DE2241002A1

DE2241002A1 - Verfahren und vorrichtung zum spritzgiessen von insbesondere dickwandigen kunststoffteilen

Info

Publication number: DE2241002A1
Application number: DE2241002A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1972-08-21
Publication date: 1973-04-05
Also published as: DE2241002B2; DE2355458B1; DE2355458A1

Description

Robert Hanning, Campione d·Italia

Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von insbesondere dickwandigen 'Kunststoffteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen von insbesondere dickwandigen Kunststoffteilen mit glatter Oberfläche und porigem Kern, bei welchen zuerst das die glatte Oberfläche bildende Material (Hüllenmaterial) und anschließend treibmittölhaltiger Kunststoff (Kernmaterial) in die Form eingespritzt wird.

Es sind zwei verschiedene Verfahren und dafür geeignete Vorrichtungen dieser Art bekannt. Bei der einen Art ist in einem Zuführstück zur Form ein Mehrwegehahn angeordnet, der auf zwei verschiedene Spritzgießmaschinen umschaltbar ist, von denen die eine treibmittelfreies, die andere treibmittelhaltiges Material liefert. Von Vorteil ist, daß bei dieser Vorrichtung zwei verschiedene Materialien für die Randzone und den Kern verwendet werden können. Nachteilig ist dabei der Umstand, daß durch die Umschaltung des Mehrwegehähnes die Strömung des einfließenden Materials abgerissen wird und eine unerwünschte Vermischung der beiden Materialien in dem Mehrwegehahn und dem Zuführstück vorkommen kann.

Dieser Nachteil ist bei der anderen durch die DOS 1 948 454 bekannten Art vermieden. Hier wird mittels einer Injektionsdüse in den Materialstrom in dem Zuführstück nach ein·« bestimmten

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Programm ein !reibmittel injiziert. Von Nachteil ist bei dieser Art, daß die Randζone und der Kern aus dem gleichen Grundmaterial bestehen müssen.

Der grundsätzliche Nachteil beider bekannten Verfahren besteht darin, daß insbesondere bei komplizierten Formteilen das zunächst eingespritzte Hüllenmaterial von dem nachfließenden Kernmaterial nicht gleichmäßig an die Wandung der Form angepreßt wird, sondern bo weit auseinandergetrieben wird, daß es reißt, wodurch der Zusammenhang der glatten Oberflächenschicht unterbrochen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen und eine Vorrichtung zu schaffen, in welcher die Vorteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen beibehalten, die Nachteile jedoch vermieden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich demnaoh dadurch aus, daß danach auch komplizierte Teile gespritzt werden können, bei denen die Randzone und der Kern aus verschiedenen Materialien bestehen können, wobei nicht nur die Möglichkeit vermieden ist, daß das Material für die Oberfläche eich mit dem für den Kern außerhalb der Form vermischt, sondern auch eine bessere Gewähr dafür gegeben ist, daß sich eine durchgehend· glatte Randzone bildet.

Bas erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst nur ein Teil des Hüllenmaterials und anschließend das Kernmaterial und weiteres Hüllenmaterial gleichzeitig eingesprit? werden. Dadurch wird erreicht, daß auch während des Spritzvorganges das Hüllenmaterial das Kernmaterial umgibt und bei der. allmählichen Füllung der Form von dem Kernmaterial nicht nur "ausgewalzt" wird, sondern einen ununterbrochenen Nachschub erhält.

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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit einer Spritzdüse versehenen und das Hüllenmaterial aufnehmenden Spritzzylinder als Spritzkolben ein innerer das Kernmaterial aufnehmender Kolbenzylinder vorgesehen ist, der an seinem vorderen Ende eine Schiebedüse trägt, deren hinteres, mit Kanälen versehenes, Ende in den Bereich des das Kernmaterial enthaltenden Inneren des Kolbenzylinders Verschiebbar ist.

Die Verschiebung der Schiebedüse erfolgt zweckmäßig mittelbar durch einen inneren Kolben, der axial beweglich im Kolbenzylinder geführt und beliebig beaufschlagbar ist.

