Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörpern, wobei thermoplastischer Kunststoff thermoplastifiziert in ein Werkzeug eingedrückt und in dem Werkzeug geformt wird. Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. - Es kann sich im Rahmen der Erfindung um einheitliche thermoplastische Kunststoffe handeln oder auch um solche, die gleichsam aus zwei oder mehr Komponenten, z. B.
einem Hautmaterial und einem Kernmaterial, zusammengesetzt sind, wobei im fertigen Kunststofformkörper das Hautmaterial die Haut, das Kernmaterial den Kern bildet. In diesem Falle ist im allgemeinen das Kernmaterial mit einem Treibmittel versetzt, welches spätestens im Werkzeug aufschäumt und das Kernmaterial zu Schaumkunststoff macht.
Das Werkzeug ist entweder eine Spritzgiessform oder eine Strangpressform. Entsprechend erfolgt die Herstellung des Kunststofformkörpers entweder durch Spritzgiessen oder durch Strangpressen. Das Spritzgiessen kann z. B. nach DT-AS 1 778 457 erfolgen. Das Spritzgiessen erfolgt jedoch vorteilhafter nach DT-OS 2 241 002, wobei man beim Strangpressen entsprechend verfahren kann.
Bei den bekannten Verfahren der beschriebenen Gattung hat der fertige Kunststofformkörper die physikalischen Eigenschaften, die aus dem Kunststoff, dem Schaumkunststoff bzw.
dem Verbund Kunststoff/Schaumkunststoff, resultieren. Handelt es sich um einen Kunststoff, der mit einem Treibmittel versetzt ist, so hängt die Schaumstruktur von den thermodynamischen Verhältnissen beim Aufschäumen ab. Stets sind die Poren gleichsam Mikroporen, d. h. der Porendurchmesser ist verhältnismässig klein und in der Grössenordnung von Millimetern oder sogar nur von Zehntelmillimetern.
Handelt es sich um die Herstellung von Kunststofformkörpern im Wege des Spritzgiessens, so ist infolge Änderung der thermodynamischen Bedingungen in der Spritzgiessform während des Spritzgiessens eines einzelnen Kunststofformkörpers häufig das erreichbare Porenvolumen nicht definiert und die mittlere Dichte des fertigen Kunststofformkörpers von der Dichte eines ungeschäumten Kunststoffes nicht wesentlich unterschieden. - Es ist versucht worden, im Zuge der Herstellung von Kunststofformkörpern in den thermoplastifizierten Kunststoff Gas einzudrücken, um Hohlräume oder Blasen zu erzeugen. Das gelingt mit schlauchförmigen oder blasenförmigen Vorformlingen, die gleichsam aufgeblasen werden. Das macht erhebliche Schwierigkeiten, wenn durch die Gaseinführung im Kunststofformkörper eine Mehrzahl von porenartigen, gasgefüllten Hohlräumen erzeugt werden soll.
Tatsächlich verlangt die Gaseinführung erheblichen regeltechnischen Aufwand, da eine Veränderung der Gasparameter im thermoplastifizierten Kunststoff nach Massgabe von Druck und Temperatur im thermoplastifizierten Kunststoff eintritt und ausserdem berücksichtigt werden muss, dass Druck und Temperatur des thermoplastifizierten Kunststoffes bnv. des Kunststofformlings oder Verformlings sich beim Spritzgiessvorgang bzw.
beim Strangpressvorgang nach Massgabe des Weges, den ein Kunststoffvolumen im Werkzeug zurückgelegt hat, in diesem Volumenelement ändern. Die bekannten Anlagen zur Herstellung von Kunststofformkörpern bestehen aus einer Vorrichtung, z. B. einem Extruder, für die Thermoplastifizierung von thermoplastischem Kunststoff, einer Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung mit Mundstück und dem angeschlossenen Werkzeug in Form der Spritzgiessform oder des Strangpresswerkzeuges. Die Einrichtung zur Gaseinführung ist zumeist an das Mundstück angeschlossen und mit entsprechenden Regeleinrichtungen versehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörpern anzugeben, mit dem in dem Kunststofformkörper auf einfache Weise Makroporen erzeugt werden können, deren Durchmesser beachtlich grösser ist als es die Poren von Schaumkunststoff sind, und die bei entsprechender Anzahl im Kunststofformkörper die mittlere Dichte des Kunststofformkörpers beachtlich reduzieren. Dabei soll mit sehr einfachen und funktionssicheren Vorrichtungen gearbeitet werden.
Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörpern, wobei thermoplastischer Kunststoff thermoplastifiziert in ein Werkzeug eingedrückt und in dem Werkzeug geformt wird. Die Erfindung besteht darin, dass in den thermoplastifizierten Kunststoff beim Eindrücken in das Werkzeug und/oder im Werkzeug eine Wassermenge eingebracht und die Wassermenge so dosiert wird, dass im Kunststofformkörper Makroporen entstehen. - Obwohl in der Fachwelt die Meinung herrscht, man dürfe in thermoplastifizierten Kunststoff Wasser nicht einbringen, gelingt dieses überraschenderweise, wenn man das Wasser beim Eindrücken des Kunststoffes in das Werkzeug sorgfältig dosiert einbringt.
Dosiert meint dabei angepasst und abgestimmt auf den Strangpressvorgang oder Spritzgiessvorgang so, dass die Kunststoffmenge, die eine eingebrachte Wassermenge umgibt, stets verhältnismässig gross ist im Vergleich zur Wassermenge. Da der thermoplastifizierte Kunststoff im Mundstück regelmässig unter sehr hohem Druck steht, muss das Wasser mit entsprechendem selbstverständlich höherem Druck eingeführt werden. Wenn das Wasser eingedrückt wird, wo bekanntlich der Druck bereits geringer und unter Umständen sogar bis auf Null abgebaut ist, so kann der Druck für die Wassereinführung entsprechend reduziert werden. Das hängt von der Stelle ab, wo das Wasser eingedrückt wird. Zumindest bei der Herstellung von Kunststofformkörpern im Wege des Spritzgiessens ist eine extrem genaue Dosierung der Wasserzuführung nicht erforderlich.
Bei Überdosierung durchschlägt das Wasser dampfförmig zwar die Haut des Kunststoffformkörpers beim Spritzvorgang in der Spritzgiessform, der entsprechende Bruch in dieser Haut des Kunststofformkörpers schliesst sich jedoch unmittelbar wieder. Der ausgetretene Wasserdampf fliesst über Spalte in der Spritzgiessform ab.
Dosierung bezeichnet im übrigen im Rahmen der Erfindung die Tatsache, dass nicht eine Druckregelung, sondern eine Mengenregelung bzw. Mengensteuerung des eingeführten Wassers erfolgt, wobei die Einführung selbstverständlich bei dem erforderlichen, von der Eindrückstelle abhängigen Druck vorgenommen wird. Wenn alle übrigen Betriebsparameter konstant gehalten werden, lässt sich mit der Dosierung der Durchmesser der Makroporen und auch deren Anzahl steuern.
Man kommt also auf sehr einfache Weise zu definierten Verhältnissen.
Im einzelnen bestehen im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens mehrere Möglichkeiten. So ist eine bevorzugte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge flüssig, gegebenenfalls aufgeheizt, in den thermoplastifizierten Kunststoff eingebracht wird. Durch die Aufheizung sollen Unterkühlungen im thermoplastifizierten Kunststoff vermieden werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Wassermenge dampfförmig in den thermoplastifizierten Kunststoff einzubringen. In beiden Fällen kann die Wassermenge kontinuierlich mit dem Eindrücken des thermoplastifizierten Kunststoffes in das Werkzeug in den Kunststoff eingebracht werden, und zwar sowohl im Bereich des Mundstückes als auch im Werkzeug. Vorteilhafter und gleichsam zielsicherer in bezug auf Volumen und Anzahl der Makroporen ist es jedoch, wenn die Wassermenge pulsierend, in Form von Tropfen oder Tröpfchen bzw.
Blasen oder Bläschen, mit dem Eindrücken des thermoplastifizierten Kunststoffes in das Werkzeug in den Kunststoff eingebracht wird. Gerade letzteres ermöglicht den Einsatz bewährter Bauteile bei einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die erfindungsgemässe Anlage zur Durchführung des er findungsgemässen Verfahrens besteht aus einer Vorrichtung für die Thermoplastifizierung des thermoplastischen Kunststoffes, einer Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung mit Mundstück und der angeschlossenen Spritzgiessform oder dem Strangpresswerkzeug sowie aus der Einrichtung zur Einführung eines Zusatzstoffes in den thermoplastifizierten Kunststoff. Die Vorrichtung für die Thermoplastifizierung des thermoplastischen Kunststoffes ist dabei allgemein ein Extruder, der mit der Strangpresseinrichtung bzw. der Spritzgiesseinrichtung integriert sein kann. Erfindungsgemäss ist die Anlage dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Einführung eines Zusatzstoffes für die Einführung von Wasser ausgebildet und mit zumindest einer steuerbaren oder regelbaren Dosierpumpe versehen ist.
