DE19907508A1 - Rohrförmiges Spritzgußteil für Reinigungsgeräte - Google Patents
Rohrförmiges Spritzgußteil für ReinigungsgeräteInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Spritzgußteil aus Kunststoff mit einstückig angeformten Verbindungselementen für Reinigungsgeräte, wobei das Spritzgußteil eine faserverstärkte Innenschicht und einen äußeren, im wesentlichen durchgehenden Kunststoffüberzug mit glatter Oberfläche aufweist, der durch Spritzen in eine gemeinsame Form in der Innenschicht verschmolzen ist. Derartige rohrförmige Spritzgußteile werden vorzugsweise für Staubsaugerrohre oder für Rohre von Hochdruckspritzanlagen eingesetzt.
Description
Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Spritzgußteil aus Kunststoff mit
einstückig angeformten Verbindungselementen für Reinigungsgeräte, eine
Vorrichtung, die zur Herstellung der Spritzgußteile verwendet wird, und ein
Verfahren zur Herstellung derartiger rohrförmiger Spritzgußteile gemäß den
Gattungsbegriffen der Ansprüche 1, 12 und 22.
Rohrförmige Teile für Reinigungsgeräte werden üblicherweise aus
stranggepreßten Kunststoffendlosrohren hergestellt. Dazu werden die Endlosrohre
auf Abschnitte von 40 bis 50 cm Länge getrennt, und jeweils an einem Ende wird
durch Formgebung unter Hitzeeinwirkung eine Muffe gebildet, so daß Rohre
unterschiedlicher Länge insbesondere für Staubsauger durch ein Steckverbinden
der Rohrabschnitte möglich sind. Derartiges Kunststoffrohrmaterial hat den
Nachteil, daß es nachgiebig und biegsam ist, so daß komplexere
Verbindungselemente wie Bajonettverbindungen oder Teleskopverbindungen mit
derart nachgiebigem Material nicht zuverlässig herstellbar sind. Für derartige
Anwendungen ist deshalb ein extrem dickwandiges Kunststoffrohr erforderlich,
oder es werden üblicherweise bei Teleskopmechaniken von Staubsaugerrohren
metallische Rohrstücke eingesetzt. An derartige metallische Rohre lassen sich
zuverlässig Verbindungselemente für die teleskopartige Ausführung von
Staubsaugerrohren anbringen.
Da ein steigender Bedarf an teleskopartigen Staubsaugerrohren aufgrund der
ergonomisch anpaßbaren Länge eines Staubsaugerrohres an die Bedienungsperson
vorhanden ist, besteht ein Bedarf darin, preiswerte Lösungen für Staubsaugerrohre
und rohrförmige Teile für Reinigungsgeräte zu schaffen. Hochwertige Kunststoffe
wie Polyamide mit entsprechend hohen Wandstärken, wie sie aus dem Stand der
Technik bekannt sind, lösen nicht das Problem, da zuviel Kunststoff eingesetzt
werden muß. Dünnwandiges Polyamid liefert hingegen nicht die erforderliche
Steifigkeit, wie sie beispielsweise für Teleskopmechaniken erforderlich sind.
Aus der Druckschrift "Spritzgießen von Formteilen aus mehreren Komponenten"
von C. Jaroschek, herausgegeben vom Institut für Kunststoffverarbeitung der TH
Aachen, ist bekannt, daß es möglich ist, zwei oder mehr Kunststoffkomponenten
aus einer Spritzdüse in eine Form zu spritzen, so daß die eine Komponente einen
Kunststoffüberzug an den Innenrandungen der Form bildet und eine zweite
Komponente im Inneren der Spritzgußform sich schmelzflüssig ausbreiten kann,
um die Form im Inneren aufzufüllen, so daß eine dreischichtige und "Sandwich"-
artige, plattenförmige Struktur entsteht. Die Druckschrift enthält jedoch keinen
Hinweis darauf, rohrförmige Spritzgußteile mit einstückig angeformten
Verbindungselementen herzustellen, zumal in allen aufgeführten Beispielen
entweder plattenförmige Spritzgußteile oder massive Spritzgußteile versuchsweise
hergestellt wurden.
Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 692 359 ist eine Vorrichtung zum
Spritzgießen eines Kunststoffartikels in einer Formkavität bekannt, wobei der
spritzgegossene Artikel eine Sandwich-Schichtkonfiguration aufweist, welche
eine äußere Oberfläche eines Hautmaterials aufweist, das ein inneres Kernmaterial
umgibt. Diese Vorrichtung umfaßt eine Haupteinspritzeinheit, die eine hin- und
herbewegbare Förderschnecke zur Plastizierung des Kernmaterials aufweist. Eine
zusätzliche Einheit zur Plastizierung des Hautmaterials ist mit der
Haupteinspritzeinheit verbunden, um diese mit Hautmaterial zusätzlich zu
beladen. Danach kann das Hautmaterial und das Kernmaterial durch eine
gemeinsame Düse in die Formkavität gespritzt werden. In der Druckschrift gibt es
keinerlei Hinweise, wie mit dieser Vorrichtung rohrförmige Spritzgußteile
herstellbar sind.
