DE3247000A1

DE3247000A1 - Vorrichtung zur herstellung von kunststoff-formkoerpern

Info

Publication number: DE3247000A1
Application number: DE19823247000
Authority: DE
Inventors: Jürgen 5912 Hilchenbach Ehritt
Original assignee: Battenfeld Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1982-12-18
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1984-06-20
Also published as: DE3247000C2

Description

Vorrichtung ZLu# Herstellung von Kunststoff-FormkOrpern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus dem DE-Gm 80 34 325 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpeni mit einer kompakten Außenhaut aus treibmittelfreiem Kunststoff und einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff bekannt. Diese Vorrichtung besteht aus einem Spritzkopf, der einerseits gegen eine Form zum Anliegen bringbar ist und dem andererseits zwei getrennte Spritzeinheiten zugeordnet sind. Die beiden Spritzeinheiten, die beispielsweise als Extruder ausgebildet sind, liefern die unterschiedlichen Kunststoffmassen, d.h. die eine Spritzeinheit fördert die plastifizierte, kompakte, also treibmittelfreie Kunststoffmasse, während die andere Spritzeinheit plastifizierte, treibmittelhaltige Kunststoffmasse abgibt. Der Spritzkopf besitzt einen in eine Ausspritzöffnung übergehendenKanal, in den mit axialem Abstand von der Ausspritzöffnung und voneinander zwei Zuführkanäle münden, die mit den beiden Spritzeinheiten verbunden sind. In dem Kanal ist eine axial verschiebbare Schließnadel angeordnet, mit der die beiden Zuführkanäle vom Kanal abtrennbar und die Ausspritzöffnung durch ein kegelförmiges Endstück absperrbar ist. Diese Spritzkopfausbildung gestattet es, beide Zuführkanäle und die Ausspritzöffnung gleichzeitig abzusperren, die Ausspritzöffnung und den derselben am nächsten liegenden Zuführkanal freizugeben sowie die Ausspritzöffnung und beide Zuführkanäle gleichzeitig freizugeben. Mit einer solchen Spritzkopfausbildung ist es jedoch nicht möglich, die Aussprltzöffnung und den am weitesten von derselben entfernten Zuführkanal freizugeben und gleichzeitig den der Ausspritzöffnung benachbarten Zuführkanal geschlossen zu halten. Dadurch ist es nicht möglich, einen kontinuierlichen übergang von der kompakten Kunststoffmasse auf die treibmittelhaitige Kunststoffmasse und umgekehrt zu erzielen. Um dies zu erreichen, müssen in die ~-führkanäle dieses Spritzkopfes besondere Absperreinrichtungen eingesetzt werden, durch die sich der Herstellungs#aufwand erheblich erhöht.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Forrrkörpern mit einer kompakten Außenhaut aus treibmlttelfreiem Kunststoff und mit einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff so auszubilden, daß unter gleichzeitiger Verringerung des Herstellungsaufwandes beim Spritzvorgang ein kontinuierlicher uebergang von der einen Kunststoffmasse auf die andere Kunststoffmasse und umgekehrt möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale vorgeschlagen. Durch diese Ausbildung der Vorrichtung ist ein kontinuierlicher übergang von koakter Kunststoffmasse zu treibmittelhaltiger Kunststoffmasse ohne Anordnung von besonderen Absperrvorrichtungen möglich. Zusätzlich wird hier erreicht, daß ohne besondere Absperrvorrichtungen sowohl treibmittelfreie Kunststoffmasse als auch treibmittelhaltige Kunststoffmasse getrennt in die Form eingespritzt werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 bis 4 den die Schließnadel aufnehmenden Kanal mit der Schließnadel in unterschiedlichen Stellungen.
Von einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern mit einer kompakten Außenhaut aus treibmittelfreiem Kunststoff und mit einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff ist in der Fig. 2 der Zeichnung nur ein Spritzkopf 1 in vereinfachter Weise dargestellt, der über ein Mundstück 2 an einer Angußbuchse 3 einer vereinfacht gezeichneten Form 4 mit Formhohlraum 5 anliegt. Von dem Mundstück 2 erstreckt sich ein Kanal 6 durch den Spritzkopf 1 der eine axial verschiebbare Schließnadel 7 aufnimmt. An seinem dem mundstück 2 abgewandten Ende ist die Schließnadel 7 mit einem nur angedeuteten, bspw. hydraulisch beaufschlagbaren Verschiebeantrieb 8 verbunden. Mit Abstand vom Mundstück 2, das eine Ausspritzöffnung 9 besitzt, mündet unter einem Winkel von etwa 500 ein Zuführkanal 10 in den Kanal 6, wobei der Zuführkanal 10 an seinem aus dem Spritzkopf 1 herausgeführten Ende mit einer nicht gezeichneten Spritzeinheit verbunden ist. Über den Zuführkanal 10 wird treibmittelhaltiger Kunststoff "B" dem Spritzkopf 1 zugeführt. Mit axialem Abstand von dem Zuführkanal 10 mündet ein weiterer Zuführkanal 11, ebenfalls unter einem Winkel von etwa 450, in den Kanal 6. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist der Zuführkanal 11 um 1800 gegenüber dem Zuführkanal 10 versetzt angeordnet. An den Zuführkanal 11 ist ebenfalls eine nicht gezeichnete Spritzeinheit angeschlossen, über die treibmittelfreier Kunststoff "A" in den Spritzkopf 1 gelangt.