In diesem Zusammenhang ist eine bevorzugte Ausführungsform, bei der man ohne Schwierigkeiten eine sehr gleichmässige Verteilung der Makroporen im thermoplastifizierten Kunststoff erreicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff einen im Mundstück der Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung einmündenden Einführungskanal aufweist, und dass als Dosierpumpe eine Hochdruckpumpe eingesetzt ist. Die Einrichtung für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff kann jedoch auch einen im Werkzeug der Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung einmündenden Einführungskanal aufweisen, der z. B. mit einer Nadel bis in den Kunststoff reicht, der in das Werkzeug eingedrückt wird, wobei hier als Dosierpumpe eine Niederdruckpumpe eingesetzt ist.
Der Druck der Dosierpumpe richtet sich jedenfalls nach dem Druck, unter dem der thermoplastifizierte Kunststoff steht, in den das Wasser einzuführen ist. Entschliesst man sich für die pulsierende oder intermittierende Wassereinführung, so besteht die Möglichkeit, für die Wassereinführung auf ein in anderen Bereichen der Technik bewährtes Aggregat zurückzugreifen, nämlich auf die in der Kraftfahrzeugtechnik üblichen Kraftstoff-Einspritzpumpen. Hierzu ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage dadurch gekennzeichnet, dass als Dosierpumpe eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Kraftfahrzeuge, insbesondere eine Dieselkraftstoff-Einspritzpumpe oder eine nach deren Bau- und Funktionsprinzip aufgebaute, der erfindungsgemässen Anlage adaptierte Pumpe eingesetzt ist.
Man kann aber auch mit Vibrationspumpen und Pumpen mit elektromagnetisch schwingendem Kolben arbeiten oder magnetostriktive Schwinger als Kolben einsetzen, die bei der erfindungsgemässen Anlage erforderlich sind. Das insbesondere dann, wenn die Einführung des Wassers in den Kunststoff in Bereichen erfolgt, wo der Druck gering ist.
Um die Tropfen oder Bläschen aus Wasser, die erfindungsgemäss dem thermoplastifizierten Kunststoff einverleibt werden, möglichst fein zu verteilen, kann es zweckmässig sein, die Anordnung so zu treffen, dass der Einführungskanal mit einem Vielfachdüsenkörper mit offenen Poren oder verteilten Kanälen versehen ist, welcher Körper derart angeordnet ist, dass er von dem thermoplastifizierten Kunststoff umgossen oder durchflossen wird, wobei das Wasser über die offenen Poren oder die Verteilerkanäle dosiert und verteilt in den thermoplastifizierten Kunststoff eintritt. Man kann aber auch, beispielsweise in dem Mundstück oder vor dem Einführungskanal, Mischvorrichtungen in Form von Turbulenzgittern und dergleichen vorsehen. In diesem Fall werden der Kunststoff und das Wasser noch mechanisch durchmischt.
Das gelingt inbesondere dann, wenn im Bereich der Durchmischung der Kunststoff und das Wasser unter verhältnismässig hohem Druck stehen, wie es im Mundstück der Fall ist.
Die erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass bei der Herstellung eines Kunststofformkörpers in diesem Makroporen erzeugt werden können, die die mittlere Dichte des Kunststofformkörpers beachtlich reduzieren. Dabei kann man unschwer sehr definierte Verhältnisse mit definierter Anzahl von Makroporen pro Volumeinheit des Kunststofformkörpers und mit definiertem Durchmesser der Makroporen im Kunststoff verwirklichen. Bei dem Kunststoff kann es sich um Vollkunststoff oder auch um Schaumkunststoff handeln. Insbesondere besteht die Möglichkeit, bei Kunststofformkörpern aus Hautmaterial und Kernmaterial aus Schaumkunststoff nur im Kernmaterial aus Schaumkunststoff die zusätzlichen Makroporen zu erzeugen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nämlich ohne Schwierigkeiten zusätzlich im Rahmen der bekannten Massnahmen zur Herstellung von Kunststofformkörpern aus Hautmaterial und Kernmaterial verwirklicht werden.
