DE2259818B2

DE2259818B2 - SpritzgieBvorrichtung zum Herstellen eines Formkörpers mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumten thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2259818B2
Application number: DE19722259818
Authority: DE
Inventors: Robert 5961 Gerlingen Melcher
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1972-12-07
Publication date: 1975-06-12
Also published as: DE2259818C3; DE2259818A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Formkörpers mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff, mit einem mit zwei Schneckenplasiifi/ier/yiindern verbundenen Spritzkopf, mit einer durch die Bohrung eines im Spritzkopf axial verschiebbar geführten, einen rohrförmigen Einsatz bildenden zentralen Düse für den geschäumten Kunststoff, mit einer durch einen Ringraum zwischen dem rohrförmigen Einsatz und dem Spritzkopf gebildeten Ringdüse für den ungeschäumten Kunststoff und mit voneinander unabhängigen Schließvorrichtungen für die zentrale Düse und die Ringdüse.

Aus der DT-PS 11 54 264 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Strangpressen von endlosen Formkörpern oder von plattenförmigen Bauelementen mit <·° einem Kern aus geschäumtem und einem Mantel aus ungeschäumtem thermoplastischen Kunststoff bekannt, bei der die im Spritzkopf der Strangpiessc zentral angeordneten Düse für den Austritt des geschäumten Kunststoffes von einer Düse umgeben ist. aus der ^6<i gleichzeitig mit dem geschäumten Kunststoff der ungeschäumte Kunststoff austritt. Durch die Arbeitsweise dieser Vorrichtung bedingt, weisen diese Formkörper 818

odest-platienförmigen Bauelemente Stirnflächen auf. die nicht mit einer Schicht aus ungeschäumtem Kunstsiofl versehen sind, d. h., es lassen sich keine Formkörper oder plattenförmige Bauelemente herstellen, deren geschäumter Kern von einer geschlossenen Außenhaut aus ungeschäumtem Kunststoff umgeben ist.

Aus de/ CH-PS 5 28 359 ist ein Verfahren /um Spritzgießen von Kunststoff-Teilen mit geschlossener Oberfläche und porigem Kern bekannt, bei welchem zunächst nur ein Teil des die geschlossene Oberfläche bildenden Hüllenmaterials und anschließend treibmittelhaltiger Kunststoff als Kermnaterial mit weiterem Hüllenmaterial gleichzeitig in die Form eingespritzt werden. Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gelangt das Hüllcnmaterial über eine Ringdüse und das Kernmaterial über eine innerhalb der Rinsdüse angeordnete, zentrale Düse in die Form, wobei der Ringdüse und der zentralen Düse getrennte Zuführungskanäie mit jeweils einem Absperrschieber zugeordnet sind. Die Ringdüse wird hier durch den Spritzkopf und eine axial verschiebbar im Spritzkopf geführte Hülse begrenzt, deren Bohrung die zentrale Düse bildet. Mit diesem Verfahren und der Vorrichtung ist es möglich, mit einem Anguß versehene Formkörper herzustellen, deren geschäumter Kern — ausgenommen die freie Stirnfläche des Angusses — mit einer geschlossenen Außenhaut aus ungeschäumteiii Kunststoff umgeben ist. Nach der Aushärtung des Formkörpers muß dann d-jr Anguß entweder abgeschlagen oder abgeschnitten werden. Dies ist mit einem nicht unerheblichen Arbeitsaufwand verbunden. Neben diesem Arbeitsaufwand wird aber auch am Fuß des Angusses die Oberfläche des Formkörpers verletzt und die Struktur des geschäumten Kernes sichtbar.

Aus der FR-PS 12 90 262 ist ferner eine Vorrichtung zur diskontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff bekannt, die aus einem mit zwei Schneckenplastifizierzylindern verbundenen Spritzkopf mit einer zentralen Düse und einer dieselbe umgebenden Ringdüse besteht. Beide Düsen sind verschließbar, und die Ringdüse ist durch dun Spritzkopf und eine axial verschiebbar im Spritzkopf geführte, die Ringdüse verschließende Hülse begrenzt, deren Bohrung die zentrale Düse bildet. Auch mit dieser Vorrichtung ist es nicht möglich, Formkörper mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff angußlos herzustellen.

