DE29716742U1

DE29716742U1 - Werkzeug zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Kunststoffgegenständen

Info

Publication number: DE29716742U1
Application number: DE29716742U
Authority: DE
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbau Holding GmbH
Priority date: 1997-09-18
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 1997-11-13
Anticipated expiration: 2007-09-19

Description

Werkzeug zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Kunststoffgegenständen

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Kunststoffgegenständen, das aufweist:

- mindestens zwei zusammenwirkende Werkzeughälften, die von Werkzeugaufspannplatten mit einer Schließkraft beaufschlagt werden und

- mindestens eine Kavität, die die Geometrie des zu fertigenden Kunststoffgegenstandes definiert.

Bei der Herstellung von Kunststoffgegenständen, die aus mehreren Rohmaterialien bestehen, kommt es darauf an, diese möglichst gut vor dem Einspritzen ins Formwerkzeug zu vermischen, damit aus den beiden unterschiedlichen Rohstoffen ein möglichst homogener Spritzgießwerkstoff entsteht. Der intensiven Vermischung der einzelnen Materialkomponenten kommt dabei eine große Bedeutung zu.

Aus der DE-GM 74 14 436 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt. Dort werden Mehrkomponenten-Kunststoffe, insbesondere Polyurethan, verarbeitet, indem einer Mischkammer die zu vermischenden einzelnen Komponenten zugeführt werden. Dabei werden die einzelnen Komponenten über Zufuhrungsleitungen in die Mischkammer gefördert. Gleichzeitig wird ein Rührwerk, das sich in der Mischkammer befindet, in Gang gesetzt. Damit beginnt auch der Austritt des durchmischten Kunststoffes aus der Austrittsöffhung der Mischkammer in die Werkzeugkavität.

Nachteilhaft ist bei der bekannten Vorrichtung, daß eine recht aufwendige apparative Anordnung erforderlich ist, um die Mischung der einzelnen Kunststoffkomponenten vor dem Einspritzen in die Werkzeugkavität zu bewerkstelligen. Das bedingt auch eine relativ

unflexible Anwendung der Spritzgießmaschine, was sich besonders dann auswirkt, wenn sie auf eine neue Spritzgießaufgabe umgerüstet werden soll.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, die Spritzgießmaschine schnell und einfach auf neue Anforderungen umzurüsten, namentlich von normalem Spritzgießbetrieb auf das Spritzgießen einer Kunststofrmischung, die aus mindestens zwei Komponenten besteht, die vermischt werden müssen.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist gekennzeichnet durch

ein Mischelement (7), das fest, jedoch lösbar, mit einer Werkzeughälfte (2) verbunden ist (15),

wobei das Mischelement (7) von mindestens zwei Förderelementen (8, 9) fur mindestens zwei zu verarbeitende Materialien (Kl, K2) gespeist wird.

Das Mischelement, das aus dem Stand der Technik als separat arbeitende Einheit vor dem Spritzgießwerkzeug bekannt ist, ist erfindungsgemäß also als Element ausgeführt, das in eine Werkzeughälfte integriert ist und somit bei Bedarf an dieser Werkzeughälfte befestigt wird.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß das Mischelement (7) zur Vermischung der mindestens zwei Materialien (Kl, K2) Mischoder Scherelemente (10) aufweist, die von einem Antrieb (11), insbesondere einem elektrischen oder hydraulischen Antrieb, angetrieben werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, daß das Mischelement (2) eine von dem Antrieb (11) angetriebene Welle (12) aufweist, auf der Misch- und/oder Scherelemente (10) angeordnet sind. Diese Misch- oder Scherelemente (10) können eine im wesentlichen zylindrische Außenkontur aufweisen, und in einer zylindrischen Bohrung (13) des Gehäuses des Mischelements (7) rotieren.

Ferner kann vorgesehen werden, daß zwischen Mischelement (7) und Kavität (6) eine Verschlußdüse (14) angeordnet ist.

