DE19722612C1 - Vorrichtung zum Spritzgießen eines Werkstückes aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen eines Werkstückes aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten, mit einer Spritzdüse, die einen ersten Einlaß für die erste Materialkomponente, einen zweiten Einlaß für die zweite Materialkomponente und einen Auslaß aufweist und in der ein erster Einsatz derart beweglich angeordnet ist, daß er den ersten Einlaß in einer ersten Stellung verschließt und in einer zweiten Stellung mit dem Auslaß verbindet, wobei im ersten Einsatz ein zum Auslaß führender Kanal ausgebildet und ein zweiter Einsatz derart beweglich angeordnet ist, daß der zweite Einsatz den Kanal in einer ersten Stellung verschließt und in einer zweiten Stellung öffnet, sowie ein Verfahren zum Spritzgießen eines Werkstückes aus mindestens zwei unterschiedlichen Material­ komponenten mittels einer derartigen Vorrichtung.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus der DE 23 42 789 C2 bekannt, in der eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Rota­ tionskörpern mit Mehrschichtaufbau beschrieben ist. Die dort offenbarte Vorrich­ tung weist einen Spritzkopf mit einem darin beweglich angeordneten ersten Einsatz in Form einer Hülse und einem in dieser Hülse beweglich angeordneten zweiten Einsatz in Form einer Nadel auf, wobei die Hülse und die Nadel mit Hilfe von Kolben-Zylinder-Einheiten vor- und zurückbewegt werden können. Die Vor- und Zurückbewegung der Nadel ist dabei insoweit abhängig von der der Hülse, als daß die Nadel bei Bewegung der Hülse von der Schließstellung in die Öffnungsstellung zwangsläufig mitgenommen wird. Die Nadel ist nämlich an ihrem hinteren Ende mit einem seitlich auskragenden Arm versehen, der in Anlage an das hintere Ende der Hülse gelangt, wenn die Hülse aus ihrer Schließstellung in die Öffnungsstellung zurückgezogen wird. In ihrer Schließstellung verschließt die Hülse sowohl einen ersten Kanal für die erste Materialkomponente als auch einen zweiten Kanal für die zweite Materialkomponente. In ihrer Öffnungsstellung verbindet die Hülse den ersten Kanal für die erste Materialkomponente mit einem Auslaß, und zwar über einen an der Außenseite der Hülse ausgebildeten Kanal, so daß die erste Material­ komponente aus dem ersten Kanal durch den an der Außenseite der Hülse ausge­ bildeten Kanal und einen sich daran anschließenden Ringraum zum Auslaß fließen kann. Gleichzeitig kommuniziert in der Öffnungsstellung der Hülse ein als Durch­ gangsöffnung in der Wandung der Hülse ausgebildeter weiterer Kanal mit dem zweiten Kanal für die zweite Materialkomponente, wodurch die zweite Material­ komponente aus dem zweiten Kanal durch den in der Wandung der Hülse ausgebil­ deten weiteren Kanal in einen Ringraum zwischen Hülse und Nadel und, wenn die Nadel in die Öffnungsstellung verbracht ist, durch diesen Ringraum hindurch zum Auslaß fließen kann.

Bei diesem bekannten Spritzkopf läßt sich zwar der zweite Materialstrom dem ersten Materialstrom zuschalten, so daß wahlweise entweder nur die erste Materi­ alkomponente abgegeben wird oder gleichzeitig beide Materialkomponenten als gemeinsamer Kunststoffstrang ausgegeben werden; jedoch läßt sich der zweite Materialstrom nicht vollständig unabhängig vom ersten Materialstrom steuern. Die Konstruktion des bekannten Spritzkopfes erlaubt demnach die Abgabe der zweiten Materialkomponente nur entweder gleichzeitig mit der ersten Materialkomponente oder im Zweifel auch zeitlich danach, wenn die erste Materialkomponente voll­ ständig verbraucht ist. Jedoch ist eine alleinige Abgabe der zweiten Materialkom­ ponente vollständig unabhängig von der ersten Materialkomponente oder sogar vor Abgabe der ersten Materialkomponente nicht möglich.

Dieser Umstand macht die Handhabung der bekannten Vorrichtung kompliziert und unflexibel und bereitet insbesondere beim Wechsel der Materialkomponenten Probleme, da zum einen stets darauf geachtet werden muß, welche der beiden Materialkomponenten zuerst ausgestoßen werden muß, um dann diese erste Materialkomponente mit der gewünschten abzugebenden Menge exakt zu dosieren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine flexible und unkomplizierte Handhabung möglich wird, und zwar dergestalt, daß die beiden Materialströme unabhängig voneinander und ohne Beachtung einer bestimmten Reihenfolge gesteuert werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art der Kanal im ersten Einsatz derart ausgebildet ist, daß der zweite Einlaß in der ersten Stellung des ersten Einsatzes mit dem Kanal verbunden und in der zweiten Stellung des ersten Einsatzes verschlossen ist.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht eine flexible und somit unkom­ plizierte Steuerung und eine genaue Dosierung der beiden Materialströme vollkom­ men unabhängig voneinander durch eine tatsächlich völlig unabhängig voneinander steuerbare Vor- und Zurückbewegung der beiden Einsätze. Bei der erfindungs­ gemäßen Anordnung muß somit nicht darauf geachtet werden, an welchem Einlaß welche Materialkomponente anzuschließen ist. Ferner erlaubt die erfindungsgemä­ ße Konstruktion eine genaue Dosierung der Abgabe der ersten Materialkomponente durch den ersten Einlaß, da dieser vom ersten Einsatz jederzeit wieder geschlossen werden kann, ohne dadurch die selektive Öffnung und Schließung des zweiten Einlasses zu beeinflussen, was ausschließlich durch die gesteuerte Bewegung des zweiten Einsatzes realisiert wird.

