DE2342794A1

DE2342794A1 - Verfahren und vorrichtung zum diskontinuierlichen herstellen von mehrschicht- formteilen aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2342794A1
Application number: DE19732342794
Authority: DE
Inventors: Werner Fillmann
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1973-08-24
Publication date: 1975-03-13
Also published as: FR2241396B3; JPS5051165A; DE2342794C3; FR2241396A1; JPS5729254B2; DE2342794B2; US3972664A; GB1441346A

Description

PATENTANWÄLTE F.W. HEMMER· Γ. H- -3ERuMGl. LER- D. OROSSE 2 ^ / 9 7 Q /

25.8.1973 ko.th 60 451

SIEMAG Siegener Maschinenbau GmbH, 5912 Hilchenbach-Dahlbruch

Verfahren und Vorrichtung zum diskontinuierlichen Herstellen von Mehrschicht-Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum diskontinuierlichen Herstellen von Mehrschicht-Pormteilen aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem geschäumten Kern und einer ungeschäumten Außenhaut, bei dem zuerst ein Teil des ungeschäumten Kunststoffes und anschließend ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoff gleichzeitig mit weiterem ungeschäumtem Kunststoff über eine zentrale Düse und eine dieselbe umgebende Ringdüse in eine Form eingespritzt werden und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DT-AS 1 778 457 ist ein Verfahren zum Herstellen von Mehrschicht-Pormteilen mit einem geschäumten Kern und einer ungeschäumten thermoplastischen Außenhaut bekannt, bei dem in eine Form zuerst ein Pfropfen einer ersten, die Form nicht ausfüllenden Charge aus unschäumbarem thermoplastischem Material und dann vor dem Erstarren des Mittelteiles dieses Pfropfens der ersten Charge eine zweite, ein Treibmittel enthaltende Charge aus thermoplastischem Material in dieses Mittelteil eingespritzt wird, wobei das Material der zweiten Charge das Material der ersten Charge nach allen Seiten in die Form drückt, so daß diese vollständig ausgefüllt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird die zweite Charge erst dann zugeführt, wenn die Zufuhr der ersten Charge unterbrochen bzw. vollständig beendet ist. Dies führt vielfach

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zu unerwünschten Markierungen an der Oberfläche der fertigen Formteile. Weiterhin kommt es insbesondere bei Formteilen mit komplizierter Form vor, daß die zuerst eingespritzte Charge von der nachfolgenden, das Treibmittel enthaltenden Charge nicht gleichmäßig an die Wandung der Form angepreßt, sondern so weit auseinandergetrieben wird, daß es reißt. Dadurch wird die glatte Oberfläche der Außenhaut unterbrochen.

Aus der DT-OS 2 241 oo2 ist ferner ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit glatter Oberfläche und porigem Kern bekannt, bei dem im Anschluß an das Einspritzen eines Teiles des die glatte Oberfläche bildenden Kunststoffes ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoff gleichzeitig mit weiterem, die glatte Oberfläche bildendem Kunststoff eingespritzt wird. Der ein Treibmittel enthaltende Kunststoff strömt dabei über eine zentrale Düse in die Form, während der die glatte Oberfläche bildende Kunststoff über eine die zentrale Düse umgebende Ringdüse in die Form gelangt. Bei diesem Verfahren kann während der simultanen Einspritzphase der beiden unterschiedlichen Kunststoffe nur noch wenig die glatte Oberfläche bildender Kunststoff an die dem Anguß gegenüberliegendeFormwand der Form gelangen, so daß an dieser Seite des fertigen Formteiles, der sogenannten Sichtseite, die Hülle des die glatte Oberfläche bildenden Kunststoffes dünn ist und manchmal sogar reißt. An der dem Ausguß benachbarten Seite des fertigen Formteiles ist diese Hülle jedoch unnötig dick. Eine Beeinflussung der Dicke der eine glatte Oberfläche aufweisenden Hülle, bspw. durch Erhöhung der die glatte Oberfläche bildenden Kunststoffmenge, ist bei diesem Verfahren an der dem Anguß gegenüberliegenden Seite in wirtschaftlich vertretbarer Weise nicht möglich.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum diskontinuierlichen Herstellen von Mehrschicht-

