DE1950406B2

DE1950406B2 - Verfahren zum Spritzgießen von Gegenständen aus einer Mischung aus einem schäumbaren Kunststoff und einem temperaturempfindlichen Blähmittel

Info

Publication number: DE1950406B2
Application number: DE1950406A
Authority: DE
Inventors: William Thomas Beverly Farms Kyritsis; Robert Charles Topsfield Mass. Simmonds jun.
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1968-10-15
Filing date: 1969-10-06
Publication date: 1981-04-16
Also published as: GB1292318A; ES372732A1; NL163155C; BE740328A; NL163155B; DE1950406A1; DE1950406C3; ZA697225B; NL6915449A; FR2020737A1; CH487729A; BR6913317D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen Von Gegenständen aus einer Mischung aus einem schäumbaren Kunststoff und einem temperaturempfindlichen Blähmittel, wobei die Mischung in einer Plastifiziervorrichtung in einem Temperaturbereich unterhalb der Blähtemperatur des Blähmittels plastifiziert und anschließend in eine gegenüber der Blähtemperatur kühlere Form p.usgepreßt wird, wobei die Mischung an der Übergangsstelle zwischen der Plastifiziervorrichtung und der Form auf Blähtemperatur erwärmt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 9 71 773 bekannt, in der allerdings nichts darüber gesagt wird, wie die Erwärmung auf die Blähtemperatur erfolgt. Das bekannte Verfahren schließt nun nicht aus, daß ein verfrühtes Aufschäumen der Mischung erfolgt, was die Qualität des zu formenden Produktes beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verführtes Aufschäumen der Mischung ink Sicherheit zu vermeiden und für eine gleichmäßig durchgehende Erwärmung der einzuspritzenden Mischung zu sorgen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Erwärmung der Mischung ohne Wärmezufuhr von außen unter Erzeugung von Friktionswärme durch eine Drosseleinrichtung im Einspritzkanal in einer Zeitspanne, die kürzer ist als die zur Aktivierung des Blähmittels benötigte Zeit, vorgenommen wird.

Mit Hilfe der Drosseleinrichtung läßt sich sowohl das Erfordernis der durchgehend gleichmäßigen Erwärmung einhalten als auch erreichen, daß die Zeitspanne der Einwirkung der Drosseleinrichtung auf die Mischung ein verfrühtes Aufschäumen verhindert, da nämlich diese Zeitspannne kürzer ist, als für die Aktivierung des Blähmittels benötigt wird.

Es ist an sich aus dem DE-GM 18 75 744 bekannt, bei ungeschäumten Kunststoff eine Friktionserwärmung vorzunehmen. Jedoch liefert diese Druckschrift sonst keinerlei Hinweise auf die bei dem hier behandelten Verfahren insgesamt einzuhaltenden Bedingungen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung, in der eine Vorrichtung, teilweise im Schnitt, zur Durchführung des Verfahrens dargestellt ist. näher erläutert.

Die Vorrichtung besieht aus einer Schmelzvorrichtung 2, in welcher schäumbarer Kunststoff geschmolzen und mit einem Blähmittel vermischt wird und aus einer Gußform 4, in welche der flüssige Kunststoff gespritzt wird. Die Schmelzvorrichtung 2 besteht aus einem Gehäuse 6 mit einer Schmelzkammer 8, in welcher eine zum Erweichen des Gußgutes dienende Schnecke IO eingebaut ist. Die Schmelzvorrichtung 2 weist eine Einlaßöffnung 12 mit einem Fülltrichter 14 und eine A'.'strittsöffnung 16 mit Düsenventil 18 auf. Im Gehäuse 6 ist eine Kühlvorrichtung 20 mit Kühlkanälen 22 eingebaut, wobei durch die Kanäle 22 geleitete Kühlflüssigkeit die Temperatur in der Schmelzkammer

ίο 8 und des sich darin befindlichen Materials regelt

Die Schnecke 10 kann von einer Kolben-Zylinder-Einheit 24, 26 in dem Gehäuse 6 axial verschoben werden, indem z. B. auf die Rückseite 28 des Kolbens 26 wirkende Druck die Schnecke 10 in der Kammer 8 gegen die Auslaßöffnung 16 bewegt, so daß bei geöffnetem Ventil 18 das Schmelzgut aus der Schmelzkammer 8 durch die Auslaßöffnung 16 in die Form 4 befördert wird.

