DE1805379A1

DE1805379A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgiessen von Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1805379A1
Application number: DE19681805379
Authority: DE
Inventors: Weir Clifford L; Albert Spaak
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1967-10-31
Filing date: 1968-10-26
Publication date: 1969-05-14
Also published as: GB1213869A; FR1590373A; BE723044A; NL6815420A

Description

PATENTANWALT

Dr. DIETER LOUIS ·

nornberq . .

^KES5L£'"""^TZI ' 1805379

9528/29 /re

ALLIED CHEMICAL CORPORATION, New York 6, New York (USA)

Verfahren und Vorrichtung sum Spritzgiessen von Gegenständen.

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum SprltzglBasen von Gtagenatändtn und let insbeeoadere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Soritzgiessen von Gegenständen aus einem aufschäumbaren Formmaterial gerichtet.

Die Spritzgussverformung von aufschäumbaren thermoplastischen und wärmehärtbaren Harzstoffen wird bereits weitgehend für die Herstellung von Gegenständen wie Spielzeug, Möbelfüssen, Lampenständern, Rädern, Flaschenkästen, Spielkegeln, Schuhabsätzen und anderen verhältnismässig wenig kostspieligen Gebrauchsgegenständen angewandt. Der Vorteil der Anwendung eines Spritz-. ■

^- gussverfahrens für die Herstellung dieser Artikel besteht darin,

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ro dass dabei Artikel erhalten werden, welche eine harte und widero .".'..

^ standsfähige Aussenha^t hoher Dichte besitzen, die einen eine

Jf geringere Dichte besitenden Schaumkern mit Zellstruktur um- ^m iOleBBt, eo dass auf diese Veiee ein Produkt erhalten wird,

welches sich bei verhältnismässig hoher Gebrauehsfestigkeit durch ein vergleichsweise geringes Gewicht auszeichnet.

Bei dem Spritzgussverfahren, das zur 'Herstellung der Artikel mit einer hochdichten Aussenhaut angewandt wurde, welche einen Schaumstoffkern geringerer Dichte umschliesst, musste wie folgt vorgegangen werden· Zunächst einmal musste in eine Hohlf orm. eine Charge aus einem unter Druck, stehenden, unter der Einwirkung von Gas aufschäumbaren und ein Aufschäummittel enthaltendes Material eingebracht werden« Dann musste der Einspritzdruck entgegen der Wirkung der Charge aufrecht erhalten werden, um auf diese V/eiee au verhindern, dass das Treibmittel bgrgits eine Aufschäumung bewirkt, bevor sieh noch die hochdichte Aussenhaut gebildet hat. Desweiteren musste die Porm gekühlt werden, damit sich unmittelbar an der lOrmoberflache eine harte Schale aus dem !Formmaterial bildete. Dann musste, der auf die Charge zur Einwirkung gebracht Druck nachlassen, damit nunmehr das Treibmittel in.dem noch nicht ausgehärteten Teil der Charge wirksam werden und damit dieErzeugung einer Schaumstruktur innerhalb der harten Aussenschale bewirken konnte. Schliesslich musste .dann etwa überschüssiges Material aus der Hohlform zum Austritt gebracht und der so geformte Artikel

<-, abgekühlt werden, um eine Erhärtung des aufgeschäumten Porm-

co materials zu bewirken.

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j^J Bei der Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens

cn machten sioh immer wieder zwei besondere Schwierigkeiten be-.

merkbar. Als erstes zeigte nämlich die noch nicht aufgeschäumte <.. Charge aus der Foraeubetanz die Neigung, bereite während des Einspritzvorganges oder anderweitig vorzeitig aufzuschäumen und zu erhärten, was entweder die Bildung eines unvollständigen Produktes oder aber eines Produktes zur Folge hatte, bei dem nicht die gewünschte harte Schale einen Schaumkern umschloss. Als zweites musste bei diesem Verfahren stets von vorneherein eine grosse Abfallmenge an Formmasse mit in Sauf genommen werden, die zwar immer wieder gesammelt, aufbereitet und schliesslich nochmals verwendet wurde, für die jedoch zusätzliche Behandlungsvorgänge notwendig waren, wodurch sich, die Herstellungskosten: nicht unwesentlich erhöhten*