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Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff mit einem geschäumten Kern und einer ungeschäumten Außenhaut zu schaffen, bei dem ohne Erhöhung der die ungeschäumte Außenhaut bildenden Kunststoffmenge sichergestellt ist, daß zumindest die dem Anguß gegenüberliegende Fläche, also die Sichtfläche, des fertigen Formteiles eine ausreichend dicke und vor allem geschlossene Außenhaut mit glatter Oberfläche aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem eingangs beschriebenen Verfahren vorgeschlagen, daß der ungeschäumte Kunststoff durch die zentrale Düse und der ein Treibmittel enthaltende Kunststoff durch die Ringdüse in die Form eingespritzt werden. Bei diesem Verfahren fließt also der ungeschäumte Kunststoff während des simultanen Einspritzvorganges durch die Mitte des Angußkanales und gelangt somit an die dem Angußkanal gegenüberliegende Fläche der Form. Dadurch ist einerseits sichergestellt, daß die ungeschäumte Außenhaut an der Sichtf-aäche des fertigen Formteiles nicht unterbrochen wird. Andererseits kann aber durch dieses Verfahren die Dicke der ungeschäumten Außenhaut im Bereich der Sichtfläche des Formteiles in einfacher Weise beeinflußt werden.

Dabei werden die beiden Kunststoffe entweder mit gleicher oder ungleicher Geschwindigkeit in die Form eingespritzt, was durch eine entsprechende Beaufschlagung der Kolben der Spritzzylinder erreichbar ist. Bei der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem mit zwei Spritzzylindern verbundenen Spritzkopf mit einer zentralen Düse und einer dieselbe umgebenden Ringdüse sind die mit jeweils einem getrennt betätigbaren Ventil ausgerüsteten Düsen in Abhängigkeit von der ausgespritzten Kunststoffmerige steuerbar. Dadurch wird insbesondere die Entstehung

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von Markierungen an der Oberfläche des Formteiles verhindert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigen

Figuren 1 bis 4 verschiedene Phasen während des Einspritzens von thermoplastischem Kunststoff in eine Form zur Bildung eines Formteiles mit geschäumtem Kern und ungeschäumter Außenhaut.

In der Zeichnung ist ein Spritzkopf 1 einer Vorrichtung zur diskontinuierlichen Herstellung von Mehrschicht-Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit einem gesdi äumten Kern und einer ungeschäumten Außenhaut in vereinfachter Weise dargestellt, der von einer nicht gezeichneten Spritzkopfhalterung aufgenommen wird und an den zwei nicht dargestellte, an sich bekannte Spritzzylinder angeschlossen sind.

Der Spritzkopf 1 liegt im Bereich eines Angußkanales 2 an einer Form j5 an, die in diesem Ausführungsbeispiel einen einfach gestalteten Hohlraum 4 zur Herstellung eines Mehrschicht-Formteiles besitzt. In dem Spritzkopf 1 ist eine Hülse 5 axial verschiebbar gelagert, die ihrerseits eine Düsennadel 6 axial verschiebbar aufnimmt. Sowohl die Hülse 5 als auch die Düsennadel 6 erstrecken sich bis zur Vorderfläche des Spritzkopfes 1 und schließen gemeinsam die Austrittsöffnung des Spritzkopfes 1 ab. (Pig. l). Der Hülse 5 und der Düsennadel 6 sind getrennte, in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebe bekannter Bauart zugeordnet, durch die die Hülse 5 und die Düsennadel 6 aus ihrer Schließstellung und zurück bewegbar sind.