Die Schnecke l0 wird von einer Welle 30 gedreht, welche mit einem Antrieb 31 verbunden ist. Infolge der Drehbewegung der Förderschnecke 10 werden der durch den Fülltrichter 14 eingebrachte Kunststoff und das Blähmittel in der Schmelzkammer 8 gründlich miteinander vermischt. Dabei schmilzt auch der im

2^r, festen Zustand eingeführte Kunststoff. Die flüssige Mischung wird von der Schnecke 10 in Richtung der Austrittsöffnung 16 gedrängt. Wenn das Düsenventil 18 geschlossen ist, wird bei 32 geschmolzene Mischung gestaut, wodurch die Schnecke 10 mit dem Kolben 26

ίο zurückgedrängt wird.

Ein Auslösehebel 34 ist an der Welle 30 der Förderschnecke 10 befestigt und dazu vorgesehen, einen Schalter 36 dann zu betätigen, wenn sich die Forderschnecke in ihrer der Austrittsöffnung 16 nächstiiegenden Stellung befindet. Durch Betätigung des Schallers 36 wird der Antrieb 31 eingeschaltet um die Schnecke 10 zu drehen. Weiters dient der Auslösehebel 34 dazu, einen Schalter 38 dann zu betätigen, wenn sich die Schnecke 10 in ihrer von der

4(i Austrittsöffnung 16 entfernt liegenden Stellung befindet. Dies verursacht, daß der Antrieb 31 wieder ausschaltet und die Drehung der Schnecke 10 beende! wird. ZiT selben Zeit wird von dem Schalter 38 ein Pendelventil 40 in die in der Zeichnung daigestellte Stellung geschaltet, wobei der Zylinder 24 an eine Druckleitung 42 angeschlossen und dadurch die Seite 28 des Kolbens 26 unter Druck gesetzt wird. Dies verursacht Axialbewegung der Schnecke 10 im Schmelzgehäuse 8 nach links.

Die Form 4 besteht aus einem ersten Formteil 50, welcher auf einer festen Grundplatte 52 befestigt ist und einem zweiten Formteil 54, welcher von einem beweglichen Träger 56 gehalten wird. Als Antrieb für den beweglichen Trager 56 ist ein Zylinder 58 vorgesehen, durch welchen der zweite Formteil 54 relativ zum ersten bewegt werden kann. Einer der Formteile ist mit einer Einlaßöffnung 60 versehen, welche die Formausnehmung62 mit dem Düsenventil 18 verbindet. Die Form 4 ist darüber hinaus mit einer

bo Kühlvorrichtung, bestehend aus Kühlkanälen 64, durch welche Kühlflüssigkeit geleitet werden kann, ausgerüstet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zunächst wird der Motor 31 eingeschaltet, wodurch die Schnecke 10 in der

h5 Schmelzkammer 8 gedreht wird. Die Ausgangsstellung der Schnecke 10 ist in der Zeichnung festgehalten. Schäumbarer Kunststoff in fester Form wird durch den Fülltrichter 14 und die Einlaßöffnung 12 in die

Schmelzkammer 8 eingebracht Blähmittel kann auf dieselbe, oder andere Weise zugegeben werden. Als schäumbares Material kann z. B. mit Azo-bis-Formamid bestäubtes körniges Polypropylen verwendet werden.