Aus der DT-OS 20 44 583 ist eine Düse für Spritzgußmaschinen zum Einspritzen von thermoplastischem Kunststoff in eine Spritzgußform bekannt, die aus einem an der Spritzgußform zum Anliegen bringbaren Düsenkopf mit einer den Düsenmund freigebenden Düsennadel besteht. Zur Vermeidung eines Angusses weist die Düsennadel eine in ihrer Sperrstellung mit der Stirnfläche des Düsenkopfes abschließende Stirnfläche auf, und die Stirnflächen von Düsennadel und Düsenkopf bilden einen Teil der Innenwandung der Spritzgußform. Eine derartige Düse ist für die Herstellung von Formkörpern mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff ungeeignet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines Formkörpers mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungcschäuniicm thermoplastischem Kunststoff so auszubilden, daß das Entstehen von Angüssen verhindert und die damit verbundenen

Nachteile vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen, daß die Ringdüse durch Verschieben des rohrförmigen Einsatzes verschließbar ist, daß im rohrförmigen Einsatz eine Schließnadel verschiebbar angeordnet ist, daß der rohrförmige Einsatz und die Schließnadel je eine in ihrer Schließstellung mit einer Stirnfläche des Spritzkopfes bündig abschließende Stirnfläche aufweisen und daß die Stirnfläche des Spritzkopfes bündig mit der Wandung des Formhohlraumes der Spritzgießform abschließt.

Durch diese Ausbildung der Vorrichtung entsteht an dem Formkörper kein Anguß, so daß der mit der Entfernung des Angusses bisher erforderliche Arbeiisaufwand vermieden wird. Darüber hinaus weist der geschäumte Kern des Formkörpers eine vollkommen geschlossene Außenhaut aus ungeschüumtem Kunststoff auf.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Spritzkopf der Vorrichtung mit geöffneter zentraler Düse und geöffneter Ringdüse im Schnitt,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Ansicht mit geschlossener zentraler Düse und geöffneter Ringdüse und

F i g. 3 eine den F i g. 1 und 2 entsprechende Ansicht mit geschlossener zentraler Düse und geschlossener Ringdüse.

In der Zeichnung ist ein Spritzkopf 1 einer Spritzgießvorrichtung zum Hersteilen eines Formkörpers 10 mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumlem thermoplastischem Kunststoff in vereinfachter Weise gezeigt, der von einer plattenartigen Spritzkopfhalterung 2 aufgenommen wird und an den zwei Schneckenplastifizierzylinder 3, 4 angeschlossen sind. Von dem Schneckenplastifizierzylinder 4 wird dabei geschäumter, beispielsweise ein Treibmittel enthaltenden Kunststoff — im nachfolgenden nur als Kernmaterial 5 bezeichnet — abgegeben, der zur Bildung eines geschäumten Kernes eines Formkörper* 10 dient. Der Schneckenplastifizierzylinder 3 gibt seinerseits nur ungeschäumten, kein Treibmittel enthaltenden Kunststoff — im nachfolgenden nur aU Haiiptmaterial

6 bezeichnet — ab, durch den um das Kernmaterial 5 des Formkörpers IO eine geschlossene I laut gebildet wird, so daß der Formkörper 10 eine Außenhaut mit glatter Oberfläche aufweist.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel liegt der Spritzkopf 1 in einer Zentrieröffnung

