DE4103318C2 - Spritzkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spritzkopf, mit dem ein Verbundprodukt durch Spritzgießen von fließfähigen Stoffen, insbesondere geschmolzenen Kunstoffen, unter Ausbildung einer Außenschicht und einer Kernschicht hergestellt werden können.

Durch die DE-OS 22 59 818 ist ein Spritzkopf mit folgenden Merkmalen bekannt:
Einem Spritzkopfkörper,
einer am vorderen Ende des Spritzkopfkörpers angeordneten Düsenspitze,
die ein Düsenloch und stromauf desselben eine zylindrische Dichtfläche aufweist,
einer axial im Spritzkopfkörper verschiebbaren Steuernadel, die einen Schaft sowie an ihrem vorderen Ende einen Nadelkopf aufweist, der eine zylindrische Umfangsfläche mit einer zylindrischen Gegendichtfläche hat, die zusammen mit der Dichtfläche ein erstes Ventil bildet, das durch axiales Vorschieben der Steuernadel geschlossen und durch axiales Zurückziehen der Steuernadel geöffnet wird,
einem ringförmigen, ersten Kanal für einen ersten fließfähigen Stoff, dessen Verbindung mit dem Düsenloch mittels des erten Ventils gesteuert wird,
einem zweiten Kanal für einen zweiten fließfähigen Stoff, wobei der Nadelkopf mit seiner zylindrischen Umfangsfläche in ein Loch im Spritzkopfkörper verschiebbar eingesetzt ist,
wobei im Nadelkopf eine mittige Bohrung ausgebildet ist, die einerseits am vorderen Ende des Nadelkopfes mündet und andererseits in zumindest einer Öffnung in der Umfangsfläche des Nadelkopfes mündet,
wobei die Öffnung der mittigen Bohrung zusammen mit der Wand des Loches im Spritzkopfkörper ein zweites Ventil bildet, das zunehmend zugesteuert wird, wenn die Steuernadel axial verschoben wird,
und wobei die Verbindung des zweiten Kanals mit dem Düsenloch mittels des zweiten Ventils und eines dritten Ventils gesteuert wird.

Bei diesem bekannten Spritzkopf wird der erste Kanal durch Öffnen und Schließen des ersten Ventil geöffnet und geschlossen, so daß im geöffneten Zustand aus dem ersten Kanal der fließfähige Stoff in eine Form, an die die Düsenspitze angesetzt ist, gespritzt werden kann. Der zweite Kanal verläuft radial durch den Spritzkopfkörper zur Wand des Loches im Spritzkopfkörper, so daß dann, wenn die Öffnung der mittigen Bohrung im Nadelkopf mit der Mündung des zweiten Kanals in der Wand des Loches im Spritzkopfkörper ausgerichtet ist, das zweite Ventil geöffnet ist und der zweite fließfähige Stoff in die mittige Bohrung im Nadelkopf eintreten kann. Das dritte Ventil ist innerhalb des Nadelkopfes ausgebildet und umfaßt eine zweite Steuernadel, die axial verschiebbar in der ersten Steuernadel ist. Eine Umfangsfläche am vorderen Ende der zweiten Steuernadel wird dichtend in die mittige Bohrung der ersten Steuernadel eingeführt, um das dritte Ventil zu schließen. Wenn sowohl das zweite als auch das dritte Ventil geöffnet sind, um den zweiten fließfähigen Stoff aus dem zweiten Kanal in die Form zu spritzen, ist auch das erste Ventil geöffnet. Bei diesem bekannten Spritzkopf sind somit zwei unabhängig voneinander axial verschiebbare Steuernadeln erforderlich, um den ersten und/oder zweiten Kanal mit dem Düsenloch in Verbindung zu bringen. Dadurch ist der konstruktive Aufwand sowie der Steuerungsaufwand vergleichsweise hoch.

