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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgußgegenständen
Zusatz zu Patent ... <Patentanmeldung P 21 03 885.7) Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zum Herstellen von Spritzgußgegenständen aus zwei unterschiedlichen
Yunststoffmaterialien, von denen ein erstes Kunststoffmaterial eine geschlossene
äußere Haut um ein als ern dienendes zweites Kunststoffmaterial bildet und bei dem
beim Einspritzen der Kunststoffmaterialien Zuführungskanäle mit einem gemeinsamen
Angußkanal in Verbindung stehen und bei einem ersten Schritt des Spritzzyklus das
erste Kunststoffmaterial in einen Formhohlraum eingespritzt wird, wobei sich erstes
ICunststof Ematerial im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial befindet
und bei in einen' zweiten Schritt das zweite Kunststoffmaterial in den Formhohlraum
eingespritzt wird, wobei ein Eindrungen des zwe@ten äunst@ @effmaserials in
den
Zuführungskanal für das erste Kunststoffmaterial verhindert wird, und bei in einem
dritten Schritt nochmals erstes Kunststoffmaterial eingespritzt wird. - Die Erfindung
bezieht sich ferner auf eine Spritzgießvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
mit zwei jeweils über einen Hydraulikzylinder steuerbaren Einspritzeinheiten für
das erste und das zweite Kunststoffmaterial (gemäß Ilauptpatcnt ... (Patentanmeldung
P 21 03 885.
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Das 1!erstellen von Spritzgußgegenständen aus einem von einer Ilaut
umschlossenen Kern erfolgt in der Weise, daß man zunächst im ersten Schritt das
erste Kunststoffmaterial einspritzt und dieses dann im zweiten Schritt mit Hilfe
des zweiten Kunststoffmaterials gewissermaßen ballonartig aufbläht und dadurch an
die Formwandungen preßt. Das den Kern bildende zweite Kunststoffmaterial wird in
der Regel andere Eigenschaften als das erste Kunststoffmaterial haben, so daß zur
Erzielung einer ungestörten gleichförmigen IIaut jegliche Verunreinigung des ersten
Kunststoffmaterials verhindert werden muß. Um dies zu erreichen wird im Falle des
ilauptpatents im dritten Schritt nochmals erstes Kunststoffmaterial eingespritzt
und beim dritten Schritt und beim ersten Schritt die Grenzfläche zwischen beiden
Kunststoffmaterialien im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial in Richtung
vom Angußkanal weg gesteuert verschoben. Durch das nochmalige Einspritzen von erstem
Kunststoffmaterial im dritten Schritt wird die Anlage in die Ausgangsposition für
den Spritzzyklus wieder rückgeführt und dabei gleichzeitig der Angußkanal vom zweiten
Kunststoffmaterial besüubeirt und die den Kern umgebende Haut des Spritzgußgegenstands
an
der Stelle des Angußkegels praktisch geschlossen.
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Es hat sich ferner gezeigt, daß durch das gesteuerte Verschieben des
Grenzfläche zwischen beiden Kunststoffmaterialien die Verunreinigung des ersten
Kunststoffmaterials durch das zweite Kunststoffmaterial wirksam verhindert werden
kann.
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Nach dem Einspritzen der beiden Kunststoffmaterialien müssen die
Einspritzeinheiten erneut mit Kunststoffmaterialien zur Vorbereitung des nächsten
Spritzzyklus beschickt werden.
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Da die beiden Zuführungskanäle beim Einspritzen mit dem Angußkanal
verbunden sind und am Ende des Spritzzyklus sich das erste Kunststoffmaterial bereits
im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial in Bereitschaft für den nächsten
Zyklus befindet, bereitet das erneute Beschicken der beiden Einspritzeinheiten Schwierigkeiten
dahingehend, die Grenzfläche zwischen den beiden Kunststoffmaterialien beim Beschicken
an der gewünschten Stelle zu halten. Dies bedeutet, daß die Drücke auf die Kunststoffmaterialien
beim Beschickungsvorgang sorgfältig überwacht werden müssen; dies schränkt jedoch
unnötig die Arbeitsbedingungen für das erneute Beschicken ein. - Darüber hinaus
muß sich nach dem Einspritzen der beiden Materialien der Spritzgußgegenstand verfestigen
und er muß aus dem Formhohlraum entnommen werden. Damit dies möglich ist, ist es
notwendig, den Strom an weiterem Material aus den Zuführungskanälen in den Formhohlraum
beim Entfernen des Spritzgußgegenstands zu verhindern. Zwar ließen sich diese Probleme
dadurch bewältigen, daß man sich das Material in den Zuführungskanälen verfestigen
läßt, jedoch führt dies zu unnötigen Verzögerungen
im Spritzzyklus.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen zu treffen, die für den Ubergang
von einem Spritzzyklus zum nächsten die Einhaltung der Grenzfläche zwischen den
Kunststoffmaterialien im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial gewährleisten
und das Nachfließen von Kunststoffmaterial nach dem Entfernen des Spritzgußgegenstands
verhindern.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, daß
man die Zuführungskanäle voneinander und vom Angußkanal sperrt. Dies läßt sich dadurch
erreichen, daß man Sperrventile verwendet, die sich in den Zuführungskanälen befinden;
bevorzugt wird jedoch ein einziges Ventil, das sich an dem Treffpunkt der Zuführungskanäle
und des Angußkanals befindet und das zwei Stellungen hat, und zwar eine, in der
die beiden Zuführungskanäle an den Angußkanal angeschlossen sind und eine zweite
Stellung, bei der die Zuführungskanäle von dem Angußkanal und voneinander getrennt
sind.
