativt ikke-porøst ytre skall og en overflate som reproduserbart og korrekt gjengir.en bestemt del av den indre overflate av formen hvor gjenstanden ble fremstilt, hvor en blanding som består av et smeltet, skumdannende termoplastmateriale og et esemiddel innføres i et formrom som er definert av den indre overflate av formen, hvor volumet av den nevnte blanding som innføres i det nevnte formrom er mindre enn volumet av det nevnte formrom og hvor formrommet holdes på-et trykk som ligger under skumtrykket for den nevnte blanding, hvorunder den nevnte blanding flyter og ekspanderer i det nevnte formrom, og det nevnte termoplastmateriale får størkne mens det er i det nevnte formrom, karakterisert ved at: (a) det opprettholdes en grenseflate mellom den nevnte blanding og den nevnte bestemte del av den nevnte indre overflate av formen når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom, (b) det opprettholdes en glippfri grensebetingelse mellom den nevnte blanding og den nevnte overflate av formen ved nevnte grenseflate når den nevnte blanding flyter i dét nevnte formrom, og ved at (c) temperaturen på den nevnte grenseflate holdes på en temperatur som minst tilsvarer gjengivelsestemperaturen for det nevnte termoplastmateriale når den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakteris sert ved at den nevnte glippfrie grensebetingelse opprettholdes ved å innføre den nevnte blanding i det nevnte formrom med en hastighet slik at når den nevnte blanding flyter i den nevnte form vil kreftene i den nevnte blanding ved den nevnte grenseflate være (a) mindre enn maksimalverdien for den statiske friksjonskraft mellom den nevnte blanding og den nevnte bestemte del av den nevnte indre overflate av formen og (b) mindre enn smeltestyrken i det nevnte smeltede termoplastmate riale.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, kar a/ ;k teri-sert ved at temperaturen på. den nevnte grenseflate holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur ved å holde temperaturen på minst en del av den nevnte form som omfatter den.nevnte bestemte del,av den nevnte indre overflate på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakt, eri-sert ved at temperaturen på den nevnte grenseflate holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur ved å holde temperaturen på minst en del av den nevnte form som omfatter den nevnte, bestemte del av den nevnte "indre overflate på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur.

14• Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at den nevnte form omfatter en hoveddel som har en relativt høy varmekapasitet, hvor den nevnte bestemte del av den indre overflate av den' nevnte form omfatter en del som har en relativt lav varmekapasitet, hvor den nevnte hoveddel og den nevnte del er skilt med et varmeisolerende lag og den nevnte hoveddel holdes på en temperatur under den nevnte gjengivelsestemperatur, og hvor den nevnte blanding er på en temperatur over den nevnte gjengivelsestemperatur når den inn-føres i det nevnte formrom, hvorunder den nevnte grenseflate holdes på eller over den nevnte gjengivelsestemperatur mens den nevnte blanding flyter i det nevnte formrom.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det nevnte termoplastmateriale består hovedsakelig av minst ett medlem av gruppen som består av olefin-polymer, styren-polymer, polykarbonat, polyamid, polyaryl-polyhydroksy-eter, polysulfon, polyester, akryl-pblymer, acetal-polymer og blandinger av disse..

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det nevnte termoplastmateriale hovedsakelig består av minst ett medlem av gruppen som består av polystyren, HD polyetylen, LD polyetylen, polypropylen, akrylonitril-butadien-styren-terpolymer, polysulfon, polykarbonat og blandinger av disse.

17' Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at det nevnte esemiddel er valgt fra gruppen som består av nitrogen, karbondioksyd, pentan, et. C-^ til halogenert hydrokarbon, en azoforbindelse, en N-nitroso-forbindelse, en sulfonyl-hydrazidforbindelse, en sulfonyl-semi-karbazidforbindelse og blandinger av disse.

1.8. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at det nevnte esemiddel er valgt fra gruppen som består av nitrogen, diklordifluormetan, azodikarbonamid og blandinger av disse.