DE2651665A1

DE2651665A1 - Verfahren zur herstellung mehrschichtiger formteile aus thermoplastischem kunststoff

Info

Publication number: DE2651665A1
Application number: DE19762651665
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Eckardt; Werner Jesko
Original assignee: Schloemann Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 1976-11-12
Filing date: 1976-11-12
Publication date: 1978-05-24

Description

Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Formteile
aus thermoplastischem Kunststoff Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Formteile aus thermoplastischem Kunstsotff mit einer glatten Außenhaut und einem porigen Kern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bekannt, Formteile aus thermoplastischem Kunststoff herzustellen, dem eine kompakte, plastifizierte Kunststoffmasse in das Formnest eines Formwerkzeuges eingespritzt wird. Derartige Formteile besitzen eine glatte, vollkommen geschlossene Außenhaut und damit ein schönes Aussehen. Der Nachteil derartiger Formteile besteht jedoch darin, daß verhältnismäßig viel Kunststoffmasse, also Rohstoff, erforderlich ist und daß diese Formteile verhältnismäßig schwer sind. Dies macht sich insbesondere bei großvolumigen Formteilen stark bemerkbar. Es kommt weiter hinzu, daß mit zunehmender Wandstärke der Formteile beim Abkühlen der eingespritzten Kunststoffmasse infolge der Volumenkontraktion Einfallstellen entstehen durch die die Formteile meist unbrauchbar werden. Die sinfallstellen können bei dickwandigen Formteilen durch soge--nanntes "Nachdrücken" verringert, nicht aber verhindert werden. Das Nachdrücken wiederum führt zu eingefrorenen Spannungen, die das Formteil verformen und in seiner Funktionsfahi#gkeit stark einschränken.
Um die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, ist es ferner bekannt, dem plastifizierten Kunststoff vor oder während des Einspritzvorganges ein Treibmittel zuzusetzen. Es wird jetzt, wenn man die Expansion des Kunststoffes infolge des Treibmittels vernachlässigt, eine das Formnest nicht ausfüllende Kunststoffmenge eingespritzt. Durch das zugesetzte Treibmittel beginnt die eingespritzte Kunststoffmasse im Formnest zu schäumen, so daß die Füllung des Formnestes sichergestellt ist. Durch das Treibmittel erhalten die fertigen Formteile jedoch nicht nur einen porigen Kern, sondern auch eine unruhig wirkende und nicht homogen eingefärbte Außenhaut. Die Oberfläche der Außenhaut macht meist eine Oberflächenbehandlung, z. B. Lackierung, notwendig.
Die Außenhaut derartiger Formteile kann nun dadurch verbessert werden, daß man während des Einspritzvorganges im Formnest einen Gegendruck mittels eines Gases aufrechterhält oder mit einem sogenannten "atmenden" Formwerkzeug, dessen Formnest sich während und/oder nach dem Einspritzvorgang vergrößert, arbeitet. Beide Verfahren stellen weitgehend sicher, daß kein unbeabsichtigtes Schäumen der eingespritzten Kunststoffmasse erfolgen kann. Die Oberfläche dieser Formteile besitzt die Qualität, wie Formteile aus kompaktem Kunststoff.
Um Formteile mit einer glatten Außenhaut und einem porigen Kern herzustellen, ist es schließlich bekannt, einen ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffstrang und einen kompakten Kunststoffstrang nacheinander oder gleichzeitig derart in ein Formnest einzuspritzen, daß sich die treibmittelhaltige Kunststoffmasse im Formnest innerhalb der kompakten Kunststoffmasse befindet. Die kompakte Kunststoffmasse wird im Formnest durch das Aufschäumen der treibmittelhaltigen Kunststoffmasse hüllenartig an die Formnestwandung gedrückt, so daß die Formteile die angestrebte glatte Oberfläche bzw. geschlossene Außenhaut erhalten.