Zur besonders leichten Bedienung ist schließlich vorgesehen, daß die feste, jedoch lösbare Verbindung (15), die das Mischelement (7) an der Werkzeughälfte (2) befestigt, als Schnellwechselverbindung ausgeführt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Die Figur zeigt schematisch den Schnitt durch eine Spritzgießvorrichtung für die Verarbeitung zweier Kunststoffkomponenten Kl und K2.

Zwei unterschiedliche Kunststoffe Kl und K2 werden in jeweils einem Plastifizierextruder 8 und 9 aufgeschmolzen, d. h. der Kunststoff wird zunächst in den jeweiligen Schneckeneinheiten plastifiziert. Die beiden Schmelzeströme werden einem Mischelement 7 zugeführt, d. h. der piastifizierte Kunststoff für das nächste zu fertigende Formteil wird von den üblichen Spritzeinheiten (in der Figur nicht näher dargestellt) der Extruder 8, 9 in das Mischelement geleitet.

Das Mischelement 7 ist erfindungsgemäß mit einer Schnellwechselverbindung 15, z. B. zwei Schrauben-Muttern-Verbindungen, mit einer der beiden Werkzeughälften 1, 2, nämlich mit der Hälfte 2, verbunden. Das Werkzeug 1, 2 weist eine Kavität 6 auf, die die Kontur eines zu fertigenden Kunststoffgegenstandes 3 definiert. Das Werkzeug 1, 2 ist wiederum von zwei Werkzeugaufspannplatten 4 und 5 aufgenommen, die in bekannter Weise relativ zueinander bewegbar sind.

Im Mischelement 7 werden die Schmelzekomponenten Kl und K2 vermischt und homogenisiert, bevor sie in die Kavität 6 des Werkzeugs 1, 2 eingespritzt werden. Dadurch entsteht in bekannter Weise ein Spritzgießformteil 3.

Das Mischelement 7 weist - in bekannter Weise - Misch- und/oder Scherelemente 10 auf. Diese können über einen Elektro- oder Hydromotor 11 rotatorisch angetrieben werden, so daß es zu einer

Vermischung beider Komponenten Kl und K2 im Mischelement 7 kommt. Hierzu steht der Elektro- oder Hydromotor 11 mit einer Welle 12 in drehfester Verbindung, auf der die Misch- und Scherelemente 10 angeordnet sind.

Die Anordnung der Elemente 10 auf der Welle 12 kann an die aktuellen Bedürfhisse angepaßt werden. Hierzu werden Mischelemente oder Scherelemente in gewünschten Sequenzen auf der Welle angeordnet, wobei Erfahrungswerte die Anordnung bestimmen.

Vor der Einspritzung der Kunststoffkomponenten Kl und K2 wird der Elektro- oder Hydromotor 11 aktiviert, womit sich die Misch- und Scherelemente 10 in Bewegung setzen. Bereits das erste eintretende Material Kl wird so mit dem ebenfalls in das Mischelement 7 eintretenden Material K2 effizient durchmischt. Für die Drehzahl der Welle 12 kann ein Zeitprofil vorgegeben werden, daß den rheologischen Verhältnissen Rechung trägt. Die Durchmischung wird damit vom Einspritzvorgang abgekoppelt.

Die gezeigte und beschriebene Vermischung erfolgt aktiv, d. h. durch einen 'dynamischen Mischer¹. Genauso kann der Erfindungsgegenstand auch bei einem 'statischen' Mischer verwendet und eingesetzt werden, bei dem also keine separaten Mischelemente vorhanden sind, sondern die Vermischung der Komponenten Kl, K2 bei der Durchströmung des Mischelements 7 erfolgt.

Die gute Vermischung der Einzelkomponenten ist insbesondere dann besonders wichtig, wenn die Komponenten eine chemische Reaktion ausüben. Durch die gute Vermischung können beispielsweise auch Kunststoffschmelzen mit stark unterschiedlicher Viskosität gut durchmischt verarbeitet werden.

