DE1704545A1

DE1704545A1 - Herstellung geschaeumter Spritzgussteile

Info

Publication number: DE1704545A1
Application number: DE19671704545
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Felger
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1967-08-12
Filing date: 1967-08-12
Publication date: 1971-05-19
Also published as: FR1576083A; GB1226129A

Description

CHEMISCHE WERKE HÜLS AG -·-·-- ^₄₃₇₀ Marl, den 11. 8.1967 >

- Patentabteilung - 2 064/G

Unser Zeichen: O. Z. 2210

Herstellung geschäumter Spritzgußteile

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Spritzgußteile mit einwandfreier Oberfläche aus Kunststoff durch Einspritzen der treibmittelhaltigen, warm plastischen Kunststoffmasse in den Form hohlraum.

Bei der Herstellung geschäumter Spritzgußteile hat man bisher mittels einer Spritzgußmaschine einedem herzustellenden Teil und dessen Gewicht entsprechende Menge der warmplastischen, treibmittelhaltigen Kunststoffmasse in den Formhohlraum eingespritzt. Damit ist der Formhohlraum nur teilweise mit der eigentlichen Kunststoffmasse gefüllt, die nun unter Einwirkung der enthaltenen Wärme und der sich entlösenden bzw. zersetzenden Treibmittel infolge des geringen Umgebungsdruckes aufzuschäumen beginnt. In der Kunststoffmasse entstehen dabei eine Unzahl Blasen und Bläschen, so daß ihr Volumen wächst und allmählich den ganzen Formhohlraum ausfüllt und so dessen Gestalt annimmt. Infolge zu rascher Aufschäumung der Kunststoffmasse kann eine sehr grobe Schaum struktur entstehen, die u, U. noch mit Lunkern behaftet ist.

Bei Teilen mit einem gewünschten, geringen spezifischen Gewicht reicht oft der Druck des Treibmittels nicht aus, um den Formhohlraum vollständig auszufüllen

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und um dann noch eine glatte Oberfläche zu gewährleisten. Dieser Vorgang wird zudem durch den Wärmeentzug infolge des sich erkiesenden, gegebenenfalls verdampfenden und sich entspannender. Treibmittels erschwert, denn dabei sinkt die Temperatur der v/armplastischen Kunststoffmasse und ihre Viskosität steigt. Die Fließstrukturen zeichnen sich dann faltig und runzelig in der Oberfläche des späteren Fertigteile ab. Außerdem platzen, während sich die Kunststoffmasse noch ausdehnt, zum großen Teil die Blasen an der Fließfront und verursachen so zusätzlich eine rauhe und narbige Oberfläche.

Um nun bei geschäumten Spritzgußteilen eine einigermaßen gute Oberfläche zu bekommen, hat man schon vorgeschlagen, Spritzgußforrr;en mit vergrößerbarem Formhohlraum zu bauen. Die treibmittelhaltige, warmplastische Kunststoffmasse wird in den verkleinerten Formhohlraum eingespritzt und dort einige Zeit unter einem bestimmten Nachdruck gehalten, bis sich die Außenhaut des Spritzgußteils verfestigt hat. Dann wird durch kontrolliertes Herausziehen von Stempeln oder Formwänden der Formhohlraum vergrößert, so daß die treibmittelhaltige', noch warm plastische Kunststoffmasse aufschäumen kann, wobei die sich vorher gebildete glatte Oberfläche beibehalten wird. Da dieses Verfahren eine recht komplizierte Spritzgußform bedingt, beschränkt es sich auch auf geometrisch einfache Formen der Spritzgußteile.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem geschäumte Spritzgußteile beliebiger Form hergestellt werden können, die eine glatte und feste Oberfläche haben. Auch sollen geschäumte Spritzgußteüe hergestellt werden können, die ein ungünstiges Spritzwegzu-Quarschnitt-Verhältnis haben, also geschäumte Spritzgußteüe, die sich nach den bisher bekannten Verfahren nicht fertigen lassen.

