DE2635179A1

DE2635179A1 - Mfr. of plastics moulding having solid skin and cellular core - by initially keeping the temperature of the moulding compound below reaction temperature of the foaming agent and then raising it

Info

Publication number: DE2635179A1
Application number: DE19762635179
Authority: DE
Inventors: Heinrich Landler
Original assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Current assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1978-02-09

Abstract

Plastics mouldings having solid skin and cellular core are mfd. by injecting a moulding cpd. contg. a foaming agent into a mould; initially holding the temp. of the cpd. below the reaction temp. of the foaming agent; and then raising the temp. of the cpd. in the region of the injection nozzle to above this reaction temp. The heat required for this later operational step is derived by increased friction of the moulding cpd. in the nozzle zone. The process is independent of time-consuming heat transfer which is unavoidable when heat supply from external sources is used. The process is used for processing e.g. polystyrene contg. azodicarbonamide, as foaming agent.

Description

Verfahren zur Herstellung von Giessteilen Process for the production of cast parts

aus Kunststoff mit geschlossener Aussenhaut und zelligem Kern Die Erfindung befasst sich grundsätzlich mit einem Verfahren zur Herstellung von Giessteilen aus Kunststoff mit einer geschlossenen Aussenhaut und einem zelligen Kern. Es gibt eine ganze Reihe von Vorschlägen dafür, das Kunststoffmaterial so in ein Formwerkzeug einzuspritzen, dass eine geschlossene Aussenhaut erreicht wird, der Restquerschnitt des Giessteiles jedoch eine Schaumstruktur aufweist. Bei einem bekannten Verfahren der hier angesprochenen Art (DU-OS 2 422 579) wird bereits ein mit Treibmittel versetztes Kunststoffmaterial in ein Formwerkzeug eingespritzt. Dabei wird zunächst die Temperatur des Kunststoffmaterials so niedrig gehalten, dass eine Zersetzung des Treibmittels nicht stattfindet. Hierdurch wird durch Anlage dieses Kunststoffmaterials an der Bormwandung des Werkzeuges die geschlossene Aussenhaut des Giessteiles erzeugt. Im weiteren Verlauf des Einspritzvorganges wird dann die Temperatur des Kunststoffmaterials über die Reaktions- oder Zersetzungstemperatur des Treibmittels angehoben, so dass eine Reaktion, d.h. ein Ausschaumen im Formwerkzeug erfolgt. Gegebenenfalls kann gegen Ende des Einspritzvorganges die Temperatur des Kunststoffmaterials wieder unter die Reaktionstemperatur abgesenkt werden, so dass man auch im Bereich des Angusses am fertigen Giessteil eine geschlossene glattwandige Aussenwand erhält. made of plastic with a closed outer skin and a cellular core The invention is basically concerned with a method for producing cast parts made of plastic with a closed outer skin and a cellular core. There is quite a number of suggestions for making the plastic material so in a molding tool injected so that a closed outer skin is achieved, the remaining cross-section of the cast part, however, has a foam structure. In a known method of the type addressed here (DU-OS 2 422 579) is already a propellant mixed Plastic material injected into a mold. First the temperature of the plastic material is kept so low that decomposition of the propellant not taking place. As a result, this plastic material is applied to the Bormwandung of the tool the closed one Outer skin of the cast part generated. In the further course of the injection process, the temperature of the Plastic material about the reaction or decomposition temperature of the propellant raised so that a reaction, i.e. foaming, takes place in the molding tool. If necessary, the temperature of the plastic material can be increased towards the end of the injection process can be lowered again below the reaction temperature, so that one is also in the area of the sprue on the finished cast part receives a closed, smooth-walled outer wall.

Bei dem bekannten Verfahren und der hierzu verwendeten Spritzgiessmaschine wird die während der einzelnen Zeitabschnitte des Einspritzvorganges einzuhaltende Temperatur durch ein gesteuertes Heizelement in der Düse eingestellt, welches von dem Kunststoffmaterial beim Einspritzvorgang umflossen wird. Dieses Heizelement sorgt für die notwendige zusätzliche Wärmezufuhr zur Steigerung der Temperatur über die Reaktionstemperatur hinaus.In the known method and the injection molding machine used for this purpose is the one to be observed during the individual time segments of the injection process Temperature set by a controlled heating element in the nozzle, which is controlled by the plastic material is flowed around during the injection process. This heating element provides the necessary additional heat supply to increase the temperature over the reaction temperature beyond.

