DE2228969A1

DE2228969A1 - 06.71 v.st.v.amerika 152612 bez: vorrichtung zum formen schaeumender thermoplastischer gegenstaende

Info

Publication number: DE2228969A1
Application number: DE2228969A
Authority: DE
Inventors: William Raymond Devita
Original assignee: Structural Foam Products Inc
Current assignee: Structural Foam Products Inc
Priority date: 1971-06-14
Filing date: 1972-06-14
Publication date: 1973-01-11
Also published as: US3746492A; GB1400292A; FR2141873A1; IT958372B; DE7222252U

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Formen von schäumbaren thermoplastischen Materialien,

Es ist bereits vorgeschlagen worden, verschiedene Erzeugnisse im Spritzgußverfahren unter Verwendung von schäumbaren thermoplastischen Materialien zu formen. Insbesondere sind the rmop.1 as tische Schaumerzeugnisse nach einem Verfahren geformt worden, bei welchen zunächst ein thermoplastisches Material und ein gasförmiges Treibmittel, wie z.B. Stickstoff, in einem Extruder geschmolzen und vermischt werden. Aub dem Extruder tritt das Gemisch in eine ExpariBionssnmmolkammer mit

ORIGfNAL INSPEGTED

_ 2 —

einem Kolben mit Übersetzung ein, der das Gemisch unter Hochdruck halten kann. Sobald eine vorbestimmte Beschickung oder Menge in der Sammelkammer aufgenommen worden ist, wird ein Ventil für die Form geöffnet, so daß das unter hohem Druck stehende Gemisch aus der Sammelkammer in die Form getrieben wird, wobei in der Form ein verminderter oder atmosphärischer Druck aufrechterhalten wird. Normalerweise wird nur so viel plastisches bzw. Kunststoffmaterial von der Sammelkammer geliefert, dal3 ein Teil der Form ausgefüllt wird, da das Treibmittel das Material expandiert bzw. ausschäumt und dabei die Form ausfüllt.

Die meisten thermoplastischen Materialien schmelzen bei einer Temperatur von etwa 177 ° G (550° F) oder darüber, wobei zwecks Vermeidung eines vorzeitigen Schäumens des Gemisches bei diesen hohen Temperaturen der Extruder und die Sammelkammer das Gemisch unter einem Druck der Größenordnung von etwa

ρ ρ

35 kg/cm (500 Pfund/Zoll') halten müssen. In der Praxis wird jedoch das Gemisch "in dem Extruder und in der Sammelkammer

unter einem viel höheren Druck von etwa 105 - 210 kg/cm

(1500 - 3000 Pfund/Zoll ) gehalten, um somit eine genügend schnelle Abgabe aus der Sammelkammer in die Form zu gewährleisten.

Nach diesem vorgenannten Verfahren geformte Teile haben viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Kunststoffteilen, die aus nicht 3ohiiumendpn Materialien geformt sind, da die er3te-

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ren Im wesentlichen spannungsfrei sind und geringes Gewicht aufweisen und dennoch beträchtliche Festigkeit und Zähigkeit aufweisen· Y/ährend jedoch das Fertigprodukt im allgemeinen zufriedenstellend war, wies das Herstellungsverfahren selbst zahlreiche Schwierigkeiten auf, die seine Anwendbarkeit und Leistung weitgehend einschränkten. Insbesondere da der Kunststoff in den Extruder bei einem Druck von etwa 105 - 210 kg/cm (1500 - 3000 Pfund/Zoll ) gehalten wird, muß das aus Stickstoff bestehende Treibmittel bei einem ähnlich hohen Druck eingespritzt werden, damit der Stickstoff in den Extruder gelangen und mit dem Kunststoff innig vermischt werden kann. Um diese Drücke zu erzeugen, müssen entweder Hochdruckflaschen oder gesonderte Verdichter verwendet werden, was beides kosten- und leistungsmäßig ungünstig ist. In dem Bestreben, dieses Problem zu lösen, wurde vorgeschlagen, die Schnecke im Extruder so zu gestalten, daß ein Niederdruckbereich an der Eintrittsöffnung für das Treibmittel erhalten wird. Dies wird normalerweise bewerkstelligt, indem der innere bzw. Kerndurchmesser der Schneckenwindungen verkleinert wird, wobei dadurch ,-jedoch wiederum die Kosten dieses Teiles bedeutend erhöht werden.

Der erforderliche Hochdruck, der bei den herkömmlichen Anlagen iiufreehtc?rhalten werden muß, führt zu einem zusätzlichen Probier), welches darin besteht, daß häufig ein betrUcht-1 icher Verlunt durch Undichtigkeiten bzw. Leckagen im

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gesamten System zwischen dem Extruder und der Form entsteht. Die rasche Ausdehnung des unter hohem Druck stehenden Treibmittels in der Form verursacht ferner häufig eine Turbulenz in dem Gemisch, was wiederum zu Runzelbildungen und zu Bereichen mit unterschiedlichen Dichten in dem Fertigerzeugnis führt.