7 einer Spritzgießform 8 an, die mit einem Formnest 9 zur Bildung eines Formkörper 10 mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff versehen ist. Die freie, ringförmige Stirnfläche 11 des Spritzkopfes 1 bildet dabei einen Teil der Innenwandung der Spritzgießform 8. Der Spritzkopf 1 ist mit einer zentrischen Bohrung 12 versehen, die über den größten Teil ihrer Lange eine gleichbleibende zylindrische Form besitzt und nahe der Spritzgießform 8 in einen sich verengenden Konus 13 übergeht, an den sich noch ein kurzes zylindrisches Teil 14 anschließt. In der zentrischen Bohrung 12 ist ein rohrförmiger Einsatz 15 axial verschiebbar gelagert, der an seinem aus dem Spritzkopf 1 herausragenden Ende einen umlaufenden Kragen 16 besitzt. An seinem der Spritzgießform 8 zugewandten Ende ist der rohrförmige Einsatz 15 mit einem Absatz 17 geringeren Durchmessers versehen, so daß hier zwischen dem rohrförmigen Einsatz 15 und der !nnenwandung der zentrischen Bohrung 12 ein Ringraum 18 gebildet ist. An seinem dem Kragen 16 abgewandten Ende besitzt der rohrförmige Einsatz 15 ein hohlzylindrisclies Teil 19, dessen Außendurchmesser genau dem Innendurchmesser des zylindrischen Teiles 14 der Bohrung 12 entspricht. Auch hier ist zwischen dem hohlzvlindrischen Teil 19 und dem Absatz 17 des rohrförmigen Einsatzes 15 ein Konus 20 vorgesehen.

Von dem Schneckenplastifizierzylinder 3 erstreckt sich ein Kanal 21 bis zur zentrischen Bohrung 12. Im Bereich des Überganges des Kanals 21 in die Bohrung 12 weist der rohrförmige Einsatz 15 einen als söge nannte Herzkurve ausgebildeten Kanal 22 auf, der in der in F i g. 1 gezeigten Stellung den Kanal 21 mit dem Ringraum 18 verbindet und somit die Zufuhr des Hautniaterials 6 von dem Schneckenplastifizierzylinder 3 in das Formnest 9 der Spritzgießform 8 ermöglicht.

Die Bohrung 23 des rohrförmigen Einsatzes 15 dient zur Aufnahme einer axial verschiebbaren Schließnadel 24, die mit ihrem einen Lnde aus dem rohrförmigen Einsatz 15 herausragt und hier mit einem Bund 25 versehen ist. Der Durchmesser des anderen Endes der .Schließnadel 24 ist derart bemessen, daß damit das der Spritzgießform 8 zugewandte Ende der Bohrung 23 in dem rohrförmigen Einsatz 15 geschlossen werden kann. Zwischen dem eigentlichen Schließteil 26 der Schließnadel 24 und dem übrigen zylindrischen Teil der Schließnadel 24 ist ein Konus 27 angeordnet. Weiterhin weist der rohrförmige Einsatz 15 eine zylindrische Ausdrehung 28 auf, so daß zwischen der Innenwandung des rohrförmigen Einsatzes 15 und der Schließnadel 24 ein Ringraum 29 vorhanden ist. An diesen Ringraum 29 schließt sich ein radial in den rohrförmigen Einsatz 15 eingearbeiteter Kanal 30 an, der in der in F i g. 1 gezeigten Stellung des rohrförmigen Einsatzes 15 in einen Kanal 31 im Spritzkopf 1 übergeht. Über diesen Kanal JI. den Kanal 30, den Ringraum 29 und die Austrittsöffnung des rohrförmigen Einsatzes 15 kann das Kernmateria! 5 von dem Schneckenplastifizierzylinder 4 in das Formnest 9 der Spritzgießform 8 gelangen.

An seinem der Spritzgießform 8 abgewandten Ende sind in den Spritzkopf 1 beispielsweise drei um 120 gegeneinander versetzte Führungsstangen 32 eingeschraubt, von denen zur besseren Klarheit nur eine Führungsstange 32 in der Zeichnung gezeigt ist. Diese Führungsstangen 32 ragen durch Bohrungen 33. die im Kragen 16 des rohrförmigen Einsatzes 15 vorgesehen sind, und tragen an ihrem freien Ende eine an sich bekannte, zweistufig wirkende Kolben-Zylindereinheit 34. Zwischen dem Kragen 16 des rohrförmigen Einsatzes 15 und der Kolben-Zylindereinheit 34 sind auf den Führungsstangen 32 Distanzhülsen 35 vorgesehen, gegen die der Kragen 16 des rohrförmigen Einsatzes 15 von Druckfedern 36 zum Anliegen gebracht wird. Diese Druckfedern 36 umschließen ebenfalls die Führungsstangen 32 und stützen sich jeweils in einer Aussparung 37 des Spritzkopfes 1 ab. In der unwirksamen Stellung der Kolben-Zylindereinheil 34 gemäß F i g. 1 fixieren die Distanzhülsen 35 die geöffnete Stellung des rohrförmigen Einsatzes 15.