Eine besondere Schwierigkeit bei rohrförmigen Spritzgußteilen aus zwei
Kunststoffkomponenten besteht darin, daß eine nahezu gleichmäßige Verteilung
des Hautmaterials an der Oberfläche und einer zweiten Komponente im Bereich
der Innenwandung auch in axialer Richtung mit den Lösungen im Stand der
Technik nicht realisierbar ist. Zumindest befindet sich in der Druckschrift
EP 0 692 359 kein Hinweis auf die Herstellung von langgestreckten Hohlkörpern aus
zwei Kunststoffkomponenten.
Auch aus der Druckschrift DE 39 32 416, die ein Verfahren zum Spritzgießen von
Mehrkomponenten-Kunststoffkörpern und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens offenbart, gibt es nur einen Hinweis auf eine plattenförmige
Formkavität, die mit einem Mehrkomponenten-Kunststoff beschickt wird. Auch
diese Druckschrift ist nicht geeignet, rohrförmige Spritzgußteile aus Kunststoff
mit einstückig angeformten Verbindungselementen herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein rohrförmiges Spritzgußteil aus Kunststoff mit
einstückig angeformten Verbindungselementen für Reinigungsgeräte und eine
Vorrichtung mit der derartige rohrförmige Spritzgußteile hergestellt werden
können sowie ein Verfahren zur Herstellung derartiger rohrförmiger
Spritzgußteile, anzugeben, womit die bisherigen Nachteile des genannten Standes
der Technik überwunden werden und insbesondere Staubsaugerrohre zur
Verfügung stehen, die kostengünstig und preiswert in Massenproduktion
hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Ansprüche 1, 12 und 22 gelöst.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
Dazu weist das Spritzgußteil eine faserverstärkte Innenschicht auf und einen
äußeren, im wesentlichen durchgehenden Kunststoffüberzug mit glatter
Oberfläche, der durch Spritzen in eine gemeinsame Form mit der Innenschicht
verschmolzen ist.
Mit dieser Lösung wird vorteilhaft erreicht, daß die Kombination aus
Kunststoffüberzug und faserverstärkter Innenschicht für ein rohrförmiges
Spritzgußteil wesentlich dünnwandiger ausgeführt werden kann, als ein
Kunststoffrohr aus nur einer Kunststoffkomponente ohne jede Faserverstärkung.
Ein weiterer Vorteil dieser Lösung ist, daß das Gesamtgewicht eines derartigen
rohrförmigen Spritzgußteils sowohl gegenüber dem dickwandigen Rohr aus einer
Kunststoffkomponente als auch gegenüber einem dünnwandigen Metallrohr,
wesentlich abnimmt und äußerst preiswerte Materialien für die faserverstärkte
Innenschicht einsetzbar sind, ohne den ästhetischen Anblick eines derartigen
rohrförmigen Spritzgußteiles zu vermindern. Vielmehr kann durch Farbpigmente
in dem Kunststoffüberzug oder metallische Einschlüsse in Verbindung mit der
erfindungsgemäßen glatten Oberfläche ein gewerblich hervorragend verwertbares
Produkt für Reinigungsgeräte geliefert werden.
Die glatte Oberfläche des im wesentlichen durchgehenden Kunststoffüberzugs ist
benutzerfreundlich und verletzungssicher, zumal die Glasfasern vorzugsweise aus
Kurzfasern nur in der Innenschicht eingeschlossen sind. Darüber hinaus
gewährleistet das Verschmelzen der Innenschicht mit dem Kunststoffüberzug
durch Einspritzen in eine gemeinsame Form, daß sich der Kunststoffüberzug nicht
von der Innenschicht abheben oder ablösen und auch nicht abplatzen kann. Ein
weiterer Vorteil des rohrförmigen Spritzgußteils aus Kunststoff mit einstückig
angeformten Verbindungselementen gegenüber herkömmlichen, stranggepreßten
Kunststoffrohren mit angeformter Muffe ist, daß jederzeit der Rohrquerschnitt,
insbesondere an den Enden mit den Verbindungselementen, beliebig und je nach
Belastung und Art der Verbindungselemente variiert werden kann, was bei
herkömmlichen stranggepreßten Kunststoffrohren nicht möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird für die Innenschicht ein recycelter
Kunststoffabfall eingesetzt, der mit Kurzfasern aus Glas- oder Steinwolle
plastiziert werden kann, um das rohrförmige Spritzgußteil bei gleichbleibend
hoher Formstabilität und gleichbleibend hochwertigem Kunststoffüberzug
gravierend gegenüber Kunststoffrohren aus einer einzigen Kunststoffkomponente
wie Polyamid zu verbilligen.
Vorzugsweise weist das rohrförmige Spritzgußteil sowohl außen als auch innen
einen Kunststoffüberzug auf. Dieses hat den Vorteil, daß insbesondere bei
Reinigungsgeräten das im Rohr geführte Gut an den glatten Oberflächen des
Kunststoffüberzugs besser gleiten kann. Dieser Vorteil macht sich insbesondere
bei Staubsaugerrohren bemerkbar, da sich Milben und andere Keime nicht innen
an der glatten Oberfläche des Kunststoffüberzugs festsetzen können.
