DE1805443A1 - Spritzgiessverfahren zum Herstellen von Formteilen aus mindestens poroese Zonen aufweisenden Thermoplasten und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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TfNTINOCNIiURE F. W. HEMMERICH . GERD MÖLLER· D. CROfSE 1805443

24. Ιο. 1968 gmr

SIEMAG Siegener Maschinenbau „GmbH, Dahlbruch

Spritzgießverfahren zum Herstellen von Formteilen aus mindestens poröse Zonen aufweisenden Thermoplasten und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zum Herstellen von mindestens poröse Zonen aufweisenden Pormteilen aus treibmittelhaltigen Thermoplasten sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Solche Formteile sind wegen ihres verhältnismäßig geringen Stückgewichtes bei hoher mechanischer Belastbarkeit erwünscht, bei der Herstellung Jedoch ergeben sich Schwierigkeiten, da das Aufschäumen erst während der letzten Phasen des Spritzens, nämlich in oder kura vor der Form erfolgen darf, wenn eine vorzeitige Entmischung sowie Dosierungsschwierigkeiten vermieden werden sollen.

In der DAS 1 l8l 897 1st als bekannt erwähnt, eine Auspreßvorrichtung zu verwenden, die am Austrittsende «ine das Ausströmen beschränkende Austrittsöffnung aufweist, um einem vorzeitigen Aufblähen der Kunststoffmasse vorzubeugen, Bekannt ist aus dieser MS 1 181 897, treibmlttelhaltlge Thermoplaste von einer ersten, kalten Zone einer Spritzkuner in eine zweite» erwärmte Zone z.u pressen, in der sie auf SchÄumtsrnperat;ur erwärmt werden. Das Aufschäumen der Preßmasse wird Jedoch durch Anwendung eines hohen Druckes vermieden, und beim Auspressen wir* dafür Sorge getragen, daß der Druckabfall erst kurz vor Srreiphen der Gießform bewirkt wird, so daß die Thermoplaste la wesentlichen in ,dieser aufsohäuawn.

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FATENTIMOINIEIME F.W. HEMMIMCH . GEiO MO UE t . D. CtO ItE Ϊ9*0 5 4 4

Mit der offenbarten, ospw. mittels eines Kolbens betätigten Spritzeinrichtung ist ein kontinuierliches Arbeiten nicht möglich, da die Spritzkammer dauernd erhitzt ist und unter einem das Aufschäumen unterbindenden Druck gehalten werden muß.

Durch das deutsche Patent 1 233 578 wird vorgeschlagen, in einem ersten Aggregat treibmittelhaltige Thermoplaste zu plastifizieren und hierbei nur soweit zu erwärmen, daß die Schäumtemperatur, bei der das Treibmittel zu reagieren beginnt, nicht erreicht wird. Nach überführen in einen zweiten, verschließbaren Spritzzylinder, wdrden die treibmittelhaltigen Thermoplaste Über die Schäumtemperatur erhitzt, bauen, da das Volumen dieses Spritzzylinders unverändert bleibt, einen entsprechend hohen Druck auf und werden zum Gießen aus diesen zweiten Spritzzylinder ausgeschouen. Als schwierig hat es sich hierbei erwiesen, die erforderliche Temperaturerhöhung innerhalb dieses Zylinders durchzuführen, da mit Rücksicht auf die für die Thermoplaste zulässige obere Grenztemperatur mit geringem Temperaturgefälle erhitzt werden nuß. Als nachteilig wird weiterhin empfunden, daß während der gesamten Nacherwärmung$- zeii dieser Spritzzylinder unter hohem Druck gehalten wird. Die Hotwendigkeit des weiteren Aufheizens in einem kompakten R*uio beeinträchtigt darüber hinaus die Arbeitsgeschwindigkeit, da ein ausreichender Temperaturausgleich zwischen Xern- und Mantelzonen der la Spritzzylinder zu erwärmenden Thermoplaste nicht stattfindet.

Als störend sjaoht «loh noch bemerkbar, daß während des Spritzen« der bisher Im Spritzzylinder aufrechterhaltene Druck abfällt und dein Treibmittel bereits im zur Dosierung sowie zum Aufwärmen benutzten Spritzzylinder Gelegenheit gegeben wird, die Thermoplaste aufzuschäumen. Durch das Aufshhäumen bereits im Spritzzylinder wird einer vorzeitigen Entmischung Vorschub geleistet,| die zu unglelchmässigen Strukturen, zu Lunkern und Fehlstellen im zu spritzenden Formteil führen kann.