Die erfindungsgemässe Anlage ist, gerade in der Ausführungsform mit Kraftstoff-Einspritzpumpe, einfach und funktionssicher.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, weitgehend im Axialschnitt,
Fig. 2 den vergrösserten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1,
Fig. 3 in gegenüber der Fig. 1 vergrössertem Massstab eine andere Ausführungsform der Einrichtung zur Einführung eines Zusatzstoffes, ebenfalls im Axialschnitt.
Die in den Figuren dargestellte Anlage dient zur Herstellung von Kunststofformkörpern, wobei thermoplastischer Kunststoff thermoplastifiziert in ein Werkzeug eingedrückt und in dem Werkzeug geformt wird. Im Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung eine Spritzgiessvorrichtung. Das Ausführungsbeispiel ist jedoch so aufgebaut, dass für den Fachmann unmittelbar deutlich wird, wie man entsprechend bei einer Strangpressvorrichtung zu arbeiten hat. Die Anlage besteht jedenfalls in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einer Vorrichtung 1 für die Thermoplastifizierung von thermoplastischem Kunststoff, einer Spritzgiesseinrichtung 2 mit Mundstück 3 und der angeschlossenen Spritzgiessform 4. Die Spritzgiesseinrichtung kann auch in anderer Form mit zwischengeschaltetem Spritzzylinder plus Spritzkolben ausgeführt sein.
Die Vorrichtung 1 für die Thermoplastifizierung des thermoplastischen Kunststoffes ist ein üblicher Extruder, der mit der Spritzgiesseinrichtung 2 integriert ist. Im übrigen ist eine Einrichtung 5 zur Einführung eines Zusatzstoffes in den thermoplastifizierten Kunststoff vorgesehen. Diese Einrichtung zur Einführung eines Zusatzstoffes ist für die Einführung von Wasser ausgebildet und im Ausführungsbeispiel mit einer steuerbaren und regelbaren Dosierpumpe 6 versehen. Die Einrichtung 5 für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff besitzt ferner einen im Mundstück 3 der Spritzgiesseinrichtung 2 einmündenden Einführungskanal 7. Die Dosierpumpe 6 ist eine Hochdruckpumpe.
In der Fig. 1 ist strichpunktiert angedeutet worden, dass die Einrichtung 5 für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff auch einen im Werkzeug 4 der Spritzgiesseinrichtung einmündenden Einführungskanal 7 aufweisen kann. In diesem Falle ist die Dosierpumpe 6 lediglich eine Niederdruckpumpe. Jedenfalls ist im Ausführungsbeispiel als Dosierpumpe 6 eine handelsübliche Kraftstoff-Einspritzpumpe für Kraftfahrzeuge (insbesondere eine Dieselkraftstoff-Einspritzpumpe) eingesetzt oder aber eine Pumpe, die entsprechend aufgebaut ist und entsprechend funktioniert, aber bezüglich Grösse und Fördervolumen der erfindungsgemässen Vorrichtung adaptiert ist. Mit einer solchen Dosierpumpe 6 lassen sich ohne weiteres Drücke von hundert, zweihundert und mehr atü erzielen.
Handelt es sich um eine solche Kraftstoff-Einspritzpumpe mit beispielsweise acht Kolben bzw. acht Zylindern und arbeitet diese Pumpe mit z. B. 1500 Umdrehungen pro Min., so erzielt man ohne weiteres zweihundert Injek tionen pro Sek. und damit sehr viele Tröpfchen oder Bläschen, deren Volumen von der Dosierung abhängt. Derartige Kraftstoff-Einspritzpumpen sind über die Mechanismen, die bei Kraftfahrzeugen üblich sind, auch auf sehr einfache Weise bezüglich der Dosierung, d. h. mengenmässig steuerbar bzw.
regelbar.
Inbesondere aus der Fig. 2 entnimmt man, dass der Einführungskanal 7 mit einem Vielfachdüsenkörper 8 mit offenen Poren oder verteilten Kanälen 9 versehen ist, der von dem thermoplastischen Kunststoff umflossen und durchflossen ist.
Das Wasser tritt also über die offenen Poren oder über die Verteilerkanäle als Düsen dosiert und verteilt in den thermoplastischen Kunststoff ein.