Das schäumbare Material wird bei Drehung der Schnecke 10 geschmolzen und gegen die Austrittsöffnung 16 in die Schmelzkammer S gedruckt. Da das Düsenventil 18 geschlossen ist, sammelt sich geschmolzene Gußmasse bei 32 in der Schmelzkammer 8 an, wodurch die Förderschnecke 10 nach rechts zurÜL-kgedrängt wird. Dieser Bewegung der Förderschnecke wirkt auf die Fläche 28 des Kolbens 26 ausgeübter Druck entgegen. Eine Druckleitung 70 ist mit dem Zylinder 24 durch ein Ventil 40 verbunden. Die Druckleitung 70 ist mit einem Sicherheitsventil 72 1·-, versehen, welches so einstellbar ist, daß der Druck in der Leitung 70 und im Zylinder 24 iuf einen bestimmten Wert gebracht werden kann. Wenn der Druck des vor Her Förderschnecke 10 angesammelten Schmeizgutes jenen in der Druckleitung 70 übertraft, wird die Schnecke 10 zurückgedrängt, wobei sich weiterhin Schmelzgut im Scl.melzgehäuse 8 ansammeln kann. Der Druck im Zylinder 24 ist so eingestellt, daß das Schmelzgut in der Schmelzkammer 8 von der Schnecke 10 unter einem über dem Blähdruck des Materials liegenden Druck gehalten wird. Der auf die Schnecke i0 vom Zylinder 26 ausgeübte Druck vermindert daher, daß das geschmolzene schäumbare Material in der Schmelzkammer 8 vorzeitig schäumt.

Es wird so lange Schmelzgut in der Schmelzkammer jo angesammelt, bis auf Grund des dadurch verursachten Rücklaufes der Förderschnecke 10 der Auslösehebel 34 den Schalter 38 betätigt und den Antrieb 31 ausschaltet, wodurch die Drehbewegung der Förderschnecke 10 beendet wird. Nunmehr ist die Schmelzvorrichtung 2 für r> einen Spritzgußvorgang bereit. Die Form 4 und die Schmelzvorrichtung 2 sind dabei so zueinander ausgerichtet, daß der Einspritzkanal 60 mit dem Düsenventil 18 verbunden ist.

Durch Betätigung eines Druckknopfes 44 oder -in wahlweise automatisch durch Betätigung des Schalters 38 wird das Pendelventil 40 in die in der Zeichnung dargestellte Position geschaltet, wodurch der Zylinder 24 mit einer Druckleitung 42 verbunden wird. Der Druck in der Leitung 42 ist wesentlich höher als der von dem Schmelzgut auf die Schnecke 10 in der Schmelzkammer 8 ausgeübte Druck, wodurch Kolben 26 nebst Schnecke 10 gegen die Austrittsöffnung 16 gepreßt werden. Gleichzeitig wird das Düsenventil 18 geöffnet, wodurch das in der Schmelzkammer 8 angesammelte Schmelzgul durch das Düsenventil 18 und die Einlaßöffnung 60 in die Formausnehmung 62 gepreßt wird.

Die Austrittsöffnung 16 ist mit einem Durchlaß versehen, welcher in Länge und Durchmesser so v> beschaffen ist, daß dem durchfließendem Schmel/.gut Reibungswiderstand entgegengesetzt wird, der zu einer Erwärmung des Gemisches in dem Sinne führt, daß das Blähmittel aktiviert wird. Infolge des noch immer währenden über Blähdruck liegenden Druckes in der w> Form, wird das Blähen jedoch weiterhin zurückgestellt. Die Einspritzzeit ist kürzer als die Zeit, welche benötigt wird, um das Blähmittel zu aktivieren.

Wenn die Formausnehmung 62 gefüllt ist und die förderschnecke 10 in ihrer der Auslrittsöffnung 16 t>"> niichstliegcnden Stellung liegt, wird das Ventil 18 geschlossen, wodurch die Formausnehmung 62 hermetisch eeschlossen wird.

Durch den Zylinder 58 wird der Formteil 54 und damit das sich in der Formausnehmung 62 befindliche Material unter Druck gehalten. Zu einer bestimmten Zeit (wozu ein automatischer Zeilschalter verwendet werden kann) wird der Formteil 54 vom Zylinder 58 so bewegt, daß dai Volumen der Formausnehmung 62 vergrößert wird. Dieses Vergrößern verursacht einen Druckabfall in der Formausnehmung 62 auf eine Höhe, die nicht unter dem Blähdruck des Blähmitteis liogen soll. Dadurch daß die Temperatur des Materials genügend hoch und der auf das Material ausgeübte Druck niedrig genug ist, kann der Blähprozeß stattfinden, so daß sich der Kunststoff so weit ausdehnt, bis er die vergrößerte Formausnehmung ausfüllt.

Flüssigkeit kann durch die Kanäle 64 geleitet werden, um die Form auf Blähtemperatur zu halten, oder die Form abzukühlen, bevor der Blähprozess beginnt, um dem Gußstück eine »Haut« zu geben.

