DE29716742U1 - Tool for injection molding plastic objects consisting of at least two different materials - Google Patents

Tool for injection molding plastic objects consisting of at least two different materials

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Description

Werkzeug zum Spritzgießen von aus mindestens zweiTool for injection moulding of at least two unterschiedlichen Materialien bestehenden KunststoffgegenständenPlastic objects made of different materials

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Kunststoffgegenständen, das aufweist:The invention relates to a tool for injection molding plastic objects made of at least two different materials, which comprises:

- mindestens zwei zusammenwirkende Werkzeughälften, die von Werkzeugaufspannplatten mit einer Schließkraft beaufschlagt werden und- at least two interacting tool halves, which are subjected to a closing force by tool clamping plates and

- mindestens eine Kavität, die die Geometrie des zu fertigenden Kunststoffgegenstandes definiert.- at least one cavity that defines the geometry of the plastic object to be manufactured.

Bei der Herstellung von Kunststoffgegenständen, die aus mehreren Rohmaterialien bestehen, kommt es darauf an, diese möglichst gut vor dem Einspritzen ins Formwerkzeug zu vermischen, damit aus den beiden unterschiedlichen Rohstoffen ein möglichst homogener Spritzgießwerkstoff entsteht. Der intensiven Vermischung der einzelnen Materialkomponenten kommt dabei eine große Bedeutung zu.When manufacturing plastic objects that consist of several raw materials, it is important to mix them as well as possible before injecting them into the mold so that the two different raw materials are used to create an injection molding material that is as homogeneous as possible. The intensive mixing of the individual material components is of great importance here.

Aus der DE-GM 74 14 436 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Dort werden Mehrkomponenten-Kunststoffe, insbesondere Polyurethan, verarbeitet, indem einer Mischkammer die zu vermischenden einzelnen Komponenten zugeführt werden. Dabei werden die einzelnen Komponenten über Zufuhrungsleitungen in die Mischkammer gefördert. Gleichzeitig wird ein Rührwerk, das sich in der Mischkammer befindet, in Gang gesetzt. Damit beginnt auch der Austritt des durchmischten Kunststoffes aus der Austrittsöffhung der Mischkammer in die Werkzeugkavität.A device of the generic type is known from DE-GM 74 14 436. Multi-component plastics, in particular polyurethane, are processed there by feeding the individual components to be mixed into a mixing chamber. The individual components are fed into the mixing chamber via feed lines. At the same time, an agitator located in the mixing chamber is started. This also starts the exit of the mixed plastic from the outlet opening of the mixing chamber into the tool cavity.

Nachteilhaft ist bei der bekannten Vorrichtung, daß eine recht aufwendige apparative Anordnung erforderlich ist, um die Mischung der einzelnen Kunststoffkomponenten vor dem Einspritzen in die Werkzeugkavität zu bewerkstelligen. Das bedingt auch eine relativThe disadvantage of the known device is that a rather complex apparatus arrangement is required to mix the individual plastic components before injection into the tool cavity. This also requires a relatively

unflexible Anwendung der Spritzgießmaschine, was sich besonders dann auswirkt, wenn sie auf eine neue Spritzgießaufgabe umgerüstet werden soll.inflexible use of the injection molding machine, which is particularly noticeable when it is to be converted to a new injection molding task.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Spritzgießmaschine schnell und einfach auf neue Anforderungen umzurüsten, namentlich von normalem Spritzgießbetrieb auf das Spritzgießen einer Kunststofrmischung, die aus mindestens zwei Komponenten besteht, die vermischt werden müssen.The invention is therefore based on the object of creating an improved device with which it is possible to quickly and easily convert the injection molding machine to new requirements, namely from normal injection molding operation to the injection molding of a plastic mixture consisting of at least two components that have to be mixed.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist gekennzeichnet durchThe solution to this problem by the invention is characterized by

ein Mischelement (7), das fest, jedoch lösbar, mit einer Werkzeughälfte (2) verbunden ist (15),a mixing element (7) which is firmly but detachably connected to one tool half (2) (15),

wobei das Mischelement (7) von mindestens zwei Förderelementen (8, 9) fur mindestens zwei zu verarbeitende Materialien (Kl, K2) gespeist wird.wherein the mixing element (7) is fed by at least two conveying elements (8, 9) for at least two materials (K1, K2) to be processed.

