DE2348006A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen mit geschlossener haut und zelligem kern aus thermoplasten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen mit geschlossener haut und zelligem kern aus thermoplastenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen ruit geschlossener
Haut und zelligem Kern aus Thermoplasten
(Priorität: 25, September 1972, .Bulgarien, Nr. 21471)
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit geschlossener Haut und zelligem Kern
aus Thermoplasten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Für die Herstellung solcher Formteile wird ein Thermoplast
verwendet, dem im voraus ein Treibmittel zugesetzt worden ist. Der Druck im Plastifizieraggregat der Spritzgießmaschine wird
so hoch gehalten, daß ein Aufschäumen infolge der Zersetzung des Treibmittels während der Plastifizierung der Formmasse nicht möglich
ist.
Wenn die plastifizierte Formmasse in das Werkzeug eintritt,
zersetzt und/oder verdampft das Treibmittel schnell und die gebildete Gasphase verteilt sich in Form von Blasen (Poren)
im Innern des Gießlings, während sich auf seiner Oberfläche eine geschlossene Haut bildet.
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Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung solcher -Formteile
"bekannt.
Bei -einem dieser Verfahren wird in das Werkzeug eine "bestimmte
Menge geschmolzene und plastifizierte Masse "eingeschossen",
die die Formwand möglichst vollständig benetzen soll.Diese Menge entspricht in Abhängigkeit vom gewünschten Porositätsgrad,
etwa 50 bis 90$ des Volumens des Werkzeughohlraums. Der restliche
Werkzeughohlraum wird durch die Expansionswirkung des freigesetzten Treibmittels ausgefüllt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die
Tatsache, daß, wie schnell auch die Schmelze in das Werkezug eingebracht -wird, die Oberfläche der Spritzlinge immer rauh und schlierig
bleibt..Dies ist auf die kleinen Blasen in den Randschichten zurückzuführen, die unmittelbar nach dem Öffnen des Angußkanals
entstehen und sich in der Fließfront der Schmelze, die das Werkzeug ausfüllt, befinden.
Bei einem anderen Verfahren wird das Werkzeug zuerst völlig
mit Schmelze ausgefüllt. Nach Bildung der geschlossenen Haut wird das Werkzeug teilweise so weit geöffnet, daß sich ein zusäzliches
Volumen für das Aufschäumen bildet. Dieses Verfahren kann, ohne die Nachteile des ersten zu beseitigen, nur begrenzt angewendet
werden, und zwar für Formteile, deren Gestalt die Verwendung eines solchen "atmenden" Werkzeugs erlaubt.
Die Nachteile dieser Verfahren können durch Anwendung des sogenannten Gegendruckgießverfahrens beseitigt werden. Hierbei
wird im voraus im Werkzeug ein Gasdruck erzeugt. Die Schmelze füllt das Werkzeug unter Überwindung dieses Drucks. Der Druck
wird erst abgebaut, wenn die Haut bereits erstarrt 1st, um die Voraussetzungen für ein Aufschäumen im Innern des Gießlings zu
schaffen, wobei das vergrößerte Volumen des Zernschaums durch den
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Angußkanal aus dem Werkzeug austritt. Es ist auf diese Weise möglich, glatte Oberflächen zu erzielen und die Vorgänge der
Bildung'der Haut und des zelligen Kerns zu steuern.
Es ist ferner.ein Verfahren bekannt, bei dem der überschüssige
Kernschaum in der Frontzone des Schneckenzylinders der Spritzgießmasehine zurückgeführt und dann für den nächsten Gießling
verwendet wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß beim Zurückziehen der Schnecke/zur Aufnahme des überschüssigen Kernschaums
der Druck im Schneckenzylinder unvermeidlich abfällt, was ein Aufschäumen der Formmasse im Zylinder zur Folge hat. Bei dem darauffolgenden
Spritzvorgang gelangt die bereits aufgeschäumte Masse als erste in das Werkzeug und verschlechtert die Güte der
Oberflächen. Dies ist ein wesentlicher Nachteil, denn es ist experimentell nachgewiesen, daß es nach einem vorzeitigen Aufschäumen
auch bei höchsten Drücken nicht mehr möglich ist, das Gas in der Schmelze völlig zu lösen. Ein anderer Nachteil dieses
Verfahrens ist die Komplikation der Werkzeuge, da Kanäle notwendig sind, in denen sich von hydraulischen Einrichtungen angetriebene
Kolben bewegen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindurg ist die Beseitigung
der Nachteile der bekannten Verfahren. Insbesondere soll, ausgehend vom Gegendruckgießverfahren, das Wegwerfen des überschüssigen
Kernschaums als Abfall vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die überschüssig geschäumte Masse von einem Gießling für den unmittelbar folgenden
Gießling zu verwenden, ohne daß sich dies negativ auf die Oberflächengüte auswirkt.