Durch die Veröffentlichung DE 37 34 164 A1 ist ein Spritzkopf bekannt, bei dem ein erster und ein zweiter Kanal mittels einer einzigen Steuernadel auf- und zugesteuert werden können. In diesem Fall muß jedoch die Steuernadel sowohl axial verschiebbar als auch drehbar sein. Auch dies erfordert einen vergleichsweise hohen konstruktiven Aufwand und Steuerungsaufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spritzkopf zu schaffen, mittels dessen aus einem ersten und einem zweiten Kanal fließfähige Stoffe gespritzt werden können, wobei die Konstruktion möglichst einfach und zuverlässig sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Spritzkopf zusätzlich zu den vorstehend bereits aufgelisteten und auch schon bei dem Spritzkopf nach der DE- OS 22 59 818 vorhandenen Merkmalen die folgenden Merkmale aufweist:
Der zweite Kanal ist als ringförmiger Kanal zwischen dem Schaft der Steuernadel und dem Spritzkopfkörper ausgebildet, wobei der zweite Kanal an seinem vorderen Ende in einen Ringspalt mündet, der die zylindrische Umfangsfläche des Nadelkopfes umgibt, wenn dieser zurückgezogen ist;
die zumindest eine Öffnung der mittigen Bohrung ist derart angeordnet, daß während des Vorschiebens der Steuernadel das zweite Ventil noch geöffnet ist, wenn das erste Ventil schon geschlossen ist;
das dritte Ventil ist stromauf des zweiten Ventils angeordnet und gebildet durch eine weitere, am Spritzkopfkörper ausgebildete Dichtfläche sowie eine weitere Gegendichtfläche am Nadelkopf, wobei das dritte Ventil geschlossen wird durch axiales Zurückziehen der Steuernadel.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es möglich, allein durch axiales Verschieben der Steuernadel und dementsprechendes Positionieren der Steuernadel in verschiedenen Axialstellungen entweder alle drei Ventile und somit beide Kanäle zu schließen oder nur das erste Ventil und somit den ersten Kanal aufzusteuern oder bei geschlossenem erstem Ventil sowohl das zweite als auch das dritte Ventil und somit den zweiten Kanal aufzusteuern oder alle drei Ventile und somit beide Kanäle gleichzeitig aufzusteuern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Doppelkopf-Spritzgießmaschine, die mit einer ersten Ausführungsform des Spritzkopfes versehen ist;

Fig. 2 einen Schnitt nach A-A in Fig. 1;

Fig. 3A vergrößert und ausschnittsweise den vorderen Abschnitt des Spritzkopfes, wobei ein Nadelkopf seine vordere Endstellung einnimmt, in der sowohl ein erster Kanal als auch ein zweiter Kanal geschlossen sind;

Fig. 3B eine Fig. 3A ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Nadelkopf seine hintere Endstellung einnimmt und der zweite Kanal geschlossen ist;

Fig. 3C eine Fig. 3A ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Zustand unmittelbar vor dem Öffnen eines dritten Ventils während der Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes gezeigt ist;

Fig. 3D eine Fig. 3A ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Nadelkopf in einer ersten Zwischenposition gezeigt ist, in der sowohl der erste Kanal als auch der zweite Kanal offen sind;

Fig. 3E eine Fig. 3A ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Nadelkopf in einer Stellung gezeigt ist, in der während der Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes ein erstes Ventil geschlossen wird;

Fig. 3F eine Fig. 3A ähnliche Darstellung, wobei jedoch der Nadelkopf in einer Stellung gezeigt ist, in der während der Vorwärtsbewegung desselben das Zusteuern des zweiten Ventils gerade beendet ist;

Fig. 4 ein Diagramm, das in Abhängigkeit von der Zeit die Spritzgießmenge sowie die Wege des Nadelkopfes und von Schnecken von zwei Spritzeinheiten wiedergibt;

Fig. 5 in einer Fig. 1 ähnlichen Darstellung den vorderen Abschnitt eines Spritzkopfes gemäß einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 6 ausschnittsweise eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Die erste Ausführungsform des Spritzkopfes wird zuerst in Verbindung mit dem Gesamtaufbau einer Spritzgießmaschine, die an eine Doppelkopf-Spritzeinheit angeschlossen ist, erläutert.

Gemäß Fig. 1 kann ein Hauptkörper 7 eines Spritzkopfkörpers für einen Spritzkopf aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. Eine Düsenspitze 1 ist mit dem Vorderrandabschnitt eines Düsenabschnittes 7b verschraubt. Der Düsenabschnitt 7b ist mittels eines Bolzens o. ä. (nicht gezeigt) an einem Basisabschnitt 7a fixiert, so daß er leicht demontiert werden kann. Zwei Leitungen 13 und 14 sind am hinteren Ende des Basisabschnittes 7a so angeordnet, daß sie nach beiden Seiten vorstehen. Verbindungselemente 17 und 18 sind jeweils an die beiden Leitungen 13 und 14 angeschlossen.

Eine erste Spritzeinheit 15 und eine zweite Spritzeinheit 16 sind jeweils auf einer sich bewegenden Basis (nicht gezeigt) montiert. Absperrmechanismen 21 und 22 in Form von Absperrventilen sind für Köpfe 23 und 24 der beiden Spritzeinheiten 15 und 16 vorgesehen. Ein Flanschelement 25 des Verbindungselementes 17 ist mit einem Flanschelement 27 des Kopfes 23 der ersten Spritzeinheit 15 gekoppelt. Ein Flanschelement 26 des anderen Verbindungselementes 18 ist mit einem Flanschelement 28 des Kopfes 24 der zweiten Spritzeinheit 16 gekoppelt. Die erste und zweite Spritzeinheit 15 und 16 besitzen eine erste und zweite Schnecke (nicht gezeigt).

Der Spritzkopf wird nunmehr in Verbindung mit den Fig. 2 und 3A-3F im einzelnen beschrieben.

