DE10055691A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Spritzgießen von mindestens zwei Komponenten - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Spritzgießen von mindestens zwei Komponenten

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung zum Gießen von mindestens zwei Komponenten, von denen wenigstens eine Komponente aus Kunststoff besteht, mit Spritzdüsen aufweisenden Einspritzeinheiten, die über Verbindungsleitungen mit den vorgesehenen Kavitäten des trennbaren Werkzeuges verbunden sind, welche zwischen einer beweglichen und einer feststehenden Werkzeugaufspannplatte einbaubar ist. Hierbei ist eine erste Verbindungsleitung (11) für die erste Komponente und eine zweite Verbindungsleitung (41) für die zweite Kernkomponente vorgesehen, an die jeweils Zuführleitungen (21-2n, 51-5n) angeschlossen sind, die einzeln über ein Absperrorgan (31-3n, 61-6n) absperrbar sind. Ferner ist in Gießrichtung der Gießmassen hinter den Absperrorganen (31-3n, 61-6n) pro Kavität (81-8n) je eine Bohrung (71-7n) vorgesehen, die die Zuführleitung (21-2n, 51-5n) mit den einzelnen Kavitäten (81-8n) verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießeinrichtung zum Gießen von mindestens zwei Komponenten, von denen mindestens eine Komponente aus Kunststoff besteht, mit Spritzdüsen aufweisenden Einspritzeinheiten, die über Verbindungsleitungen mit den vorgesehenen Kavitäten des trennbaren Werkzeuges verbunden sind, welches zwischen einer beweglichen und einer feststehenden Werkzeugaufspannplatte einbaubar ist, sowie ein Verfahren zum Spritzgießen von aus zwei Komponenten bestehenden Bauteilen mit dieser Spritzgießeinrichtung.
Beim Gießen von Bauteilen, die aus mindestens zwei Komponenten bestehen, auch Sandwich-Bauteile genannt, kommen regelmäßig 2K (Komponenten)-Düsen zum Einsatz. So ist beispielsweise aus der DE 32 47 000 eine Vorrichtung zur Herstellung aus zwei verschiedenen Kunststoffen bestehenden Formkörpern bekannt, bei dem ein Spritzkopf zum Einsatz kommt, der einen in eine Ausspritzöffnung übergehenden Kanal, zwei mit axialem Abstand von der Ausspritzöffnung und voneinander in den Kanal mündenden Zuführkanälen für die beiden Kunststoffe sowie einer im Kanal verschiebbare Schließnadel besitzt, mit der die beiden Zuführkanäle vom Kanal abtrennbar und die Ausspritzöffnung durch eine Stirnfläche absperrbar ist. Die Düse ist mit einer Schließnadel versehen, die im wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Verbindungskanal angeordnet ist.
Neben dem komplexen Aufbau dieser 2K-Düse ist der hohe Verschleiß des Zuführkanals, insbesondere beim Einsatz einer abrasiven Kernkomponente.
Weiterhin ist aus der EP 0 688 652 eine Spritzgießeinrichtung bekannt, bei der zwei Komponenten einspritzbar sind. Die beiden Zuführkanäle sind bei dieser Vorrichtung zu beiden Seiten sich gegenüberliegend in der Kavität angeordnet. Soweit einer der Komponenten aus abrasiven Material besteht, wird wieder ein hoher Verschleiß in dem Zuführkanal auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Gießen von mindestens zwei Komponenten, von dem mindestens eine Komponente aus Kunststoff besteht, zu schaffen sowie ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung vorzugeben, dass mit einfachen und konstruktiven Mitteln bei geringem hydraulischen Druck ein sicheres und bei Einsatz einer abrasiven Kernkomponente ein verschleißarmes Herstellen von Mehrkomponenten-Bauteilen erlaubt.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 14. Die übrigen Ansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß werden die Mündungen der Verbindungsleitungen für die Hauptkomponente und für die Kernkomponente vor ihrer Zusammenführung in einer mit der Kavität in Verbindung stehenden Bohrung über Absperrorgane abgesperrt. Während des Spritzgießens wird zuerst die Hauptkomponente in die Kavität eingespritzt, wobei die Bohrung komplett und die Kavität nur zum Teil mit Kunststoffmasse gefüllt wird. In einem zweiten Schritt wird die Kernkomponente in die Seele der Hauptkomponente eingespritzt und so lange nachgefördert, bis die komplette Seele der Bohrung und der Kavität aufgefüllt ist.
