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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Spritzgußverbundteilen
aus Kunststoff nach Patent . . . (Patentanmeldung P 21-03 885.7) Die Erfindung bezieht
sich auf das Spritzgießen und insbesondere auf ein Spritzgußverfahren und eine Vorrichtung
für die herstellung von Gegenständen, die einen Schichtaufbau oder Sandwich-Aufbau
aus einer Haut aus einem Material haben, das ein Kern aus einen ungleichen Material
mit Ausnahme am Angußbereich des Formlings umschließt, wie es später erläutert wird.
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Es ist vorgeschlagen worden, solche Gegenstände aus Kunststoffmaterialien
durch Spritzgießen herzustellen, bei dem die Kunststoffmaterialien aufeinanderfolgend
in einen Formhohlraum eingespritzt werden, so daß das zweite und jegliches nachfolgend
eingespritzte
Material in das erste Material eindringt und das umhüllende erste Material ausdehnt.
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Es ist ein solches Verfahren in der britischen Patentschrift 1 156
217 beschrieben, nach der das den Kern bildende Material schäumbar ist.
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In der britischen Patentschrift 1 219 097 wird ein Verfahren beschrieben,
bei dem getrennte linspritzeinheiten jeweils für Haut- und Kernmaterialien sowie
ein Ventil vorgesehen sind, um das jeweils in den Formhohlraum einzuspritzende Material
auszuwählen.
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Es ist erwünscht, ein alternatives System für das Umschalten von
einem Material zum anderen zu schaffen, so daß die Zeitspanne variiert werden kann,
während der beide Materialien eingespritzt werden können. Dies ist nicht möglich
mit einer einfachen Ventilanordnung; um einen Zeitbereich zu erhalten, innerhalb
dessen beide Materialien eingespritzt werden, ist eine Vielzahl von Ventilausftihrungen
erforderlich.
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Die Erfindung arbeitet auf der Grundlage des Prinzips, nach dem die
Zufuhrkanäle aus Haut- und Kerneinspritzeinheiten während der Einspritzstufe des
Formzyklus miteinander in Verbindung stehen, so daß Material von einer Einheit oder
der anderen dadurch fließen kann, daß man lediglich die Drücke variiert,
denen
#ie Haut- und Kernmaterialien ausgesetzt sind. Da die Haut- und-Kernmaterialien
in ihren jeweiligen Zuführungskanälen miteinander in Verbindung stehen, besteht
die Gefahr der Verunreinigung eines Materials durch das andere. Normalerweise ist
es nicht wichtig, die Verunreinigung von Kernmaterial durch das Hautmaterial zu
verhindern, während dies jedoch im umgekehrten Fall wichtig ist, da die Verunreinigung
des Hautmaterials durch das Kernmaterial zu Unregelmäßigkeiten und Fehlern im fertigen
Gegenstand führen kann. Selbstverständlich ist es nicht notwendig, daß der letzte
Anteil des Hautmaterials, das in die Form eingespritzt wird, frei von Verunreinigungen
durch das Kernmaterial ist, da dieser Anteil nicht auf der Oberfläche des Formlings
erscheint.
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Es ist ein erfindungsgemäßes'Verfahren entwickelt worden, bei dem
eine solche Verunreinigung dadurch vermieden wird, daß beim Einspritzen des Hautmaterials
Hautmaterial, welches anfänglich das Angußkanalende des Zuführungskanals einnimmt,
durch den das Kernmaterial dem Angußkanal zugeführt wird, zum Aufwärtsfließen im
Kernmaterialzuführungskanal in Richtung auf die Kernmaterialeinspritzeinheit gezwungen
wird.
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In der japanischen Patentanmeldung 70 029 90 ist ein Verfahren beschrieben,
bei dem unterschiedliche Materialien aufeinanderfolgend in einen Formhohlraum aus
getrennten Einspritzeinheiten eingespritzt werden, die miteinander in Verbindung
stehen und bei denen das Angußkanalende des Zufthrungskanals
für
das zweite Material beim Einspritzen des ersten Materials durch eine Säule des ersten
Materials eingenommen wird. Diese Säule soll Verunreinigung des ersten Materials
durch das zweite verhindern. Es ist jedoch keine rlaßnahme fr die Steuerung der
Bewegung dieser Säule aus erstem Material beim Einspritzen des ersten Materials
getroffen, obwohl vermutlich die Bewegung infolge Kompression des zweiten Materials
erfolgt, wenn der Druck im Angußkanal mit dem Füllen des Formhohlraums ansteigt.
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Es wurde festgestellt, daß die Bewegung infolge Kompression allgemein
nicht das Optimum liefert und daß es erwünscht ist, die Bewegung dieser Säule zu
steuern. Man muß genügend Bewegung zulassen, um Verunreinigung zu verhindern.
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In einigen Fällen, insbesondere in den Fällen, in denen der im Angußkanal
erzeugte Druck beim Einspritzen des ersten rla terials, d.h. des Hautmaterials gering
ist, wäre die Kompression des Kernmaterials nicht ausreichend, um genügend Bewegung
der Säule aus Hautmaterial für die Vermeidung der Verunreinigung des Ilautmaterials
mit Kernmaterial zu gestatten.
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In anderen Fällen, z.B. in solchen, bei denen ein großes Volumen
an Kernmaterial komprimiert werden kann und/ oder bei denen im Angußkanal hohe Drücke
erzeugt werden, z.B. dann, wenn mit hohen Einspritzgeschwindigkeiten dünne Formlinge
mit großer Fläche erzeugt werden, kann die Kompression
des Kernmaterials
weit mehr Bewegung der Hautmaterialsäule aufwärts im Kernmaterialzufilhrungskanal
gestatten, als erwünscht ist. Tatsächlich kann in manchen Fällen das Hautmaterial
entlang dem Kernmaterialzuführungskanal bis in den Kernmaterialeinspritzzylinder
gelangen, in dem es mit dem Kernmateriall vermischt werden kann.
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Es ist daher erwünscht, die Lage der Trennfläche ZWischen Hautmaterial
und Kernmaterial zu kontrollieren.