In der Düsenspitze 1 sind die folgenden Teile ausgebildet:
Ein Düsenloch 1a, eine konische Gegendichtfläche 1c, die sich vom Düsenloch 1a nach hinten erweitert, eine innere zylindrische Dichtfläche 1b, die den gleichen Durchmesser besitzt wie der hintere Rand der konischen Gegendichfläche 1c, und eine konische Fläche 1d, die sich von der inneren Dichtfläche 1b aus nach hinten erweitert. Im Düsenabschnitt 7b ist ein Ringbauteil 2 hinter der Düsenspitze 1 angeordnet. Eine Vielzahl von Durchgangslöchern 2a ist in Axialrichtung entlang dem äußeren Umfangsabschnitt des Ringbauteils 2 ausgebildet. Der hintere Abschnitt des Ringbauteils 2 ist mit dem vorderen Abschnitt eines zylindrischen Hülsenbauteils 6 verschraubt. Ein ringförmiger, erster Kanal 8 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Hülsenbauteils 6 und der inneren Umfangsfläche einer Bohrung im Hauptkörper 7, der den Düsenabschnitt 7b und den Basisabschnitt 7a umfaßt, ausgebildet. Das hintere Ende des ersten Kanales 8 ist in Axialrichtung geschlossen und steht mit der Leitung 13 in Verbindung. Das vordere Ende des ersten Kanales 8 steht mit dem Düsenloch 1a über die Vielzahl der Durchgangslöcher 2a des Ringbauteils 2 in Verbindung.

Das Ringbauteil 2, das Hülsenbauteil 6 und der Hauptkörper 7 bilden gemeinsam den Spritzkopfkörper des Spritzkopfes.

Ein Nadelkopf 3 mit einer zylindrischen Form, der mit dem vorderen Ende eines Schaftes 5, welcher hiernach erläutert wird, verschraubt ist, ist in ein inneres Loch des Ringbauteils 2 so eingesetzt, daß er in Axialrichtung gleiten kann. Der Nadelkopf 3 und der Schaft 5 bilden gemeinsam eine Steuernadel des Spritzkopfes.

Eine Gegendichtfläche 3a, die in die zylindrische Dichtfläche 1b eingesetzt werden kann, ist an der äußeren Umfangsfläche des Vorderrandabschnittes des Nadelkopfes 3 ausgebildet. Der Nadelkopf 3 besitzt eine mittige Bohrung 3c, die sich in Axialrichtung vom vorderen Ende aus erstreckt und in einer oder mehreren Öffnungen in der äußeren Umfangsfläche des hinteren Abschnittes des Nadelkopfes 3 mündet. Des weiteren ist eine weitere Gegendichtfläche 3d am hinteren Abschnitt des Nadelkopfes 3 ausgebildet. Die Gegendichtfläche 3d wirkt mit einer Dichtfläche 6a zusammen, die durch die innere Umfangsfläche einer Innenbohrung des Hülsenbauteils 6 gebildet ist. Die Öffnungen der mittigen Bohrung an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Abschnittes des Nadelkopfes 3 sind in einer solchen Position angeordnet, daß bei einer Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes 3, wenn die Gegendichtfläche 3a des Nadelkopfes 3 beginnt, in die zylindrische Dichtfläche 1b einzudringen (siehe Fig. 3E), die Öffnungen an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Abschnittes des Nadelkopfes 3 in das Loch des Ringbauteils 2 noch nicht eintreten, und daß unmittelbar vor dem Erreichen des Endes der Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 (siehe Fig. 3F) die Öffnungen in das Loch des Ringbauteils 2 eindringen und vollständig geschlossen werden. Die Länge des Nadelkopfes 3 ist so festgelegt, daß dann, wenn die Gegendichtfläche 3d in die Dichtfläche 6a des Hülsenbauteils 6 eintritt und dadurch ein zweiter Kanal 9 geschlossen wird (siehe Fig. 3B), der größte Teil des Nadelkopfes 3 sich innerhalb des Ringbauteils 2 befindet und der erste Kanal 8 vollständig geöffnet ist.

Die Querschnittsform eines jeden Durchtrittsloches 2a des Ringbauteils 2 und der Bohrung 3c des Düsenkopfes 3 ist nicht auf die in den Figuren dargestellte Kreisform beschränkt, sondern kann willkürlich ausgebildet sein.

Des weiteren ist der Schaft 5 mit kleinem Durchmesser, der in das Hülsenbauteil 6 eingesetzt ist, am hinteren Ende des Nadelkopfes 3 fixiert. Der zweite Kanal 9 ist ringförmig zwischen der äußeren Umfangsfläche des Schaftes 5 und der inneren Umfangsfläche des Hülsenbauteils 6 ausgebildet. Obwohl das hintere Ende des Kanales 9 in Axialrichtung geschlossen ist, steht er mit der Leitung 14 in Verbindung.