Zur Maximierung der Vermischungsleistung kann vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor 11 des Mischelements 7 die Durchmischung bereits aktiviert, bevor Schmelze Kl bzw. K2 in das Mischelement 7 eintritt, und daß der Antrieb auch noch für gewisse Zeit nach dem Ende des Einspeisens von Schmelze in das Mischelement fortgesetzt wird.

Wenngleich der Fall nicht dargestellt ist, kann auch vorgesehen werden, anstelle der in der Figur dargestellten Konzeption ein Mischelement vorzusehen, bei dem zwei ineinandergreifende (ggf. verzahnte) Mischzylinder zum Einsatz kommen.

Erfindungsgemäß ist lediglich wesentlich, daß das Mischelement 7 direkt mit einer Werkzeughälfte verbunden ist.

Obwohl grundsätzlich beim Spritzgießen zunächst ein Dosieren des Kunststoffes über die Schneckenschubeinheit des Extruders erfolgt und danach der Kunststoff über die Schnecke als Kolben eingespritzt wird und somit erst dann Schmelze in das Mischelement 7 gelangt, ist es jedoch genauso möglich, bereits während der Plastifizierung den Kunststoff dem Mischelement 7 zuzuführen und somit den normalerweise getrennten Dosier- und Einspritzvorgang durch einen gleichzeitigen Vorgang der Plastifizierung und Einspritzung vorzunehmen. Dies ist z. B. beim sog. Intrusionsverfahren der Fall.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mischbewegung im Mischelement 7 gemäß einer vorgegebenen Zeitfunktion (n(t)) erfolgt. D. h. es wird beispielsweise von der Maschinensteuerung für die Drehzahl des Antriebs 10 ein Zeitverlauf vorgegeben, der unabhängig von anderen Prozeßparametem ist. Damit wird es insbesondere möglich, bereits vor der Zuführung der zu mischenden Komponenten die Mischvorrichtung zu aktivieren, so daß von Anfang an eine optimale Durchmischung der Materialien erreicht werden kann.

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Bezugszeichenliste:

1,2 Spritzgießwerkzeug

3 Kunststoffgegenstand

4, 5 Werkzeugaufspannplatten

6 Werkzeugkavität

7 Mischelement

8, 9 Förderelemente für die Materialien Kl und K2; Extruder

10 Misch- oder Scherelemente

11 Antrieb

12 Welle

13 Bohrung des Gehäuses des Mischelements

14 Verschlußdüse

15 Schnellwechselverbindung

Kl erstes spritzgießfähiges Kunststoffmaterial K2 zweites Material

Claims

Schutzansprüche:

1. Werkzeug (1, 2) zum Spritzgießen von aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialien (Kl, K2) bestehenden Kunststoffgegenständen (3), das aufweist:

- mindestens zwei zusammenwirkende Werkzeughälften (1, 2), die von Werkzeugaufspannplatten (4, 5) mit einer Schließkraft beaufschlagt werden und

- mindestens eine Kavität (6), die die Geometrie des zu fertigenden Kunststoffgegenstandes (3) definiert,

gekennzeichnet durch

wobei das Mischelement (7) von mindestens zwei Förderelementen (8, 9) für mindestens zwei zu verarbeitende Materialien (Kl, K2) gespeist wird.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (7) zur Vermischung der mindestens zwei Materialien (Kl, K2) Misch- oder Scherelemente (10) aufweist, die von einem Antrieb (11), insbesondere einem elektrischen oder hydraulischen Antrieb, angetrieben werden.

• ••*a · * *

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement (2) eine von dem Antrieb (11) angetriebene Welle (12) aufweist, auf der Misch- und/oder Scherelemente (10) angeordnet sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischoder Scherelemente (10) im wesentlichen eine zylindrische Außenkontur aufweisen, und daß sie in einer zylindrischen Bohrung (13) des Gehäuses des Mischelements (7) rotieren.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mischelement (7) und Kavität (6) eine Verschlußdüse (14) angeordnet ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die feste, jedoch lösbare Verbindung (15), die das Mischelement (7) an der Werkzeughälfte (2) befestigt, als Schnellwechselverbindung ausgeführt ist.