DE3718605C2

DE3718605C2 -

Info

Publication number: DE3718605C2
Application number: DE3718605A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Matsudo Chiba Jp Nakagawa; Nobumasa Honjyo Saitama Jp Tatara
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1986-06-04
Filing date: 1987-06-03
Publication date: 1990-11-22
Also published as: US5156796A; GB8712974D0; JPS62284721A; SE8702314L; DE3718605A1; GB2191145A; KR920001607B1; GB2191145B; SE8702314D0; SE467199B; KR880000212A; JPH0611516B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines aus unterschiedlichen Kunststoffen zusammengesetzten Vorformlings nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit einer solchen Vorrichtung lassen sich Formkörper bilden, die in Längsrichtung abschnittsweise unterschiedliche Kunststoffe, insbesondere sich farblich unterscheidende Kunststoffe aufweisen.

Aus der DE-AS 12 61 657 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Vorformlinge für beispielsweise im Blasformverfahren herzustellende Flaschen oder dergleichen farblich abgestuft gestaltet werden. Die farblich abgestuften Abschnitte haben dann ringförmige Gestalt, mit anderen Worten: Die farbliche Änderung ist nur in Längsrichtung des Vorformlings möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch die Möglichkeit bietet, Vorformlinge herzustellen, die sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung sich erstreckende Abschnitte aus vom übrigen Material verschiedenem Kunststoff enthalten.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Eine Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Aus dem DE-GM 19 34 336 ist ein Spritzkopf zum Sektorspritzen für Kabelisolierungen bekannt, der das Herstellen von längsgestreiften Kunststoff- oder Gummiisolierungen für elektrische Leitungen ermöglicht. Das abschnittsweise Einfügen von vom übrigen Material unterschiedlichem Kunststoff, wie es die Erfindung vorschlägt, läßt sich dem DE-GM nicht entnehmen; insbesondere fehlt es an der Steuerung, die einen bestimmten Kanal für eine vorbestimmte Zeitspanne schließt, um dem anderen Kanal Kunststoff zuzuführen.

Erfindungsgemäß läßt sich ein hohler Gegenstand beliebiger Form herstellen, z. B. dadurch, daß man in vorteilhafter Weise von der Blasformmethode Gebrauch macht. Beispielhafte Produkte sind: Armlehnen, Fußlehnen, Kniepolster, Konsolen-Kästen, Deckel für Konsolen-Kästen und Handschuhfächer, Pfostenverkleidungen, Heckspoiler, Prallkissen für Lenkräder, Stühle, Attach´-Koffer sowie Koffer für Musikinstrumente, Toilettensitze, Werkzeugkästen und Kühlboxen. Bei solchen Gegenständen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt sind, läßt sich, weil von einem zusammengesetzten Vorformling mit zumindest teilweise unterschiedlicher Zusammensetzung Gebrauch gemacht wird, ein Produkt erhalten, welches z. B. an einem mit dem menschlichen Körper in Berührung kommenden Teil ein relativ weiches Kunststoffmaterial enthält, während der übrige Teil des Artikels aus relativ hartem Kunststoff besteht, der bei Montage des Gegenstands an einem Träger, z. B. am Rahmen eines Kraftfahrzeugs, Starrheit verleiht.

Stellt man z. B. eine Leitung für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage her, so kann man diese Leitung aus einem Kunststoff hoher Wärmebeständigkeit herzustellen, z. B. aus Nylon, wenn es um den Bereich geht, in welchem die Leitung hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Andererseits kann die Leitung an anderen Stellen aus nicht besonders wärmebeständigem Material, welches üblicherweise billiger ist, bestehen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, dann, wenn für einen bestimmten Abschnitt eines Kunststoffgegenstands eine hohe Verschleißfestigkeit gefordert wird, z. B. für den Abschnitt, der mit der metallischen Fahrzeugkarosserie in Berührung gebracht wird, einen Gegenstand mit einem lokal verstärkten Abschnitt zu schaffen.

Durch die Erfindung werden also folgende Vorteile erreicht:

- Bei einem vollständig oder teilweise hohlen Kunststoffgegenstand können lokal unterschiedliche Eigenschaften des Gegenstands realisiert werden;
- die Gegenstände lassen sich besonders gut durch Blasformen herstellen; und
- der fertige Kunststoff-Gegenstand kann praktisch jede beliebige Form aufweisen, er ist stark belastbar und wirtschaftlich herstellbar.

