DE19715349C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern aus einer Kunststoff-Glasfaser-Mischung mittels des Gasinnendruckverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohl­ körpern aus einer Kunststoff-Glasfaser-Mischung mittels des Gasinnendruckverfahrens nach dem Patentanspruch 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Ver­ fahrens nach dem Patentanspruch 7.

Insbesondere zur Herstellung von beliebig gekrümmten Hohlkör­ pern, beispielsweise mehrachsig gekrümmten Rohren, die zwei Enden haben, oder aber sich verzweigenden Rohren oder Rohren mit seitlich abzweigenden Rohrstutzen, die demnach mehrere Enden haben, ist es bekannt, nach dem teilweisen oder vollständigen Füllen des Formnestes mit der flüssigen Kunststoffschmelze zunächst abzuwarten, bis eine Schicht vorgegebener Dicke dieser Kunststoffschmelze an der Formnestwand erstarrt, woraufhin ein Druckgas in das Formnest eingeführt wird, das den noch flüssigen Rest der Kunststoffschmelze aus dem Formnest ausbläst. Hierbei ist es bekannt, die Kunststoffschmelze in eine Überlaufkavität des Formnestes auszublasen. Nach der Entnahme des erstarrten Hohlkörpers aus der Spritzgußform wird dann der in der Über­ laufkavität gebildete Kunststoffbatzen von dem Hohlkörper abge­ trennt.

Da hierbei verhältnismäßig große Mengen an Abfallmaterial an­ fallen, ist es auch bereits bekannt, den flüssigen Rest der Kunststoffschmelze im Kern des zu bildenden Hohlkörpers in das Spritzaggregat zurückzublasen. Hierzu wird das Druckgas an dem der Einspritzöffnung für die Kunststoffschmelze entgegengesetz­ ten Ende in das Formnest eingeführt, so daß die noch flüssige Kunststoffschmelze in zur Einspritzrichtung entgegengesetzter Richtung durch den Angußkanal zurück in das Spritzaggregat ge­ langt.

Wenn Hohlkörper, insbesondere Rohre, nach einem derartigen Ver­ fahren aus einer Kunststoffschmelze hergestellt werden, der zuvor Glasfasern beigemischt wurden, beispielsweise um die Fe­ stigkeit der Rohre bei Verwendung in einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeugs zu erhöhen, hat es sich herausgestellt, daß die Innenflächen dieser Rohre verhältnismäßig rauh sind. Man hat versucht, hier eine Verbesserung zu finden, indem anstelle von Glasfasern kugelförmiges Zuschlagmaterial verwendet wird, jedoch führt auch dies nicht zu dem gewünschten Erfolg.

Die DE-Z: Kunststoffe, 1996, Heft 1, Seiten 40-47 befaßt sich mit der Ausrichtung von Polymermolekülen und Glasfasern in Abhängigkeit von dem Fließweg, der Wanddicke und dem Gasdruck bei der Gasinnendrucktechnik. Untersucht wird die Glasfaser­ orientierung und die Verteilung der Glasfasern in der Wand von hergestellten Hohlkörpern. Die Druckschrift befaßt sich nicht mit der Struktur der Oberfläche des Hohlraums der Hohlkörper.

Die DE 39 13 109 C3 offenbart mehrere Varianten des Schmelze­ ausblasens, wobei auch ein Verfahren dargestellt ist, bei dem die überflüssige Schmelze in das Spritzaggregat zurückgedrängt wird. Hierbei kehrt sich die Bewegungsrichtung der Schmelze um. Die Druckschrift zeigt auch ein Verfahren, bei dem die Schmelze nur in einer einzigen Richtung fließt, wobei hier Nebenkavität an den Endbereichen des Formnestes ausgebildet sind.

Die DE 38 11 788 A1 erwähnt das Beimischen von etwa 30% Glasfa­ sern zu einem Kunststoff.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren der betrachteten Art so zu verbessern, daß bei Verwendung einer Kunststoff-Glasfaser-Mischung als Material für den Hohl­ körper die Innenflächen des Hohlkörpers eine erheblich verrin­ gerte Rauhigkeit aufweisen. Außerdem soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängi­ gen Ansprüchen gekennzeichnet.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nach dem Erstarren einer an der Formnestwand anliegenden Schicht gewünschter Dicke das Druckgas an einer solchen Stelle in das Formnest eingeführt, daß das Druckgas den noch flüssigen Rest der Kunststoff-Glasfa­ ser-Mischung in der derselben Richtung aus dem Formnest aus­ bläst, in der die Mischung in das Formnest eingespritzt worden ist. Damit fließt die Kunststoff-Glasfaser-Mischung während des Herstellungsvorgangs sowohl beim ersten Schritt des Einspritzens in das Formnest als auch beim zweiten Schritt, nämlich dem Ver­ drängen der flüssigen Restmenge, in derselben Richtung, wodurch sich eine weitestgehend glatte Innenfläche an dem Hohlkörper einstellt.

