DE19734834C2 - Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Spritzgußteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung faserver­ stärkter Spritzgußteile gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1.

Üblicherweise werden faserverstärkte Kunststoffmaterialien in Extrudern hergestellt und als Fertiggranulat auf einer Spritzgießmaschine wieder aufgeschmolzen und in das Formwerk­ zeug eingespritzt.

Es ist ebenfalls bereits bekannt, das Fasermaterial in den Pla­ stifizierzylinder einer Spritzgießmaschine einzuleiten, wo beim Plastifiziervorgang auch die Vermischung mit den Fasern er­ folgt.

In beiden Fällen werden die Fasern mechanisch durch die Schnecke so stark beansprucht, daß die Länge der Fasern im Schmelze-Faser-Gemisch derart reduziert wird, daß die Eigen­ schaften des Endprodukts leiden.

Signifikante Verbesserungen ergeben sich auch nicht durch den Einsatz einer sogenannten Entgasungsschnecke, die aus zwei Schneckenteilbereichen mit dazwischenliegendem schneckengangs­ freien Bereich bestehen, in welchen die Fasern eingeführt wer­ den, da zum einen Teil aufgrund der Druckverhältnisse in diesem Bereich Dichtungsprobleme auftreten und zum anderen die mecha­ nische Belastung der Fasern nur wenig verringert ist.

Allerdings ist in der DE 22 13 305 A1 bereits ein Verfahren be­ schrieben worden, bei dem die Fasern der Kunststoffschmelze au­ ßerhalb des sie erzeugenden Plastifizierungsaggregats zugeführt werden und das so entstandene Schmelze-Fasergemisch in einen Sammelraum gelangt, aus dem es mittels eines Einspritzaggregats unter dem erforderlichen Druck in die Kavität eingespritzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu führen, daß bei schonender Verar­ beitung der Fasern Spritzgußteile im Mono-Sandwich-Verfahren gefertigt werden können, bei denen zumindest eine Schicht der Sandwich-Struktur faserverstärkt ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch, daß das Schmelze-Faser-Gemisch vor dem Einspritzen in die Kavität aus einer Zuführeinrichtung in den als Sammelraum dienenden Schneckenvorraum einer weiteren Plastifiziereinheit mit einer axial verschiebbaren Schnecke ge­ fördert wird und dort eine Schicht bildet, die zusammen mit ei­ ner weiteren sich beim Plastifizieren vor der zurückweichenden Schnecke aufbauenden Schicht einer in dieser Plastifizierein­ heit erzeugten faserlosen Kunststoffschmelze mittels der Schnecke in die Kavität eingespritzt wird.

Hierdurch ist es möglich, Spritzgußteile im Mono-Sandwich-Ver­ fahren zu fertigen. Im Schneckenvorraum baut sich das Schmelze- Faser-Gemisch als eine Schicht vor einer weiteren faserlosen Schmelzeschicht auf, die durch die Plastifizierschnecke in dem weiteren Plastifizieraggregat beim Zurückweichen dieser Schnecke entsteht. Die Plastifizierschnecke dient dann als Ein­ spritzkolben, wenn der Plastifiziervorgang beendet ist. Das im Schneckenvorraum entstandene Schichtpaket wird dann derart in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingespritzt, daß zunächst die mit Fasern vermengte Schmelze als Hautmaterial in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt wird und dann das faserlose Ma­ terial als Kernmaterial das Spritzgußteil komplettiert.

Eine Abwandlung dieses Verfahrens besteht darin, daß mindestens zwei Extruder vorgesehen sind, welche beide ihre Schmelze in den Kolbenvorraum eines Einspritzzylinders fördern, wobei zwi­ schen einem der beiden Extruder und dem Kolbenvorraum die Zuführeinrichtung angeordnet ist.

In allen Fällen ist die Faserzuführeinrichtung vorteilhafter­ weise in einem den Extruder und das eigentliche Einspritzaggre­ gat verbindenden Heißkanal angeordnet, wodurch die Schmelze auf der für den Einspritzvorgang erforderlichen Temperatur gehalten wird.