Eine weitere Schwierigkeit beim herkömmlichen Verfahren zum Formen von schäumbaren thermoplastischen Erzeugnissen besteht in der Schwierigkeit ein Charge aus der Sammelkammer in zufriedenstellender Weise auf mehr als einer Einspritzöffnung zu verteilen. So z.B. muß beim Füllen von Mehrfachformen oder einer großen einheitlichen Form mit komplizierter Gestalt bei dem herkömmlichen Verfahren das Gemisch aus der Sammelkammer in ein Verteilungsrohr zur Verteilung in eine Reihe paralleler Leitungen eingeführt werden. Jede Leitung weist ein von Hand einstellbares Dosierventil auf, so daß die diese Leitung und die zugeordnete Einspritzöffnung passierende Charge unabhängig gesteuert werden kann. Die Schwierigkeit bei der Erzielung eines richtigen Gleichgewichtes bei dieser Anlage ist ohne weiteres ersichtlich, da jede Verstellung oder Veränderung eines Dosierventils zwangsläufig die Menge der die anderen Ventile passierenden Chargen beeinflussen wird. Darüber hinaus kann ein leichter Wechsel der Temperatur, dos Druckes oder der Zusammensetzung deB Gemisches die Menge der die Ventile par>r,ierendon Charge ändern. Somit ist ein zeitraubender Arbeitsgang erforderlich, um die

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verschiedenen Dosierventile von vornherein einzustellen, wobei eine ständige Wiedereinstellung erforderlieh ist, um die geänderten Bedingungen zu berücksichtigen.

Es i3t daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum Formen eines schäumbaren thermoplastischen Materials zu schaffen, die die oben erwähnten Nachteile vermeidet.

Weiter ist es insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum innigen Vermischen des Kunststoffes und des Treibmittels in einer unabhängigen Mischkammer, in welcher ein verhältnismäßig niedriger Druck aufrechterhalten wird und welche zwischen dem Extruder und der ■ Sammelkammer angeordnet ist^. zu schaffen.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, bei der der Stickstoff oder ein anderes Treibmittel bei einem verhältnismäßig niedrigem Druck in den geschmolzenen Kunststoff eingeführt werden kann, und zwar ohne Hochdruckflaschen oder einen gesonderten Verdichter, wobei eine Extruderschnecke einer herkömmlichen unkomplizierten Konstruktion verwendet wird.

Wc?i tor iiH, vr, Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein

/von
Nif'dordrunkt'yatfin zum Formen' geschäumten thermoplastischen

zu iiohaffen, wobei dan oben erwähnte Problem der 209882/1006 , '

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Turbulenzbildung in der Form wirksam verhindert wird.

Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Verteilen einer gespeicherten Charge in eine Vielzahl von Verteilungsleitungen zu schaffen, wobei die herkömmlich verwendeten Dosierventile vermieden werden, wobei auch Mittel zur unabhängigen und ständigen Verstellung bzw. Veränderung der durch jede Leitung fließenden Charge vorgesehen sind.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgeraäfl durch eine Vorrichtung gelöst, die einen Extruder zum Schmelzen eines thermoplastischen Materials und zur Beförderung desselben entlang eines Bewegungsbahn aufweist, sowie ferner einen in der Bewegungsbahn angeordneten Mischer zur Aufnahme des geschmolzenen Materials und zum Vermischen eines gasförmigen Treibmittels mit dem geschmolzenen Material, eine Vielzahl von expandierbaren Sanimelkaramern, d.h, Speicherkammern mit veränderlichem Volumen, die mit der Bewegungsbahn in Verbindung stehen, um das Gemisch aus dem Mischer aufzunehmen, eine Formeinrichtung zur Aufnahme des Gemisches aus den Sammelkammern und eine Einrichtung, um Verbindungen zwischen jeder der Sammelkammern und der Formeinrichtung herzustellen. Der Extruder ist so ausgebildet, daß data Gemisch durch den Mischer und in die Sammelkammern unter einem aolchen Druck geleitet wird, der genügt, um ein vorzeitiges Ausschäumen zu vermeiden, wobei jede der Snimiielkammern einen Kolben mit Übersetzung, d.h. einen

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Druckumsetz- bzw. Druckverstärkerkolben, aufweist, der wahlweise einen bedeutend höheren Druck auf das Gemisch ausüben kann, um dasaelbe rasch in die Formeinrichtung hineinzutreiben, nachdem eine Verbindung zwischen den Sammelkammern und der Formeinrichtung hergestellt worden ist.

Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Es zeigen:

Fig, 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Formen geschäumter thermoplastischer Gegenstände;

Fig« 2 eine vergrößerte schematische Ansicht einer der in Fig. 1 gezeigten Samme!kammern;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Mischer im wesentlichen entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 und

Fig_# 4 einen Schnitt durch den Mischer der Fig. 3 im wesentlichen entlang der Linie 4-4.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zum Formen geschäumter thermoplastischer Gegenstände weist einen Extruder 12 einer herkömmlichen Konstruktion zum Schmelzen des thermoplastischen Materials und zum Fördern desselben unter Druck entlang oiner Förderbahn auf, wie nachfolgend besehrie-

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ben. Der Extruder weist einen Aufgabe- bzw. Einfülltrichter 14 zur Aufnahme eines granulierten thermoplastischen Materials, eine (nicht gezeigte) Heizeinrichtung zum Erhöhen der Temperatur des Granulats, um dieses innerhalb des Extruders zu schmelzen und eine (nicht gezeigte) innere Schnecke auf, die durch den Motor 16 antreibbar ist, um das geschmolzene Gemisch unter Druck zum rechten Ende des in Pig. I gezeigten Extruders zu fördern. Der Druck des extrudierten Gemisches ist verhält-

ρ ρ

nismäßig nieder, z.B. etwa 35 kg/cm (500 Pfund/Zoll ) oder weniger, ist jedoch ausreichend, um ein vorzeitiges Ausschäumen, wie nachfolgend beschrieben, zu vermeiden.