Prinzipiell wäre das rohrförmige Spritzgußteil durch zwei Spritzgußvorgänge
herstellbar, indem zunächst das Spritzgußteil aus einem faserverstärktem Material
hergestellt wird und anschließend in einem zweiten Schritt ein Kunststoffüberzug
über das faserverstärkte Spritzgußteil gelegt wird. Bei entsprechender
Temperierung des faserverstärkten Spritzgußteils während des Anbringens des
Kunststoffüberzuges ist es durchaus möglich, die faserverstärkte Schicht mit dem
Kunststoffüberzug zu verkleben oder zu laminieren. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung sind jedoch die faserverstärkte Innenschicht und
der Kunststoffüberzug mit einem einzigen Spritzgußvorgang herstellbar. Bei
diesem Spritzgußvorgang befinden sich beide Spritzgußkomponenten im
schmelzflüssigen Zustand und lediglich der durchgehende Kunststoffüberzug
unterschreitet den Erweichungspunkt des Kunststoffes bei diesem
Spritzgußvorgang bei dem Einspritzen in die Form an den Innenwänden der Form
früher als die faserverstärkte Innenschicht und verfestigt sich als Haut an den
inneren Wandungen der Spritzgußform.
Das rohrförmige Teil weist vorzugsweise überwiegend das Material der
Innenschicht auf. Das hat zwei Vorteile. Einerseits wird von dem hochwertigen
Kunststoffüberzug ein geringerer Anteil benötigt und von dem preiswerteren
Material der Innenschicht der überwiegende Anteil der Gesamtkunststoffmasse
gestellt. Bei der Herstellung in einem einzigen Spritzvorgang kommt andererseits
hinzu, daß der größere Wärmeinhalt des überwiegenden Materials dafür sorgt, daß
zunächst das Material des Kunststoffüberzugs seinen Erweichungspunkt früher
unterschreitet und somit eine glatte. Oberfläche bildet, während das
schmelzflüssige, überwiegende Material der Innenschicht mit dem
Kunststoffüberzug noch vor dem Unterschreiten des Erweichungspunktes
verschmolzen wird.
Ein derartiges rohrförmiges Spritzgußteil hat gegenüber stranggepreßten Rohren
den Vorteil, daß mit ihm einstückig angeformte Verbindungselemente hergestellt
werden können. Somit kann durch geeignete Formgebung das rohrförmige
Spritzgußteil vorzugsweise ein Verbindungselement für einen Griff oder einen
angeformten Griff aufweisen, ohne daß zusätzliche Verbindungselemente
zwischen rohrförmigem Teil und Griff erforderlich werden. Der Griff kann
vorzugsweise in einem Bereich angeordnet werden, in dem das rohrförmige
Spritzgußteil abgebogen ist und einen Steckansatz für einen Staubsaugerschlauch
aufweist. Eine derartige Ausführungsform hat wesentliche ergonomische Vorteile,
zumal bei der Handhabung des Staubsaugers weder der Schlauch noch das Rohr
selbst von der Hand des Benutzers zu umgreifen sind, sondern ein der Hand
angepaßter Griff zur Verfügung steht. In den Griff können bei Bedarf Schalt- und
Steuerelemente eingebaut sein, die sowohl die Leistung regeln als auch ein Aus-
und Einschalten über eine in das Rohr eingespritzte Flachkabelverbindung oder
über eine Funkverbindung ermöglichen.
Vorzugsweise weist das Spritzgußteil einen Muffenansatz an einem Ende und
einen Steckansatz an dem anderen Ende des rohrförmigen Spritzgußteils auf. Im
Gegensatz zu herkömmlichen stranggepreßten und an mindestens einem Ende zu
Muffen aufgeweiteten Rohrstücken hat dieses mittels Spritzguß hergestellte
rohrförmige Teil den Vorteil, daß ein Muffenansatz und/oder ein Steckansatz mit
unterschiedlichen Wandstärken in einem Spritzgußvorgang hergestellt werden
können, so daß je nach mechanischer Belastung der Steckverbindungen der
rohrförmigen Teile sowohl der Muffenansatz als auch der Steckansatz für
unterschiedliche Belastungen konstruiert und angepaßt werden können. Auch sind
völlig unterschiedliche Verbindungsformen wählbar und mit nur einem
Spritzvorgang herstellbar, insbesondere Ansätze an den Enden des rohrförmigen
Spritzgußteils für eine Bajonettverbindung, die nicht nur ein Zusammenstecken
von rohrförmigen Spritzgußteilen ermöglicht, sondern auch ein gegenseitiges
Verriegeln der rohrförmigen Spritzgußteile sichert.
Darüber hinaus kann das Spritzgußteil Verbindungselemente für eine
Teleskopmechanik aufweisen. Für eine derartige Mechanik kann das Innenrohr
mit Aussparungen versehen sein, in die eine Kugel eingreift, die an einem
Außenrohr der Teleskopmechanik angebracht ist und derart vorgespannt ist, daß
sie in radialer Richtung auf das Innenrohr drückt. Darüber hinaus kann an dem
Verbindungselement des Außenrohres, das die vorgespannte Kugel aufnimmt,
eine Druckknopfmechanik vorgesehen sein, die die Vorspannung der Kugel
teilweise für ein Verschieben des Teleskoprohres vermindert, um ein
Verschieben, beipielsweise des Innenrohres mit seinen Aussparungen, zu
erleichtern. Bei Nichtbetätigung des Druckknopfes der Druckknopfmechanik
rastet dann die Kugel mit voller Vorspannung in die nächstmögliche Aussparung
und sichert somit vorteilhaft die gewählte ergonomisch günstigste Position,
beispielsweise zur Führung einer Staubsaugerdüse.