Da der Wärmeübergang von dem Heizelement auf das Kunststoffmaterial eine bestimmte Zeitdauer erfordert, ist es bei der Durchführung des bekannten Verfahrens entweder notwendig, die Temperatur des Kunststoffmaterials schon zu Beginn des Einspritzvorganges zwar noch unter der Reaktionstemperatur, jedoch sehr nahe an dieser zu halten, damit in der notwendig kurzen Zeit nach der Einschaltung des Heizelements eine ausreichende Temperatursteigerung über die Reaktionstemperatur hinaus auch tatsächlich erfolgen kann. Alternativ oder zusätzlich ist es notwendig, die Einspritzzeit derart zu verlängern, dass für den Wärmeübergang vom Heizelement an das Kunststoffmaterial ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Beide Massnahmen führen zu einer Beschränkung hinsichtlich der Freiheit der Verfahrensdurchführung bzw. zu einem erhöhten Aufwand, da im ersten Fall mit besonderer Sorgfalt, d.h. durch erhöhten Steuerungsaufwand, dafür gesorgt werden muss, dass sich die Temperatur des Kunststoffmaterials nur in einem eng begrenzten Bereich verändert, während im zweiten Fall die Einspritzzeit nur bis zu einem solchen Mass verlängert werden kann, dass sich das Treibmittel noch nicht entmischt und verflüchtigt.Because the heat transfer from the heating element to the plastic material requires a certain period of time, it is when carrying out the known method either necessary, the temperature of the plastic material at the beginning of the injection process although still below the reaction temperature, but to keep it very close to it in the short time required after the heating element has been switched on, a sufficient one Increase in temperature beyond the reaction temperature also actually take place can. Alternatively or additionally, it is necessary to extend the injection time in such a way that that sufficient for the heat transfer from the heating element to the plastic material Time is available. Both measures lead to a restriction in terms of the freedom to carry out the procedure or to an increased effort, since in the first Case taken care of with particular care, i.e. through increased control effort must be that the temperature of the Plastic material only changed in a narrowly limited range, while in the second case the injection time can only be extended to such an extent that the propellant not yet segregated and evaporated.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, demgegenüber das Verfahren so zu verbessern, dass eine Rücksichtnahme auf die Wärmeübergangszeit nicht erforderlich ist. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Wärme#ufuhr in das Kunststoffmaterial während des zweiten Zeitabschnittes des Einspritzvorganges durch eine Steigerung der Friktion des Kunststoffmaterials im Düsenbereich bewirkt wird.The invention is based on the object, in contrast to the method to be improved in such a way that consideration of the heat transfer time is not necessary is. According to the invention, this is achieved in that the heat is supplied to the plastic material during the second time segment of the injection process by an increase the friction of the plastic material in the nozzle area is caused.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird somit die Kunststoffmasse in der Maschine auf ein gleichmässiges Tesperaturniveau unterhalb der Reaktionstemperatur des Treibmittels vorgewärmt. Während des Einspritzvorganges wird nun die Maschine so gesteuert, dass das einzuspritzende Kunststoffmaterial, welches die Aussenhaut bilden soll, keine zusätzliche Friktionserwärmung erfährt, wabrend im übrigen Bereich die Friktion so gesteigert wird, dass infolge der daraus resultierenden Temperaturerhöhung das Treibmittel zu reagieren beginnt. Diese Temperaturerhöhung setzt praktisch trägheitslos mit der Steigerung der Friktion im Kunststoffmaterial ein. Somit kann das erfindungsgemässe Verfahren sogar bei sehr kurzen Einspritzvorgängen erfolgreich durchgeführt werden. Auch ist es nicht nötig, das zunächst eingehaltene gleichmässige Temperaturniveau unterhalb der Reaktionstemperatur nahe an dieser zu halten, da durch die Intensität der Friktion die schlagartig eintretende Teniperaturerhöhung bestimmt werden kann.In the method according to the invention, the plastic compound is thus in the machine to an even temperature level below the reaction temperature of the propellant preheated. During the injection process, the machine is now controlled so that the plastic material to be injected, which is the outer skin should form, does not experience additional frictional heating, while in the rest of the area the friction is increased so that as a result of the resulting increase in temperature the propellant begins to react. This increase in temperature is practically inert with the increase in friction in the plastic material. Thus, the inventive Process can be carried out successfully even with very short injection processes. It is also not necessary to maintain the uniform temperature level that was initially maintained below the reaction temperature to keep close to this, because of the intensity the sudden increase in temperature can be determined from the friction.