Da nur die Hauptkomponente mit der Wandung der Bohrung sowie der Kavität in Kontakt tritt, wird bei Einsatz einer aus abrasiven Material bestehenden Kernkomponente an den wesentlichen Bauelementen der Spritzgießeinrichtung kein Verschleiß auftreten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zwischen den beiden Verbindungsleitungen und der Kavität vorgesehene Bohrung konisch verjüngend ausgestaltet. Auf diese Weise ist ein sicheres Vergleichmäßigen der Seele innerhalb der Hauptkomponente gewährleistet.
Besonders vorteilhaft zeigt sich die zueinander im wesentlichen rechtwinklige Anordnung der Zuführleitungen für die Haupt- und Kernkomponente. In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Zuführleitung für die Kernkomponente dabei so angeordnet, dass diese axial zur Bohrung und damit in Richtung der Seele der Hauptkomponente angeordnet ist.
Als Absperrorgane für die Zufuhrleitung der Kernkomponente wird ein in Achsrichtung der Leitung betätigbarer Nadelverschluss vorgeschlagen.
Als Absperrorgan für die Zufuhrleitung der Hauptkomponente kann ein einfacher Abführschieber, welcher senkrecht zur Leitungsachse anordbar ist, eingesetzt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Hauptkomponente axial und die Kernkomponente senkrecht dazu angeordnet.
Anstelle von zwei Absperrorganen kommt im Rahmen der Erfindung ein Kombinationsverschluss zum Einsatz, durch den alternativ eine der beiden Komponenten bzw. beide gleichzeitig absperrbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zwischen den Werkzeugen der feststehenden und der bewegbaren Werkzeugaufspannplatte eine bewegbare Zwischenplatte vorgesehen. Zwischen der Zwischenplatte und dem an der feststehenden Werkzeugaufspannplatte vorgesehenen Werkzeug ist ein Verteiler für die Hauptkomponente anordbar.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Spritzgießeinrichtung lassen sich mit geringem hydraulischen Druck und einfachem und steuerungstechnischem Aufwand die beiden Schmelzenströme vereinen. Die Hauptkomponente kann in einem Heißkanal zugeführt werden. Hierbei tritt kein Angußabfall auf.
Die Kernkomponente kann ein Recyclat sein. Durch Erstarren und Entfernung aller mit minderwertigem Material, nämlich dem Recyclat, in Berührung kommenden Kunststoffe ist keine Verschmutzung bzw. Vermischung, und zwar insbesondere bei der Hauptkomponente im äußeren und damit im Sichtbereich, im nachfolgenden Zyklus möglich.
Bei Einsatz von sehr abrasiven Kernkomponenten wird sie im Verteiler nach jedem Schuss ausgeworfen und wieder eingemahlen. Eine leichte Vermischung der beispielsweise aus Bariumsulfat bestehenden Kernkomponente mit Kunststoff, beispielsweise Polypropylen spielt keine Rolle, da die Matrix der Kernkomponente ebenfalls Polypropylen ist.
Erwähnenswert ist der billige Werkzeugaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen
Fig. 1 Schematischen Aufbau der Spritzgießeinrichtung;
Fig. 2 Die Herstellung eines Sandwich-Bauteils;
Fig. 3 Nadelförmiger Kombinationsverschluß;
Fig. 4 Rohrförmiger Kombinationsverschluß.
Die Fig. 1 zeigt skizzenhaft ein an einer (nicht weiter dargestellten) feststehenden Werkzeugaufspannplatte 91 angeordnetes Werkzeug 95, ein an einer beweglichen Werkzeugaufspannplatte 92 vorgesehenes Werkzeug 96 und zwischen beiden Werkzeugen 95, 96 eine bewegbare Zwischenplatte 93. Weiterhin sind mehrere Kavitäten 81-84 vorgesehen, die im vorliegenden Fall in der bewegbaren Werkzeugaufspannplatte 92 und der bewegbaren Zwischenplatte 93 eingearbeitet sind.
Die Kavitäten 81-84 sind über Bohrungen 71-74 mit Zuführleitungen für die Hauptkomponente 21-24 und Zuführleitungen für die Kernkomponente 51-54 verbunden. Die Zuführleitungen für die Hauptkomponente 21-24 sind an einer Verbindungsleitung 11 angeschlossen, die mit einer Düse 12 einer einen Zylinder 13 und einer Schnecke 14 aufweisenden Spritzgießeinheit verbunden sind.
Die Zuführleitungen 51-54 sind mit einer Verbindungsleitung 41 der Kernkomponente verbunden, die mit einer Düse 42 einer einen Zylinder 43 und eine Schnecke 44 aufweisende Spritzgießeinheit in Verbindung steht.