Das Hüllenmaterial kann beliebig sein; es muß nur eine glatte Oberfläche bilden und mit dem porigen Kernmaterial sich gut verbinden.

als Hüllenmaterial kompakter, also treibmittelfreier Kunststoff, der auch eingefärbt sein kann, verwendet werden soll, ist der Spritzzylinder mit einer Vorplastiziereinrichtung verbunden. Dadurch kann der einzuspritzende kompakte Kunststoff in der Vorrichtung selbst in die für die Einspritzung günstigste Schmelze umgewandelt werden.

Eine Vereinfachung der Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß der innere Kolben als Schneckenkolben ausgebildet ist.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal weist die Schiebedüse einen rohrförmigen Ansatz auf, welcher in Einspritzstellung die Spritzdüse durchdringt und bis zur Form ausfahrbar ist. Dadurch ist eine sicherere Trennung des Hüllenmaterials vom Kernmaterial während des Eiiispritzvorganges möglich.

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Voraussetzung für einen richtigen Ablauf der einzelnen Phasendes Spritzvorganges und damit für die Herstellung eines Kunststoffteile in der gewünschten Güte ist eine entsprechende Regel- und Steuereinrichtung. Um alle für die Regelung und Steuerung notwendigen Faktoren erfassen zu können, Sind sowohl im Spritzzylinder als auch im Kolbenzylinder Druckmeßeinrichtungen vorgesehen, die mit dem Regel- und Steuergerät verbunden Bind.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 bis 4 verschiedene Phasen beim Einspritzeh in eine Form,

Fig. 5 einen Teillängeschnitt einer geeigneten Vorrichtung,

Fig. 5 einen Teillängssohnitt in größerem Maßstab des Ausführungsbeispiels mit einer rohrförmig verlängerten Schiebedüse.

Das Verfahren wird durch die Fig. 1 bis 4 verdeutlicht. Beim ersten Verfahrensschritt wird nur ein Teil des zur Bildung der Randzone notwendigen Hüllenmaterials 6 eingespritzt, das in der Nähe der Einspritzöffnung der Form 5 eine zusammenhängende Hasse darstellt (FlG. 1). Sodann wird gleichzeitig Hüllenmaterial 6 und Kernmaterial 7 eingespritzt. Das Kernmaterial 7 treibt die zusammenhängende Masse des bereite eingespritzten Hüllenmaterials 6 auseinander und drängt dieses weiter in den Hohlraum der Form, wobei durch das gleichzeitige Einströmen von weiterem Hüllenmaterial 6 ein Abreißen der noch weichen Hülle

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vermieden wird (Pig. 2 und 3). Wenn die Form praktisch gefüllt ist, wie fig. 4 zeigt, wird der Zufluß des Kernmaterials 7 unterbrochen und weiter Hüllenmaterial 6 nachgespritzt, welches das Kernmaterial von der Einspritzöffnung verdrängt. Nach dem Erstarren bildet sich eine durchgehende glatte Randschicht 60 und ein porenhaltiger Kern ?O.

Bei beiden gezeichneten Ausführungsbeispielen der Vorrichtung ist mit dem Spritzzylinder 1, der in bekannter Weise auf einem Gestell gelagert ist, die Spritzdüse 10 verbunden, die bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen hydraulisch durch einen Schieber 11 betätigbar ist. Im Spritzzylinder 1 ist der Kolbenzylinder 2 gleitbar angeordnet, der von einem nicht gezeichneten Antriebsaggregat, beispielsweise hydraulisch, vor- und zurückbewegt werden kann. In der vorderen Stirnseite des Kolbenzylinders 2 ist die Schiebedüse 20 gelagert, die an ihrem vorderen Ende kegelförmig gestaltet ist, un^d in den Kopf 12 des SpritζZylinders ragt, der eine entsprechende Ausnehmung hat. Im Spritzzylinder entsteht somit ein kegelförmiger Spalt 8 für den Durchgang des Hüllenmaterials 6, dessen Stärke von der Stellung der Schiebedüse 20 in Bezug auf den Zylinderkopf 12 abhängt. Außer einer Mittelbohrung weist die Sehiebedüse 20' radial gerichtete Kanäle 21 an ihrem hinteren Ende auf, welche je nach Stellung der Schiebedüse eine Verbindung mit dem Inneren des Kolbenzylinders herstellen und den Weg des treibmittölhaltigen Kunststoffes 7 durch die Schiebedüse in die Form 5 freigeben,

