DE2461580B2 - Verfahren zur Herstellung von Spritzgußkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit glatter Oberfläche und porigem Kern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Spritzgußkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit glatter Oberfläche und porigem Kern

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgußkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit glatter Oberfläche und porigem Kern, bei dem eine ungeformte, den Formhohlraum nicht völlig ausfüllende Masse aus einer einzigen Sorte schmelzflüssigem, treibmittelhaltigem Kunststoff in einen vorher mit einem Druckmedium beaufschlagten Formhohlraum eingespritzt wird und dann infolge einer Druckminderung im Formhohlraum aufschäumt und erstarrt.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 17 04 544 bekannt. Beim bekannten Verfahren wird ein gasdichter Formhohlraum verwendet. Das vor dem Einspritzen des schmelzflüssigen, treibmittelhaltigen Kunststoffes in den Formhohlraum eingebrachte Druckmedium wird bei einem Druck gehalten, der über dem Druck des Treibmittels in der Kunststoffmasse, dem sogenannten Aufschäumdruck, liegt. Nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse soll der Druck des Druckmediums gezielt mit der Maßgabe abgesenkt werden, daß das Fertigteil in allen seinen Querschnitten eine annähernd gleiche Schaumstruktur aufweist und mit einer glatten Oberfläche ausgestattet ist. Das Anliegen der Spritzgußkörper-Oberfläche an der Formhohlraumwand wird bei diesem Verfahren lediglich durch den Druck des Treibmittels gewährleistet. Für kompliziert geformte Spritzgußkörper reicht das häufig nicht aus, so daß die Oberflächengüte solcher Körper verschiedentlich nicht befriedigt hat.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, dieses bekannte Verfahren mit der Maßgabe weiterzubilden, daß allein aus treibmittelhaltigem Kunststoff Spritzgußkörper mit verbesserter Glätte der Oberfläche erhalten werden, die im wesentlichen der Oberfläche von Spritzgußkörpern aus treibmittelfreiem
ι ο Kunststoff entspricht.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren ist die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere der Kunststoffmasse vor dem Aufschäumen komprimiertes Gas eingeführt wird, bis der Formhohlraum mit der plastischen, nunmehr einen hohlen Innenraum einschließenden Kunststoffmasse ausgekleidet ist und danach das komprimierte Gas unter Aufschäumen der Kunststoffmasse abgelassen wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht somit darin, die in den Formhohlraum eingespritzte, ungeformte Kunststoffmasse aufzuweiten und den Formhohlraum damit vollständig auszukleiden. Hierzu ist es aus der CH-PS 5 28 359 bereits bekannt, eine in den Formhohlraum eingebrachte, diesen nicht vollständig ausfüllende Kunststoffmasse mit einer weiteren, nachträglich eingebrachten Kunststoffmasse aufzuweiten und an die Formhohlraumwand zu drücken. Die hierfür wesentlichen Eigenschaften der zweiten Kunststoffmasse, nämlich deren Viskosität und Fließverhalten kann durch eine Reihe vor Faktoren wie Zusammensetzung und Temperatur beeinflußt werden. Dies ist beim Einführen von komprimiertem Gas nicht möglich, so daß es nicht zu erwarten war, daß mit komprimiertem Gas eine entsprechende Aufweitung von treibmittelhaltiger Kunststoffmasse möglich ist.
Aus der DE-OS 17 04 543 ist zwar das nachträgliche Einbringen von komprimiertem Gas in den Formhohlraum bekannt; dort handelt es sich jedoch um die Herstellung geschäumter Hohlkörper nach dem Blasverfahren, bei dem stets ein Kunststoffschlauch extrudiert werden muß, der anschließend im Formhohlraum aufgeblasen und an dessen Wand angeformt wird. Es wird somit nicht eine plastische ungeformte Kunststoffmasse aufgeweitet, sondern ein bereits vorgeformter Kunststoffschlauch. Beim Aufblasen eines solchen Kunststoffschlauches liegen jedoch wesentlich günstigere Bedingungen hinsichtlich der Verformung des Kunststoffes vor, als beim Aufweiten der in den Formhohlraum eingespritzten ungeformten Kunststoffmasse.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 erläutert; im einzelnen zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; und
Fig.2A bis 2C in schematischer Darstellung die einzelnen Arbeitsschritte bei der Herstellung eines geschäumten Spritzgußkörpers.