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Diese Aufgabe, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit hohem S>»-itzöruck der Formhohlraum ganz gefüllt wird; daß dann unter dem i..iflu-ϊ des Nachdruckes und gegebenenfalls durch Kühlen der Formv/^nde die Oberfläche des Spritzgußteils verfestigt wird, und daß dann /.-oh com Aufheben des Nachdruckes durch Entfernen eines Teils der ncch warm plastischen Kunststoffmasse aus dem Innern des Formhohlraumes die in dem Formhohlraum verbleibende Kunststoffmasse aufgeschäumt wird. '

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in seinen ersten Schritten gleich dem herkömmlichen Spritzgußverfahren zur Herstellung nicht geschäumter Spritzgußteile. Wie dort die plastiüzierte Masse in möglichst kurzer Zeit in den Formhohlraum eingespritzt wird, spritzt man nun die treibmittelhaltige, warm plastische Kunststoffmasse ebenso schnell ein. Die Temperatur der Masse muß jetzt aber so hoch sein, daß der Wärmeinhalt der Masse ausreicht, um später den Aufschäumvorgang zu gewährleisten.

Der Einspritzdruck - wie auch der dann wirksame Nachdi-uck - muß höher sein als der Dampf- bzw. Sättigungsdruck des Treibmittels, so dafi mit Sicherheit ein Aufschäumen während der ersten Verfahrens schritte vermieden wird. Der hohe Spritzdruck muß außerdem eine schnelle Einspritzung garantieren, d. h. er muß hoch genug sein, um die StrömuTigswiderstände selbst bis in die entlegendsten Ecken des Formhohlraumes hinein zu überwinden, und das schnell, um nur eine möglichst geringe Abkühlung der warm plastischen Kunststoffmasse zu haben und damit an der Fließfront nicht doch schon der Aufs chäum vor gang und damit die Blasenbildung an der freien Oberfläche und das Platzen dieser Blasen - also eine Beeinträchtigung der Oberflächengüte - beginnt.

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Da jedoch bis zur völligen Füllung des Form hohlraum es immer eine endliche Zeit vergeht, so daß bei langen Fließwegen der Beginn des Aufschäumens und damit eine rauhe Oberfläche unvermeidbar ist, besteht . die vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung darin, den Formhohlraum mit einem Druckmedium, einem Gas - Luft oder Inertgas - oder einer Flüssigkeit zu füllen und dieses Druckmedium unter dem Einfluß der eingespritzten Kunststoffmasse kontrolliert aus dem Formhchlraum entweichen zu lassen. Der Druck des Druckmediums muß ebenfalls über dem Aufschäumdruck liegen. Das Druckmedium kann vorher aufgeheizt werden, um die Formwandung und die Fließfront der warmplastischen Kunststoffmasse auf den gewünschten Temperaturen zu halten. Um eine Form mit dem Druckmedium beaufschlagen zu können, und dieses unter Beobachtung des Druckes, der ein- und ausströmenden Menge und evtl. der Temperatur, ist der Formhohlraum durch einen in der Formtrennebene angebrachten Dichtring, z. B. durch einen O-Ring, abzudichten, und es ist in der Formtrennebene zwischen dem Formhohlraum und dem Dichtring ein Sammelkanal vorzusehen, der nach außen geführt und mit den entsprechenden Armaturen versehen ist.

Ist nun der Formhohlraum gefüllt, wird - wie beim herkömmlichen Spritzgußverfahren - mittels des Spritzaggregates ein Nachdruck aufrechterhalten, jedoch beim erfindungs gern äßen Verfahren zur Herstellung geschäumter Spritzgußteile nur so lange, bis die Außenhaut der Spritzgußteile sich in der gewünschten Stärke verfestigt hat. Dann wird an einer oder mehreren Stellen aus dem Innern des Formhohlraumes, beispielsweise durch an ihn angeschlossene oder in ihn hineinragende Röhrchen, warmplaetische Kunststoffmasse herausquellen gelassen oder abgesaugt,

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um so das Volumen zu schaffen, in das die Aufschäumung erfolgen kann. Die warm plastische Kunststoffmasse muß aus dem Innern des Spritzgußteils mit einer solchen Geschwindigkeit und an so vielen Stellen entnommen werden, daß sich im Innern des Spritzgußteiles überall eine annähernd gleiche Schaum struktur ausbildet. Von der gewünschten Dichte des geschäumten Spritzgußteils hängt die aus der Form zu entnehmende Menge ab.

