DE2440193B2

DE2440193B2 - Vorrichtung zum Spritzgießen von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE2440193B2
Application number: DE19742440193
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Internazionale Per Lo Sfruttamento Di Brevetti Sa Panama Soc
Current assignee: Internazionale Per Lo Sfruttamento Di Brevetti Sa Panama Soc
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1978-08-10
Also published as: DE2440193A1; CH570867A5; DE2440193C3; DE2444590A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff mit glatter, ungeschäumter Außenschicht und geschäumtem Kern, mit einer einzigen Spritzeinheit, einer Düse und einer dieser zugeordneten Spritzgießform, wobei zwischen der Spritzeinheit und der Düse eine Stromverzweigungsvorrichtung und vor der Düse ein Dorn zum Einführen des Treibmittels angeordnet sind.

Bei Formkörpern, die mit einer derartigen Vorrichtung hergestellt werden, funktioniert die Außenschicht im Sinne der Statik als Schale und verleiht dem Formkörper besondere Festigkeit Arbeitet man mit einer Vorrichtung, die nur aus einer einzigen Spritzgießmaschine besteht, in der sowohl das Material für die Außenschicht als auch das Material für den Kern aufbereitet wird, dann entstehen Formkörper, bei denen das Material für Außenschicht und Kern innig miteinander verbunden sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung (Zeitschrift »Kunststoff-Rundschau« April 1973, Heft 4, Seite 165 bis 171) tritt das Treibmittel aus der Spitze des Dorns aus und gleichkam in einen massiven Strang aus dem Formmaterial ein, dessen Durchmesser darüber hinaus genau an dieser Stelle reduziert wird, weil es durch die Düse bzw. eine vorgeschaltete Düsenbohrung gedrückt wird.

Deswegen lassen sich nur verhältnismäßig geringe Treibmittelmengen zuführen und läßt sich die Verteilung des Treibmittels in den Strang nicht mit hinreichender Genauigkeit steuern. Unregelmäßigkeiten sind die Folge. Insbesondere ist die Herstellung von Formkörpern mit intensiv geschäumtem, großporigem Kern schwierig oder unmöglich.

Daneben ist es auch bekannt, einerseits das nicht schäumende Material für die Außenschicht und andererseits das Material für den Kern in separaten Spritzgießmaschinen aufzubereiten und nacheinander sowie gleichzeitig zu spritzgießen (CH-PS 5 28 359). Das hat aber den Nachteil, daß der Verbund zwischen dem Material der Außenschicht und dem Material des Kerns oft selbst dann nicht befriedigend ist, wenn mit chemisch gleichen Kunststoffen gearbeitet wird. Das beruht darauf, daß die Materialien nicht gleichzeitig und am gleichen Ort aufbereitet werden, sondern in verschiedenen Spritzgießmaschinen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß der Treibvorgang durch Steuerung und Verteilung der zugeführten Treibmittelmenge hinreichend definiert einstellbar ist, so daß insbesondere das Spritzgießen von Formkörpern mit intensiv geschäumten, großporigem Kern gelingt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Stromverzweigungsvorrichtung aus einem Stromverzweigungsgehäuse mit im wesentlichen zylindrischer Bohrung, dem mit Ringraumabstand in die zylindrische

so Bohrung eingesetzten Dorn und einem in dem Ringraum mit beidseitigem Ringspalt angeordneten Stromteiler besteht, daß der Ringspalt zwischen der Innenwand der zylindrischen Bohrung und dem Stromteiler als Strömungskanal für den äußeren Schlauchstrom und der Ringspalt zwischen dem Stromteiler und Dorn als Strömungskanal für den inneren Schlauchstrom dient, und daß beide Strömungskanäle in der Düse zusammengeführt sind.
Damit wird erreicht, daß in die als Kernmaterial dienende Teilmenge des aufbereiteten Kunststoffes eine wesentlich größere Treibmittelmenge gezielt eingeführt werden kann, weil diese Teilmenge als Schlauchstrom geführt wird. Dieser Schlauchstrom kann praktisch einen beliebig großen Durchmesser aufweisen, so daß eine sehr große Oberfläche für den Stoffaustausch und die Aufnahme des Treibmittels zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß der innere Schlauch, der das Treibmittel aufnimmt, auch die Schaumbildung fördert,

da der Schlauchinnenraum für die Expansion frei bleibt.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung kann die zylindrische Bohrung und/oder der Dorn bzw. der Stromteiler Abstand haltende Rippen aufweisen. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß der Teilstrom für die Außenschicht vor oder bei Eintritt in die Spritzgießform wiederum so um den Teilstrom für das Kernmaterial herumgeführt wird, daß ein geschlossener Schlauch entsteht

