DE4024820A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von gegenstaenden mit glatter, geschlossener oberflaeche aus thermoplastischem kunststoff, insbesondere aus stark verunreinigtem recycling-kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung ist ein Zusatz zu P 39 31 597.5-16 und befaßt sich mit dem Herstellen von Gegenständen mit glatter, geschlossener Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff. Während in der Hauptanmeldung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen verschiedenartig gestalteter Formen mit thermoplastischem Kunststoff, insbesondere mit stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff in einem rationellen Arbeitsablauf offenbart ist, befaßt sich die Neuanmeldung mit der weiteren Ausgestaltung. Da die Schmelze von stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff hoch viskos und teigähnlich ist, sind bei der Verarbeitung solchen Materials andere Kriterien maßgebend als beim Spritzgießverfahren, so daß Vorrichtungen der Spritzgießtechnik bei der Verarbeitung von verunreinigtem Recycling-Kunststoff-Material nicht anwendbar sind.

In der DE-OS 21 50 839 ist eine Spritzeinheit offenbart, bei welcher ein heizbarer Verteiler zwischen der Extruderdüse und den Formen angeordnet ist, welcher steuerbare Kanäle zu mehreren anschließbaren Formen aufweist, wobei die Extruderdüse und der Verteiler in Berührungskontakt stehen. Bei der Verarbeitung von stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff hat sich jedoch herausgestellt, daß eine einwandfreie Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen nicht durchführbar ist, weil ein auf einer Konsole mon­ tierter Verteiler sich von der Extruderdüse abhebt, wenn Fremdeinschlüsse in der Schmelze vorhanden sind und ein unerwünschtes Austreten von Schmelze an dieser Stelle unvermeidbar ist.

Es hat sich ferner herausgestellt, daß besonders bei großformigen Gegenständen ein partielles Schwinden bzw. Einfallen von glatten Teilflächen die Brauchbarkeit der Formteile stark herabsetzt. Ein längerer Nachdruck, der zur Kompensation dieses Nachteiles erforderlich wäre, läßt sich hierbei nicht aufrechterhalten. Ferner ist die Oberfläche und die innere Struktur durch Fremdeinschlüsse unegal, wodurch die Biegefestigkeit solcher Gegenstände unterschiedlich ist. Um höhere Festigkeitswerte der fertigen Formteile zu erreichen, ist ein Höchstmaß an Verdichtung der in der Form befindlichen Schmelze notwendig und diese Verdichtung muß bis zum Erkalten der Schmelze aufrechterhalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu erstellen, die es ermöglicht, die hoch viskose, teigähnliche Schmelze von stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff-Material rationell zu hoch verdichteten Gegenständen mit glatter, geschlossener Oberfläche und höherer Festigkeit zu formen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die aus dem Extruder austretende hoch viskose, teigähnliche Schmelze von der jeweiligen Ausmündung des mit der Extruderausmündung starr verbundenen Verteilerkopfes über einen vom Solldruck der Schmelze in der gefüllten Form steuerbaren Schieber geregelt bzw. unterbrochen wird und durch eine Presse in der Form verpreßt und nachverdichtet wird.

Durch den mit dem Extruder fest verbundenen Verteilerkopf kann sich dieser nicht von der Extruderausmündung abheben. Ein Temperaturverlust tritt bei dieser Anordnung nicht ein, weil die Wege zum Verteilerkopf und von diesem über den Schieber zur Form kurz gehalten sind. Die Form kann hierbei mit dem Ausgang des Schiebers fest verbunden sein, wobei die lichte Weite der Verbindungskanäle etwa 50 mm betragen soll. Dadurch wird ein Verstopfen dieser Wege durch Verunreinigungen in der Schmelze zuverlässig vermieden. Der vom Solldruck der gefüllten Form steuerbare Schieber ist vorzugsweise als Drehschieber ausgebildet. Durch diesen Schieber wird die Zuführung von Schmelze vom Verteilerkopf zur Form unterbrochen, worauf die Schmelze in der gefüllten Form durch eine Presse verpreßt und somit nachverdichtet wird.