Das Mischelement, das aus dem Stand der Technik als separat arbeitende Einheit vor dem Spritzgießwerkzeug bekannt ist, ist erfindungsgemäß also als Element ausgeführt, das in eine Werkzeughälfte integriert ist und somit bei Bedarf an dieser Werkzeughälfte befestigt wird.The mixing element, which is known from the prior art as a separately operating unit in front of the injection molding tool, is therefore designed according to the invention as an element that is integrated into one half of the tool and is thus attached to this half of the tool if necessary.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Mischelement (7) zur Vermischung der mindestens zwei Materialien (Kl, K2) Mischoder Scherelemente (10) aufweist, die von einem Antrieb (11), insbesondere einem elektrischen oder hydraulischen Antrieb, angetrieben werden.According to a first development, it is provided that the mixing element (7) for mixing the at least two materials (K1, K2) has mixing or shearing elements (10) which are driven by a drive (11), in particular an electric or hydraulic drive.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß das Mischelement (2) eine von dem Antrieb (11) angetriebene Welle (12) aufweist, auf der Misch- und/oder Scherelemente (10) angeordnet sind. Diese Misch- oder Scherelemente (10) können eine im wesentlichen zylindrische Außenkontur aufweisen, und in einer zylindrischen Bohrung (13) des Gehäuses des Mischelements (7) rotieren.Furthermore, it can be advantageous for the mixing element (2) to have a shaft (12) driven by the drive (11) on which mixing and/or shearing elements (10) are arranged. These mixing or shearing elements (10) can have a substantially cylindrical outer contour and rotate in a cylindrical bore (13) of the housing of the mixing element (7).

Ferner kann vorgesehen werden, daß zwischen Mischelement (7) und Kavität (6) eine Verschlußdüse (14) angeordnet ist.Furthermore, it can be provided that a closure nozzle (14) is arranged between the mixing element (7) and the cavity (6).

Zur besonders leichten Bedienung ist schließlich vorgesehen, daß die feste, jedoch lösbare Verbindung (15), die das Mischelement (7) an der Werkzeughälfte (2) befestigt, als Schnellwechselverbindung ausgeführt ist.Finally, for particularly easy operation, the fixed but detachable connection (15) which fastens the mixing element (7) to the tool half (2) is designed as a quick-change connection.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Die Figur zeigt schematisch den Schnitt durch eine Spritzgießvorrichtung für die Verarbeitung zweier Kunststoffkomponenten Kl und K2.The drawing shows an exemplary embodiment of the solution according to the invention. The figure shows a schematic section through an injection molding device for processing two plastic components K1 and K2.

Zwei unterschiedliche Kunststoffe Kl und K2 werden in jeweils einem Plastifizierextruder 8 und 9 aufgeschmolzen, d. h. der Kunststoff wird zunächst in den jeweiligen Schneckeneinheiten plastifiziert. Die beiden Schmelzeströme werden einem Mischelement 7 zugeführt, d. h. der piastifizierte Kunststoff für das nächste zu fertigende Formteil wird von den üblichen Spritzeinheiten (in der Figur nicht näher dargestellt) der Extruder 8, 9 in das Mischelement geleitet.Two different plastics K1 and K2 are melted in a plasticizing extruder 8 and 9, i.e. the plastic is first plasticized in the respective screw units. The two melt streams are fed to a mixing element 7, i.e. the plasticized plastic for the next molded part to be produced is fed from the usual injection units (not shown in detail in the figure) of the extruders 8, 9 into the mixing element.