Von besonderer Bedeutung ist auch die Ausführungsform nach Fig. 3. Hier wird der thermoplastifizierte Kunststoff durch die Düsenplatten 10, 11 mit den Düsenkörpern 12 in eine Vielzahl von Teilströmen aufgeteilt, so dass über die Kanäle 13 in der Düsenplatte 10 z. B. Wasser, über die Kanäle 14 in der Düsenplatte 11 auch ein anderer Zusatzstoff beigegeben werden kann. Man kann auch eine nichtgezeichnete Mischvorrichtung nachschalten oder über zusätzliche Düsen 15 in ein Gas einführen. Zur Vereinfachung wurden nur zwei solcher Düsen 15 rechts in der Fig. 3 gezeichnet. Im Rahmen der Erfindung liegt es, dem Wasser andere Substanzen beizugeben, z. B. Binder, Haftvermittler, flammenhemmende Stoffe.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung von Kunststofformkörpern, wobei thermoplastischer Kunststoff thermoplastifiziert in ein Werkzeug eingedrückt und in dem Werkzeug geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den thermoplastifizierten Kunststoff beim Eindrücken in das Werkzeug und/oder im Werkzeug eine Wassermenge eingebracht und die Wassermenge so dosiert wird, dass im Kunststofformkörper Makroporen entstehen.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge flüssig, gegebenenfalls aufgeheizt, in den thermoplastifizierten Kunststoff eingebracht wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge dampfförmig in den thermoplastifizierten Kunststoff eingebracht wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge kontinuierlich, mit dem Eindrücken des thermoplastischen Kunststoffes in das Werkzeug, in den Kunststoff eingedrückt wird.
4. Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassermenge pulsierend in Form von Tropfen oder Tröpfchen bzw. Blasen oder Bläschen mit dem Eindrücken des thermoplastifizierten Kunststoffes in das Werkzeug, in den Kunststoff eingedrückt wird.
PATENTANSPRUCH II
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bestehend aus einer Vorrichtung für die Thermoplastifizierung von thermoplastischem Kunststoff, einer Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung mit Mundstück und der angeschlossenen Spritzgiessform oder dem Strangpresswerkzeug sowie aus einer Einrichtung zur Einführung eines Zusatzstoffes in den thermoplastifizierten Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Einführung eines Zusatzstoffes für die Einführung von Wasser ausgebildet und mit zumindest einer steuerbaren oder regelbaren Dosierpumpe (6) versehen ist.
UNTERANSPRÜCHE
5. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff einen im Mundstück (3) der Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung (2) einmündenden Einführungskanal (7) aufweist und als Dosierpumpe (6) eine Hochdruckpumpe eingesetzt ist.
6. Anlage nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) für die Einführung von Wasser in den thermoplastifizierten Kunststoff einen im Werkzeug (4) der Strangpress- oder Spritzgiesseinrichtung einmündenden Einführungskanal (7) aufweist und als Dosierpumpe (6) eine Niederdruckpumpe eingesetzt ist.
7. Anlage nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Dosierpumpe (6) eine Kraftstoff-Einspritzpumpe für Kraftfahrzeuge, insbesondere eine Dieselkraftstoff-Einspritzpumpe, oder eine nach deren Bau- und Funktionsprinzip aufgebaute, adaptierte Pumpe eingesetzt ist.
8. Anlage nach den Unteransprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einführungskanal (7) mit einem Vielfachdüsenkörper (8) mit offenen Poren oder verteilten Kanälen (9) versehen ist, welcher Körper derart angeordnet ist, dass er von dem thermoplastifizierten Kunststoff umgossen oder durchflossen wird, wobei das Wasser über die offenen Poren oder über die Verteilerkanäle dosiert und verteilt in den thermoplastifizierten Kunststoff eintritt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.
The invention relates to a method for the production of plastic moldings, with thermoplastic plastic being pressed into a tool and molded in the tool. The invention also relates to an installation for carrying out such a method. - It can be in the context of the invention to uniform thermoplastics or those that are composed of two or more components, such. B.
a skin material and a core material, are composed, wherein in the finished plastic molded body, the skin material forms the skin, the core material forms the core. In this case, the core material is generally mixed with a propellant which, at the latest, foams up in the tool and turns the core material into foam plastic.
The tool is either an injection mold or an extrusion mold. Correspondingly, the molded plastic body is produced either by injection molding or by extrusion. Injection molding can e.g. B. according to DT-AS 1 778 457. Injection molding, however, is more advantageous in accordance with DT-OS 2 241 002, it being possible to proceed accordingly during extrusion.