Nach einem alternativen Verfahren kann die Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß die aus der jeweiligen Ausmündung des Verteilerkopfes austretende hoch viskose, teigähnliche Schmelze über einen Wiegeapparat geführt wird und daß vom Wiegeapparat bei Erreichen des eingestellten Sollgewichtes die jeweilige Ausmündung des Verteilerkopfes durch einen Schieber geschlossen, die Schmelze an der Ausmündung des Verteilerkopfes durch ein Messer abgetrennt und das abgetrennte Schmelzstück in eine Form gebracht und durch eine Presse in der Form verpreßt und nachverdichtet wird. Dieses Verfahren wird in der Regel bei kleinen komplizierten Formen angewendet.

Weiterhin kann nach dem Füllen der Form und nach dem Schließen des Schiebers eine in mindestens einem Zylinder befindliche, vorbestimmte Menge Schmelze durch einen Kolben zusätzlich in die bereits gefüllte Form hineingedrückt werden.

Insbesondere bei Formen größeren Ausmaßes und somit mit größerer Oberfläche reicht oft die Druckkraft der Presse nicht aus, so daß nach der Füllung der Form erst durch Eindrücken einer bestimmten Menge zusätzlicher Schmelze eine hochverdichtete innere Struktur des geformten Gegenstandes und eine entsprechende Oberflächenverdichtung erreicht wird. Das zusätzliche Eindrücken von Schmelze in die Form wird unmittelbar nach dem Füllen derselben durchgeführt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Kolben durch ein Kniehebelgelenk, hydraulisch, elektromagnetisch o. a. betätigt werden.

Alternativ kann an den Ausmündungen des Verteilerkopfes jeweils ein Wiegeapparat angeordnet sein, welcher Wiegeapparat einen Schieber der zu füllenden Form und ein Messer an der jeweiligen Ausmündung des Verteilerkopfes betätigen. Dadurch ist es möglich, kleine und komplizierte Formen mit dem richtigen Sollgewicht zu füllen.

Bei großen Formteilen wird durch das zusätzliche Eindrücken einer volumenmäßig festgelegten Schmelzmenge unmittelbar nach der Füllung der Form über den mit der Form verbundenen Zylinder, der während des Füllprozesses der Form mit Schmelze aufgefüllt wird, ein hoher Verdichtungsgrad der Füllung erreicht. Dieser hohe Verdichtungsgrad wird so lange aufrechterhalten, bis die dadurch erreichten Materialspannungen im erkalteten Formteil eingefroren sind. Dadurch lassen sich Gegenstände mit einer glatten, geschlossenen Oberfläche herstellen, die exakt ausgeformt sind, die eine hohe Verdichtung und somit eine hohe Festigkeit aufweisen.

Darüber hinaus können die Formen heizbar und abkühlbar sein. Dadurch kommt es zu einer Expansion und Kontraktion der Form. Die so hergestellten Gegenstände sind schöner und lassen sich leicht aus der Form entnehmen.

Außerdem kann ein Überdruckventil im Verteilerkopf bei Überschreiten des Solldruckes einen Schieber zum freien Austritt der Schmelze steuern bzw. öffnen. Die hierbei austretende Schmelze kann auf einer separaten Presse zu anderen Gegenständen verarbeitet werden. Die Gefahr von Störungen im Ablauf der Produktion kann dadurch vermieden werden.