Ein Mischer 20 steht mit dem offenen rechten Ende des Extruders, wie in Pig. 1 gezeigt, in Verbindung und kann das unter Druck stehende und geschmolzene thermoplastische Material aufnehmen und dasselbe mit einem gasförmigen Treibmittel mischen. Wie am besten aus Pig,-5 ersichtlich, weist der Mischer eine rohrförmige Wandung 22, die einen zylindrischen Durchgang begrenzt mit einer Öffnung oder einem Einlaß 24 zum Einleiten des Treibmittels auf. Insbesondere ist die Öffnung 24 über das Rohr 25 mit einer Quelle eines gasförmigen Treibmittels wie z.B. mit Stickstoff latschen 26 verbunden, die auf einen Druck

p ρ

von z. 13. etwa 35 kg/cm" (500 Pfund/Zoll") gehalten werden können. Dieser verhältnismäßig niedrige Druck reicht aus, um zu bewirken, dal.; dir ntirki-.tof V in don Mi rahor eintritt und ni t. di'j.-i thcrnonl ar, Ii rchvu Mritorial vormischt wird. Wie oben erwähnt, inuM dor Dn.irk den erhalttmen Gemisches auf einer Höhe gehalten werden, welche ausreicht, um ein Ausschäumen zu ver-

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hindern, wobei ein Druck von beispielsweise etwa 35 kg/cm (500 Pfund/Zoll ) zu diesem Zweck im Falle der meisten herkömmlichen thermoplastischen Materialien und herkömmlichen Treibmittel ausreicht*

Der Mischer 20 weist ferner eine Schnecke 28 auf, die in dem Durchgang fest angeordnet ist. Insbesondere umfasst die Schnecke 28 eine Mittelwelle 29, die in dem Durchgang koaxial angeordnet ist, sowie einen Flansch 30, der spiralförmig um die Welle herum angeordnet ist, wobei der Flansch an einem Ende einen ersten Abschnitt 31 und an der entgegengesetzten Seite einen zweiten Abschnitt 32 aufweist. Fig. zeigt, daß der Flansch 30 einen Hauptdurchmesser hat, der etwas kleiner alt? der Innendurchmesser des Durchgangs ist, um einen Spielraum zwischen dem AuMenumfang des Flansches und der Innenwand des Mischers zu bilden. Eine Anzahl von Punkts ohwei Bungen 34 erstrecken sich zwischen dem Außenumfang des Flansches und der Mischerwand, um die Schnecke 28 unbeweglich zu befestigen.

Aus dor Boschreibung der Arbeitsweise des Mischers ist ersichtlich, daß ein erster Teil des geschmolzenen thermoplastischen Materials, das am linken Ende (Fig. 3 eintritt, entlang einer spiralförmigein Bahn geleitet wird, die durch den Flanachabuchnitt 31 der Schnecke gebildet ist, wobei ein zweiter Toil des Mn.terials entlang· einer linearen Bahn zwischen dom Außoiiumfang des Flansches und der Mischerwandung geluJtot wird, um oln innigen Vorini sehen do3 geschmoLKenon thermo ρ [u.r< Mischen MMl.erln.lo mit don boi 24 eintretenden TroLlmii tiU'1 i'-u bewirkon, wahrend dan Material, seine Bewegung im llung nur lUMuj-unf.iümhn for tue tat. Eo int auch ersichtlich,

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daß der zweite Flanschabschnitt 32 des Mischers einen Teil des Gemisches entlang einer entgegengesetzt gerichteten spiralförmigen Bahn leitet, um das innige Vermischen der beiden Materialien weiter zu fördern.

Aus dem Mischer 20 wird das geschmolzenen Gemisch aus dem thermoplastischen lvJaterial und dem Treibmittel in ein Verteilungsrohr 38 gefördert, das mit den Parallelleitungen 40, 41 und 42 in Verbindung steht, die zu den Speicherkammern 44, 45 bzw. 46 führen. Unabhängige Ableitungen 48, 49 und 50 führen von der zugeordneten Speicherkammer durch die Einrichtung 54 zur wahlweisen Verbindung und in die y'ormeinrichtung 56. Insbesondere ist jede der Ableitungen 48, 49 und 50 durch Ventile 58 bzw. 59 bzw. 60 gesteuert, um eine Verbindung zwischen der zugeordneten opeicherkammer und einer der Einspritzöffnungen 64, 65 und 66 herzustellen. Diese öffnungen können in eine einzelne jj'orm einer verhältnismäßig komplizierten configuration oder aber in eine jjorm führen, welche drei verhälnismäflig kleine gesonderte Bestandteile aufweist.

dedes der ventile 58, 59, 60 weist eine herkömmliche konstruktion auf und hat einen übersetzbaren Kolben 67 sowie eine herunterhängende Stange 68, die so angeordnet ist, dai3 das Durchlaufen durch die entsprechenden Ableitungen wahlweise gesperrt wird. Jede der Stangen trägt eine Querplatte 69 zu einem Zweck, der nachfolgend beschrieben wird.