In the known processes of the type described, the finished plastic molded body has the physical properties that are derived from the plastic, the foam plastic or
the composite plastic / foam plastic result. If it is a plastic that has been mixed with a blowing agent, the foam structure depends on the thermodynamic conditions during foaming. The pores are always, as it were, micropores, i.e. H. the pore diameter is relatively small and on the order of millimeters or even only tenths of a millimeter.
If the production of plastic moldings is by injection molding, the achievable pore volume is often not defined due to changes in the thermodynamic conditions in the injection mold during the injection molding of an individual plastic molding and the mean density of the finished plastic molding is not essential to the density of a non-foamed plastic distinguished. - Attempts have been made in the course of the production of plastic moldings to inject gas into the thermoplastic in order to create cavities or bubbles. This is achieved with tubular or bubble-shaped preforms that are, as it were, inflated. This creates considerable difficulties when a plurality of pore-like, gas-filled cavities are to be generated by introducing gas in the plastic molded body.
In fact, the gas introduction requires considerable technical control effort, since a change in the gas parameters in the thermoplastic material occurs in accordance with the pressure and temperature in the thermoplastic material and it must also be taken into account that the pressure and temperature of the thermoplastic material bnv. of the plastic molding or deformed part during the injection molding process or
in the extrusion process according to the path that a plastic volume has covered in the tool, change in this volume element. The known systems for the production of plastic moldings consist of a device, for. B. an extruder, for the thermoplasticization of thermoplastic material, an extrusion or injection molding device with a mouthpiece and the connected tool in the form of the injection mold or the extrusion tool. The device for introducing gas is mostly connected to the mouthpiece and provided with appropriate control devices.
The invention is based on the object of specifying a method for the production of plastic moldings with which macro pores can be produced in the plastic mold in a simple manner, the diameter of which is considerably larger than the pores of foam plastic, and the middle one with a corresponding number in the plastic mold Considerably reduce the density of the plastic molding. It is intended to work with very simple and functionally reliable devices.
The invention relates first of all to a method for the production of plastic moldings, with thermoplastic material being pressed into a tool and molded in the tool. The invention consists in that an amount of water is introduced into the thermoplastic plastic when it is pressed into the tool and / or in the tool, and the amount of water is dosed in such a way that macropores arise in the molded plastic body. - Although experts believe that water should not be introduced into thermoplastic plastic, this surprisingly succeeds if the water is carefully metered into the tool when the plastic is pressed into it.
Dosed means adapted and coordinated with the extrusion process or injection molding process in such a way that the amount of plastic surrounding an amount of water introduced is always relatively large compared to the amount of water. Since the thermoplastic in the mouthpiece is regularly under very high pressure, the water must of course be introduced with a correspondingly higher pressure. If the water is pressed in, where it is known that the pressure is already lower and possibly even reduced to zero, the pressure for the water introduction can be reduced accordingly. It depends on the place where the water is pushed in. At least when producing plastic moldings by injection molding, extremely precise metering of the water supply is not necessary.
In the event of an overdose, the water penetrates the skin of the plastic molding in vapor form during the injection process in the injection mold, but the corresponding break in this skin of the plastic molding closes again immediately. The leaked water vapor flows off through gaps in the injection mold.
In addition, within the scope of the invention, metering denotes the fact that the water introduced is not regulated but rather regulated or regulated, the introduction of course being carried out at the required pressure depending on the indentation point. If all other operating parameters are kept constant, the diameter of the macropores and also their number can be controlled with the dosage.
So it is very easy to get defined relationships.
In particular, there are several possibilities within the scope of the method according to the invention. A preferred embodiment is characterized in that the amount of water is introduced into the thermoplastic synthetic material in liquid form, optionally heated. The purpose of the heating is to avoid hypothermia in the thermoplastic material. However, there is also the possibility of introducing the amount of water in vapor form into the thermoplastic material. In both cases, the amount of water can be continuously introduced into the plastic as the thermoplastic plastic is pressed into the tool, both in the area of the mouthpiece and in the tool. However, it is more advantageous and at the same time more precise with regard to the volume and number of macropores if the amount of water is pulsating, in the form of drops or droplets.
Bubbles or vesicles, with which the thermoplastic plastic is pressed into the tool, is introduced into the plastic. The latter in particular enables tried-and-tested components to be used in a system for carrying out the method according to the invention.
