DE102008061270A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen Download PDF

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Abstract

Eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen auf einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen weist eine Plastifiziereinheit (10) und eine darin angeordnete Plastifizierschnecke (11) auf. Zur Zufuhr der faserförmigen Einlagen ist wenigstens eine in Förderrichtung der Plastifizierschnecke (11) nach dem Materialzuführbereich (13) für das plastifizierbare Material an der Plastifiziereinheit (10) angeordneten Einbringöffnung (14) vorgesehen. Durch eine im Zyklus der Spritzgießmaschine arbeitende Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen in das in der Plastifiziereinheit (10) plastifizierte Material über die verschließbare Einbringöffnung (14) während des Dosierens, wird ein gezieltes Einbringen im Zyklus der Spritzgießmaschine möglich.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffen auf einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Massen wie keramischen oder pulverigen Massen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des Anspruches 8.
  • Stand der Technik
  • Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der DE 42 36 662 C2 zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffteilen bekannt. Bei der dortigen Vorrichtung werden faserförmige Einlagen zum Beispiel aus Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern über Einzugskanäle unmittelbar der Plastifiziereinheit und dort dem aufgeschmolzenen, plastifizierten Material zugeführt. Die Zufuhr erfolgt über eine Einbringöffnung für die faserförmigen Einlagen, die in Förderrichtung nach dem Materialzuführbereich für das plastifizierbare Material angeordnet ist. Im Bereich der Einbringöffnung ist ein Fasereinzugsstutzen vorgesehen, so dass über die in der Plastifiziereinheit angeordnete Plastifizierschnecke die Fasern abgeschert werden können. Alternativ kann im Bereich der Einzugskanäle eine mit dem Faserstrang beaufschlagbare Schneid- oder Trennvorrichtung zum Ablängen das Fasermaterials vorgesehen sein.
  • Aus der DE 197 34 834 C2 ist es bekannt, die Fasern der Kunststoffschmelze außerhalb des die Schmelze erzeugenden Plastifizieragregats zuzuführen und das so entstandene Schmelz-Fasergemisch aus einem Sammelraum in die Kavität einzuspritzen. Das mit Fasern versehene Material sammelt sich insofern vor einer weiteren Kunststoffschmelze an, die dann als Kern in den in die Kavität zuvor eingespritz ten faserhaltigen Materialbereich eingespritzt wird. Eine vergleichbare Lösung ist aus der DE 20 2005 020 728 U1 bekannt.
  • Aus der DE 199 02 990 C2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spritzgießen faserverstärkter Materialien bekannt, bei dem die entsprechenden Füll- und Verstärkungsstoffe zunächst einem plastifizierten Material zugesetzt werden. Das so vorbereitete Material wird dann einem Mischer zugeführt, der seinerseits das Material in das Spritzgießwerkzeug einspritzt.
  • Grundsätzlich ist der Bedarf an Kunststoffen steigend, die mit zusätzlichen Füllstoffen verarbeitet werden. Die herkömmliche Belieferung der Materialhersteller beschränkt sich jedoch auf die Abnahme großer Mengen. Um Kleinmengen und somit auch individuelle Mischungen herzustellen zu können, müssen solche Beimischungen direkt auf der Spritzgießmaschine verarbeitet werden können, um somit individuelle Einstellungen zu realisieren.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Gattung derart weiter zu bilden, dass ein gezieltes Einbringen im Zyklus der Spritzgießmaschine möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. 8 gelöst.
  • Das Einbringen von faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffen erfolgt dabei unmittelbar in die Plastifiziereinheit in die aufgeschmolzene Kunststoffmasse. Dieses Einbringen erfolgt konkret während dem Dosieren, das heißt, dass der Zugang zur Plastifiziereinheit nicht konstant geöffnet ist, sondern bedarfsweise verschließbar ist. Die Einbringöffnung kann vorzugsweise durch die Einrichtung zum Einbringen der faserförmigen Einlagen und der Füllstoffe selbst verschlossen werden. Diese Einrich tung kann gleichzeitig auch in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Schneid- oder Trennvorrichtung zum Ablängen der faserförmigen Einlagen sein.