Bs sei nunmehr zunächst auf die Schwierigkeit eines vorzeitigen Erhärtens und Aufschäumens eingegangen. Bei manchen bekannten Spritzgussverfahren und -vorrichtungen geht der Arbeitsgang für gewöhnlich in der Weise vor sich, dass eine ein !Treibmittel enthaltende komprimierte Formmasse in ein Formelement eingespritzt wird, bei dem die Anordnung derart getroffen ist, dass der äussere Teil-der Formmasse noch vor einer eventuell einsetzenden Expansion rasch abgekühlt wird, so dass auf diese Weise die erwünschte harte Schale um einen aus Schaum bestehenden Kern erhalten wird.--In.der Hohlform herrscht dazu zunächst ein Druck, welcher im wesentlichen geringer ist, als der Dampfdruck des in

t^ der einzuspritzenden Formmasse enthaltenen Ireibraittels und

-ν. es wird dann ein Bereich geringeren Druckes geschaffen, inner-¹^ halb dessen die eingespritzte Formmasse zum Aufschäumen, gebracht

werden kann, nachdem der auf das Treibmittel einwirkende Druck soweit heruntergesetzt wird, dass er unterhalb desjenigen Wertes liegt, bei dem ein Aufschäumen verhindert wird. Unmittelbar nach dem Einbringen in die Hohlform beginnt die Formmasse somit ihren Ausdehnungsvorgang und da sich die Hohlform unmittelbar nach dem Einsetzen des Expansionsvorganges für gewöhnlich auf einer wesentlich niedrigeren Temperatur befindet als die Formmasse, setzt bei der expandierten Masse der Erhärtungsvorgarig ein. Infolge der ungünstigen Zusammenwirkung der in der Hohlform gegebenen Druck-.und Temperaturbedingungen besteht deshalb die Gefahr einer vorzeitigen Erhärtung der Formmasse, eine Erschein nung, die sich besonders oft im Bereich der Einspritzdüse be- movkbftr mnöiit, w&i fcäüfig e?ine Verstopfung der^eitien, Afeweiöhttngen von der gewünschten Konsistenz des Fertigprodukts und erhebliche Abfallbildung zur Folge hat.

Ausserdem muss bei den meisten bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Spritzgussverformung von Schäumstoffmassen bereits von vorneherein mit einer verhältnismässig grossen Abfallmenge gerechnet werden, die bei der Durchführung der bekannten Verfahren zwangsläufig anfällt, weil in den Haupt- und in den Angusskanälen stets grössere Mengen an unverbrauchter Spritzmasse verbleiben. Es wurden deshalb bereits Versuche unternommen, diese ^ Abfallmengen zu verringern, indem man beispielsweise alles üb'er-

ro · . -

ο schüssige Material während des Expansionsvorganges wieder durch "*-· ■ ■■

--*· die Leitungen zurücklaufen liess, so dass es der nächsten ein-

^ zuspritzenden Massencharge zugeschlagen wurde. Bei diesen Ver-

_:suchen machten eich jedoch immer wieder Schwierigkeiten bemerkbar, die unter anderem insbesondere darauf zurückzuführen waren, dass das überschüssige Material beim RUokfHessen erhärtete und damit häufig zu Verstopfungen der Einspritzdüse führte.

Nach einem Merkmal der Erfindung ist' deshalb ein Spritzgussverfahren vorgesehen, bei dem eine aus ,der Formmasse bestehende Charge in eine Hohlform eingespritzt und anschliessend die Formmasse entsprechend der .Form der Hohlform in- dieser zum Erhärten gebracht wird, wobei die (Temperatur der Spritzform jeweils genau entsprechend gesteuert wird, indem die Spritzform vor, während und nach dem Einspritzen der Masse in die form wahlweise beheizt und gekühlt wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Verfahren zur Spritzgussverformung einer aufschäumbaren Formmasse geschaffen, bei welchem in eine Hohlform ein Gas mit einem Druck eingeführt wird, welcher ausreicht, um ein Aufschäumen der Formmasse zu verhindern und bei dem dann die aufschaum- . bare Formmasse in die das unter Druck stehende Gas enthaltende Hohlform eingespritzt wird. Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht ausserdem die Schaffung eines Verfahrens zur Spritzgussverformung einer aufschäumbaren Formmasse vor, bei welchem eine auischäumbare Formmasse durch entsprechende Einspritzkanäle in eine Hohlform eingespritzt wird, die Formmasse dann in der Hohlform zum Erhärten gebracht wird, so dass sie die durch die

Hohlform vorgegebene Form annimmt, und dametwa Überschüssige Formmasse unter Anwendung von Druck aus den Einspritzkanälen

entfernt wird.