In die Schließnadel 7 ist ein Verbindungskanal 12 eingearbeitet, der in diesem Ausführungsbeispiel über zwei winklig zueinander angeordnete Offnungen 13 derart in der freien kegelförmigen Stirnfläche 14 der Schließnadel 7 mündet, daß die öffnungen 13 in der Stellung der Schließnadel 7 gemäß Fig. 1 durch eine entsprechende schräge Fläche des Mundstücks 3 geschlossen sind. über diesen Verbindungskanal 12 kann der Zuführkanal 11 mit der Ausspritzöffnung 9 des Mundstückes 2 verbunden werden Dazu weist der im wesentlichen in axialer Richtung verlaufende Verbindungskanal 12 eine radial gerichtete Austrittsöffnung 15 auf, die sich bis zur Mantelfläche des Kanales 6 erstreckt. In der Schließstellung der Schließnadel 7 gemäß Fig. 1 ist die radiale Austrittsöffnung 15 so in der Schließnadel 7 eingearbeitet, daß sich deren vordere, der freien Stirnfläche 14 der Schließnadel 7 zugewandte Kante 16 im Bereich der Wandung des Kanales 6 zwischen dem Mundstück 2 und dem Zuführkanal 11 befindet. Während die hintere der Stirnfläche 14 abgewandte Kante 17 der radialen Austrittsöffnung 15 hinter der Vorderkante 18 des Zuführkanales 11 angeordnet ist, so daß sich in dieser Stellung der Schließnadel 7 die radiale Austrittsöffnung 15 zumindest geringfügig mit dem Zuführkanal 11 überdeckt. Der axiale Abstand der vorderen Kante 16 der radialen Austrittsöffnung 15 von der freien Stirnfläche 14 der Schließnadel 7 ist größer als der kleinste axiale Abstand zwischen der Vorderkante 20 des Zuführkanales 10 und der Vorderkante 18 des Zuführkanales 11 aber kleiner als der größte axiale Abstand zwischen der Vorderkante 20 des Zuführkanales 10 und der Hinterkante 21 des Zuführkanales 11 ausgebildet. Dadurch ist es, wie weiter unten erläutert, möglich, die beiden Zuführkanäle 10,11 sowohl getrennt als auch ge-.
meinsam mit der Ausspritzöffnung 9 in Strömungsverbindung zu bringen.
In der Fig. 1 befindet sich die Schließnadel 7 in ihrer Schließstellung, in der sie mit ihrer kegelförmigen Stirnfläche 14 am Mundstück 2 anliegt.
Die Öffnungen 13 sind geschlossen. Die Form 4 ist leer urd für einen neuen Spritzvosgang bereit. In dem Zuführkanal 10 befindet sich treibmittelhaltiger Kunststoff "B", und der Zuführkanal 11 ist mit treibmittelfreiem Kunststoff "A" gefüllt, wobei der treibmittelfreie Kunststoff "A" durch die geringfügige überdeckung des Zuführkanales 11 mit dem Verbindungskanal 12 auch denselben ausfüllt.
Zur Einleitung des Spritzvorganves wird die Schließnadel 7 durch den Verschiebeantrieb 8 aus ihrer Stellung gemäß Fig. 1 in die Stellung der Fig. 2 bewegt. Dadurch werden die öffnungen 13 freigegeben und der Verbindungskanal 12 ist vollflächig an den Zuführkanal 11 angeschlossen, so daß treibmittelfreier Kunststoff "A" über den Verbindungskanal 12 und die öffnungen 13 in den Kanal 6 und von hier über die Ausspritzöffnung 9 in den Formhohlraum 5 der Form 4 gelangen kann. Nach der Einspritzung einer vorgegebenen Menge des Kunststoffes "A" in den Formhohlraum 5 wird die Schließnadel 7 allmählich in die Stellung gemäß Fig. 3 bewegt.
Unter gleichzeitiger Einspritzung von kompaktem Kunststoff "A" dringt nun treibmittelhaltiger Kunststoff "B" aus dem Zuführkanal 10 in das Zentrum des kompakten Kunststoffes "A" und strömt mit diesem aus dem Kanal 6 über die Ausspritzöffnung 9 in den Formhohlraum 5 der Form 4.
Da in dieser Stellung der Schließnadel 7 der Zuführkanal 11 den Verbindungskanal 12 nur teilweise überdeckt, ist der Anteil an kompaktem Kunststoff "A" gering. Mit der weiteren Bewegung der Schließnadel 7 wird der Zuführkanal 11 vollständig geschlossen, so daß jetzt nur treibmittelhaltiger Kunststoff "B" in den Formhohlraum 5 strömt, wobei sich an der Wandung des Formhohlraumes 5 eine düle Schicht aus kompaktem Kunststoff "A" ausbildet. Dies wird dadurch erreicht, daß sich im normalerweise drucklosen Formhohlraum 5 der treibmittelhaltige Kunststoff "B" ausdehnen bzw. aufschäumen kann.