Die nachstehende Tabelle zeigt das Ausmaß der Affinität zwischen zwei Kunststoffen, die zur Bildung eines zusammengesetzten Vorformlings gemäß der Erfindung verwendet werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß die Material- Kombinationen nach der Tabelle lediglich beispielhafter Natur sind und die Erfindung auch für andere Materialkombinationen gilt. Auch ist die Verwendung von drei oder mehr Materialien im Rahmen der Erfindung vorgesehen.

Tabelle

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Blasformmaschine,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils der Maschine nach Fig. 1, wobei sich der Dorn in seiner unteren Stellung befindet,

Fig. 3 eine Querschnittansicht der in der Maschine nach Fig. 1 vorgesehenen Innenform, und

Fig. 4 bis 6 schematische Darstellungen einiger Beispiele eines zusammengesetzten Vorformlings, der sich mit Hilfe der Maschine nach Fig. 1 herstellen läßt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorform-Extrudiermaschine 1 zur Verwendung in einer Kunststoffhohlform-Maschine. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, enthält die Maschine 1 eine Düse 2 zum Extrudieren einer Vorform und eine Innenform 3, die sich im Inneren der Düse 2 befindet. Die Düse 2 besitzt eine erste Zuführöffnung 2 a, der ein erster Kunststoff zugeführt wird, eine zweite Zuführöffnung 2 b, der ein zweiter Kunststoff zugeführt wird, und eine Austragöffnung 2 c, von der eine aus der Düse 2 extrudierte Vorform ausgetragen wird. Die erste Zuführöffnung 2 a steht über einen ersten, sich durch die Innenform 3 erstreckenden Kanal 3 a in Verbindung mit der Austragöffnung 2 c, und die zweite Zuführöffnung 2 b steht über einen zweiten Kanal 3 b in Verbindung mit der Austragöffnung 2 c, wobei der zweite Kanal 3 b sich ebenfalls durch die Innenform 3 erstreckt, jedoch separat von dem ersten Kabel 3 b ausgebildet ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist, wie Fig. 3 deutlich zeigt, die Innenform 3 zylindrisch ausgebildet, und der erste Kanal 3 a wird im wesentlichen definiert durch einen mittleren hohlen Abschnitt der Innenform 3, während der zweite Kanal 3 b innerhalb des Körpers der Innenform 3 definiert wird in Form eines Kanals mit bogenförmigem Querschnitt, der sich über einen Winkel α erstreckt. Die Innenform 3 besitzt außerdem einen nach innen gerichteten, abgebogenen Vorsprung 3 c am Boden der Innenform, dort, wo der zweite Kanal 3 b in den ersten Kanal 3 a mündet, um in die Austragöffnung 2 c zu führen. Der Vorsprung 3 c erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls über den Winkel α.

Außerdem enthält die Vorform-Extrudiermaschine 1 einen sich durch die Düse 2 und mithin durch die Innenform 3, die in der Düse 2 montiert ist, erstreckenden Dorn 5. Ein Umfangswulst 5 a ist in der Nähe des unteren Endes des Dorns 5 ausgebildet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Wulst 5 a um einen durchgehenden Umfangswulst. Der Wulst 5 a muß sich aber nicht notwendigerweise durchgehend über den gesamten Umfang erstrecken. Der Wulst 5 a kann praktisch jede beliebige Form annehmen, solange er als Teil des Dorns 5 in Berührung mit dem Vorsprung 3 c der Innenform 3 gelangen kann, um den ersten Kanal 3 a teilweise zu versperren, wenn sich der Dorn 5 in der in Fig. 1 gezeigten oberen Position befindet. Somit wird tatsächlich der erste Kanal 3 a definiert durch einen Spalt zwischen dem Dorn 5 und der aus der Düse 2 und der Form 3 bestehenden Anordnung. Der obere Bereich des Dorns 5 ist an eine Positions-Steuereinheit 8 gekoppelt, bei der es sich z. B. um einen Betätigungszylinder handelt, mit dessen Hilfe der Dorn 5 nach oben und nach unten in beiden Richtungen relativ zur Düse 2 und der Form 3 in Pfeilrichtung verstellbar ist.

