DE2247995C3

DE2247995C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststofformkörpern, die aus einer Füllschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff und aus einer diese einschließenden Deckschicht aus einem anderen thermoplastischen Kunststoff bestehen

Info

Publication number: DE2247995C3
Application number: DE19722247995
Authority: DE
Inventors: Erhard 5882 Meinerzhagen Langecker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1980-10-02
Also published as: CH558250A; DE2247995B2; DE2247995A1; AU6072773A; AT342857B; GB1428789A; AU458653B2; ATA784673A

Description

Die Erfindung bezieht siGh auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen Von ICunslstoffofmkörpern, die aus einer Füllschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff und aus einer diese einschließenden Deckschicht aus einem anderen thermoplastischen Kunststoff bestehen, nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung solcher, Schichtkörper bildender Kunststoffkörper bekannt, bei denen in die Form zunächst der die Deckscnicht bildende Kunststoff, anschließend in

ίο einem zweiten Spritzvorgang der die Füllschicht bildende Kunststoff und in einem dritten Spritzvorgang wieder der die Deckschicht bildende Kunststoff zum Verschluß der Angußöffnung eingespritzt werden. Bei den beiden ersten aufeinanderfolgenden getrennten Spritzvorgängen ergibt sich ein Nachteil insoweit, als d.i.· Gefahr besteht, daß der die Füllschicht bildende Kunststoff den die Deckschicht bildenden Kunststoff durchdringt und aufreißt, insbesondere dann, wenn die eingespritzte Menge des die Deckschicht bildenden Kunststoffes nicht ausreichend ist, so daß in einem solchen Falle sich kein Kunststoffkörper erreichen läßt, der von einer in sich geschlossenen Deckschicht umgeben ist (DE-OS 21 03 885).

Die der Durchführung dieses bekannten Verfahrens dienende Vorrichtung besteht aus wenigstens zwei getrennten, parallel zueinander liegenden Spritzeinheiten mit je einem in einen Formangußkaml mündenden Zuführungskanal, wobei die Spritzeinheiten durch ein Hydrauliksystem gekoppelt sind, dar, den Arbeitsablauf steuert.

Weiter ist ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt (US-PS 33 39 240). Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt ein gleichzeitiges Einspritzen der die Füllschicht und der die Deckschicht bildenden Kunststoffe dadurch, daß einem Spritzkanal, der über einen Schneckenkolben mit dem die Deckschicht bildenden Kunststoff gespeist wird. zwei in axialer Richtung hintereinanderliegende Ringkanäle zugeordnet sind, von denen der eine mit dem die Füllschicht bildenden Kunststoff un\.' der andere mit dem die Deckschicht bildenden Kunststoff unmittelbar beschickt werden. Die Kunststoffe werden diesen Ringkanälen an einer punktförmigen Stelle ihres Umfangs zugeführt und treten an dieser Zuführungsstel-Ie mit dem im Spntzkanal befindlichen Kunststoff in unmittelbare Beruh jng. Hierbei breitet sich der jedem Ringkanal zugeführte Kunststoff unter der Wirkung des seiner Zuführung dienenden Druckes, der auf dem Umfang des im .Spritzkanal aufgenommenen Kunststoffe fes zur Einwirkung kommi. sich n.cht über den Ringkanal aus. sondern er wird an der Einführungsstelle in den im Spritzkanal befindlichen Strang wenigstens teilweise eindringen, so daß der als Füllschicht dienende Kunststoff sich mit dem als Deckschicht dienenden Kunststoff im Spritzkanal vermischt, wobei ein Teil des Kunststoffes aus dem Spritzkanal in den der Zuführungsstelle des Ringkanales gegenüberliegenden Bereich eindringt, so daß der aus dem Ringkanal austretende Kunststoff den Strang des Kunststoffes der Deckschicht im Spritzkanal nicht lückenlos umschließt. Das gleiche gilt für den nachgeschalteten zweiten Ringkanal, der mit dem Kunststoff der Deckschicht gespeist Wird. Auch hler wird der Kunststoff der Deckschicht in gleicher Weise in den im Spritzkanal geführten Kunststoff eindringen, so daß aufgrund der zwangsläufig eintretenden Vermischung der Kunststoff fe der Deckschicht ebenfalls ein Fertigprodukt entstehen muß, bei dem die Deckschicht durch den Kunststoff

der Füllschicht wenigstens stellenweise unterbrochen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteil zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen ein Spritzgießen von Schichtkörpern gewährleistet ist, bei denen die die Füllschacht einschließende Deckschicht >n sich geschlossen ist und in ihrem gesamten Bereich eine gleichmäßige Stärke besitzt. ίο

Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens ergibt sich aus dem Unteranspruch 2.

