DE2264659A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von spritzgussgegenstaenden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von spritzgussgegenstaenden

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DE2264659A1
DE2264659A1 DE2264659*A DE2264659A DE2264659A1 DE 2264659 A1 DE2264659 A1 DE 2264659A1 DE 2264659 A DE2264659 A DE 2264659A DE 2264659 A1 DE2264659 A1 DE 2264659A1
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injection
plastic material
cylinder
materials
pressure
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DE2264659*A
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Ullrich Knipp
Akos Ravasz
Klaus Schrewe
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Imperial Chemical Industries Ltd
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C44/00Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
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    • B29C44/04Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles consisting of at least two parts of chemically or physically different materials, e.g. having different densities
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Nach dem Einspritzen der beiden Kunststoffmaterialien müssen die Einspritzeinheiten erneut mit Kunststoffmaterialien zur Vorbereitung des nächsten Spritzzyklus beschickt werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Auch wird hierdurch erreicht, daß der Spritzgußgegenstand aus der Form in einer kurzen Zeit unabhängig von den Betriebsbedingungen in den Einspritzeinheiten entnommen werden kann.
  • 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.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • (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.
  • 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.
  • 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.
  • (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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wo ein Mischpolymeres benutzt wird, hängen die in einem Mischpolymeren verwendeten Mengen an Comonomeren unter anderem von den erwünschten Eigenschaften des Formlings ab.
  • 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.
  • Beispiele für solche warmh'irtbaren Ilarze sind Phenolaldehydharze, Amin-formaldehydhazre, Npoxvharze, Polyesterharze, warmhärtbare Polyurethane und vuklanisierbare Kautschukmassen.
  • Die llarzc können ein Närtungsmittel oder einen Katalysator enthalten, wo es notwendig ist, damit sich das harz verfestigt.
  • Zu den im Spritzgußverfahren formbaren quervernetzbaren thermoplastischen Materialien gehören Mischpolymere von Methylmethaerylat und Glykoldimethacrylat und Äthylen/Vinylacetatmischpolymere, die ein Quervernetzungsmittel enthalten.
  • Mischungen von Kunststoffmaterialien können benutzt weruen.
  • 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.
  • 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.
  • Dieses Minimum kann in einfacher Weise durch Versuchs formlinge ermittelt werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (3)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zum Herstellen von Spritzgußgegenständen bestehend aus zwei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien, von denen ein erstes Kunststoffmaterial eine geschlossene äußere Haut um einen Kern aus einem zweiten Kunststoffmaterial bildet und bei dem beim Einspritzen der Kunststoffmaterialien Zuführungskanäle mit einem gemeinsamen Angußkanal in Verbindung stehen und in einem ersten Schritt des Spritzzyklus das erste Kunststoffmaterial in einen Formhohlraum eingespritzt wird, wobei sich erstes Kunststoffmaterial im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial befindet, bei dem in einem zweiten Schritt das zweite Kunststoffmaterial in den Formhohlraum eingespritzt wird, wobei ein Eindringen des zweiten Kunststoffmaterials in den Zuführungskanal für das erste Kunststoffmaterial verhindert wird und bei dem in einem dritten Schritt nochmals erstes Kunststoffmaterial eingespritzt wird und bei diesem Schritt und dem ersten Schritt die Grenzfläche zwischen beiden Kunststoffmaterialien im Zuführungskanal für das zweite Kunststoffmaterial in Richtung vom Angußkanal weg steuerbar verschoben wird, nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 03 885.7), dadurch gekennzeichnet, daß nach dem dritten Schritt die Zuführungskanäle voneinander und vom Angußkanal getrennt werden.
  2. 2. Spritzgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zwei jeweils über einen Elydraulikzylinder steuerbaren Einspritzeinheiten für das erste und das zweite Kunststoffmaterial, bei der der Hydraulikzylinder für die Einspritzeinheit des zweiten Kunststoffmaterials mit einem Steuerventil verbunden ist, das durch den Hydraulikdruck des anderen Hydraulikzylinders steuerbar ist, um Hydraulikfluid aus dem iiydraulikzylinder für das zweite Kunststoffmaterial abzulassen, wenn der Druck in diesem Zylinder einen Pegel überschreitet, der durch den Druck in dem Hydraulikzylinder für das erste Kunststoffmaterial bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (1) vorgesehen ist, um die Zuführungskanäle (13, 23) voneinander und vom Angußkanal (3) zu isolieren, nachdem das erste Kunststoffmaterial zum zweitenmal eingespritzt worden ist.
  3. 3. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung von einem einzigen Ventil (1) gebildet ist, das sich an der Verbindungsstelle der Zuführungskanäle (13, 23) mit dem Angußkanal (3) befindet und eine erste Stellung einnehmen kann, bei der die beiden Zuführungskanäle (13, 23) mit dem Angußkanal (3) verbunden sind, sowie eine zweite Stellung, in der die Zuführungskanäle (13, 23) voneinander und vom Angußkanal (3) getrennt sind.
    L e e r s e i t e
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