Im hinteren Abschnitt des Hülsenbauteils 6 wird Schaft 5 in einem abgedichteten Zustand gehalten, wobei er in Axialrichtung gleiten kann. Das hintere Ende des Schaftes 5, der vom Hülsenbauteil 6 nach hinten vorsteht, ist über ein Verbindungselement 12 mit einer Kolbenstange 4b gekoppelt, die mit einem Kolben 4a in einem Hydraulikzylinder 4 in Verbindung steht, welcher als Antrieb für eine Hin- und Herbewegung wirkt. Somit wird durch Zuführung von unter Druck stehendem Öl zur hinteren oder vorderen Kammer des Hydraulikzylinders 4 der Nadelkopf 3 über den Schaft 5 vorwärts und rückwärts bewegt und kann in willkürlichen Positionen (siehe beispielsweise die Fig. 3C, 3D, 3E und 3F) angehalten und zwischen diesen Positionen bewegt werden, und zwar zwischen der vordersten Position (siehe Fig. 3A), in der zusätzlich eine konische Dichtfläche 3b des Nadelkopfes 3 den Kanal 8 schließt, und der hintersten Position (siehe Fig. 3B), in der die Gegendichtfläche 3d in die Dichtfläche 6a des Hülsenbauteils 6 eingeschoben ist.

Die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird nunmehr in Verbindung mit den Fig. 3A-3E und 4 erläutert.

Wie in Fig. 3A gezeigt, wird zuerst durch Vorwärtsbewegen des Nadelkopfes 3 die Gegendichtfläche 3a in die zylindrische Dichtfläche 1b eingeschoben und die konische Dichtfläche 3b mit der konischen Gegendichtfläche 1c in Kontakt gebracht, wodurch der erste Kanal 8 geschlossen wird. Die Dichtfläche 16 der Düsenspitze 1 und die Gegendichtfläche 3a des Nadelkopfes 3 bilden gemeinsam ein erstes Ventil des Spritzkopfes. Andererseits werden die Öffnungen an der äußeren Umfangsfläche des hinteren Abschnittes des Nadelkopfes 3 durch das zweite Ringbauteil 2 geschlossen, so daß auf diese Weise der Kanal 9 geschlossen wird. Die Öffnungen der Bohrung 3c in der Umfangsfläche des Nadelkopfes bilden zusammen mit der Wand des Loches im Ringbauteil 2 ein zweites Ventil. In diesem Zustand werden die Plastifiziervorgänge der ersten und zweiten Spritzeinheit 15 und 16 begonnen. Nach Beendigung dieser Plastifiziervorgänge wird die Schnecke der zweiten Spritzeinheit 16 zum Zeitpunkt t₁ schnell geringfügig rückwärts bewegt und zum Zeitpunkt t₆ gestoppt. Während dieser Zeitdauer wird die erste Schnecke der ersten Spritzeinheit 15 vorwärts gedreht, d. h. der Spritzgießvorgang wird zum Zeitpunkt t₂ unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₁ begonnen und bis zum Zeitpunkt t₈ fortgesetzt. Die Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 wird zum Zeitpunkt t₃ unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ begonnen. der Nadelkopf 3 wird am Ende seiner Rückwärtsbewegung in der in Fig. 3B gezeigten, vorgegebenen hinteren Endstellungen zum Zeitpunkt t₅ gestoppt und bis zum Zeitpunkt t₇ in dieser Position gehalten. Wie in Fig. 3E gezeigt ist, beginnt sich somit der erste Kanal 8 zum Zeitpunkt t₄ zu öffnen. Des weiteren beginnt das Schließen des zweiten Kanals 9 zum Zeitpunkt t_5a, wie in Fig. 3C gezeigt.

Somit wird über das Intervall vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t_7b geschmolzener Kunststoff zur Ausbildung einer Außenschicht unter Druck von der ersten Spritzeinheit 15 in den ersten Kanal 8 geführt und in die (nicht dargestellte) geschlossene Form gespritzt. Da im zweiten Kanal 9 durch die Rückwärtsbewegung der zweiten Schnecke ein Unterdruck herrscht, wird der Kunststoff für die Kernschicht, der aufgrund des vorhergehenden Spritzgießvorganges auch den zweiten Kanal 9 füllt, innerhalb der zweiten Spritzeinheit 16 gehalten. Da ferner der Nadelkopf 3 außen eine zylindrische Form ohne irgendeinen Zwischenabschnitt mit großem Durchmesser besitzt, ist die Volumenverringerung in dem Ringspalt im vorderen Abschnitt des Hülsenbauteils 6 aufgrund der Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes klein, und der Druck im Ringspalt steigt nicht an. Daher wird nach der Rückwärtsbewegung der Kunststoff für die Kernschicht, der in der Bohrung 3c des Nadelkopfes 3 verbleibt, im Nadelkopf 3 gehalten. Somit wird beim Anfangsstadium des Spritzgießvorganges der Kunststoff für die Kernschicht nicht mit dem Kunststoff für die Außenschicht, der vom ersten Kanal 8 zu dem Abschnitt vor dem Nadelkopf 3 geführt wird, vermischt.