Dabei bilden Heißkanal und Extruder vorteilhafterweise eine räumliche Einheit dergestalt, daß Extruder und Heißkanal zum Fördern und Mischen vor das Düsenmundstück der weiteren Plasti­ fiziereinheit gefahren wird und nach erfolgter Füllung des Schneckenvorraums der weiteren Plastifiziereinheit wieder zu­ rückgefahren wird, wonach die Plastifiziereinheit mit ihrem Dü­ senmundstück an den Angußkanal der Kavität herangefahren wird und schließlich das Einspritzen erfolgt.

Alternativ kann der Heißkanal auch als integraler Bestandteil des Formwerkzeugs bzw. der feststehenden Formaufspannplatte ausgebildet sein, wobei der Förder- und Spritzvorgang durch Um­ schalten eines geeigneten Ventils verwirklicht wird.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ergibt sich durch den Patentanspruch 4, nach dessen Merk­ malen eine Teilmenge des Schmelze-Faser-Gemisches über den Heißkanal in einen zusätzlichen Speicherraum gefördert wird, aus dem diese Teilmenge nach dem Einspritzen der Hauptmenge des Gemisches und der zweiten Schicht der faserlosen Kunst­ stoffschmelze aus der weiteren Plastifiziereinheit mittels ei­ nes Kolbens in die Kavität eingespritzt wird. Hierbei dient die Teilmenge des Schmelze-Faser-Gemisches als die Menge, die in der Nachdruckphase benötigt wird.

In jedem der vorgenannten Fälle werden die Fasern schonend mit der Schmelze zusammengeführt, da der Vermischungsvorgang dann erfolgt, wenn sich die Schmelze in einem Niederdruckzustand be­ findet und die Fasern keinerlei mechanischer Beanspruchung durch eine Plastifizier- und Einspritzschnecke unterworfen sind.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Spritzgußteile, bei dem eine mit den Fasern vermischte Kunststoffschmelze in die Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingespritzt wird, bei dem die Fasern der Kunststoffschmelze außerhalb des sie erzeugenden Plastifizieraggregats zugeführt werden und das so entstandene Schmelze-Faser-Gemisch in einen Sammelraum gelangt, aus dem es mittels eines Einspritzag­ gregats unter dem erforderlichen Druck in die Kavität ein­ gespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelze-Faser-Gemisch vor dem Einspritzen in die Kavität aus einer Zuführeinrichtung in den als Sammelraum dienenden Schneckenvorraum einer weiteren Plastifiziereinheit mit einer axial verschiebbaren Schnecke gefördert wird und dort eine Schicht bildet, die zusammen mit einer weiteren sich beim Plastifizieren vor der zurückweichenden Schnecke aufbauenden Schicht einer in dieser Plastifiziereinheit erzeugten faserlosen Kunststoffschmelze mittels der Schnecke in die Kavität eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserzuführeinrichtung in einem Heißkanal angeord­ net ist, in dem beim Fördern der Schmelze vom diese erzeu­ genden Extruder in den Schneckenvorraum der weiteren Pla­ stifiziereinheit der Vermischungsvorgang mit dem in den Heißkanal eingebrachten Fasermaterial stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißkanal zusammen mit dem Extruder zum Fördern und Mischen vor das Düsenmundstück der weiteren Plastifi­ ziereinheit gefahren wird und nach erfolgter Füllung des Schneckenvorraums der weiteren Plastifiziereinheit wieder zurückgefahren wird, wonach die Plastifiziereinheit mit ihrem Düsenmundstück an den Angußkanal der Kavität heran­ gefahren wird und schließlich das Einspritzen erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge des Schmelze-Faser-Gemisches über den Heißkanal in einen zusätzlichen Speicherraum gefördert wird, aus dem diese Teilmenge mittels eines Kolbens nach dem Einspritzen der Hauptmenge des Gemisches und der zwei­ ten Schicht der faserlosen Kunststoffschmelze aus der wei­ teren Plastifiziereinheit in die Kavität eingespritzt wird.