Demnach ist es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Konstruktion problemlos möglich, zwei unterschiedliche Materialkomponenten beliebig nacheinander in das Werkzeug zu spritzen, wobei ein mehrlagiges Formteil, insbesondere Flachteil, mit Sandwich- Aufbau entsteht, indem die zweite Materialkomponente auf der Rückseite der ersten Materialkomponente aufgespritzt und somit durch die erste Materialkom­ ponente hindurch eingespritzt wird, ohne hierbei das Werkzeug und/oder die Vorrichtung öffnen zu müssen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zum einen sich die Spritzdüse einfacher handhaben läßt, da durch die Bewegung der Einsätze die Einlässe und der Auslaß entsprechend geöffnet und geschlossen werden, so daß ein zusätzlicher Schließmechanismus nicht erforderlich ist, und zum anderen sich ein Selbstreini­ gungseffekt ergibt, da bei Bewegung des ersten und des zweiten Einsatzes in Richtung des Auslasses gleichzeitig auch zumindest der größte Teil der - ansonsten in der Spritzdüse zurückbleibenden - Restmengen der Materialkomponenten durch den Auslaß ausgetrieben wird.

Ein besonders wirkungsvoller Selbstreinigungseffekt ergibt sich bei einer Aus­ führung, bei der sich der erste Einsatz in seiner ersten Stellung bis zum Auslaß hin erstreckt und/oder sich der zweite Einsatz in seiner ersten Stellung bis zum Auslaß hin erstreckt.

Üblicherweise sind mindestens ein erstes Formteil und ein zweites Formteil vor­ gesehen, das in einem Abstand vom ersten Formteil unter Bildung eines Zwischen­ raumes angeordnet ist, in den der Auslaß der Spritzdüse mündet, wobei die Form­ teile relativ zueinander bewegbar sind, und zwar vorzugsweise zwischen einem Mindestabstand, der der gewünschten Dicke des aus einer der Materialkomponen­ ten zu formenden ersten Abschnittes des zu spritzenden Werkstückes entspricht, und einem Maximalabstand, der der gesamten Dicke des zu spritzenden Werk­ stückes entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, zunächst nur einen ersten Abschnitt des Werkstückes durch Spritzgießen der einen Materialkomponten zu formen und anschließend auf diesem geformten ersten Abschnitt einen zweiten Abschnitt durch Spritzgießen der anderen Materialkomponente auszubilden, indem der Abstand zwischen den beiden Formteilen um die Dicke des zu spritzenden zweiten Abschnittes vergrößert wird.

Diese Ausführung eignet sich insbesondere zum Spritzgießen von flächigen bzw. flachen Gegenständen wie beispielsweise Tabletts aus zwei Lagen von unter­ schiedlichen Materialkomponenten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Beispiels­ weise kann im Falle eines zu formenden Tabletts die erste und untere Lage aus einem härteren Material bestehen, um dem gesamten Tablett eine hohe Steifigkeit zu verleihen, während die zweite und obere Lage aus einem weicheren, gummi­ artigen Material ausgebildet sein kann, um eine rutschfeste Oberfläche für die aufzunehmenden Gegenstände zu bieten.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung kann der Abstand zwischen den ersten und zweiten Formteilen über deren Länge im wesentlichen konstant sein, wenn die Herstellung von flachen Gegenständen mit im wesentlichen gleichmäßiger Dicke, wie es beispielsweise bei Tabletts der Fall ist, gewünscht wird.

Zweckmäßigerweise ist das eine Formteil stationär und das andere Formteil be­ weglich gelagert.

Für den automatischen Betrieb der Vorrichtung sollte vorzugsweise eine Steuer­ einrichtung vorgesehen sein, die die Bewegung der Formteile zueinander und die Spritzdüse derart steuert, daß in einem ersten Betriebsmodus die Formteile auf den Mindestabstand voneinander eingestellt sind und sich der erste Einsatz der Spritz­ düse in seiner zweiten Stellung befindet und in einem zweiten Betriebsmodus die Formteile auf den Maximalabstand voneinander eingestellt sind und sich der erste Einsatz in seiner ersten Stellung und der zweite Einsatz der Spritzdüse in seiner zweiten Stellung befindet.