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TENTINGENItUKE F.W. HtMHIIICH · OEI D MD UM . D. GIOtSE

ΤδΟ54Α3

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zu schaffen* nach denen ein vorzeitiges Aufschäumen sicher vermieden wird, wobei auf langer andauernde, starke Druckbelastungen der Maschine verzichtet wird. Insbesondere aber soll auf die nachträgliche Erwärmung einer kompakten Häufung der Thermoplaste verzichtet werden, um zu Spritzgut gleichmässiger Temperatur und damit auch gleichmassigen Verhaltens zu gelangen.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem auf eine erste, unterhalo der Schäumtemperatur gehaltene Temperatur erhitzte plastifizierte Thermoplaste erst nach Verlassen einer zum Sammeln und/oder Dosieren vorgesehenen, der Form vorgeordneten Kammer durch Wärmezufuhr eine Temperatüre'rhöhung über die Schäumtemperatur erfahren. Die weitere Erwärmung im der Form direkt vorgeordneten Weg oder gar in der Form selbst entlastet die Kammer von aufgeschäumtem Material und sichert, daß das Aufschäumen praktisch ausschließlich in der Form selbst erfolgt.

Erreicht werden kann diese Temperaturerhöhung, indem die Thermoplaste durch einen widerstandsgeheizten Kanal geführt werden, und die Wärmezufuhr In en sich bekannter Weise mittels elektrischer Widerstandsheizung bewirkt ist. Andererseits können die Thermoplaste durch Kanäle hohen Strömungswiderstandes geführt werden, so daß die Wärmezufuhr mittels Zuführen mechanischer Äie^gie bewirkt ist, die durch Strömungsverluste, Verwirbelung oder dergleichen« in Wärme umgewandelt wird. Ebenso ist es möglich. Kombinationen beider Verfahren zu benutzen, bei denen Kanäle hohen Strömungswiderstandes zusätzlich durch Widerstandsbeheizung erwärmt werden. Darüber hinaus 1st es möglich, Thermoplaste in und/oder durch ein elektromagnetische= Feld zu führen, so daß die zur Kvwärmung benötigte Wärmemenge

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in Form dielektrischer Verluste zugeführt wird. Auch hier ist es möglich, zusätzlich durch Widdrstandsbeheizung eines Kanales und/oder durch Benutzung Kanäle hohen StrömungswiderStandes zusätzlich zu beheizen.

Zur Durchführung derjf ~' findung können Einrichtungen mit einem beheizten, die Plastil-isierung bewirkenden Schneckenaggregat sowie einem diesem nachgeordneten Sammelraum rait Ausstoßvorrichtung benutzt werden, bei denen gemäß der Erfindung, die Temperaturen des Schneckenaggregates sowie der Wände des Sammelraumes unterhalb der Schäumtemperatur des verwendeten Treibmittels gehalten werden, und bei denen zwischen dem Sammelraum und dem Innenfkum einer auszuspritzenden Form ein Heizkanal vorgesehen ist. Dieser Heizkanal kann als Strömungstiege vorzugsweise geringer Stärke aufweisender Ingußkanal ausgeführt und mit der Form verbunden sein; an seinem freien Ende ist er hierbei mit einer Werkzeugdüse zur Aufnahme einer dem Sammelraum nachgeordneten Düsenspitze ausgestattet,. Andererseits kann der Heizkanal zwischen dem Saaselrauin und einer diesem •naohgeordneten Düßenspitze Angeordnet sein, Bewährt hat es sichρ den Heizkanal als Düse auszubilden« deren Strömungswege mit geringer Stärke ausgeführt sind. Die StrÄsungswege können einen band- oder einen ringförmigen Querschnitt aufweisen, in beiden Fällen wird durch einfach herzustellende Flächen gesichert« daß die Stärke der Ströraungswege gering ist und sie in Relation zum Querschnitt eine große Oberfläche aufweisen. Der Heizkanal bzw. die IXLse ist mit mindestens einer elektrisch gespeisten Widerstandswioklung auszustatten. Bei Anwendung von Strömungswegen mit ringförmigem Querschnitt kann auch der vom Strömungsweg umfaßte Zentralkörper mit einem elektrischen Heizwiderstand ausgestattet sein. Als vorteilhaft wurde erkannt, den Strömungsweg begrenzende Wandungen durch übergroße Stärke und/oder sie umfassende Zusatzkörper mit einer hohen thermischen Trägheit auszustatten.