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In den Spritzkopf 1 ist ein Kanal 7 eingearbeitet, der einen der nicht gezeigten Spritzzylinder mit einem die Hülse 5 umgebenden Ringraum 8 verbindet. Gemäß der Pig. I ist dieser Ringraum 8 durch die Hülse 5 verschlossen. Zwischen der Hülse 5 und der Düsennadel 6 ist ebenfalls ein Ringraum 9 gebildet, der über einen Durchlaß Io in der Hülse 5 mit einem Kanal 11 im Spritzkopf 1 in Verbindung steht, an den der andere Spritzzylinder angeschlossen ist. Über den Kanal 11 wird dem Ringraum und damit dem Spritzkopf 1 ungeschäumter thermoplastischer Kunststoff zugeführt, während über den Kanal 7 ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoff in den Ringraum 8 des Spritzkopfes 1 gelangt.

Bei der Herstellung eines Mehrschicht-Formteiles 12 mit einem geschäumten Kern 13 und einer ungeschäumten Außenhaut 14 (Fig. 5) wird bei geschlossener Hülse und geschlossener Schließnadel 6 gemäß der Fig. 1 der Zeichnung in dem mit dem Kanal 11 verbundenen Spritzzylinder ein ungeschäumter, die glatte Oberfläche bildender Kunststoff und in dem mit dem Kanal 7 verbundenen Spritzzylinder ein ä, ein Treibmittel enthaltender Kunststoff dosiert. Sobald die beiden nicht gezeigten Spritzzylinder in an sich bekannter Weise "gespannt" sind, wird der nicht gezeigte Antrieb der Schließnadel 6 derart beaufschlagt, daß sich die Schließnadel aus ihrer geschlossenen Stellung gemäß Fig. 1 in die Stellung gemäß Fig. 2, die Offenstellung bewegt. Damit wird die in der Hülse 5 befindliche zentrale Düse 15 geöffnet, so daß ungeschäumter Kunststoff durch den Kanal 11 und den Ringraum 9 in den Angußkanal 2 des Formwerkzeuges 35 und damit in den Formhohlraum 4 strömen, kann (Fig. 2). Sobald sich eine vorgegebene, ungeschäumte Kunststoffmenge in dem Formhohlraum 4 befindet, wird der Antrieb der Hülse 5 derart beaufschlagt, daß sich die Hülse 5 aus der Schließstellung gemäß Fig. 1 in die Offenstellung gemäß Fig. 3 bewegt. Dadurch wird zwischen dem aus dem

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Spritzkopf 1 ausströmenden ungeschäumten Kunststoff und der Außenwandung der Austrittsöffnung des Spritzkopfes eine sogenannte Ringdüse ΐβ geöffnet (Fig. 3),durch die nun gleichzeitig mit dem ungeschäümten Kunststoffstrang 17 ein denselben umgebender Strang 18 mit ringförmigem Querschnitt aus ein Treibmittel enthaltendem Kunststoff über den Angußkanal 2 in den Hohlraum 4 der Form 3 strömt. Die Strömungsgeschwindigkeiten dieser beiden Kunststoffstränge können entweder gleich oder unterschiedlich sein, was durch eine entsprechende Beaufschlagung der Kolben in den Spritzzylindern steuerbar ist. Da der zuerst eingespritzte ungeschäumte Kunststoff an den Wandungen des Angußkanales 2 und im Hohlraum 4 erkaltet und damit höher viskos wird, bleibt trotz des einströmenden ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffes an der Wandung des Angußkanales 2 und der sich an diesen anschließenden Wandung des Hohlraumes 4 eine Hülle aus ungeschäumtem Kunststoff erhalten, wie dies in Fig. J> dargestellt ist.