Vorzugsweise ist der Kunststoffüberzug aus Acrylbutadienpolystyrol, Polyamid
oder Polypropylen. Diese thermoplastischen Kunststoffe haben den Vorteil, daß
sie in flüssigem Zustand äußerst dünn zu einer Kunststoffhaut einspritzbar sind
und andererseits gegenüber der faserverstärkten Hauptkunststoffmasse an den
Innenwandungen einer Form relativ schnell ihren Erweichungspunkt
unterschreiten. Außerdem können sie mit Farbpigmenten und anderen,
beispielweise metallisch glänzenden, Zusätzen versehen werden, um die
unterschiedlichsten und verkaufsgünstigsten Farb-, Glanz- und Reflexionseffekte
in dem Kunststoffüberzug zu bilden.
Da mit den bekannten Mehrkomponenten-Spritzgußmaschinen rohrförmige
Spritzgußteile bisher nicht realisiert werden konnten, wird vorzugsweise eine
Vorrichtung zur Herstellung eines derartigen Spritzgußteiles vorgesehen, die
einen beheizten Formkern und eine beheizte Außenform aufweist, sowie eine
zusätzliche Plastiziereinheit neben einer Hauptplastiziereinheit umfaßt. Mit dieser
bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung des
rohrförmigen Spritzgußteiles ist es möglich, den Formkern derart aufzuheizen,
daß die aus der zusätzlichen Plastiziereinheit eingespritzte Kunststoffmasse für
den Kunststoffüberzug lediglich an den Innenwänden der Außenform ihre
Erweichungstemperatur unterschreitet und dort eine dünne Kunststoffhaut bildet,
während der beheizte Formkern eine derartige Unterschreitung des
Erweichungspunktes der Kunststoffmasse des Kunststoffüberzugs zunächst nicht
zuläßt, so daß sich die Kunststoffmasse der Innenschicht entlang der Oberfläche
des beheizten Formkerns in voller Länge des rohrförmigen Spritzgußteiles
ausbreiten kann, ohne seinen Erweichungspunkt zu unterschreiten. Mit dieser
Vorrichtung wird deshalb vorteilhaft eine durchgängige, das heißt vom
Einspritzende bis zum Formende, ein gleichbleibendes Verhältnis zwischen
Kunststoffmasse des Kunststoffüberzugs und Kunststoffmasse der Innenschicht
aufweisende rohrförmige Struktur erreicht.
Um am Einspritzende die Kunststoffmassen gleichmäßig auf den Querschnitt des
rohrförmigen Spritzgußteiles zu verteilen, weist die Vorrichtung vorzugsweise
zum Einspritzen ein Einspritzhilfselement, wie eine konkave Düsenplatte
und/oder einen Einspritzkonus auf, welche an dem Einspritzende für das
rohrförmige Teil angeordnet sind.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Herstellung des rohrförmigen Spritzgußteils
derart temperierbar, daß zunächst teilweise das Material des Kunststoffüberzugs
die Innenwände der Außenform bedeckt und eine dünne Kunststoffhaut bilden
kann, so daß sich eine schmelzflüssige Grenzschicht zwischen Kunststoffhaut und
einer nachdrängenden Kunststoffmasse aus Material für den Kunststoffüberzug
und aus faserverstärktem Kunststoff für die Innenschicht des rohrförmigen Teils
bilden kann, wobei beide Kunststoffmassen aus einem gemeinsamen
Spritzzylinder in die Form spritzbar sind. Dazu sind die Kunststoffmasse für den
Kunststoffüberzug aus der zusätzlichen Plastiziereinheit und die Kunststoffmasse
aus faserverstärktem Kunststoff für die Innenschicht aus der
Hauptplastiziereinheit vor dem Einspritzen in die Spritzgußform in dem
gemeinsamen Spritzzylinder derart angeordnet, daß die Spritzgußmasse für den
Kunststoffüberzug stromabwärts der Kunststoffmasse für die Innenschicht in den
Spritzzylinder angeordnet sind, so daß sie mit einem Spritzvorgang hintereinander
in die rohrförmige Spritzgußform einströmen können.
Zur Temperierung des Formkerns weist diese Form mindestens zwei,
vorzugsweise drei, unabhängig regelbare Heizzonen auf. Mit Hilfe dieser
Heizzonen ist es möglich, einen Temperaturgradienten einzustellen, der
vorteilhafterweise stromabwärts zunimmt, so daß ein vorzeitiges Unterschreiten
der Erweichungstemperatur der Kunststoffmasse der Innenschicht zum
Formkernende hin vermieden wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist auch die
Außenform mindestens zwei, vorzugsweise drei, unabhängig regelbare Heizzonen
auf, um auch hier einen geeigneten Temperaturgradienten in Strömungsrichtung
einzustellen, der sicherstellt, daß eine gleichmäßige Schichtdicke des
Kunststoffüberzugs in Strömungsrichtung, das heißt in axialer Richtung des
rohrförmigen Spritzgußteils erreicht wird. Dazu werden die regelbaren Heizzonen
derart eingestellt, daß ein Temperaturgradient zwischen Einspritzende und
Formende in der Weise auftritt, daß die Temperatur stromabwärts ansteigt.