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Diese Aufgate wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
für die Herstellung eines jeden Gießlings nach dem ersten, 50 bis
SOfo des Volumens des Werkzeughohlraums mit plastifizierter ungesehäumter
Formmasse gefüllt werden, und das restliche Volumen Ms 100$ dieses Hohlraums mit Kernschaum aus dem vorhergehenden
Gießling aufgefüllt wird, und daß nach der Bildung einer geschlossenen Haut der Druck abgebaut wird, so daß der Kern des G-ießlings
aufschäumt, und daß der für den G-ießling überschüssige Kernschaum
aus dem Werkzeug in eine geschlossene Kammer geleitet und von dort aus zum Auffüllen des Werkzeugs am Ende des nächsten Spritzvorgangs
unter Druck zurückgeführt wird.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung näher erläutert werden- In der zugehörigen
Zeichnung ist schematisch, im vertikalen Längsschnitt eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. In der
Zeichnung sind der Einfachheit halber Heiz-, Kühl- und andere Einrichtungen nicht abgebildet, deren Notwendigkeit offenbar und
deren Aufbau an sich bekannt sind. ·
Der Ausgangsthermoplast, dem die notwendige Menge Treibmittel beigemischt ist, wird in einem Schneckenzylinder 1 plastifiziert.
Von hier aus wird, um den ersten Spritzling herzustellen, die Masse durch einen Verteiler 2 in ein Werkzeug 3 geleitet, das
restlos gefüllt wirdj dabei verbindet der Verteiler 2 die Schnecke
1 mit dem Werkzeug 3· Jm Werkzeug 3 selbst, das hermetisch geschlossen
ist", wurde im voraus ein Gasdruck erzeugt. Das Gas wird aus dem Behälter 4 über ein System von Rohren und Ventilen 5 zugeführt.
Nachdem sich eine geschlossene Haut mit der gewünschten Stärke gebildet hat, wird der Gasdruck abgebaut und der Verteiler
2 in eine Stellung umgeschaltet, in der er das Werkzeug mit einer geschlossenen Kammer verbindet. Diese Kammer ist beispielsweise
in dem vorliegenden Fall als Zylinder 6 ausgebildet, in dem durch Hochziehen des Kolbens 7 ein Volumen (oder nötigenfalls auch ein
Vakuum) gebildet wird, um die überschüssige Masse aus dem Werkzeug
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austreten zu lassen und dadurch die Bedingungen für das Aufschäumen
und die Bildung des zelligen Kerns zu schaffen. Die Bewegung des Kolbens 7 erfolgt durch einen an sich bekannten
Antriebsmechanismus 8. In einer weiteren Stellung des Verteilers 2 wird der Angußkanal des Werkzeugs.verschlossen und der fertige
Spritzling kann ausgeformt werden, während der Schneckenzylinder 1 mit dem seitlichen Zylinder 6 verbunden wird, in dem durch
den Kolben 7 der Druck, erhöht wird, um die geschäumte Masse zusammenzudrucken
und ein Aufschäumen zu verhindern. Die frische Schmelze drückt infolge des Unterschieds der spezifischen Gewichte,
der zweckmäßigen Gestaltung und der senkrechten lage des Zylinders 6 über den Verteiler 2 den Kernschaum von dem vorhergehenden
Spritzling zusammen mit dem Kolben 7 nach oben. Wenn sich im Zylinder 6 genügend Masse angesammelt hat, um das Werkzeug
restlos aufzufüllen, wird über den Verteile 2 der Zylinder 6 mit dem Werkzeug 3 verbunden, in dem inzwischen der Gasgegendruck
erzeugt worden ist. Wenn sich- im Zylinder 6 der Druck erhöht,
tritt im Werkzeughohlraum anfangs frische,, nicht ge schäumte
Masse aus dem unteren Bereich des Zylinders 6 einj am Schluß wird
das Werkzeug völlig mit komprimiertem Schaum ausgefüllt, dei/sich
unmittelbar unter dem Kolbenboden befindet. Diese geschäumte Masse füllt nur die Angußkanäle und einen Teil des Innern des Spritzlings
aus, ohne seiner Oberfläche zu schaden. Nach Bildung der Haut und Abbau des Drucks·gelangt ein Teil dieser verarbeiteten
Masse von neuem aus dem Werkzeug 3 in den Zylinder 6 zurück, so
daß der Kern Aufschäumen kann. Danach wird der Vorgang wiederholt.