Sobald sich an der dem Angußkanal 2 gegenüberliegenden Wandung des Hohlraumes 4 eine ausreichende Menge von ungeschäumtem Kunststoff befindet, wird durch entsprechende Beaufschlagung des Antriebes der Schließnadel 6 dieselbe axial in Richtung auf das Formwerkzeug 3 verschoben und damit die zentrale Düse 15 in der Hülse 5 geschlossen. Nun strömt nur noch ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoff über den Angußkanal 2 in den Hohlraum 4, der hier infolge der Druckentlastung und des Treibmittels expandiert und den Hohlraum 4 der Form 3 ausfüllt. Dabei bleibt an der Innenwandung der Form 3 eine Außenhaut aus ungeschäumtem Kunststoff erhalten. Sobald eine ausreichende Menge des ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffes in den Hohlraum 4 geströmt ist, die eine Füllung des Hohlraumes 4 sicherstellt, wird die Hülse 5 wieder in ihre Schließstellung gemäß Fig. 1 bewegt. Normalerweise

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ist jetzt die Herstellung des Mehrschicht-Pormteiles 12 beendet, so daß auch die Düsennadel 6 zusammen mit der Hülse 5 in die Stellung gemäß Pig. 1 bewegt wird.

Pur den Pail, daß auch an der Abtrennstelle des Angusses eine Oberfläche aus ungeschäumtem Kunststoff vorhanden sein soll, bleibt die Düsennadel 6 während der Schließbewegung der Hülse 5 in ihrer Stellung gemäß Pig«, 4, so daß jetzt wieder ungeschäumter Kunststoff über die zentrale Düse 15 in den Angußkanal 2 strömen kann (Fig. 5). Durch diesen ungeschäumten Kunststoff wird der im Angußkanal 2 verbliebene, ein Treibmittel enthaltende Kunststoff in den Hohlraum 4 der Form 3 gedrückt, so daß jetzt im Angußkanal 2 nur ungeschäumter Kunststoff vorhanden ist. (Fig. 5) Sobald der Angußkanal 2 vollständig mit ungeschäumtem Kunststoff gefüllt ist, kehrt die Düsennadel 6 wieder in ihre Schließstellung gemäß Pig. I zurück.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem der ungeschäumte Kunststoff durch die zentrale Düse und der ein Treibmittel enthaltende Kunststoff durch die Ringdüse in die Form dt gespritzt werden, ist es bedarfsweise möglich, Formteile herzustellen, die eine geschäumte Außenhaut und einen ungeschäumten Kern aus thermoplastischem Kunststoff besitzen. Ferner kann dieses Verfahren auch dann angewendet werden, wenn über einen zentralen Anguß zwei oder mehr Formteile hergestellt werden sollen oder wenn ein Formteil infolge seiner Größe über zwei Angüsse gefertigt werden muß.

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Claims

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SIEMAG Siegener Maschinenbau GmbH, 5912 Hilchenbach-Dahlbruch

Patentansprüche

^/1,JVerfahren zum diskontinuierlichen Herstellen von Mehrschichtformteilen aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem geschäumten Kern und einer ungeschäumten Außenhaut, bei dem zuerst ein Teil des ungeschäumten Kunststoffes und anschließend ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoff gleichzeitig mit weiterem ungeschäumten Kunststoff über eine zentrale Düse und eine dieselbe umgebende Ringdüse in eine Form eingespritzt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß der ungeschäumte Kunststoff durch die zentrale Düse (15) und der ein Treibmittel enthaltende Kunststoff durch die'Ringdüse (l6) in die Form (3) eingespritzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffe mit gleicher Geschwindigkeit in die Form (3) eingespritzt werden.
3. Verfäaren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kunststoffe mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in die Form (j5) eingespritzt werden.

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4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem mit zwei Spritzzylindern verbundenen Spritzkopf mit einer zentralen Düse und einer dieselbe umgebenden Ringdüse,

dadurch gekennzeichnet, daß die mit jeweils einem getrennt betätigbaren Ventil (5* 6) ausgerüsteten Düsen (15, 16) in Abhängigkeit von der ausgespritzten Kunststoffmenge steuerbar sind.

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