Das Mischelement 7 ist erfindungsgemäß mit einer Schnellwechselverbindung 15, z. B. zwei Schrauben-Muttern-Verbindungen, mit einer der beiden Werkzeughälften 1, 2, nämlich mit der Hälfte 2, verbunden. Das Werkzeug 1, 2 weist eine Kavität 6 auf, die die Kontur eines zu fertigenden Kunststoffgegenstandes 3 definiert. Das Werkzeug 1, 2 ist wiederum von zwei Werkzeugaufspannplatten 4 und 5 aufgenommen, die in bekannter Weise relativ zueinander bewegbar sind.According to the invention, the mixing element 7 is connected to one of the two tool halves 1, 2, namely to half 2, by means of a quick-change connection 15, e.g. two screw-nut connections. The tool 1, 2 has a cavity 6 which defines the contour of a plastic object 3 to be manufactured. The tool 1, 2 is in turn held by two tool clamping plates 4 and 5 which can be moved relative to one another in a known manner.

Im Mischelement 7 werden die Schmelzekomponenten Kl und K2 vermischt und homogenisiert, bevor sie in die Kavität 6 des Werkzeugs 1, 2 eingespritzt werden. Dadurch entsteht in bekannter Weise ein Spritzgießformteil 3.In the mixing element 7, the melt components K1 and K2 are mixed and homogenized before they are injected into the cavity 6 of the tool 1, 2. This produces an injection molded part 3 in a known manner.

Das Mischelement 7 weist - in bekannter Weise - Misch- und/oder Scherelemente 10 auf. Diese können über einen Elektro- oder Hydromotor 11 rotatorisch angetrieben werden, so daß es zu einerThe mixing element 7 has - in a known manner - mixing and/or shearing elements 10. These can be driven in rotation by an electric or hydraulic motor 11, so that it leads to a

Vermischung beider Komponenten Kl und K2 im Mischelement 7 kommt. Hierzu steht der Elektro- oder Hydromotor 11 mit einer Welle 12 in drehfester Verbindung, auf der die Misch- und Scherelemente 10 angeordnet sind.Mixing of both components K1 and K2 occurs in the mixing element 7. For this purpose, the electric or hydraulic motor 11 is connected in a rotationally fixed manner to a shaft 12 on which the mixing and shearing elements 10 are arranged.

Die Anordnung der Elemente 10 auf der Welle 12 kann an die aktuellen Bedürfhisse angepaßt werden. Hierzu werden Mischelemente oder Scherelemente in gewünschten Sequenzen auf der Welle angeordnet, wobei Erfahrungswerte die Anordnung bestimmen.The arrangement of the elements 10 on the shaft 12 can be adapted to the current requirements. For this purpose, mixing elements or shearing elements are arranged in the desired sequences on the shaft, with experience determining the arrangement.

Vor der Einspritzung der Kunststoffkomponenten Kl und K2 wird der Elektro- oder Hydromotor 11 aktiviert, womit sich die Misch- und Scherelemente 10 in Bewegung setzen. Bereits das erste eintretende Material Kl wird so mit dem ebenfalls in das Mischelement 7 eintretenden Material K2 effizient durchmischt. Für die Drehzahl der Welle 12 kann ein Zeitprofil vorgegeben werden, daß den rheologischen Verhältnissen Rechung trägt. Die Durchmischung wird damit vom Einspritzvorgang abgekoppelt.Before the plastic components Kl and K2 are injected, the electric or hydraulic motor 11 is activated, which sets the mixing and shearing elements 10 in motion. The first material Kl to enter is thus efficiently mixed with the material K2, which also enters the mixing element 7. A time profile can be specified for the speed of the shaft 12, which takes the rheological conditions into account. The mixing is thus decoupled from the injection process.