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Dementsprechend wird erfindungsgemäß ein Verfahren für die Herstellung
eines Spritzgußgegenstands geschaffen, der einen Kern aus einem spritzgußverarbeitbaren
synthetischen Harzmaterial aufweist, welches durch eine Haut aus einem spritzgußverarbeitbaren
synthetischen Harzmaterial an allen Punkten mit Ausnahme des Angußbereiches des
Formlings umschlossen ist, wobei die Haut- und Kernmaterialien aufeinanderfolgend
im fließfähigen Zustand in einen Formhohlraum eingespritzt werden, und zwar über
von getrennten Spritzzylindern kommende Zuführungskanäle und einen gemeinsamen Angußkanal,
wobei das Einspritzen mit Hilfe von Spritzkolben erfolgt, die in den Spritzzylindern
arbeiten, wobei das Verfahren so abläuft, daß das Kernmaterial in das Innere des
Hautmaterials eingespritzt wird und dabei das umgebende Hautmaterial zu den Enden
des Formhohlraumes ausdehnt; erfindungsgemäß sind die Zuführungskanäle beim Einspritzen
von Haut- und Kernmaterialien miteinander und mit dem
gemeinsamen
Angußkanal in Verbindung, wobei das Einspritzen des Hautmaterials begonnen wird,
wenn das Angußkanalende des Zuführungskanals für das Kernmaterial mit dem Hautmaterial
gefüllt ist; die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man beim Einspritzen
des Hautmaterials die Lage des Kernmaterial-Spritzkolbens direkt oder indirekt in
Abhängigkeit von der eingespritzten Haugmaterialmenge steuert, so daß das Hautmaterial
im Kernmaterial-Zuffthrungskanal aufwärts in Richtung auf den Kernmaterialspritzzylinder
fließt, so daß im wesentlichen Verunreinigung des gerade in den Formhohlraum eingespritzten
Hautmaterials durch das Kernmaterial verhindert wird, sowie dadurch, daß man beim
Einspritzen des Kernmaterials den Strom an Kernmaterial aufwärts im Hautmaterial-Zuführungskanal
auf eine Menge begrenzt, die nicht diejenige überschreitet, die der Kompression
des Hautmaterials und jeglichen hydraulischen Strömungsmittels entspricht, daß das
i1autrnaterial unter Druck halt, wodurch die Verunreinigung des die Oberfläche des
Gegenstands bildenden Hautmaterials durch das Kernmaterial im wesentlichen verhindert
wird.
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Die Einspritzmenge an Hautmaterial kann überwacht werden und so zur
Steuerung der Lage des Nernmaterialspritzkolbens benutzt werden, indem man die Lage
des lIautmaterialspritzkolbens überwacht oder die Zeit, die vom Beginn des Einspritzens
des Hautmaterials verstreicht oder indem man irgendwo im System den Druck überwacht,
d.h. denjenigen, der auf das
Hautmaterial durch den Hautmaterialspritzkolben
ausgeübt wird, da der Druck ansteigt, je mehr Hautmaterial eingespritzt wird.
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Der Kernmaterialspritzkolben wird vorzugsweise hydraulisch durch
Zufuhr eines ilydraulikfluids unter Druck in einen Zylinder angetrieben, in dem
ein Kolben verschiebbar sitzt, wobei der Zylinder oder der Kolben,vorzugsweise letzterer
mit dem Spritzkolben verbunden ist. Der Kernmaterialspritzkolben wird vorzugsweise
in der gleichen Weise angetrieben.
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Die Lage des Kernmaterialspritzkolbens wird vorzugsweise hydraulisch
gesteuert, indem man in den dem Kernmaterialspritzkolben zugeordneten Zylinder hydraulisches
Strömungsmittel eintreten oder aus diesem austreten läßt. Wird kein den Zylinder
beaufschlagendes Strömungsmittel oder Fluid abgelassen, bewegt sich der Spritzkolben
vom Zuführungskanalende weg, und zwar wegen Kompression des den Zylinder beaufschlagenden
Hydraulikfluids mit dem Druckanstieg in dem eingespritzten Material. Die Lage des
Spritzkolbens ist somit nicht unter Kontrolle. Wird bei der Erfindung ein hydraulisch
angetriebener Kernmaterialspritzkolben verwendet, wird die Menge an Hydraulikfluid
im Zylinder variiert, d.h. man läßt Fluid in den Zylinder eintreten oder austreten,
und zwar während des Einspritzens des Kernmaterials, wobei die in den
Zylinder
eintretende oder aus diesem austretende Menge an Hydraulikfluid direkt oder indirekt
durch die eingespritzte Hautmaterialmenge bestimmt wird.
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Zweckmäßig wird die Förderung von Fluid zu dem oder von dem dem Kernmaterialspritzkolben
zugeordneten Zylinder durch den Druck bestimmt, der auf den Haütmaterialspritzkolben
ausgeübt wird, wenn letzterer hydraulisch angetrieben wird, wobei dieser Druck benutzt
werden kann, um die Fluidmenge zu steuern, die zum Zylinder gefördert oder von diesem
entnommen wird, indem man den Druck im Zylinder steuert.
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Wo Fluid aus dem Zylinder zu entnehmen ist, d.h. wo der Kernmaterialspritzkolben
sich in einem größeren Ausmaß rückwärts bewegen soll, als es bei bloßer Kompression
des Fluids eintreten würde, kann das Fluid durch ein Ventil abgenommen werden, welches
zum Einsatz kommt, wenn der Druck in dem dem Kernmaterialspritzkolben zugeordneten
Zylinder eine Höhe Uberschreitet, die durch den Druck bestimmt wird, dem der Hautmaterialspritzkolben
ausgesetzt wird.
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Wo dem dem Kernmaterialspritzkolben zugeordneten Zylinder Fluid zugeführt
wird, damit sich der Spritzkolben vorwärts bewegt, stehenbleibt oder sich in einem
geringeren Maß rückwirts bewegt als sich ergeben würde, wenn das Fluid lediglich
komprimiert würde, kann Fluid dem Zylinder kontinuierlich durch eine Pumpe wenigstens
während des Einspritzens des Hautmaterials zugeführt werden, während der Überschuß
durch ein
solches druckbetätigtes Ventil abgezogen wird. Es ist
hervorzuheben, daß dann, wenn gemäß häufigem Fall die Hautmaterial- und Kernmaterialspritzkolben
durch Hydraulik zylinder mit unterschiedlichen Durchmesser mit Bezug auf die Spritzkolben
angetrieben werden, der Druck auf die Spritzkolben durch das Verhältnis der Spritzkolben/Zylinderflächen
und den Druck in den Zylindern bestimmt wird. Macht man die Verhältnisse für die
Haut- und Kernmaterialeinspritzeinheiten unterschiedlich, indem man z.B. einen Spritzkolben
größeren Durchmessers für das Kernmaterial und Zylinder gleicher Abmessung für jede
Einheit vert,endet, wie es häufig der Fall ist, kann der Druck in den Zylindern
der gleiche seinr während dennoch der Druck, dem der IIau#rnaterialspritzkolben
ausgesetzt wird, größer als derjenige sein kann, dem der Kernmaterialspritzkolben
ausgesetzt wird.
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Die im Kernmaterialzuführungskanal aufwärts fließende Hautmaterialmenge
sollte so gewalt wurde, daß Kernmaterial nicht in Ge-genrichtung zum Hautmaterialstrom
diffundieren kann und sich mit dem in den Formhohlraum eingespritzten Kernmaterial
vermischen kann.
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Die Fließmenge an Hautmaterial, die man zulassen kann oder die man
bewirkt, kann durch einige Versuchsformlinge ermittelt werden, um das Optimum für
einen gegebenen Satz an Spritzbedingungen zu erhalten. Wo die Kontrolle automatisch
mit
Hilfe eines druckbetätigten Ventils gemäß Vorbeschreibung erfolgt, wird vorgezogen,
daß das Ventil einstellbar ist, so daß die zulässige Fließmenge variiert werden
kann.