Schließlich können die Schieber als Drehschieber ausgebildet sein.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispielen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, wird in einem Extruder 15 der Kunststoff aufbereitet. Als Extruder kann sowohl ein Schneckenextruder als auch ein Walzenextruder verwendet werden. Der Extruder 15 ist derart konzipiert, daß er Abfälle aus Kunststoff oder Recycling-Kunststoff, die auch stark verunreinigt sein können, verarbeiten kann. An der Extruderausmündung 2 ist ein Verteilerkopf 4 angeflanscht. Die Extruderausmündung 2 kann auch unmittelbar als Ver­ teilerkopf 4 ausgebildet sein. Der Verteilerkopf 4 hat mindestens zwei Ausmündungen 3. Die Ausmündungen 3 stehen über Schieber 5, 6 mit den zu füllenden Formen 1 über ge­ schlossene Kanäle 22 in Verbindung. Die Schieber 5, 6 können vom Solldruck der in der Form 1 eingefüllten Schmelze 18 geöffnet bzw. geschlossen werden, wobei der Zufluß zu derselben Form 1 gestoppt und der Abfluß zu einer anderen Form 1 freigegeben wird. Die Steuerung kann hydraulisch, elektrisch oder pneumatisch durchgeführt werden und ist programmierbar. Durch die Programmierung kann die Reihenfolge der Füllung der Formen von vorneherein festgelegt werden. Im Verteilerkopf 4 ist außerdem noch ein Über­ druckmesser 8 installiert, welches bei Störungen im Ablauf automatisch den Schieber 7 öffnet, so daß im Ver­ teilerkopf kein Schaden auftreten kann. Die durch den Schieber 7 austretenden Schmelzstücke 18 könen in einem anschließenden Preßverfahren zu anderen Formteilen verarbeitet werden. Der Extruder 15 kann weiter arbeiten und braucht wegen kleiner Unregelmäßigkeiten nicht abgestellt werden. Die in der Form eingefüllte Schmelze wird, wenn sie den Solldruck erreicht hat, durch eine Presse 21 in der Form 1 verpreßt. Bei großteiligen Gegenständen und somit mit großer Oberfläche wird durch zusätzliches Eindrücken einer volumenmäßig festgelegten Schmelzmenge unmittelbar nach der Füllung der Form 1 über einen mit der Form verbundenen Zylinder 24, der während des Füllprozesses der Form 1 mit Schmelze gefüllt wird, durch einen Kolben 25 eine vorbestimmte Menge Schmelze 18 in die Form 1 hineingedrückt, so daß ein hoher Verdichtungsgrad der Füllung erreicht wird. Dieser hohe Verdichtungsgrad wird bis zum Erkalten der Füllung aufrechterhalten, so lange, bis die dadurch erzielten Materialspannungen eingefroren sind.

Je nach Beschaffenheit des zu fertigenden Gegenstandes können auch mehrere Zylinder 24 angebracht sein, wobei die Lage dieser Zylinder entsprechend der Fließgeometrie oder nach Orientierungszahlen vorher entsprechend festgelegt ist. Die dadurch erzielbaren hohen Verdichtungswerte geben dem zu fertigenden Gegenstand eine schöne glatte, ausgeformte Oberfläche und eine hohe Festigkeit. Die in der Fig. 2 dargestellte Vorrichtung besitzt im Anschluß an der Ausmündung 3 des Verteilerkopfes 4 einen Wiegeapparat 19, welcher bei Erreichen eines einstellbaren Sollgewichtes einen Schieber 5, 6 schließt und gleichzeitig den vorher geschlossenen Schieber 5, 6 zum Befüllen einer anderen Form 1 öffnet, während ein Messer 20 die Schmelze 18′ an der Ausmündung 3 abschneidet. Das abgetrennte Stück Schmelze 18′ wird anschließend in eine Form 1 gebracht und durch eine Presse 21 in der Form 1 verpreßt. Auch bei dieser Anordnung kann über einen Zylinder 24, welcher mit der Form 1 verbunden ist, eine zusätzliche Menge Schmelze 18 eingedrückt werden. Die Anordnung nach Fig. 2 wird bei kleineren komplizierten Formen 1 angewendet.