Dabei ist bevorzugt, daß das Formnest in dem ersten Schritt vollständig mit der Kunststoff-Glasfaser-Mischung gefüllt wird, bevor das Druckgas eingebracht wird, jedoch liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß das Formnest nur teilweise mit der Schmelze gefüllt wird.

Das Druckgas kann durch den Angußkanal, der bevorzugt in ein erstes Ende des Formnestes einmündet, in dieses erste Ende des Formnestes eingeführt werden, nachdem ein Absperrglied geschlos­ sen ist, das zwischen der Eintrittsstelle des Druckgases in den Angußkanal und der Einspritzeinheit angeordnet ist.

Es kann aber auch vorgesehen sein, daß das Druckgas durch einen gesonderten Druckgaszuführkanal in dieses erste Ende des Formne­ stes eingeführt wird, d. h. an einer von der Einmündung des Angußkanals beabstandeten Stelle, nachdem wiederum ein Absperr­ glied den Angußkanal verschlossen hat, wodurch verhindert wird, daß durch den Angußkanal Druckgas in das Spritzaggregat gelangt.

Damit der flüssige Rest der Kunststoff-Glasfaser-Mischung in das Spritzaggregat zurückgeblasen werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß an das andere Ende des Formnestes (wenn dieses rohrförmig ausgebildet ist und nur zwei Enden enthält) ein weiterer Kanal, vorzugsweise ein Heizkanal anschließt, der zu dem Spritzaggregat führt. Durch diesen zusätzlichen Heizkanal wird damit die Restschmelze in das Spritzaggregat zurückgebla­ sen, das eine in Längsrichtung zurückbewegbare Schnecke enthal­ ten kann.

Wenn der herzustellende Hohlkörper beispielsweise ein sich verzweigendes Rohr ist, können zwei weitere Heizkanäle die sich verzweigenden Enden des Rohres mit dem Spritzaggregat verbinden, so daß aus beiden verzweigten Rohren die noch flüssige Rest­ schmelze zu dem Spritzaggregat zurückgeblasen werden kann. Es versteht sich, daß dies in entsprechender Weise bei Hohlkörpern wie z. B. Rohren möglich ist, von denen auch mehr als zwei Rohr­ stutzen oder dergleichen seitlich abzweigen.

Zweckmäßigerweise wird dem Kunststoff ein Anteil von etwa 10-50, bevorzugt ca. 30 Gewichtsprozent Fasern bzw. Glasfasern beige­ mischt. Die Glasfasern können dabei eine Länge von etwa 0,1- 1,0, bevorzugt etwa 0,3-0,4 mm haben, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist. Grundsätzlich kommen auch größere Längen z. B. bis 10 mm in Betracht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält in der Spritzgußform einen Angußkanal, der in ein erstes Ende eines vorzugsweise zur Herstellung eines mehrachsig ge­ krümmten Rohres bestimmten Formnestes einmündet, und wenigstens einem weiteren von einem zweiten Ende des Formnestes zu dem Spritzaggregat führenden Kanal, wobei Absperrglieder für den Angußkanal und den wenigstens einen weiteren Kanal angeordnet sind, bei denen es sich z. B. um Nadelverschlußdüsen handeln kann, und einen Druckgaszuführkanal, der entweder in den Anguß­ kanal oder an einer davon getrennten Stelle in das erste Ende des Formnestes einmündet. Die Absperrglieder sind dabei zweckmä­ ßigerweise an den Einmündungen in das Formnest angeordnet, wenn der Druckgaszuführkanal direkt in das erste Ende des Formnestes einmündet. Der Angußkanal und der wenigstens eine weitere Kanal sind Heizkanäle.

Wenn das Formnest so gestaltet ist, daß beispielsweise ein Rohr mit abzweigenden Anschlußstutzen hergestellt wird, kann von jedem Anschlußstutzen ein Kanal zu dem Spritzaggregat zurückfüh­ ren.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die einzige Figur beschrieben, die auf rein schematische Weise den Ablauf des Herstellungsverfahrens zeigt.