Danach wird mit der Vorwärtsbewegung der Schnecke der zweiten Spritzeinheit 16 zum Zeitpunkt t₆ begonnen. Dieser Spritzgießvorgang wird bis zum Zeitpunkt t₁₂ fortgesetzt. Folglich wird der aufgeschmolzene Kunststoff zur Ausbildung der Kernschicht in den zweiten Kanal 9 gepreßt, und der Unterdruck im zweiten Kanal 9 wird ausgeglichen. Die Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 wird zum Zeitpunkt t₇ begonnen. Die Dichtfläche 6a und die Gegendichtfläche 3 bilden gemeinsam ein drittes Ventil, das zum Zeitpunkt t_7b öffnet, wie in Fig. 3C gezeigt ist, so daß der zweite Kanal 9 geöffnet wird. Über die Zeitdauer vom Zeitpunkt t_7b bis zum Zeitpunkt t₈ ist der Nadelkopf 3 in einer vorgegebenen ersten Zwischenposition angeordnet. Danach beginnt das Schließen des ersten Kanals 8 zum Zeitpunkt t₈, wie in Fig. 3E gezeigt. Der Nadelkopf 3 wird in einer Position zwischen Fig. 3E und Fig. 3F, d. h. in einer vorgegebenen zweiten Zwischenposition, zum Zeitpunkt t₉ gestoppt und in dieser Position bis zum Zeitpunkt t₁₀ gehalten.

Somit werden über das Zeitintervall vom Zeitpunkt t_7b bis zum Zeitpunkt t₈ die geschmolzenen Kunststoffe, die in beiden Kanälen 8 und 9 fließen, über das Düsenloch 1a als schichtförmiger Strom, in dem die Kernschicht durch die Außenschicht umgeben ist, in die Form gespritzt. Über die Zeitdauer vom Zeitpunkt t₈ bis zum Zeitpunkt t₁₂ wird nur der geschmolzene Kunststoff zur Ausbildung der Kernschicht in die Form gespritzt. Da nur wenig Kunststoff für die Kernschicht im Düsenloch 1a der Düsenspitze 1 nach dem Spritzen der Kernschicht verbleibt, kann dieser im Anfangsstadium des folgenden Spritzgießvorganges durch Einspritzen einer kleinen Kunststoffmenge für die Außenschicht vollständig in die Form gespritzt werden, wie hiernach erläutert werden wird, so daß kein defekter Bereich im Formkörper auftritt.

Eine Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 wird zum Zeitpunkt t₁₀ begonnen. Der Nadelkopf 3 wird in seiner hinteren Endstellung zum Zeitpunkt t₁₃ gestoppt, wie in Fig. 3B gezeigt, und bis zum Zeitpunkt t₁₆ in dieser Position gehalten. Während dieser Zeitdauer beginnt sich der erste Kanal 8 zum Zeitpunkt t₁₁ zu öffnen, wie in Fig. 3E gezeigt. Des weiteren beginnt sich der zweite Kanal 9 zum Zeitpunkt t_13a zu schließen, wie in Fig. 3C gezeigt (über die Zeitdauer vom Zeitpunkt t₁₁ bis zum Zeitpunkt t_13a ist der Nadelkopf 3 in der vorgegebenen ersten Zwischenposition angeordnet). Die Aufbringung eines Haltedrucks wird von der zweiten Spritzeinheit 16 durchgeführt. Danach wird eine weitere Vorwärtsbewegung der Schnecke der ersten Spritzeinheit 15 zum Zeitpunkt t₁₁ begonnen, und der Spritzgießvorgang wird bis zum Zeitpunkt t₁₉ fortgesetzt. Die Schnecke der zweiten Spritzeinheit 16 wird zum Zeitpunkt t₁₂ unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₁₁ schnell geringfügig zurückbewegt und zum Zeitpunkt t₁₄ gestoppt. Danach wird eine Vorwärtsbewegung der zweiten Schnecke zum Zeitpunkt t₁₄ begonnen, und ein Haltedruck wird von der zweiten Spritzeinheit 16 bis zum Zeitpunkt t₁₅ aufgebracht. Des weiteren wird eine erneute Vorwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 zum Zeitpunkt t₁₆ begonnen. Der Nadelkopf 3 wird an der Grenze seiner Vorwärtsbewegung zum Zeitpunkt t₁₈ gestoppt, wie in Fig. 3A gezeigt. Somit beginnt sich der zweite Kanal 9 zum Zeitpunkt t_16b zu öffnen, wie in Fig. 3C gezeigt.