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PATINTIMOiNiIUKI F.W. HlMMHlCM . 0 11 0 MO I If · · 0. 0 RO I Si -5-

Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel sind die Strömungswege mit hohem Strömungswiderstand ausgeführt, und die Ausstoßvorrichtung ist mit hoher Leistung ausgelegt, so daß die beim Ausstoßen aufzuwendende Arbeit die erforderliche Erwärmung der Thermoplaste zu bewirken vermag. Als nachahmenswert wurde hierbei erkannt, den Querschnitt von Strömungswegen vorzugsweise periodisch sich ändernd auszuführen. So können im Strömungsweg ümlenkelemente vorgesehen sein, es können harmonische oder stufenförmige Einschnürungen und Erweiterungen wechseln oder dergleichen.

Als nachahmenswert wurde auch erkannt, Strömungswege und/oder die Form begrenzende Flächen als HF-gesjpeiste Elektroden auszubilden.

Als empfehlenswert wurde gefunden, zwischen einem Angußkanal und dem Innenraum einer Fora ein Rückschlagventil vorzusehen. Bewährt hat β» »ion, zwischen den Samnelraum und der Düse •in Dreiwegeventil vorzusehen, da» in einer ersten Stellung die DtUe alt de« Πι—ilraun verbindet, während in einer zielten Stellung unter Abaohluß des Sammelraumes eine PreBIuft-beaufaohlagbere Leitung auf die Du·· geschaltet Ut.

Die gewünschte Erwärmung lässt eich unter Vermeidung lokaler Überhitzungen erreichen, indem die der Einrichtung zugeordnete Steuervorrichtung die Heizung des HeIζkanales nur während vorgegebener Arbeitsphasen im wesentlichen während des Spritzvorganges wirksam hält.

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung an Hand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit diese darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei:

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»ATINTINOINIIU«« ,. W. H I M M ί R I C M . O I I D MD Ul « . D. ΟΙΟΙΙΙ -6-

Pig. 1 eine Einrichtung zum Spritzen von poröse Zonen

aufweisenden Forrateilen einschließlich der zugehörigen Form,

Fig. 2 eine Form, deren Angußkanäle als Heizkanäle ausgebildet sind,

Fig. J5 im Längs- und Querschnitt eine als widerstandegeheizter und 4 Heizkanal ausgebildete Düse für die Einrichtung nach Pig. 1,

Flg. 5 i* Länge- und Querschnitt eine entsprechende Düse, und 6 deren Ströaningsweg bandförmig ausgebildet ist.

Fig» 7 eine Düse, deren Strömungaweg mäanderförmig verläuft und einen hohen 3tröeungswiderstand aufweist, und die zusätzlich mit einer elektrischen Beheizung ausgestattet ist,

Fig. 8 eine OUse ALt zur Erzielung eines hohen Strumungswiderstandes pereiodiaoh wechselnden Querschnitt, dl· «uaätxlich mit ein·« elektrischen Heizkörper sowie eine« Zu«atzkörper zur Erhöhung der thermischen Trägheit veraehen ist und

Fig· 9 eine kegeleantelföraig ausgebildet· Strtftnungswege aufweisende DUae, deren Strömungswiderstand durch im Aufienmentel vorgesehen· LabyrlnthkamiBern erhöht ist.

In Flg. i 1st ein Schneckenaggregat 1 dargestellt, dessen mittels Heizmanschetten 2 aufgeheizter Schneckenzylinder 3 mit einem Einfülltrichter 4 zur Aufgabe von thermoplastischen Kunststoffen, im folgenden kurz "Thermoplaste" genannt, ausgestattet ist.

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ENTINOtNIEURE F.W. HtMMtIMCH . OCItD MOUt* · D.GIOtSS ~7~

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Ira Schneckenzylinder ist eine durch einen Antriebsmotor 5 angetriebene Schnecke 6 vorgesehen, welche aufgegebene Thermoplaste erfaßt und in die heißen Bereiche des Schnecken-Zylinders 3 transportiert. Die plastifizierten Thermoplaste werden über einen zur Sicherung der erreichten Temperatur der Thermoplaste ebenfalls beheizten Transportkanal J und ein Rückschlagventil 8 einem als Sanunelraum vorgesehenen Speicherzylinder 9 zugeführt. Um Jede Abkühlung der Thermoplaste auszuschließen, ist auch der Speicherzylinder mit einer Heizmanschette Io.umgeben und weist einen Isoliermantel 11 auf.