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Beim Einspritzen des Kernmaterials wird der Kernmaterialstrom aufwärts
im Hautmaterialzuführungskanal in Richtung auf den Hautmaterialspritzzylinder so
begrenzt, daß er weniger als derjenige ist, der durch Kompression des Hautmaterials
und durch Kompression jeglichen hydraulischen Fluids auftreten würde, das das Hautmaterial
unter Druck halt, d.h., wird der Hautmaterialspritzkolben hydraulisch angetrieben,
muß der Strom an Kernmaterial aufwärts im IIautmaterialzurti.= rungskanal infolge
Kompression durch das eingespritzte Kernmaterial gleich oder kleiner als der Strom
sein, der aer Kompression des iiautmaterials und des hydraulischen Fluids entspricht.
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Wo der Strom an Kernmaterial aufwärts im Hautmaterialzuführungskanal
in einer Menge, die gleich der Kompression des Hautmaterials und des das Hautmaterial
unter Druck haltenden hydraulischen Fluids ist, klein genug ist, um Verunreinigung
des ilautmaterials durch das Kernmaterial ZU verhindern, kann die Bewegung auf diese
Menge dadurch begrenzt werden, daß man Abfluß des Hydraulikfluids verhindert, das
den dem Hautmaterialspritzkolben zugeordneten Zylinder unter Druck hält.
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Es ist erwünscht, daß bei der Hautmaterialeinspritzung und beim zwangsweisen
Aufwärtsstrdmen des Hautmaterials im
Kernmaterialzuführungskanal
zur Verhinderung der Verunreinigung die Kernmaterialfließmenge aufwärts im Hautmaterialzuführungskanal
bei der Kernmaterialeinspritzung kleiner als die Hautmaterialfließmenge aufwärts
im Kernmaterialzuführungskanal beim Hautmaterialeinspritzen ist. Wo während der
Hautmaterialeinspritzung die im Kernmaterialzufiihrungskanal aufwärtsströmende Hautmaterialmenge
kleiner ist als die der Sompression des Kernmaterials und jeglichen Ilydraulikfluids
ist, das das Kernmaterial unter Druck hält, kann die Kernmate-rialfließmenge aufwärts
im Hautmaterialzuführungskanal bei der Kernmaterialeinspritzung auf eine Menge begrenzt
werden, die beträchtlich kleiner als die Kompression des Hautmaterials im Einspritzzylinder
und die Kompression jeglichen hydraulischen Fluids ist, das das Hautmaterial unter
Druck hält.
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Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man die Bewegung des Hautmaterialspritzkolbens
in Richtung vom Zuführungskanalende des Hautmaterialspritzzylinders weg verhindert
und dadurch Bewegung des Kernmaterials aufwärts im Ilautmaterialzuführungskanal
infolge Kompression des das Hautmaterial unter Druck haltenden hydraulischen Fluids
ausschließt oder indem man die Menge an Hautmaterial begrenzt, die komprimiert werden
kann. Da das Kernmaterial nach dem iiautmaterial eingespritzt wird, wird der Hautmaterialspritzzylinder
nicht voll sein, obwohl er gemäß nachfolgender Beschreibung Hautmaterial
enthalten
kann, so daß es wahrscheinlich ist, daß weniger Hautmaterial für das Komprimieren
verfügbar ist. Die für das Komprimieren verfügbare Hautmaterialmenge kann alternativ
durch Verwendung eines Rücks##agventils irn l1autmaterialförderkanal zwischen dem
ifautmaterialspritzzylinder und der Verbindung der Zuführungskanäle, d.h. dem gemeinsamen
Angußkanal begrenzt werden.
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Wo die im I1autmaterialzuführungskanal aufwärts fdeßende Kernmaterialmenge
dadurch begrenzt wird, daß man die Bewegung des 1lautmaterialspritzkolbens vom Fuffihrungskanalende
des Hautmaterialspritzzylinders weg verhindert, kann die Bewegung dadurch verhindert
werden, daß man den Hautmaterialspritzkolben mit einem Druck beaufschlagt, der höher
als der höchste an den Kernmaterialspritzkolben bei der Kernmaterialeinspritzung
angelegte Druck ist. In einem solchen Fall, bei dem es nicht erwünscht ist, daß
sich der Hautmaterialspritzkolben bei der Kernmaterialeinspritzung vorwärts bewegt,
wird es notwendig sein, einen Grenzanschlag vorzusehen, gegen den der Hautmaterialspritzkolben
stößt, um Vorwärtsbewegung des Einspritzkolbens unter dem angelegten höheren Druck
zu verhindern.
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Die Ausgangsbedingung - das Angußkanalende des Kernmaterialzuführungskanals
ist mit Hautmaterial gefüllt - läßt sich dadurch herbeiführen, daß man eine weitere
Menge an
Hautmaterial nach dem Einspritzen des Kernmaterials einspritzt.
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Zweckmäßig wird dies dadurch herbeigeführt, daß man den Hautmaterialspritzkolben
bei der Kernmaterialeinspritzung lösbar sperrt, so daß bei der Lösung der Sperre
der Hautmaterialspritzkolben sich weiter vorwärts bewegen kann, um eine weitere
Menge an lIautmaterial einzuspritzen. Bei Verwendung eines Hauteinspritzkolbens
in Form einer Schnecke, der Drehbewegung und hin- und hergehende Bewegung ausführen
kannXesteht eine alternative Methode für das Einspritzen der weiteren Hautmaterialmenge
darin, daß man am Erde des Einspritzens der ersten Charge an Hautmaterial oder a
Ende der Einspritzung des Kernmaterials - sofern der Hautmaterialspritzkolben bei
der Kernmaterialeinspritzung vorwärts gezwungen wird, daß man dafür sorgt, daß der
Ilautmaterialspritzkolhen an einer weiteren Vorwärtsbewegung gehindert sind, beispielsweise
durch Anlage an einen Anschlag, und daß man die Schnecke dreht, so daß eine weitere
Menge an Hautmaterial durch Schneckenförderung dem Zuführungskanalende des Hautmaterialeinspritzkolbens
zugeführt wird; da sich der Spritzkolben unter Druck befindet - so, daß er nicht
rückwärts gedrückt wird - wird die weitere Menge an Hautmaterial in den Zuführungskanal
gerckt und eingespritzt.
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Das Einspritzen der weiteren Menge an ilautmaterial hat den weiteren
Vorteil, daß eine kleine Hautmaterialmenge in der Form in das Innere des Kernmaterials
gespritzt wird, so daß
beim Entfernen des geformten Gegenstands
aus dem Formhohlraum und nach Entfernen des Angußkegels, d.h. des im Angußkanal
geformten Materials vom Gegenstand, die freie Angußfläche des Formlings lediglich
im wesentlichen aus Hautmaterial besteht und lediglich ein schmaler Ring aus frei
liegendem Kernmaterial vorliegt. Dieser Ring kann so schmal gemacht werden, daß
er bei Erhitzen des Angußkanals und/oder durch die Verwendung hoher Einspritzgeschwindigkeiten
praktisch unsichtbar ist.
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Nach dem Einspritzen der Haut- und Kernmaterialien wird der Formhohiraum
vorzugsweise von den Zufiihrungskanälen isoliert und werden vorzugsweise ferner
die haut- und Kern#aterialeinspritzzylinder voneinander getrennt, indem man ein
Ventil oder mehrere geeignet angeordnete VentiLe verschließt.