Die F i g. 1 zeigt den Spritzzylinder 1 einer an sich bekannten (nicht dargestellten) Spritzgießmaschine.
Innerhalb des Spritzzylinders 1 befindet sich eine Schnecke 2 zum Plastifizieren und Einspritzen von zu verformendem Kunststoff. Die Schnecke 2 kann mittels eines (nicht gezeigten) Antriebes angetrieben werden.
Am Spritzzylinder 1 befindet sich eine Spritzdüse 3, welche in üblicher Weise mit dem Einlaß einer Form 4 verbunden ist. Der Innenraum des Spritzzylinders 1 steht mit dem Formhohlraum 5 der Form 4 über den Kanal 6 der Spritzdüse 3 und einen Angußkanal 7 der Form 4 in Verbindung. Der Formhohlraum 5 wird von einem feststehenden Formteil 8 und einem beweglichen Formteil 9 eingeschlossen.
Innerhalb des Auslasses des Spritzzylindeis 1 ist eine Einspritzeinrichtung 10 für Gas untergebracht. Zu der Einspritzeinrichtung 10 gehört ein Auslaß 11, welcher innerhalb des Kanals 6 der Spritzdüse 3 nach außen geöffnet ist, um das Gas durch den Angußkanal 7 der Form 4 hindurch in den Formhohlraum 5 einzubringen. Der Auslaß 11 ist über eine Rohrleitung 14 und ein Steuerventil 18 mit der Druckkammer 12 eines Gasdruckzylinders 13 verbunden. Ein Kolben 15 ist innerhalb des Gasdruckzylinders 13 verschiebüch. Mit diesem Kolben 15 kann ein Gas unter Druck gesetzt werden, welches der Druckkammer 12 von Irgendeiner geeigneten Quelle her über eine mit einem VentiJ 17 versehene Rohrleitung 16 zugeführt wird. Wenn der Kolben 15, wie in F i g. 1 gezeigt, nach links bewegt wird, wird das Gas in der Druckkammer 12 von dem Kolben 15 unter Druck gesetzt und über die Rohrleitung 14, die Einspritzeinrichtung 10 und den Angußkanal 7 in den Formhohlraum 5 eingebracht.
Vor dem Einbringen des zu verformenden Kunststoffes in den Formhohlraum 5 wird dieser mit Druckmedium beaufschlagt. Ein bevorzugtes Druckmedium ist Druckgas.
Als zu verformende Kunststoffe werden schäumbare thermoplastische Harze eingesetzt. Das Aufschäumen wird durch übliche Treibmittel gewährleistet.
Das zu verformende Harz wird mittels der Schnecke 2 im Spritzzylinder 1 plastifiziert und durch die Spritzdüse 3 und den Angußkanal 7 unter dem von der Schnecke 2 ausgeübten Druck in den Formhohlraum 5 eingespritzt. Die Menge des (noch nicht aufgeschäumten) eingespritzten Harzes ist kleiner als das Volumen des Formhohlraumes 5. Danach wird vom Auslaß 11 der Einspritzeinrichtung 10 her ein Gas unter Druck so in den Formhohlraum 5 eingespritzt, daß sich ein hohler Bereich 52 in der in den Formhohlraum 5 eingespritzten Kunststoffmasse 51 bildet (vgl. F i g. 2A).
Das Gas kann in den Formhohlraum 5 zur gleichen Zeit eingefüllt werden, wie die Kunststoffmasse eingespritzt wird, so daß der plastische Kunststoff das Gas umfließt und der hohle Bereich in den Formungen innerhalb des Formhohlraumes 5 leicht gebildet werden kann.
Als zu verformende Materialien können schäumbare Harzmassen verwendet werden, um geschäumte Formlinge mit glatterer Außenhaut als bei Formungen, welche gemäß dem Stand der Technik erzeugt wurden, zu erzielen. Das Einbringen des Gases in die schäumbare Kunststoffmasse kann auch erfolgen, nachdem die Kunststoffmasse in den Formhohlraum 5 eingespritzt worden ist.
Anschließend wird das Gas aus dem Formhohlraum 5 in bekannter Weise abgelassen, nachdem die eingespritzte Kunststoffmasse an ihrer äußeren Oberflächenschicht erhärtet ist. Demzufolge dehnt sich beim Ablassen des Gases die schäumbare Masse nach innen aus und bildet einen Formling mil einer äußeren, ungeschäumten Schicht und einer inneren, geschäumten Schicht, welche von der äußeren Schicht umgeben ist. Eine solche äußere ungeschäumte Schicht besitzt eine glattere Außenhaut, weil ihre Dichte größer ist als diejenige von Formungen, welche nach bekannten
ίο Verfahren erhalten werden.
