DE19624386C1

DE19624386C1 - Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoff-Materialien

Info

Publication number: DE19624386C1
Application number: DE1996124386
Authority: DE
Inventors: Helmut Eckardt; Ralf Dr Dedeken; Juergen Ehritt; Karl-Heinz Hill
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1998-02-26
Anticipated expiration: 2016-06-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunst stoff-Formteilen aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoff-Ma terialien, die aufweist:

- ein aus mindestens zwei Hälften bestehendes Formwerkzeug mit mindestens einer Kavität,
- mindestens zwei Kunststoffplastifiziereinheiten für Kunststoff-Material und
- eine Mehrkomponentenspritzdüse.

Vorrichtungen dieser gattungsgemäßen Art sind bekannt. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 32 47 000 A1 beschrieben. Aus dieser Schrift ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Form körpern mit einer kompakten Außenhaut aus treibmittelfreiem Kunststoff und mit einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff bekannt, wobei unter gleichzeitiger Verringerung des Herstellaufwandes beim Spritzgießen ein kontinuierlicher Übergang von der einen Kunststoffmasse auf die andere und umgekehrt ermöglicht werden soll. Dazu wird in dieser Schrift vorgeschlagen, eine Zweikomponenten-Spritzdüse einzusetzen, bei der die beiden Kunst stoff-Schmelzeflüsse individuell und unabhängig voneinander gesteuert werden können.

Derartige Mehrkomponentenspritzdüsen - für zwei oder auch mehrere Kunststoff-Komponenten - sind im Stand der Technik weit verbreitet. Wie beim bekannten Einkomponenten-Spritzgießen wird hier die Mehrkomponentenspritzdüse, die von mindestens zwei Extrudern mit unterschiedlichen Kunststoff-Schmelzen gespeist wird, an das Werkzeug bzw. an die Düsenplatte der Spritzgießmaschine herangefahren. Hierfür dienen, wie beispielsweise in der DE 32 47 000 A1, hydraulische Betätigungselemente, die die Mehrkomponentenspritzdüse zwecks Einspritzen von Schmelze ins Werkzeug mit hoher Kraft an das Werkzeug bzw. an die Düsenplatte pressen.

Aus der DE 35 87 947 T2 bzw. der US 4,710,118 sind gattungsgemäße Vorrichtungen bekannt, bei denen die Mehrkomponentenspritzdüse direkt mit dem Werkzeug verbunden ist bzw. direkt an das Werkzeug angepreßt wird. Hingegen ist aus der DE 27 05 291 A1 eine Lösung bekannt, bei der zwei Extruderdüsen zwecks Einspritzen von Kunststoffschmelze ins Werkzeug jeweils direkt an einen Anguß angepreßt werden, der sich im Werkzeug befindet.

Nachteilhaft ist beim Einsatz von Mehrkomponentenspritzdüsen der bekannten Art, daß die Spritzgießmaschine speziell auf den Einsatz solcher Düsen vorbereitet sein muß. Eine Maschine, die normalerweise für die Herstellung von Kunststoff-Formteilen bestehend aus nur einer Kunststoff-Komponente vorgesehen ist, ist ohne weiteres nicht für eine entsprechende Fertigung mittels zweier oder mehrerer Kunststoffe geeignet und müßte erst in spezieller Weise darauf vorbereitet, d. h. umgerüstet, werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Herstellung von Mehrkomponenten-Spritzgießformteilen zu schaffen, die zur Nachrüstung vorhandener Einkomponenten-Spritz gießmaschinen geeignet ist, ohne daß ein größerer Umbau der Maschine notwendig ist.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponentenspritzdüse (5) an einer eine Hälfte des Formwerkzeugs (1) tragenden Düsenplatte (6), also mittelbar am Formwerkzeug (1), befestigt ist.

Kerngedanke der Erfindung ist es also, daß die Mehrkomponentenspritz düse außen an der Düsenplatte befestigt wird, d. h. die Düse fährt nicht - wie sonst üblich - mit den Spritzeinheiten mit, sondern sie ist direkt an der Düsenplatte befestigt.

Dadurch ergibt sich eine einfache und zugleich stabile Ausführungsform, die es ermöglicht, vorhandene Einkomponenten-Spritzgießmaschinen auf eine zweite oder auf mehrere Kunststoffkomponenten nachzurüsten. Dies Konzept ermöglicht eine kostengünstige Lösung für das Spritzgießen von Mehrkomponenten-Formteilen.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß eine der Kunststoff plastifiziereinheiten (3) koaxial mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) angeordnet ist.

Die Mehrkomponentenspritzdüse (5) kann als offene Düse oder als Verschlußdüse ausgebildet sein.

Im Falle einer Verschlußdüse können die Verschlüsse federbelastet oder hydraulisch betätigt sein.