Im übrigen kann der Dorn als Treibmitteleinführungseinrichtung einen zentralen Treibmittelverteilerkanal und mit diesem in Verbindung stehende, durch Porosität oder Bohrung gebildete, in der Dornoberfläche mündende Treibmittelabgabekanäle aufweisen. Dadurch wird eine großflächige und oberflächenintensive Berührung des Kernmaterials mit dem zugeführten Treibmittel ermöglicht

Durch den Treibmittelverteilerkanal kann auch eine Druckgaszuführungsleitung zugeführt sein, die in der Düse oder in der Spritzgießform mündet. Die Druckgaszuführungsleitung kann zugleich als Kühlmittelzuführungsleitung eingesetzt und über ein Ventil wahlweise an eine Druckgasquelle oder an eine Kühlmittelquelle anschließbar sein. Das ermöglicht es, Formkörper verhältnismäßig großer Abmessungen herzustellen, wobei nach dem Aufblasen des Außenschichtmaterials und gegebenenfalls zusätzlichen Kernmaterials, welches als Schicht auf dem aufgeblasenen Außenschichtmaterial aufliegt, ein Kühlmittel in den Innenraum des Außenschichtmaterials einzublasen und aus diesem wieder zu entfernen, so daß danach der Innenraum mit weiterem Kernmaterial gegebenenfalls mit einverleibten Druckgasblasen ausgefüllt wird.

Schließlich kann der Stromteiler zugleich als Steuerschieber für den Hautmaterialteilstrom sowie für den Kernmaterialteilstrom ausgebildet und mit Schließfächern versehen sein, denen Sitzflächen am Stromverzweigungsgehäusc und/oder am Dorn zugeordnet sind, wobei der Steuerschieber über einen durch das Stromverzweigungsgehäuse eingeführten Stelltrieb verstellbar ist.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigt

F i g. 1 ausschnittsweise einen Axialschnitt durch eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Formkörpern,

F i g. 2 den Gegenstand nach F i g. 1 bei einem Spritzvorgang und

F i g. 3 einen Axialschnitt durch die dem Gegenstand der F i g. 2 zugeordnete Spritzgießform.

Die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung dient zur Herstellung von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, die eine glatte, porenfreie bis porenarme Außenhaut oder Außenschicht und einen porigen Kern aufweisen. Die Vorrichtung besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau zunächst aus einer einzigen Spritzgießmaschine 1, von der nur ein Teilstück gezeichnet ist, einer Düse 2 und einer zugeordneten Spritzgießform 3. In den Figuren ist von der Spritzgießmaschine 1 praktisch nur das Mundstück mit Schnecke 4 oder Kolben dargestellt. Gemäß F i g. 1 und 2 ist zwischen der Spritzgießmaschine 1 und der Düse 2 eine Stromverzweigungsvorrichtung 5 mit einem Strömungskanal 6 für den Hautmaterialteilstrom und einem Strömungskanal 7 für den Kernmaterialteilstrom angeordnet. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß der Strömungskanal 7 für den Kernmaterialteilstrom mit einer Schaummitteleinführungseinrichtung 8 versehen ist.