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Die Verwendung solcher Ventile erlaubt es, die Einspritzeinheiten
voneinander zu trennen, so daß sie erneut unabhängig voneinander ohne Störung der
Lage der Grenzfläche zwischen den unststoffmaterialien beschickt werden können.
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Auch wird hierdurch erreicht, daß der Spritzgußgegenstand aus der
Form in einer kurzen Zeit unabhängig von den Betriebsbedingungen in den Einspritzeinheiten
entnommen werden kann.
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Die Verwendung eines solchen Ventils oder solcher Ventile bringt
ferner den Vorteil, daß die Einspritzeinheiten vor dem Einspritzzyklus unter Druck
gesetzt werden können, so daß beim Öffnen der Ventile zur Herstellung einer Verbindung
zwischen den Zufuhrkanälen und dem Angußkanal das Einspritzen mit vollem verfügbarem
Druck begonnen werden kann.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Anlage mit dem zugehörigen
Hydrauliksystem, wobei die Anordnung für den Augenblick des Beginns des Einspritzzyklus
gezeigt ist; Fig. 2 ist eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, die das System
beim Einspritzen des Hautmaterials zeigt; Fig. 3 ist eine den Fig. 1 und 2 entsprechende
Darstellung, die das System beim Beginn des Einspritzens des ernnaterials zeigt;
Fig.
4 ist eine den Fig. 1 bis 3 entsprechende Darstellung, die das System beim Einspritzen
des Kernmaterials nach dem Aufhören der llautmaterialeinspritzung verdeutlicht;
Fi<j. 5 ist eine den Fig. 1 bis 4 entsprechende Darstellung, die das System am
Wunde der Einspritzung des hernmaterials und in einem Zustand zum EinsI)ritzen einer
weiteren Menge an Ilautmaterial zeigt; Fig. a, ist eine den Fig. 1 bis 5 entsprechende
Darstellung, die das System beim Einspritzen der weiteren Menge an llautmaterial
zeigt; Fig. 7 ist eine den Fig. 1 bis 6 entsprechende Darstellung, die das System
nach dem Einspritzen der weiteren Menge an IIautmatcrial und während des Kählungszyklus
zeigt, bei dem die E.inspritzzylinder erneut gefüllt werden.
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Bei dieser Ausführungsform kann sich der Kernmaterialspritzkolben
Beim Einspritzen des IIautmatcrials rückwärts bewegen, während der Hautmaterialeinspritzkolben
an einer Rückwärtsbewegung beim Einspritzen des Kernmaterials gehindert ist.
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Die Haschine besitzt zwei Spritzzylinder 10, 20, aus denen Hautmaterial
11 bzw. Kcrnmaterial 21 mit hilfe von hin-und herbewegbaren Schnecken 12, 22, durch
zugehörige Zuführungskanä.
le 13, 23 in ein Ventil 1 und von dort
über einen Angußkanal 3 in einen Formhohlraum 2 gefördert werden kann. Die Spritzzylinder
10 und 20 mit den zugehörigen Schnecken haben unterschiedliche Innendurchmesser,
wobei der Spritzzylinder 20 im Durchmesser größer ist als der Spritzzylinder 10.
Den Schnekken 12 und 22 wird haut- bzw. Kernmaterial über Fördertrichter 14 bzw.
24 zugeführt. Die Schnecken können mit Hilfe (nicht gezeigter) Motoren gedreht und
mit Hilfe von Spritzkolben 15, 25 vorwärts bewegt werden. Die Spritzkolben 15, 25
werden mit Ililfe von Kolben 16 bzw. 2G iWdraulisch angetrieben, die in Zylindern
17, 27 wirken. Die Kolben 1G, 26 unterteilen die Zylinder in zwei Abteile 18, 28
bzw. 19, 29.