Bin pneumatisches Jruclcsvstem 7ü ist vorgesehen, welches eine a.uftdruckquelle 71 aufweist, wobei jedes der Ventile 58, 59, 60 durch ein einzelnes Vierwegventil 72 bi;w. Tb bzw. 74 sowie durch Verbindungsleitungen 75 und 76 gesteuert wird, um die uolben 67 wahlweise zu heben und eine Verbindung zwischen den betreffenden Ableitungen und tform-

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einrichtungen herzustellen bzw. um -die Kolben niederzudrücken, um die Verbindung zu sperren. Das Ventil 72 wird durch die Elektromagneten 77 und 78 des Ventils 73 durch die Elektromagneten 79 und 80 und das Ventil 74 durch die Elektromagneten 81 und 82 gesteuert.

Jede der Speicherkammern 44, 45 und 46 weist einen ersten Kolben 84 auf, der zwischen einer unteren Stellung, welche eine nicht ausgedehnte Kammer bildet, und einer oberen Stellung übersetzbar ist, welche eine ausgedehnte Kammer bildet. Ein zylindrisches Kolbengehäuse 85 ist neben jeder Speicherkammer angeordnet und trägt einen zweiten Kolben 86, der zur koaxialen und entsprechenden Übersetzung mit dem ersten Kolben 84 in der zugeordneten Speicherkammer angeordnet ist, wobei die beiden Kolben durch die Stange 87 miteinander verbunden sind. Das Kolbengehäuse 85 bildet einen ersten Bereich .88 oberhalb des zweiten Kolbens 86 und einen zweiten Bereich 89 unterhalb desselben.

Eine erste Druckeinrichtung 90 steht mit dem ersten Bereich 88 jedes Kolbengehäuses in Verbindung und kann den ersten und den zveiten Kolben unter einem verhältnismäßig hohen Druck von z.B. etwa(2000 - 3000 Pfund/Zoll²)nach unten schieben. Bei der dargestellten Ausführungsform weist jede erste Druckeinrichtung 90 eine flasche 91 mit Druckgas wie z.B. Luft oder Stickstoff, ein Rohr 92, die mit dem Kolbengehäuse in Verbindung steht, und eine Mei3-einrichtung 93, die von der Bedienungsperson für die Vorrichtung beobachtet werden kann.■Auen eine Ölschicht 94 kann oberhalb jeder der Kolben 86 vorgesehen werden, die als Dichtung für das Gas in dem Drucksystem dient.

zweite Druckeinrichtung 100 steht, mit dem zweiten Bereich 89 jedes <leh^:iuses in Verbindung, um den ersten

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und den zweiten Kolben 04 bzw. 86 gegen die Kraft der Einrichtung 90 nach oben zu schieben. Insbesondere weist das System 100 einen hydraulischen Flüssigkeits-Vorratsbehälter 102, eine Pumpe 104, eine Ilauptverteilerleitung

105 mit einem ersten darin angeordneten Ventil 106 und drei sekundäre Leitungen 107, 108, 109, auf, welche zum zweiten Bereich 89 jedes Gehäuses 85 führen. Das Ventil

106 wird durch die Elektromagneten 110 und 111 zwischen einer ersten Stellung, in welcher die Pumpe 104 mit der Leitung 105 in Verbindung steht, um Druckflüssigkeit in diese Leitung zu liefern und einer zweiten Stellung in welcher die Leitung 105 mit der Sntlastungsleitung 112 in Verbindung steht, um das Strömungsmittel in den Vorratsbehälter 102 einzuführen, gesteuert. Die Pumpe ist somit auf solche Weine ausgebildet, daß sie einen Zwischendruck von beispiolsweise*(500 - 2500 Pfund/Zoll ) in der Leitung 105 wahlweise aufrechtzuerhalten.

Jede der Sekundärleitungen 107, 108 und 109 weist ein Kugelventil 114, 115 bzw. 116 auf, wobei diese wiederum durcii die pneumatischen Vierwegventile 118, 119, 120 gesteuert werden, die mit der Luf tdruckqitlle 70 verbunden sind. Jedes der Vierwegventile weist ein Paar steuernder .elektromagnete auf, welche die Bezugszeichen 121_r122, 123-124 bzw. 125-126 haben. Zusätzlich weist jede der Sekundärleitungen ein von Hand einstellbares oder verstellbares Zumeßventil 127 zu den nachfolgend beschriebenen Zwecken auf.