Der Formkern und/oder die Außenform werden in einer bevorzugten
Ausführungsform der Vorrichtung regelbar mittels Wasser und/oder Ölkreislauf
mit Energie versorgt. Temperierte Wasserkreisläufe reichen aus, sofern die
erforderlichen Heiztemperaturen für Formkern und/oder Außenform 100° Celsius
nicht wesentlich überschreiten. Für höhere Temperaturen wird vorzugsweise ein
Ölkreislauf eingesetzt. Derartige Heizkreisläufe sind in ihrer Gestaltung
aufwendig, insbesondere, wenn rohrförmige Spritzgußteile mit geringem
Rohrdurchmesser zu realisieren sind. Deshalb weist in einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Vorrichtung die Kernform und/oder die Außenform
Heizpatronen zur Beheizung auf. Dabei sind die Heizpatronen für die Außenform
rohrförmig ausgebildet. Derartige Heizpatronen haben den Vorteil, daß sie
elektrisch beheizbar sind und somit keine Abdichtprobleme auftreten wie bei
Wasser- oder Ölkreisläufen. Mit Hilfe entsprechender PID-Regler kann mit
derartigen Heizpatronen jedes gewünschte Temperaturprofil axial für ein
rohrförmiges Spritzgußteil eingestellt werden.
Mit Hilfe der Temperierung der Kernform und/oder der Außenform in einer
bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung läßt sich nicht nur eine
gleichmäßige Verteilung der beiden Kunststoffmassenkomponenten entlang der
axialen Erstreckung eines rohrförmigen Spritzgußteiles erreichen, sondern es kann
dieses Verhältnis an die unterschiedlichen Festigkeitsanforderung entlang der
axialen Erstreckung angepaßt werden, das heißt, es kann vorzugsweise in den
angespritzten Verbindungsansätzen an den Enden des rohrförmigen Spritzgußteils
ein wesentlich höherer Anteil der Kunststoffmasse der Innenschicht realisiert
werden, als auf der Längserstreckung des rohrförmigen Spritzgußteils.
Um die beiden Kunststoffmassen aus der zusätzlichen Plastiziereinheit und der
Hauptplastiziereinheit in einem gemeinsamen Spritzzylinder hintereinander
anzuordnen, weist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung ein
beheiztes Dreiwegeventil auf. Dieses beheizte Dreiwegeventil verbindet in einer
ersten Stellung die zusätzliche Plastiziereinheit mit dem gemeinsamen
Spritzzylinder und ermöglicht somit ein Auffüllen des Spritzzylinders, der
zunächst vollständig mit der Kunststoffmasse der Innenschicht ausgefüllt ist, mit
Kunststoffmasse des Kunststoffüberzugs in dem stromabwärtigen Bereich des
gemeinsamen Spritzgußzylinders. In einer zweiten Stellung des beheizten
Dreiwegeventils wird dann der Spritzzylinder, der über die erste Stellung des
beheizten Dreiwegeventils hintereinander mit beiden Kunststoffmassen beladen
ist, mit der Spritzdüse verbunden, so daß die Vorrichtung ein gemeinsames
Einspritzen der beiden Kunststoffmassen in die Spritzgußform ermöglicht.
Zur Herstellung eines rohrförmigen Spritzgußteiles werden vorzugsweise
folgende Verfahrensschritte nacheinander durchgeführt:
- a) Auffüllen einer Zusatzplastiziereinheit mit Kunststoffgranulat für den Kunststoffüberzug und Aufheizen des Kunststoffmaterials für den Kunststoffüberzug,
- b) Auffüllen einer Hauptplastiziereinheit mit Fasern und Kunststoff und/oder mit faserverstärktem Kunststoff und Aufheizen des Materials für die Innenschicht,
- c) Temperieren des Formkerns und der Außenform zur Aufnahme des Kunststoffs
- d) Einspritzen des Kunststoffs für den Kunststoffüberzug in die temperierte Form,
- e) einschließend Einspritzen der Kunststoffmasse aus faserverstärktem Kunststoff für die Innenschicht in die temperierte Form,
- f) Abkühlen der Form und Herausnehmen des fertigen rohrförmigen Spritzgußteils.
Dabei kann das Temperieren des Formkerns und der Außenform durchaus vor den
Schritten a) und b) einsetzen, wenn die zeitliche Abstimmung dies erforderlich
macht. Ein Einspritzen des Kunststoffs sowohl für den Kunstüberzug als auch für
die Innenschicht kann erst erfolgen, wenn einerseits die Kunststoffmassen
geeignet vorbereitet, das heißt, plastiziert wurden und andererseits die
Temperierung sowohl des Formkerns als auch der Außenform abgeschlossen sind.
