DE2043981B2 - Anwendung eines Verfahrens und einer Spritzgießvorrichtung zum Spritzgießen von Körpern aus Kunststoff mit dichter Oberfläche - Google Patents

Description

Schmelze nicht ausgeübt werden; dies bedeutet, daß die Plastifizierschnecke beim Einspritzvorgang bis in die vorderste Stellung laufen und dort so lange stehenbleiben soli, bis der Angußkanal der Form versiegelt ist.

Es werden somit im Gegensatz zum konventionellen Spritzgießen von homogenen dichten Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen teilweise bedeutend geringere Spritzkräfte angewandt, je nach eier gewünschten Ausbildung der Haut des Gegenstandes. Aus diesen Erkenntnissen heraus zog man den Schluß, daß für die Herstellung der geschäumten Gegenstände das herkömmliche Spritzgießverfahren mit geänderten Parametern anwendbar sein könnte. Man stieß aber wider Erwarten auf beachtliche Schwierigkeiten, '⁵ indem entweder die Verarbeitungszyklen infolge sehr schlechter Verhältnisse zwischen Plastifiziereinheit und Größe des Gegenstandes unwirtschaftlich wurden oder aber kein befriedigendes Verhältnis zwischen Plastifizierarbeit und Einspritzarbeit gefunden werden konnte. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Antriebsaggregate bei konventionellem Spritzgießen mittels Schneckenplastifizierer relativ stark ausgelegt sind, und zwar nicht nur, um die erforderliche Plastifizierarbeit leisten zu können, sondern auch, um die bei der Herstellung homogener Kunststoffkörper erforderlichen hohen Nachdruckkräfte aufbringen zu können. Beim Herstellen geschäumter Gegenstände müssen aber, wie ausgeführt, keine oder höchstens geringfügige Nachdruckkräfte aufgebracht werden, während andererseits das Bestreben besteht, relativ großvolumige geschäumte Gegenstände herstellen zu können.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ausgehend von dem erörterten Stand der Technik ^J5 darin gesehen, beim Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze die Vorrichtungsbedingungen beim Plastifizieren und beim Sammeln und Einspritzen bei vorgegebener Antriebsleistung der Vorrichtung optimal einander anzupassen.

Nun ist bereits beim konventionellen Spritzgießen homogener Körper (vgl. DE-AS 1 167006 und DE-GM 6802157) ein Verfahren zum Spritzgießen von Körpern aus Kunststoff mit dichter Oberfläche durch Plastifizieren des Kunststoffs zu einer Schmelze mittels einer Plastifizierschnecke, durch Einbringen der Schmelze in einen Sammelraum und durch Einspritzen der im Sammelraum eingesammelten Schmelze vom einspritzseitigen Querschnitt der Plastifizierschnecke übertragenen axialen Drucks, der gegenüber dem antriebsseitig auf die Plastifizierschnecke ausgeübten Druck untersetzt ist, an sich bekannt. Zur Ausführung dieses bekannten Verfahrens dient dabei eine Spritzgießvorrichtung mit einer in einem Plastifizierzylinder drehbaren und axial verschiebbaren Plastifizierschnecke, an der einspritzseitig über ein sich erweiterndes Übergangsstück ein Schneckenkopf angeordnet ist, der gegenüber dem Außendurchmesser der Plastifizierschnecke einen größeren wirksamen Außendurchmesser aufweist und als Einspritzkolben w> in einem Sammelraum verschiebbar ist, der während des Plastifiziervorgangs mit dem Plastifizierzylinder und während des Formfüllganges mit dem Formhohlraum einer Spritzgießform verbindbar ist.

Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß sich t>5 während der Axialverschiebung der Plastifizierschnecke in Richtung zur Einspritzdüse zwischen dem Schneckenkopf und dem Plastifizierzylinder ein den

40 Einspritzvorgang behinderndes Vakuum bildet, da die nicht-treibmittelhaltige Kunststoffschmelze wie ein Dichtungsmittel wirkt. Es stand auch zu befürchten, daß bei Anwendung einer solchen Vorrichtung das entstehende Vakuum zu einer nachteiligen vorzeitigen Entgasung der treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze führen würde (vgl. insbesondere DE-AS 1167006, Sp. 3, Z. 47-49).

Das Ziel der bekannten Vorrichtung, ein vergrößertes Spritzvolumen als Produkt aus dem axialen Verschiebeweg der Schnecke und der Stirnfläche des Schneckenkopfes zu erreichen, war daher in praxi durch das zwischen Schneckenkopf und Zylinderwand entstehende Vakuum in Frage gestellt.