Rückwärts abgeschlossen 1st der Speieherzylinder 9 durch einen Kolben 12, der mittels einer Kolbenstange mit dem hydraulischen Antriebszylinder IjJ in Verbindung steht. Die Stirnseite de* Speicherzylinders 9 weist eine Auslaßöffnung 14 auf, die durch einen Verschluß 15 gesteuert wird. In der dargestellten Lage des durch einen Druckmittelzylinder l6 betätigten Verschlusses 15 verschließt dieser die Auslaßöffnung 14 und stellt mittels seines Ausblaskanales 17 die Verbindung zwischen einer nicht dargestellten, preßluftbeaufschlagbaren Leitung und der Düse 18 her. In seiner nicht dargestellten Arbeitslage stellt er mittels seiner Durchtrittsöffnung 19 eine Verbindung zwischen dem Speicherzylinder 9 und der Düse 18 her.

Zum Spiritzen wird die mittels einer Heizmanschette 2o beheizte DUse 18 soweit vorgeschoben, daß ihre Düsenspitze ^ sich dichtend in die Ausnehmung der Werkzeugdüse 22 der Form 22 legt, so daß der Düsenkanal über den Angußlcanal 24 mit dem Innenraum 25 der Form in Verbindung steht. Zur Sicherung gegen Austreten von Schaum aus der Form ist der Angußkanal 24 mit einer Itückstausicherung 2o ausgestattet.

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PATtNTIMOIMItURt F.W. HIMMIftlCN · Oif@M0llt«-ß. @IO3Ii -8»

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Während des Betriebes werden plastiflzierte Thermoplaste dem Speicherzylinder 9 über den Transportkanal 7 zu&eführt! der Kolben 12 wird hierbei durch den hydraulischen Antriebszylinder 13 entsprechend der Füllung langsam zurückgezogen bzw. durch die Füllung -zurückgedrängt. Zur Durchführung des Spritzvorganges werden praktisch gleichzeitig der hydraulische Antriebszylinder 13 sowie der Druckmittelzylinder 16 betätigte Der hydraulische Antriebszylinder 13 stößt den Kolbenf2 mit großer Kraft in Richtung auf die Auslaßöffnung 14» Der hierbei bewirkte Druck schließt das Rückschlagventil '8 und verhindert das Entweichen von Thermoplasten aus dem Speicherzylinder r in Richtung auf das Schneckenaggregat 1„ Der Druckmittelzylinder 16 betätigt gleichzeitig den V®rs.chluß 15 und stellt mittels dessen Durchtrittsöffnung^eine Verbindung vom Speicherzylinder 9 zur Düse 18 her. Zwischenzeitlich 1st diese mit ihrer DUsenspitze 21 gegen die Werkzeugdüse 22 der Form gelegt worden, so daß die nunmehr mittels des Kolbens 12 aus dein Speicherzylinder 9 ausgetrieben®!Thermoplast© in die Form 23 einzutreten vermögen.

Die Düse 18 1st von einer Heizmanschette 2ψ umgeben, welche sie auf eine derart Über der Schäumtemperatür des verwendeten Treibmittels liegende Temperatur aufheizt, daß die durch den DUsenkanal 28 gepressten Thermoplaste sich von der unterhalb der Schilumtemperatur liegenden ersten Temperatur auf eine zweite, oberhalb derselben liegende erwärmen. Zur Verbesserung des Wärmedurchganges ist der DUtenk&nal 28 nioht rund, sondern band- 'bzw. schlitzförmig verlaufend auegebildet; infolge der vertikalen Stellung dee Schlitzes ergibt sich eine groSe Höhe, Jedoch nur eine geringe Stärke desselben. Die tpeibmittelhaltigen, über die Schäumtemperatur erhitzten Thermoplaste beginnen infolge der einsetzenden Reaktion des Treibmittels sofort aufzuschäumen. Dieses Aufschäumen findet wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit der Thermoplaste im wesentlichen

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PATENTINOiNIEURC P.W. HEMMlIICM ■ OEIOMOLLIIt- D. OROfIE ~9~