Sobald sich eine vorgegebene Menge des Kunststoffes "B" im Formhohlraum 5 befindet, wird die Schließnadel wieder allmählich über die Stellungen der Fig. 3 und 2 in die Stellung gemäß Fig. 1 bewegt. Dabei nimmt der Anteil an treibmittelhaltigem Kunststoff "B" ab, während die Menge des treibmittelfreien Kunststoffes "A" zunimmt. In der Stellung der Schließnadel 7 gemäß Fig. 1 sind die öffnungen 13 und damit der zanal 12 wieder verschlossen. Nach dem Aushärten und Entfernen des im Formhohlraum 5 gebildeten Formkörpers kann die Form 4 entleert werden, die danach wieder zur Bildung eines neuen Formkörpers in der beschriebenen Weise zur Verfügung steht. Die einzelnen Stellungen der Schließnadel 7 gemäß den Fig. 1 bis 4 können in an sich bekannter Weise durch den hydraulischen Verschiebeantrieb 8 vorgegeben werden. In Abänderung des gezeichneten Ausführungsbeispieles ist es möglich, den Kanal 12 zentrisch im kegelförmigen Endstück der Schließnadel 7 münden zu lassen, wobei jedoch in der Stellung der Schließnadel 7 gemäß Fig. 1 keine überdeckung zwischen dem Zuführkanal 11 und dem Verbindungskanal 12 vorhanden sein darf. Der Kanal 12 ist im Bereich der kegelförmigen Stirnfläche 14 dann entweder offen ausgebildet oder mit einem Rückschlagventil versehen.
Wenn die beiden Zuführkanäle 10, 11 nicht oder nicht ausreichend winkelversetzt gegeneinander angeordnet sind, muß der kleinste axiale Abstand zwischen den Kanten 18, 19 derselben größer als die axiale Ausdehnung der radialen Austrittsöffnung 15 ausgebildet sein.
Durch Wahl einer entsprechenden Querschnittsform der Austrittsöffnung 15 und/oder des Zuführkanales 11 kann die Zunahme oder Abnahme des freien Strömungsquerschnitts beim öffnen oder beim Schließen des Zuführkanales 11 beeinflußt werden. Dies kann sich vorteilhaft beim Übergang von treibmittelfreiem Kunststoff "A" auf treibmittelhaltigen Kunststoff "B" auswirken.
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Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern mit einer kompakten Außenhaut aus treibmittelfreiem Kunststoff und mit einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff, bestehend aus einem an eine Form zum Anliegen bringbaren Spritzkopf mit einem in eine Ausspritzöffnung übergehenden Kanal, zwei mit axialem Abstand von der Ausspritzöffnung und voneinander in den Kanal mündenden Zuführkanälen für die beiden Kunststoffe sowie einer axial im Kanal verschiebbaren Schließnadel, mit der die beiden Zuführkanäle vom Kanal abtrennbar und die Ausspritzöffnung durch eine Stirrifläche absperrbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schließnadel (7) ein im wesentlichen in axialer Richtung verlaufender Verbindungskanal (12) angeordnet ist, der einerseits aus der Stirnfläche (14) und andererseits - in der geschlossenen Stellung der Schließnadel (7) und in axialer Richtung von der Ausspritzöffnung (9) aus gesehen - radial vor dem entfernteren Zuführkanal (11) aus der Schließnadel (7) austritt und daß die vordere Kallte (16) der inneren radialen Austrittsöffnung (15) des Verbindungskanals (12) von der freien Stirnfläche (14) der Schließnadel (7) einen Abstand aufweist, der einerseits größer als der kleinste axiale Abstand zwischen der Vorderkante (20) des Zuführkanales (10) und der Vorderkante (18) des Zuführkanales (11) und andererseits kleiner als der größte axiale Abstand zwischen der Vorderkante (20) des Zuführkanales (10) und der Hinterkante (21) des Zuführkanales (11) ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zuführkanäle (10 und 11) winkelversetzt gegeneinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Ausdehnung der Austrittsöffnung (15) kleiner als der kleinste Abstand zwischen den Kanten (18, 19) der beiden Zuführkanäle (10 und 11) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u- r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die hintere Kante (17) der inneren radialen Austrittsöffnung (15) des Verbindungskanales (12) in der geschlossenen Stellung der Schließnadel (7) einen Abstand von der freien Stirnfläche (14) der Schließnadel (7) aufweist, der größer als der Abstand der Vorderkante (18) des Zuführkanales (11) von der freien Stirnfläche (14) der Schließnadel (7) ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (12) über mindestens zwei öffnungen (13) in der freien Stirnfläche (14) der Schließnadel (7) mündet.