Fig. 1 zeigt den Zustand, in dem sich der Dorn 5 in seiner oberen Position befindet. Wenn der Wulst 5 a des Dorns 5 in Berührung steht mit dem Vorsprung 3 c der Form 3, ist der erste Kanal 3 a mit seinem kreisringförmigen Querschnitt im Bereich des Winkels a teilweise geschlossen. Fig. 3 zeigt den Zustand, in welchem sich der Dorn 5 in seiner unteren Position befindet, so daß die untere Stirnseite des Dorns 5 über die untere Stirnseite der Düse 2 ein Stück d übersteht.

In diesem Zustand ist der Wulst 5 a des Dorns 5 von der Kante 3 c abgerückt, so daß der erste Kanal 3 a mit seinem kreisringförmigen Querschnitt nicht einmal teilweise geschlossen ist und somit der gesamte ringförmige Querschnitt des ersten Kanals 3 a in Verbindung mit der Austragsöffnung 2 c steht. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel bleibt der zweite Kanal 3 b in Verbindung mit der Austragsöffnung 2 c, und er wird nicht einmal teilweise verstopft oder geschlossen, ungeachtet des Umstands, ob sich der Dorn 5 in seiner oberen Position gemäß Fig. 1 oder in seiner unteren Position gemäß Fig. 2 befindet.

Wie Fig. 1 zeigt, enthält die Vorform-Extrudiermaschine 1 außerdem eine erste Zuführeinheit 7 zum Zuführen eines ersten Kunststoffs über die erste Zuführöffnung 2 a zu dem ersten Kanal 3 a. Die erste Zuführeinheit 7 enthält eine Austragschnecke 7 a, die gedreht wird, damit sie das in einem (nicht gezeigten) Trichter gespeicherte Material in die erste Zuführöffnung 2 a liefert. In ähnlicher Weise enthält die Maschine 1 außerdem eine zweite Zuführeinheit 6, die einen zweiten Kunststoff über die zweite Zuführöffnung 2 b in den zweiten Kanal 3 b transportiert. Auch die zweite Zuführeinheit 6 besitzt eine Austragschnecke 6 a, die gedreht wird, um das in einem weiteren (nicht gezeigten) Trichter gespeicherte zweite Kunststoffmaterial zu der zweiten Zuführöffnung 2 b zu transportieren. Ferner ist eine Steuerung 9 vorgesehen, die den Gesamtbetrieb der Maschine 1 steuert. Die Steuerung 9 ist mit der Positionssteuereinheit 8 und außerdem mit der ersten und der zweiten Zuführeinheit 6, 7 gekoppelt, um deren Betrieb zu steuern. Bei der Steuerung 9 handelt es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit.

Wenn im Betrieb die erste und die zweite Zuführeinheit 6 bzw. 7, gesteuert durch die Steuerung 9, in Betrieb gesetzt werden, während der Dorn 5 in seiner oberen Position gemäß Fig. 1 gehalten wird, gelangt der erste Kunststoff durch die erste Zuführöffnung 2 a und den ersten Kanal 3 a von der ersten Zuführeinheit 7 zu der Austragsöffnung 2 c. Andererseits gelangt der zweite Kunststoff von der zweiten Zuführeinheit 6 durch die zweite Zuführöffnung 2 b und den zweiten Kanal 3 b zu der Austragsöffnung 2 c. Da in diesem Fall der erste Kanal 3 a kreisringförmigen Querschnitts im Bereich des Winkels α geschlossen ist, weil der Wulst 5 a des Dorns 5 in Berührung steht mit dem Vorsprung 3 c der Form 3, gelangt der zweite Kunststoff über den Winkel α zu der Austragsöffnung 2 c, so daß man einen zusammengesetzten Vorformling erhält, der einen ersten Abschnitt aus dem ersten Kunststoff und einen zweiten restlichen Abschnitt aus dem zweiten Kunststoff, beide aus der Austragöffnung 2 c extrudiert, erhält. Der sich ergebende, zusammengesetzte Vorformling 10 ist in Fig. 4 dargestellt.