Die Erfindung sieht nun zur Herstellung eines Körpers mit leichtem Kern gleichmäßiger Zellstruktur innerhalb einer dichten Haut aus einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze die Anwendung des letztgenannten bekannten Verfahrens und zum Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze die Verwendung der letztgenannten bekannten Vorrichtung vor. Überraschenderweise hat es sich nämlich gezeigt, daß das Vakuum, das sich beim Einspritzen hinter dein Schneckenkopf bildet, durch flüchtige Bestandteile der Schmelze, durch teilweise entstehendes Treibgas und durch ein Nachfließen der dünnflüssigen Schmelze ausgefüllt wird, ohne daß eine nennenswerte Beeinträchtigung der Qualität der hergestellten Körper festgestellt wurde. Die erfindungsgemäße Anwendung und die erfindungsgemäße Verwendung ermöglichen es somit, Schneckenplastifizierer mit relativ hoher Antriebsleistung, z. B. mit denselben Antriebsaggregaten wie beim herkömmlichen Spritzgießen, zu verwenden und dabei die Antriebsleistung bei relativ kleinem wirksamen Durchmesser der Plastifizierschnecke zunächst in Plastifizierarbeit umzusetzen und dann im Bereich des Schneckenkopfes mit größerem wirksamen Durchmesser der Plastifizierschnecke die Antriebsleistung so zu untersetzen, daß der relativ geringe erforderliche Einspritzdruck aufgebracht wird und zugleich eine relativ große Einspritzmenge in einen entsprechend groß bemessenen Formhohlraum gefördert werden kann.

Vorzugsweise sind bei einer Vorrichtung zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verwendung am Übergangsstück der Plastifizierschnecke Förderund Mischprofile ausgebildet. Diese tragen mit dazu bei, die Auswirkung des zwischen Schneckenkopf und Zylinderwand entstehenden Vakuums in Grenzen zu halten bzw. unwirksam zu machen, schon in Hinblick drauf, daß der teilweise möglicherweise in den betreffenden Raum zwischen Schneckenkopf und Zylinderwand entstehenden Entmischung durch erneute Mischung entgegengewirkt wird und gleichzeitig für eine gleichmäßige Materialnachfuhr gesorgt wird.

Es ist dabei zweckmäßig, daß die Förder- und Mischprofile sich über das Übergangsstück hinaus in Richtung zum einspritzseitigen Ende des Schneckenkopfes fortsetzen. Es ist dabei an sich bereits bekannt, bei einer konventionellen Plastifizierschnecke mit sich nicht radial erweiterndem Schneckenkopf an diesem zwischen dem einspritzseitigen Ende des Schneckenkopfes und der Rücklaufsperre schraubenlinigförmig verlaufende und stegartig hervorstehende Gewindegänge vorzusehen.

Bei Schneckenplastifizierern ist es gebräuchlich, eine Zuführung von Kunststoffmasse im Einzugsbereich der Plastifizierschnecke vorzusehen. Im Rahmen

der Erfindung ist es dann vorteilhaft, eine Einführung von Treibgas in den Plastifizierzylinder zu Beginn seines sich erweiternden Übergangsbereichs in den Sammelraum vorzusehen. Hierbei kann man ebenfalls der Vakuumbildung beim Einspritzvorgang zwischen der Rückseite des Schneckenkopfes und der Zylinderwand entgegenwirken. Es ist bereits an sich bekannt (DE-AS 1269333), bei einem konventionellen Schneckenplastifizierer mit Zuführung von Kunststoffmasse im Einzugsbereich der Plastifizierschnecke eine Einführung von als Blähmittel dienendem Treibgas in den Plastifizierzylinder im mittleren Bereich der Länge der Plastifizierschnecke zwischen der Zuführung der Kunststoffmasse und dem Schneckenkopf vorzusehen.

Es ist ferner üblich, eine Steuereinrichtung für die Verschiebung und Drehzahl der Plastifizierschnecke für ein dosiertes Füllen des Sammelraumes zu verwenden. In diesem Falle wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise vorgesehen, daß die Rückwärtsbewegung der rotierenden Plastifizierschnecke ab einem Zeitpunkt kurz vor dem Ende des dosierten Füllens des Sammelraumes derart gesteuert ist, daß restliche plastifizierte Masse aus dem Bereich des Übergangs des Plastifizierzylinders durch die Forder- und Mischprofile herausgefördert wird. Hiermit kann man eine optimale Bemessung der beim Einspritzvorgang im Formhohlraum verarbeiteten Kunststoffmasse erreichen.