Die Steigerung der Friktion ist auf zwei unterschiedlichen Wegen erreichbar. Der eine besteht darin, die Einspritzgeschwindigkeit während des genannten Zeitabschnittes des Einspritzvorganges zu erhöhen. Entsprechende Einrichtungen, die eine sehr rasche Steigerung der Einspritzgeschwindigkeit ermöglichen, stehen zur Verfügung. So kann beispielsweise durch Einsatz von Servoventilen in der Hydraulikleitung, die in weniger als 0,1 Sekunden ihren ganzen Verfahrbereich überlaufen und die beispielsweise über den Vorlaufweg der Schnecke oder des Spritzkolbens angesteuert werden, eine entsprechende Steuerung erreicht werden. Derartige Servoventile ermöglichen es auch, gegebenenfalls im letzten Zeitabschnitt der Werkzeugfüllung die Einspritzgeschwindigkeit wieder so abzusenken, dass in Angussnähe wieder eine glatte Aussenhaut am Giessteil entsteht.The increase in friction can be achieved in two different ways. One is the injection speed during the period mentioned of the injection process raise. Corresponding facilities, which enable the injection speed to be increased very quickly to disposal. For example, by using servo valves in the hydraulic line, which cover their entire travel range in less than 0.1 seconds and which, for example be controlled via the advance path of the screw or the injection piston, a Appropriate control can be achieved. Such servo valves also make it possible possibly the injection speed in the last time segment of the mold filling lower again in such a way that a smooth outer skin on the cast part is again in the vicinity of the sprue arises.

Als zweiter Weg besteht die Möglichkeit, den Strömungsquerschnitt im Düsenbereich während des zweiten Zeitabschnittes des Einspritzvorganges zu verringern. Die Einspritzgeschwindigkeit bzw.As a second way, there is the possibility of the flow cross-section to reduce in the nozzle area during the second time segment of the injection process. The injection speed or

der Strömungsquerschnitt im Düsenbereich wird dabei zunächst so eingestellt, dass in dem ersten Zeitabschnitt des Einspritzvorganges dem Kunststoffmaterial keine zusätzliche Friktionswärme zugeführt wird, die eine Temperatursteigerung über die Reaktionstemperatur hinaus zur Folge hätte. Zu Beginn des genannten zweiten Zeitabschnittes, beispielsweise über den Vorlaufweg der Schnecke gesteuert, wird der Querschnitt der Düsenbohrung jedoch durch entsprechend geeignete Einrichtungen verringert, so dass durch die daraus resultierende Drosselung eine Friktionserwärmung des Kunststoffmaterials über die Reaktionstemperatur des Treibmittels hinaus eintritt.the flow cross-section in the nozzle area is initially set so that that in the first time segment of the injection process the plastic material has no additional frictional heat is supplied, which increases the temperature over the Reaction temperature would result. At the beginning of the mentioned second period, controlled for example via the advance path of the screw, the cross-section the nozzle bore, however, reduced by appropriate means, so that the resulting throttling causes frictional heating of the plastic material occurs beyond the reaction temperature of the propellant.

Auch hier kann kurz vor Abschluss der Werkzeugfüllung im Bedarfsfall der Strömungsquerschnitt wieder so weit vergrössert werden, dass eine weitere zusätzliche Wärmeenergiezufuhr ins Kunststoffmaterial unterbleibt.Here, too, shortly before the completion of the mold filling, if necessary the flow cross-section can be enlarged again so much that another additional No heat energy is supplied to the plastic material.

Entsprechende Einrichtungen zur Steuerung des Strömungsquerschnitts im Düsenbereich stehen zur Verfügung und sind beispielsweise in der DT-OS 2 425 621 der Anmelderin beschrieben.Appropriate devices for controlling the flow cross-section in the nozzle area are available and are, for example, in DT-OS 2 425 621 by the applicant.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es mit einfachen und bekannten Mitteln möglich ist, bereits bestehende und in Betrieb befindliche Spritzgiessmaschinen für die Durchführung des Verfahrens umzurüsten. Weiterhin lässt sich das Verfahren sehr flexibel und einfach an die jeweiligen Erfordernisse, die durch das Giessteil und/oder durch das verwendete Kunststoffmaterial bestimmt sind, anpassen.A major advantage of the invention is that it has simple and known means is possible, already existing and in operation Retrofitting injection molding machines to carry out the process. Furthermore lets the process is very flexible and easy to adapt to the respective requirements are determined by the cast part and / or by the plastic material used, adjust.

Die beschriebenen Möglichkeiten zur Steigerung der Friktion können entweder alternativ oder gemeinsam angewendet werden.The described possibilities for increasing the friction can can be used either alternatively or jointly.