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Hierdurch wird es möglich1 den Formling aus dem Formhohlraum zu entnehmen
und die Einspritzeinheiten in die Ausgangsstellung für den nächsten Formzyklus zurückzuführen,
ohne daß die Notwendigkeit besteht, das Material in den Zuführungskanälen aufzufrieren
oder aufzutauen. Wo die Zuführungskanäle voneinander isoliert sind, können die Haut-
und Kernmaterialeinspritzeinheiten in die Ausgangspositionen unabhängig voneinander
rückgeführt werden, ohne daß die Lage der Trennfläche von Haut- und Kernmatcrialien
gestört wird. Bin einziges Ventil kann an der Verbindungsstelle der Zuführungskanäle
und des Angußkanals vorgesehen werden; alternativ können in jedem Zuführungskanal
getrennte Ventile angeordnet werden.
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Gemäß Vorbeschreibung ist es möglich, mit dem Einspritzen des Kernmaterials
zu beginnen, bevor das Einspritzen des Iiautmaterials vollendet ist.
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Es ist erwünscht, daß die Zeitspanne, während der beide Materialien
eingespritzt werden, d.h. die Zeitspanne der Einspritzüberlappung nach Wunsch variiert
werden kann.
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So kann nach Bedarf die Überlappungszeit von keiner Überlappung (so
kann im Bedarfsfall beispielsweise eine Pause zwischen dem Einspritzen des Hautmaterials
und dem Einspritzen des Kernmaterials vorliegen) auf nahezu vollständige Hautmaterialeinspritzzeit
variieren. Wie groß die Uberlappung zugelassen werden kann, bevor das Kernmaterial
durch das Hautmaterial hindurchbricht, kann durch einfache Versuche ohne Schwierigkeit
ermittelt werden. Etwas Überlappung ist erwünscht, da dies die Bildung von Verzögerungsstellen
auf dem Formling auf ein Minimum reduziert, die an der Stelle auf der Oberfläche
entstehen, wo eine erhebliche Verzögerung mit nachfolgender Beschleunigung der wandernden
Schmelzfront beim Umschalten von der Einspritzung von Hautmaterial auf die Einspritzung
von Kernmaterial auftritt.
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Wo keine Einspritzüberlappung von Haut- und Kernmatenahen auftritt
und die Kernmaterialbewegung aufwärts im Hautmaterialzuführungskanal dadurch begrenzt
wird, daß man die
Bewegung des llautmaterialspritzkolbens von dem
Zuführungskanalende des Elautmaterialspritzzylinders weg verhindert, kann die Rückwärtsbewegung
des Spritzkolbens dadurch verhindert werden, daß man den Hautmaterialspritzkolben
zu einem Stillstand bringt, die Hydraulikzufuhr zu dem llautmaterialspritzkolben
von derjenigen isoliert, die den Kernmaterialspritzkolben beliefert, und an den
Ilautmaterialspritzkolben Druck von einem Akkumulator anlegt, ~der unter einem Druck
steht, der iiber dem höchsten Druck liegt, der an dem Kernmaterialspritzkolben während
der Hautmaterialeinspritzung liegt.
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Wo dieses System angewendet wird und eine weitere Menge an Hautmaterial
dadurch eingespritzt wird, daß man eine Sperre löst, die die Vorwärtsbewegung des
TIautmaterialspritzkolber.s verhindert, kann der Akkumulator in Bereitschaft für
den nächsten Einspritzzyklus während des Einspritzens der weiteren Menge an Hautmaterial
unter Druck gesetzt werden, da der für das Einspritzen dieser weiteren rlenge an
Hautmaterial notwendige Druck den höchsten an den Kernmaterialspritzkolben angelegten
Druck während der Kernmaterialeinspritzung übersteigt.
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Erfindungsgemäß wird ferner eine Einspritzvorrichtung für eine Spritzgießmaschine
vorgeschlagen, die eine erste Einspritzeinheit für ein erstes Material und eine
Einspritzeinheit für ein zweites Material aufweist, die jeweils einen hin- und herbewegbar
in einem Spritzzylinder sitzenden Spritzkolben und einen Zuführungskanal aufweisen,
der an an Spritzzylinder
angeschlossen ist, wobei die Zuführungskanäle
so angeordnet sind, daß sie beim Linspritzen von Materialien aus den Spritzzylindern
miteinander und mit einem gemeinsamen Angußkanal in Verbindung stehen; ferner ist
eine Steuereinrichtung vorgesehen, um die Lage des Spritzkolbens der Einspritzeinheit
für das zweite Material während des Einspritzens des ersten Materials in Abhängigkeit
von - direkt oder indirekt -der Menge des eingespritzten ersten Materials zu steuern,
sowie eine Begrenzungeinrichtung, um den Strom an zweitem Material aufwärts im Zuführungskanal
der Linspritzeinheit des ersten Materials während des Einspritzens des zweiten Materials
zu begrenzen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Anlage mit am zs ehdrigen
Hydrauliksystem, wobei die Anordnung für den Augenbiicit dea Beginns des Einsprltzzyklus
gezeigt ist; Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, die das System
beim Einspritzen des Hautmaterials zeigt; Fig. 3 ist eine den Fig. 1 und 2 entsprechende
Darstellung, die das System beim Beginn des Einspritzens des Kernmaterials zeigt;
Fig.
4 ist eine den Fig. 1 bis 3 entsprechende Darstellung, die das System beim Einspritzen
des IXernnaterials nach dem Aufhören der Hautmaterialeinspritzung verdeutlicht;
Fig. 5 ist eine den Fig. 1 bis 4 entsprechende Darstellung, die das System an Ende
der Einssritzung des Kernmaterials und in einem Zustand zum Einspritzen einer weiteren
Menge an Hautmaterial zeigt; Fig. 6 ist eine den Fig. 1 bis 5 entsprechende Darstellung,
die das System beim Einspritzen der weiteren Menge an I1autmaterial zeigt; Fig.
7 ist eine den Fig. 1 bis 6 entsprechende Darstellung, die das System nach dem Linspritzen
der weiteren Menge an Hautmaterial und während des Kühlungszyklus zeigt, bei dem
die Einspritzzylinder erneut gefüllt werden.
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Bei dieser Ausführungsform kann sich der Kernnaterialspritzkolben
beim Einspritzen des iiautmaterials ruckwirts bewegen, während der Hautmaterialeinspritzkolben
an ein~ Rückaäresbewegung beim Einspritzen des Kernmaterials gehindert ist.
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Die Maschine besitzt zwei Spritzzylinder 10, 20, aus denen Hautmaterial
11 bzw. Kernmaterial 21 mit Ijilfe von hin-und herbewegbaren Schnecken 12, 22, durch
zugehörige Zuffihrungskanäle
13, 23 in ein Ventil 1 und von dort
über einen Angußkanal 3 in einen Formhohlraum 2 gefördert werden kann. Die Spritzzylinder
10 und 20 mit den zugehörigen Schnecken haben unterschiedliche Innendurchmesser,
wobei der Spritzzylinder 20 im Durchmesser größer ist als der Spritzzylinder 10.