Die Abstimmung der Temperaturen und des Termperaturgradienten beim
Temperieren des Formkerns und/oder der Außenform hängt im wesentlichen
davon ab, welche Dicke der Kunststoffüberzug erreichen soll und davon, ob ein
Kunststoffüberzug auch im Inneren des rohrförmigen Spritzgußteils erreicht
werden soll. Bei einer Dreischichtstruktur, das heißt, einem äußeren
Kunststoffüberzug und einem inneren Kunststoffüberzug mit dazwischen
liegender Innenschicht kann das Dickenverhältnis mit Hilfe der
Temperaturabstimmung zwischen Formkern und Außenform eingestellt werden,
in dem beispielsweise der Formkern auf einem höheren Temperaturnivau gehalten
wird als die Außenform, so daß der innere Kunststoffüberzug äußerst dünn
gegenüber dem äußeren Kunststoffüberzug ausfällt. Dieses Beheizen des
Formkerns kann soweit gegenüber der Außenform erhöht werden, daß praktisch
kein Kunststoffüberzug im Inneren des rohrförmigen Spritzgußteils entstehen
kann. In einem derartigen Fall wird vorteilhafterweise eine Zweischichtstruktur
für das rohrförmige Spritzgußteil erreicht.
Da insbesondere für Staubsaugerrohre lediglich die Außenhaut oder der äußere
Kunststoffüberzug als verkaufsfördernde Schicht erforderlich ist, kann somit der
Anteil der hochwertigen und somit teuren Kunststoffmasse für den
Kunststoffüberzug minimiert werden. In einem bevorzugten
Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird das Einbringen des Kunststoffs aus
der Zusatzplastiziereinheit und der Hauptplastiziereinheit in einen gemeinsamen
Spritzzylinder derart durchgeführt, daß die Kunststoffmassen hintereinander in
dem Spritzzylinder angeordnet werden und das Kunststoffmaterial aus der
Zusatzplastiziereinheit den in Spritzrichtung vorderen Bereich des Spritzzylinders
ausfüllt. Dieses kann vorzugsweise durch ein Dreiwegeventil in einer ersten
Stellung des Dreiwegeventils erreicht werden, so daß das Auffüllen eines mit
Material für die Innenschicht gefüllten gemeinsamen Spritzzylinders im vorderen
Bereich des Spritzzylinders mit Kunststoff für den Kunststoffüberzug aus der
Zusatzplastiziereinheit erfolgt und danach in einer zweiten Stellung des
Dreiwegeventils das Spritzgießen beider Kunststoffmassen aus dem gemeinsamen
Spritzzylinder in die temperierte Form in einem einzigen Spritzvorgang
durchgeführt wird.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
werden nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Spritzgußteils mit
angeformten Verbindungselementen gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Muffenansatzes eines rohrförmigen
Spritzgußteiles der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines rohrförmigen
Spritzgußteils mit abgewinkelter Muffe und angeformtem Schaltgehäuse.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spritzgußteils der Fig. 3 mit
angeformter Aufnahme für ein Zuleitungskabel.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Teleskopmechanik mit
verstellbarem Innenrohr und abgebogenem Außenrohr, sowie
angegossenem Haltegriff.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines rohrförmigen Spritzgußteils 1 mit
angeformten Verbindungselementen 2 gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung. Das Spritzgußteil 1 weist eine faserverstärkte Innenschicht 3 und einen
äußeren, im wesentlichen durchgehenden Kunststoffüberzug 4 mit glatter
Oberfläche auf. Der Kunststoffüberzug (4) ist mit der faserverstärkten
Innenschicht 3 verschmolzen, so daß ein Abplatzen oder Ablösen des
Kunststoffüberzugs nicht zu erwarten ist. Die angeformten Verbindungselemente
2 sind in dieser Ausführungsform ein Muffenansatz 7 und ein Steckansatz 8, so
daß aus diesem rohrförmigen Spritzgußteil beliebig lange Rohrstücke
zusammengesteckt werden können. Anstelle einer Muffensteckverbindung lassen
sich auch Ansätze für eine Bajonettverbindung ohne weiters in dieser
zweischichtigen Form herstellen.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Muffenansatzes 7 eines
rohrförmigen Spritzgußteils 1 der Fig. 1 jedoch mit dem Unterschied, daß hier
eine Dreischichtstruktur des rohrförmigen Spritzgußteils 1 realisiert wurde. Diese
Dreischichtstruktur besteht aus einem äußeren Kunststoffüberzug 4, einer
faserverstärkten Innenschicht 3 und einem inneren Kunststoffüberzug 15. Ein
derartiger innerer Kunststoffüberzug 15 kann gleichzeitig mit dem Herstellen des
rohrförmigen Spritzgußteiles dadurch erreicht werden, daß der Formkern derart
schwach temperiert wird, daß beim Einspritzen der Kunststoffmassen für den
Kunststoffüberzug 4 und die faserverstärkte Innenschicht 3 auch ein dünner
innerer Kunststoffüberzug 15 entsteht, in dem an allen Innenwänden der Form der
Erweichungspunkt für die Kunststoffmasse des Kunststoffüberzugs 15 früher
unterschritten wird als für die Kunststoffmasse der faserverstärkten Innenschicht
3. In Fig. 2 wird außerdem gezeigt, daß der Muffenansatz 7 beliebig gegenüber
im rohrförmigen Abschnitt 16 stärker ausgebildet sein kann, um erhöhte Kräfte,
die auf die Muffen-Steckverbindung einwirken durch Versteifung der Muffe 7
aufzunehmen, ohne daß die Muffe 7 reißt oder bricht.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines rohrförmigen
Spritzgußteils 1 mit abgewinkelter Muffe 7 und angeformtem Schaltgehäuse 18.