Zweckmäßigerweise kann der Auslaß einen ersten Austrittsöffnungsabschnitt und einen zweiten Austrittsöffnungsabschnitt aufweisen, der erste Einsatz in seiner ersten Stellung den ersten Einlaß mit dem ersten Austrittsöffnungsabschnitt verbinden und der Kanal im ersten Einsatz zur zweiten Austrittsöffnung führen, wobei vorzugsweise für eine optimale Selbstreinigungswirkung sich der erste Einsatz in seiner ersten Stellung bis in den ersten Austrittsöffnungsabschnitt erstreckt und/oder sich der zweite Einsatz in seiner zweiten Stellung bis in den zweiten Austrittsöffnungsabschnitt erstreckt. Diese konstruktive Maßnahme trägt zusätzlich dazu bei, daß eine ungewollte Vermischung von Restmengen der unter­ schiedlichen Materialkomponenten nicht auftritt.

Aus Platzgründen ist es vorteilhaft, den ersten Austrittsöffnungsabschnitt um den zweiten Austrittsöffnungsabschnitt, vorzugsweise konzentrisch, herum anzuord­ nen. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführung der erste Austrittsöffnungsabschnitt einerseits von der Außenfläche des zweiten Einsatzes und andererseits von der Innenfläche eines in der Spritzdüse ausgebildeten ersten Hohlraumes, in dem der erste Einsatz beweglich gelagert ist, und der zweite Austrittsöffnungsabschnitt von der Innenfläche eines im ersten Einsatz ausgebildeten zweiten Hohlraumes, in dem der zweite Einsatz beweglich gelagert ist, begrenzt, so daß auf Zwischenwände zur Trennung der beiden Austrittsöffnungsabschnitte verzichtet werden kann. Falls der aus der zweiten Materialkomponente zu spritzende Abschnitt des Werkstückes an der vom Auslaß der Spritzdüse weggerichteten Seite ausgebildet werden soll, sollte vorzugsweise ein bewegliches Element vorgesehen werden, das in einer ersten Stellung im Zwischenraum angeordnet ist und sich dabei in Anlage am zweiten Einsatz befindet und in einer zweiten Stellung aus dem Zwischenraum entfernt ist. Hierzu kann zweckmäßigerweise die Steuereinrichtung das bewegliche Element derart steuern, daß es sich im ersten Betriebsmodus in seiner ersten Stellung und im zweiten Betriebsmodus in seiner zweiten Stellung befindet. Aus Platzgründen ist es vorteilhaft, wenn das bewegliche Element in einem der Formteile gelagert ist. Eine konstruktiv besonders einfache Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element als Stift ausgebildet ist, der in Längsrichtung bewegbar gelagert und mit seinem freien Ende in Anlage an den zweiten Einsatz bringbar ist.

Bei einer gegenwärtig besonders bevorzugten Ausführung ist der erste Einsatz als Hülse ausgebildet, die in einer in der Spritzdüse vorgesehenen Bohrung abgedichtet und in Längsrichtung verschieblich gelagert ist und deren Wandung eine Öffnung aufweist, die in der ersten Stellung des ersten Einsatzes mit dem zweiten Einlaß und in der zweiten Stellung des zweiten Einsatzes mit dem Kanal kommuniziert, und der zweite Einsatz als Nadel ausgebildet, die in der den Kanal bildenden Bohrung des hülsenförmigen ersten Einsatzes abgedichtet und in Längsrichtung verschieblich gelagert ist. Zur Erzielung einer besonders kompakten Bauform sollte der nadelförmige zweite Einsatz konzentrisch im hülsenförmigen ersten Einsatz angeordnet sein.

Schließlich sollte der erste Einlaß zwischen dem zweiten Einlaß und dem Auslaß liegen.

Ferner wird die oben angegebene Aufgabe noch dadurch gelöst, daß sich ein Verfahren der eingangs genannten Art unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung mit den Schritten durchgeführt wird,

• I. den ersten Einsatz in seine zweite Stellung zu bewegen, wobei der zweite Einsatz in seiner ersten Stellung verbleibt,
• II. die erste Materialkomponente durch den ersten Einlaß in die Spritzdüse zu drücken,
• III. den ersten Einsatz wieder in seine erste Stellung zu bewegen,
• IV. den zweiten Einsatz in seine zweite Stellung zu bewegen,
• V. die zweite Materialkomponente durch den zweiten Einlaß in die Spritzdüse zu drücken, und
• VI. den zweiten Einsatz wieder in seine erste Stellung zu bewegen.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung kann somit ein Zwei-Komponenten-Spritzgußteil in einem einzigen kontinuierlichen Arbeitsgang ohne Unterbrechungen hergestellt werden, was zu einer hohen Effizienz bei der Herstellung derartiger Spritzgußteile und dadurch zu niedrigen Herstellungskosten führt.

Bei einer Verwendung von beweglichen Formteilen sollten diese vor Schritt II auf den Mindestabstand voneinander und nach Schritt II und vor Schritt V auf den Maximalabstand voneinander eingestellt werden.

