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 KernInfo
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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
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.
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)
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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