  • Vorzugsweise wird die Einrichtung zum Einbringen der faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffe geregelt betrieben, wozu eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die vorzugsweise das volumenmäßige Einbringen der faserförmigen Einlagen oder Füllstoffe in Abhängigkeit von der Dosiermenge des plastifizierbaren Materials regelt.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine dreidimensionale Ansicht einer erfindungsgemäßen Spritzgießeinheit,
  • 2 einen Längsschnitt durch die Spritzgießeinheit gemäß 1,
  • 3, 4 einen vergrößerten Schnitt im Bereich der Einbringöffnung für die faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffe mit geöffneter und verschlossener Einbringöffnung.
  • Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.
  • Die Figuren zeigen eine Spritgießeinheit S als Bestandteil einer Kunststoff-Spritzgießmaschine bzw. einer Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbaren Massen wie keramische oder pulverige Massen. Diese Spritzgießeinheit S hat einen üblichen Aufbau, das heißt, plastifizierbares Material, das über den Materialsammelbehälter 19 der Plastifiziereinheit 10 über einen Materialzuführbereich 13 zugeführt wird, wird in der Plastifiziereinheit 10 aufgeschmolzen und mittels einer Plastifizierschnecke 11 in eine zeichnerisch nicht dargestellte Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingespritzt, das in einer zugeordneten Formschließeinheit aufgenommen ist. Dazu erfolgt eine zyklische Bewegung der Plastifizierschnecke 11 innerhalb der Plastifiziereinheit 10, wobei die Plastifizierschnecke von der Motorengruppe M rotiert und axial bewegt wird. Das plastifizierbare Material wird dann über die Düse 20 in die Kavität eingespritzt.
  • Den Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Materialien wie keramischen oder pulverigen Massen werden faserförmige Einlagen 12 und/oder Füllstoffe zugesetzt. Das zugeführte Material wird in der Plastifiziereinheit 10 aufbereitet, d. h. aufgeschmolzen und dosiert. Wenigstens eine Einbringöffnung 14 für die faserförmigen Einlagen 12 und/oder Füllstoffe ist in Förderrichtung der Plastifizierschnecke 11 nach dem Materialzuführbereich 13 an der Plastifiziereinheit 10 vorgesehen. Im Bereich der Einbringöffnung 14 ist vorzugsweise vor allem bei Verarbeitung faserförmiger Einlagen wenigstens eine vor oder in der Einbringöffnung 14 angeordnete, mit wenigstens einem Faserstrang 15 beaufschlagbare Schneid- oder Trennvorrichtung 17 zum Ablängen des Faserstrangs zur Bildung der faserförmigen Einlagen 12 vorgesehen.
  • Gemäß 2 ist im Bereich der Einbringöffnung 14 eine im Zyklus der Spritzgießmaschine arbeitende Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen 12 und/oder Füllstoffe in das in der Plastifiziereinheit 10 plastifizierte Material vorgesehen, wobei die Einbringöffnung 14 verschließbar ist, sodass das Einbringen während des Dosierens erfolgen kann. Damit kann einerseits das Ablängen eines Faserstrangs 15 bereits vor dem Einbringen in die Schmelze des aufgeschmolzenen. plastifizierbaren Materials erfolgen und das Einpressen gesteuert oder geregelt bei stehender Plastifizierschnecke 11. Über eine Steuereinrichtung C geregelt und pro grammierbar kann die Menge an faserförmiger Einlage 12 und/oder Füllstoff bzw. deren Volumen in Abhängigkeit der Menge an plastifiziertem Material zugesetzt werden. Die Menge an faserförmigen Einlagen kann zum Beispiel auch über eine Wegmessung des zugeführten Faserstrangs erfasst werden. Damit wird ein Einbringen von faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffen direkt in die Plastifiziereinheit 10 in die aufgeschmolzene Kunststoffmasse während des Dosierens geregelt und programmierbar möglich. Es können daher auch kleine Mengen auf Spritzgießmaschinen unmittelbar verarbeitet werden.