Bei Verwendung eines beweglichen Elementes der zuvor beschriebenen Art und Ausbildung von ersten und zweiten Austrittsöffnungsabschnitten im Auslaß sollte das bewegliche Element sich während der Schritte I und II in seiner ersten Stellung befinden, vor Schritt V in seine zweite Stellung und nach Schritt V wieder in seine erste Stellung bewegt werden.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung sollte das bewegliche Element nach Schritt II und vor Schritt V so weit in das Formteil zurückbewegt werden, daß das freie Ende des beweglichen Elementes mit dem Formteil im wesentlichen bündig abschließt, wodurch der erforderliche Freiraum für die zweite Materialkomponente geschaffen und im übrigen eine Beeinträchtigung der Form des zu spritzenden Werkstückes vermieden wird.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Vorrichtung zum Spritzgießen eines flachen Werkstückes aus zwei Kunststoffkomponenten;

Fig. 2 eine vergrößerte Detail-Ansicht von Fig. 1, in der der Aufbau der Spritzdüse mit einer darin beweglich gela­ gerten Hülse und einer in der Hülse beweglich gelager­ ten Nadel und die Anordnung der Spritzdüse in einer feststehenden Matrize sowie eine bewegliche Patrize im einzelnen dargestellt sind, wobei sich die Hülse und die Nadel der Spritzdüse sowie die bewegliche Patrize jeweils in einer ersten Stellung befinden;

Fig. 3 die Ansicht von Fig. 2, wobei sich die Hülse in einer zweiten Stellung befindet;

Fig. 4 und 5 die Ansicht von Fig. 2, wobei sich die Nadel der Spritzdüse und die bewegliche Patrize in einer zweiten Stellung befinden; und

Fig. 6 die gleiche Ansicht wie Fig. 2, wobei sich die be­ wegliche Patrize in ihrer zweiten Stellung befindet.

In den beiliegenden Figuren ist eine Vorrichtung dargestellt, mittels derer sich durch Spritzgießen ein flaches Werkstück aus zwei unterschiedlichen Kunststoffkom­ ponenten herstellen läßt. Insbesondere eignet sich die dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von im wesentlichen flachen Tabletts, deren Körper aus festem Kunst­ stoff besteht und auf deren Oberseite eine Lage aus weicherem Kunststoff zur Erhöhung der Haftung der darauf abgestellten Gegenstände gegen seitliches Verrutschen aufgebracht ist; derartige Tabletts werden deshalb auch als "Anti- Rutsch-Tabletts" bezeichnet. Allerdings sei der Vollständigkeit halber an dieser Stelle bereits erwähnt, daß die dargestellte Vorrichtung selbstverständlich auch so modifiziert werden kann, daß sie sich auch zur Herstellung von nicht nur flachen, sondern auch anders, beispielsweise konvex oder konkav, geformten Werkstücken aus zwei unterschiedlichen Kunststoffen mittels Spritzgießen eignet.

Die dargestellte Vorrichtung weist einen Rahmen 1 auf, an dem eine Spritzdüse 2 montiert, die mit einem ersten Einlaß 4 und einem zweiten Einlaß 6 versehen ist. über den ersten Einlaß 4 wird eine erste Kunststoffkomponente und über den zweiten Einlaß 6 eine zweite Kunststoffkomponente in die Spritzdüse 2 gepumpt.

Die Spritzdüse 2 ist mit ihrem vorderen Abschnitt in einer am Rahmen 1 befestigten stationären Matrize 8 angeordnet, so daß ein gemeinsamer Auslaß 10 der Spritzdü­ se 2 mit der formgebenden Fläche 8a der stationären Matrize 8 bündig abschließt. Die formgebende Fläche 8a der feststehenden Matrize 8 begrenzt zur einen Seite einen Zwischenraum 12, in den durch den Auslaß 10 der Spritzdüse 2 die Kunst­ stoffkomponenten zur Formung des Werkstückes eingespritzt werden. An der der Matrize 8 gegenüberliegenden Seite wird der Zwischenraum 12 durch die formge­ bende Fläche 14a einer am Rahmen 1 gelagerten Patrize 14 begrenzt. In der dargestellten Ausführung verlaufen die voneinander beabstandeten formgebenden Flächen 8a und 14a der Matrize 8 und der Patrize 14 im wesentlichen parallel zueinander, wodurch entsprechend der Form des dazwischen ausgebildeten Zwi­ schenraumes 12 das zu spritzende Werkstück im wesentlichen eine flache Recht­ eckform erhält. Es ist aber auch denkbar, die formgebenden Flächen 8a und 14a der Matrize 8 und der Patrize 14 so auszubilden, daß auch Werkstücke mit ande­ ren, beispielsweise konvexen oder konkaven, Formen hergestellt werden können.