Im Kolbenzylinder 2 ist der innere Kolben 3 geführt, der bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen als Schneckenkolben ausgebildet ist und somit nicht nur axial beweglich ist, sondern

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auch gedreht werden kann. Nicht gezeichnet ist die an sich bekannte Einrichtung zur Axial- und Drehbewegung dee Kolbens 3 und zur Zuführung des Kunststoffes und des Treibmittels.

line Leitung 4ι durch welche das Hüllenmaterial 6 in das Innere des Zylinders 1 gelangt, ist unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 41 am vorderen Ende des Zylindern 1 an diesen angeschlossen. Die Leitung 4 führt zu einem nicht gezeichneten Behälter für das Hüllenmaterial 6, bezw. zu einer Vorplaetiziereinrichtung für einen treibmittelfreien Kunststoff*

Zur Bestimmung des Druoks im Zylinderraum vor dem Kolbenzylinder 2, bzw. vor dem Kolben 3 sind im Zylinder 1, bezw. im Kolbenzylinder 2 die Druckmeßeinriohtungen 13» bezw. 23 angeordnet* die mit dem nicht gezeichneten Regel- und Steuergerät verbunden sind.

Die Wirkungsweise, bezw. der Arbeitsablauf wird nachstehend beschrieben, wobei angenommen ist, dal die Oberflächenschicht des herzustellenden Formteiles ein treibmittelfreier Kunststoff ist.

Beim Füllvorgang wird die in der Vorplastiziereinriohtung plaatizierte Hasse 6 durch die Leitung 4 über das Rückschlagventil 41 in den Innenraum des Spritzzylinder 1 beispielsweise durch eine Schnecke eingepreßt. Durch den im 2ylinderraum herrschenden Druok der Hasse 6, der einstellbar ist und durch die Meßeinrichtung 13 gemessen werden kann, wird der Kolbenzylinder 2 zurückgeschoben (in der Zeichnung nach rechts). Dieses Zurückschieben kann durch den Massedruck unmittelbar oder mittelbar durch eine

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Servohilfe als Folge der an das Steuergerät übermittelten Impulse erfolgen. Wenn der Kolbenzylinder 2 so weit zurückgeschoben ist, daß die Kanäle 21 der Schiebedüse 20 von der vorderen Stirnwand des ^obenzylinders 2 überdeckt sind, wird gleichzeitig mit dem Kolbenzylinder 2 auch die Schiebedüse 20 zurückgezogen. Uun kann auch die Plastizierung der den Kern des Formteils bildenden Masse, deren Vermischung mit dem Treibmittel und die Füllung des Kolbenzylinders 2 mit der treibmittelhaltigen Masse 7 durch eine Drehbewegung des Schneckenkolbens 3 beginnen, welcher sich mit zunehmendem Füllungsgrad axial zurückbewegt (in der Zeichnung nach rechts). Der dabei entstehende Druck der Masse 7, der durch die Einrichtung 23 meßbar und einstellbar ist, muß in einem bestimmten Verhältnis zu dem Druck im Spritzzylinder 1 stehen.

Beim Einspritzvorgang wird die Spritzdüse 10 durch den Schieber 11 beispielsweise hydraulisch geöffnet undder Kolbenzylinder 2 zusammen mit dem Kolben 3 vorzugsweise hydraulisch oder pneumatisch nach vorn verschoben. Die Schiebedüse 20 verbleibt dabe'i in der Stellung, bei welcher die Kanäle 21 verdeckt sind. Da bei Beginn der Einspritzung die Schiebedüse 20 eine Stellung einnimmt, die rechts von der in Fig. 1 gezeichneten Stellung liegt, ist zuerst der kegelförmige Spalt 8 und damit die Durchflußmenge groß. Durch die spätere Verengung des Spaltes wird die Durchflußmenge geringer und damit die Dosierung erleichtert, \fexm. der vorgesehene Teil der Hüllenmasse 6 eingespritzt ist, hat sich die Xage der Schiebedüse 20 gegenüber dem KoIbenzylinder 2 so verändert, daß die Kanäle 21 freiliegen und somit die Verbindung zwischen dem Inneren des Kolbenzylinders 2

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und der Form 5, bezw. der Spritzdüse 10 hergestellt ist. Durch die axiale Vorwärtsbewegung des Kolbens 3 erfolgt die Einspritzung der treibmittelhaltigen Masse 7 in die Form 5, während die Einspritzung des Hüllenmaterials 6 in gleicher Weise weiter läuft, allerdings wegen der Verkleinerung des Spaltes 8 in geringerer Menge in der Zeiteinheit.

