DE2319543A1

DE2319543A1 - INJECTION MOLDING PROCESS AND MACHINE

Info

Publication number: DE2319543A1
Application number: DE19732319543
Authority: DE
Inventors: John Charles Haynes
Original assignee: USM Corp
Current assignee: USM Corp
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1973-10-31
Also published as: IT983906B; FR2180831A1; FR2180831B3

Description

München, den 17, AprilMunich, April 17th

Mein Zeichen: P 1656My reference: P 1656

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USM CorporationUSM Corporation

Fleraington/New Jersey - USAFleraington / New Jersey - USA

Zustelladresse:Delivery address:

140 Federal Street140 Federal Street

Boston / Mass. 02107

USAUnited States

Spritzgußverfahren und - maschineInjection molding process and machine

Das Spritzgießen von Gegenständen, die aus geschäumtem Material bestehen, erfolgt allgemein dadurch, daß ein Spritzgußmaterial, das aus einem Gemisch eines schäumbaren Kunststoffmaterials und eines Blähmittels besteht, in einem Plastifikator bei hoher Temperatur geschmolzen wird, die ausreicht, um das Aufschäumen des Blähmittels bei normalem Druck zu bewirken, wobei jedoch das Gemisch auf einem ausreichend hohen Druck gehalten wird, so daß das Aufschäumen verhindert wird, üblicherweise wird der Druck auf das Gemisch aufrecht erhalten, bis es in den Formhohlraum der Formanordnung abgegeben wird, wo dasThe injection molding of articles made of foamed material is generally carried out by a Injection molding material, which consists of a mixture of a foamable plastic material and a blowing agent, is melted in a plasticizer at a high temperature sufficient to cause the blowing agent to foam at normal pressure, but maintaining the mixture at a sufficiently high pressure so that foaming is prevented, usually the Maintain pressure on the mixture until it is dispensed into the mold cavity of the mold assembly where the

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Blähmittel nach Beseitigung des Drucks aufschäumt, das Gemisch expandiert und den Formhohlraum füllt.After the pressure is removed, the blowing agent foams, the mixture expands and the mold cavity fills.

In der US-PS 3 674 401 ist ein Spritzgußverfahren zur Herstellung eines Gegenstands aus geschäumtem Material beschrieben, das darin besteht, daß ein Gemisch eines Kunststoffmaterials und eines Blähmittels bei einer Temperatur unterhalb der Aufschäumtemperatur des Blähmittels in einem Plastifikator plastifiziert wird urriein Gemisch durch eine Verengung in einem Hohlraum gespritzt wird, wobei die beim Durchlauf des Gemischs durch die Verengung durchgeführte Arbeit eine Erhöhung der Temperatur des Gemischs auf wenigstens die Aufschäumtemperatur des Blähmittels bewirkt. Obwohl dieses Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen mit einer Zellstruktur hoher Qualität und einer guten Oberflächenbeschaffenheit führt, ist es für bestimmte Anwendungsfälle erwünscht, daß der geformte Gegenstand aus einer Haut aus ungeschäumtem Material besteht, die dicker ist, als die, die durch dieses bekannte Verfahren leicht erhalten werden kann.In US Pat. No. 3,674,401 there is an injection molding process for manufacture an article of foamed material described, which consists in that a mixture of a plastic material and a blowing agent at a temperature below the foaming temperature of the blowing agent in a plasticizer is plasticized by a mixture a constriction is injected into a cavity, the passage of the mixture through the constriction Work carried out an increase in the temperature of the mixture to at least the foaming temperature of the Blowing agent causes. Although this method of making molded articles with a cell structure high quality and a good surface finish leads, it is desirable for certain applications that the molded article consists of a skin of unfoamed material which is thicker than that, which can be easily obtained by this known method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgußverfahren und eine Spritzgußmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, mittels derer ein Gegenstand geformt werden kann, der eine Haut aus ungeschäumtem Material und einen Kern aus geschäumtem Material hat.The invention is based on the object of an injection molding process and an injection molding machine for implementation to create this process, by means of which an article can be formed, which has a skin made of non-foamed Material and a core made of foamed material.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß ein Spritzgußmaterial, das aus einem Gemisch eines Kunststoffmaterials und eines Blähmittels besteht, bei einer Temperatur unterhalb der Aufschäumtemperatur des Blähmittels plastifiziert wird, daß eine erste Menge des plastifizierten Gemischs in einen Formhohlraum gespritzt wird, während die Temperatur des Gemischs unterhalb der Aufschäumtemperatur gehalten wird, daß eine zweite Menge des Gemischs in denThis object is achieved in that an injection molding material, which consists of a mixture of a plastic material and a blowing agent, plasticized at a temperature below the foaming temperature of the blowing agent is that a first amount of the plasticized mixture is injected into a mold cavity while the temperature of the mixture is kept below the foaming temperature is that a second amount of the mixture in the