Die Patrize 14 ist beweglich gelagert, so daß wahlweise der Abstand zur Matrize 8 und somit die Tiefe des Zwischenraumes 12 in noch nachfolgend näher zu beschreibender Weise verändert werden kann. In der dargestellten Ausführung ist die Patrize 14 im wesentlichen rechtwinklig zu ihrer formgebenden Fläche 14a bzw. der formgebenden Fläche 8a der Matrize 8 bewegbar. Der Bewegungshub der Patrize 14 wird mit Hilfe eines rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Patrize 14 verstellbaren und am Rahmen 1 beweglich gelagerten Schiebers 16 erzeugt, an dem die bewegliche Patrize 14 mit ihrer rückseitigen Fläche 14b anliegt. Diese rückseitige Fläche 14b ist in gleicher Weise wie die korrespondierende Anlageflä­ che 16a des Schiebers 16 gegenüber dessen Bewegungsrichtung ein wenig ge­ neigt, wie Fig. 1 erkennen läßt, wodurch die Bewegung des Schiebers 16 in eine Hubbewegung der beweglichen Patrize 14 umgesetzt wird. Angetrieben wird der Schieber 18 von einer Hydraulik, von der nur der benachbarte Teil des Hydraulik­ zylinders 18 in Fig. 1 dargestellt ist.

Wie Fig. 1 ferner erkennen läßt, ist ein zylindrischer Stift 20 in einer in der be­ weglichen Patrize 14 entsprechend vorgesehenen (in den Figuren nicht näher bezeichneten) Bohrung abgedichtet und in dessen Längsrichtung verschieblich gelagert, dessen vorderes Ende 20a dem Auslaß 10 der Spritzdüse gegenüberliegt. Die Bewegungsrichtung des Stiftes 20 ist identisch mit der der beweglichen Patrize 14. Das gegenüberliegende Ende 20b des Stiftes 20 befindet sich in verschiebli­ chem Eingriff mit einer Führungsnut 22, die in einem Einsatz 24 ausgebildet ist, der in einer an der Seite der Anlagefläche 16a des Schiebers 16 vorgesehenen Aus­ sparung sitzt. Die Führungsnut 22 ist gegenüber der Bewegungsrichtung des Schiebers 16 geneigt, und zwar, wie Fig. 1 erkennen läßt, in einem größeren Winkel als die rückseitige Fläche 14b der beweglichen Patrize 14 bzw. die An­ lagefläche 16a des Schiebers 16. Die größere Neigung der Führungsnut 22 gegen­ über der Anlagefläche 16a des Schiebers 16 bzw. der rückseitigen Fläche 14b der beweglichen Patrize 14 bewirkt einen größeren Bewegungshub des Stiftes 20 gegenüber dem der beweglichen Patrize 14, was im einzelnen noch nachfolgend näher erläutert wird.

In Fig. 2 ist der Aufbau der Spritzdüse 2 im einzelnen gezeigt. Die Spritzdüse 2 bildet im wesentlichen einen rotationssymmetrischen Körper, dessen Achse in Bewegungsrichtung der beweglichen Patrize 14 und des Stiftes 20 und somit rechtwinklig zu den formgebenden Flächen 8a und 14a der Matrize 8 und der Patrize 14 verläuft. In einer in der Spritzdüse 2 entsprechend vorgesehenen Boh­ rung ist eine zylindrische Hülse 30 abgedichtet und in Längsrichtung verschieblich gelagert. Das dem Auslaß 10 der Spritzdüse 2 zugewandte Ende 30a der Hülse 30 weist einen geringeren Durchmesser auf als der übrige Teil der Hülse 30 und ist mit diesem über einen konischen Absatz 30b verbunden; entsprechend komplementär ist auch die die Hülse 30 aufnehmende Bohrung in der Spritzdüse 2 geformt. In der Wandung der Hülse 30 ist eine durchgehende Öffnung 32 ausgebildet, die in der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung der Hülse 30, in der sie mit ihrem vorderen Ende 30a bündig mit der formgebenden Fläche 8a der stationären Matrize 8 ab­ schließt, mit dem zweiten Einlaß 6 für die zweite Kunststoffkomponente kom­ muniziert.

In der Bohrung der Hülse 30 wiederum ist eine zylindrische Nadel 34 abgedichtet und in deren Längsrichtung verschieblich gelagert. In der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung erstreckt sich die Nadel 34 bis zum Auslaß 10 der Spritzdüse 2, so daß das vordere Ende 34a der Nadel 34 ebenfalls bündig mit der formgebenden Fläche 8a der stationären Matrize 8 abschließt.

Der Stift 20, die Hülse 30 und die Nadel 34 sind konzentrisch zueinander sowie zur (in den Figuren nicht näher dargestellten) Mittelachse der Spritzdüse 20 angeord­ net.

In ihrer in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung ist die bewegliche Patrize 14 auf einen Mindestabstand X zur stationären Matrize 8 eingestellt.

Der in der Patrize 14 beweglich gelagerte Stift 20 liegt in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung mit seinem vorderen Ende 20a am vorderen Ende 34a der Nadel 34 der Spritzdüse 2, so daß der Stift 20 mit seinem vorderen Ende 20a um das Maß X von der formgebenden Fläche 14a der Patrize 14 absteht.