Für das erfindungsgemässe Verfahren kommen alle geläufigen thermoplastischen Kunststoffe in Frage, die für das Spritzgiessverfahren mit nach dem Einspritzen erfolgender Aufschäumung geeignet sind. Hierzu zählen insbesondere Polystyrol, Polyäthylen und auch ABS. Auch können alle herkömmlichen Treibmittel verwendet werden, z.B. Azodicarbonamid. Die normale Einspritztemperatur für Polystyrol liegt z. B. -je nach dem verwendeten Polystyrol-Typ- zwischen 130 und 2800 C. Die Reaktionstemperatur (Zersetzungstemperatur) der in Frage kommenden Treibmittel liegt üblicherweise zwischen 135 und 170°C, überwiegend in der Grössenordnung von 1400 C. Im Rahmen des Verfahrens wird somit z.B. bei Verwendung von Polystyrol als Kunststoffmaterial die Temperatur des Kunststoffmaterials in dem ersten Zeitabschnitt unterhalb von 1400 C gehalten, wenn ein Treibmittel mit einer entsprechenden Zersetzungstemperatur zum Einsatz kommt, und erst im zweiten Zeitabschnitt durch Steigerung der Friktion über 1400 C angehoben. Geschieht dies beispielsweise durch eine Erhöhung der Einspritzgeschwindigkeit während des zweiten Zeitabschnittes, so muss eine Steigerung der Vorfahrgeschwindigkeit der Schnecke im zweiten Zeitabschnitt erfolgen.All common thermoplastics are suitable for the process according to the invention Plastics in question that are used for injection molding after injection subsequent foaming are suitable. These include in particular polystyrene and polyethylene and also ABS. All conventional propellants can also be used, e.g. Azodicarbonamide. The normal injection temperature for polystyrene is e.g. B. -e according to the type of polystyrene used - between 130 and 2800 C. The reaction temperature (Decomposition temperature) of the propellants in question is usually between 135 and 170 ° C, mostly in the order of 1400 C. As part of the procedure the temperature is thus e.g. when using polystyrene as a plastic material the plastic material is kept below 1400 C in the first time period, if a propellant with a corresponding decomposition temperature is used comes, and only in the second period through an increase in friction above 1400 C raised. If this happens, for example, by increasing the injection speed During the second period of time, there must be an increase in the forward speed of the snail in the second period of time.

Für diese Steigerung lassen sich allgemein gültige Angaben nicht treffen, weil die kritische Einspritzgeschwindigkeit, bei der das Kunststoffmaterial durch die Friktion im Büsenquerschnitt auf die notwendige Temperatur aufgeheizt wird, vom Düsenquerschnitt und von dem durch die Schnecke vorgeschobenen Kunststoffvolumen je Zeiteinheit (Kapazität des Zylindersammelraumes) abhängt. Nimmt man jedoch an, dass herkömmlicherweise die Vorfahrgeschwindigkeit bei der Einspritzung von Polystyrol unter etwa 2 cm/sek beträgt, so sollte sie im zweiten Abschnitt auf 5 cm/sek. oder darüber angehoben werden.Generally valid information cannot be given for this increase meet, because the critical injection speed at which the plastic material passes through the friction in the bushing cross-section is heated to the required temperature, the nozzle cross-section and the volume of plastic advanced by the screw per unit of time (capacity of the cylinder collecting space). However, if one assumes that conventionally the forward speed when injecting polystyrene is below about 2 cm / sec, it should be set to 5 cm / sec in the second section. or be raised above it.

Im übrigen lassen sich die geeigneten Werte für die Einspritzgeschwindigkeit bzw. für die Grösse des Düsenquerschnitts, der eine ausreichende Friktion im Kunststoffmaterial erzeugt, ohne Schwierigkeit durch wenige Vorversuche ermitteln.In addition, the appropriate values for the injection speed can be found or for the size of the nozzle cross-section, which has sufficient friction in the plastic material generated, can be determined without difficulty through a few preliminary tests.

Claims

Claims 1. A method for producing cast parts Plastic with a closed outer skin and a cellular core, in which a propellant-containing Plastic material is injected into a mold, in an initial Time segment of the injection process the temperature of the plastic material below the reaction temperature of the propellant is maintained and then the temperature of the plastic material by supplying heat in the nozzle area to one above the reaction temperature lying value is increased, characterized in that the heat supply in the plastic material during the second time period by an increase the friction of the plastic material is caused in the nile area.

2. The method according to claim 1, characterized in that the friction of the plastic material by increasing the injection speed during of the second period is increased.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the friction of the plastic material through a temporary reduction in the flow cross-section is increased in the dais area during the second period of time.