Die gezeigte und beschriebene Vermischung erfolgt aktiv, d. h. durch einen 'dynamischen Mischer1. Genauso kann der Erfindungsgegenstand auch bei einem 'statischen' Mischer verwendet und eingesetzt werden, bei dem also keine separaten Mischelemente vorhanden sind, sondern die Vermischung der Komponenten Kl, K2 bei der Durchströmung des Mischelements 7 erfolgt.The mixing shown and described takes place actively, ie by means of a 'dynamic mixer 1' . The subject matter of the invention can also be used and employed in a 'static' mixer, in which no separate mixing elements are present, but the mixing of the components K1, K2 takes place when the flow passes through the mixing element 7.

Die gute Vermischung der Einzelkomponenten ist insbesondere dann besonders wichtig, wenn die Komponenten eine chemische Reaktion ausüben. Durch die gute Vermischung können beispielsweise auch Kunststoffschmelzen mit stark unterschiedlicher Viskosität gut durchmischt verarbeitet werden.Good mixing of the individual components is particularly important when the components undergo a chemical reaction. Good mixing means that plastic melts with very different viscosities can be processed well mixed.

Zur Maximierung der Vermischungsleistung kann vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor 11 des Mischelements 7 die Durchmischung bereits aktiviert, bevor Schmelze Kl bzw. K2 in das Mischelement 7 eintritt, und daß der Antrieb auch noch für gewisse Zeit nach dem Ende des Einspeisens von Schmelze in das Mischelement fortgesetzt wird.In order to maximize the mixing performance, it can be provided that the drive motor 11 of the mixing element 7 activates the mixing before melt K1 or K2 enters the mixing element 7, and that the drive is also continued for a certain time after the end of the feeding of melt into the mixing element.

Wenngleich der Fall nicht dargestellt ist, kann auch vorgesehen werden, anstelle der in der Figur dargestellten Konzeption ein Mischelement vorzusehen, bei dem zwei ineinandergreifende (ggf. verzahnte) Mischzylinder zum Einsatz kommen.Although the case is not shown, it can also be provided instead of the concept shown in the figure, a mixing element in which two intermeshing (possibly toothed) mixing cylinders are used.

Erfindungsgemäß ist lediglich wesentlich, daß das Mischelement 7 direkt mit einer Werkzeughälfte verbunden ist.According to the invention, it is only essential that the mixing element 7 is directly connected to one half of the tool.

Obwohl grundsätzlich beim Spritzgießen zunächst ein Dosieren des Kunststoffes über die Schneckenschubeinheit des Extruders erfolgt und danach der Kunststoff über die Schnecke als Kolben eingespritzt wird und somit erst dann Schmelze in das Mischelement 7 gelangt, ist es jedoch genauso möglich, bereits während der Plastifizierung den Kunststoff dem Mischelement 7 zuzuführen und somit den normalerweise getrennten Dosier- und Einspritzvorgang durch einen gleichzeitigen Vorgang der Plastifizierung und Einspritzung vorzunehmen. Dies ist z. B. beim sog. Intrusionsverfahren der Fall.Although in principle during injection molding the plastic is first metered via the screw feed unit of the extruder and then the plastic is injected via the screw as a piston and only then does the melt reach the mixing element 7, it is also possible to feed the plastic to the mixing element 7 during the plasticization and thus to carry out the normally separate metering and injection process through a simultaneous plasticization and injection process. This is the case, for example, with the so-called intrusion process.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mischbewegung im Mischelement 7 gemäß einer vorgegebenen Zeitfunktion (n(t)) erfolgt. D. h. es wird beispielsweise von der Maschinensteuerung für die Drehzahl des Antriebs 10 ein Zeitverlauf vorgegeben, der unabhängig von anderen Prozeßparametem ist. Damit wird es insbesondere möglich, bereits vor der Zuführung der zu mischenden Komponenten die Mischvorrichtung zu aktivieren, so daß von Anfang an eine optimale Durchmischung der Materialien erreicht werden kann.It is particularly advantageous if the mixing movement in the mixing element 7 takes place according to a predetermined time function (n(t)). This means that, for example, the machine control system specifies a time profile for the speed of the drive 10 that is independent of other process parameters. This makes it possible in particular to activate the mixing device before the components to be mixed are added, so that optimal mixing of the materials can be achieved right from the start.