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Formhohlraum gespritzt wird, daß die Temperatur des Gemischs der zweiten Menge während des Einspritzvorgangs auf wenigstens die Aufschäumtemperatur des Blähmittels erhöht wird,u]dcfeß die zweite Menge des Gemischs in die erste Menge gespritzt wird, so daß die erste Menge die Oberfläche des geformten Gegenstands aus ungeschäumtem Material und die zweite Menge den Kern des Gegenstands aus geschäumtem Material bildet.Mold cavity is injected that the temperature of the mixture the second amount to at least the foaming temperature of the blowing agent during the injection process is increased to dcfeß the second amount of the mixture in the The first amount is injected so that the first amount hits the surface of the molded article made of non-foamed Material and the second amount forms the core of the article of foamed material.

Vorzugsweise wird das Spritzgußmaterial mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Plastifikator gespritzt, wobei die erste Menge durch eine öffnung gespritzt wird, die den Strom nicht ausreichend drosselt, um die Temperatur des Gemischs auf die Aufschäumtemperatur des Blähmittels zu erhöhen und die öffnung danach verkleinert wird, so daß sie den Strom der zweiten Menge ausreichend drosselt, um die Temperatur des Gemischs auf die Aufschäumtemperatur des Blähmittels zu erhöhen. Es kann jedoch auch eine Öffnung mit konstanter Größe verwendet und die zweite Menge in can Formhohiraum mit erhöhter Geschwindigkeit gespritzt werden, so daß diese Temperaturerhöhung erreicht wird.Preferably, the injection molding material is injected from the plasticizer at a constant speed, wherein the first amount is injected through an opening that does not restrict the flow sufficiently to maintain the temperature of the mixture to the foaming temperature of the blowing agent to increase and the opening is then made smaller so that it throttles the flow of the second quantity sufficiently, to raise the temperature of the mixture to the foaming temperature of the blowing agent. However, it can also uses a constant size opening and the second amount in can cavity at increased speed be injected so that this temperature increase is achieved.

Der Formhohlraum kam: nach dem Füllen expandiert werden, um das Aufschäumen der zweiten Gemischmenge zu erleichtern. Solch eine Expansion kann während oder nach Beendigung des Einspri hzvorgangs der zweiten Menge durchgeführt werden.The mold cavity came: to be expanded after filling, to facilitate frothing of the second amount of mixture. Such expansion can be carried out during or after the completion of the injection of the second quantity will.

Zur Durchführung des ei. f indungiBgemäfien Verfahrens wird ,one Spritzgulinaschine vorgeschlagen, be - tehend aus einem Hohlraum für e:_nan zu formenden Gegenstand, einem Plastifikator, in der. ein Gemisch eines Kuns^atoifmateriais und eines Blähmittels plastifiziert uiv; .ir· geschmolzenem Zustand unlerhaih der Auisehäi^^pvueratur ■:.es Bl-Hhnittels gehalten worceri, einer·", rieh von domTo carry out the egg. According to the invention, an injection molding machine is proposed, consisting of a cavity for an object to be molded, a plasticizer, in the. a mixture of a synthetic material and a blowing agent plasticized uiv; .ir · molten state unlerhaih der Auisehäi ^^ pvueratur ■: .es Bl-Hhnittels held worceri, a · ", rieh from dom

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Plastifikator zu einem Auslaß erstreckenden Kanal, durch den das Gemisch in den Formhohlraum mit einer wesentlich konstanten Geschwindigkeit gespritz wird, die sich auszeichnet durch eine Ventilanordnung in dem Kanal, die zwischen einem ersten und zweiten Zustand betätigbar ist, wobei im ersten Zustand ein unbehinderter Gemischstrom durch den Kanal ermöglicht und im zweiten Zustand das Gemisch ausreichend gedrosselt wird, um die Temperatur des Gemischs auf wenigstens die Aufschäumtemperatur des Blähmittels zu erhöhen.Plasticizer to an outlet extending channel through the mixture is injected into the mold cavity at a substantially constant speed, which is characterized by a valve arrangement in the channel which can be actuated between a first and a second state, wherein in the first state an unimpeded mixture flow through the channel is enabled and in the second state the mixture is sufficiently throttled to bring the temperature of the mixture to at least the foaming temperature of the blowing agent to increase.