Die selbsttätige Arbeitsweise der Vorrichtung wird durch eine Anzahl von ßegrenzerschaltern oder Grenzschaltern gesteuert, die neben jeder Speicherkammer, wie in den Fig. 1 und 2 ge^ei:t, paarweine angeordnet sind. Insbe-

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sondere zeigt jede Speicherkaxmner einen oberen doppelpolitfen Schalter 130, der an einer senkrechten Stange 131 verstellbar befestigt ist, um somit eine Höhenverstellung oder senkrechte Einstellung in Bezug auf die Ansammlung zur Kammer ermöglichen, wie in Pig. 2 schematisch dargestellt. Me unteren Pole 132 jedes Schalters 130 sind auf solche Weise in Keihe geschaltet, daß das Schließen jedes Schalters 130 erforderlich ist, um den Zeitgeber 134 auszulösen, wie nachfolgend beschrieben. Uie oberen Pole 135 der Schalter 130 betätigen unabhängig den zugeordneten Elektromagneten 121, 123 oder 125. Sobald diese Elektromagnete betätigt worden sind, wird das zugeordnete Ventil 114, 115 oder 116 in die Schließstellung gedreht, nie Elektromagneten 122, 124 und 126 werden verwendet, um diese Vexitile wieder zu öffnen, wie nachfolgend erläutert. Ein unterer doppelpoliger Schalter 138 ist unmittelbar unterhalb jedes Schalters 130 angeordnet, wobei ein Kontaktarm von der Stange getragen wird, um somit einen dieser Schalter in jeder der gehobenen oder gesenkten Stellungen der Kolben 86 und 84 zu schließen.

Wie aus der nachfolgenden Beschreibung besser ersichtlich, steue«-t die senkrechte Einstellung des Sehalters 13ü entlang der Stange 131 wirksam das Volumen des tferaisches, das in der zugeordneten Speicherkammer aufgenommen worden ist.

..ie oben erwihnt, wird der Zeitgeber 134 betätigt, nachdem sämtliche wölben ihre oberen Stellungen erreicht haben und sämtliche Schalter 130 geschlossen worden sind. Der Zeitgeber 134 ist eine herkömmliche elektrische Verzögerunpaschnjfcung einer JJauart, die dem üMchraann allgemein bekannt ist, wobei dieser Zeitgeber so ausgebildet

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ist, daß er die uloeke 142 unverzüglich mit Energie beliefert, um die die Bedienungsperson von der bevorstehenden Entleerung der Speicherkammer zu warnen, damit dann die Elektromagneten 77, 79, 81 und 111 nach einer Verzögerungsdauer von beispielsweise etwa 10 Sekunden zu betätigen, nie Elektromagneten 77, 79 und 81 bewirken, daß die ventile 72, 73 und 74 Druckluft durch die leitungen 75 leiten, um gleichzeitig die Kolben 67 zu heben und somit eine Verbindung zwischen den Speicherkammern 44, 45 und 46 und der Form. 56 herzustellen. Der Elektromagnet 111 überführt das ventil 106 in seine zweite Stellung, in welcher das Druckmittel in der Leitung 105 ausströmt. Somit wirkt uer Zeitgeber als ein Üicherheitsmerkmal zum Warnen der Bedienungsperson von der bevorstehenden Entleerung und zum Ermöglichen, daß die Bedienungsperson Maßnahmen trifft, daß die Form geschlossen wird und bereit ist, die Beschickung aufzunehmen, üin Entlastungs- oder kippventil 144 kann gegebenenfalls in dem verteilerrohr 38 angeordnet sein, um die Beseitigung überschüssigen thermoplastischen Materials während dieser Verzögerungsperiode zu ermöglichen.

Die oberen i'ole 146 der schalter 138 sind in Reihe geschaltet, so daß, wenn sämtliche Schalter geschlossen sind, der Elektromagnet 110 des Ventils Iü6 betätigt werden wird, um das ventil 106 in seine erste stellung zurückzuführen, in welcher -lie i. umpe 104 unter iiruck stehende ütromungsraittel zu der Leitung 105 zuführt. Jeder der unteren Pole 147 der schalter 138 sind mit einem der ixLektromagneten 78, 80 oder 82 unabhängig verbunden. Somit betätigt beispielsweise das Schließen den der Kammer 44 zugeordneten Schal- ; ters 138 den iLektromagneten 78 des entsprechenden Ventils 72,um den Druck aus der Quo IIo 71 in die Leitung 76 zu leiten und somit den Kolben 67 niederzudrücken und die Ver-

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bindung durch die Leitung 4H zu sperren. Außer obigen ist ersichtlich, daß die Ventile 58, 59 und 60 im wesentlichen gleichzeitig geöffnet werden, nachdem sämtliche Speicherkamrnern eine vorbestimmte Menge des Kunststoffgemisches aufgenommen haben, wobei jedoch diese Ventile unabhängig geschlossen werden, nachdem die zugeordnete Speicherkammer entleert worden ist, das heißt nachdem sie ihre vorbestimmte Menge des Gemisches abgegeben hat. Dieses unabhängige Schließsystem ist vorgesehen, um zu vermeiden, daß das Gemisch aus einer Speicherkammer durch eine vorher entleerte Kammer und dann in die falsche Aualaßleitung läuft, wodurch gewährleistet wird, daß die richtige Liaterialmenge durch jede der Einspritzöffnungen eingespritz wird.