Somit kann über die Zeitdauer vom Zeitpunkt t₁₂ bis zum Zeitpunkt t₁₇ nur eine geringe Kunststoffmenge für die Außenschicht in die Form gespritzt werden. Es wird ein sandwichartig geformter Verbundgegenstand guter Qualität erhalten, wobei der Anguß der Form ebenfalls von der Außenschicht bedeckt ist. Da im zweiten Kanal 9 aufgrund der Rückwärtsbewegung der zweiten Schnecke ein Unterdruck herrscht, wird der Kunststoff für die Kernschicht, der auch den zweiten Kanal 9 füllt, innerhalb der zweiten Spritzeinheit 16 gehalten. Es tritt nur eine geringe Abnahme des Volumens des Ringspaltes im vorderen Abschnitt des Hülsenbauteils 6 aufgrund der Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 auf. Daher wird bei bzw. nach der Rückwärtsbewegung der Kunststoff für die Kernschicht, der in der Bohrung 3c des Nadelkopfes 3 verbleibt, im Nadelkopf 3 gehalten. Somit wird im Anfangsstadium des Spritzgießvorganges der Kunststoff für die Kernschicht nicht mit Kunststoff für die Außenschicht, der vom ersten Kanal 8 dem Bereich vor dem Nadelkopf 3 zugeführt wird, vermischt. Der Haltedruck wird von der ersten Spritzeinheit 15 über die Zeitdauer aufgebracht, während der der erste Kanal 8 nach dem Zeitpunkt t₁₇ offen ist.

Schließlich wird zur Vorbereitung des nächsten Spritzgießvorganges der Plastifiziervorgang der ersten Spritzeinheit 15 zum Zeitpunkt t₁₉ begonnen, und der Plastifiziervorgang der zweiten Spritzeinheit 16 wird zum Zeitpunkt t₂₀ begonnen.

Bei der Beschreibung der Funktionsweise dieser Ausführungsform wurde als Beispiel angegeben, daß die hintere Enstellung des Nadelkopfes 3 mit der letztmöglichen rückwärtigen Position gemäß Fig. 3B zusammenfällt. Die hintere Endstellung kann sich jedoch auch an einer Stelle zwischen denen gemäß den Fig. 3B und 3C befinden.

Bei der vorstehenden Funktionsbeschreibung wurde ferner beispielhaft angegeben, daß die Vorwärtsbewegung der Schnecke der ersten Spritzeinheit 15 unmittelbar nach dem Start der Rückwärtsbewegung der Schnecke der zweiten Spritzeinheit 16 zum Zeitpunkt t₁ im Anfangsstadium des Spritzgießvorganges begonnen wird und daß des weiteren mit der Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 unmittelbar danach begonnen wird. Diese Reihenfolge der Bewegungen ist jedoch nicht notwendig. Mit anderen Worten, wenn die vorstehend genannten drei Bewegungen innerhalb eines kurzen Zeitintervalls begonnen werden, kann die Reihenfolge des Beginns dieser Bewegungen geändert werden, oder es können zwei oder drei dieser Bewegungen gleichzeitig begonnen werden. Ferner wurde auf ein Beispiel Bezug genommen, bei dem die Rückwärtsbewegung der Schnecke der zweiten Spritzeinheit 16 unmittelbar nach dem Beginn der Rückwärtsbewegung des Nadelkopfes 3 zum Zeitpunkt t₁₀ während der letzten Hälfte des Spritzgießvorganges begonnen wurde. Wie in dem vorstehend erwähnten Fall kann jedoch, wenn diese zwei Bewegungen innerhalb eines kurzen Zeitintervalls begonnen werden, deren Reihenfolge willkürlich gewählt werden.

Des weiteren ist der Beginn der Plastifiziervorgänge der ersten und zweiten Spritzeinheit 15 und 16 nicht auf die beim Ausführungsbeispiel beschriebene Reihenfolge beschränkt und kann auch umgedreht werden.

Für das Einkomponentenspritzgießen wird einer der Absperrmechanismen 21 und 22 der ersten und zweiten Spritzeinheit 15 und 16 geöffnet, während der andere Absperrmechanismus geschlossen wird. Es wird im folgenden ein Fall erläutert, bei dem die erste Spritzeinheit 15 durch alleiniges Öffnen des Absperrmechanismus 21 der ersten Spritzeinheit einen Einkomponentenspritzgießvorgang durchführt.

Dabei läßt man Hydraulikdruck auf den Kolben 4a des in Fig. 1 gezeigten Hydraulikzylinders 4 derart einwirken, daß der Kolben 4a rückwärts bewegt wird, wodurch der Nadelkopf 3 über den Schaft 5 in seine hintere Endstellung bewegt und der zweite Kanal 9 geschlossen wird, wie in Fig. 3B gezeigt. In diesem Zustand strömt der geschmolzene Kunststoff aus der ersten Spritzeinheit 15 unter Druck in den ersten Kanal 8 und durch die Durchtrittslöcher 2a des Ringbauteils 2 und wird er vom Düsenloch 1a in die Form (nicht gezeigt) gespritzt, um den Einkomponentenspritzgießvorgang durchzuführen.