Es ist weiterhin eine Spritzgus svorriclitung mit einer einen Hohlraum umschliessenden Form, mit Mitteln zum Einspritzen der Formmasse in den Hohlraum und Heiz- und Kühlelementen zur Regelung der !Temperatur in der Form vor_? während und nach dem Einspritzen der Formmasse vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll zudem eine Spritzgus svorrichtung zur Spritzgussverformung von aufschäumbaren Formmassen geschaffen werden, wobei diese Vorrichtung ein Formelement mit einem darin befindlichen Formhohlraum, Mittel zum Einspritzen der aufschäumbaren Formmasse in den Formhohlraum und weitere Mittel aufweist, durch welche ein unter Druck stehendes Gas vor dem Einspritzen der aufschäumbaren Formmasse in den Formhohlraura eingeleitet werden kann, um zu verhindern, dass die Formmasse bereits während des Einspritzvorganges aufgeschäumt wird. ' . ■ '

Schliesslich soll mit der Erfindung auch eine Spritzgussvorrichtung geschaffen werden, mit deren Hilfe eine aufschäumbare Formmasse in entsprechende Formen eingespritzt werden kann, wobei diese Vorrichtung ein Formelement mit einem darin befindlichen Formhohlraum, Mittel zum Einspritzen der aufschäumbaren Formmasse in dem Formhohlraum und weitere Mittel aufweist, mit deren Hilfe alles überschüssige Formmaterial unter Druck aus der Form entfernt und anschliessend komprimiert wird, so dass es bei einem nachfolgenden Formvorgang wieder verwendet werden kann.

Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels ,

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unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung, teilweise im Schnitt gesehen;

Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche - gleichfalls teilweise im Schnitt gesehene - Seitenansicht, die Jedoch nur einen Teil der Formvorrichtung in einer Arbeitsstufe veranschaulicht, welche sich an die in Figur 1 dargestellte Arbeitsstufe anschliesst;

Figur 3 eine Ansicht ähnlich der Figur 2, die 3edoch eine weitere an die Arbeitsstufe gemäss Figur 2 anschUessende Arbeitsstufe darstellt; und

Figur 4 eine Ansicht ähnlieh der Figuren 2 und 3» in der jedoch wiederum eine weitere Arbeitsstufe veranschaulicht ist, welche ihrerseits auf die in Figur 3 gezeigte Arbeitsstufe folgt.

Die Figur 1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete SpritzgUBS-vorrichtung. Diese Vorrichtung 10 umfasst dabei einen insgesamt mit 12 bezeichneten Formbereich, sowie einen Schmelz- und Einspritzbereich, der seinerseits insgesamt mit dem Bezugszeichen 1,4 bezeichnet ist. Im Formbereich 12 befindet sich ein Rahmen mit einer Stirnplatte'20 und einer rückwärtigen Platte 21, welche durch vier Schienen 23» 24» 25» 26 miteinander verbunden sind. Ein Kolben oder Stempel 28 ist frei durch die rückwärtige Platte 21 hindurchgeführt, so dass er ohne weiteres

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liin und her verschiebbar ist und damit eine Formplatte 29 antreibt, welche verschiebbar an den Schienen 23 bis 26 gehalten ist. Die Formplatte 29 dient als Halterungselement für einen zurUckziehbaren Formteil 30, welcher seinerseits mit einem feststehenden Formteil 32 in der Weise zusammenwirkt, dass die beiden Formteile zusammen einen Formhohlraum 33 bil- ' den, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird.

Zwischen dem feststehenden Formteil 32 und der Stirnplatte 20 befindet sich eine Hauptkanalplatte 35. Diese Hauptkänalplatte 35 befindet sich auf der einen Seite in Flächenkontakt mit der Basis des feststehenden Formteiles 32 und auf der anderen Seite in Flächenkontakt mit der Stirnplatte 20. In der Hauptkanalplatte 35 verläuft ein Hauptkanal 38 senkrecht von oben nach unten, in den sich jeweils im Wechsel die Hauptkanalkoiben 39 bzw. 40 vom oberen bzw. vom unteren Ende her einschieben. Die Kolben 39 und 40 werden durch StrÖmungstnittelmotoren 42 und 45 angetrieben, wie nachstehend noch im einzelnen erläutert wird. Zwei in Längsrichtung verlaufende Angusskanäle 44 stellen die Verbindung zwischen dem Hauptkanal 38 und der Hohlform 33 her. Die einzelnen Angusskanäle 44 sind· jeweils von der Mitte des Kanals 38 im Abstand nach aussen derart angeordnet, dass sie sich jeweils etwa in der Mitte zwischen dem Mittelpunkt des Kanals 38 und den oberen bzw. unteren Enden desselben befinden.