Die Steuerung der verschiedenen Arbeitsabläufe erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Zeit, dem Weg, den eingestellten und den gemessenen Drücken der Massen in den Zylindern 1 und 2, wobei diese Faktoren einzeln oder zusammen wirken können.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich lediglich dadurch, daß die Schiebedüse 20 am vorderen Ende einen rohrförmigen Ansatz 22 aufweist. Die Füllung des Spritzzylinder 1 und des Kolbenzylinders 2 mit den Massen 6 und 7 erfolgt auf die gleiche Weise wie bei dem Ausführungebeispiel nach Fig* 1. Auch das Einspritzen der Masse 6 auf die gleiche Weise. Bevor das gesamte für die Randschicht bestimmte Material 6 eingespritzt ist, wird der rohrförmige Ansatz 22 der Sohiebedüse 20 duroh die Bohrung der Spritzdüse 10 hindurch vorgeschoben, bis er wie eine Injektionsnadel durch die noch weiche Masse 6 hindurch mit seinem vorderen Ende in oder an das Innere der Form 5 gelangt. Die Steuerorgane sorgen auch hier für den gewünschten Verfahrensablauf. Durch entspreohende Einstellung der Steuer- und Regelorgane ist es selbstverständlich auch möglich, mit der beschriebenen Vorrichtung nach dem bekannten Verfahren zu arbeiten, nämlich zuerst das gesamte

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Hüllenmaterial und anschließend das gesamte Kernmaterial einzuspritzen.

Bin besonderer Vorteil dar erfindungsgemäßen Vorrichtung "besteht darin, daß beim Einspritzen der treibmittelhaltigen Masse 7 keine Entgasung eintritt, weil diese Masse ständig vom Hüllenmaterial umgeben ist. Die äußere Randschicht aus der Masse 6 wirkt als Dichtung und verhindert somit das Austreten des Gases, bezw. des Treibmittels.

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Claims

Patentansprüche

1.] Verfahren zum Spritzgießen von Kuxiststoffteilen mit glatter Oberfläche und porigem Kern, bei welchem zuerst das die glatte Oberfläche bildende Material (Hüllenmaterial) und anschliessend treibmittelhaltiger Kunststoff (Kernmaterial) in die Form eingespritzt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß zunächst nur ein Teil des Hüllenmaterials und anschließend das Kernmaterial mit weiterem Hüllenmaterial gleichzeitig eingespritzt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit einer Spritzdüse (10) versehenen und das Hüllenmaterial (6) aufnehmenden Spritzzylinder (1) als Spritzkolben ein innerer, das Kernmaterial (7) aufnehmender Kolbenzylinder (2) vorgesehen ist, der an seinem vorderen Ende eine Schiebedüse (20) trägt, deren hinteres, mit Kanälen (21) versehenes, Ende in den Bereich des das Kernmaterial (7) enthaltenden, Inneren des Kolbenzylinders (2) verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines treibmittelfreien Kunststoffes als Material für die Randzone der Spritzzylinder (1) mit einer Vorplastiziereinrichtung durch eine Leitung (4) verbunden ist.

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4· Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß im Kolbenzylinder (2) ein beliebig beaufschlagbarer Kolben (5) axial beweglich geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4»

dadurch gekennzeichnet, daß der innere Kolben (3) in bekannter Weise als Schneckenkolben ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebedüse (20) einen rohrförmigen Ansatz (22) aufweist, welcher in Einspritzstellung die Spritzdüse (10) durchdringt und bis zur Form (5) ausfahrbar ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß sowohl im Spritzzylinder (1) als auch im Kolbenzylinder (2) Druckmeßeinrichtungen (13,23) vorgesehen sind, die mit einem Regel- und Steuergerät ver_T bunden sind.

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