The system according to the invention for carrying out the method according to the invention consists of a device for thermoplasticizing the thermoplastic, an extrusion or injection molding device with a mouthpiece and the connected injection mold or extrusion tool, and the device for introducing an additive into the thermoplastic. The device for thermoplasticizing the thermoplastic is generally an extruder, which can be integrated with the extrusion device or the injection molding device. According to the invention, the system is characterized in that the device for introducing an additive is designed for introducing water and is provided with at least one controllable or regulatable metering pump.
In this context, a preferred embodiment in which a very even distribution of the macropores in the thermoplastic material is achieved without difficulty, characterized in that the device for introducing water into the thermoplastic material has an inlet channel opening into the mouthpiece of the extrusion or injection molding device , and that a high-pressure pump is used as the metering pump. The device for introducing water into the thermoplastic material can, however, also have an insertion channel opening into the tool of the extrusion or injection molding device, which z. B. extends with a needle into the plastic that is pressed into the tool, a low-pressure pump being used here as a metering pump.
In any case, the pressure of the metering pump depends on the pressure under which the thermoplastic material is, into which the water is to be introduced. If you decide to introduce pulsating or intermittent water, you have the option of using a unit that has been tried and tested in other areas of technology, namely the fuel injection pumps commonly used in automotive engineering. For this purpose, an embodiment of the system according to the invention is characterized in that the metering pump used is a fuel injection pump for motor vehicles, in particular a diesel fuel injection pump or a pump adapted to the system according to the invention based on its construction and functional principle.
But you can also work with vibration pumps and pumps with electromagnetically oscillating pistons or use magnetostrictive oscillators as pistons, which are required in the system according to the invention. This is particularly the case when the water is introduced into the plastic in areas where the pressure is low.
In order to distribute the drops or bubbles of water, which according to the invention are incorporated into the thermoplastic plastic, as finely as possible, it can be expedient to make the arrangement such that the introduction channel is provided with a multiple nozzle body with open pores or distributed channels, which body is such is arranged that it is encapsulated or flowed through by the thermoplastic material, the water entering the thermoplastic material in a metered manner and distributed via the open pores or the distribution channels. However, mixing devices in the form of turbulence grids and the like can also be provided, for example in the mouthpiece or in front of the inlet channel. In this case, the plastic and the water are still mixed mechanically.
This is particularly successful when the plastic and the water are under relatively high pressure in the area of mixing, as is the case in the mouthpiece.
The advantages achieved are primarily to be seen in the fact that, during the production of a plastic molded body, macropores can be produced in this, which considerably reduce the mean density of the plastic molded body. It is not difficult to achieve very defined relationships with a defined number of macropores per unit volume of the molded plastic body and with a defined diameter of the macropores in the plastic. The plastic can be all-plastic or foam plastic. In particular, in the case of molded plastic bodies made of skin material and core material made of foam plastic, the additional macropores can only be produced in the core material made of foam plastic.
This is because the method according to the invention can also be implemented without difficulty within the framework of the known measures for the production of plastic molded bodies from skin material and core material.
The system according to the invention, especially in the embodiment with a fuel injection pump, is simple and functionally reliable.
In the following the invention is explained in more detail with reference to a drawing showing only one embodiment. It shows in a schematic representation:
1 shows a system for carrying out the method according to the invention, largely in axial section,
FIG. 2 shows the enlarged section A from the object according to FIG. 1,
3 shows, on a larger scale compared to FIG. 1, another embodiment of the device for introducing an additive, also in axial section.
The system shown in the figures is used to produce plastic moldings, with thermoplastic plastic being pressed into a tool and molded in the tool. In the exemplary embodiment, the device is an injection molding device. However, the exemplary embodiment is constructed in such a way that it becomes immediately clear to a person skilled in the art how to work accordingly with an extrusion device. In any case, the basic structure of the system consists of a device 1 for the thermoplasticization of thermoplastic material, an injection molding device 2 with a mouthpiece 3 and the connected injection mold 4. The injection molding device can also be designed in another form with an interposed injection cylinder plus injection piston.
The device 1 for thermoplasticizing the thermoplastic is a conventional extruder that is integrated with the injection molding device 2. In addition, a device 5 for introducing an additive into the thermoplastic material is provided. This device for introducing an additive is designed for introducing water and, in the exemplary embodiment, is provided with a controllable and regulatable metering pump 6. The device 5 for introducing water into the thermoplastic material also has an introduction channel 7 opening into the mouthpiece 3 of the injection molding device 2. The metering pump 6 is a high-pressure pump.