In dem feststehenden Formteil 32 ist ein Durchlasskanal 41 aus-

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gebildet, durchweichen die Verbindung zwischen der Hohlform 33 und einer Zuleitung für unter Druck stehenden Stieketoff hergestellt wird/ die gleichfalls noch im einzelnen erläutert wird. In der Stickstoffzuleitung ist ein Rückschlagventil 45 vorgesehen, durch das verhindert wird, dass sich in dem Hohlraum 33 ein einen bestimmten Grenzwert überschreitender Stickstoffdruck aufbaut. Diese Grenzwerte sind dabei derart gewählt,, dass sie zwar höher liegen als. der Dampfdruck des zu verwendenden Treibmittels, dass sie andererseits aber niedriger sind als der Einspritzdruck der Formmasse. Desweiteren sind im zurückziehbaren und im feststehenden Formteil jeweils eine Vielzahl von Durchgängen 51 ausgebildet. Diese Durchgänge biw, 51 bilden tinea tUeasjweß für dai für dl· &ovm verwendete Kühlmittel, das von entsprechenden (nicht gezeigten) Quellen her zugeleitet wird.

In den Formteilen 30 und 32 ist zwischen den Durchlässen 51 eine Vielzahl von Heizelementen 50 vorgesehen, mit deren Hilfe die. Formteile wahlweise nach BelJäben beheizt werden können. Bei der hier gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung bestehen die Heizelemente aus entsprechenden Widerstandselementen, jedoch versteht es sich, dass die Beheizung auch unter Zuhilfenahme anderer Mittel, beispielsweise in der Weise vorgenommen werden kann, dass ein heisses Strömungsmittel durch entsprechende Leitungen in Umlauf gebracht wird, oder aber auch indem Strahlungsheizvorrichtungen verwendet werden.

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In der Stirnplatte 20 ist mittig eine Bohrung 46 vorgesehen, welche axial durch die Stirnplatte hindurchgeführt wird und in eine dazu koaxial verlaufende Bohrung .47 in der Hauptkanalplatte 35 mündet» An der Aussenseite 50 der Stirnplatte 20 sind zwei zueinander koaxiale Gegenbohrungen 40 und 49 ausgebildet, in die sich eine Spritzdüse 52 einer Beschickungstrommel 53 einschiebt, wie dies nachstehend gleichfalls noch im einzelnen beschrieben wird. Die Gegenbohrung 48 besitzt, dabei einen verhältnismässig kleineren Durchmesser und ist in bezug auf die Gegenbohrung 49 nach innen versetzt angeordnet»

Die Beschükungstrommel 53 besteht aus.einer im wesentlichen

Seite bzw. dem einen Ende zu derart vermindert, dass die Spritz düse 52 gebildet wird» In dieser Spritzdüse 52 befindet sich ein Durchlasskanal 54» welcher in längsrichtung axial durch die Düse hindurch, verläuft,und mit den Bohrungen 46 und 47 derart zusammenwirkt, dass ein Einspritzkanal entsteht", so dass der Hauptkanal 38 mit einer Schmelz- und Einspritzkammer 56 verbunden wird, welche sich innerhalb der Fülltrommel 53 befindet. Die Trommel 53 ist mit entsprechenden elektrischen Beheizungsbändern 55 versehen, die dazu dienen, die in dem Trommelbehälter befindliche Formmassencharge zum Schmelzen zu bringen. In der Düse 52 ist ein rasch Öffnendes Yentil 60 vorgesehen, mit dessen Hilfe der Fluss der geschmolzenen Formmasse durch den Kanal 54 wahlweise entweder unterbrochen oder zum Fliessen gebracht werden kann»

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Die in der Ettlltrommel 53 befindliche Kammer 56 ist im allgemeinen zylindrisch ausgebildet und ist an ihrem anderen Ende offen, so dass eine drehbare Förderschnecke 58 entweder in diese Kammer eingeschoben oder aus ihr herausgezogen werden kann. Wie nachstehend noch im einzelnen erläutert'wird, erfolgt die iüllung der !Trommel 53 mit der Formmasse unter Zuhilfenahme der Förderschnecke 58, wobei die eigentliche Einfüllung in die Kammer 56 über eine entsprechende Irichtervorrichtung 59 und eine in der Irommelwandung ausgebildete Durchlassöffnung 61 erfolgt.

Die Förderschnecke 58 besitzt zwei voneinander getrennte Antriebe. Bei dem ersten Antrieb handelt es sich um einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 62 bezeichneten Drehantrieb mit einem Motor 63, welcher seinerseits ein Ritzel 64 antreibt, das sich wiederum im Eingriff mit einer Verzahnung 65 befindet, die an der Achse der Förderschraube 58 ausgebildet ist. Wird der Motor 62 durch entsprechende (nicht gezeigte) Steuermittel betätigt, so hat dies zur Folge, dass die Förderschnecke 58 je nach Wunsch entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn in eine Umdrehungsbewegung versetzt wird.

