DE2348006A1

DE2348006A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen mit geschlossener haut und zelligem kern aus thermoplasten

Info

Publication number: DE2348006A1
Application number: DE19732348006
Authority: DE
Inventors: Asparuch Michajlov Dip Antonov; Angel Tontschev Prof Balevski; Ivan Dimov Prof Nikolov; Stefan Georgiev Dip Semerdjiev
Original assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Current assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1974-04-18
Also published as: SE380471B; IN141881B; NL7313216A; ATA819673A; FR2200099A1; AU476239B2; FR2200099B1; AU6052973A; BG18242A1; DK134472C; CS181254B2; NL181856B; NL181856C; JPS5729253B2; DD112730A5; SU579877A3; CH556733A; GB1442766A; NO139039C; DE2348006C2

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.

409816/0775

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

409816/07 7
BAD

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.

409816/077B
BAD

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

409816/0775

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.

409816/0775

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.

Pat entansprüche

409816/07 75

Claims

PATENTANSPRÜCHE DA-9759

ί 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