Die der Durchführung des Verfahrens dienende Spritzdüse ist gekennzeichnet durch die im Anspruch 3 angegebenen Merkmale.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Spritzdüse ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 und 5.

Nach der Erkenntnis des Anmelders läßt sich ein Schichtkörper, bei dem die innere Füiischichi allseitig durch eine geschlossene Deckschicht gleichbleibender Stärke umschlossen ist, nur erreichen, wenn beim Austritt aus den Ringkanälen getrennt geführte Stränge gebildet werden, die koaxial zueinander liegen. Nur so ist gewährleistet, daß bei Vereinigung dieser Strange, die unmittelbar vor dem Einspritzen erfolgt, ein dreischichtiger Strang gebildet wird, dessen einzelne Schichten absolut einwandfrei sind. Um eine gleichmäßige Verteilung des Kunststoffes in den einzelnen Ringkanälen zu erreichen, sind diesen Drosselstellen nachgeschaltet, die in Abhängigkeit von der Viskosität oder der Fördergeschwindigkeit des Kunststoffes so eingestellt werden, daß der an einer Stelle des Ringkanals zugeführte Kunststoffsich gleichmäßig über den gesamten Ringkanal verbreitet und durch die Drosselstelle als zusammenhängender Strang austritt. Durch diese Ausbildung und getrennte Führung von Strängen nach dem Austritt aus den Ringkanälen läßt ίο sich durch Zusammenführung der Ein/elstränge ein dreischichtiger Strang ausbilden, der beim Einspritzen in die Form /u einem einwandfreien dreischichtiger Produkt führt.

Es sind bereits das Spritzen unterschiedlicher Kunststoffmaterialien gestattende Spntzdüsen bekannt. Diese bekannten Düsen finden Verwendung /ur Herstellung von Gegenständen mit unterschiedlichen Farbgebungen (FR PS 7 01 678 und FRPS 12 90 262}.

Die in der erstgenannten Veröffentlichung gezeigte Spritzdüse dient der Herstellung von Strangmaterial, das entweder unterschiedlich in Längsrichtung gestreift ist. oder aus Schichten unterschiedlicher Farbe bestehen soll, während die in der zweiten Veröffentlichung gezeigte Spritzdüse der Herstellung von Gegenständen dient, die unterschiedliche Färbungen ausweisen sollen. Derartige bekannte Spritzdüsen werden beispielsweise verwendet zur Herstellung unterschiedlich eingefärbter Blatter, wobei das an der Spitze des Blattes liegende Material zuerst und anschließend das anders eingefärbte Material ausgespritzt wird, Bei diesen bekannten Spritzdüsen ist die der Anmeldung zugrundeliegende Problematik nicht angesprochen, eine innere Füllschicht durch eine geschlossene Deckschicht aus einem anderen Material zu umgeben mit der Folge, daß diese bekannten Spritzdüse als Vorrichtungen das erfin' dungsgemäße Verfahren nicht nahelegen können.

Die Zeichnungen zeigen iine beispielsweise Ausführungsform der Spritzdüse und dienen der Erläuterung des Verfahrens. Es bedeutet

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Beginns des Spritzvorganges,