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Dlit Hilfe einer Pumpe 4 kann aus einem Speicher 5 llydraulikfluid
einem Abteil 18, 28 der Zylinder 17, 27 über Ventile 110, 210 zugeführt werden.
(llydraulil;fluid kann ferner im Notfall den anderen Abteilen 19, 29 der Zylinder
17, 27 über Ventile 111, 211 zugeführt werden). Die Pumpe 4 arbeitet normalerweise
kontinuierlich; liefert sie Fluid bei einem Druck oberhalb einem bestimmten Grenzwert,
kehrt dieses über ein Entlastungsventil 6 zum Speicher 5 zurück. Das Hydraulikfluid
in den Abteilen 18, 28 der Zylinder 17, 27 kann zu dem Speicher 6 über Ventile 112,
212 und druckabhängige Ventile 113, 213 rückgeführt werden.
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Wie sptcr noch erläutert wird, kann eine zweite Pumpe 214 und ein
zugehöriges Lntlastungsventil 215 vorgesehen werden, um Hydraulikfluid dem Abteil
28 des Zylinders 27 über ein Ventil 216 zuzuführen. Oemäß nachfolgender Deschreibung
kann diese Pumpe und das zugehörige Entlastungsventil zusätzlich zu der Pumpe 4
vorgesehen werden oder es kann die Zufuhr von der Pumpe 4 zum Abteil 28 des Zylinders
27 über das Ventil 210 weggelassen werden. In der nun beschriebenen Ausführungsform
sind die Pumpe 214 und Ventile 215 und 216 weggelassen.
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In dem hydraulischen kreis für die Hautmaterialeinspritzeinheit ist
ein Akkumulator 114 eingeschaltet, der einen Kolben 115 aufweist, der den Akkumulator
in zwei Abteile 116, 117 unterteilt. Das Abteil 116 enthält IIydraulikfluid und
ist an das Abteil 18 des Zylinders 17 über ein Ventil 118 angeschlossen. Das andere
Abteil 117 enthält Gas und ist verschlossen.
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An <Ieri Spritzkolben 15 ist ein Kragen 119 vorgesehen, der gegen
einen axial einstellbaren Grenzanschlag 120 anschlacken kann, der auner Berührung
mit dein Kragen 119 bewegt werden kann. Schlägt der Kragen 119 gegen den Grenzanschlag
120, kann der Spritzkolben nicht vorwärts bewegt werden.
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Bei Beginn des Zyklus wird öl mit konstanter Volumenrate in das Abteil
18 des Zylinders 17 über das Ventil 120 eingepumpt, bis der Druck so hoch ist, daß
das Entlastungsventil 6 ölüberschuß zum Speicher 5 rückführt.
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Das Abteil 28 des Zylinders 27 wird anfänglich auf eine vorbestinuntem
Druck gehalten (zweckmäßig wird es auf denselben Druck gebracht wie das Abteil 18
des Zylinders 17, indem man das Ventil 210 offenhält uii das Ventil 212 geschlossen,
wobei dann das Ventil 210 geschlossen und das Ventil 212 geöffnet wird, so daß das
Kernmaterialhydrauliksystem mit Ausnahme des Entlastungsventils 213 geschlossen
wird, das so eingestellt wird, daß es offen ist, wenn der Druckunterschied zwischen
dem Abteil 13 des Zylinders 17 und dem Abteil 2 Dies Zylinders 27 einen vorbestimmten
Wert hat Dieses System ist in Fig. 1 gezeigt.
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Das Sc rrventil 1 wird geöffnet, so dß der Druck in der Schmelze
ain Angußkanalende des iiautmaterialzuführungskanals 13 abfällt (auf Atmosphärendruck,
wenn die Form 2 sich auf Atmosphärendruck befindet). Mit Rücksicht auf die Druckdifferenz
zwischen dem Angußkanalende des Zuführungskanals 13 und des Spritzzylinders 10 wird
Nautmaterial 11 eingespritzt.
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Der Spritzkolben n 15 bewegt sich somit und es wird mehr öl in das
Abteil 18 eingepumpt, so daß der Druck aufrechterhalten wird, der notwendig ist,
damit das Nautmaterial 11 fließt.