Die ersten und zweiten Einlässe 4 und 6 für die unterschiedlichen Kunststoffkom­ ponenten, die im folgenden als "A" und "B" bezeichnet werden, münden jeweils in den die Hülse 30 aufnehmenden Hohlraum in der Spritzdüse 2, wie Fig. 2 erken­ nen läßt. In der in Fig. 2 gezeigten ersten Stellung der Hülse 30 wird jedoch der erste Einlaß 4 von der Hülse 30 verschlossen, so daß der erste Einlaß 4 mit dem Auslaß 10 der Spritzdüse 2 nicht kommunizieren kann. Zwar kommuniziert die Durchgangsöffnung 32 in der Hülse 30 mit dem zweiten Einlaß 6, wie Fig. 2 erkennen läßt, jedoch wird die Durchgangsöffnung 32 von der in ihrer ersten Stellung befindlichen Nadel 34 verschlossen, so daß die Durchgangsöffnung 32 und somit der zweite Einlaß 6 ebenfalls nicht mit dem Auslaß 10 in Verbindung steht. Demnach sind beide Einlässe 4 und 6 in der in Fig. 2 gezeigten Situation verschlossen, so daß keine der beiden Kunststoffkomponenten über den Auslaß 10 in den Hohlraum 12 gespritzt werden kann.

Um nun die erste Kunststoffkomponente A vom ersten Einlaß 4 über die Spritzdüse 2 durch deren Auslaß 10 in den Zwischenraum 12 zu spritzen, wird die Hülse 30 in die in Fig. 3 gezeigte zweite Stellung so weit zurückgefahren, daß am Auslaß 10 der Spritzdüse 2 ein ringförmiger erster Austrittsöffnungsabschnitt 10a gebildet wird, der das vordere Ende 34a der weiterhin in ihrer ersten Stellung verbleibenden Nadel 34 umgibt, außerdem der erste Einlaß 4 freigegeben wird und auf diese Weise durch den nun frei gewordenen Abschnitt 36 des in der Spritzdüse 2 ausge­ bildeten Hohlraumes eine Verbindung zwischen dem ersten Einlaß 4 und dem ersten Austrittsöffnungsabschnitt 10a des Auslasses 10 geschaffen wird. Dabei verbleiben die bewegliche Patrize 14 und auch der bewegliche Stift 20 in ihrer ersten Stellung, so daß die bewegliche Patrize 10 weiterhin auf den Minimalab­ stand Y gegenüber der Matrize eingestellt ist und der Stift 20 mit seinem vorderen Ende 20a am vorderen Ende 34a der Nadel 34 anliegt.

Nun kann die erste Kunststoffkomponente A durch den Einlaß 4 über den Hohl­ raumabschnitt 36 aus dem Auslaß 10 der Spritzdüse 2 in den Zwischenraum 12 zwischen Matrize 8 und Patrize 10 gespritzt werden, wodurch die erste Lage 40 des zu formenden Werkstückes hergestellt wird, wobei durch den in Anlage an die Nadel 34 befindlichen Stift 20 ein Ringanguß gebildet wird.

Nach Beendigung des Spritzens der ersten Kunststoffkomponente A wird der erste Einlaß 4 wieder verschlossen, indem die Hülse 30 wieder in ihre (in Fig. 2 bereits gezeigte) erste Stellung vorgefahren wird. Dabei drückt die Hülse 30 mit ihrem vorderen Ende 30a den noch im Hohlraumabschnitt 36 (vgl. Fig. 3) verbliebenen Rest der ersten Kunststoff komponente A aus dem Auslaß 10 der Spritzdüse 2 in den Zwischenraum 12, wodurch sich ein Selbstreinigungseffekt ergibt. In der ersten Stellung ist der Hohlraum in der Spritzdüse 2 von der Hülse 30 wieder vollständig verschlossen und liegt die Hülse 30 mit ihrem vorderen Ende 30a bündig zur formgebenden Fläche 8a der Matrize 8, wie Fig. 4 erkennen läßt.

Anschließend wird die bewegliche Patrize 14 um ein Maß Y zurückgefahren, so daß sich die bewegliche Patrize 14 nun in einem Maximalabstand X + Y von der Matrize 8 befindet. Auf diese Weise wird ein neuer Zwischenraum 12' mit der Tiefe des Maßes Y zwischen der bereits gespritzten Lage 40 und der formgebenden Fläche 14a der Patrize 14 gebildet. Gleichzeitig wird der Stift 20 in eine zweite Stellung so weit zurückgefahren, daß er nun mit seinem vorderen Ende 20a bündig mit der formgebenden Fläche 14a der Patrize 14 abschließt, wie Fig. 4 erkennen läßt. Der Bewegungshub des Stiftes 20 ist also um das Maß X größer als der der beweglichen Patrize 14, was durch die unterschiedlichen Neigungen der rückseiti­ gen Fläche 14b der beweglichen Patrize 14 bzw. der Anlagefläche 16a des Schie­ bers 16 einerseits und der Führungsnut 22 im Einsatz 24 andererseits (siehe Fig. 1) berücksichtigt wird, da das Zurückfahren der Patrize 14 und des Stiftes 20 durch eine entsprechende Verstellung des Schiebers 18 gleichzeitig erfolgt.