Die treibmittelhaltige, warmplastischs Kunststoffmasse kann entweder von dem Spritzaggregat durch seine Einspritzdüse oder von zusätzlich angeschlossenen Zylindern mittels in ihnen angeordneter Kolben aus dem Form hohlraum abgesaugt werden, wobei die Absaugkanäle ggf. durch eine äußere Beheizung durchgängig gehalten werden müssen. Die abgesaugte warmplastische Masse schäumt natürlich während des Absaugens auf. Durch ein anschließendes Verdichten muß der Aufschäumvorgang wieder rückgängig gemacht werden, d. h. das expandierte Treibmittel wird wieder in der warm plastischen Masse gelöst. Wenn die Absaugung in die zusätzlich angebrachten Zylinder hinein erfolgt, ist es zweckmäßig, die Kunststoffmasse dem Spritzaggregat wieder zuzuführen, und das entweder unmittelbar vor der Einspritzdüse, oder am Trichter oder am besten in seine Schmelzzone.

Bei einfacheren Formteilen, bei denen keine zu geringe Dichte verlangt wird, reicht es oft aus, einen Teil der warmplastischen Kunststoffmasse aus dem Formhohlraum unter der Wirkung des Treibmitteldruckes kontrolliert herausquellen zu lassen. Dieses Material kann nach dem Erkalten gemahlen und mit neuem Material gemischt dem Einspritzaggregat wieder zugeführt werden.

Ist nun die gewünschte Meng» der warm plastischen Kunststoffmasse · aus dem Formhohlraum entnommen worden und ist das Spritzgußteil entsprechend aufgeschäumt und abgekühlt, wird es entformt in gleicher Weise, wie auch die Spritzgußteile herkömmlicher Art.

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Richtwerte für den Spritzdruck, die Sinspritzzeit, die Spritz temperatur, den Nachdruck, die Nachdruckzeit und die Absaugebedingungen lassen sich nicht allgemeingültig angeben. Durch den zu verspritzenden und aufzuschäumenden Kunststofftyp, durch das verwendete Treibmittel und durch die Form des Spritzgußteils werden die genannten Bedingungen weitgehend abgegrenzt. Die vorteilhaftesten Bedingungen lassen sich dann durch einfache Versuche von jedeni Fachmann leicht ermitteln.

So erhält man geschäumte Spritzgußteile mit einer einwandfreien Oberfläche. Je nach der Wahl der Nachdruckzeit ergibt sich hier eine feste, bis zu einigen Millimetern dicke, ungeschäumte, stabile Schicht um den eigentlich geschäumten Kern des Spritzgußteils. Selbst komplizierte Formen mit langen Fließwegen lassen sich infolge des während des ganzen Formfüllvorganges herrschenden hohen Spritz druckes gut herstellen, da nach dem neuen Verfahren der Forrnfüllvorgang, der Vorgang zur Ausbildung der Oberfläche, und der Aufschäumvorgang voneinander getrennt ablaufen und deshalb jeweils wunschgemäß beeinflußt werden können.

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Claims

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Pc.entr.r.öprüche

i. Verehren zur Herstellung geschäumt er Spritzgußteile mit einwandfreier Oberfläche aus Kunststoff durch Einspritzen der ^■oibmiccelhaltigen, warmplastisclien Kunststoffmasse in den Formhohiraarn, dadurch gekennzeichnet, daß ;v:i- hohem Spritzdruck der Formhohlrcum ganz gefüllt wird, daß cann unter dem Einfluß des Nachdruckes und gegebenenfalls durch !vollen cer Formwände die Oberfläche des Spritzgußteils verfestigt \/ird, und daß dann nach dem Aufheben des Nachdruckes durch Ent- g

i'ei-nen eines Teils der noch warm plastischen Kunststoffmasse aus dem Innern des Formhohlraumes die in dem Formhohlraum verbleibende Kunststoffmasse aufgeschäumt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Aufheben des Nachdruckes einen Teil der warmplastischen Kunststoffmasse avts dem Innern des Form hohlraum es absaugt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Aufheben des Nachdruckes einen Teil der warmplastischen Kunststoffmasse aus dem Formhohlraum herausquellen läßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor deir Einspritzen der Kunststoffmasse der Formhohlraum mit einem Druclcmediv.-.r. beaufschlagt wird, das man während des Einspritzvorganges kontrolliert herausströmen läßt.

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