In den Figuren ist eine Stromverzweigungseinrichtung dargestellt, die sich durch Einfachheit und Funktionssicherheit auszeichnet Die Stromverzweigungsvorrichtung 5 besteht aus einem Stromverzweigungsgehäuse 9 mit im wesentlichen zylindrischer Bohrung 10, einem mit Ringraumabstand in die zylindrische Bohrung eingesetztem Dorn 11 und einem in dem Ringraum 12 mit beidseitigen Ringspalten 6, 7 angeordneten Stromteiler 13, der zylindrisch ausgeführt ist, wobei der Ringspalt zwischen der Innenwand der zylindrischen Bohrung 10 und dem Stromteiler 13 als Strömungskanal 6 für das Hautmaterial dient, der Ringspalt zwischen dem Stromteiler 13 und dem Dorn 11 als Strömungskanal 7 für das Kernmaterial, — während beide Strömungskanäle 6, 7 in der Düse 2 zusammengeführt sind, so daß im austretenden Kunststoffstrang das Hautmaterial das Kernmaterial geschlossen umgibt Hierbei ist der Dorn 11 mit der Schaummitteleinführungseinrichtung 8 versehen. Der Dorn 11 kann dabei in üblicher Weise gehalten werden, z. B. mit Hilfe von Speichen 14. Durch solche Speichen 14 können die Leitungen oder die Bohrungen 15 für die Zuführung des Schaummittels und gegebenenfalls anderer Stoffe geführt sein. Im Ausführungsbeispiel weisen die zylindrische Bohrung 10 und/oder der Dorn 11 bzw. der Stromteiler 13 Abstand haltende Rippen 16 auf. Alle Bauteile sind wie üblich zusammengeschraubt und vereinigt, was in der Zeichnung nicht weiter ausgeführt worden ist. Die Bauteile können auch nur zusammengeklemmt sein. Die Düse 2 kann an die Stromverzweigungsvorrichtung 5 bzw. das Stromverzweigungsgehäuse 9 angeformt sein. Sie ist entweder unmittelbar an die Einspritzöffnung 28 der Spritzgießform 3 angeschlossen oder unter Zwischenschaltung einer Schlauchverschlußeinrichtung für einen zunächst gespritzten schlauchförmigen Vorformling. Diese arbeitet mit zwei Schiebern 17, die ein Schlauchende verschließen, so daß ein Vorformling entsteht, der aufgeblasen werden kann.

Die im Ausführungsbeispiel dargestellte und zum Einsatz kommende Schaummitteleinführungseinrichtung 8 des Doms 11 besitzt einen zentralen Treibmittelverteilerkanal 18 und damit in Verbindung stehende durch Porosität (Sintermetall) oder Bohrungen gebildete, in der Dornoberfläche mündende Treibmittelabgabekanäle 19. Zusätzlich können Wischeinrichtungen vorgesehen sein. Zusätzlich ist durch den Treibmittelverteilerkanal 18 eine Druckgaszuführungsleitung 20 geführt, die in der Düse 2 oder in der Spritzgießform 3

so mündet. Strichpunktiert ist angedeutet worden, daß die Druckgaszuführungsleitung 20 in die Spritzgießform 3 ein- und ausfahrbar ist

Um den Formling in der vorstehend schon erläuterten Weise zu kühlen, wobei nach dem Aufblasen des Hautmaterials ein Kühlmittel in den Innenraum des Hautmaterials eingeblasen und aus diesem wieder entfernt wird, ist die Anordnung zweckmäßigerweise so getroffen, daß die Druckgaszuführungsleitung 20 zugleich als Kühlmittelzuführungsleitung eingesetzt und dazu über ein Ventil 21 wahlweise an eine Druckgasquelle oder an eine Kühlmittelquelle anschließbar ist Der Pfeil 22 weist zur Druckgasquelle, der Pfeil 23 zur Kühl^iittelquelle. Ein Kühlvorgang ist insbesondere in der Fig.3 dargestellt worden; er läßt sich auch dann verwirklichen, wenn bereits in stärkerem Maße als in F i g. 3 angedeutet, Kernmaterial eingeführt und gegen das Hautmaterial gedrückt ist, indem zunächst eine Druckgasbeaufschlagung durchgeführt wird.