Durch entsprechende Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 34 bewegt deren Kolben 38. an dem der Bund 25 der Schlicßnadel 24 anliegt, die Schließiiadf I

24 so weit in den rohrförmigen Einsatz 15, bis der Bund

25 an der freien Stirnfläche des Kragens 16 anliegt. Da-

nit ist die erste Bewegungsslufe der Kolben-Zylinderiinheit 34 beendet. In dieser Stellung ist die durch den Spritzkopf 1 und den rohrförmigen Einsatz 15 gebildete Ringdüsc noch geöffnet, während die zentrale Düse in dem rohrförmigen Einsatz 15 durch die Schließnadel 24 bereits geschlossen ist (F i g. 2). Sobald nun die Kolben-Zylindereinheit 34 weiter beaufschlagt wird, bewegt sich die Kolbenstange 28 weiter in Richtung auf den Spritzkopf 1. Diese Bewegung der Kolbenstange 38 hat nun zur Folge, daß eine weitere Verschiebung der Schließnadel 24 in Richtung auf die Spritzgießform 8 stattfindet. Da die Schließnadel 24 mit ihrem Bund 25 an der Stirnfläche des Kragens 16 anliegt, wird be-i dieser Bewegung zwangläufig der rohrförmige Einsatz 15 entgegen der Kraft der Druckfedern 36 verschoben, und zwar so weit, bis der rohrförmige Einsatz 15 und die Schließnadel 24 ihre in der F i g. 3 gezeigte Stellung einnehmen. In dieser Stellung schließt einerseits die freie Stirnfläche 39 des rohrförmigen Einsatzes 15 und andererseits die freie Stirnfläche 40 der Schließnadel 24 mit der Stirnfläche 11 des Spritzkopfes 1 ab. Die Stirnflächen 11, 39, 40 bilden dabei einen Teil der Innenwandung der Spritzgießform 8 (F i g. 3).

Bei der Fertigung eines Formkörpers 10 mit einen! Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff nehmen der rohrförmige Einsatz 15 und die Schlicßnadel 24 zuerst ihre Stellungen gemäß F i g. 3 ein, in der die Ringdüse und die zentrale Düse geschlossen sind. Durch entsprechende Beaufschlagung der Kolben-Zylindcreinheit 34 wird die Kolbenstange 38 in die Stellung gemäß F i g. 2 bewegt. Bei dieser Bewegung wird nun durch die Kraft der Druckfedern 36 der rohrförmige Einsatz 15 und damit die Schließnadel 24 so weit in Richtung auf die Kc! bcn_;Zylindereinheit 34 bewegt, bis dieselben ihre Stellungen gemäß F i g. 2 einnehmen, d. h.. der Kragen 16 liegt an den Distanzhülsen 35 an. Bei dieser Bewegung kommt der als Herzkurve ausgebildete Kanal 22 in dem rohrförmigen Einsatz 15 mit dem Kanal 21 im Spritzkopf 1 in Verbindung, so daß das Hautmaterial 6 in die Spritzgießform 8 einströmen kann. Diese Stellungen des rohrförmigen Einsatzes 15 und der Schließnadel 24 werden nur kurzzeitig beibehalten. Sobald eine vorgegebene Menge des Hautmaterials 6 sich im Fortnnest 9 befindet, wird die Kolben-Zylindereinheit 34 wiedei beaufschlagt und die Kolbenstange 38 in ihre Lage gemäß F i g. 1 gebracht. Durch die bereits zuvor durchgeführte Verschiebung des rohrförmigen Einsat-/es 15 befindet sich der Ringraum 29 mit dem Kanal 31 des Schneekenplastifizierzyiindcis 4 in Verbindung, so daß in dem Ringraum 29 ein Staudruck herrscht. Dieser Staudruck wirkt auf den Konus 27 und bewirkt ein Verschicben der Schließnadel 24 gegen die vollständig zurückgezogene Kolbenstange 38. Damit wird aber auch die zentrale Düse in dem rohrförmigen Einsatz 15 geöffnet, so daß nunmehr auch das Kernmaterial 5, das von dem Hautmaterial 6 umgeben ist, in das Formnest 9 einströmen kann.