Für die Anordnung der Plastifiziereinheiten können verschiedene Ausbildungen sinnvoll sein: Zunächst ist vorgesehen, daß die Kunststoffplastifiziereinheiten (3, 4) fest mit der Mehrkomponenten spritzdüse (5) verbunden sind. Alternativ dazu kann vorgesehen werden, daß die Kunststoffplastifiziereinheiten (3, 4) nicht mit der Mehrkompo nentenspritzdüse (5) verbunden sind, sondern zwecks Einspritzung des jeweiligen Kunststoff-Materials an die Mehrkomponentenspritzdüse (5) herangefahren werden und an diese kraftschlüssig angekoppelt werden. Schließlich ist es auch möglich, daß eine der Kunststoffplastifi ziereinheiten (4) fest mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) verbunden ist und eine andere Kunststoffplastifiziereinheit (3) nicht mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) verbunden ist, sondern zwecks Einspritzung des jeweiligen Kunststoff-Materials an die Mehrkompo nentenspritzdüse (5) herangefahren wird und an diese kraftschlüssig angekoppelt wird.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel darge stellt. Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Spritz gießvorrichtung.

Ein zweiteiliges Formwerkzeug 1 ist von zwei Formaufspannplatten, nämlich von der Düsenplatte 6 und der beweglichen Formaufspannplatte 9 aufgenommen. Zwecks Öffnung und Schließen des Werkzeugs wird die bewegliche Formaufspannplatte 9 auf einer Führungsbahn 10 entsprechend hin- und herbewegt, s. Doppelpfeil links neben der Platte 9, wobei die dafür erforderlichen Mittel nicht dargestellt sind. Das Werkzeug 1 weist eine Kavität 2 auf, die zur Ausbildung des Formteils 7 dient, wobei flüssige Kunststoffschmelze in die Kavität eingespritzt wird und dort bis zu ihrer Verfestigung verbleibt.

Zur Bereitstellung der für die Ausbildung des Formteils 7 benötigten Kunststoffschmelze, und zwar in Form zweier unterschiedlicher Kunststoffe, stehen die beiden Kunststoffplastifiziereinheiten 3 und 4 zur Verfügung. Sie liefern jeweils einen Typ Kunststoffschmelze, die Plastifiziereinheit 3 die Hautkomponente A und die Plastifiziereinheit 4 die Kernkomponente B.

Die Plastifiziereinheiten 3 und 4 versorgen die Mehrkomponenten spritzdüse 5 mit den beiden Arten von Kunststoff-Schmelze, insbesondere mit thermoplastischer Schmelze. Die genaue Wirkungs- und Funktionsweise der Düse 5 ist nicht dargestellt. Es können alle bekannten Mehrkomponentendüsen, die aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt sind, Verwendung finden.

Erfindungswesentlich ist, daß die Mehrkomponentenspritzdüse 5 am Formwerkzeug 1 befestigt ist. Dies kann mittelbar oder unmittelbar geschehen. In der Figur ist der Fall zu sehen, daß die Befestigung der Düse 5 mittelbar am Werkzeug 1 erfolgt, indem nämlich die Düse 5 an der Düsenplatte 6 mittel Verbindungsmittel 8 (z. B. Schrauben) befestigt ist.

Im vorliegenden Beispiel wird also zusätzlich zur zentral angeordneten Plastifizier- oder Spritzeinheit 3 ein zweites Spritzaggregat 4 mit Schmelze bedient. Dieses zweite Aggregat kann horizontal oder vertikal, senkrecht oder unter einem Winkel die Düse 5 mit Schmelze versorgen. Diese zweite Spritzeinheit 4 kann gleich groß oder unterschiedlich groß - verglichen mit der Spritzeinheit 3 - sein, sie kann hydraulisch von der Spritzeinheit 3 mitversorgt werden oder eine separate Hydraulik aufweisen.

Die Düse 5 kann entweder als offene Düse ausgebildet sein mit Kanälen, die bis in das Werkzeug 1 reichen, oder als Verschlußdüse, wobei die Verschlüsse druckabhängig federbelastet oder hydraulisch betätigt geöffnet und verschlossen werden können.

Die beiden Spritzeinheiten 3 und 4 können entweder starr mit der an der Düsenplatte 6 befestigten Düse 5 verbunden werden oder auch über eine kraftschlüssige Verbindung, z. B. in Form einer Kugeldichtung oder in Form einer Tauchdichtung. In diesem Fall bietet sich die Möglichkeit, nach Zurückfahren der beiden Spritzaggregate 3 und 4 jeweils getrennt die jeweilige Schmelze einzuspritzen.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die in der Figur dargestellte Lösung: Die zweite Kunststoffplastifiziereinheit 4 ist mittels der Verbindungsmittel 11 (z. B. Schrauben) starr mit der Mehrkomponentenspritzdüse 5 ver bunden. In diesem Falle wird nämlich die Reaktionskraft in Folge des Einspritzdrucks direkt von der Befestigung der Düse aufgenommen. Die zentrale Spritzeinheit 3 wird in den meisten Fällen abfahrbar ausgeführt werden, d. h. sie ist nicht fest mit der Düse 5 verbunden, da diese Spritzeinheit 3 - im Falle einer konventionellen Einkomponenten-Spritz gießmaschine - ohnehin mit geeigneten Fahrantrieben und Führungs elementen ausgestattet ist (nicht dargestellt). Die Plastifiziereinheit 3 wird in diesem Falle in Richtung des Doppelpfeils unter der Einheit 3 bewegt.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil einer recht einfachen Nachrüstbarkeit auf vorhandene (Einkomponenten-)Spritzgießmaschinen.