Schließlich wird die Nadel 34 in der Hülse 30 der Spritzdüse 2 in eine in Fig. 4 gezeigte zweite Stellung so weit zurückgefahren, daß ein kreisförmiger zweiter Austrittsöffnungsabschnitt 1 Ob des Auslasses 10 in der Bohrung 38 der Hülse 30 und ein dahinterliegender weiterer Abschnitt dieser Bohrung 38 sowie die Durch­ gangsöffnung 32 in der Wandung der Hülse 30 frei werden. Auf diese Weise entsteht eine Verbindung zwischen dem zweiten Einlaß 6 über die Durchgangsöff­ nung 32, die Bohrung 38 und den zweiten Austrittsöffnungsabschnitt 10b des Auslasses 10 durch den vom Stift 20 gebildeten Ringanguß 41 mit dem neu gebildeten Zwischenraum 12'.

Durch die so gebildete Verbindung wird die zweite Kunststoff komponente B in den neuen Zwischenraum 12' gespritzt, wodurch auf der ersten Lage 40, bestehend aus der ersten Kunststoffkomponente, eine zweite Lage 42 aus der zweiten Kunst­ stoffkomponente gebildet wird, wie Fig. 5 erkennen läßt.

Anschließend wird die Nadel 34 in der Spritzdüse 2 wieder in ihre erste Stellung vorgefahren, so daß sie mit ihrem vorderen Ende 34a bündig mit der formgebenden Fläche 8a der stationären Matrize 8 abschließt. Dabei wird aus der Bohrung 38 der Hülse 30 der noch dort verbliebene Rest der zweiten Kunststoffkomponente B durch den Auslaß 10 herausgedrückt, so daß die Spritzdüse 2 auch von Resten der zweiten Kunststoff komponente gereinigt wird. Diese Situation ist in Fig. 6 darge­ stellt.

Abschließend kann das aus den beiden Lagen 40 und 42 hergestellte Werkstück W entnommen werden, wozu vorzugsweis die beweglichen Patrize 14 um ein weite­ res Maß von der stationären Matrize 8 zurückgefahren wird.

Zur Herstellung eines neuen Werkstückes kann dann der Spritzvorgang in der zuvor beschriebenen Weise wiederholt werden, ohne daß zuvor irgendwelche Reinigungs­ maßnahmen oder sonstige Einstellungen an der Vorrichtung vorgenommen werden müssen.

Die zuvor beschriebenen Bewegungsabläufe der beweglichen Patrize 14, des Stiftes 20, der Hülse 30 und der Nadel 34 lassen sich vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung automatisch steuern, die in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist.

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Spritzgießen eines Werkstückes (W) aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten (A, B), mit einer Spritzdüse (2), die einen ersten Einlaß (4) für die erste Materialkomponente (A), einen zweiten Einlaß (6) für die zweite Materialkomponente (B) und einen Auslaß (10) aufweist und in der ein erster Einsatz (30) derart beweglich angeordnet ist, daß er den ersten Einlaß (4) in einer ersten Stellung verschließt und in einer zweiten Stellung mit dem Auslaß (10) verbindet, wobei im ersten Einsatz (30) ein zum Auslaß (10) führender Kanal (32, 38) ausgebildet und ein zweiter Einsatz (34) derart beweglich angeordnet ist, daß der zweite Einsatz (34) den Kanal (32, 38) in einer ersten Stellung verschließt und in einer zweiten Stellung öffnet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (32, 38) im ersten Einsatz (30) derart ausgebildet ist, daß der zweite Einlaß (6) in der ersten Stellung des ersten Ein­ satzes (30) mit dem Kanal (32, 38) verbunden und in der zweiten Stellung des ersten Einsatzes (30) verschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Einsatz (30) in seiner ersten Stellung bis zum Auslaß (10) hin erstreckt und/oder sich der zweite Einsatz (34) in seiner ersten Stellung bis zum Auslaß (10) hin erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit mindestens einem ersten Formteil (8) und einem zweiten Formteil (14), das in einem Abstand vom ersten Formteil (8) unter Bildung eines Zwischenraumes (12) angeordnet ist, in den der Auslaß (10) der Spritzdüse (2) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile (8, 14) relativ zueinander bewegbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den ersten und zweiten Formteilen (8, 14) über deren Länge im wesentlichen konstant ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Formteil (8) stationär und das andere Formteil (14) beweglich gelagert ist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Formteile (8, 14) zwischen einem Mindestabstand (X), der der gewünschten Dicke des aus einer der Material­ komponenten (A) zu formenden ersten Abschnittes (40) des zu spritzenden Werk­ stückes (W) entspricht, und einem Maximalabstand (X + Y) relativ zueinander bewegbar sind, der der gesamten Dicke des zu spritzenden Werkstückes (W) entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, die die Bewegung der ersten und zweiten Formteile (8, 14) zueinander und die Spritzdüse (2) derart steuert, daß in einem ersten Betriebs­ modus die Formteile (8, 14) auf den Mindestabstand (X) voneinander eingestellt sind und sich der erste Einsatz (30) der Spritzdüse (2) in seiner zweiten Stellung befindet und in einem zweiten Betriebsmodus die ersten und zweiten Formteile (8, 14) auf den Maximalabstand voneinander eingestellt sind und sich der erste Einsatz (30) in seiner ersten Stellung und der zweite Einsatz (34) der Spritzdüse (2) in seiner zweiten Stellung befindet.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (10) einen ersten und einen zweiten Aus­ trittsöffnungsabschnitt (10a, 10b) aufweist, der erste Einsatz (30) in seiner zweiten Stellung den ersten Einlaß (4) mit dem ersten Austrittsöffnungsabschnitt (10a) verbindet und der Kanal (38) im ersten Einsatz (30) zum zweiten Austrittsöffnungs­ abschnitt (10b) führt.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Einsatz (30) in seiner ersten Stellung bis in den ersten Austrittsöffnungsabschnitt (10a) erstreckt und/oder sich der zweite Einsatz (34) in seiner zweiten Stellung bis in den zweiten Austrittsöffnungs­ abschnitt (10b) erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Austrittsöffnungsabschnitt (10) den zweiten Austrittsöffnungsabschnitt (10b), vorzugsweise konzentrisch, umgibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Austrittsöffnungsabschnitt (10a) einerseits von der Außenfläche des zweiten Einsatzes (34) und andererseits von der Innen­ fläche eines in der Spritzdüse ausgebildeten ersten Hohlraumes (36), in dem der erste Einsatz (30) beweglich gelagert ist, und der zweite Austrittsöffnungsabschnitt (10b) von der Innenfläche eines im ersten Einsatz (30) ausgebildeten zweiten Hohlraumes (38), in dem der zweite Einsatz (34) beweglich gelagert ist, begrenzt wird.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 11, gekennzeichnet durch ein bewegliches Element (20), das in einer ersten Stellung im Zwischenraum (12) angeordnet ist und sich dabei in Anlage am zweiten Einsatz (34) befindet und in einer zweiten Stellung aus dem Zwischenraum (12) entfernt ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16, 22, 24) das bewegliche Element (20) derart steuert, daß es sich im ersten Betriebsmodus in seiner ersten Stellung und im zweiten Betriebsmodus in seiner zweiten Stellung befindet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (20) in einem (14) der Formteile gelagert ist.