Bei dem zweiten Antrieb für die Förderschnecke 58 handelt es sich um einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 66 bezeichneten Antrieb, der eine hin- und hergehende Bewegung bewirkt. Dieser Antrieb 66 besteht im allgemeinen aus einem Strömungsmittel -

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zylinder 68, in dem ein Kolben 69 Mn und her verschiebbar und drehbar gelagert ist. Dieser Kolben unterteilt den Innenraum des Zylinders 68 dabei jeweils in zwei Kammern 70 und 71.. Der Kolben 69 ist an einer Seite starr mit einer Stange 72 verbunden, welche ihrerseits im Bereich des Zahnrades 65' tfcit der Förderschraube 58 verbunden ist. Die einander gegenüberliegenden Enden des Zylinders 68 stehen mit einem hydraulichen .Steuerungssystem in Verbindung, welches unter anderem eine Pumpe 73, einen Behälter 74 und ein Steuerventil 75 aufweist, so dass ein unter Druck stehendes Strömungsmittel wahlweise entweder in die Kammern 70 und 71 eingeleitet oder aus diesen abgezogen werden kann und der Kolben 69 damit jeweils in eine entsprechende hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Da die Förderschraube 58 mit dem Kolben 69 Über die Stange 72 starr verbunden ist» muss der Kolben 69 bei seiner nach vorwärts oder nach rückwärts gerichteten Ver- .' stellung im Zylinder 68 die Förderschraube 58 entsprechend mitnehmen, so dass infolgedessen die letztere innerhalb der Kammer 56 ebenfalls als eine Art Kolben wirkt.

Bei einer Betätigung dieser Vorrichtung wird der ^tempel oder Kolben 28 in die in Figur 1 veranschaulichte Stellung vorgeschoben, wodurch das zurückziehbare Formteil 30 derart in die Nähe des feststehenden Formteiles 32 gebracht wird, . ·, dass zwischen den beiden Formteilen der Formhohlraum 33 entsteht. Dabei ist.zu bemerken, dass, wenn sich die Formteile 30 und 32 in der in Figur 1 gezeigten Stellung befinden, die-

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se beiden Seile derart zusammengreifen, dass der Formhohlraum 33 dichtend abgeschlossen ist.

Dann werderi sowohl in dem zurückziehbaren als auch in dem feststehenden Formteil die Heizelemente 50 betätigt und damit die formteile auf eine Temperatur vorgeheizt, welche die Gefahr einer vorzeitigen Erhärtung der Formmaske nach dem Einspritzen ausschaltet. Es hat sich gezeigt, dass.für die meisten Verwendungszwecke eine Vorerhitzung der Formteile auf eine Temperatur zwischen 93 und 204⁰C wünschenswert und vorteilhaft ist, jedoch können sich durchaus auch noch andere Temperaturen als geeignete erweisen, je nachdem welches Material in dem Formvorgang verarbeitet werden soll.. Im allgemeinen kann bei höheren Formtemperaturen leichter eine gute Oberflächenbeschaffenheit erzielt werden. Gleichzeitig mit der Beheizung der Formteile 30 und 32 wird durch den Kanal 41 eine aus einer gasförmigen Substanz, beispielsweise aus unter Druck stehendem Stickstoff bestehende Charge in den Formhohlraum 33 eingebracht. Der Druck des Stickstoffs sollte dabei etwas höher sein als derjenige Druck, unterhalb dessen das Aufschäumen der Formmasse einsetzt, um auf diese Weise zu verhindern, dass die Formmasse bereits während des Einspritzens aufgeschäumt wird. Andererseits muss dieser Druck jedoch auch wieder geringer sein als der zur Anwendung gelangende Einspritzdruck, damit er den Einspritzvorgang als solchen nicht beeinträchtigt. Ausser Stickstoff können auch andere inerte Gase verwendet werden, jedoch findet Stickstoff hierbei bevorzugt Verwendung.