in der Form selbst statt, und die vorher bewirkten Teilreaktionen bleiben derart geringfügig, daß keine Zeit zu einer Entmischung und damit zu Gasveäusten bleibt. Damit wird mit einer einfach aufgebauten und nur mit verhältnisraässig geringen Drucken belasteten Einrichtung erreicht, daß das Aufschäumen erwünscht spät und im wesentlichen in der Form selbst erfolgt, so daß eine weitgehende Ausnutzung des zugesetzten Treibmittels erzielt ist. Die Einrichtung selbst, d.h. das Plastifizierungsaggregat 1 sowie der als Sammelraum vorgesehene Speicherzylinder 9 werden nur mit Temperaturen betrieben, welche unterhalb der Schäumtemperatur liegen, so daß übermässige Drucke zur Verhinderung des Aufschäumens hier nicht von Nöten sind und auch plötzliche Druckentlastungen kein Aufschäumen zu bewirken vermögen. Gleichzeitig bietet sich die Möglichkeit, den Düsenkanal über den Ausblaskanal 17 des Verschlusses 15 vermittels einer diesem vorgeordneten Pressluftquelle zu reinigen., so daß nach jedem Arbeltsvorgang der DUsenkanal 28 leergeblasen wird und damit die Zuführung von entmischten Thermoplasten zur Form wirkungsvoll unterbunden ist. Zur Senkung des Prefiluftverbrauchee kann der Verschluß 15 io eingerichtet sein, daß in einer dritten, nach dem Ausblasen bewirkten Stellung er die Pressluftleitung verschließt. Andererseits kann auch in der Preßluftleitung ein besonderes, nur kurzzeitig betätigtes Durchgangsventil angeordnet sein.

Es ist jedoch nicht erforderlich, daß der Heizkanal als Düse der Spritzeinrichtung ausgebildet ist. Wie Fig. 2 zeigt, 1st es möglich, solche das nachträgliche Aufheizen Über die Schäumtemperatur bewirkende Heizkanäle auch der Form selbst zuzuordnen. In der Figur ist eine Form 29 gezeigt, deren Angußkanäle 3o über Heizkanäle 31 und 36 beaufschlagt werden. Die Heizkanäle 31 und 36 sind in die Form 29 eingeschraubt und an ihren freien Enden mit Werkzeugdüsen 32 ausgestattet. In den Angußkanälen 3o sind jeweils Jiückschlagventile 33 angeordnet, welche das

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PATiNTINOINIIWRi P.W. HiMMIRICH . OiIDMOlLtEI. D. OROSSI "^1θ"

Austreten geschäumter Thermoplaste nach Beschicken der Form 29 vermeiden. Der Heizkanal 31 ist mit einer Heizwicklung JK umgeben, welche ihn auf eine Temperatur aufheizt, die das Aufschäumen durch ihn zugeführter Thermoplaste sichert. Um andererseits.den Aufwand zur Kühlung der Form gering halten zu können, ist die Heizwicklung mit einer Isolierpackung 35 umgeben. Die Abführung von Wärme über die Metallteile kann dadurch gemindert werden, daß auch der Flansch des Heizkanales 31 mit Isolierscheiben unterlegt ist und im Schraubfuß Querschnittsschwächungen angeordnet sind. Figur 2 ist dazu benutzt, auch gleichzeitig eine weitere Ausführung eines Heizkanales zu veranschaulichen. Bei großen Formen kann es ohnehin zweckmässig sein, zur schnellen Einbringung sowie zur Verbesserung der Formerfüllung mehrere Angußkanäle vorzusehen. In der Figur ist der Heizkanal 36 mit einer Bohrung hohen Strömungswiderstandes ausgestattet. Der Widerstand kann durch Verengungen der Bohrung, durch Richtungsänderung der Bohrung« durch rauhe Wandoberflächen, Verzweigungen oder dergleichen, bewirkt werden. Im Ausführungsbeispiel ist ein geringer Durchtrittsquerschnitt gewählt, der zur besseren Vt r wir be lung der zwangsweise hindur enge führ ten Strömung ../ . zwischen periodisch wiederholenden Bigstellen erweitert ausgeführt ist. Zwar ist auch hier eine zusätzliche elektrische Beheizung vorgesehen, die wesentliche Erwärmung wird aber im Strömungsweg selbst bewirkt; Die zur Füllung der Form vorgesehenen Thermoplaste werden unter großem Druck zugeführt, so daß eine erhebliohe Arbeit aufzubringen ist. Diese Arbeit wird zu» gröesten Teil im Strömungsweg 37 in Wärme umgewandelt und bewirkt dl· direkte Erwärmung der Thermpplaete über dl· Schäuntemperatur, die beim Eintreten in die Form sofort aufschäumen.

In Fig. 3 ist im Längsschnitt und in Fig. 4 im Querschnitt eine Düse gezeigt, bei der zur Erzielung geringer Stärke des Strömungsweges dieser zylinderisch ausgebildet ist. Die Düse 38 besteht aus einem Mantel 39 und einem Kern 4o, zwischen denen der Strömungsweg gebildet wird.

