DE3503200A1

DE3503200A1 - Verfahren zur herstellung einer spritzgiessvorrichtung

Info

Publication number: DE3503200A1
Application number: DE19853503200
Authority: DE
Inventors: Marco Schattdorf Bacchi; Otto Altdorf Mathys
Original assignee: DAETWYLER AG
Current assignee: DAETWYLER AG
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1985-01-31
Publication date: 1986-05-07
Also published as: CH664528A5; FR2572678A1

Description

Verfahren zur Herstellung einer Spritzgiessvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Spritzgiessvorrichtung für die Extrusion eines Elastomer-oder Plastomerprofilstranges mit einer wenigstens auf einer Strangseite angebrachten Deckschicht, welche aus einem Extruder heraus durch eine die Querschnittsform des Stranges bestimmende Matrize hindurch in eine zur Vernetzung des Kunststoffs dienende Strecke befördert wird. Die Erfindung betrifft ferner auch eine nach diesem Verfahren hergestellte Spritzgiessvorrichtung.
Im Fenster- und Fassadenbau werden dauereTastische Dichtungsprofilleisten verwendet, die in den meisten Fällen aus einem schwarzen Elastomermaterial hergestellt werden, weil dieses, dessen schwarze Farbe von der Beimischung von Russ herstammt, die besten Eigenschaften für den geforderten Zweck aufweist, namentlich auch im Hinblick auf die Alterungseigenschaften.
Dennoch sind solche Profilleisten von der Materialzusammensetzung her gesehen ein Kompromiss, denn die der Witterung ausgesetzte Oberfläche muss ozon- und ultraviolettbeständig sein, während der darunterliegende Hauptkörper der Profilleiste wie erwähnt dauerelastisch bleiben soll. Aus diesem Grund sind bereits Profilleisten auf dem Markt, welche eine Schutz- oder Deckschicht aufweisen. Damit ist es möglich, einerseits diese auf ihre spezielle Funktion hin und andererseits den Hauptkörper noch besser als bisher auf seine andere Funktion hin zu optimieren, d.h. durch geeignete Wahl der Materialqualitäten für die verschiedenen Funktionsbreiche inner- halb des Profilquerschnitts die Qualität der gesamten Profilleiste gegenüber den bisher bekannten Leisten zu erhöhen.
Das Problem besteht nun darin, diese Deckschicht, die nur wenige Zehntelsmillimeter Dicke aufweisen musss, auf den Hauptkörper aufzubringen. Dieser wird bekanntlich extrudiert, d.h. er verlässt den Extruder als plastischer Strang, der in einem nachgeschalteten Spritzwerkzeug seine Querschnittsform erhält, worauf in einer sogenannten Vernetzungsstrecke das Elastomermaterial vernetzt und anschliessend gekühlt wird. Die Deckschicht muss also zwischen dem Extruder und der Vernetzungsstrecke aufgebracht werden. Dabei ist jedoch das Fliessverhalten der Materialien zu berücksichtigen, welches nun noch dadurch erschwert wird, dass zwei verschiedene Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammenkommen.
Zur Erläuterung des Problems muss darauf hingewiesen werden, dass schon bei jedem Material für sich unterschiedliche Fliessverhalten festzustellen sind. Bei der Extrusion von Elastomeren und Plastomeren ist eine unterschiedlich starke Quellung nach dem Austritt aus dem Extruder und dem nachgeschalteten Spritzwerkzeug zu beachten. In dünnen Querschnittsbereichen kommt es zu einem Bremseffekt, und das Material fliesst langsamer, während es im Bereich grösserer Querschnitte schneller fliesst. Das führt zu Dimensionsveränderungen, die durch eine geeignete Querschnittsgestaltung beim Herstellen des Spritzwerkzeugs kompensiert werden müssen.
Diese Aufgabe muss empirisch gelöst werden und ist sehr aufwendig. Der Aufwand besteht vor allem darin, das herkömmliche Spritzwerkzeug' die Matrize, mehrfach abändern zu müssen, bis die gewünschte Querschnittsform des Stranges erreicht wird. Da herkömmliche Spritzwerkzeuge ohnehin schon teuer sind, wirkt sich eine mehrfache Nachbearbeitung besonders verteuernd aus, insbesondere wenn man bedenkt, dass nun nicht nur eine Matrize für den Hauptkörper, sondern auch eine für die einseitig auf diesen aufzubringende Deckschicht vorgesehen werden muss. Damit werden die Kosten beim herkömmlichen Herstellungsverfahren in diesem Bereich der Spritzgiessvorrichtung nahezu verdoppelt.