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Während das Einspritzventil 60 geschlossen ist_r d.h. dass. an der Durchtrittsstelle 54 in der Düse 52 kein Materialdurchtritt stattfinden kann, wird eine aue der zu schmelzenden !Formmasse bestehende Charge in der Kammer 56 des Trommel™ Tbehälters 53 in der Weise nach vorne "befördert, dass der Motor 63 derart betätigt wird, dass er eine Umdrehung der Förderschraube 58 im Uhrzeigersinn "bewirkt. Damit wird, die Eormmasae vom Fülltrichter 59 aus in die Kammer 5'6 gedruckt und damit in Richtung der Düse 52 des Trommelbehälters 53 gefördert. In der Yorrichtung lässt eich jede geeignete Formmasse ^tedspißlsweLse auf dar Basis aufschäumbarer thermo plastic scher Harze verarbeiten« Bei einer Ausführungsform des i'orm-. Verfahrens gelangte ein im Handel erhältliches Polyäthylenmißdipolymerisaf hoher Dichte (das etwa 1 $ Buthylen-1 enthielt) mc Verwendung, das im trockenen Zustand mit 2 Gew.^ Assodikarbamid (M₂,CO.MH.MH.00. KII₂) als Treibmittel vermischt worden war» Mr gewöhnlich setzt sich die Charge auseinem überwiegenden Anteil an Harz und einen kleineren Anteil an Treib- oder Aufschäummittel zusammen, das im allgemeinen etwa 1 bis 10 Gew.$ des Harzes ausmacht. Als weitere geeignete Harze kommen u.a. Nylon,. Polystyrol und Polypropylen und als weitere geeignete Treibmittel die Alkohole mit niedrigem Siedepunkt, beispielsweise Methanol und Propanol in Präge; desweiteren sind in diesem Zusammenhang auch Äther mit niedrigem Siedepunkt, beispielsweise Diraethyläther und Chlorfluoralkane beispielsweise 1,2-Dichlortetrafluoräthan zu nennen. Ausserdem können mit der erfindungsgemässen Vorrichtung auch nicht auf-

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schäumende Formmassen verarbeitet und geformt werden.

Während die Formmasse durch die Umdrehung der Förderechraube 58 innerhalb des ffirommelbehälters 53 nach vorne gefördert wird»bewegt sich die Förderschraube 58 im Zuge dieses Vorganges gleichfalls (in bezug auf Figur 1 gesehen) nach rechts, wobei dann ein allmähliches Anfüllen der Kammer 56 bewirkt wird. Sobald dann die Formmasse ganz geschmolzen und mit dem Treib-, mittel vermischt ist, wird die hydraulische Steuereinrichtung 66 derart betätigt, dass das Strömungsmittel aus der Zylinderkammer 70 abgezogen und Strömungsmittel in die Zylinderkammer 71 eingeleitet wird, was eine Verschiebung des Kolbens 69 und damit auch eine entsprechende Verschiebung der Förderschraube 58 aus der in Figur 1 gezeigten Stellung nach links zur Folge hat, so dass sie nunmehr in die in Figur 2 veranschaulichte Stellung gelangen. Durch die Verschiebung der Förderschraube 58 nach links wird der Druck der Charge in der Kammer 56 vor dem eigentlichen Einspritzvorgang noch weiter erhöht.

Sobald der Druck in der Kammer 56 genügend hoch ist, wird das Ventil 60 geöffnet und die unter Druck stehende Formmasse wird durch die Kanäle 54, 4-6 und 47·in den Hauptkanal 38 eingespritzt, von dem aus sie in die Angusskanäle 44 und schliesslich. in den Formhohlraum 53 gelangt. Der in dem Formhohlraum 33 befindliche,unter Druck stehende Stickstoff verhindert ein vorzeitiges Aufschäumen der Formmasse, bewirkt dabei jedoch keine Beeinträchtigung des.Einspritzvorganges, da in dem Mas-

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BAD ORK3INAL

se, in dem der Einspritzvorgang fortschreitet, der Überschüssige Stickstoff jeweils in einer genau gesteuerten Menge durch das Überdruckventil 45 aus dem Formhohlraum abgezogen wird; .·· das Ventil 45 ist dabei auf einen Druckwert eingestellt, weicher höher ist als der Dampfdruck des !Treibmittels und niedriger als der Einspritzdruck der Formmasse. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass die Kolben 39 und 40 während des Einspritzens der Formmasse in ihrer zurückgezogenen Stellung , gehalten werden, damit sie den Materialfluss durch die Haupt- · kanale 38 und durch die Angusskanäle 44 nicht behindern und beeinträchtigen. ·.·'■.'·

Bei Beendigung des Einspritzvorganges befindet sich die Vorrichtung in der in Figur 2 gezeigten Stellung. Der Formhohlraura 33 ist mit der Formmasse angefüllt und der Druck auf die. Formmasse wird durch den durch die Förderschraube 58 ausge- .

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übten Eompressionsdruck aufrecht erhalten, so dass sich während dieser Zeit innerhalb der Hohlform eine aus der Masse bestehende fest zusammenhängende Aussenschicht oder Aussenhaut bilden kann. Der durch die Förderschraube 58 ausgeübte Druck wird deshalb aufrecht erhalten, um zu verhindern, dass die Formmasse bereits zum Aufschäumen gelangt, bevor sich noch die harte . Aussenschicht des Materials vollständig gebildet hat. Die Dicke dieser Aussenschicht oder Aussenhaut lässt sich dadurch ent-· sprechend bestimmen, dass die !Temperatur der Formteile 30 und 32 entsprechend geregelt wird, indem jeweils entsprechend gegeneinander abgewogene heisse und kalte Strömungsmittel durch