Fig. 2 eine schematische Darstellung gemäß Fig. 1 während des Spritzvorganges,

F i g. 3 eine schematische Darstellung bei Beendigung des Spritzvorganges,

Fig.4 eine schematische Darstellung gemäß Fig.3 bei abgehobener Spritzdüse,

F i g. 5 eine Schnittdarstellung der Spritzdüse in einer der F i g. 2 entsprechenden Arbeitsstellung.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen den Ablauf des Spritzvorganges. Wie F i g. 1 erkennen läßt, ist in der oberen Formhälfte 1 einer Form ein zentraler Angußkanal 4 angeordnet, der in das durch die geschlossenen Formhälften 1, 2 gebildete Formnest 3 führt, das an seiner Unterseite mit nach unten vorspringenden Zapfen 5 ausgestattet ist. Beim Beginn des Spritzvorganges befindet sich, wie Fig. 1 erkennen läßt, in der konischen Ringdüse 12 des Auße ;iantels 6 der Spritzdüse ein Stupfen, der ausschiieiilic^!> aus Deckschichtmaterial besteht. Vor Beginn des Spritzens wird durch Zurückziehen des Zylinder 9 die Austrittsöffnung 13 geöffnet, so daß der Ringkanal 10, der den als Füllschich« dienenden Kunststoff führt, geöffnet ist. Darauf werden sämtliche Extruder in Betrieb gesetzt, so daß gleichzeitig der die Deckschicht bildende Kunststoff aus der zentralen Bohrung 11 und dem äußeren Ringkanal 8 ausgepreßt wird und gleichzeitig in den durch den zentralen Strang und den äußeren Ringkanal 8 gebildeten Ringraum der der Füllung dienende Kunststoff aus dem Ringkanal 10 nach unten ausgespritzt wird, wie die F i g. 2 zeigt. Der in der Ringdüse 12 befindliche Stopfen gelangt auf der Innenfläche der •unteren Formhälfte 2 zur Auflage und wird durch den nachströmenden Kunststoff in der in F i g. 2 gezeigten Weise verformt, wobei der aus der Bohrung 11 austretende zentrale Strang auf der Innenfläche des unteren Formteiles 2 eine sich ständig fortsetzende Deckschicht 26 und der aus dem Ringkanal 8 austretende Kunststoff auf der Innenfläche der oberen Formhälfte 1 eine sich ebenfalls ständig fortsetzende Deckschicht 25 bildet, zwischen denen der als Füllschicht 27 dienende Kunststoff eingeschlossen bleibt.

Wie F i g. 3 zeigt, wird vor Beendigung des Spritzvorganges der Zylinder 9 in die Schließstellung geschoben, wobei sich der Anschlag 21 auf der Stirnfläche der Hülse 20 auflegt, um den Ventilkonus 14 vor Beschädigung zu schützen. Damit wird der Ringkanal 10. der den der Füllung dienenden Kunststoff führt, an der Vereinigungsstelle der Kunststoffe geschlossen, so daß nunmehr !ediglich aus der Bohrung 11 der mittlere Strang und aus dem äußeren Ringkanal 8 der ringförmige Strang des Deckschichtmateridis ausgespritzt wird, wobei sich der Angußkanal 4 und die konische Ringdüse 12 mit füllschichtfreiem Kunststoff füllt, wie F i g. 3 zeigt. Nach Abheben der Spritzdüse von der Form verbleibt, wie F i g. 4 zeigt, in der Ringdüse 12 em. Stopfen aus dem der Bildung der Deckschicht dienenden Kunststoff, der bei Beginn des nächstfolgenden Spritzvorganges in die Form eingeführt wird, wie bereits in F i g. 1 gezeigt ist.

Die F i g. 5 zeigt eine Schnittdarstellung der SpritzdüseDiese besteht aus einem Außenmantel 6, in den Unter Bildung eines ringförmigen Abstandes ein Innenmantel 7 eingesetzt ist; der Abstand zwischen dem Außenman-

let 6 und dem Innenmantel 7 bildet einen Ringkanal 8 für den der Bildung der Deckschicht dienenden Kunststoff, Der Innenmantel 7 besitzt eine Bohrung, die sich am unteren Ende zu einer als Ventilspalt dienenden konischen Austriltsöffnung 13 verjüngt. In der Bohrung des Innenmantels 7 ist unter Bildung eines ringförmigen Abstandes ein Zylinder 9 eingesetzt, der in axialer Richtung beweglich aufgenommen ist. Der Zylinder 9 besitzt an seinem unteren Ende eine als Ventilkonus 14 ausgebildete Spitze, durch die bei axialer Verschiebung des Zylinders nach unten der zwischen dem Inhehmahtel 7 und dem Zylinder 9 bestehende Ringkanal 10 verschlossen wird, der der Führung des Kunststoffes der Füllschicht dient. Der Zylinder besitzt eine Bohrung 11 zur Bildung des zentralen Stranges; er wird zu diesem Zwecke mit dem der Deckschicht dienenden Kunststoff beschickt. Der Außenmantel 6 läuft aus in eine konische Ringdüse 12, in die beim Spritzvorgang sowohl der aus