Zur weiteren Steuerung de.r zeitmäßigen Regulierung der Ausströmung des thermoplastischen Materials aus den Speicherkammern ist ein Schalter neben jeder Stange 67 vorgesehen, der durch die Platte 69 geschlossen werden k'im, wenn die Stange ihre obere Stellung erreicht. Diese Schalter 150, 151 und 152 sind mit den Elektromagneten 122 bzw. 124 bzw. 126 unabhängig verbunden, die wiederum bei ihrer Betätigung dazu dienen, um die Kugelventile 114, 115 und 116 wieder zu Öffnen. Somit wird die zweite Druck-

einrichtung 100 für jede Speicherkammer unabhängig ausgelöst, nachdem die Verbindung mit der j?'orm 56 hergestellt worden ist.

Nun wird <iie Arbeitsweise der Vorrichtung näher beschrieben, ',.ährend der Extruder 1? auf herkömmliche Weise arbeitet, wird das geschmolzene thermoplastische Material in den Mischer 20 mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit und einem verhältnismäßig niederen Druck von beinpielnweine etwa(500 i'fund/Zoll²)geleitet. Stick-

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stoff aus den Flaschen 26, in welchen das Gas bei einem entstehenden Druck von etwa(500 Pfund/Zoll )gehalten wird, tritt in den Mischer durch die Öffnung 24 ein und wird, wie oben beschrieben, mit dem thermoplastischen Material innig vermischt.

Aus dem Mischer 20 wird das Gemisch in das Verteilerrohr 38 und durch die Leitungen 40, 41 und 42 zu den dargestellten drei einzelnen Speicherkammern 44, 45 und 46 geleitet. Aus Pig. 1 ist ersichtlich, dafJ die Speicherkammer in der gezeigten Art, bzw. Konfiguration gefüllt sind und daß die Schalter 130 in geeigneten unterschiedlichen Höhen angeordnet sein können, um die in jeder Speicherkammer gesammelte Beschickung zu steuern, uer Schalter 138, der der Speicherkammer 45 zugeordnet ist, ist beispielsweise in einer niedrigeren Stellung als die übrigen Schalter gezeigt. Somit schließt dieser Schalter zuerst, wenn die Kolben 84 durch das eintretende Gemisch angehoben werden, wobei durch die Schließung desselben der zugeordnete Elektromagnet 123 des Ventils 119 betätigt wird, um den Druck aus der Quelle 71 in die entsprechende Leitung zu leiten, damit das Ventil 115 geschlossen wird. Da die Leitung 108 mit dem hydraulischen Strömungsmittel aus der Druckeinrichtuug 100 gefüllt worden ist, wird jede weitere Aufwärtsbewegung der Kolben 84 und 86 der Kammer 45 wirksam vurmieden. Auf diese Weise kann diese Kammer nicht mehr aus dem Kunststoffgemisch aufnehmen.

Wenn sämtliche Schalter 130 geschlossen sind, so wird der Zeitgeber 134 betätigt, um die Glocke 142 zu betätigen, wobei nach einer Verzögerung von 10 Sekunden er gleichzeitig die .ulektromagneten 77, 79, öl und 111 betätigt. Die ersten drei diuser ;loktromn^neten bewirken, daß die Kolben

jD Kf₁/cm

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6 7 gehoben wurden und somit eine Verbindung durch die Leitungen 48, 49 und 50 zur jj'orm 56 hergestellt wird, wobei der Elektromagnet 111 bewirkt, daß das Ventil 106 seine zweite Stellung zum Senken des Druckes in der Leitung 105 einnimmt. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß der Druck in den Bereichen 89 zunächst nicht unverzüglich durch diese Handlung aufgehoben wird, da die Ventile 114, 115 und 116 geschlossen sind.

Sobald jede Stange-67 ihre obere stellung erreicht, wird der zugeordnete Schalter 150, 151 oder 152 geschlossen, um das entsprechende Ventil 114, 115 oder 116 zu öffnen. Zu diesem Zeitpunkt ist der ;Jruck in den Bereichen 89 aufgehoben, v/obei die Kolben 84 und 86 durch den hohen Druck in den Bereichen 88 aus der ersten uruckeinrichtung 90 rasch niedergedrückt werden, wodurch das Gemisch aus jeder Speioherkammer rasch in die Form hineingetrieben wird. Aus der obigen tfeschreibung ist auch ersichtlich, daß die Aufhebung des Druckes in den Bereichen 89 der drei Jpeicherkammern im wesentlichen gleichzeitig erfolgt, wobei jedoch zu beachten ist, daß geringe Unterschiede der Geschwindigkeit, mit welcher die Kolben 67 angehoben werden, zu einer geringfügigen Veränderung der zeitmäßigen Regulierung der Ausströmung aus den drei kammern führen kann.

Um den Sammel- und Ablaßschritt zusammenzufassen, übt die vereinigte Y.irkung der ersten .uruckeinrichtung ⁽ju und der entgegengesetzten zweiten uruckeinrichtung lüO eine erste Abwärtskraft auf die tvolben 86 (und somit auch auf die Kolben 84) aus, die ausreicht, um das !Jchäumen des thermoplastischen j.iatüriala zu vermeiden, während es sich innerhalb der KnmiiK-rri 44, A^c) und 46 sammelt, öobald die zweite

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Druckeinrichtung 100 durch die Ventileinrichtung ausgelöst wird, welche das ventil 106 aufweist, wird eine zweite Abwärtskraft mit einer größeren Intensität als die erste Kraft auf die Kolben 86 und 84 ausgeübt, um das Gemisch aus jeder Kammer in die Form rasch hineinzutreiben. Die Zumeßventile 127 können verwendet werden, um die Geschwindigkeit einzustellen, mit welcher die zweite Deckeinrichtung 100 ausgelöst wird, um somit die Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher das Gemisch in die Form hineingetrieben wird. Diese Geschwindigkeitssteuerung ist oft vom Nutzen, um eine richtige Verteilung der Beschickung innerhalb der Form zu erzielen.