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die Kanäle 50 und 51 geleitet werden und indem die Zeitspanne, während derer der Einspritzdruck weiterhin auf das eingespritzte Material aufrecht erhalten wird, entsprechend länger oder . kürzer gewählt wird»

- Sobald sich wunschgemäss eine feste und zusammenhängende Aussenhaut auf der Kunststoffmasse gebildet hat, wird die Förderschraube 58 wieder zurückgezogen, indem die Steuereinrichtung 66 entsprechend betätigt wird (Figur 3). Dadurch, dass die Förderschraube 58 zurückgezogen wird, lässt der auf die Formmasse einwirkende Druck nach, so dass sich die innerhalb der erhärteten Schale befindliche, noch nicht aufgeschäumte Masse nunmehr ausdehnen und den aufgeschäumten Schäumstoffkern bilden kann. Bei der Ausdehnung der nicht aufgeschäumten und nicht erhärteten Masse kommt es zur Bildung einer Überschussmasse j die aus den Angusskanälen 44 zurück in den Hauptkanal 38 flieset und von dort aus schliesslich wieder in den Eronmelbehälter 53 gelangt.

Sobald eine ausreichende Ausdehnung und Aufschäumung stattgefunden hat, werden die Strömungsmittelmotoren 43 und 42 betätigt, so dass dadurch die Kolben 39 und 40 in den Hauptkanal 38 (Figur 4) eingeschoben werden und damit die Abzweigleitungen 44 abdecken. Dann wird das noch darin befindliche überschüssige Material nochmals komprimiert und die Überschussmasse in ' Richtung auf den Trommelbehälter 53 zurückgedrückt. Anschliessend wird die Temperatur der Formteile 30 und 32 dadurch zum

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Absinken gebracht) dass die Heizvorrichtungen 50 entsprechend weniger beheizt werden, während in den Kanälen 51 ein kalter Strömungsmittelfluss aufrecht erhalten wird. Dieses Absinken der formtemperatür hat zur Folge, dass der formgespritzte , Gegenstand nunmehr erhärtet, wonach dann der Stempel oder Kol· ben 28 betätigt und damit der Formteil 30 zurückgezogen wi|d. Im Anschluss hieran kann das Produkt 80 aus der Spritz form entnommen werden (siehe Figur 4). Nach der Entnahme desProduktes werden die Kolben 39 und 40 zurückgezogen, der Formteil 30 wird wiederum in seine Formstellung gebracht und der gesamte Arbeitsgang kann erneut wiederholt werden.

Wie anhand der vorstehenden Ausführungen.deutlich wird,wird mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens und der Vorrichtung der Spritzgussvorgang unter genau kontrollierten Temperatur- und Druckbedingungen erleichtert. Dies wird durch die Verwendung von Heizelementen und die Anordnung eines Umlaufsystems für ein kaltes Strömungsmittel und auch dadurch erreicht, dass in der Hohlform ein Gegendruck erzeugt wird. Das Auftreten von Verstopfungen und die Bildung von unzulänglichen Produkten infolge einer verfrühten Erhärtung und Aufschäumung der Forramasse werden somit zuverlässig ausgeschlossen. Infolge der Anordnung der Hauptkanälkolben 39 und 40 be~ schränkt sich die Menge der von vorneherein anfallenden und bereits mit berücksichtigten Abfallsubstanzen ausserhalb des Formhohlraumes auf dasjenige Material, das in den Angusskanälen 44 verbleibt, da alles weitere Überschussmaterial im Ein-

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apritzsystem verbleibt und beim nächstfolgenden Pormvorgang wieder-ale ein Seil der Charge mit verwendet wird*

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Claims

Patent- (Schutz-Einsprüche

1. Spritzgussverfahren,.bei dem eine aus der Formmasse bestehende Charger in eine Hohlform eingespritzt und in dieser zum Erhärten gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Spritzform jeweils dadurch genau eingeregelt und gesteuert wird, dass die Form vor, während und nach dem Einspritzen der Masse in die Form wahlweise beheizt;bzw. gekühlt wird. ...