Die Erfindung sieht nun ein Herstellungsverfahren für eine Spritzgiessvorrichtung vor, die es erlaubt, Deckschicht und Hauptkörper in geeigneter Weise zu vereinigen. Dieses Verfahren soll vor allem die vorhin erwähnten Kosten für das eigentliche Spritzwerkzeug wesentlich herabsetzen. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1, die nach diesem Verfahren hergestellte Vorrichtung selber durch diejenigen des Anspruches 4 definiert.
Es werden also statt der teuren herkömmlichen Matrizen flache Scheiben verwendet. Solche Scheiben haben mehrere Vorteile, insbesondere im vorliegenden Fall. Das Anpassen der Durchtrittsöffniing in der Scheibe an die gewünschte Querschnittsform des Profilstranges, unter Berücksichtigung des unterschiedlichen Fliessverhaltens der noch plastischen Masse in den weiter oben erwähnten Bereichen, ist bei einer Scheibe sehr viel einfacher durchzuführen, weil bei dieser beliebig Scheibenmaterial entfernt und/oder wieder aufgetragen werden kann. Ausserdem hat es den Vorteil, dass bei derjenigen Variante des Verfahrens, bei welcher beide Scheibenöffnungen mit der Querschnittsform des Profilstranges versehen werden,nur eine Scheibe, nämlich diejenige, welche den Hauptkörper allein formt, auf diese Weise bearbeitet werden muss; bei der zweiten Scheibe, durch welche der geformte Strang nur hindurchfliesst, die aber für das Aufbringen der Deckschicht dient, muss dann die solcherarts ermittelte Querschnittsform für die Oeffnung lediglich noch kopiert werden, was die Kosten bedeutend herabsetzt.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung der Spritzgiessvorrichtung, Figur 2 eine erste Ausführungsform, welche zwei Scheiben mit im wesentlichem gleichen Oeffnungen aufweist, ohne Einzelheiten der Zuführung, Figur 3a-c verschiedene Anordnungen des Zuführkanals für das Deckschichtmaterial, Figur 4 die Anordnung der Zuführ- und Verteilkanäle in der zweiten Scheibe in Aufsicht, entsprechend der Linie IV-IV in Figur 5, u-nd Figur 5 dieselbe Anordnung im Schnitt, längs der Linie V-V in Figur 4.
In Fig. 1 ist schematisch die Spritzgiessvorrichtung dargestellt. Ein erster Extruder 1 führt in üblicher Weise ein Strangmaterial einer Matrize zu, die im vorliegenden Fall aus zwei Scheiben 2, 3 besteht. Anschliessend an die Matrize läuft der in dieser geformte, aber noch plastische Profilstrang in eine Vernetzungs- und Kühl strecke 4 ein. Extruder 1 sowie die Vernetzungs- und Kühl strecke 4 sind bekannt und brauchen daher nicht erläutert zu werden.
Neu ist, dass die Matrize wie erwähnt aus zwei aufeinanderliegenden Scheiben 2,3 besteht, und dass ein zweiter Extruder 5 vorgesehen ist. Die Lage desselben zum ersten Extruder 1 kann beliebig sein; er braucht nicht wie dargestellt, rechtwinklig zu diesem angeordnet zu sein. Seine Zuleitung 6 mündet jedoch seitlich in die Matrize 2, 3 ein. Während der erste Extruder 1 das Material für den Hauptkörper des Profilstranges liefert, dient der zweite Extruder 5 zur Zuführung des Materials für die Deckschicht. Diese wird in der Matrize 2, 3 auf noch darzustellende Weise geformt und mit dem Hauptkörper vereinigt.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die beiden, vorzugsweise runden Scheiben 2,3 der Matrize in gegeneinander verschobener Lage, also vor ihrem konzentrischen Aufeinanderlegen. Die Scheibe 2 ist diejenige für den Hauptkörper.
Sie weist eine Oeffnung 7 von einer gewünschten Form auf.
Bei dieser Ausführungsform erhält auch die Scheibe 3 eine Oeffnung 8 mit im wesentlichen derselben Querschnittsform wie die Oeffnung 7 in der Scheibe 2 . denn der Profilstrang muss ja durch beide Scheiben axial hindurch treten können.