Bei dem Vorformling 10 handelt es sich um einen zusammengesetzten zylindrischen Vorformling, der einen ersten gebogenen Abschnitt 10 b aus dem zweiten Kunststoff im Bereich des Winkels α und einen zweiten, restlichen gebogenen Abschnitt 10 a aus dem ersten Kunststoff enthält. Somit ist der zusammengesetzte Vorformling 10 ein integrierter, einstückiger Einzel-Vorformling, dessen Zusammensetzung sich jedoch in Umfangsrichtung ändert.

Der so gebildete zusammengesetzte Vorformling 10 wird anschließend in einen Form-Hohlraum eingebracht, der typischerweise durch ein Paar miteinander in Berührung stehende Formhälften definiert wird. In den in der Formhöhlung befindlichen zusammengesetzten Vorformling wird unter Druck stehendes Gas, typischerweise komprimierte Luft, eingedrückt, um das Blasformen durchzuführen und so das hohle Kunststoffprodukt mit der gewünschten Gestalt zu erhalten.

Nach dem Abkühlen werden die Formhälften geöffnet, um das fertige Kunststoffprodukt aus dem Formhohlraum herauszunehmen. Da der zusammengesetzte Vorformling 10 zwei Abschnitte 10 a und 10 b unterschiedlicher Zusammensetzung besaß, d. h. den ersten Abschnitt 10 a aus dem ersten Kunststoff und den zweiten Abschnitt 10 b aus dem zweiten Kunststoff, besitzt auch das fertige Kunststoffprodukt lokal unterschiedliche Eigenschaften, wie es beabsichtigt war. Wenn man z. B. für ein Kraftfahrzeug ein Kniepolster herstellen will, so wird dies als hohles Kunststoffprodukt entsprechend der vorliegenden Erfindung so hergestellt, daß derjenige Abschnitt des Kniepolsters, der mit dem menschlichen Körper in Berührung gelangt, aus einem relativ weichen Material besteht (dieser Abschnitt kann z. B. der zweite Kunststoffabschnitt 10 b sein), während der andere Kunststoffabschnitt (z. B. der erste Kunststoffabschnitt 10 a) aus einem relativ harten Material besteht. Das so hergestellte Kunststoffprodukt stellt dann ein Kniepolster dar, bei dem der zweite Abschnitt relativ weich und somit gut geeignet zur Abfederung ist, während der erste Abschnitt relativ hart und starr ist, und sich somit besonders gut zur Anbringungen an einer festen Unterlage, z. B. an der Metallkarosserie eines Kraftfahrzeugs, eignet.

Im folgenden soll der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Maschine 1 für die Herstellung eines zusammengesetzten Vorformlings 10 mit der in Fig. 5 skizzierten Struktur erläutert werden. Der zusammengesetzte Vorformling 10 besitzt bei diesem Beispiel einen etwa zylindrischen Hauptabschnitt 10 aus einem ersten Kunststoff sowie mehrere (im vorliegenden Beispiel zwei) zweite abgegrenzte Abschnitte 10 b, die aus dem zweiten Kunststoff bestehen. Auch in diesem Fall ist, wie Fig. 6 zeigt, jeder der Abschnitte 10 b in einem bestimmten Winkelbereich entlang dem Umfang des zylindrischen Hauptabschnitts 10 a vorgesehen.

Bei der Herstellung des zusammengesetzten Vorformlings 10 nach Fig. 5 wird zunächst der Dorn 5 der Maschine 1 in die in Fig. 2 gezeigte untere Position gebracht (entsprechend den von der Steuerung 9 abgegebenen Befehlen), um den ersten Kanal 3 a vollständig zu öffnen, damit er seine vollständige ringförmige Form über den gesamten Umfang einnimmt. Dann wird durch einen weiteren Befehl seitens der Steuerung 9 lediglich die erste Zuführeinheit 7 angetrieben, während die zweite Zuführeinheit 6 im Ruhezustand belassen wird. Dadurch wird das erste Kunststoffmaterial in den ersten Kanal 3 a geleitet, mit der Folge, daß das erste Kunststoff durch den vollständig geöffneten ersten Kanal 3 a hindurch gelangt und dann über die Austragöffnung 2 c aus der Maschine 1 ausgetragen wird, und zwar als zylindrischer Vorformling, der in dem dann ausgetragenen Abschnitt vollständig aus dem ersten Kunststoff besteht.