Ein Einkomponentenspritzgießvorgang kann auch in der Weise durchgeführt werden, daß es nicht immer erforderlich ist, die vorstehend erwähnten zwei Absperrmechanismen 21 und 22 vorzusehen. Der Nadelkopf 3 wird von seinem Antrieb in die hintere Endstellung zurückbewegt, wobei der zweite Kanal 9 mittels der Gegendichtfläche 3d des Nadelkopfes 3 geschlossen wird. Dann wird der aufgeschmolzene Kunststoff von der ersten Spritzeinheit 15 unter Druck in den ersten Kanal 8 geführt und schließlich in die Form gespritzt.

In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Spritzkopfes dargestellt. Der Durchmesser der Innenbohrung des Hülsenbauteiles 60 ist hierbei kleiner als der Durchmesser des Nadelkopfes 30. Eine konische Gegendichtfläche 30d ist am hinteren Ende des Nadelkopfes 30 ausgebildet. Eine konische Dichtfläche 60a ist am Hülsenbauteil 60 ausgebildet, die mit der konischen Gegendichtfläche 30d das dritte Ventil bildet. Des weiteren ist der Durchmesser des vorderen Abschnittes des Nadelkopfes 30, in dem die Gegendichtfläche 30a ausgebildet ist, klein gehalten. Der Durchmesser der Dichtfläche 10b der Düsenspitze 10 ist in Übereinstimmung mit dem kleinen Durchmesser des vorderen Abschnitts des Nadelkopfes 30 noch kleiner gehalten. Da die Ausbildung des Spritzkopfes im übrigen der der ersten Ausführungsform entspricht, wird auf dessen Beschreibung verzichtet.

Wenn bei dieser Ausführungsform der Nadelkopf 30 rückwärts bewegt und die Gegendichtfläche 30d mit der Dichtfläche 60a des Hülsenbauteils 60 in Kontakt gebracht wird, wird der zweite Kanal 9 geschlossen. Da der Durchmesser der Dichtfläche 10b der Düsenspitze 10 kleiner ist als der bei der ersten Ausführungsform, ist die Restmenge an Kunststoff für die Kernschicht, die innerhalb der Düsenspitze 10 nach dem Spritzen der Kernschicht verbleibt, weiter herabgesetzt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind Gaszuführöffnungen 19 und 20 in den beiden Leitungen 13 und 14 ausgebildet. Diese Gaszuführöffnungen 19 und 20 sind durch Verschlußschrauben 19a und 20a geschlossen. Die anderen Merkmale entsprechen denen der ersten Ausführungsform.

Durch Verwendung des Spritzkopfes dieser Ausführungsform können zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Sandwich- Formtechniken und Einkomponenten-Formtechniken Hohlformtechniken oder Schaumformtechniken ausgeführt werden, wie hiernach erläutert werden wird.

Die Steuernadel bzw. deren Nadelkopf wird in die vorgegebene erste Zwischenposition bewegt. Sowohl der erste Kanal als auch der zweite Kanal werden geöffnet, um mit dem Düsenloch in Verbindung zu treten. Eine der beiden Spritzeinheiten 15 und 16 wird geschlossen, indem einer der Absperrmechanismen 21 und 22 geschlossen wird. Geschmolzener Kunststoff wird unter Druck von der offenen Spritzeinheit 15 oder 16 zugeführt und in die Form gespritzt. Die Verschlußschraube der anderen, geschlossenen Spritzeinheit wird gelöst, und Gas wird unter Druck von der Gaszuführöffnung zugeführt, wodurch ein Hohlspritzgießvorgang oder Schaumstoffspritzvorgang ausgeführt wird.

Die Ausführungsform der Fig. 6 kann auch bei dem in Fig. 5 dargestellten Spritzkopf Verwendung finden, oder eine solche Gaszuführöffnung kann nur in einer der Leitungen ausgebildet sein.

Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist als Beispiel angegeben, daß die konischen Dichtflächen 3b bzw. 30b an der Spitze des Nadelkopfes 3 bzw. 30 ausgebildet ist, so daß sie der konischen Gegendichtfläche 1c bzw. 10c der Düsenspitze 1 bzw. 10 entspricht, um den ersten Kanal 8 sicher zu verschließen. Es ist jedoch nicht immer erforderlich, die konische Dichtfläche 3b bzw. 30b auszubilden.

Anders als dargestellt kann der Schaft 5 mit dem hinteren Ende des Nadelkopfes 3 ausgebildet sein.

Claims (8)