Sobald sämtliche Kolben 84 ihre vorbestimmten unteren Stellungen erreichen, schliei3en die Hebelarme 139 die Pole 146 der Schalter 138 um den Elektromagneten 110 zubetätigen und den Druck in der Leitung 105 und somit in den Bereichen 89 unterhalb der Kolben 86 wieder herzustellen. Sobald jeder Kolben 84 seine untere Stellung erreicht hat, wird der untere i'ol 147 des zugeordneten Schalters 147 zum zugeordneten Elektromagneten 78, 80 oder 82 geschlossen, um den Druck aus der Quelle 71 durch die Leitungen 76 zu leiten. Der Kolben 67 des entsprechenden Ventils 58, 59 oder 60 wird somit niedergedrückt, um die Verbindung zwischen der li'orm und der Speicherkammer zu sperren. Sobald samtliche Ventile 5ö, 59 und 60 somit geschlossen worden sind, wird die Vorrichtung auf die oben beschriebene V»eise selbsttätig seine zyklische Arbeit wieder ' aufnehmen. In der Zwischenzeit kann die ü'orm geöffnet und der Gegenstand bzw. die Gegenstände entfernt werden.

Alle in den Untor'l n.gen offenbarten Angaben und Merkmale, in«besondere die offenbarte räumliche Ausgeafcaltung, werden soweit sin ohi'.-.oln nd^r in Kombi πμ tion ^egenUbor dem Stand der Technik n<;u r.ind, al a erf iridungt'wesentlioh beansprucht.

- Ansprüche 209882/1006

Claims

Ansprüche

Vorrichtung zum Formen geschäumter thermoplastischer Gegenstände, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12, 20) zum Schmelzen eines thermoplastischen Materials und Mischen mit einem Treibmittel und zum Fördern des erhaltenen Gemisches entlang einer Bewegungsbahn unter einem ersten Druck, der ausreicht, um das vorzeitige Schäumen des Materials zu vermeiden und durch eine Sammeleinrichtung (44, 45, 46) zur Aufnahme einer vorbestimmten Menge dea Gemisches und zur nachträglichen Abführung des angesammelten Gemisches, wobei eine Einrichtung (90, 100) vorgesehen ist, um das Gemisch beim Aufnehmen der vorbestimmten Menge des Gemisches in der Sammeleinrichtung unter dem ersten Druck zu halten und um während der Abführung deB Gemisches aus der Sammeleinrichtung einen zweiten Druck auf das Gemisch aufzubringen, der wesentlich höher ist als der erste Druck.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Formeinrichtung (56), um das Gemisch aus der Sammeleinrichtung unter herabgesetztem Druck zum Ausschäumen auf zunehmen, und durch eine Einrichtung (58, 59, 6O)₁,

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um im wesentlichen gleichzeitig mit dem Aufbringen des zweiten Druckes in der Sammeleinrichtung eine Verbindung zwischen der Sammeleinrichtung und der Formeinrichtung herzustellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung ferner ein Kammergehäuse, einen ersten Druckverstärkerkolben (84), und daß die Einrichtung (90, 100) zur Aufrechterhaltung eines ersten Druckes und zum Ausüben eines zweiten Druckes auf das Gemisch eine Einrichtung aufweist zum Ausüben einer ersten Kraft auf den Kolben und zum wahlweisen Ausüben einer zweiten Kraft auf den Kolben, die eine größere Intensität als die erste Kraft besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zwischen einer unteren Stellung, in der er eine nicht expandierte Kammer bildet, und einer oberen Stellung, in der er eine expandierte Kammer bildet, verschiebbar ist, wobei die genannte Einrichtung zur Ausübung der ersten und der zweiten Kraft auf den Kolben eine erste Druckeinrichtung (90) aufweist, die zum Drücken des Kolbens aus seiner oberen Stellung in seine untere Stellung dient, in der er die zweite Kraft auf das Gemisch ausübt, sowie eine zweite Druckeinrichtung (100), deren Druckwert geringer als jener der ersten Druckeinrichtung ist, und die zum Drücken des Kolbens aus seiner unteren Stellung in seine obere Stellung entgegengesetzt der ersten Druckeinrichtung dient, um die

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erste Kraft durch den Kolben auf das Gemisch auszuüben, wenn sie in Übereinstimmung mit der ersten Druckeinrichtung arbeitet, wobei eine Einrichtung (106) zum wahlweisen Abschalten der zweiten Druckeinrichtung vorgesehenist, während die erste Druck einrichtung wirksam bleibt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (1^0) zur Verstellung der oberen Stellung des Kolbens, wodurch das Volumen des in die Kammer aufzunehmenden Gemisches verändert werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines ersten Druckes und zur Ausübung eines zweiten Druckes auf das Gemisch ein zylindrisches Kolbengehriuse (85) aufweist, welches benachbart der Gammelkammer angeordnet ist, wobei ein zweiter Kolben (86) innerhalb des genannten Gehäuses verschiebbar angeordnet ist und mit dem ersten Kolben fest verbunden ist, so daß die auf die beiden Kolben aufgebrachten Drücke übersetzbar sind und wobei der zweite Kolben und das zugehörige Gehäuse einen ersten Bereich (80) oberhalb des zweiten Kolbens, der in Verbindung mit.der ersten Druckeinrichtung (90) steht, und einen zweiten Bereich (89) unterhalb des zweiten Kolbens, der in Verbindung mit der zweiten Druckeinrichtung (100) steht, begrenzen.