Im Gegensatz ztr Oeffnung 7 ist jedoch die Oeffnung 8 um eine Ausnehmung 9 grösser, die zwecks#rdeutlichung des Unterschiedes auch bei der Scheibe 2 dargestellt ist, allerdings nur gestrichelt, und die dazu dient, die Deckschicht an den Hauptkörper anzuformen. Wie schon weiter oben erwähnt, muss lediglich die Oeffnung 7 empirisch ermittelt, d.h. auf die Fliessbewegungen des Materials und auf die gewünschte Querschnittsform abgestimmt werden. Erst wenn diese Scheibe 2 fertig bearbeitet ist, wird die zweite Scheibe 3 in Arbeit genommen. Ihre Oeffnung 8 kann nun im wesentlichen durch blosses Kopieren der Form der Oeffnung 7 hergestellt werden, was die Herstellung enorm vereinfacht. Nur noch die Ausnehmung 9 und die noch zu erläuternden Zuführkanäle müssen gesondert hergestellt werden. Zweckmässig wird die Oeffnung 8 so angebracht, dass die Scheibe 3 genau koaxial auf die Scheibe 2 gelegt werden kann.
Ein erster Kanal 10, der an die Zuleitung 6 (Fig. 1) anschliesst, ist in den Figuren 3a-c in verschiedenen Lagen dargestellt. Er kann hälftig in jeder Scheibe 2, 3 oder mehrheitlich oder sogar völlig in der Scheibe 2 untergebracht sein. Massgebend hierfür sind im wesentlichen die Dicken der Scheiben sowie der Durchmesser dieses Kanals 10, der seinerseits wieder von den Fliesseigenschaften des Materials abhängt.
Dieser Kanal 10 ist in den Figuren 4 und 5 nochmals dargestellt, hier in der zweckmässigsten Variante nach Figur 3c, also völlig in der Scheibe 3, obwohl die anderen Anordnungen ebenfalls denkbar sind. Zwecks Steuerung des Fliessverhaltens des Materials mündet er in einen Verteilerkanal 11, dessen Breite und Formgebung entsprechend gestaltet werden können.
Das Material wird damit bereits über die ganze Ausdehnung der späteren Deckschicht verteilt und kann nun durch eine Anzahl Stichkanäle 12 in einen Ueberströmkanal 13 fliessen.
Dieser Ueberströmkanal 13, der gemäss Fig. 5 schräggestellte Wände aufweist und in seinem Querschnitt abgewinkelt ist, schliesst auf seiner ganzen Ausdehnung auf der einen Seite der Ausnehmung 9 an. Das Material kann also auf der ganzen Breite in die Ausnehmung 9 einströmen, in welcher es vom vorbeiströmenden Strang des Hauptkörpers erfasst wird und sich mit diesem verbindet. Damit ist die Deckschicht aufgebracht.
Die mit ausgezogenen Linien dargestellte Ausführungsform, also diejenige, beihelcher die zweite Scheibe 3 abgesehen von der Ausnehmung 9 dieselbe Oeffnung wie die erste Scheibe 2 aufweist, hat den Vorteil, dass der noch plastische Strang durch das Aufbringen der Deckschicht nicht deformiert wird, da er auch in der zweiten Scheibe geführt ist. Wenn jedoch ein formstabileres Material verwendet werden kann, sind auch Ausführungsformen für die zweite Scheibe 3 möglich, wie sie in Fig. 4 gestrichelt und strichpunktiert dargestellt sind. Bei der gestrichelten Variante tritt anstelle der bisherigen Oeffnung 8 eine in der Form wesentlich einfachere Oeffnung 8a, welche mindestens so gross ist wie die grössten Abmessungen der Oeffnung 7, diese also völlig frei lässt. Noch einfacher ist die strichpunktiert dargestellte Ausführungsform. Die Scheibe 3 wird dort auf den Bereich der Kanäle 10 - 13 sowie auf eine angrenzende Randzone, die zur Befestigung an der Scheibe 2 dient, begrenzt. Ihr Rand ist also im Bereich des Ueberströmkanals 13 mit diesem identisch. Diese Teilscheibe 3a ist natürlich besonders einfach herzustellen, da praktisch nur die erwähnten Kanäle 10 -13 eingearbeitet werden müssen.
Die Deckschicht lässt sich relativ leicht variieren. Eine Aenderung ist durch Anheben bzw. Absenken des Druckes in den Kanälen bzw. im Extruder 5 oder in der Zuleitung 6 durchführbar. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Ausnehmung 9 in ihrer Grösse zu variieren, was allerdings nur zu Beginn des Spritzvorganges durchführbar ist. Schliesslich besteht noch eine weitere Möglichkeit in der Verbreiterung oder Verengerung im Umlenkbereich, d.h. in einer Veränderung der Schrägstellung der Wände des Ueberströmkanals 13, wodurch mehr oder weniger Material in die Ausnehmung 9 gelangt.
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Claims