Beispiele

Mit Azo-bis-Formamid bestäubtes körniges Polypropylen von einer Dichte von 0,902 und einem Schmelzpunkt von ca. 170°C, wurde in einer auf 175⁰C vorgewärmten Schmelzkammer einer Spritzgießmaschine unter einem Druck von 68,6 bar geschmolzen, ohne dabei zu schäumen. Die Schmelze wurde bei einem Einspritzhub von 1,25 see. Dauer in eine auf -6.7⁰C gehaltene Form gegeben, deren Formraum eine Hohe von 8 mm hatte. Nach dem Füllen der Formausnehmung wurde diese durch Anheben eines Form'.eiles bei einer Geschwindigkeit von 0,6 mm/sec. um 7,0 mm erweitert. Das auf diese Weise gebildete Gußstück hatte eine Dicke von 15 mm und eine Dichte von 0,477.

Unter denselben Voraussetzungen, jedoch bei einer Anhebegeschwindigkeit des Formteiles von 1,8 mm/sec. über 4,5 mm wurde eine Platte aus Schaumkunststoff von !2,5 mm Dicke und einer Dichte von 0.580 hergestellt.

Bei gleichen Bedingungen, jedoch bei einer Anhebegeschwindigkeit des Formteiles von 2 mm/sec. über 2 mm wurde eine Schaumkunststoffplatte von 10,0 mm Dicke und einer Dichte von 0,370 hergestellt.

Wieder unter denselben Voraussetzungen, jedoch bei einer Bewegungsgeschwindigkeit des Formteiles von 0,6 mm/sec. über 7.2 mm wurde eine Schaumkunststoffplatte von 15,2 mm Dicke und einer Dichte von 0,470 hergestellt.

Unter Verwendung eines hochverdichteten mit Azo-bis-Formamid bestäubten Polystyrols in gekörnter Form mit einer Dichte von 1.06 und einem Schmelzpunkt von 165°C, wurde ungeschäumies Schmelzgut bei einer Schmelzkammertemperatur von 175°C unter einem Druck von 56 bar aufbereitet. Der Einspritzhub dauerte 1,25 see. wobei eine auf 95°C erwärmte Formausnehmung gefüllt wurde. Die Form hatte eine flache Aushöhlung mit einer Höhe von 4 mm. Nach dem Füllen der Formausnehmung wurde diese durch Anheben eines Formteiles bei einer Geschwindigkeit von 0,7 mm/sec. um 4 mm erweitert. Die so erzeugte Schaumkunststoffplatte wies eine Dicke von 8 mm bei einer Dichte von 0,540 auf.

Ein mit Azo-bis-Formamid bestäubtes körniges Polyäthylen-Kopolymer, mit einer Dichte von 0,950 und einem Schmelzpunkt von 165°C, wurde bei einer Schmelzkammertemperatiir von 175°C und einem Druck von 56 bar geschmolzen. Bei einem Einspritzhub Von 1,25 see. Dauer wurde die Schmelze in eine auf 80^QC erwärmte Form, deren Ausnehmung 4 mm hnrh

war. gespritzt. Nach dem Füllen der Formausnehmung wurde diese durch Anheben eines Formteiles bei einer Geschwindigkeit von 15 mm/sec. um 4.5 mm erweitert. Die so erzeugte Schaumkunstsioffplatte hatte eine Dicke von 8,5 mm bei einer Dichte von 0.446.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Spritzgießen von Gegenständen aus einer Mischung aus einem schäumbaren Kunststoff und einem temperaturempfindlichen Blähmittel, wobei die Mischung in einer Plastifiziervorrichtung in einem Temperaturbereich unterhalb der Blähtemperatur des Blähmittels plastifiziert und anschließend in eine gegenüber der Blähtemperatur kühlere Form ausgepreßt wird, wobei die Mischung an der Obergangsstelle zwischen der Plastifiziervorrichtung und der Form auf Blähtemperatur erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung der Mischung ohne Wärmezufuhr von außen unter Erzeugung von Friktionswärme durch eine Drosseleinrichtung im Einspritzkanal in einer Zeitspanne, die kürzer ist als die zur A ktivierung des Blähmittels benötigte Zeit, vorgenommen wird.