Den Schnekken 12 und 22 wird IIaut- bzw. Kernmaterial über Fördertrichter 14 bzw.
24 zugeführt. Die Schnecken können mit Hilfe (nicht gezeUter) Motoren gedreht und
mit Hilfe von Spritzkolben 15, 25 vorwärts bewegt werden. Die Spritzkolben 15, 25
werden mit Hilfe von Kolben 16 bzw. 26 hydraulisch angetrieben, die in Zylindern
17, 27 wirken. Die Kolben 16, 26 unterteilen die Zylinder in zwei Abteile 18, 28
bzw. 19, 29.
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Mit Hilfe einer Pumpe 4 kann aus einem Speicher 5 Hydraulikfluid
einem Abteil 18, 28 der Zylinder 17, 27 über Ventile 110, 210 zugeführt werden.
(IIydrauli}:fluid kann ferner im Notfall den anderen Abteilen 19, 29 der Zylinder
17, 27 über Ventile 111, 211-zugeführt werden). Die Pumpe 4 arbeitet normalerweise
kontinuierlich; liefert sie Fluid bei einem Druck oberhalb einem bestimmten Grenzwert,
kehrt dieses über ein Entlastungsventil 6 zum Speicher 5 zurück. Das Hydraulikfluid
in den Abteilen 18, 28 der Zylinder 17, 27 kann zu dem Speicher 6 über Ventile 112,
212 und druckabhängige Ventile 113, 213 rückgeführt werden.
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Wie später noch erläutert wird, kann eine zweite Pumpe 214 und ein
zugehöriges Entlastungsventil 215 vorgesehen werden, um llydraulikfluid dem Abteil
28 des Zylinders 27 über ein Ventil 216 zuzuführen.Qemäß nachfolgender Beschreibung
kann diese Pumpe und das zugehörige Entlastungsventil zusätzlich zu der Pumpe 4
vorgesehen werden oder es kann die Zufuhr von der Pumpe 4 zum Abteil 28 des Zylinders
27 über das Ventil 210 weggelasseti werden. in der nun beschriebenen Ausführungsform
sind die Pumpe 214 und Ventile 215 und 216 weggelassen.
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In dem hydraulischen Kreis für die Hautmaterialeinspritzeinheit ist
ein Akkumulator 114 eingeschaltet, der einen Kolben 115 aufweist, der den Akkumulator
in zwei Abteile 116, 117 unterteilt. Das Abteil 116 enthält Hydrdulikfluid und ist
an das Abteil 18 des Zylinders 17 über ein Ventil 118 angeschlossen. Das andere
Abteil 117 enthält Gas und ist verschlossen.
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An dem Spritzkolben 15 ist ein Kragen 119 vorgesehen, der gegen einen
axial einstellbaren Grenzanschlag 120 anschlagen kann, der außer Berührung mit dem
tragen 119 bewegt werden kann. Schlägt der Kragen 119 gegen den Grenzanschlag 120,
kann der Spritzkolben nicht vorwärts bewegt werden.
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Bei Beginn des Zyklus wird 51 mit konstanter Volumenrate in das Abteil
18 des Zylinders 17 über das Ventil 120 eingepumpt, bis der Druck so hoch ist, daß
das Entlastungsventil 6 ölüberschuß zum Speicher 5 rückgeführt.
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Das Abteil 28 des Zylinders 27 wird anfänglich auf eine vorbestimmtem
Druck gehalten (zweckmäßig wird es auf denselben Druck gebracht wie das Abteil 18
des Zylinders 17, indem man das Ventil 210 offenhält und das Ventil 212 geschlossen,
wobei dann das Ventil 210 geschlossen und das Ventil 212 geöffnet wird, so daß das
Iternrbaterialhydraulik-System mit Ausnahme des @ntlastungsventils 213 geschlossen
wird, das so eingestellt wird, daß es offen ist, wenn der Druckunterschied zwischen
dem Abteil 18 des Zylinders 17 und dem Abteil 28 des Zylinders 27 einen vorbestimmten
Wert hat Dieses System ist in Fig 1 gezeigt.
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Das Sperrventil 1 wird geöffnet, so daß der Druck in der Schmelze
am Angußkanalende des #autmaterialzuführungskanals 13 abfällt (auf Atmosphärendruck,
wenn die Fonn 2 sich auf Atmosphärendruck befindet). Mit Rücksicht auf die Druckdifferenz
zwischen dem Angußkanalende des Zuführungskanals 13 und des Spritzzylinders 10 wird
Hautmaterial 11 eingespritzt.
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Der Spritzkolben 15 bewegt sich somit und es wird mehr öl in das Abteil
18 eingepumpt, so daß der Druck aufrechterhalten wird, der notwendig ist , damit
das Hautmaterial 11 fließt.
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währena ein Llruckahfall auch im Zuführungskanal 23 eintritt, fließt
nur wenig Kernmaterial, da kein öl in das Abteil 28 des Zylinders 27 gepumpt wird,
so daß der Spritzkolben 25 nicht vorwärtsbewegt wird. Der Druck des Kernmaterials
21 im Spritzzylin der 20 fällt somit ab auf den Druck an der Verbindung der Zuführungskanäle
13 und 23. Der Spritzkolben 15 bewegt sich mit konstanter Vorschubrate mit dem Einpumpen
des Öls mit konstanter Rate. Mit dem Aufbau des Drucks in der Form erhöht sich auch
der Druck an der Verbindung der Zuführungskanäle 13 und 23. Der Druck an der Verbindungsstelle
übersteigt somit den Druck im Kernmaterialspritzzylinder 20, so daß eine kleine
Menge 121 an Hautmaterial 11 in den Kernmaterialzu -#-rungskanal 23 in Richtung
auf den Kernmaterialspritzzylinder 20 fließt. Dieser Materialfluß wird dadurch gesteuert,
daß man Rückbewegung des Spritzkolbens 25 gestattet, indem man öl aus dem Abteil
28 des Zylinders 27 durch die Ventile 212 und 213 ablaufen läßt. Der Materialstrom
erfolgt auch deswegen, weil sich die Kernmaterialschmelze 221 kompr#miert. Das System
hat dann den Zustand gemäß Fig. 2, Ist eine vorbestimmte Menge an itautmaterial
11 eingespritzt worden, wird das Ventil 212 geschlossen und dann aas Ventil 210
geöffnet, so daß nunmehr öl zu den beiden Abtei'en 18 und 28 der Zylinder 17 bzw.