1. Spritzkopf mit
einem Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60),
einer am vorderen Ende des Spritzkopfkörpers angeordneten Düsenspitze (1, 10),
die ein Düsenloch (1a, 10a) und stromauf desselben eine zylindrische Dichtfläche (1b, 10b) aufweist,
einer axial im Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) verschiebbaren Steuernadel (3, 5, 30), die einen Schaft (5) sowie an ihrem vorderen Ende einen Nadelkopf (3, 30) aufweist, der eine zylindrische Umfangsfläche mit einer zylindrischen Gegendichtfläche (3a, 30a) hat,
die zusammen mit der Dichtfläche (1b, 10b) ein erstes Ventil (1b, 3a, 10b, 30a) bildet, das durch axiales Vorschieben der Steuernadel (3, 5, 30) geschlossen und durch axiales Zurückziehen der Steuernadel geöffnet wird,
einem ringförmigen, ersten Kanal (8) für einen ersten fließfähigen Stoff, dessen Verbindung mit dem Düsenloch (1a, 10a) mittels des ersten Ventils (1b, 3a, 10b, 30a) gesteuert wird,
einem zweiten Kanal (9) für einen zweiten fließfähigen Stoff,
wobei der Nadelkopf (3, 30) mit seiner zylindrischen Umfangsfläche in ein Loch im Spritzkopfkörper (2, 7, 6, 60) verschiebbar eingesetzt ist,
wobei im Nadelkopf eine mittige Bohrung (3c, 30c) ausgebildet ist, die einerseits am vorderen Ende des Nadelkopfes (3, 30) mündet und andererseits in zumindest einer Öffnung in der Umfangsfläche des Nadelkopfes (3, 30) mündet,
wobei die Öffnung der mittigen Bohrung (3a, 30c) zusammen mit der Wand des Loches im Spritzkopfkörper (2, 7, 6, 60) ein zweites Ventil bildet, das zunehmend zugesteuert wird, wenn die Steuernadel (3, 5, 30) axial vorgeschoben wird,
und wobei die Verbindung des zweiten Kanals (9) mit dem Düsenloch (1a, 10a) mittels des zweiten Ventils und eines dritten Ventils (3d, 6a, 30d, 60a) gesteuert wird,
bei dem der zweite Kanal als ringförmiger Kanal (9) zwischen dem Schaft (5) der Steuernadel (3, 5, 30) und dem Spritzkopfkörper (3, 6, 7, 30) ausgebildet ist,
wobei der zweite Kanal (9) an seinem vorderen Ende in einen Ringspalt mündet, der die zylindrische Umfangsfläche des Nadelkopfes (3, 30) umgibt, wenn diese zurückgezogen ist,
bei dem die zumindest eine Öffnung der mittigen Bohrung (3c, 30c) derart angeordnet ist, daß während des Vorschiebens der Steuernadel (3, 5, 30) das zweite Ventil noch geöffnet ist, wenn das erste Ventil (1b, 3a, 10b, 30a) schon geschlossen ist,
und bei dem das dritte Ventil (3d, 6a, 30d, 60a) stromauf des zweiten Ventils angeordnet ist
und gebildet ist durch eine weitere, am Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) ausgebildete Dichtfläche (6a, 60a) sowie eine weitere Gegendichtfläche (3d, 30d) am Nadelkopf (3, 30), wobei das dritte Ventil (3d, 6a, 30d, 60a) geschlossen wird durch axiales Zurückziehen der Steuernadel (3, 5, 30).

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine konische Dichtfläche (3b, 30b) am vorderen Ende des Nadelkopfes (3, 30) ausgebildet ist, der eine konische Gegendichtfläche (1c, 10c) zugeordnet ist, die zwichen der zylindrischen Dichtfläche (1b, 10b) und dem Düsenloch (1a, 10a) der Düsenspitze (1, 10) angeordnet ist.

3. Spritzkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (5) der Steuernadel (3, 5, 30) und das mit der weiteren Gegendichtfläche (3d, 30d) versehene hintere Ende des Nadelkopfes (3, 30) einstückig ausgebildet sind.

4. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) an seinem vordern Ende ein Ringbauteil (2), in dem das Loch ausgebildet ist, in das der Nadelkopf (3, 30) eingesetzt ist, sowie ein sich an das Ringbauteil (2) anschließendes Hülsenbauteil (6, 60) aufweist, in dem der zweite Kanal (8) ausgebildet ist, wobei die weitere Dichtfläche (6a, 60a) des dritten Ventils (3d, 6a, 30d, 60a) am vorderen Ende des Hülsenbauteils (6) ausgebildet ist.

5. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) an seinem vorderen Ende ein Ringbauteil (2), in dem das Loch ausgebildet ist, in das der Nadelkopf (3, 30) eingesetzt ist, sowie ein sich an das Ringbauteil (2) anschließendes Hülsenbauteil (6, 60) aufweist, in dem der zweite Kanal (8) ausgebildet ist, wobei die weitere Dichtfläche des dritten Ventils (3d, 30d) am hinteren Ende des Ringbauteils (2) ausgebildet ist.

6. Spritzkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kanal (8) und der zweite Kanal (9) im Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) über Absperrmechanismen (21, 22) und Leitungen (13, 14) mit einer ersten Spritzeinheit (15) und einer zweiten Spritzeinheit (16) verbunden sind.

7. Spritzkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gaszuführöffnung oder Gaszuführöffnungen (19, 20) für eine oder beide der beiden Leitungen (13, 14) zur ersten Spritzeinheit (15) und zur zweiten Spritzeinheit (16) vorgesehen sind.

8. Spritzkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopfkörper (2, 6, 7, 60) in eine Vielzahl von Teilen montierbar ist.