Mit dem letztgenannten Verfahren ist es jedoch bei komplizierten oder unterschiedliche Wandstärken aufweisenden Formteilen und Formen mit unterschiedlich langen Fließwegen meist nicht möglich, den ein Treibmittel enthaltenden Kunststoff bis an alle Stellen bzw. bis an alle Fließwegenden zu bekommen An den Stellen des Formnestes, an denen sich nur kompakte Kunststoffmasse befindet, können bei der Abkühlung wieder die bereits oben erwähnten Einfallstellen auftreten.
Ferner kann es bei dem Bestreben, die Außenhaut zur Einsparung von kompakter Kunststoffmasse möglichst dünn auszubilden, dazu kommen, daß die aufschäumende Kunststoffmasse die Hülle aus kompakter Kunststoffmasse beim Formfüllvorgang durchbricht.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Formteile aus thermoplastischem Kunststoff mit einer glatten Außenhaut und einem porigen Kern zu schaffen, das einerseits das Vordringen des treibmittelhaltigen Kunststoffes auch bei komplizierten Formen an alle Stellen des Formnestes sicherstellt und andererseits auch bei dünner, kompakter Außenhaut ein Durchbrechen der schäumenden Kunststoffmasse ausschließt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, daß während des Einspritznorganges in dem Formnest in an sich bekannter Weise ein Gegendruck mittels eines Gases aufrechterhalten wird.
Durch den Gegendruck wird erreicht, daß die eingespritzte Kunststoffmasse Wandkontakt behält und das Fließen gleichmäßig im Verhältnis zur Gesamtkontur des Formnestes bzw. des Formteiles erfolgt. Bei Formteilen, die bspw. stark von einer rotationssymmetrischen Gestalt abweichen, wird verhindert, daß am kurzen Fließweg bereits kompakte Kunststoffmasse an die Formwandung anstößt, während sie am langen Fließweg noch nicht bis zur Formwandung vorgedrungen ist. Der Gegendruck stellt somit eine gleichmäßige Füllung des Formnestes sicher.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
In dieser Zeichnung ist in vereinfachter Weise ein Formwerkzeug 1 dargestellt, das in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei Werkzeugteilen 2, 3 besteht. Die Werkzeugteile 2, 3 sind zur Durchführung eines öffnungs- und Schließvorganges in an sich bekannter Weise relativ gegeneinander bewegbar.
In dem Werkzeugteil 3 befindet sich eine Bohrung 4, in die eine Angußbuchse 5 eingesetzt ist. An dieser Buchse 5 liegt eine nur angedeutete Spritzeinheit 6 bekannter Bauart an.
In dem Werkzeugteil 3 sind mehrere Kanäle 7a bis 7d eingearbeitet, die von einem zwischen den Werkzeugteilen 2, 3 gebildeten Formnest 8 nach außen führen. Diese Kanäle 7a bis 7d führen über Leitungen 9 zu einem gemeinsamen, bspw.
elektrisch schaltbaren Ventil 10, das die Leitungen 9 bedarfsweise entweder mit einem Druckbehälter 11 oder einer Entlüftungsleitung 12 verbindet. In dem Druckbehälter befindet sich ein Gas, bspw. Luft, mit einem vorgegebenen Druck.
Bei der Herstellung eines Formteiles wird nun von der Spritzeinheit 6 plastifizierter Kunststoff in das Formnest 8 eingespritzt. Der in das Formnest 8 einströmende Kunststoffstrang besitzt eine Seele aus treibmittelhaltigem Kunststoff und eine Hülle aus kompaktem Kunststoff. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die kompakte Kunststoffmasse mit geringer Voreilung eingespritzt wird, so daß der einströmende Kunststoffstrang durch kompakte Kunststoffmasse verschlossen ist. In dem Formnest 8 wurde durch das im Druckbehälter 11 befindliche Gas ein Gegendruck aufgebaut, der größer als der Schäumdruck des Treibgases in dem den Kern des Formteiles bildenden Kunststoff ist. Durch diesen Gegendruck ist sichergestellt, daß die in das Formnest 8 einströmende Kunststoffmasse einerseits Wandkontakt behält und andererseits das Fließen gleichmäßig im Verhältnis zur Gesamtkontur des Formnestes 8 erfolgt. Durch den Gegendruck wird aber auch verhindert, daß die treibmittelhaltige Kunststoffmasse die Hülle aus kompaktem Kunststoff durchbrechen kann. Kurz vor oder bei vollständiger Füllung des Formnestes wird der Gegendruck abgebaut, indem das Ventil lo ganz oder teilweise geöffnet wird. Dies stellt sicher, daß die eingespritzte Kunststoffmasse unter Beibehaltung einer geschlossenen Außenhaut aus kompaktem Kunststoff an alle Stellen des Formnestes 8 annähernd gleichzeitig an das Fließwegende gelangt. Dieses Andrücken der kompakten Kunststoffmasse erfolgt durch das Aufschäumen der ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffmasse. Durch den Gegendruck soll nicht ein vorzeitiges Aufschäumen der ein Teibmittel enthaltenden Kunststoffmasse verhindert, sondern ein gleichmäßiges Fließen der kompakten Kunststoffmasse erreicht werden.
Die über die Kanäle 7a bis 7d in das Formnest 8 einströmende Luft kann vorgewärmt werden, um ein "Abschrecken" des eingespritzten, erhitzten und zähplastischen Kunststoffes zu verhindern.
In Abänderung des erläuterten Ausführungsbeispieles ist es möglich, die kompakte Kunststoffmasse und die ein Treibmittel enthaltende Kunststoffmasse nacheinander in das Formnest 8 einzuspritzen. Bedarfsweise ist es möglich, auch dem kompakten Kunststoff ein Treibmittel zuzusetzen. Dies ist jedoch nur dann zweckmäßig, wenn der kompakte Kunststoff und der ein Treibmittel enthaltende Kunststoff eine unterschiedliche chemische Zusammensetzung besitzen. Das beschriebene Verfahren ist auch dann anwendbar, wenn ein ringförmiger Strang aus kompaktem Kunststoff, ein ringförmiger Strang aus einem ein Treibmittel enthaltenden Kunststoff und eine in diesem befindliche Seele aus kompaktem Kunststoff gleichzeitig in das Formnest eingespritzt werden.
Eine Dichte-Reduzierung der eingespritzten, ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffmasse kann dadurch erfolgen, daß in an sich bekannter Weise ein Teil der den Kern des Formteiles bildenden Kunststoffmasse wieder zurück in den Schmelzenspeicher der Spritzeinheit befördert wird, was eine stärkere Aufschäumung der ein Treibmittel enthaltenden Kunststoffmasse und die beabsichtigte Dichtereduzierung bewirkt. Der in den Schmelzenspeicher zurückgeförderte Kunststoff wird in an sich bekannter Weise wieder verdichtet und beim nächsten Einspritzvorgang zusammen mit neuem Kunststoff als Kernmaterial eingespritzt.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Elerstellunc3 mehrschichtiqer Formteile aus thermoplastischem Kunststoff mit einer glatten Außenhaut und einem porigen Kern, bei dem ein ein Treibmittel enthaltender Kunststoffstrang und ein vorzugsweise kompakter Kunststoffstrang in das Formnest eines Formwerkzeuges eingespritzt werden, d a CI u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß während des Einspritzvorganges in dem Formnest (8) in an sich bekannter Weise ein Gegendruck mittels eines Gases aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c Ii n e t daß der Gegendruck mindestens so groß wie der Schäumdruck des Treibmittels ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Gegendruck bereits vor Beendigung des Einspritzvorganges aufgehoben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas vorgewärmt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß nach Beendigung des Einspritzvorganges in an sich bekannter Weise in Teil der den Kern bildenden, geschäumten Kunststoffmasse dem Formnest entzogen, wieder verdichtet und zusammen mit neuem, ein Treibmittel enthaltenden Kunststoff in das Formnest eingespritzt wird.