PATENTANSPRUECHE 0 Verfahren zur Herstellung einer Spritzgiessvorrichtung für die Extrusion eines Elastomer- oder Plastomerprofilstranges mit einer wenigstens auf einer Strangseite angebrachten Deckschicht, welche aus einem Extruder (1) heraus durch eine die Querschnittsform des Stranges bestimmende Matrize (2, 3) hindurch in eine zur Vernetzung des Elastomers bezw. Plastomers dienende Strekke (4) befördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Herstellung der Matrize in einer ersten Scneibe (2) eine Oeffnung (7) angebracht und solange verändert wird, bis der durch sie hindurchfliessende plastische Strang die gewünschte Querschnittsform ohne die Deckschicht aufweist, dass hierauf eine zweite Scheibe (3) mit wenigstens einer Ausnehmung (9) versehen wird, welche die Querschnittsform der Deckschicht bestimmt, dass entweder die zweite Scheibe (3) oder dann beide zusammen ein Netz von Kanälen (10-12) erhalten, die an einen zweiten, das Material für die Deckschicht liefernden Extruder (5) angeschlossen werden, und dass die beiden Scheiben so zur Bildung der Matrize aufeinander gelegt werden, dass diese eine der Querschnittsform des kompletten Profilstranges entsprechende Durchlassöffnung (7,9; 7, 8, 9) erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (3) zusätzlich zur Ausnehmung (9) eine Oeffnung (8) erhält, die erst nach Festlegung der endgültigen Form der Oeffnung (7) in der ersten Scheibe (2) als genaue Kopie dieser Form hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen (7,8) in den beiden Scheiben so angebracht werden, dass die letzteren (2,3) genau koaxial aufeinandergelegt werden können.
4. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellte Spritzgiessvorrichtung mit einem Extruder (1) und einer Matrize zur Formgebung des aus dem Extruder (1) austretenden Stranges, dadurch gekennzeichnet, dass diese Matrize aus einer ersten, mit diesem Extruder (1) in Verbindung stehenden Scheibe (2) mit einer die Querschnittsform dieses Stranges bestimmenden Oeffnung (7) sowie aus einer zweiten Scheibe (3) besteht, die an einen zweiten Extruder (5) für das Material der auf den genannten Strang aufzubringenden Deckschicht angeschlossen ist und wenigstens eine der Querschnittsform derselben entsprechende Ausnehmung (9) aufweist, wobei diese zweite Scheibe (3) so auf der ersten Scheibe (2) aufliegt, dass die Oeffnung (7) und die Ausnehmung (9) zusammen das Querschnittsprofil des ganzen Profilstranges ergeben, und dass die Ausnehmung (9) mit dem zweiten Extruder über ein am Aussenrand der Scheiben (2,3) beginnendes Netz von Kanälen (10-13) verbunden ist.
5. Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Netz aus einem Zufuhrkanal (10), der an eine vom zweiten Extruder (5) heranführenden Zuleitung (6) angeschlossen ist, aus einem quer zum Zufuhrkanal (10) nach beiden Seiten sich erstreckenden Verteilerkanal (11) und aus einem mit dem letzteren über Stichkanäle (12) verbundenen Ueberlaufkanal (13) gebildet ist, der auf seiner ganzen Länge unmittelbar an die Ausnehmung (9) angrenzt und mindestens als einziger aller dieser Kanäle sich vollständig im Innern der zweiten Scheibe (3) befindet.
6. Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auch die übrigen Kanäle (10-12) sich im Innern der zweiten Scheibe (3) befindet.
7. Spritzgiessvorrichtung nach Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe angrenzend an die Ausnehmung (9) eine Oeffnung (8) besitzt, die in ihrer Form gleich wie die Oeffnung (7) in der ersten Scheibe (2) ist.
8. Spritzgiessvorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (3) angrenzend an die Ausnehmung (9) eine Oeffnung (8a) aufweist, deren Abmessungen mindestens der grössten Höhe und Breite der Oeffnung (7) in der ersten Scheibe (2) entspricht.
9. Spritzgiessvorrichtung nach Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Scheibe (3) nur gerade die Ausnehmung (9) aufweist, die sich an ihrem Rand befindet, und die sich lediglich noch über einen das Netz der Kanäle (10-13) aufnehmenden Bereich erstreckt.

lO.Spritzgiessvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Zufuhrkanal (10) sich mit einem Teil seines Querschnittes in der ersten Scheibe (2) befindet.