Die einzelnen Schritte bei der Bildung der Spritzgußkörper sind mit den F i g. 2A, 2B und 2C schematisch dargestellt Zuerst wird die plastische, treibmittelhaltige Masse 51 in einer solchen Menge in den mit Druckmedium beaufschlagten Formhohlraum 5 eingefüllt, die kleiner ist, als dessen Volumen. Anschließend wird in das Innere der im Formhohlraum 5 befindlichen Masse 51 komprimiertes Gas eingeführt, bis der Formhohlraum 5 mit der plastischen, nunmehr einen hohlen Innenraum 52 einschließenden Kunststoffmasse 5J ausgekleidet ist (vgl Fig. 2B). Danach wird das komprimierte Gas unter Aufschäumen der Kunststoffmasse abgelassen, wodurch der mit Fi g. 2C dargestellte, aus glatter nichtgeschäumter Außenhaut 53 und porigem Kern 54 bestehende Spritzgußkörper erhalten wird.
Das zum Aufweiten der in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoffmasse vorgesehene komprimierte Gas kann Luft, vorzugsweise Stickstoff, Kohlen-
jo dioxid od. dgl. sein. Vorzugsweise wird das Gas auf die Temperatur des plastifizierten Kunststoffes aufgeheizt, bevor es in den Formhohlraum eingebracht wird.
Beispiel
Geschäumte Spritzgußkörper werden unter Verwendung der in F i g. 1 dargestellten Form hergestellt. Polystyrol wird mit 6 Gew.-% n-Pentan und 0,2 Gew.-% Azodicarbonsäureamid als Treibmittel versetzt und bei 2000C plastifiziert. Danach wird das geschmolzene Polystyrol durch eine zentrale direkte Eingußstelle in einen scheibenförmigen Formhohlraum mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Höhe von 10 mm eingespritzt. Der Formhohlraum ist durch Eisenformteile gebildet und wird mit Luft unter einem Druck von 10 kg/cm2 beaufschlagt, bevor das Polystyrol in einer Menge von 100 g eingespritzt wird. Danach wird Stickstoff unter einem Druck von 80 kg/cm2 in den Formhohlraum eingebracht und ein hohler Formling gebildet. Nach 5 see wird der Stickstoff aus dem Formhohlraum abgelassen, so daß sich das schäumbare Polystyrol nach innen ausdehnen kann. Der erhaltene geschäumte Spritzgußkörper weist eine glatte Oberflächenschicht und einen inneren geschäumten Kern auf, welcher von der Oberflächenschicht umgeben ist; das mittlere spezifische Gewicht beträgt 0,57. Sofern der mit Druckmedium beaufschlagte Formhohlraum beim Abziehen des Stickstoffs mit einer Vakuumquelle verbunden wird, erhält man Körper mit noch glatterer Oberfläche. Ferner expandiert das schäumbare Polystyrol einheitlicher, wenn man erhitzten Stickstoff von 2500C verwendet.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Spritzgußkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit glatter Oberfläche und porigem Kern, bei dem eine ungeformte, den Formhohlraum nicht völlig ausfüllende Masse aus einer einzigen Sorte schmelzflüssigem, treibmittelhaltigem Kunststoff in einen vorher mit einem Druckmedium beaufschlagten Formhohlraum eingespritzt wird und dann infolge einer Druckminderung im Formhohlraum aufschäumt und erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere der Kunststoffmasse vor dem Aufschäumen komprimiertes Gas eingeführt wird, bis der Formhohlraum mit der plastischen, nunmehr einen hohlen Innenraum einschließenden Kunststoffmasse ausgekleidet ist und danach das komprimierte Gas unter Aufschäumen der Kunststoffmasse abgelassen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gas während des Einspritzen der Kunststoffmasse in den Formhohlraum in das Innere der Kunststoffmasse eingeführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gas nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse in den Formhohlraum in das Innere der Kunststoffmasse eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das komprimierte Gas vor dem Einführen in die Kunststoffmasse auf eine erhöhte Temperatur erwärmt wird.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablassen des komprimierten Gases der Druck im Formhohlraum auf unteratmosphärischen Druck abgesenkt wird.
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