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Der Mantel 39 ist von einer Heizoandage 41 umgeben, und auch im Kern . - 4o ist ein Heizwiderstand 42 angeordnet, so daß die DUse durchströmende Thermoplaste große erhitzte Ooerflachen finden und ausreichende Gelegenheit zum Wärmeaustausch gegeben ist. Bei der Düse 43 der Fig. 5 und 6 ist die große, dem Wärmeaustausch dienende Fläche dadurch erreicht, daß der Durchströmungskanal bandartig flach gehalten ist. Die Düse weist einen flachen Mantel 44 mit einer schlitzertigen Durchtrittsöffnuiig auf und ist von der Wicklung des Heizwideretandes 45 umgeben.

Ale zweckmässig hat es sich bewährt, den dargestellten Düsen Jewella Schaltschütze der Steuervorrichtung der Einrichtung zuzuordnen, welche die Heizwiderstände während vorgegebener Arbeitephasen einschalten. Zweckmässig wird diese Einschaltung bewirkt« kurz bevor der Durchtritt der Thermoplaste beginnt. Bewährt hat sich eine Anordnung, bei der eine erste Kegeleinrichtung den Heizwiderstand Jeweils dann einschaltet, wenn dessen Temperatur unter einen vorgegebenen, ersten Wert sinkt. Sine zweite Regeleinrichtung bewirkt eine zwangsweise Abschaltung Jedweder Speisungsmöglichkeit, sobald ein vorgegebener zweiter Temperaturwert Überschritten wird. Ein solcher zweiter Temperaturwert kann bapw. durch die T^mperatuiv-bestandigkeit der verwendeten Thermoplaste bestimmt sein. Während des Auspressens der Thermoplaste wird unabhängig von der Tätigkeit der ersten Kegeleinrichtung durch einen deren Kegelkontakt parallel angeordrieten Kontakt die zusätzliche Aufheizung bewirkt. Ggf. kann die zweite Regeleinrichtung während der gleichen Zeit unwirksam gemacht werden oder auf einen höheren Temperaturwert begrenzen.

Dien folgend beschriebenen Düsen 46 bis 48 ist gemeinsam, daß sie die den hindurchgeführten Thermoplasten zuzuführende Wärme im wesentlichen in Form von Arbeit zuführen, welche der hydraulische Antriebszylinder 15 aufzubringen hat und die in den als Drosselspalte ausgebildeten Strömungswegen in Wärme

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umgesetzt wird. Die Düse 46 weist einen raäanderförmigen Strömungsweg 49 auf, der durch eine grössere Anzahl von Umlenkungen seinen hohen Strömungswiderstand erhält» Die an den Umlenkstellen auftretenden Wirbel setzen mechanische ßiergie in Wärme um. Die die Düse umfangende H !^bandage 50 dient iß wesentlichen der Aufrechterhaltung' der Ausgamgstenperatur und verhindert das "Einfrieren™ von Kunststoff ebenso wie sie das Anfahren der Naschine erleichtert. Bei der Düee 47 let ein Strömungsweg gewählt« d@eseü Fons schon an Hand de« Ströaungaeweges J! de« Helsskanalds 36 beschrieben let. Die Düse 47 lat von einets Zusatzkörper 51 ungeben, welcher die thermische Trägheit der HJse erhöht und auch bei Stoßbelastungen in der Lage ist« schnell %n diesen bspw. au« Kupfer gefertigten Zusaiizkörper gespeicherte Wärm· zur Verfügung zu halten. Die Heizwicklung £2 dient im wesentlichen der Wachheizung und Deckung der WJtraeverlustej sie kann aber auch no auegelegt sein« daß aie zur aufgabengenKsaen Aufheizung der Thermoplaste antellmä'sslg beiträgt.

In Fig. 9 ist eine Düse 48 gezeigt, deren Strömungsweg 53 kegelmanteiförmig ausgebildet 1st. Die Düse selbst wird aus einem Mantel 54 mit im wesentlichen kegelförmiger Ausnehmung und einem Kegelkern55 gebildet. Sind beide gegeneinander längsverschiebbar angeordnet, so ist es möglich, den Strömungswiderstand des gebildeten Strömungsweges auf vorgegebene Werte einzujustleren, indem Mantel und Kegelkern axial gegeneinander verschoben werden. Der Strömungswiderstand wird zusätzlich erhöht durch in der Ausnehmung des Mantels 54 vorgesehene Nuten^jf, die nach Art von Labyrinthdichtungen wirken und zusätzliche Verwirbelungen bewirken. Der Mantel weist an seiner Außenseite einen zylinderischen Abschnitt auf, auf dem eine Heizbandage 57 angeordnet ist. Sie kann allein durch eine Temperaturregelschaltung betrieben werden, so daß sie im wesentlichen die WärmeVerluste der Düse deckt und deren Abkühlung vermeidet.