Kurz vor Beendigung des Einspritzvorganges wird die Schließnadel 24 wieder durch entsprechende Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit 34 in ihre Stellung gemäß F i g. 2 gebracht und damit die Zuluhr des Kernmalcrials 5 unterbrochen. Nachcm noch cmc gcringe Menge des Haulmaterials 6 in das Formnest 9 eingeströmt ist, wird die Kolben-Zylindereinheil 34 weiter beaufschlagt, was eine Verschiebung der Schließnadel 24 mit dem rohrförmigen Einsatz 15 und damit ein Verschließen des Spriizkopfes i zur Folge

hat. Die in dem Formnest 9 befindliche Formmasse besitzt nun einen Kern aus geschäumtem Kunststoff, der mit einer vollkommen geschlossenen Außenhaut aus ungeschäumtem Kunststoff umgeben ist. Die Stirnflächen 11, 39, 40 des Spritzkopfes 1, des rohrförmigen

Einsatzes 15 und der Schließnadel 24 bilden dabei einen Teil der Innenwandung der Spritzgießform 8. so daß der fertige Formkörper 10 keinen Anguß aufweist.
Nach Ablauf der Reaktionszeit des Kernmaterials 5

Zeit, die die Ringdüse vor der zentralen Düse geöffnet bzw. später geschlossen wird und damit die Vorgabe bzw. das Nachspritzen des Hautmatcrials 6 kann in einfacher Weise über die Kolben-Zylindercinheit 34 gesteuert werden. In Abänderung des erläuterten Ausführungsbcispieles ist es möglich, dem rohrförmigen Einsatz 15 und der Schließnadcl 24 getrennte Verschieberantriebe zuzuordnen. Dadurch ist es möglich, den Öffnungshub des rohrförmigen Einsatzes 15 und der Schlicßnadel 24 zu beeinflussen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

22 Patentansprüche:

1. Spritzgießvorrichtung zum Hersteilen eines Formkörpers mit einem Kern aus geschäumtem und einer Außenhaut aus ungeschäumtem thermoplastischem Kunststoff, mit einem mit zwei Schneckenplastifizierzylindern verbundenen Spritzkopf, mit einer durch die Bohrung eines im Spritzkopf axial verschiebbar geführten, einen rohrförmigen Einsatz <° bildenden zentralen Düse für den geschäumten Kunststoff, mit einer durch einen Ringraum zwischen dem rohrförmigen Einsatz und dem Spritzkopf gebildeten Ringdüse für den ungeschäumten Kunststoff und mit voneinander unabhängigen >5 Schließvorrichtungen für die zentrale Düse und die Ringdüse, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdüse durch Verschieben des rohrförmigen Einsatzes (15) verschließbar ist, daß im rohrförmigen Einsatz (15) eine Schließnadel (24) verschiebbar angeordnet ist, daß der rohrförmige Einsatz (15) und die Schließnadel (24) je eine in ihrer Schließstellung mit einer Stirnfläche (11) des Spritzkopfes (1) bündig abschließende Stirnfläche (39. 40) aufweisen und daß die Stirnfläche (11) des Spritzkopfes (1) bündig mit der Wandung des Formhohlraumes der Spritzgießform (8) abschließt.

2. Sprilzgießvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dem rohrförmigen Einsatz (15) und der Schließnadel (24) getrennte Vcr-Schiebeantriebe zugeordnet sind.

3. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Einsatz (15) und die der Schließnadel (24) durch eine zweistufig wirkende Kolbenzylindereinheit (34) verschiebbar sind.

4. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Einsatz (15) entgegen einer Federkraft durch die Schließnadel (24) in ihre Schließstellung verschiebbar ist.