Die Formen 1 können beheizbar und abkühlbar sein, und im Verteilerkopf 4 kann ein Überdruckventil bzw. ein Über­ druckmesser 8 bei Störungen im Ablauf der Produktion der Schieber 7 zum freien Austritt der Schmelze 18 aus dem Verteilerkopf 4 geöffnet werden. Die frei austretende Schmelze 18 wird mittels eines Transportbandes 23 zur weiteren Verarbeitung in einer separaten Preßform abtransportiert.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen von Gegenständen mit glatter, geschlossener Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus stark verunreinigtem Recycling- Kunststoff, mit einem Extruder zur Plastifizierung des Kunststoff-Materials, mit einer Extruderausmündung und einer Einrichtung zum getrennten Steuern des Füllvorganges der Formen, wobei die Formen von einem an der Extruderausmündung angeflanschten, mit mindestens zwei Ausmündungen ausgestatteten Verteilerkopf gefüllt werden und ein eventuell auftretender Überdruck im Verteilerkopf durch ein Überdruckventil in Verbindung mit einem Schieber geregelt wird nach P 39 31 597.5-16, dadurch gekennzeichnet, daß die hochviskose, teigähnliche Schmelze (18) von der jeweiligen Ausmündung (3) des Verteilerkopfes (4) über einen vom Solldruck der gefüllten Form (1) steuerbaren Schieber (5, 6) in die Form (1) einfüllbar ist bzw. unterbrochen wird und durch eine Presse (21) in der Form (1) verpreßt und nachverdichtet wird.

2. Verfahren zum Herstellen von Gegenständen mit glatter, geschlossener Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff, mit einem Extruder zur Plastifizierung des Kunststoffmaterials, mit einer Extruderausmündung und einer Einrichtung zum getrennten Steuern des Füllvorganges der Formen, wobei die Formen von einem an der Extruderausmündung angeflanschten, mit mindestens zwei Ausmündungen aus­ gestatteten Verteilerkopf gefüllt werden und ein eventuell auftretender Überdruck im Verteilerkopf durch ein Überdruckventil in Verbindung mit einem Schieber geregelt wird nach P 39 31 597.5-16, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die aus der jeweiligen Ausmündung (3) austretende hochviskose, teigähnliche Schmelze (18) über einen Wiegeapparat (19) geführt wird und daß vom Wiegeapparat (19) bei Erreichen des eingestellten Sollgewichtes die jeweilige Ausmündung (3) durch einen Schieber (5, 6) geschlossen wird,
• b) die Schmelze (18) an der Ausmündung (3) des Ver­ teilerkopfes (4) durch ein Messer (20) abgetrennt wird,
• c) das abgetrennte Schmelzstück (18′) in eine Form (1) gebracht und durch eine Presse (21) in der Form (1) verpreßt und nachverdichtet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Füllen der Form (1) und nach dem Schließen des Schiebers (5, 6) eine in mindestens einem Zylinder (24) befindliche, vorbestimmte Menge Schmelze (18) durch einen Kolben (25) zusätzlich in die bereits gefüllte Form (1) hineingedrückt wird.

4. Vorrichtung zum Herstellen von Gegenständen mit glatter, geschlossener Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus stark verunreinigtem Recycling-Kunststoff, mit einem Extruder zur Plastifizierung des Kunststoffmaterials, mit einer Extruderausmündung und einer Einrichtung zum getrennten Steuern des Füllvorganges der Formen, wobei die Formen von einem an der Extruderausmündung angeflanschten und mit diesem eine feste Einheit bildenden Verteilerkopf mit mindestens zwei Ausmündungen befüllbar sind zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmündungen (3) des Verteilerkopfes (4) unmittelbar über einen Schieber (5, 6) mit einer der jeweiligen Formen (1) verbunden ist und der Solldruck in der jeweiligen gefüllten Form (1) den geöffneten Schieber (5, 6) schließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausmündungen (3) des Verteilerkopfes (4) jeweils ein Wiegeapparat (19) angeordnet ist, welcher Wiegeapparat (19) einen Schieber (5, 6) der zu füllenden Form (1) und ein Messer (20) an der jeweiligen Ausmündung (3) betätigt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Presse (21) die unter Solldruck stehende Schmelze (18) in der Form verpreßt und nachverdichtet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein mit der Form (1) verbundener, mit Schmelze (18) gefüllter Zylinder (24) und ein im Zylinder (24) bewegbarer Kolben (25) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) mittels eines Kniegelenkes (26) bewegbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (25) hydraulisch bewegbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen (1) heizbar und abkühlbar sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überdruckventil (8) im Verteilerkopf (4) beim Überschreiten des Solldruckes einen Schieber (7) zum freien Austritt der Schmelze (18) steuert bzw. öffnet.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (5, 6, 7) als Drehschieber ausgebildet sind.