Die Zuführleitungen 21-24 weisen Absperrorgane 31-34 und die Zuführleitungen 51-54 und Absperrorgane 61-64 auf Die Fig. 2 zeigt ein an der feststehenden Werkzeugaufspannplatte 91 befestigtes Werkzeug 95, ein an der bewegbaren Werkzeugaufspannplatte 92 befestigtes Werkzeug 96 und eine zwischen den Werkzeugen 95 und 96 angeordnete bewegbare Zwischenplatte 93.
Eine erste Einspritzeinheit weist einen Zylinder 13 auf, in dem eine Schnecke 14 angeordnet ist und die eine Düse 12 besitzt, die mit einem Verteiler 94 in Verbindung steht. Der Verteiler 94 ist in seinem Mündungsbereich über einen Absperrschieber 31 verschließbar.
Weiterhin ist eine zweite Spritzgießeinrichtung für die Kernkomponente vorgesehen, die einen Zylinder 43, eine Schnecke 44 und eine Düse 42 aufweist, welche mit einer Verbindungsleitung 41 verbunden ist. An der Verbindungsleitung 41 ist eine Zuführleitung 51 angeschlossen, welche durch einen Nadelverschluss 61 verschließbar ist. Die Mündungen des Verteilers 94 und der Zuführleitung 51 sind mit einer Bohrung 71 verbunden, welche zu einer Kavität 81 führt.
Der obere Teil der Fig. 2 zeigt das geschlossene Werkzeug und der untere Teil das Werkzeug im geöffneten Zustand.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Zuführleitung 51, an die sich in Reihe die Bohrung 71 anschließt, und zu der senkrecht eine Zuführleitung 21 angeordnet ist. Über die Zuführleitung 51 wird die Hauptkomponente A und über die Zuführleitung 21 die Kernkomponente K zugeführt.
In der Fig. 3 ist als Kombinationsverschluß 101 ein nadelförmiger Verschluß 111 vorgesehen, der im Mündungsbereich eine Abstufung 112 aufweist.
Der nadelförmige Verschluß 111 ist drehbar und/oder axial bewegbar. In der dargestellten Einstellung ist die Zufuhr der Kernkomponente K abgesperrt und die Abstufung 112 des nadelförmigen Verschlusses 111 ist soweit zurückbewegt, dass die Hauptkomponente H in die Bohrung 71 gefördert wird.
In der Fig. 4 ist der Kombinationsverschluß 111 als rohrförmiger Verschluß 121 ausgestaltet, der Öffnungen 122 für die erste Komponente und Öffnungen 123 für die zweite Komponente, hier für die Kernkomponente K, aufweist. Der rohrförmige Verschluß 121 ist drehbar und/oder axial verschiebbar in der Weise, dass die jeweilige Komponente durch die Öffnungen 122 bzw. 123 von den Zuführleitungen 21 bzw. 51 zur Bohrung 71 gelangt.
In der dargestellten Stellung wird die Kernkomponente in die Seele der Hauptkomponente eingefördert.
Positionsliste Erste Komponente
11
Verbindungsleitung
12
Düse
13
Spritzgießzylinder
14
Schnecke
Zuführen erste Komponente
21-2
n Zuführleitung
Absperren
31-3
n Absperrorgan
Zweite Komponente
41
Verbindungsleitung
42
Düse
43
Spritzgießzylinder
44
Schnecke
Zuführen zweite Komponente
51-5
n Zuführleitung
Absperren
61-6
n Absperrorgan
Bohrungen
71-7
n Bohrungen
Formen
81-8
n Kavität
Werkzeug
91
Feststehende Werkzeugaufspannplatte
92
Bewegliche Werkzeugaufspannplatte
93
Bewegbare Zwischenplatte
94
Verteiler
95
Werkzeug (
91
)
96
Werkzeug (
92
)
H Hauptkomponente
B (Sandwich) Bauteil
K Kernkomponente
Doppelabsperrung
101-10
n Kombinationsverschluss
Nadel
111
Nadelförmiger Verschluß
112
Abstufung
Rohr
121
rohrförmiger Verschluß
122
Öffnung 1. Komponente
123
Öffnung 2. Komponente

Claims (16)

1. Spritzgießeinrichtung zum Gießen von mindestens zwei Komponenten, von denen mindestens eine Komponente aus Kunststoff besteht, mit Spritzdüsen aufweisenden Einspritzeinheiten, die über Verbindungsleitungen mit den vorgesehenen Kavitäten des trennbaren Werkzeuges verbunden sind, welches zwischen einer beweglichen und einer feststehenden Werkzeugaufspannplatte einbaubar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine erste Verbindungsleitung (11) für die erste Komponente und eine zweite Verbindungsleitung (41) für die zweite Kernkomponente vorgesehen ist, an die jeweils Zuführleitungen (21-2n, 51-5n) angeschlossen sind, die einzeln über ein Absperrorgan (31-3n, 61-6n) absperrbar sind,
dass in Gießrichtung der Gießmassen hinter den Absperrorganen (31-3n, 61-6n) pro Kavität (81-8n) je eine Bohrung (71-7n) vorgesehen ist, die die Zuführleitung (21-2n, 51-5n) mit den einzelnen Kavitäten (81-8n) verbindet.
2. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Bohrungen (71-7n) sich in Strömungsrichtung der Gießmassen verjüngend konisch ausgestaltet sind.
3. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zuführleitungen (21-2n, 51-5n) in ihren Mündungsbereichen zueinander im wesentlichen rechtwinklig angeordnet sind.
4. Spritzgießeinrichtung nach mindestens einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente die Hauptkomponente ist, die durch die Zuführleitungen (21-2n) zu den Bohrungen (71-7n) förderbar ist.
5. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (21-2n) der Hauptkomponente als Verteiler (94) ausgestaltet sind, und dass an dem den Kavitäten (81-8n) zugewandten Endbereich die Absperrorgane (51-5n) angeordnet sind.
6. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Absperrorgan (31-3n) der Zuführleitungen (21-2n) der Hauptkomponente ein senkrecht zur Längsachse betätigbares Absperrelement ist, z. B. ein Absperrschieber.
7. Spritzgießeinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Absperrorgan (61-6n) der Zuführleitungen (51-5n) der Kernkomponente ein in Achsrichtung der Leitung betätigbares Absperrelement ist, z. B. ein Nadelverschluss.
8. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem an der bewegbaren Werkzeugaufspannplatte (92) befestigten Werkzeug (96) und dem mit der feststehenden Werkzeugaufspannplatte (91) verbundenem Werkzeug (95) eine bewegbare Zwischenplatte (93) vorgesehen ist.
9. Spritzgießeinrichtung nach einem der o. g. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente die Hauptkomponente ist, die durch die Zuführleitungen (51-5n) zu den Bohrungen (71-7n) förderbar ist.
10. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Zusammenführung der Zuführleitungen der ersten und der zweiten Komponente (21-2n und 51-5n) mit den Bohrungen (71-7n) Kombinationsverschlüsse (101-10n) vorgesehen sind, die je nach Schließstellung beide Zuführleitungen (21-2n bzw. 51-5n) verschließt oder jeweils eine öffnet.
11. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kombinationsverschluss (101-10n) ein kopfendig mit einer Abstufung (112) versehener axial und/oder drehbeweglicher Nadelverschluß (111) ist.
12. Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kombinationsverschluss (101-10n) ein rohrförmiger Verschluß (121) ist, wobei in der Rohrwandung Öffnungen (121, 123) vorgesehen sind, die durch Verschieben und/oder Verdrehen des Kombinationsverschlusses (101) mit den Zuführleitungen (21-2n bzw. 51-5n) in Verbindung bringbar sind.
13. Spritzgießeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (94) für die Hauptkomponente zwischen dem an der feststehenden Werkzeugaufspannplatte (91) vorgesehenem Werkzeug (95) und der Zwischenplatte (93) angeordnet ist.
14. Verfahren zum Spritzgießen eines aus zwei Komponenten aufgebauten Bauteils, bei dem ein Formteil eine außen angeordnete Hauptkomponente und im Inneren eine Kernkomponente aufweist, mit einer Spritzgießeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Die Hauptkomponente wird in einem separaten Kanalsystem über ein zwischen einem Absperrorgan und der jeweiligen Kavität angeordneten Bohrung in die Kavität in der Weise eingespritzt, dass die Bohrung komplett und die Kavität nur zum Teil gefüllt ist.
  • b) Nach Erreichen der vorgegebenen Menge der Hauptkomponente wird die Zufuhr unterbrochen.
  • c) Anschließend wird die über Absperrorgane von der Hauptkomponente abgetrennte Kernkomponente in die Bohrung eingespritzt und so lange nachgefördert, bis die komplette Seele der Bohrung und der Kavität aufgefüllt ist.
  • d) Nach Erreichen eines vorgebbaren Sollwertes, insbesondere des Druckes, wird die Materialzufuhr der Kernkomponente durch Schließen der Absperrorgane unterbunden, und
  • e) das Werkzeug wird nach vorgebbarer Abkühl- und Erstarrungszeit des Formteils geöffnet, die fertigen Formteile wie auch die verlorenen Unterverteiler werden entnommen und
  • f) nach Schließen des Werkzeugs beginnt der Produktionszyklus wieder bei Position a).
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernkomponente in die Seele der Hauptkomponente eingespritzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernkomponente wieder aufbereitet und dem Spritzgießprozess anschließend zugeführt wird.
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