In dem ersten Zustand drosselt die Ventilanordnung den Strom des Spritzgußmaterials längs des Kanals nicht, im zweiten Zustand bildet die Ventilanordnung eine Öffnung, die einen kleineren Querschnitt als die des Kanals hat, so daR der Spritzgußmaterialstrom längs des Kanals gedrosselt wird. Dieser Kanal hat zweckmäßigerweise einen kreisförmigen Querschnitt und die öffnung ist vorzugsweise allgemein kreisförmig oder im wesentlichen kreisförmig und verläuft koaxial zu dem Kanal.In the first state, the valve assembly does not restrict the flow of injection molding material along the channel second state, the valve arrangement forms an opening which has a smaller cross-section than that of the channel, so that the flow of injection molding material is throttled along the channel will. This channel expediently has a circular cross section and the opening is preferably generally circular or substantially circular and coaxial with the channel.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 2 beispielsweise erläutert. Es zeigt:The invention is explained below with reference to FIGS. 1 and 2, for example. It shows:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Spritzgußmaschine in einem Zwischenstadium der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, undFigure 1 is a schematic representation of an injection molding machine in an intermediate stage of the implementation of the method according to the invention, and

Figur 2 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung bei Beendigung der Durchführung dieses Verfahrens.FIG. 2 shows a representation similar to FIG. 1 upon completion of the implementation of this method.

Das erläuterte Verfahren ist ein Verfahren zur Formung eines Gegenstands, der aus geschäumtem Material besteht, und erfordert die Verwendung der dargestellten Spritzgußmaschine, die aus einem Plastifikator 2 mit einemThe illustrated method is a method of molding an article made of foamed material, and requires the use of the injection molding machine shown, from a plasticizer 2 with a

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ORfGiNAL INSPECTEDORfGiNAL INSPECTED

Zylinder 4 und einer Schnecke 6 besteht, die in dem Zylinder angeordnet ist. Spritzgußmaterial, das aus einem Gemisch aus körnigem Kunststoffmaterial und einem hitzezersetzbaren Blähmittel besteht, wird dem Zylinder über einen Einfülltrichter 8 zugeführt, in einen strömungsfähigen Zustand reduziert und der Düsenanordnung 10 der Maschine, die in dem Zylinder angeordnet ist, durch axiale Drehung der Schnecke 6 zugeführt.Cylinder 4 and a screw 6, which is arranged in the cylinder. Injection molding material made from a mixture Made of granular plastic material and a heat decomposable one There is blowing agent, is fed to the cylinder via a funnel 8, in a flowable Condition reduced and the nozzle arrangement 10 of the machine, which is arranged in the cylinder, by axial rotation of the screw 6 supplied.

Die Düsenanordnung 10 besteht aus einem Kanal 12, der sich von dem Plastifikator 2 zu einem Auslaß 14 erstreckt, durch den das Spritzgußmaterial von dem"Plastifikator eingespritzt werden kann. Eine Ventilanordnung 16 ist quer zu dem Kanal angeordnet und kann von einem ersten Zustand (der in Fig. 1 gezeigt ist), in dem er den Gemischstrom längs des Kanals nicht drosselt, und einem zweiten Zustand, in dem er den Gemischstrom längs des Kanals drosselt (siehe Fig. 2) bewegt werden.The nozzle arrangement 10 consists of a channel 12 which extends from the plasticizer 2 to an outlet 14, through which the injection molding material is removed from the "plasticizer can be injected. A valve assembly 16 is arranged across the channel and can be of a first State (shown in Fig. 1) in which he does not throttle the mixture flow along the channel, and a second state, in which it throttles the mixture flow along the channel (see Fig. 2) can be moved.