Das rohrförmige Spritzgußteil 1 ist, wie in Fig. 2 gezeigt, dreischichtig aufgebaut
aus einem äußeren Kunststoffüberzug 4, einem inneren Kunststoffüberzug 15 und
einer dazwischen liegenden faserverstärkten Innenschicht 3. Das Schaltgehäuse 18
kann einen Taster 17 zum Ein- und Ausschalten, beispielsweise eines
Staubsaugermotors aufnehmen. In dem Schaltgehäuse 18 kann dazu ein Sender
zur Verbindung mit dem Staubsaugermotor untergebracht sein, der mit einem
Empfänger im Staubsaugermotorgehäuse zusammenwirkt. In dem Schaltgehäuse
18 können aber auch Zuleitungen enden, die in das rohrförmige Spritzgußteil mit
eingegossen wurden, um Schaltsignale des Tasters 17 über die eingegossenen
Verbindungsleitungen an ein Motorgehäuse weiterzugeben. Eine derartige
Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das rohrförmige Teil
mit einer aktiven Staubsaugerdüse, die eine rotierende motorbetriebene Bürste
enthält, zusammenwirkt.
Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spritzgußteils 1 der Fig. 3 mit
angeformter Aufnahme 19 für ein Zuleitungskabel. Auch in dieser
Ausführungsform wird ein dreischichtiger Aufbau des Spritzgußteils 1 eingesetzt,
der aus einem äußeren Kunststoffüberzug 4 einer faserverstärkten Innenschicht 3
und einem inneren Kunststoffüberzug 15 besteht. Die angeformte Aufnahme 19
kann in einem Spritzvorgang mit dem Spritzgußteil 1 hergestellt werden. Bei
dieser Ausführungsform weist das Spritzgußteil zusätzlich ein
Verbindungselement 20 mit schwalbenschwanzförmigem Ansatz auf, bei dem
beispielsweise ein Griff eingeführt werden kann. Eine derartige
Schwalbenschwanzführung kann entsprechende Verriegelungselemente
aufweisen, um einen abnehmbaren Handgriff in einer sicheren Position zu
verriegeln.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Teleskopmechanik 10 mit
verstellbarem Innenrohr 11 und abgebogenem Außenrohr 12, sowie
angegossenem Handgriff 6. Das Innenrohr 11 weist in dieser Ausführungsform
Aussparungen 13 an seiner äußeren Oberfläche auf, die mit einer Kugelmechanik,
die in dem angegossenen Verbindungselement 2 untergebracht ist,
zusammenwirkt. In dem Verbindungselement 2 kann ein Druckknopf 21
untergebracht werden, der eine Federvorspannung für das Kugelelement, das in
die Aussparung 13 eingreift, teilweise herabsetzt, so daß das Innenrohr 11
leichtgängig und verschieblich im Außenrohr positioniert werden kann. Mit dieser
Teleskopmechanik 10 ist es möglich, die ergonomisch günstigste Position für den
Benutzer einzustellen. In dieser Ausführungsform ist, im Gegensatz zur Fig. 4,
ein Handgriff 6 angegossen, der gleichzeitig mit der Herstellung des Außenrohres
12 beim Spritzgießen entsteht. Ein Steckansatz 8 ist gegenüber der
Außenrohrachse abgebogen, um beispielsweise einen Staubsaugerschlauch
anzuschließen.
Claims (24)
1. Rohrförmiges Spritzgußteil (1) aus Kunststoff mit einstückig angeformten
Verbindungselementen (2) für Reinigungsgeräte,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Spritzgußteil (1) eine faserverstärkte Innenschicht (3) und einen
äußeren, im wesentlichen durchgehenden Kunststoffüberzug (4) mit glatter
Oberfläche aufweist, der durch Spritzen in eine gemeinsame Form mit der
Innenschicht (3) verschmolzen ist.
2. Spritzgußteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
rohrförmigen Teile (5) innen und außen einen Kunststoffüberzug (4)
aufweisen und radial dazwischen liegend eine Innenschicht (3) umfassen.
3. Spritzgußteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
faserverstärkte Innenschicht (3) und der Kunststoffüberzug (4) mit einem
einzigen Spritzgußvorgang hergestellt sind.
4. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das rohrförmige Teil (5) überwiegend Material der
Innenschicht (3) aufweist.
5. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das rohrförmige Spritzgußteil (1) einen Griff (6)
aufweist.
6. Spritzgußteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
rohrförmige Teil (5) im Bereich des Griffes (6) abgebogen ist und einen
Steckansatz (8) für einen Staubsaugerschlauch aufweist.
7. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spritzgußteil (1) einen Muffenansatz (7) an
einem Ende und einen Steckansatz (8) an dem anderen Ende des
Spritzgußteils (1) aufweist.
8. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spritzgußteil (1) einen Ansatz für eine
Bajonettverbindung aufweist.
9. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Spritzgußteil Verbindungselemente (2) für eine
Teleskopmechanik (10) aufweist.
10. Spritzgußteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Teleskopmechanik ein Innenrohr (11) mit Aussparung (13) aufweist, in die
eine vorgespannte Kugel eingreift, die an einem Außenrohr (12) der
Teleskopmechanik (10) angebracht ist.
11. Spritzgußteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kunststoffüberzug (4) aus
Akrylbutadienpolystyrol, Polyamid oder Polypropylen ist.
12. Vorrichtung zur Herstellung des rohrförmigen Spritzgußteils nach einem
der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
eine Spritzgußform aufweist, die einen beheizten Formkern und eine
beheizte Außenform aufweist und eine zusätzliche Plastiziereinheit neben
einer Hauptplastiziereinheit umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung zum Einspritzen ein Einspritzhilfselement, vorzugsweise eine
konkave Düsenplatte und/oder einen Einspritzkonus aufweist, die an dem
Einspritzende (14) für das rohrförmige Teil (5) angeordnet sind und das
Spritzgußmaterial für den Kunststoffüberzug (4) und die Innenschicht (3)
auf einen ringförmigen Querschnitt verteilen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spritzgußform derart temperierbar ist, daß zunächst teilweise das Material
des Kunststoffüberzugs (4) die Innenwände der Außenform bedecken und
eine dünne Kunststoffhaut bilden kann, so daß sich eine schmelzflüssige
Grenzschicht zwischen Kunststoffhaut und einer nachdrängenden
Kunststoffmasse aus Material für den Kunststoffüberzug und aus
faserverstärktem Kunststoff für die Innenschicht (3) des rohrförmigen
Teils (5) bilden kann, wobei beide Kunststoffmassen aus einem
gemeinsamen Spritzzylinder in die Form spritzbar sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß der Formkern der Form mindestens zwei,
vorzugweise drei, unabhängig regelbare Heizzonen aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenform mindestens 2, vorzugsweise 3,
unabhängig regelbare Heizzonen aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mindestens einen Wasser- und/oder
Ölkreislauf aufweist, um Heizzonen des Formkerns und/oder der
Außenform regelbar mit Energie zu versorgen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Beheizung der Kernform
und/oder der Außenform Heizpatronen aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizpatronen für die Außenform rohrförmig sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die
Heizpatronen elektrische Heizpatronen sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spritzvorrichtung ein beheiztes Dreiwegeventil
zur Verbindung der zusätzlichen Plastiziereinheit mit einem Spritzzylinder
in einer ersten Stellung und zur Verbindung des Spritzzylinders mit einer
Spritzdüse der Form in einer zweiten Stellung aufweist.
22. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Spritzgußteils gemäß den
Ansprüchen 1 bis 11, das durch folgende Verfahrensschritte
gekennzeichnet ist:
- a) Auffüllen einer Zusatzplastiziereinheit mit Kunststoffgranulat für den Kunststoffüberzug (4) und Aufheizen des Kunststoffmaterials für den Kunststoffüberzug (4),
- b) Auffüllen einer Hauptplastiziereinheit mit Fasern und Kunststoff und/oder mit faserverstärktem Kunststoff und Aufheizen des Materials für die Innenschicht (3),
- c) Temperieren des Formkerns und/oder der Außenform zur Aufnahme des Kunststoffs,
- d) zunächst Einspritzen des Kunststoffs für den Kunststoffüberzug (4) in die temperierte Form,
- e) anschließend Einspritzen der Kunststoffmasse aus faserverstärktem Kunststoff für die Innenschicht (3) in die temperierte Form,
- f) Abkühlen der Form und Herausnehmen des fertigen, rohrförmigen Spritzgußteils.
23. Verfahren nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt:
Einbringen des Kunststoffs aus der Zusatzplastiziereinheit und der Hauptplastiziereinheit in einen gemeinsamen Spritzzylinder, wobei die Kunststoffmassen hintereinander in dem Spritzzylinder angeordnet werden und das Kunststoffmaterial aus der Zusatzplastiziereinheit den in Spritzrichtung vorderen Bereich des Spritzzylinders ausfüllt.
Einbringen des Kunststoffs aus der Zusatzplastiziereinheit und der Hauptplastiziereinheit in einen gemeinsamen Spritzzylinder, wobei die Kunststoffmassen hintereinander in dem Spritzzylinder angeordnet werden und das Kunststoffmaterial aus der Zusatzplastiziereinheit den in Spritzrichtung vorderen Bereich des Spritzzylinders ausfüllt.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß
durch ein Dreiwegeventil in einer ersten Stellung des Dreiwegeventils das
Auffüllen eines mit Material für die Innenschicht (3) gefüllten,
gemeinsamen Spritzzylinders im vorderen Bereich des Spritzzylinders mit
Kunststoff für den Kunststoffüberzug (4) aus der Zusatzplastiziereinheit
erfolgt und danach in einer zweiten Stellung des Dreiwegeventils das
Spritzgießen beider Kunststoffmassen aus dem gemeinsamen
Spritzzylinder in die temperierte Form in einem einzigen Spritzvorgang
durchgeführt wird.
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