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vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Druckeinrichtung (100) eine hydraulische Leitung (105) aufweist, welche mit dem zweiten Bereich arbeitsmäi3ig verbunden ist, sowie eine hydraulische Pumpeneinrichtung (104) für die Zufuhr von unter Druck stehenden hydraulischen Strömungsmitteln zur hydraulischen Leitung und ein erstes Ventil (106), das in der hydraulischen Leitung angeordnet ist und das hydraulische Druckströmungsmittel wahlweise daraus freisetzen kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur begrenzung der oberen Gtellung des ersten Kolbens, um somit die Menge des angesammelten Materials zu steuern, wobei ein zweites Ventil (114) (115) (116) in der hydraulischen Leitung (105) angeordnet und eine Einrichtung (118, 119, 120) zum Schließen des zweiten Ventils vorgesehen ist, nachdem der erste ivolben seine obere Stellung erreicht hat, und zum ».iederöffnen des zweiten Ventils, nachdem eine verbindung zwischen der jammelkammer und der uormeinrichtung hergestellt worden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch ,'^kennzeichnet, dal3 die Einrichtung ^ur Begrenzung uer oberen [Heilung der. ernten uolbens einen .,ohulter ^ 130) aufweist, der neben dem ersten Kolben angeordnet und mit. dem :',\veite;n Ventil, arbeitouriliig verbunden int, wobei eine JiurLoiitunr; (!';>?) von dem ernten

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Kolben getragen wird, um den Schalter zu betätigen, nachdem der erste Kolben seine obere Stellung erreicht hat, wodruch die Betätigung des Schalters die hydraulische Leitung (105) schließt und somit eine weitere Aufwärtsbewegung des ersten Kolbens zu verhindern.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-9» gekennzeichnet durch ein von Hand verstellbares Zumeßventil (127), das in der hydraulischen Leitung (105) angeordnet ist, um die Kegelung der Geschwindigkeit zu ermöglichen, mit welcher die zweite Druckeinrichtung durch die Ventileinrichtung ausgelöst worden ist, und somit die Geschwindigkeit zu regeln, mit welcher das angesammelte Gemisch in die ü'ormeinrichtung hineingetrieben wird.

11« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammeleinrichtung eine Vielzahl von Sammelkammurn aufweist, die mit der Bewegungsbahn in Verbindung stehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen den Sammelkamraern und der Formeinrichtung eine unabhängige Leitung (48, 4y und 50) aufweist, die sich von jeder SammeIkaminer erstreckt und in einer Einspritzoff nung (b4, 65 und 66) endet, wobei eine Einrichtung (58, 59 und 60) zur unabhängigen

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Unterbrechung der Verbindung durch jede der unabhängigen Leitungen vorgesehen ist, nachdem die zugeordnete Sammelkammer entleert worden ist bzw. ihre vorbestimmte Menge des Gemisches abgeleitet worden ist.

13. Vorrichtung noch Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Formeinrichtung einen einzigen Hohlraum aufweist und daß jede der Einspritzöffnungen mit diesem Hohlraum in in Abstand voneinander liegenden Stellen in Verbindung steht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die rormeinriclitung eine Anzahl getrennter Hohlräume aufweist und dai3 jede der Einspritzoffnungen mit einem getrennten Hohlraum in Verbindung steht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gchmelz- und Jjiachoinrichtun."; uinen Extruder (12) und einen Mischer (20) auf ν eist, wobei dieser Mischer eine röhrenförmige .rand (22) aufweist, welche einen zylindrischen inneren Kanal bildet, wobei Öffnungen (24) sich durch diuse nand erstrecken, damit das gasförmige Treibmittel durch diese öffnungen geleitet werden kann und wobei eine Vornchubüchraube (28) in dem Kanu] fust angeordnet ist, um einen ersten

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Teil des geschmolzenen Materials entlang einer spiralförmigen Bahn und einen zweiten Teil des Materials entlang einer linearen Bahn zu leiten, welche sich mit der spiralförmigen Bahn überschneidet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubschraube eine Mittelwelle (2y) aufweist,, die in dem Kanal koaxial angeordnet i ;t, sowie einen Flansch, der st iralförmig um die 'ivelle angeordnet ist und einen Hauptdurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser des Kanals, um einen Gpielraum zwischen dem Außenumfang des Flansches und der besagten ".V and zu bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralförmig angeordnete Flansch einen ersten Abschnitt auf der einen Geite und einen zweiten Abschnitt auf der entgegengesetzten Seite aufweist.

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