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Bezugszeichenliste:List of reference symbols:

1,2 Spritzgießwerkzeug1.2 Injection molding tool

3 Kunststoffgegenstand3 Plastic object

4, 5 Werkzeugaufspannplatten4, 5 tool clamping plates

6 Werkzeugkavität6 Tool cavity

7 Mischelement7 Mixing element

8, 9 Förderelemente für die Materialien Kl und K2; Extruder8, 9 Conveying elements for the materials Kl and K2; Extruder

10 Misch- oder Scherelemente10 mixing or shearing elements

11 Antrieb11 Drive

12 Welle12 Wave

13 Bohrung des Gehäuses des Mischelements13 Bore of the mixing element housing

14 Verschlußdüse14 Shut-off nozzle

15 Schnellwechselverbindung15 Quick change connection

Kl erstes spritzgießfähiges Kunststoffmaterial K2 zweites MaterialKl first injection-moldable plastic material K2 second material

Claims (6)

Schutzansprüche:Protection claims: 1. Werkzeug (1, 2) zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien (Kl, K2) bestehenden Kunststoffgegenständen (3), das aufweist:1. Tool (1, 2) for injection molding plastic objects consisting of at least two different materials (Kl, K2) (3), which has: - mindestens zwei zusammenwirkende Werkzeughälften (1, 2), die von Werkzeugaufspannplatten (4, 5) mit einer Schließkraft beaufschlagt werden und- at least two cooperating tool halves (1, 2) which are subjected to a closing force by tool clamping plates (4, 5) and - mindestens eine Kavität (6), die die Geometrie des zu fertigenden Kunststoffgegenstandes (3) definiert,- at least one cavity (6) which defines the geometry of the plastic article (3) to be manufactured, gekennzeichnet durchmarked by ein Mischelement (7), das fest, jedoch lösbar, mit einer Werkzeughälfte (2) verbunden ist (15),a mixing element (7) which is firmly but detachably connected (15) to one tool half (2), wobei das Mischelement (7) von mindestens zwei Förderelementen (8, 9) für mindestens zwei zu verarbeitende Materialien (Kl, K2) gespeist wird.wherein the mixing element (7) is fed by at least two conveying elements (8, 9) for at least two materials (Kl, K2) to be processed. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (7) zur Vermischung der mindestens zwei Materialien (Kl, K2) Misch- oder Scherelemente (10) aufweist, die von einem Antrieb (11), insbesondere einem elektrischen oder hydraulischen Antrieb, angetrieben werden.2. Tool according to claim 1, characterized in that the mixing element (7) for mixing the at least two materials (K1, K2) has mixing or shearing elements (10) which are driven by a drive (11), in particular an electric or hydraulic drive. • ••*a · * *•••*a · * * 3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (2) eine von dem Antrieb (11) angetriebene Welle (12) aufweist, auf der Misch- und/oder Scherelemente (10) angeordnet sind.3. Tool according to claim 2, characterized in that the mixing element (2) has a shaft (12) driven by the drive (11) on which mixing and/or shearing elements (10) are arranged. 4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischoder Scherelemente (10) im wesentlichen eine zylindrische Außenkontur aufweisen, und daß sie in einer zylindrischen Bohrung (13) des Gehäuses des Mischelements (7) rotieren.4. Tool according to claim 3, characterized in that the mixing or shearing elements (10) have a substantially cylindrical outer contour and that they rotate in a cylindrical bore (13) of the housing of the mixing element (7). 5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mischelement (7) und Kavität (6) eine Verschlußdüse (14) angeordnet ist.5. Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that a closure nozzle (14) is arranged between the mixing element (7) and the cavity (6). 6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste, jedoch lösbare Verbindung (15), die das Mischelement (7) an der Werkzeughälfte (2) befestigt, als Schnellwechselverbindung ausgeführt ist.6. Tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fixed but detachable connection (15) which fastens the mixing element (7) to the tool half (2) is designed as a quick-change connection.
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