27 gepumpt wIrd. Der iiautmateriaspritzkolben 15 verzögert sich somit, während der
Kernmaterialspritzkolben
25 beschleunigt. Das System befindet
sich nunmehr im Zustand der Fig. 3. Das Einspritzen des Kernmaterials 21 beginnt
somit, während noch das Hautmaterial 11 eingespritzt wird. Der Kragen 119 des Hautmaterialeinspritzkolbens
15 trifft dann auf den Grenzanschlag 120, so daß das Einspritzen des Hautmaterials
11 bgestoppt wird. Das Ventil 110 wird dann -geschlossen und das Akkumulatorventil
118 geöffnet, so daß die Hautmaterial-Hydraulikschaltung ein geschlossenes System
bildet. Das Hydraulikfluid im Abteil 116 ist zuvor im wesentlichen auf den Volldruck
komprimiert worden, der durch das Entlastungsventil 6 zugelassen wird, so daß der
Kolben 115 das Gas im Abteil 114 komprimiert. Dieses Gas möchte sich ausdehnen,
so daß der volle Druck vom Akkumulator 114 auf das Abteil 18 des Zylinders 17 übertragen
wird. Dies verhindert Rückwärtsbewegung des Hautmaterialspritzkolbens 15, da der
Druck im Abteil 28 des Zylinders 27 nicht den Maximaldruck erreicht, den das Entlastungsventil
6 zuläßt und da der Druck des Hautmaterials im Spritzzylinder 10 nicht größer sein
kann als der des Kernmaterials 21 und da der Kernmaterialspritzzylinder 20 größeren
Durchmesser als der Hautmaterialspritzzylinder 10 hat, so daß der Druck im Abteil
18 des Zylinders 17 stets größer als derjenige im Abteil 28 des Zylinders 27 sein
muß. Somit kann das Kernmaterial lediglich durch Kompression der Schmelze an Hautmaterial
im Hautmaterialzuführungskanal 13 aufwärtsfl#eßen. Das System befindet sich nunmehr
im Zustand der Fig. 4.
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Sofern keine überlappende Einspritzung von Haut- und Kernmaterial
11 und 21 erwünscht ist, wird das Abteil 18 des Zylinders 17 auf vollen Druck aufgepumpt,
sobald der Kragen 119 gegen den Grenzanschlag 120 trifft, wobei der Ueberschuß an
Hydraulik fluid über das Entlastungsvent l 6 zum Reservoir 5 gepumpt wird, (sofern
keine Uberlappung der Einspritzung erwünscht ist besteht nicht die Notwendigkeit
für das Akkumulatorventil 118 und für den S.kumulator 114, da das Öl im Abteil 18
des Zylinders 17 als sein eigener Akkumulator wirkt) werden die Ventile 110 und
212 geschlossen und dann das Ventil 210 geöffnet, damit das Einspritzen des Rernnaterfals
veranlaßt wird.
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(Da der Spritzzylinder 20 größeren Durchmesser als der Spritzzylinder
10 hat und da der Staudruck im Spritzkolben 18 für das Hautmaterial 11 für dessen
Rückbewegung nicht denjenigen Druck übersteigen kann, der durch den Spritzkolben
25 auf das Kernmaterial 21 ausgeübt wird, kann alternativ das Ventil 110 bei der
Kernmaterialeinspritzung offengehalten werden, da der Rückdruck oder Staudruck,
wie er auf das Fluid im Abteil 18 des Zylinders 17 ausgeübt wird, nicht den Druck
übersteigen kann, der im Abteil 28 des Zylinders 2i herrscht. Auf diese Weise ist
die Verwendung des Akkumulatcrs 14 und des ventils 118 während der Kernmaterialeinspritzung
nicht erforderlich, so daß der Akkumulator stattdessen im Bedarfsfall dafür benutzt
werden kann, um den anfänglichen impuls bei der Hautmaterialeinspritzung
zu
liefern.) Ist das Einspritzen des Kernmaterials 21 beendet, wird das Ventil 110
geöffnet und der Grenzanschlag 120 zurückgezogen, während das Ventil 210 geschlossen
und das Ventil 212 geöffnet wird. Das System befindet sich dann in Zustand gemäß
Fig. 5. Das komprimierte Gas in Abteil 117 des Akkumulators 114 dehnt sich aus und
drückt den Kolben 115 nach vorn, so daß Öl dem Abteil 18 des Zylinders l7 zugeführt
wird. Auf diese Weise erhält die Einspritzung einer weiteren Menge an Hautmaterial
einen anfänglichen zusätzlichen Impuls. Der Hautmaterialspritzkolben 15 bewegt sich
somit vorwärts und spritzt mehr Hautmaterial 11 ein und bewirkt, daß etwas Hautmaterial
121 den Kernmaterialzuführungskanal 23 aufwärtsfließt, wenn der Spritzkolben 25
etwas durch ulablars aus dem Abteil 28 des Zylinders 27 durch die Ventile 212 und
213 zurückgezogen wird.
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Dieser Zustand des Systems ist in der Fig 6 verdeutlicht. Der volle
Einsprltzdruck wird allc#emein im Abteil 18 des Zylinders 17 gefordert, um die restliche
Menge an flautmaterial 11 einzuspritzen, so daß das Abteil 116 des Akkumulators
114 gleichzeitig auf den vollen Druck belastet wird. Das Sperrventil 1 und das Akkumulatorventil
118 werden dann geschlossen und es wird der Formling gekühlt und aus dem Forinhohlraum
2 entnommen.
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Beim Kühlen ist das Ventil 110 geschlossen und das Ventil 112 geöffnet
und werden die Spritzkolben 15 und 25 durch Rückschrauben der Schnecken 12 und 22
zurückgezogen, um die Einspritz
zylinder 10 und 20 mit haut- und
Kernmaterialien aus den Fördertrichtern 12 bzw. 24 erneut zu fülLen. Das System
befindet sich dann im Zustand gemäß Fig. 7 während des Rückschraubens der Schnecken.
Sind die Spritzzylinder 10 und 20 gefüllt, d.h. die Kolben 16 und 26 zurückgezogen,
werden die Ventile 112 und 212 geschlossen, die Ventile 110 und 210 geöffnet, um
das System für den nächsten Einspritzzyklus unter Druck zu setzen.
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(Die Ventile 111 und 211 sind normalerweise offen zum Speicher 5
und brauchen lediglich im Notfall betätigt zu werden, um die Spritzkolben 15 und
25 zurückzudrücken, sofern dies notwendig werden würde.).
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Sofern es erwünscht ist, den Spritzkolben 25 bei der Kernmaterialeinspritzung
vorwärts zu bewegen, wird gemäß Vorbeschreibung eine zweite Pumpe 214 benutzt, um
kontinuierlich das Abteil 28 des Zylinders 27 bei der Einspritzung des nautnaterials
zu beauwschlagen. Sofern diese Pumpe 214 auch für das Einspritzen des Kernmaterials
benutzt wird, kann die Speisung des Zylinders 27 aus der Pumpe 4 über das Ventil
210 weggelassen werden.
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Kunststoffmaterialien, die bei der Windung benutzt werden können,
sind solche, die in einen Formhohlraum eingespritzt werden können, während sie sich
im Zustand einer viskosen
Flüssigkeit befinden und die anschließend
im Formhohlraum aushärten können. Somit können thermoplastische Harzmaterialien
benutzt werden, die in Form einer viskosen Schmelze in die Form eingespritzt werden
können und die durch Kühlen im Formhohlraum verfestigen können. Alternativ können
warmhärtbare Ilarzmaterialien benutzt werden, die in den Formhohlraum in Form einer
Viskosen Schmelze eingespritzt werden und die man dann durch Vernetzen innerhalb
des Formhohlrauns verfestigen läßt. Im allgemeinen werden warmhärtbare Harzmaterialien
durch Erhitzen quervernetzt.