Der Kanal 12 hat einen kreisförmigen Querschnitt und die Ventilanordnung hat in ihrem zweiten Zustand eine Öffnung 18 in dem Kanal, die allgemein kreisförmig oder im wesentlichen kreisförmig, vorzugsweise regelmäßig polygonal und koaxial zu dem Kanal ist.The channel 12 has a circular cross-section and the valve assembly in its second state has one Opening 18 in the channel which is generally circular or substantially circular, preferably regular is polygonal and coaxial with the channel.

Bei der Benutzung der "laschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Schnecke 6 gedreht, fördert das Gemisch zu der Düse 10 und wird in den Zylinder zurückbewegt. Die Temperatur des Gemischs wird etwas unter der Temperatur gehalten, bei der sich das Blähmittel zersetzt.When using the "machine to carry out the invention Method is rotated the screw 6, conveys the mixture to the nozzle 10 and is in the Cylinder moved back. The temperature of the mixture is kept slightly below the temperature at which the Blowing agent decomposes.

Die Düsenanordnung greift an einer Form 30 an, die einen Formhohlraam bildet und aus Formteilen 32 und 34 besteht, die zv?i sehen einer zweiten Stellung (Fig. 2) , in der derThe nozzle arrangement engages a mold 30, which forms a mold cavity and consists of molded parts 32 and 34, the zv? i see a second position (FIG. 2) in which the

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Hohlraum die Form des Gegenstandes hat, der geformt wird, und einer ersten Stellung (Fig. 1), in der der Hohlraum' ein kleineres Volumen als der Gegenstand hat, relativ beweglich sind. -Cavity has the shape of the object being molded, and a first position (Fig. 1) in which the cavity 'has a smaller volume than the object, relatively movable are. -

Wenn die gewünschte Rückwärtsbewe-gung der Schnecke beendet ist, die Formteile 32 und 34 in ihrer ersten relativen Stellung und die Ventilanordnung in ihrem ersten Zustand ist, wird die Schnecke axial zu dem Zylinder vorgerückt, um eine erste Menge Spritzgußmaterial mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Zylinder längs des Kanals 12 durch den Auslaß 14 und durch die Einfüllöffnung 36 in den Formhohlraum zu spritzen, wobei die an dem Spritzgußmaterial während des Einspritzens durchgeführte Arbeit ausreicht, um das Material auf eine Temperatur zu erhöhen, bei der das Blähmittel sich zersetzt. Wenn der Einspritzvorgang der ersten"Materialmenge (die zum Füllen des Hohlraums, der von. den Formteilen gebildet wird, wenn sie in ihrer ersten relativen Stellung sind, ausreicht oder nicht ausreicht) wird die Ventilanordnung in ihren zweiten Zustand gebracht, der Widerstand auf den Strom des Spritzgußmaterials während des Einspritzens erhöht und eine zweite Menge Spritzgußmaterial mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Zylinder längs des Kanals 12 in den Formhohlraum gespritzt.When the desired backward movement of the screw has ended is, the mold parts 32 and 34 in their first relative position and the valve assembly in its first Condition, the screw is advanced axially towards the cylinder to dispense a first quantity of injection molding material at a constant rate from the cylinder along the channel 12 through the outlet 14 and through the filler opening 36 into the mold cavity, the on the injection molding material The work done during injection is sufficient to bring the material to a temperature at which the blowing agent breaks down. When the injection process of the first "amount of material (the one for filling of the cavity that of. the mold parts is formed when they are in their first relative position, is sufficient or not sufficient) the valve arrangement is brought into its second state, the resistance on the flow of injection molding material increased during injection and a second amount of injection molding material with a constant Speed is injected from the cylinder along the channel 12 into the mold cavity.

Die an der zweiten Menge Spritzgußmaterial während des Einsroritzens durchgeführte Arbeit reicht aus, um das Snritzgußmaterial auf eine Temperatur zu erhöhen, die höher als die ist, bei der sich das Blähmittel zersetzt.The work done on the second amount of injection molding material during the scoring process is sufficient to Increase injection molding material to a temperature higher than that at which the blowing agent decomposes.