Natürlich kann jedesmal 50 bis 90f° des Volumens des
Werkzeughohlraums mit nicht expandierter Masse direkt aus dem Schneckenzylinder 1 gefüllt und dann mit Kernschaummasse aus
dem seitlichen Zylinder 6 nachgefüllt werden. Hierbei dient der seitliche Zylinder zum Sammeln und Zurückfördern von verarbeiteter,
mehrmals expandierter Masse in das Werkzeug.
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Nach, mehrmaliger Verwendung ein und derselben Masse zum
Nachfüllen des Werkzeugs 5 und ihrer Rückführung in den Zylinder
6, ist es möglich, daß sie sich in eine Gasblase und kompakte Schmelze trennt. Dies ist normalerweise kein Hindernis für ihre
weitere Verwendung. Falls jedoch bei einigen Gießlingen die Gestalt ihr Auffüllen mit einer G-asblase nicht zuläßt, kann es sich
als notwendig erweisen, nach mehrmaligen Gießen den seitlichen
Zylinder 6 durchzublasen und dann einen Spritzling von neuem aus
frischer Hasse herzustellen.
Bs ist in vielen Fällen möglich, insbesondere bei der Herstellung von Gdeßlingen mit einfacher Gestalt, 10 bis 50/ί des Werkzeughohlraums
mit Druckgas aus dem Zylinder 6 nachzufüllen, das nach der Bildung der geschlossenen Haut in den Zylinder zurückgeführt
wird, um das Aufschäumen des Kerns des G-ießlings freizugeben.
Für diesen Zweck ist eine separate Verbindung zwischen dem Zylinder 6 und dem Druckgasbehälter 4 und mit der Außenatmosphäre
vorgesehen, und zwar mittels eines Systems von Rohren und Ventilen 9.
TJm eine Blasenbildung in der Schmelze infolge vorzeitiger Zersetzung und/oder Verdampfung des Treibmittels während der
Plastifizierung zu vermeiden, und um die Verwendung von Treibmitteln von willkürlichem Typ zu ermöglichen, kann das Plastifizieraggregat
1 (der Schneckenzylinder 1) zweckmäßig mit einem hermetisch schließenden Deckel abgeschlossen oder in einem hermetisch
verschlossenen Gehäuse eingeschlossen werden, das eine separate Verbindung 10 mit dem Druckgasbehälter 4 und der Außenatmosphäre
aufweist.
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Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE DA-9759ί 1 .j Verfahren zur Herstellung von Formt eilen mit geschlossener Haut und zelligem Kern aus treibmittelhaltigen Thermoplasten durch Spritzgießen in einem Werkzeug, in dem im voraus ein Gasgegendruck erzeugt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß hei jedem Spritzling 50 bis 90$ des Werkzeughohlraums mit plastifizierter, nichtgeschäumter Formmasse gefüllt und dann das restliche Volumen bis: 10Ofo mit Kernschaum von dem vorhergehenden Spritzlingnachgefüllt wird, und daß nach der Bildung der geschlossenen Haut, dem Abbau des Drucks und dem Aufschäumen des Kerns des Spritzlings, die für den G-ießling überschüssige Masse außerhalb des Werkzeugs in eine geschlossene Kammer geleitet und von dort aus zum Auffüllen des Werkzeugs am Ende des nächsten SpritζVorgangs zurückgeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, daß zum Nachfüllen des Werkzeugs am Ende des Spritzvorgangs unter Druck stehendes Gas in dasselbe eingeführt wird, das 10 bis 50$ des Volumens des Hohlraums einnimmt, daß nach Bildung einer geschlossenen Haut das Gas ausgelassen wird um den Druck im Werkzeug abzubauen, und daß das freigegebene VoIumen im Kern des Spritzlings mit bei diesem niedrigen Druck aufschäumender, noch nicht erstarrter Masse ausgefüllt wird.409816/0775
BAD. - 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, mit einem Plastifizieraggregat und einem abgedichteten, mit einem Druckgasbehälter verbundenen Werkzeug, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem Werkzeug (3) und dem Plastifizieraggregat (1) ein. Verteiler (2) angeordnet ist, der außer mit diesen beiden Einheiten mit einem Zylinder (6) verbunden ist, der senkrecht oder annähernd senkrecht/unmittelbar über dem Verteiler (2) angeordnet ist, und daß der Zylinderkolben (7) mit einem Antriebsmechanismus (8) verbunden ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3j dadurch gekennzeich net, daß der Zylinder (6) seinerseits mittels eines Systems von Eohrleitungen und steuerbaren Ventilen (9). mit einem Druckgasbehälter (4) und der Außenatmosphäre verbunden ist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Plastifizieraggregat (1) hermetisch abgeschlossen ist und mittels eines Systems von Rohrleitungen und steuerbaren Ventilen (10) mit einem Druckgasbehälter (4) und der Außenatmosphäre verbunden ist.409816/0775
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