In FIG. 1, it has been indicated by dash-dotted lines that the device 5 for introducing water into the thermoplastic material can also have an insertion channel 7 opening into the tool 4 of the injection molding device. In this case the metering pump 6 is only a low-pressure pump. In any case, a commercially available fuel injection pump for motor vehicles (in particular a diesel fuel injection pump) is used as the metering pump 6 in the exemplary embodiment, or a pump that is constructed accordingly and functions accordingly, but is adapted to the device according to the invention in terms of size and delivery volume. With such a metering pump 6, pressures of one hundred, two hundred and more atmospheres can easily be achieved.
Is it such a fuel injection pump with, for example, eight pistons or eight cylinders and this pump works with z. B. 1500 revolutions per minute. So you can easily achieve two hundred injections per second. And thus a lot of droplets or bubbles, the volume of which depends on the dosage. Such fuel injection pumps can also be metered in a very simple manner via the mechanisms that are customary in motor vehicles, i. H. quantitatively taxable or
adjustable.
In particular, from FIG. 2 it can be seen that the introduction channel 7 is provided with a multiple nozzle body 8 with open pores or distributed channels 9, around which the thermoplastic material flows.
The water enters the thermoplastic material in dosed and distributed form via the open pores or via the distribution channels as nozzles.
The embodiment according to FIG. 3 is also of particular importance. Here, the thermoplastic plastic is divided into a large number of partial flows by the nozzle plates 10, 11 with the nozzle bodies 12, so that via the channels 13 in the nozzle plate 10, for. B. water, via the channels 14 in the nozzle plate 11 also another additive can be added. A mixing device (not shown) can also be connected downstream or introduced into a gas via additional nozzles 15. For the sake of simplicity, only two such nozzles 15 have been drawn on the right in FIG. 3. It is within the scope of the invention to add other substances to the water, e.g. B. binders, adhesion promoters, flame-retardant substances.
PATENT CLAIM 1
Process for the production of plastic moldings, wherein thermoplastic material is pressed into a tool and shaped in the tool, characterized in that an amount of water is introduced into the thermoplastic material when it is pressed into the tool and / or in the tool and the amount of water is dosed in such a way that Macropores arise in the plastic molding.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the amount of water is liquid, optionally heated, introduced into the thermoplastic material.
2. The method according to claim I, characterized in that the amount of water is introduced into the thermoplastic plastic in vapor form.
3. The method according to claim I and the dependent claims 1 and 2, characterized in that the amount of water is continuously pressed into the plastic as the thermoplastic material is pressed into the tool.
4. The method according to claim I and the dependent claims 1 and 2, characterized in that the amount of water is pulsed in the form of drops or droplets or bubbles or vesicles as the thermoplastic material is pressed into the tool, pressed into the plastic.
PATENT CLAIM II
Plant for carrying out the method according to claim I, consisting of a device for the thermoplasticization of thermoplastic material, an extrusion or injection molding device with a mouthpiece and the connected injection mold or the extrusion tool, and a device for introducing an additive into the thermoplastic material, characterized in that, that the device (5) is designed to introduce an additive for the introduction of water and is provided with at least one controllable or regulatable metering pump (6).
SUBCLAIMS
5. Plant according to claim II, characterized in that the device (5) for introducing water into the thermoplastic material has an introduction channel (7) opening into the mouthpiece (3) of the extrusion or injection molding device (2) and as a metering pump (6 ) a high pressure pump is used.
6. Plant according to claim II, characterized in that the device (5) for introducing water into the thermoplastic material has an inlet channel (7) opening into the tool (4) of the extrusion or injection molding device and a low-pressure pump as a metering pump (6) is used.
7. System according to claim II and the dependent claims 5 and 6, characterized in that a fuel injection pump for motor vehicles, in particular a diesel fuel injection pump, or an adapted pump constructed according to its structural and functional principle is used as the metering pump (6).
8. Plant according to the dependent claims 5 to 7, characterized in that the introduction channel (7) is provided with a multiple nozzle body (8) with open pores or distributed channels (9), which body is arranged such that it is encased by the thermoplastic plastic or is flowed through, the water entering the thermoplastic material in a metered manner and distributed via the open pores or via the distribution channels.
** WARNING ** End of DESC field could overlap beginning of CLMS **.