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während ein Druckabfall auch im Zuführungskanal 23 eintritt, fileßt
nur wenig Kenumaterial, da kein ol in das Abteil 28 des Zylinders 27 gepumpt wird,
so daß der Spritzkolben 25 nicht vorwärtsbewegt wird. Der Druck des Kernmaterials
21 im Spritzzylin dei' Po fjlt es somit ab auf den Druck an der Verbindung der Zuführungskanäle
13 und 23. Der Spritzkolben 15 bewegt sich mit konstanter Vorschubrate mit dem Einpumpen
des Öls mit konstarter Rate. Eit dem Aufbau des Drucks in der Form erhöht sich auch
der Druck an der Verbindung der Zuführungskanäle 13 und 23. I) r Druck an der Verbindungsstelle
übersteigt somit den Druck im Kernmaterialspritzzylinder 20, so daß eine kleine
Menge 121 an Nautmaterial 11 in den Kernmaterialzuführungskanal 23 in Richtung auf
den Kernmaterialspritzzylinder 20 fließt. Dieser Materialfluß wird dadurch gesteuert,
daß man Rückbewegung des Spritzkolbens 25 gestattet, indem man öl aus dem Abteil
28 des Zylinders 27 durch die Ventile 212 und 213 ablaufen läßt. Der Materialstrom
erfolgt auch deswegen, weil sich die Kernmaterialschmelze 221 komprimiert. Das System
hat dann den Zustand gemäß Fig. 2.
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Ist eine vorbestimmte Menge an llautmaterial 11 eingespritzt worden,
wird das Ventil 212 geschlossen und dann das Ventil 210 geöffnet, so daß nunmehr
öl zu den beiden Abteilen 18 und 28 der Zylinder 17 bzw. 27 gepumpt wird. Der Hautmaterial
spritzkolben 15 verzögert sich somit, während der Kernmaterialspritzkolben
25
beschleunigt. Das System befindet sich nunmehr im Zustand der Fig. 3. Das Einspritzen
des Kernmaterials 21 beginnt somit, während noch das Ilautmaterial 11 eingespritzt
wird. Der Kragen 119 des Hautmaterialeinspritzkolbens 15 trifft dann auf den Grenzanschlag
120, so daß das Linspritzen des Hautmaterials 11 abgestoppt wird. Das Ventil 110
wird dann geschlossen und das Akkumulatorventil 118 geöffnet, so daß die Hautmaterial-Bydraulikschaltung
ein geschlossenes System bildet. Das Hydraulikfluid im Abteil 116 ist zuvor im wesentlichen
auf den Volldruck komprimiert worden, der durch das Entlastungsventil 6 zugelassen
wird, so daß der Kolben 115 das Gas im Abteil 114 komprimiert. Dieses Gas möchte
sich ausdehnen, so daß der volle Druck vom Akkumulator 114 auf das Abteil 18 ilcs
Zylinders 17 übertragen wi rd. Dies verhindert Rückwärtsbewegung des Hautmaterialspritzkolbens
15, da der Druck im Abteil 28 des Zylinders 27 nicht den Maximaldruck erreicht,
den das Entlastungsventil 6 zuläßt und da der Druck des Nautmaterials im Spritzzylinder
10 nicht größer sein kann als tier des Kernmaterials 21 und da der Kernmaterialspritzzylinder
20 größeren Durch-Messer als der Nautmaterialspritzzylinder r 10 hat, so daß der
Druck im Abteil 18 des Zylinders 17 stets größer als derjenige im Abteil 28 des
Zylinders 27 sein muß. Somit kann das Kernmaterial lediglich durch Konpression der
Schmelze an liautmaterial im Nautmsterialzuführungskanal 13 aufwärtsfließen. Das
System befindet sich nunmehr im Zustand der Fig. 4.
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Sofern keine überlappende Einspritzung von Haut- und Kernmaterial
11 und 21 erwünscht ist, wird das Abteil 18 des Zylinders 17 auf vollen Druck aufgepumpt,
sobald der ragen 119 gegen den Grenzanschlag 120 trifft, wobei der Uberschuß an
BydraulikfluiE über das Entlastungsventil 6 zum Reservoir 5 gepumpt wird, (soferii
keine Uberlappung der Einspritzung erwünscht ist besteht nicht die Notwendigkeit
für das Akkumulatorventil 118 und für den Alkumulator 114, da das öl im Abteil 18
des Zylinders 17 als sein eigener Ak Akkumulator wirkt) werden die Ventile 110 und
212 geschlossen und dann das Ventil 210 geöffnet, damit das Einspritzen des Kernmaterials
veranlaßt wird.