Nachdem der Vorformling aus dem ersten Kunststoff ein bestimmtes Stück extrudiert ist, wird durch einen Befehl seitens der Steuerung 9 der Dorn 5 in seine in Fig. 1 dargestellte obere Position gebracht, wodurch der erste Kanal 3 a im Winkelbereich α teilweise geschlossen wird, indem der Wulst 5 a des Dorns 5 und der nach innen stehende Vorsprung 3 a miteinander in Berührung gebracht werden. Gleichzeitig wird ebenfalls durch einen Steuerbefehl seitens der Steuerung 9 die zweite Zuführeinheit 6 in Betrieb gesetzt, so daß sie zweites Kunststoffmaterial über die zweite Zuführöffnung 2 b in den zweiten Kanal 3 b einleitet. Dies hat zur Folge, daß das zweite Kunststoffmaterial im Bereich des Winkels α aus der Austragöffnung 2 c gelangt, mit der Folge, daß der begrenzte Abschnitt 10 b aus zweitem Kunststoffmaterial innerhalb des extrudierten zusammengesetzten Vorformlings gebildet wird, wie Fig. 5 zeigt.

Nachdem der zusammengesetzte Vorformling wiederum über ein bestimmtes Stück, das der axialen Länge des Abschnitts 10 b entspricht, extrudiert wurde, liefert die Steuerung 9 einen weiteren Befehl, der den Betrieb der zweiten Zuführeinheit 6 anhält. Gleichzeitig wird der Dorn 5 erneut in seine in Fig. 2 dargestellte untere Position bewegt. Durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs erhält man den in Fig. 5 gezeigten, zusammengesetzten Vorformling 10. Auch in diesem Fall wird der Vorformling 10 in einen Formhohlraum gebracht und dann blasgeformt, um einen hohlen Kunststoffartikel der gewünschten Form herzustellen.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist lediglich der eine nach innen gerichtete Vorsprung 3 c vorgesehen. Ein solcher Vorsprung 3 c kann aber auch an mehreren Stellen, in Umfangsrichtung verteilt, vorgesehen werden. Außerdem sind bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich zwei Kanäle 3 a und 3 b vorgesehen, es können statt dessen aber auch drei und mehr Kanäle vorgesehen sein, falls drei oder mehr unterschiedliche Stoffe für eine zusammengesetzte Vorform vorgesehen sein sollen. Bei dem Kunststoffmaterial kann es sich um thermoplastische Harze wie Polypropylen, Polyethylen, Styrol, Urethan und Elastomere handeln. Außerdem kann man das Kunststoffprodukt in zwei oder mehrere Teile unterteilen, falls das Endprodukt ein nichthohles Teil ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Herstellen eines aus unterschiedlichen Kunststoffen zusammengesetzten Vorformlings, mit einem ersten, als Ringkanal ausgebildeten Kanal, der sich von einer ersten Zuführöffnung für einen ersten Kunststoff zu einer Austragöffnung erstreckt, mit einem zweiten Kanal, der sich von einer zweiten Zuführöffnung für einen zweiten Kunststoff zu der Austragöffnung erstreckt, mit einem konzentrisch zu dem Ringkanal angeordneten Dorn und mit einer Steuerung zum Steuern des Kunststoffaustrags, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kanal (3 b) einen bogenförmigen, sich über einen Winkelbereich erstreckenden Querschnitt aufweist, daß durch den verschiebbaren Dorn (5) der erste Kanal (3 a) in dem Winkelbereich des zweiten Kanals (3 b) mittels der Steuerung (9) verschließbar ist, und daß, um einen axialen Längenabschnitt (10 b) des Vorformlings (10) aus dem über den zweiten Kanal (3 b) zugeführten Kunststoff zu extrudieren, die Steuerung (9) für eine bestimmte Zeitspanne das Schließen des ersten Kanals (3 a) sowie das Zuführen des Kunststoffes zu dem zweiten Kanal (3 b) steuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (5) zum Schließen des ersten Kanals (3 a) einen Wulst (5 a) aufweist, an dem ein Vorsprung (3 c) zur Anlage bringbar ist, der in dem Winkelbereich zwischen dem ersten Kanal (3 a) und dem zweiten Kanal (3 c) angeordnet ist.