Um eine Dichtung zwischen der Düse 5 und dem Werkzeug 1 sicherzustellen, können Federelemente eingebracht werden, die beim Vorfahren des Spritzaggregats 3 die Düse 5 gegen die (nicht näher dargestellte) Angußbüchse pressen.

Das gleiche Prinzip läßt sich grundsätzlich auch für mehr als zwei Kunststoffkomponenten verwenden, d. h. in diesem Falle sind mehr als zwei Kunststoffplastifiziereinheiten 3, 4 vorgesehen, die mit der Düse 5 in Kontakt gebracht werden können bzw. die mit ihr verbunden sind.

Vorteilhaft ist bei der skizzierten Ausführungsform weiterhin, daß das im zentralen Spritzaggregat 3 eingespritzte Material nur wenig Umlenkung erfährt. Bei Verwendung offener Düsen 5 können diese Umlenkungen auf ein Minimum reduziert oder ggf. sogar ganz eliminiert werden.

Soll nur mit der zentralen Spritzeinheit 3 gefahren werden, so läßt sich sehr einfach die Mehrkomponentenspritzdüse 5 ausbauen (abschrauben), und es ist dann wieder möglich, mit der zentralen Spritzeinheit 3 direkt ohne Umlenkungen die Schmelze einzuspritzen.

Es ist auch möglich - dieser Fall ist jedoch nicht dargestellt -, die zweite Spritzeinheit 4 nicht außerhalb der Düsenplatte 6, sondern zwischen Düsenplatte 6 und Kavität 2 an die Düse 5 zu koppeln. In diesem Falle würde die Düse 5 weiter in das Werkzeug hineinragen und das zweite Spritzaggregat 4 - wie bei 2-Farben-Maschinen üblich - z. B. in Vertikal stellung auf der Düsenplatte 6 befestigt werden. Insbesondere diese Lösung eignet sich besonders gut für Nachrüstungen vorhandener Spritzgießmaschinen. In diesem Falle muß nur der durch die Düsenplatte 6 hindurchragende Teil der Düse 5 länger ausgeführt sein, so daß die zweite Kunststoffplastifiziereinheit 4 die Düse 5 von oben bedienen kann; die Düse 5 ist dabei nach wie vor an der Düsenplatte 6 befestigt.

Abschließend sei festgehalten, daß die beschriebene Erfindung in den meisten Fällen nur für die Verarbeitung von thermoplastischen Materialien eingesetzt werden dürfte. Trotzdem eignet sie sich genauso für die Verarbeitung von duroplastischen Kunststoffen. Die Verarbeitung von Duroplasten ist daher genauso vom gegenständlichen Schutz begehren umfaßt.

Bezugszeichenliste

1 Formwerkzeug
2 Kavität des Formwerkzeugs
3, 4 Kunststoffplastifiziereinheiten
5 Mehrkomponentenspritzdüse
6 Düsenplatte
7 Formteil
8 Verbindungsmittel für die Verbindung der Mehrkomponen tenspritzdüse 5 mit dem Werkzeug 1 bzw. mit der Düsenplatte 6
9 bewegliche Formaufspannplatte
10 Führungsbahn
11 Verbindungsmittel für die Verbindung der zweiten Kunststoff plastifiziereinheit 4 mit der Mehrkomponentenspritzdüse 5
A Hautkomponente
B Kernkomponente

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen (7) aus mindestens zwei unterschiedlichen Kunststoff-Materialien, die aufweist:

- ein aus mindestens zwei Hälften bestehendes Formwerkzeug (1) mit mindestens einer Kavität (2),
- mindestens zwei Kunststoffplastifiziereinheiten (3, 4) für Kunststoff-Material und
- eine Mehrkomponentenspritzdüse (5),

dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponentenspritzdüse (5) an einer eine Hälfte des Formwerkzeugs (1) tragenden Düsenplatte (6), also mittelbar am Formwerkzeug (1), befestigt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kunststoffplastifiziereinheiten (3) koaxial mit der Mehrkomponenten spritzdüse (5) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponentenspritzdüse (5) als offene Düse ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkomponentenspritzdüse (5) als Verschlußdüse ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse federbelastet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlüsse hydraulisch betätigt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffplastifiziereinheiten (3, 4) fest mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffplastifiziereinheiten (3, 4) nicht mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) verbunden sind, sondern zwecks Einspritzung des jeweiligen Kunststoff-Materials an die Mehrkomponentenspritzdüse (5) herangefahren werden und an diese kraftschlüssig angekoppelt werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kunststoffplastifiziereinheiten (4) fest mit der Mehrkomponentenspritzdüse (5) verbunden ist und eine andere Kunststoffplastifiziereinheit (3) nicht mit der Mehrkomponentenspritz düse (5) verbunden ist, sondern zwecks Einspritzung des jeweiligen Kunststoff-Materials an die Mehrkomponentenspritzdüse (5) heran gefahren wird und an diese kraftschlüssig angekoppelt wird.