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aus dem Ringkanal 8 austretende ringförmige Strang des die Deckschicht bildendes Kunststoffes und auch der aus dem Ringkanal 10 austretende, der Füllschicht dienende Kunststoff zu einem Strang vereinigt werden, bei dem der der Füllschicht dienende Kunststoff zwischen dem zentralen Strang aus der Bohrung 11 und dem ringförmigen Strang aus dem Ringkanal 8 ringförmig eingeschlossen ist.
Zwischen dem Außenmantel 6 und dem Innenmantel 7 ist eine Hülse 16 angeordnet; in der Innenseite des Innenrriantels 6 ist eine Ringnut 15 angeordnet, in die durch den Extruder 22 der der Bildung der Deckschicht dienende Künststoff in den Ringkanal 8 eingeführt wird. Die Hülse 16 bildet mit der Innenwand des Außenmantels 6 einen Ringspall 28, der mittels axialer Verschiebung der Hülse 16 durch die Schraube 17 mit Unterlegscheibe 18 eingestellt werden kann. Zwischen dem Innenmantel 7 und dem Zylinder 9 ist ebenfalls eine axial verstellbare Hülse 20 vorgesehen; die innenfläche des Innenmantels 7 besitzt eine Ringnut 19, in die durch einen Extruder 23 der der Bildung der Füllschicht dienende Kunststoff eingeführt wird. Auch hier ist ein Durchtriltsspalt 28 vorgesehen, der durch Verstellung der Schraube 17 mit der Unterlegscheibe 18 eingestellt werden kann. Diese Einstellmöglichkeiten dienen dazu, einen gleichmäßigen Fluß des Kunststoffes sowohl durch den Ringkanal 10 als auch durch den Ringkanal 8 rFit cTAiwciKrlAictpn H.pr 7xj]'tnAar Q IcI rliirnh niphl

dargestellte Antriebsmittel axial verschiebbar. Zu diesem Zwecke besitzt er einen Anschlag 21, der an einem Extruder 24 angeordnet ist und der in der Schließstellung des Zylinders 9 auf der Stirnfläche der Hülse 20 zur Auflage gelangt. Die Bohrung 11 des Zylinders 9 wird durch einen Extruder mit dem der Bildung der Deckschicht dienenden Kunststoff beschickt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformkörpern, die aus einer Füllschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff und aus einer diese einschließenden Deckschicht aus einem anderen thermoplastischen Kunststoff bestehen, bei dem der die Füllschicht bildende Kunststoff gleichzeitig mit dem die Deckschicht bildenden Kunststoff in eine Form eingespritzt und der die Füllschicht bildende Kunststoff ringförmig zwischen dem die Deckschicht bildenden Kunststoff eingeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Füllschicht und der die Deckschicht bildende Kunststoff als getrennte Stränge koaxial zueinander geführt werden, wobei der die Deckschicht bildende Kunststoff einen zentralen zylindrischen und einen diesen mit Abstand umgebenden hülsenförmigen Strang und der die Füllschicht bildende Kunststoff einen in dem Ringraum zwischen den Strängen des die Deckschicht bildenden Kunststoffes liegenden Strang bilden, daß die Stränge de,· die Füllschacht und die Deckschicht bildenden Kunststoffe unmittelbar vor der Einspritzung in die Form zu einem gemeinsamen dreischichtigen zylindrischen Strang vereinigt werden, und daß die Zufuhr des die Füllschicht bildenden Kunststoffes vor Beendigung des Spritzgießens an der Vereinigungsstelle der Stränge dciart unterbrochen wird, daß an der Angußstelle des Kunslstofformkörpers ein in der konischen Düse verbleibender Stopfen aus de.n Kunststoff der Oeckschicht gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des zentralen Stranges der Deckschicht eine andere Beschaffenheit und/ oder Farbgebung besitzt als de· Kunststoff des ringförmigen Stranges der Deckschicht.

3. Spritzdüse zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich zu einer konischen Ringdüse (12) verjüngender Außenmantel (6) vorgesehen ist. in dem ein Innenmantel (7) angeordnet ist. der mit dem Außenmantel (6) einen in einen ringförmigen Austrittsspalt übergehenden äußeren Ringkanal (8) bildet, daß in dem Innenmantel (7) eine als Ventilspalt dienende konische Austrittsöffnung (13) vorgesehen ist. in der ein koaxialer mit dieser einen inneren Ringkanal (10) bildender, in einen Ventilkonus (14) auslaufender, axial verschiebbarer Zylinder (9) angeordnet ist. und daß der äußere Ringkanal (8). der innere Ringkanal (10) und der Zylinder (9) an Plastifizierextrudern angeschlossen sind.

4. Spritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennleichnet, daß das Volumen der konischen Ringdüse (12) wenigstens gleich ist dem Volumen des Angußkanals (4) des Kunststofformkörpers.

j. Spritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennleichnet, daß zwischen dem Außenmantel (6) und dem Innenmantel (7) einerseits und zwischen dem Innenmantel (7) und dem Zylinder (9) andererseits je eine Hülse (16, 20) angeordnet ist, die mit einer der Zuführung des Kunststoffes dienenden Ringnut (15, 19) einen einstellbaren Durchtrittsspalt (28) bildet.