Der Strom der zweiten Materialmenge wird in die erste Materialnenge eingespritzt und bleibt im wesentlichen in der ersten Menge. Wenn das Einfüllen in den Formhohlraum der Formteile in ihrer ersten relativen StellungThe stream of the second amount of material is injected into the first amount of material and remains essentially in the first lot. When filling the mold cavity the mold parts in their first relative position

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ORIGINAL INSPECTiDORIGINAL INSPECTiD

beendet ist (was zweckmäßigerweise zugleich mit Beendigung des Exnspritzvorgangs der zweiten Menge erfolgt), werden die Formteile 32 und 34 in ihre zweite relative Stellung bewegt, um das Aufschäumen der zweiten Menge zu erleichtern.has ended (which expediently takes place at the same time as the ex-injection process of the second quantity is finished), the mold parts 32 and 34 are moved to their second relative position in order to foam the second quantity to facilitate.

Wenn das Spritzgußmaterial in dem Formhohlraum abgekühlt ist, wird der geformte Gegenstand aus der Form entfernt. Der Gegenstand besteht aus einer Haut aus ungeschäumtem Material und einem Kern aus geschäumtem Material.When the injection molding material has cooled in the mold cavity, the molded article is removed from the mold. The object consists of a skin made of non-foamed material and a core made of foamed material.

Wenn es erwünscht ist, kann nach Beendigung des Exnspritzvorgangs der zweiten Menge das Ventil in seinen ersten Zustand zurückgebracht und eine geringe dritte Spritzgußmaterialmenge aus dem Plastifkator mit der konstanten Geschwindigkeit in den Formhohlraum gespritzt werden, wobei die an dem Formmaterial während des Exnspritzvorgangs der dritten Materialmenge durchgeführte Arbeit nicht ausreicht, um das Spritzgußmaterial auf die Temperatur zu erhöhen, bei der das Blähmittel sich zersetzt und die dritte Spritzgußmaterialmenge einen Angußkegel an dem geformten Gegenstand aus ungeschäumtem Material bildet, der von dem geformten Gegenstand ohne Ablösen des geschäumtem .Materials vom Kern des Gegenstands abgeschnitten werden kann.If it is desired, the valve can be in his after the ex-injection process of the second quantity brought back first state and a small third amount of injection molding material from the plasticizer with the constant speed are injected into the mold cavity, the on the mold material during The work carried out during the extrusion process of the third quantity of material is insufficient to produce the injection molding material to the temperature at which the blowing agent decomposes and the third amount of injection molding material forms a sprue cone on the molded article of non-foamed material, which is formed by the molded article Object can be cut off from the core of the object without detaching the foamed material.

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Claims

P a t e n t a ns ρ r ü c h e

1. Injection molding process for the production of plastic objects made of foamed material, characterized in that an injection molding material which consists of a mixture a plastic material and a blowing agent, at a temperature below the foaming temperature of the blowing agent is plasticized that a first amount of the plasticizing mixture is injected into a mold cavity while the temperature of the mixture is kept below the foaming temperature is that a second amount of the mixture is injected into the mold cavity that the temperature of the mixture of the second amount during the injection process to at least the foaming temperature of the Blowing agent is increased, and that the second amount of mixture is injected into the first amount, so that the first amount is the surface of the molded article of unfoamed material and the second amount forms the core of the article made of foamed material. .

2. The method according to claim 1, characterized in that the second amount of plasticizing material when Injection is throttled to bring the temperature of the mixture to at least the foaming temperature of the Increase bloating agent.

3. The method according to claim 2, characterized in that dass.the throttling of the second amount plasticized Material takes place in that the mixture is pushed through a channel with an imposed cross-section.

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4. Injection molding machine for performing the method according to one of claims 1 to 3 _f consisting of a cavity for an object to be molded, a plasticizer in which a mixture of a plastic material and a blowing agent are plasticized and kept in the molten state below the foaming temperature of the blowing agent, a channel extending from the plasticizer to an outlet through which
the mixture into the mold cavity with a substantially
constant speed is injected, characterized by a valve arrangement (16) in the channel (12), which is between a first and second state

can be actuated, whereby in the first state an unimpeded mixture flow through the channel (12) is made possible
and in the second state the mixture is throttled sufficiently to raise the temperature of the mixture
at least the expansion temperature of the blowing agent
to increase.

5. Machine according to claim 4, characterized in that the valve arrangement (16) has means for reducing the size of the opening (18) through which the mixture is injected will.

6. Machine according to claim 4, characterized in that the valve arrangement (16) has a first opening with a cross section which is at least as large as that of the
Channel (12), and has a second opening (18) which has a cross section that is smaller than that of the
Channel (12) is.

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