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(Da der Spritzzylinder 20 größeren Durchmesser als der spritzzylinder
10 hat und da der Staudruck im Spritzkolben 18 für das llautlnaterial 11 für dessen
Rückbewegung nicht denjeniden Druck übersteigen kann, der durch den SpritzJ:olben
25 auf das kernmaterial 21 ausgejibt wird, kann alternativ das Ventil 110 bei der
Kernmaterialeinspritzung offengehalten werden, da der Rückdruck oder Staudruck,
wie er auf das Fluid im Abteil 18 des Zylinders 17 ausgeübt wird, nicht den Druck
übersteigen kann, der im Abteil 28 des Zylinders 27 herrscht. Auf diese zweite ist
die Verwendung des Akkumulators 114 und des Ventils 118 während der Kernmaterialeinspritzung
nicht erforderlich, so daß der Akkumulator stattdessen im Bedarfsfall dafür benutzt
werden kann, um den anfänglichen Impuls bei der Hautmaterialeinspritzung
zu
liefern. ) Ist das Einspritzen des Kernmaterials 21 beendet, wird das Ventil 110
<jeöffnet und der Grenzanschlag 120 zurückgezogen, während das Ventil 210 geschlossen
und das Ventil 212 geöffnet wird. Das System befindet sich dann im Zustand gemäß
Fig. 5. Das komprimierte Gas im Abteil 117 des Akkumulators 114 dehnt sich aus und
drückt den Kolben 115 nach vorn, so daß Öl dem Abteil 18 des Zylinders 17 zugeführt
wird. Auf diese Weise erhält die Einspritzung einer weiteren Menge an Hautmaterial
einen anfänglichen zusätzlichen Impuls. Der Hautmaterialspritzkolben 15 bewegt sich
somit vorwärts und spritzt mehr Nautmaterial 11 ein und bewirkt, daß etwas llautmaterial
121 den Kernmaterialzuführungskanal 23 aufwärtsfließt, wenn der Spritzkolben 25
etwas durch ölablaß aus dem Abteil 28 des Zylinders 27 durch die Ventile 212 und
213 zurückgezogen wird.
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Dieser Zustand des Systems ist in der Fig. G verdeutlicht. Der volle
Einspritzdruck wird allgemein im Abteil 18 des Zylinders 17 gefordert, um die restliche
Dlenrje an Nautmaterial 11 einzuspritzen, so daß das Abteil 116 des Akkunulators
114 gleichzeitig auf den vollen Druck belastet wird. Das Sperrventil 1 und das Akkumulatorventil
118 werden dann geschlossen und es wird der Formling gekühlt und aus dem Formhohlraum
2 entnommen.
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Beim Kühlen ist das Ventil 110 geschlossen und das Ventil 112 geöffnet
un<t werden die Spritzkolben 15 und 25 durch Rückschrauben der Schnecken 12 und
22 zurückgezogen, um die Einspritzen
zylinder 10 und 20 mit Ilaut-
und Kernmaterialien aus den Fördertrichtern 12 bzw. 24 erneut zu füllen. Das System
befindet sich dann im Zustand gemäß Fig. 7 während des Rückschraubens der Schnecken.
Sind die Spritzzylinder 10 und 20 gefüllt, d.h. die Kolben 16 und 26 zurückgezogen,
werden die Ventile 112 und 212 geschlossen, die Ventile 110 und 210 geöffnet, um
das System fijr den nächsten Einspritzzyklus unter Druck zu setzen.
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(Die Ventile 111 und 211 sind normalerweise offen zum Speicher 5
und brauchen lediglich im Notfall betätigt zu werden, um die Spritzkolben 15 und
25 zurückzudrücken, sofern dies notwendig werden würde.) Sofern es erwünscht ist,
den Spritzkolben 25 bei der Kernmaterialeinspritzung vorn wirts zu bewegen, wird
gemäß Vorbeschreibung eine zweite Pumpe 214 l>enutzt, um kontinuierlich das Abteil
28 des Zylinders 27 bei der Einspritzung des Hauüaaterials zu beaufschlagen. Sofern
diese Pumpe 214 auch für da Einspritzsen des Kernrnaterials benutzt wird, kann die
Speisung des Zylinders 27 aus der Pumpe 4 über das Ventil 210 weggelassen werden.
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Kunststoffmaterialien, die bei der Erfindung benutzt werden können,
sind solche, die in einen Formhohlraum eingespritzt werden können, während sie sich
im Zustand einer viskosen
Flüssigkeit befinden und die anschließend
im Formhohlraum aushärten können. Somit können thermoplastische Harzmaterialien
benutzt werden, die in Form einer viskosen Schmelze in die Form eingespritzt werden
können und die durch Kühlen im Formhohlraum verfestigen können. Alternativ können
warmhärtbare Narzmaterialien benutzt werden, die in den Formhohlraum in Forrn einer
viskosen Schmelze eingespritzt werden und die man dann durch Vernetzen innerhalb
des Formhohlraums verfestigen läßt. Im allgemeinen werden warmhärtbare liarzmaterialien
durch Erhitzen quervernetzt.
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Beispiele für geeignete, im Spritzgußverfahren verarbeitbare thermoplastische
liarzc sind: Polymere und Mischpolymere von @-Olefinen wie hoch- und niedrigdichtes
Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Poly-4-methylpenten-1, Propylen/ Äthylen-Mischpolymere,
Mischpolymere von 4-ftethylpenten- 1 mit lingaren α -Olefinen, die 4 bis 18
Kohlenstoffatome enthalten und Äthylon/Vinylacetat-Mischpolymere; Polymere und Mi
schpolymere von Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylbutyral, Styrol, substituierten
Styrolen, wie α -Methylstyrol, Acrylnitril, Butadien, Methylmethacrylat, Vinylidenchlorid.