  • In den Ausführungsbeispielen wird das Einbringen von Langglasfasern als Füllstoff realisiert. Alternative Füllstoffe oder auch alternative Fasern sind ebenso verwendbar. Die Vorrichtung weist eine Abwickelvorrichtung 16 für den Faserstrang 15 auf, sowie eine Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen 12 und/oder Füllstoffe. Diese Einrichtung wird im Ausführungsbeispiel durch eine Kolben-Zylindereinheit gebildet, was insbesondere in den 3 und 4 deutlich zu erkennen ist. Die Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen und/oder Füllstoffe kann zugleich die Schneid- oder Trennvorrichtung 17 sein. Im Ausführungsbeispiel kann über eine Schneidkante des Stempels 18a die Länge der Faser in Verbindung mit der Länge am zugeführten Faserstrang bestimmt werden. Das Abschneiden der Fasern erfolgt über die Schneidekante der Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen 12 oder Füllstoffe, sodass ein mengenmäßig regelbares Einschieben der geschnittenen Fasern durch eine Parameterabhängigkeit von Schneckendosierweg oder -volumen möglich wird. Die Menge ist gleichzeitig vom hubabhängigen Verfahren des Stempels der Kolbenzylindereinheit abhängig.
  • Eine Steuereinrichtung C ist über verschiedene Signalleitungen mit der Spritzgießeinheit S und deren Teile verbunden. Über die Steuereinrichtung C können geregelt und programmierbar die Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen 12 und/oder die Trenn- und Schneidvorrichtung 17 betätigt werden. Dies erlaubt eine geregelte und programmierbare Zufuhr von faserförmigen Einlagen und Füllstoffen.
  • Verfahrensgemäß wird das plastifizierbare Material über einen Materialzuführbereich 13 der mit der Plastifizierschnecke 11 versehenen Plastifiziereinheit 10 zum Plastifi zieren und Dosieren des plastifizierbaren Materials zugeführt. Faserförmige Einlagen 12 und/oder Füllstoffe werden über wenigstens eine Einbringöffnung 14 zugeführt, die in Förderrichtung des plastifizierbaren Materials nach dem Materialzuführbereich 13 angeordnet ist. Die Einbringöffnung befindet sich unmittelbar an der Plastifiziereinheit 10, sodass die faserförmigen Einlagen 12 und/oder Füllstoffe im Zyklus der Spritzgießmaschine während des Dosierens in das aufgeschmolzene, plastifizierbare Material durch die Einbringöffnung 14 eingebracht werden. Die faserförmigen Einlagen 12 können von derselben Einrichtung abgelängt und in die Plastifiziereinheit 10 eingebracht werden, wie z. B. in den 3 und 4 durch den Stempel 18a und die zugehörige Kolben-Zylindereinheit als Einrichtung 18 gezeigt. Die faserförmigen Einlagen 12 und/oder Füllstoffe können von einer Steuereinrichtung C gesteuert und programmiert insbesondere hinsichtlich Länge und Menge der faserförmigen Einlagen und Füllstoffe eingebracht werden. Das Einbringen erfolgt vorzugsweise volumenabhängig in Abhängigkeit der Dosiermenge des plastifizierbaren Materials. Die Einbringöffnung 14 ist durch die Einrichtung 18 zum Einbringen der faserförmigen Einlagen 12 bedarfsweise verschließbar. Die Einbringöffnung kann jedoch auch durch andere Mittel verschlossen werde, die vorzugsweise ebenfalls von der Steuereinrichtung C geregelt betrieben werden.