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Beispiele für geeignete, im Spritzgußverfahren verarbeitbare thermoplastische
Harze sind: Polymere und Mischpolymere von A-Olefinen wie hoch- und niedrigdichtes
Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, #oly-4-methylpenten-1, Propylen/ Äthylen-Mischpolymere,
Mischpolymere von 4-Methylpenten-1 mit linearen q #-Olefinen, die 4 bis 18 Kohlenstoffatome
enthalten und Athylen/Vinylacetat-Mischpolymere; Polymere und Mischpolymere von
Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylbutyral, Styrol, substituierten Styrolen, wie #-?iethylstyrol,
Acrylnitrll, Butadien, Methylmethacrylat, Vinylidenchlorid. Spezielle Beispiele
für solche Polymere sind Vinylchloridhomopolymere und Mischpolymere von Vinylchlorid
mit vinylacetat,Propylen, Athylen, Vinylidenchlorid, Alkylacrylaten wie 2-Äthylhexylacrylat,
Alkylfumaraten, Alkylvinyläthern0 wie Cetylvinyläther und N-Arylmaleimiden, wie
N-o-Chlorphenylmaleimid, Polyvinylacetat,
Polyvinylburyral; #Polystyrol,
Styrol/Acrylnitril-Mischpolymere; Polyacrylnitril; Mischpolymere von Butadien mit
Methylmethacrylat und/oder Styrol und vorzugsweise Acrylnitril; Polymethylmethacrylat;
Mischpolymere von Methylmethacrylat mit geringen Mengen von Alkylacrylat wie Methylacrylat,
Athylacrylat und Butylacrylat; Mischpolymere von llethylmethacrylat, N-Arylmaleimiden
und vorzugsweise Styrol; und Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Mischpolymere, schmelzverarbeitbare
Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen.
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Halogenierte Polymere oder rfischpolymere z.B. halogenierte q #-Olefinpolymere,
wie chloriertes Polyäthylen oder halogenierte Vinylchloridpolymere wie chloriertes
Polyvinylchlorid können verwendet werden.
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Weitere Spritz gußverarbeitbare thermoplastische Polymere, die benutzt
werden können, umfassen J'#ondensationspolymere wie die spritzgußverarbeitbaren
Massen von linearen Polyestern wie Polyäthylenterephthalat, Polyamide wie Polycaprolactam,
Polyhexamethy lenadipan~ide und Copolyamide wie Mischpolymere von iiexamethylendiaminadipat
und Hexamethylendiaminisophthalat, insbesondere solche Verbindungen, die 5 bis 15
Gew.% Hexamethylendiaminisophthalat enthalten, Polysulfone und Copolysulfone, Polyphenylenoxyde>
Polycarbonate, thermoplastische Polymere und Mischpolymere von Formaldehyd, thermoplastische
lineare
Polyurethane und die thermoplastischen Derivate von Cellulose wie Celluloseacetat,
Cellulosenitrat und Cellulosebutyrat und gemischte Celluloseester, z.B. Celluloseacetatbutyrat.
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Wo ein Mischpolymeres benutzt wird, hängen die in einem Mischpolymeren
verwendeten Mengen an Comonomeren unter anderem von den erwünschten Eigenschaften
des Formlings ab.
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Zu warmhartbaren Harzen gehören Kunststoffmaterialine, die entweder
aus sich selbst einer Quervernetzung unterliegen oder in Gegenwart eines Härters
oder eines Katalysators, wenn sie auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden..
Somit beinhaltet die Bezeichnung ein Material, das normalerweise unter dem Begriff
"warmhärtbar" fällt, sowie Kunststoffmaterial, das normalerweise thermoplastisch
ist aber ein Vernetzungsmittel, z.B. ein Peroxyd enthält, das Quervernetzung veranlaßt,
wenn das Kunststoffmaterial auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird.
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Beispiele für solche warmnärtbaren Harze Sind Phenolaldehydharze,
Amin- fornaldehydhazre, Epoxyharze, Polyesterharze, warilärtbare Polyurethane und
vulkanisierbare Kautschukmassen.
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Die Harze können ein iiärtungsmittcl oder einen Katalysator
enthalten,
wo es notwendig ist, damit sich das Harz verfestigt.
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Zu den im Spritzgußverfahren formbaren quervernetzbaren thermoplastischen
Dtaterialien gehören DIischpolymere von Methylmethacrylat und Glykoldimethacrylat
und ##hylen/Vinylacetatmischpolymere, die ein Quervernetzungsmittel enthalten.
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Mischungen von Kunststoffmaterialien können benutzt werden.
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Die Wahl der Materialien, aus denen der Gegenstand herzustellen ist,
hängt von der Benutzung ab,denen diese Artikel unterliegen. Das erfindungsgemäße
Verfahren liefert einen besonders brauchbaren Weg für die ilerstellung von Gegenständen,
die einen Kern aus relativ billigem Material mit einer guten Außenhaut besitzen.
So kann beispielsweise der Kern aus einem thermoplastischen Matcrial bestehen, das
ein Füllmaterial enthält, während die äußere haut aus einen Material besteht, das
jegliche gewünschte OberflXchenbeschaffenheit liefert. Sofern das Verfahren benutzt
wird, um Teile von Kraftfahrzeugkörpern herzustellen, wird eine steife äußere Haut
erforderlich sein, wobei gefülltes Polypropylen ein besonders gutes Harz ist, aus
dem die äußere Haut gemacht werden kann. Wenn jedoch ein flexibler Formling erwünscht
ist
z.B. für die Innenauskleidung eines Kraftfahrzeugs, dann wäre
Estifiziertes Vinylchloridpolymeres außerordentlich geeignet als äußere Schicht
des Formlings.
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Die Anteile an benutzten Haut- und Kernmaterialien hängen von einer
Vielzahl von Faktoren ab und es wird bevorzugt, daß für jegliche gegebenen rlaterialien,
Formgestaltungen und Verfahrensbedingungen wie Temperaturen, Drücke eine i#inimuinrnen£e
an Hautmaterial vor Beginn des Einspritzens des Kernmaterials eingespritzt werden
muß, um zu vermeiden, daß das Kernmaterial durch die Haut hindurchbricht.
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Dieses Minimum kann in einfacher Weise durch Versuchsformlinge ermittelt
werden.
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Das Kernmaterial kann dasselbe Material wie das hautmaterial sein
mit der Ausnahme von Zusätzen, die in einem oder in dem anderen der Materialien
vorgesehen sind oder in beiden in unterschiedlichen Proportionen. Alternativ können
die Kunststoffe sehr unterschiedlich sein und auch unterschiedliche Zusätze enthalten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hautmaterial unschäumbar
und das Kernmaterial schäumbar. Vorzugsweise enthält das Kernmaterial ein Blähmittel,
das beim Erhitzen über eine bestimmte Temperatur - im folgenden als Aktivierungstemperatur
bezeichnet - Gas entwickelt, d.h. durch
Verflüchtigung (wenn der
Druck auf die Masse vermindert wird, oder aber auch durch Zersetzung, wobei das
Einspritzen bei einer Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels
erfolgt. Es wird bevorzugt, daß das Kunststoffmaterial auf die Schäumungstemperatur,
d.h. oberhalb der Aktivierungstemperatur mit dem Einspritzen in den Angußkanal erhitzt
wird, indem man sich auf die dynamische Erhitzung beim Durchgang des Materials durch
die Einspritzdüse der Spritzgießmaschine verläßt.