Spezielle Beispiele für solche Polymere sind Vinylchloridhomopolymere und Mischpolymere
von Vinylchlorid mit Vinylacetat,Propylen, Athylen, Vinylidenchlorid, Alkylacrylaten
wie 2-Äthylhexylacrylat, Alkylfumaraten, Alkylvinyläthern, wie Cetylvinyläther und
N-Arylmaleimicien, wie N-o-Chlorphenylmaleimid; Polyvinylacetat,
Polyvinylburyral;
Polystyrol, Styrol/Acrylnitril-Mischpolymere; Polyacrylnitril; Minchpolymere von
Butadien mit Methylmethacrylat und/oder Styrol und vorzugsweise Acrylnitril; Polymethylmethacrylat;
Mischpolymere von Methylmethacrylat mit geringen Mengen von Alkylacrylat wie Methylacrylat,
Äthylacrylat und Butylacrylat; Mischpolymere von Methylmethacrylat, N-Arylmaleimiden
und vorzugsweise ;tyrol; und Vinylidenchlorid/Acrylnitril-Mischpolymere, schmelzverarbeitbare
Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Nexafluorpropylen.
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Nalogenierte Polyncrc oder Slischpolymerc, z.B. halogenierte O( -Oiefinpolymere,
wie chloriertes Polyäthylen oder halogenierte Vinylchloridpolymere wie chloriertes
Polyvinylchlorid können verwendet werden Weitere spritzgußverarbeitbare thermoplastische
Polymere, die benutzt werden können, umfassen Kondensationspolymere wie die spritzgußverarbeitbaren
Passen von linearen Polyestern wie Polyäthylenterephthalat, Polyamide wie Polycaprolactam,
Polyhexamethylenadipanide und Copolyamide wie Mischpolymere von Nexamethylendiaminadipat
und jiexamethylendiaminisophthalat, insbesondere solchc Verbindungen, die 5 bis
15 Cew.% Nexamethylendiaminisophthalat enthalten, Polysulfone und Copolysuifone,
Poly phenylenoxyde, Polycarbonate, thermoplastische Polymere und Misciipolyrnere
von formaldchyd, thermoplastische
lineare Polyurethane und die
thermoplastischen Derivate von Cellulose wie Celluloseacetat, Cellulosenitrat und
Cellulosebutyrat und gemischte Celluloseester, z.13. Celluloseacetatbutyrat.
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Wo ein Mischpolymeres benutzt wird, hängen die in einem Mischpolymeren
verwendeten Mengen an Comonomeren unter anderem von den erwünschten Eigenschaften
des Formlings ab.
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Zu warmhärtbaren Harzen gehören Kunststoffmaterialine, die entweder
aus sich selbst einer Quervernetzung unterliegen oder in Gegenwart eines II:irters
oder eines Katalysators, wenn sie auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden..
Somit beinhaltet die Bezeichnung ein Material, das normalerweise unter dem Begriff
"warmhärtbar" fällt, sowie Kunststoffmaterial, das normalerweise thermoplastisch
ist aber ein Vernetzungsmittel, z.. ein Peroxyd enthält, das Quervernetzung veranlaßt,
wenn das Kunststof-fmaterial auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird.
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Beispiele für solche warmh'irtbaren Ilarze sind Phenolaldehydharze,
Amin-formaldehydhazre, Npoxvharze, Polyesterharze, warmhärtbare Polyurethane und
vuklanisierbare Kautschukmassen.
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Die llarzc können ein Närtungsmittel oder einen Katalysator
enthalten,
wo es notwendig ist, damit sich das harz verfestigt.
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Zu den im Spritzgußverfahren formbaren quervernetzbaren thermoplastischen
Materialien gehören Mischpolymere von Methylmethaerylat und Glykoldimethacrylat
und Äthylen/Vinylacetatmischpolymere, die ein Quervernetzungsmittel enthalten.
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Mischungen von Kunststoffmaterialien können benutzt weruen.
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Die Wahl der Materialien, aus denen der Gegenstand herzustellen ist,
hängt von der Benutzung ab,denen diese Artikel unterliecjen. Das erfindungsgemäße
Verfahren liefert einen besonders brauchberen Weg für die Nerstellung von Gegenständen,
die einen Kern aus relativ billigem Material mit einer guten Außenhaut besitzen.