Ein Spritzaggregat 1 ist über einen Angußkanal 2 mit dem ersten Ende 3 eines Formnestes 4 verbunden, dessen zweites Ende 5 über einen weiteren Kanal 6 wieder mit dem Spritzaggregat 1 in Ver­ bindung steht. Die Einspritzöffnung 7 in das erste Ende 3 des Formnestes 4 ist durch ein Ventil verschließbar, und zwar durch eine Nadel 8, die mit einem Kolben 9 verbunden ist, der ver­ schieblich in einem bevorzugt pneumatischen Zylinder 10 sitzt. Die Auslaßöffnung 11 des Formnestes 4 ist auf entsprechende Weise durch eine Nadel 12 zu öffnen und zu schließen, die an einem Kolben 13 angesetzt ist, der sich in einem bevorzugt pneu­ matischen Zylinder 14 befindet.

In das erste Ende 3 des Formnestes 4 mündet ein Druckgaszuführ­ kanal 15 ein, der mit einer Druckgasquelle in Verbindung steht.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren wird zunächst bei geöffnetem Ventil 7 aus dem Spritzaggregat 1 durch den Angußka­ nal 2 eine geschmolzene Kunststoff-Glasfaser-Mischung in das Formnest 4 eingespritzt, wobei das Auslaßventil 11 geschlossen ist.

Wenn das Formnest 4 vollständig mit der Schmelze gefüllt ist, wird nach einer vorgegebenen Zeitspanne, in der sich an der Wandung des Formnestes 4 eine erstarrte Schicht aus der Kunst­ stoff-Glasfaser-Mischung bildet, ein unter Druck stehendes Gas durch den Druckgaszuführkanal 15 in das Ende 3 des Formnestes 4 eingeführt, das den noch flüssigen Kern der Mischung durch den Kanal 6 in das Spritzaggregat 1 zurückbläst. Dabei ist in dem Kanal 6, der ebenso wie der Angußkanal 2 beheizt ist, eine Erfassungseinrichtung angeordnet, die beim Erfassen von Druckgas das Ventil 11 schließt, wodurch verhindert ist, daß Druckgas in das Spritzaggregat 1 gelangt.

Da die Kunststoff-Glasfaser-Mischung nur in der von dem ersten Ende 3 zu dem zweiten Ende 5 des Formnestes verlaufenden Rich­ tung fließt, bildet sich eine überraschend glatte Innenwand­ fläche des Hohlkörpers aus. Dies ermöglicht auch eine besonders dünnwandige Ausbildung des Hohlkörpers.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus einer Kunst­ stoff-Glasfaser-Mischung mittels des Gasinnendruckverfahrens mit folgenden Schritten:
Einspritzen der flüssigen Kunststoff-Glasfasermischung mit einem Spritzaggregat durch eine Einspritzöffnung an einem ersten Ende eines Formnestes in einer ersten Richtung in das Formnest einer Spritzgußform;
nach dem Erstarren einer an der Formnestwand anliegenden Schicht der Kunststoff-Glasfaser-Mischung wird ein Druckgas derart in das Formnest eingeführt, daß dieses den noch flüssigen Rest der Kunststoff-Glasfaser-Mischung in derselben Fließrichtung wie die Einspritzrichtung aus dem Formnest heraus und durch wenigstens einen hierzu ausgebildeten Kanal in das Spritzaggregat zurück­ drückt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas durch den Angußkanal in das erste Ende des Formnestes eingeführt wird, nachdem ein zwischen der Eintrittstelle des Druckgases in den Angußkanal und dem Spritzaggregat angeordnetes Absperrglied geschlossen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas durch einen gesonderten Druckgaszuführkanal in das erste Ende des Formnestes eingeführt wird, nachdem ein Absperrglied den Angußkanal verschlossen hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Glasfaser-Mischung über einen an ein weiteres Ende des Formnestes anschließenden Kanal zu dem Spritzaggregat zurückgeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff etwa 10-50, bevor­ zugt etwa 30 Gewichtsprozent Glasfasern beigemischt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern eine Länge von etwa 0,1-1,0, bevorzugt etwa 0,3-0,4 mm haben.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem mit einem Spritzaggregat (1) ver­ bundenen Angußkanal (2), der in ein erstes Ende (3) eines Form­ nestes (4) einer Spritzgußform einmündet, wenigstens einem weiteren Kanal (6), der ein weiteres Ende des Formnestes (4) mit dem Spritzaggregat (1) verbindet, Absperrgliedern (8, 12) für den Angußkanal (2) und den weiteren Kanal (6) und einem Druckgaszu­ führkanal (15), der in den Angußkanal (2) oder an einer davon getrennten Stelle in das erste Ende (3) des Formnestes (4) einmündet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrglieder (8, 12) an den Einmündungen in das Formnest (4) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Absperrglieder Düsen mit Ver­ schlußnadeln (8, 12) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal (2) und der weitere Kanal (6) beheizbar sind.