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlform vor dem Einspritzen der Masse in die !Form beheizt und nach dem Einspritzen derselben gekühlt wird, um damit

- das Erhärten der Formmasse zu fördern. ,

"ti: - ■ ,

3. Verfahren nach Anspruch'1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlforrn durch elektrische Widerstandsheizelemente beheizt und dadurch gekühlt wird, dass ein Kühlmittel durch in der Form ausgebildete Kanäle hindurchgeleitet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verformbare Masse aufschäumbar ist und in die Hohlform durch Einspritzkanäle mit einem Druck eingespritzt wird, welcher

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auerelohend hooh ist, um ein Aufschäumen zu verhindern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eingespritzte aufschäumbare Formmasse unter Druck in der Hohlform zum Erhärten gebracht wird und sie damit die\ durch die Hohlform bedingte Form erhält und dass sich bei der Erhärtung eine feste Aussenhau^ entlang der Innenfläche der Hohlform bildet,und dass.dann der auf die aufschäumbare Masse ausgeübte Druck zum Nachlassen gebracht wird und die Masse innerhalb der festen Aussenhaut aufschäumt und damit alles überschüssige Material aus der Hohlform heraus in die Einspritzkanäle drückt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kanälen befindliche überschüssige Formmasse nochmals komprimiert und dann einer weiteren Verwendung in einem nachfolgenden Formvorgang zugeführt wird, wobei die erforderliche Druckkraft beispielsweise durch

* Kolben erzeugt wird, die in die Einspritzkanäle eingeführt werden. ■

7. Spritzgussverfahren insbesondere nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einspritzen der ; Formmasse in die Hohlform ein Gas mit einem ausreichenden Druck eingebracht wird, um ein Aufschäumen der aufschäumbaren Formmasse zu verhindern, dass das Gas vorzugsweise während des Einspritzens der Formmasse in die Hohlform wieder mit

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einer derartigen Geschwindigkeit aus dieeer abgezogen wird,

dass der Druck des restlichen in der Hohlform verbleibenden Gases ausreichend hoch ist, um ein Aufschäumen der Formmasse zu verhindern.

8. Spritzgujssvorriehtung insbesondere aur Durchführung ^ Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Spritzform einen lOrmhohlraum '.: bzw. eine Hohlform umschliesst und eine Anordnung vorgesehen ist, mittels derer die Formmasse in die Hohlform einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass Beheizungsund Kühlvorrichtungen (50, 51) vorgesehen sind, mit deren Hilft die Sempä£frtua?tn dt? fform (11) vöe$ wätoM und naoh dem Einspritzen der Eormmaese in die Hohlform genau geregelt werden können. .

9. Spritzgussvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Form (12) eine Heizvorrichtung (5.0) vorgesehen ist, und dass eine Vielzahl von Kanälen (51) durch die Form (12) hindurchgeführt ist, durch welche ein Kühlmittel in Umlauf gebracht werden kann.

10. Spritzgussvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Form (12) aus. einem zurückziehbareji Formteil (30) und einem feststehenden Formteil (32) besteht . und dass die beiden Formteile (30, 32) jeweils mit einer Heizvorrichtung (50) und Durchlässen (51) für den Umlauf . 90 9820/ 1 2A 5

eines Kühlmittels versehen sind.

11* ifcritzgussvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (41) vorgesehen ist, mit deren Hilfe vor dem Einspritzen einer aufschäumbaren Formmasse e^n unter Druck stehendes Gas in die Hohlform (33) eingev bracht werden kann, um ein Aufschäumen der Formmasse während des Einspritzvorganges zu verhindern, und dass die ■ Vorrichtung vorzugsweise eine Anordnung (45)» beispielsweise ein von vorneherein einstellbares Überdruckventil aufweist, durch welches das unter Druck stehende Gas während des Einspritzvorganges derart wieder aus der Hohlform (33) austreten kann, dass der Druck des Gases in der Hohlform (33) auf einem Niveau gehalten wird,, welches über deraj enigen Druck liegt,.bei welchem die aufschäumbare Formmasse aufzuschäumen beginnt, das Druckniveau aber andererseits niedriger als derjenige Druck ist, mit dem die Formmasse eingespritzt wird.

12. Spritzgussvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorbereitung der Formmasse vor dem Einspritzen derselben eine Kammer (56) vorgesehen ist und die Vorrichtung vorzugsweise ein Fördermittel (58) aufweist, mit dessen Hilfe die Kammer (56) mit der Formmasse beschickt werden kann, das die in der Kammer (56) befindliche Masse unter Druck

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/ Betzt und diese Masse in die Hohlform (33) einspritzt.

13. Spritzgussvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch ©kennzeichnet, dass eine Anordnung (39, 40, 42, 43), beispielsweise hin und her bewegbar# Kolben vorgesehen sind, mit deren Hilfe,Überschüssige Formmasse von der Hohlform (33) weg befördert und die ÜberschussmasBe derart komprimiert wird, dass sie bei einem nachfolgenden Formvorgang einer nochmaligen Verwendung zugeführt werden kann·

14· Spritzgussvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einspritzkanal (46, 47) ein Hauptkanal (38) und ein Angueekanal (44) vorgesehen und die Anordnung (38, 40, 41» 43) in dem Hauptkanal (38) angebracht ist.

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