So kann beispielsweise der Kern aus einem thermoplastischen material bestehen, das
ein Füllmaterial entlijit, während die äußere Ilaut aus einem Material besteht,
das jegliche gewünschte Oberflächenbeschaffeinheit liefert. Sofern das Verfahren
benutzt wird, um Teile von Kraftfahrzeugkörpern herzustellen, wird eine steife äußere
Ilaut erforderlich sein, wobei gefülltes Polypropylen ein besonders gutes Ilarz
ist, aus dem die äußere Ilaut gemacht werden kann. Wenn jedoch ein flexibler Formling
erwünscht ist,
z.B. für die Innenauskleidung eines Kraftfahrzeugs,
dann wäre plastifiziertes Vinylchloridpolymeres außerordentlich geeignet als äußere
Schicht des Eormlings.
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Die Anteile an benutzten Ilaut- und Kernmaterialien ik:ifln von einer
Vielzahl von Fai:toren ab und es wird bevorzugt, daß für jegliche gegebenen rtaterialien,
Formqestaltungen und Vorfahrensbedingungen wie Temperaturen, Drücke eine Minimummenge
an Nautmaterial vor Beginn des Einspritzens des Kernmaterials eingespritzt werden
muß, um zu vermeiden, daß das Kernmaterial durch die haut hindurchbricht.
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Dieses Minimum kann in einfacher Weise durch Versuchs formlinge ermittelt
werden.
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Das Kernmaterial kann dasselbe Material wie das Nautmaterial sein
mit der Ausnahme von Zusätzen, die in einem oder in dem anderen der Materialien
vorgesehen sind oder in beiden in unterschiedlichen Proportionen. Alternativ können
die Kunststoffe sehr unterschiedlich sein und auch unterschiedliche Zusätze enthalten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das hautmaterial unsciiäumbar
und das Kernmaterial schäumbar. Vorzugsweise enthält das Kernmaterial ein Blähmittel,
das beim Erlitzen über eine bestimmte Temperatur - im folgenden als Aktivierungstemperatur
bezeichnet - Gas entwickelt, d.h. durch
Verflüchtigung (wenn der
Druck auf die Masse vermindert wird, oder aber auch durch Zersetzung, wobei das
Einspritzen bei einer Temperatur oberhalb der Aktivierungstemperatur des Blähmittels
erfolgt. Es wird bevorzugt, daß das Kunststoffmaterial auf die Schäumungstemperatur,
d.h. oberhalb der Aktivierungstemperatur mit dem Einspritzen in den Angußkanal erhitzt
wird, indem man sich auf die dynamische Erhitzung beim Durchgang des Materials durch
die Einspritzdüse der Spritzgießmaschine verläßt.
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Wird <las Kernmaterial mit den üblichen Spritzgeschwindigkeiten
und Drücken beim Spritzgießen eingespritzt, tritt im wesentlichen kein Schäumen
auf, bis die gewünschte Menge an Kernmaterial eingespritzt worden ist. Sofern ein
schäumbares Kernmaterial verwendet wird, können zwei alternative Betriebsweisen
angewendet werden. Bei der ersten reicht die eingespritzte Menge an llautmaterial
und schäumbarem, jedoch noch ungeschäumtem Kernmaterial nicht aus, um den Formhohlraum
zu füllen, wobei inan das Kernmaterial schäumen läßt und dabei gleichzeitig das
umschließende Nautmaterial zu den Enden des Formhohlraums ausdellnen läßt. Bei der
zweiten ßetriebsweise ist die Ninspritzmenge an Iiautmaterial und schäumbarem, jedoch
noch ungeschäumtem Kernmaterial so, daß der Formhohlraum gefüllt wird, bevor wesentliches
Schäumen stattfindet, wobei man dann den formhohlraum vergrößert, un das Schäumen
zu gestatten.
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Es wird bevorzugt, die zweite dieser Betriebsweisen anzuwenden, da
dabei eine gleichmäßigere Zellstruktur im Kern des geformten Gegenstands erhalten
wird und darüber hinaus der Gegenstand eine bessere Oberflächenbeschaffenheit erhält.
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Bei dieser bevorzugten Ausführungsform für die Nerstellung von geschäumten
Formlingen gemäß Vorbeschreibung kann die Vergrößerung des Formhohlraums in einer
von zwei Weisen bewirkt werden. Es können ein oder mehrere der den Formhohlraum
begrenzenden Formteile durch irgendeine Außenkraft zurückgezogen werden, die augenblicklich
den Formhohlraum auf das gewünschte Maß ausdehnt oder den Formhohlraum allmählich
vergrößert.