Um Hautmaterial einerseits und Kernmaterial andererseits bei einem Spritzvorgang mengenmäßig zu steuern, ist der Stromteiler 13 zugleich als Steuerschieber mit dem Hautmaterialstrom und für den Kernmaterialstrom ausgebildet und dazu mit Schließfächern 24 versehen, denen Sitzflächen 25 am Stromverzweigungsgehäuse 9 und/oder am Dorn 11 zugeordnet sind. Der als Steuerschieber wirksame Stromteiler 13 ist über einen durch das Stromverzweigungsgehäuse 9 eingeführten Stelltrieb 26 verstellbar, wobei man im einfachsten Falle mit einem Kurbelzapfen oder einem Exzenter arbeiten kann, wenn der als Steuerschieber ausgebildete Stromteiler 13 gleichzeitig um seine Achse drehbar ist. Im übrigen besitzt die Spritzgießform 3, wie in Fig.3 angedeutet, zumindest eine stationäre oder auch eine ein- und ausfahrbare Hohlnadel 27, die an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist, wobei die Hohlna del 27 vorzugsweise in einem Fernpunkt der Spritzgieß form 3 angeordnet ist. Fernpunkt bezeichnet dabe denjenigen Bereich, der beim Aufblasen oder Aufbläher des Hautmaterials vom Hautmaterial zuletzt erreich wird. Man kann den hier wirkenden Unterdruck aucl verwenden, um das Hautmaterial an die Forminnen wand anzusaugen. Ohne weiteres kann auch an eine anderen Stelle das Druckgas entfernt werden. Da:

ίο Kühlmittel kann Gas oder Wasser sein.

Aus einer vergleichenden Betrachtung der F i g. 1 bi: 3 entnimmt man, daß die Stromverzweigungsvorrich tung 5 in ihrem grundsätzlichen Aufbau bis au Einführungsleitungen, Kanäle u. dgl. axial symmetrisd aufgebaut und koaxial zur Spritzgießmaschine 1 bzw deren Düse 2 eingerichtet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Spritzgießen von Formkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, mit glatter ungeschäumter Außenschicht und geschäumtem Kern, mit einer einzigen Spritzeinheit, einer Düse und einer dieser zugeordneten Spritzgießform, wobei zwischen der Spritzeinheit und der Düse eine Stromverzweigungsvorrichtung und vor der Düse ein Dorn zum Einführen des Treibmittels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromverzweigungsvorrichtung (5) aus einem Stromverzweigungsgehäuse (9) mit im wesentlichen zylindrischer Bohrung (10), dem mit Ringraumabstand in die zylindrische Bohrung (10) eingesetzten Dorn (11) und einem in dem Ringraum (12) mit beidseitigem Ringspalt (6, 7) angeordneten Stromteiler (13) besteht, daß der Ringspalt zwischen der Innenwand der zylindrischen Bohrungen (10) und dem Stromteiler (13) als Strömungskanal (6) für den äußeren Schlauchstrom und der Ringspalt zwischen dem Stromteiler (13) und dem Dorn (11) als Strömungskanal (7) für den inneren Schlauchstrom dient, und daß beide Strömungskanäle (6, 7) in der Düse (2) zusammengeführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Bohrung (10) und/oder der Dorn (11) bzw. der Stromteiler (13) Abstand haltende Rippen (16) aufweisen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (11) als Treibmitteleinführungseinrichtung (8) einen zentralen Treibmittelverteilerkanal (18) und mit diesem in Verbindung stehende, durch Porosität oder Bohrungen gebildete, in der Dornoberfläche mündende Treibmittelabgabekanäle (19) aufweist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Treibmittelverteilerkanal (18) eine Druckgaszuführungsleitung (20) geführt ist, die in der Düse (2) oder in der Spritzgießform (3) mündet.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgaszuführungsleitung (20) zugleich als Kühlmittelzuführungsleitung eingesetzt und über ein Ventil (21) wahlweise an eine Druckgasquelle oder an eine Kühlmittelquelle anschließbar ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromteiler (13) zugleich als Steuerschieber für den Hautmaterialteilstrom sowie für den Kernmaterialstrom ausgebildet und mit Schließfächern (24) versehen ist, denen Sitzflächen (15) am Stromverzweigungsgehäuse (9) und/oder am Dorn (11) zugeordnet sind, und daß der Steuerschieber über einen durch das Stromverzweigungsgehäuse (9) eingeführten Stelltrieb (26) verstellbar ist.