15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Element (20) als Stift ausgebildet ist, der in Längsrichtung bewegbar gelagert und mit seinem freien Ende (20a) in Anlage an den zweiten Einsatz (34) bringbar ist.

16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einsatz (30) als Hülse ausgebildet ist, die in einer in der Spritzdüse (2) vorgesehenen Bohrung (36) abgedichtet und in Längsrichtung verschieblich gela­ gert ist und deren Wandung eine Öffnung (32) aufweist, die in der ersten Stellung des ersten Einsatzes (30) mit dem zweiten Einlaß (6) und in der zweiten Stellung des zweiten Einsatzes (34) außerdem mit dem Kanal (38) kommuniziert.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Einsatz (34) als Nadel ausgebildet ist, die in der den Kanal (38) bildenden Bohrung des ersten Einsatzes (30) abgedichtet und in Längsrichtung verschieblich gelagert ist.

18. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß der nadelförmige zweite Einsatz (34) konzentrisch im hülsenförmigen ersten Einsatz (30) angeordnet ist.

19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Einlaß (4) zwischen dem zweiten Einlaß (6) und dem Auslaß (10) liegt.

20. Verfahren zum Spritzgießen eines Werkstückes (W) aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialkomponenten (A, B) mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit den Schritten,

• A) den ersten Einsatz (30) in seine zweite Stellung zu bewegen, wobei der zweite Einsatz (34) in seiner ersten Stellung verbleibt,
• B) die erste Materialkomponente (A) durch den ersten Einlaß (4) in die Spritz­ düse (2) zu drücken,
• C) den ersten Einsatz (30) wieder in seine erste Stellung zu bewegen,
• D) den zweiten Einsatz (34) in seine zweite Stellung zu bewegen,
• E) die zweite Materialkomponente (B) durch den zweiten Einlaß (6) in die Spritzdüse (2) zu drücken und
• F) den zweiten Einsatz (34) wieder in seine erste Stellung zu bewegen.

21. Verfahren nach Anspruch 20 mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, bei welchem die Formteile (8, 14) vor Schritt II auf den Mindestabstand vonein­ ander und nach Schritt II und vor Schritt V auf den Maximalabstand voneinander eingestellt werden.

22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, bei welchem das bewegliche Element (20) sich während der Schritte I und II in seiner ersten Stellung befindet, vor Schritt V in seine zweite Stellung und nach Schritt V wieder in seiner ersten Stellung bewegt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22 mittels einer Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei welchem nach Schritt II und vor Schritt V das bewegliche Element (20) so weit in das Formteil (14) zurückbewegt wird, daß das freie Ende (20a) des beweglichen Elementes (20) mit dem Formteil (14) im wesentlichen bündig abschließt.