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Wird alternativ einc vertikale Abquetschform verwendet, kann der
die Formhälften zusannenllaltende Klemmdruck vermindert werden, so daß der Druck
der Gase, der durch Zersetzung oder Verflüchtigung des Blähmittels entsteht, den
Formliohlraum vergrößert; hier kann ebenfalls der Klemmdruck für allmähliche Ausdehnung
des Formhohlraums allmählich verringert werden oder auch für plötzliche Ausdehnung
augenblicklich.
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Die Ausbillung der Form sollte so sein, daß minimale Verluste an
material aus der Form während des Formzyklus auftreten, insbesondere dann, wenn
die Materialien unter hohem
Druck stehen. L"s wurde festgestellt,
daß Formen von derjenigen i3Lii art, die allgemein als vertikale lsbquetschformen
bekannt ist, besonders geeignet sind, wenn es erwünscht ist, den Formhohlraum zu
vergrößern. Wo eine Möglichkeit besteht, daß zwischen den vorrückenden Hautmaterialfronten
im Formhohlraum Luft eingefangen wird, können Entlüftungsöffnungen in der Form vorgesehen
werden, damit die eingeschlossene Luft hinausgedrückt wird.
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Größe und Form des Formhohlraums hängt von dem zu erzeigenden Gegenstand
ab, wobei Formen mit einer maximalen Nohlraumdicke von weniger als 25 mm und vorzugsweise
zwischen 2-und 10mm besonders brauchbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die llerstellung einer Vielzahl
von Gegenständen angewendet werden. Gemäß Vorbeschreibung ist das Verfahren insbesondere
brauchbar für die Nerstellung von Formlingen, die aus einen' dünnen Abschnitt und
einem dicken Abschnitt bestehen, z.I3. wie Schuhsolen. Die Gegenstände mit einer
starren oder einer flexiblen haut können durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt
werden. Beispiele von Gegenständen mit starrer llaut sind Teile von Möbeln oder
Verkleidungen, z.B. Gebäude oder Fassadenplatten, Täfelungen oder Platten zur Bildung
von Kraftfahrzeugkörpern oder Eisenbahnwagen. Neben Schuhsolen als Beispiele für
Gegenstände
mit einer flexiblen haut, die hergestellt werden können,
gehören Teile der Innenauskleidung von Kraftfahrzeugen, von Eisenbahnwagen, von
Wohnwagen, von Flugzeugen sowie eine Vielzahl von anderen Anwendungen. Bei einer
Ausführungsform der Erfindung kann wenigstens ein Teil einer oder mehrerer Wände
des Formhohlraums vor dem Einspritzen der Materialien in den formhohlraum mit einer
entfernbaren Auskleidung aus einem Material versehen n werden, das seine Form bei
der Temperatur behält, bei der die Kunststoffmaterialien in den Formhohlraum eingespritzt
werden. Die Kunststoffmaterialien kleben dann an der Auskieidung an, wenn sie in
den Formhohlraum eingespritzt werden, wobei der Sandwich-Gegenstand mit fest angeklebter
Auskleidung nach dem Befestigen der Kunststoffmaterialien aus clem Formhohlraum
entnommen werden kann. Diese Arbeitsweise kann angewendet werden, un eine starre
Stützung z.B. an einem zellförmigen Gegenstand mit ungeschäumter haut vorzuseiien.
Dies ist insbesondere brauchbar bei der llerstellung von flexiblen Formlingen für
die Innenauskleidung von kraftfahrzeugen, wo es erwiinscht: ist, eine federnd nachgiebig
Auskleidung mit ansprechender Oberfläche zu erhalten, wobei diese Auskleidung starr
an einem Kraftfahrzeug befestigt werden soll. In diesem Falle kann eine der Wände
der Form ausgekleidet werden, um einen Stützbelag iir das Anbringen der Auskleidung
zu erhalten, während die anderen Nände nicht ausgekleidet werden, so daß man die
erwünschte gefällige Oberfläche erhält. Beispiele solcher Auskleidungsmaterialien
Sind hölzerne
Platten wie Sperrholz- oder Nartfaserplatten, Metallbleche
oder Flachmaterialien aus thermoplastischem Material, das seine Form behält, d.h.
formstabil bei den Formtemperaturen ist. Alternativ kann die Auskleidunq im nedarfsfall
aus einem flexiblen Material sein, z.B. als Obermaterial eines Schuhs oder Stiefel,
an den die Sohle mit dem erfindungsgemäßen Verfahren angeformt wird.
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Die Brfindung liefert somit ein Sandwichspritzgießverfahren, bei
dem Baut- und Kernmaterialien aufeinanderfolgend aus getrennten Spritzzylindern
über einen gemeinsamen Angußkanal in einen Formhohlraum eingespritzt wird, so daß
beim Einspritzen von Hautmaterial in den Formhohlraum Hautmaterial im Kernmaterialzuführungskanal
aufwärts in Richtung auf den Kernmaterialspritzzylinder fließt.