    • 10
    Plastifiziereinheit
    11
    Plastifizierschnecke
    12
    faserförmige Einlage und/oder Füllstoff
    13
    Materialzuführbereich
    14
    Einbringöffnung
    15
    Faserstrang
    16
    Abwickelvorrichtung
    17
    Schneid- und Trennvorrichtung
    18
    Einrichtung zum Einbringen von 12
    18a
    Stempel
    19
    Materialbehälter
    20
    Düse
    C
    Steuereinrichtung
    M
    Motoreneinheit
    S
    Spritzgießeinheit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 4236662 C2 [0002]
    • - DE 19734834 C2 [0003]
    • - DE 202005020728 U1 [0003]
    • - DE 19902990 C2 [0004]

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus plastifizierbarem Material und aus faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffen auf einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderer plastifizierbarer Massen wie zum Beispiel pulverige Massen mit – einer Plastifiziereinheit (10) – einer in der Plastifiziereinheit aufgenommenem Plastifizierschnecke (11) zum Plastifizieren und Dosieren des plastifizierbaren Materials, – wenigstens einem Materialzuführbereich (13) für die Zuführung des plastifizierbaren Materials zur Plastifiziereinheit (10), – wenigstens einer in Förderrichtung der Plastifizierschnecke (11) nach dem Materialzuführbereich (13) für das plastifizierbare Material an der Plastifiziereinheit (10) angeordneten Einbringöffnung (14) für die faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe, gekennzeichnet durch eine im Zyklus der Spritzgießmaschine arbeitende Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe in das in der Plastifiziereinheit (10) plastifizierte Material über die Einbringöffnung (14) während des Dosierens, wobei die Einbringöffnung verschließbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine vor oder in der Einbringöffnung (14) angeordnete, mit wenigstens einem Faserstrang (15) beaufschlagbare Schneid- oder Trennvorrichtung (17) zum Ablängen des Faserstrangs zur Bildung der faserförmigen Einlagen (12) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlage (12) und/oder Füllstoffe zugleich die Schneid- oder Trennvorrichtung (17) ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe durch einen Kolben- Zylindereinheit gebildet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (C) zum geregelten und programmierbaren Betätigen der Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe sowie der Schneid- oder Trenneinrichtung (17) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (C) die volumenmäßige Einbringung der faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe in Abhängigkeit von der Dosiermenge des plastifizierbaren Materials regelt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe in eine Stellung überführbar ist, in der sie die Einbringöffnung (14) verschließt.
  8. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem plastifizierbaren Material und aus faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffen auf einer zyklisch arbeitenden Spritzgießmaschine zur Verarbeitung von Kunststoffen und anderen plastifizierbaren Massen wie keramischen oder pulverigen Massen mit den Schritten – Zuführen eines plastifizierbaren Materials über einen Materialzuführbereich (13) in eine mit einer Plastifizierschnecke (11) versehenen Plastifiziereinheit (10) zum Plastifizieren und Dosieren des plastifizierbaren Materials, – Zuführen von faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffen über wenigstens eine Einbringöffnung (14) in Förderrichtung des plastifizierbaren Materials nach dem Materialzuführbereich (13), dadurch gekennzeichnet, dass die faserförmige Einlagen (12) und/oder Füllstoffe im Zyklus der Spritzgießmaschine während des Dosierens in das aufgeschmolzene, plastifizierbare Material durch die Einbringöffnung (14) in die Plastifiziereinheit (10) eingebracht werden, wobei die Einbringöffnung verschließbar ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch das Ablängen eines Faserstrangs (15) zur Bereitstellung der faserförmigen Einlagen (12) vor oder in der wenigstens einen in der Plastifiziereinheit (10) angeordneten Einbringöffnung (14)
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die faserförmigen Einlagen (12) von der selben Einrichtung abgelängt und in die Plastifiziereinheit (10) eingebracht werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die faserförmigen Einlagen (12) und/oder Füllstoffe von einer Steuereinrichtung (C) geregelt und programmierbar, insbesondere hinsichtlich Länge und Menge der faserförmigen Einlagen, eingebracht werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der faserförmigen Einlagen (12) in Abhängigkeit der Dosiermenge des plastifizierbaren Materials eingebracht wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringöffnung (14) durch die Einrichtung (18) zum Einbringen der faserförmigen Einlagen (12) verschließbar ist.
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