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Wird das Kernmaterial mit den üblichen Spritzgeschwindigkeiten und
Drücken beim Spritzgießen eingespritzt, tritt im wesentlichen kein Schäumen auf,
bis die gewünschte Menge an Kernmaterial eingespritzt worden ist. Sofern ein schäumbares
Rernmaterial verwendet wird, können zwei alternative Betriebsweisen angewendet werden.
Bei der ersten reicht die eingespritzte Menge an Hautmaterial und schäumbarem, jedoch
noch ungeschäumtem Kernmaterial nicht aus, um den Formhohlraum zu fÜllen, wobei
man das Kernmaterial schäumen Iäßt und dabei gleichzeitig das umschließende Hautmaterial
zu den Enden des Formhohlraums ausdehnen läßt. Bei der zweiten Betriebsweise ist
die Einspritzmenge an flautmaterial und schumbare, jedoch noch ungeschäumtem Kernmaterial
so, daß der Formhohlraum gefüllt wird, bevor wesentliches Schäumen stattfindet,
wobei man dann den Formhohlraum vergrößert, um das Schäumen zu gestatten.
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Es wird bevorzugt, die zweite dieser Betriebsweisen anzuwenden, da
dabei eine gleichmäßigere Zellstruktur im Kern des geformten Gegenstands erhalten
wird und darÜber hinaus der Gegenstand eine bessere Oberflächenbeschaffenheit erhält.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform für die Elerstellung von geschäumten
Formlingen gemäß Vorbeschreibung kann die Vergrößerung des Formhohlraums in einer
von zwei Weisen bewirkt werden. Es können ein oder mehrere der den Formhohlraum
begrenzenden Formteile durchirgendeine Außenkraft zurückgezogen werden, die augenblicklich
den Formhohlraum auf das ge#nInschte'Maß ausdehnt oder den Formhohlraum allmählich
vergrößert.
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Wird alternativ eine vertikale Abquetschform verwendet, kann der
die-Formhälften zusammenhaltende Klemmdruck vermindert werden, so daß der#Druck
der Gase, der durch Zersetzung oder Verflüchtigung des Blähmittels entsteht, den
Formhohlraum vergrößert; hier kann ebenfalls der Klemmdruck für allmähliche Ausdehnung
des Formhohlraums allmählich verringert werden oder auch für plötzliche Ausdehnung
augenblicklich.
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Die Ausbildung der Form sollte so sein, daß minimale Verluste an
Material aus der Form während des Formzyklus auftreten, insbesondere dann, wenn
die' Materialien unter hohem
Druck stehen. Es wurde festgestellt,
daß Formen von derjenigeni3au art, die allgemein als vertikale Abquetschformen bekannt
ist, besonders geeignet sind, wenn es erwünscht ist, den Formhohlraum zu vergrößern.
Wo eine Möglichkeit besteht, daß zwischen den vorrückenden Hautmaterialfronten im
Formhohlraum Luft eingefangen wird, können Entlüftungsöffnungen in der Form vorgesehen
werden, damit die eingeschlossene Luft hinausgedrückt wird.
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Größe und Form des Formhohlraums hängt von dem zu erzeugenden Gegenstand
ab, wobei Formen mit einer maximalen Hohlraumdicke von weniger als 25 mm und vorzugsweise
zwischen 2-und lOmm besonders brauchbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die 11erstellung einer Vielzahl
von Gegenständen angewendet werden. Gemäß Vorbeschreibung ist das Verfahren insbesondere
brauchbar für die iferstellung von Formlingen, die aus einem dünnen Abschnitt und
einem dicken Abschnitt bestehen, z.B. wie Schuhsolen. Die Gegenstände mit einer
starren oder einer flexiblen haut können durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt
werden. Beispiele von Gegenständen mit starrer I1aut sind Teile von Möbeln oder
Verkleidungen, z.B. Gebäude oder Fassadenplatten, Täfelungen oder Platten zur Bildung
von Kraftfahrzeugkörpern oder Eisenbahnwagen. Neben Schuhsolen als Beispiele fiir
Gegenstande
mit einer flexiblen Haut, die hergestellt werden können,
gehören Teile der Innenauskleidung von Kraftfahrzeugen, von Eisenbahnwagen, von
Wohnwagen, von Flugzeugen sowie eine Vielzahl von anderen Anwendungen. Bei einer
Aus führungs form der Erfindung kann wenigstens ein Teil einer oder mehrerer Wände
des Formhohlraums vor dem Einspritzen der Materialien in den formhohlraum mit einer
entfernbaren Auskleidung aus einem Material versehen werden, das seine Form bei
der Temperatur behält, bei der die Kunststoffmaterialien in den Formhohlraum eingespritzt
werden. Die Ilunststoffmaterialien kleben dann an der Auskleidung an, wenn sie in
den Formhohlraum eingespritzt werden, wobei der Sandwich-Gegenstand mit fest angeklebter
Auskleidung nach dem Befestigen der Kunststoffmaterialien aus dem Formhohlraum entnommen
werden kann. Diese Arbeitsweise kann angewendet werden, um eine starre Stützung
z.B. an einem zellförmigen Gegenstand mit ungeschäumter Haut vorzusehen. Dies ist
insbesondere brauchbar bei der Herstellung von flexiblen Formlingen für die Innenauskleidung
von Kraftfahrzeugen, wo es erwünscht ist, eine federnd nachgiebig Auskleidung mit
ansprechender Oberfläche zu erhalten, wobei diese Auskleidung starr an einem Kraftfahrzeug
befestigt werden soll. In diesem Falle kann eine der Wände der Form ausgekleidet
werden, um einen Stützbelag für das Anbringen der Auskleiduny zu erhalten, während
die anderen Wände nicht ausgekleidet werden, so daß man die erwünschte gefllige
Oberfläche erhält. Beispiele solcher Auskleidungsmaterialien sind hölzerne
Platten
wie Sperrholz- oder ilartfaserplatten, rletallbleche oder Flachmaterialien aus thermoplastischem
Material, das seine Form behält, d.h. formstabil bei den Forn#emperaturen ist. Alternativ
kann die Auskleidung im Bedarfsfall aus einem flexiblen Material sein, z.B. als
Obermaterial eines Schuhs oder Stiefels, an den die Sohle mit den erfindungsgemäßen
Verfahren angeformt wird.
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Die Erfindung liefert somit ein Sandwichspritzgießverfahren, bei
dem Haut- und Kernmaterialien aufeinanderfolgend aus getrennten Spritzzylindern
über einen gemeinsamen Angußkanal in einen Formhohlraum eingespritzt wird, so daß
beim Einspritzen von Hautmaterial in den Formhohlraum Hautmaterial im Kernmaterialzuführungskanal
aufwärts in Richtung auf den Kernmaterialspritzzylinder fließt.