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FATiNTINOlNItUdI F.W. HEMMEtICH · OEKD'MOLtEK-O. OROIIE ,. ρΙΆΈ <ft

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Es 1st aber auch möglich, diese Anordnung so auszulegen und ggf. durch eine intensivierte Aufheizung während des Spritzvorganfc.es zu ergänzen, so daß auch zur Erwärmung der Thermoplaste anteilig beigetragen wird.

Es erübrigt sich, besondere iXisenanordnungen für kapazitive Hochfrequenzbeheizung aufzuzeigen. So könnten bspw. Anordnungen verwendet werdet* die den Düsen 38 bzw. 48 entsprechend und in denen jeweils der Kern mit einem Pol und der Mantel mit dem anderen einer Hochfrequenz-Stromquelle zu verbinden wären. Auch hier hat es sich als zweckmässlg erwiesen, die Beaufschlagung nicht kontinuierlich durchzuführen, sondern im wesentlichen während der Hindurchführung der Thermoplaste. j3ei nach dem Reibungsprinzip wirksamen Düsen, in denen mechanische Arbeit in Wärmeenergie umgewandelt wird, hat es sich als zweckmässig erwiesen, geringe Querschnitte der Strömungswege zu verwenden, um die erforderlichen hohen Strömungswiderstände zu erreichen. Bei im wesentlichen elektrischer Beheizung wurde als vorteilhaft erkannt, grössere Querschnitte der Strömungswege zu verwirkllohen, die 5tärke der Querschnittsfläche aber gering zu halten, um große den Wärmeübergang bewirkende Grenzflächen zu erhalten. Bei der Hochfreauenzerwärmung hat es sich gezeigt, daß, da die Erwärmung innerhalb der Thermoplaste selbst in Form dielektrischer Verluste bewirkt wird« die größere Stärke der Querschnitte nicht so erheblich 1st wie eine Ausbildung des Strömungsweges, welche annähernd konstante elektromagnetische Felder zuläßt.

Ss hat sich gezeigt» daß nach der Erfindung innerhalb der die Piaatifixierung und Dosierung sowie das Aussohieben bewirkenden Teile der Einrichtung ein plötilfehes Aufschäumen, Oasausbrüche odgl. nicht zu befürchten sind« da die Temperatur der treibmittel versetzten Thermoplaste an leiter Stelle dieser Einrichtung, die Ozum Aufschäumen erfordeiiche Temepratürschwelle ... ■ erreicht. «»DasAufsohäumen wird erst durch eine nachträgliche Wärmezuführung JJbewirkt, welche hinter dem Sammelraum bzw. der Sprifczkammer bzw. ^direkt vor oder sogar in der Form selbst vorgenommen wird. Beim -*Vorsehen einer Hochfrequenzheizung besteht auoh die Möglichkeit, t» Teile der Form als Elektroden auszubilden und die Erwärmung inner-"** halb der Form selbst vorzunehmen. Durch das Aufschäumen direkt vor bzw. innerhalb der Form werden Gasverluste jeder Art vermieden,

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r ATINT IMOIMIIWII >.W. HIMMIiICM . 9 11 0 MO U11 . θ. 010 S ti

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εο daß die dem Schußgewicht entsprechende Thermoplastmenge auch tatsächlich mit der vorgegebenen Konsistenz in die Form giangt und diese voll ausfüllt. Während der Abkühlung ausgeschiedenen Gasmengen bleibt der Austritt aus der Form verwehrt, deren Angußkanäle durch HUksc&lagventile abgeschlossen sind.

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Claims (19)

P A T E N T 1 Ϊ·: Ü ti N I E U R E F. W. H E M M E R I C H · GERD MO X LER-D. GROSSE g.mr. 60 ο2β SIEMAG Siegener Maschinenbau GmbH, 5913 Dahlbruch Patentansprüche

1. Spritzgießverfahren zum Herstellen von mindestens poröse Zonen aufweisenden Formteilen aus treibmittelhaltigen Thermoplasten, die unter Erwärmung auf eine erste, unterhalb der Schäumtemperatur des Treibmittels gehaltenen Temperatur plastifiziert aus einer Kammer unter Behinderung des freien Ausströmens in eine Form gespritzt werden, wobei durch zwischenzeitliche weitere Wärmezufuhr eine¹ zweite, die Schäumtemperatur, überschritten wurde, und die aufgeschäumten Thermoplaste in derForm erstarren, dadurch gekennzeichn et, daß die .Temperaturerhöhung über die Schäumtemperatur durch Wärmezufuhr nach Verlassen der Kammer bewirkt wird .

2. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplaste durch einen widerstandsgeheizten Kanal geführt werden und die Wärmezufuhr in an sich bekannter Weise mittels elektrischer Widerstandsheizung bewirkt ist.

3. Spritzgießverfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplaste durch Kanäle hohen StrömungsWiderstandes geführt werden und die Wärmezufuhr mittels Umsetzung mechanischer Energie bewirkt ist.

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PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERICH-GERDMOLLER-D-. GROSSE -2-

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4. Spritzgießverfahren nach Ansprüchen 1 oder 2 bzw. 3>, dadurch ge kennzeichne t₉ daß die Thermoplaste in und/oder durch ein elektromagnetisches Feld geführt werden und die Wärmezufuhr, durch dielektrische Verluste bewirkt ist.

5. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach · Ansprüchen 1 bis 4„. mit einem behlezten, die Plastifizierung bewirkenden Schneckenaggregat sowie einem diesem nachgeordneten Sammelraum mit Ausstoßvorrichtung ,

dadurch gekennzeic h η e t, daß die Temperaturen des Schneckenaggregates (1) sowie der 'Wände des Sammelraumes (Speicherzylinder 9) unterhalb der Schäumtemperatur gehalten werden, und daß zwischen dem Sammelraum und dem Inneren einer auszuspritzenden Form (29) ein Heizkanal 01} Düsen 38, 46 bis 48) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5* dadurch- gekennzeichnet, daß der Heizkanal 01j 36) als Strömungswege vorzugsweise geringer Stärke aufweisender Angußkanal ausgeführt und mit der Form (29) verbunden ist, und daß an seinem freien Ende eine Werkzeugdüse (j52) zur Aufnahme einer dem Sammelraum nachgeordneten Düsenspitze (21) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkanal (Düsen 18, 58, 48) zwischen dem Sammelraum (Speicherzylinder 9) und einer diesem nachgeordneten Düsenspitze (21) vorgesehen ist.

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PAiENTlNGKNIEURE F. W. H E M M E R i C H · GERD MÖLLER. '. GROSSE "\5~

8. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkanal als Düse (l8, 38, 48) ausgebildet ist, deren Strömungswege mit geringer Stärke ausgeführt sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß Strömungswege einen Querschnitt in Form eines Rechteckes geringer Höhe aufweisen und bandförmig verlaufen.

10. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Strömungswege einen ringförmigen Querschnitt aufweisen.

11. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkanal mindestens eine elektrisch gespeiste Widerstandswicklung (Heizmanschetten 2o, Heizwicklung 3^) aufweist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß vom Strömungsweg umfaßte Zentralkörper (Kern 4o) mit einem elektrischen Heizwiderstand (42) ausgestattet ist.

13. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Strömungsweg begrenzende Wandungen durch · übergroße Stärke und/oder sie umfassende Zusatzkörper (51) mit hoher thermischer Trägheit ausgestattet sind.

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'ATENTINGENIEURE P.W. HEMMERICH · GERD MÖLLER. D.GROSSE -4-

14. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 1J5, dadurch gekennzeichne t, daß Strömungswege (49) mit hohem Strömungswisderstand ausgeführt sind und die Ausstoßvorrichtung (Kolben 12, hydraulischer Antriebszylinder. Ij5) mit hoher Leistung ausgelegt ist.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Strömungsweges (49) vorzugsweise periodisch sich ändernd ausgeführt ist.

16. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungsweg Umlenkelemente vorgesehen sind.

17. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, . daß den Strömungsweg und/oder die Form begrenzende Flächen als HF-gespeiste Elektroden ausgebildet sind.

18. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Ausgußkanal und dem Innenraum der Form ein Rückschlagventil (23) vorgesehen ist.

19. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sammelraum (Druckzylinder 9) und einer Düse (18) ein' Dreiwegeventil (Verschluß 15) vorgesehen ist, das in einer ersten Stellung die Düse mit dem Sammelraum verbindet und in einer zweiten Stellung unter Abschluß des Sammelraumes eine preßluftbeaufschlagbape Leitung auf die Düse schaltet.

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009t2Q/!S3t

PATENTING E K IEURE P. W. HEMMERICH -GERD MÖLLER. D. GROSSE "J-

*5 16ÜJ443

2o. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 19, mit einer den Arbeitsablauf steuernden Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung von Heizkanälen (51* 36 (Düsen 18,38)) nur während vorgegebener 'Arbeitsphasen im wesentlichen . während des SpritzVorganges wirksam gehalten ist.

0Ü982Q/1S31

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