An Hand der Zeichnung werden zwei Ausfüh- jn rungsvarianten einer Vorrichtung zum Herstellen eines Körpers mit leichtem Kern gleichmäßiger Zellstruktur innerhalb einer dichten Haut aus einer treibmittelhaltigen Schmelze gezeigt. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Plastifizier- und Einspritzeinheit mit zugehörigen Haupt- und Nebe η aggre gate η, und

Fig. 2 ein Detail des Abschnitts AB in größerer Darstellung einer zweiten Ausführungsart der Vorrichtung.

Die Vorrichtung zum Spritzgießen von Körpern aus Kunststoff, deren Oberfläche eine porenfreie, dichte Haut und deren von dieser Haut eingeschlossener Kern eine weitgehend gleichmäßig schaumig poröse Struktur aufweisen, setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

Als Plastifizicreinheit dient ein Schneckenplastifizierer 11. Zur Herstellung der in ihm zu verarbeitenden Mischung von Kunststoff und Treibmittel ist ein Mischer 1 mit einem Einfülltrichter 2 vorgesehen, dessen Abschluß durch einen Verschlußschieber 3 mit zugeordneter Schieberbetätigung 4 erfolgt. Ein nach dem Verschlußschieber 3 vorgesehener Auslauf 5 kann, wie dargestellt, durch eine Leitung 6 mit einem Speisetrichter 10 auf dem Schneckenplastifizierer 11 verbunden sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das aus dem Mischer 1 anfallende Gut nicht kontinuierlich, sondern chargenweise dem Schneckenplastifizierer 11 zuzuführen.

Zur Herstellung der Gegenstände aus Kunststoff bo mi' zweckmäßig porenfreier und dichter Haut und schaumig porösem Kern ist eine aus Formteilhällten 7 und 8 mit einem darin vorgesehenen Formhohlraum 9 gebildete, teilbare Spritzgießform vorgesehen. Zum Teilen dieser Spritzgießform, d. h. Hin- und Herbe- _b5 wegen der Formhälften 7 und 8 und damit öffnen und Schließen des Formhohlraumes 9, kommen die bekannten Formschließvorrichtungen rein hydraulischer, hydraulisch-mechanischer oder rein mechanischer Bauart mit geeigneten, den Einpreßkräften widerstehenden Schließ- und Verriegelungsorganen zur Anwendung. Zwischen dem Sammelraum 20 des Schneckenplastifizierers 11 und dem Formhohlraum 9 ist eine steuerbare Speisekanal-Absperrvorrichtung 70 vorgesehen.

Der Speisetrichter 10 ist mit dem Schneckenplastifizierer 11 im Bereich der Einfüllöffnung 12 im Plastifizierzylinder 15 verbunden bzw. aufgesetzt. Der Plastifizierzylinder 15 ist gegen die aus den Formteilhälften 7 und 8 hergestellte Spritzgießform hin mit einem sich erweiternden Übergangsbereich 16, einem Sammelzylinder 17 und einem sich gegen die Spritzdüse 19 verjüngenden Zylinderkopf 18 versehen. Der aus diesen unterschiedlichen Abschnitten zusammengesetzte Plastifizierzylinder 15 weist zwischen der Einfüllöffnung 12 und der Spritzdüse 19 unterschiedliche bzw. ändernde Querschnittsflächen in der Bohrung auf. Auffallend ist der zwischen dem Übergangsbereich 16 und der Spritzdüse 19 vorgesehene Sammelraum 20 mit größerer Querschnittsfläche als im Bereich der Einfüllöffnung 12. Eine auch zum Einspritzen dienende Plastifizierschnecke 25 ist in der Bohrung des Plastifizierzylinders 15 drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Sie weist Förder- und Mischprofile 23a in Gestalt von Schneckengängen 23 und zwischen diesen liegenden Schneckenzügen 24 auf. Diese Schneckenzüge 24 besitzen zwischen der Einfüllöffnung 12 aus dem Speisetrichter 10 in die Bohrung des Plastifizierzylinders 15 bis in den Bereich des mit der Plastifizierschnecke 25 verbundenen Übergangsstückes 26 unterschiedliche, abnehmende Querschnittsflächen, was durch veränderlichen Schneckenkern oder durch veränderliche Schneckensteigung erreichbar ist. Entsprechend der Ausbildung der Bohrung im Übergangsbereich 16 ist auch das Übergangsstück 26 des Schneckenkopfes 26, 27, 28 aus der Plastifizierschnecke 25 querschnittsvergrö-Bernd ausgebildet und weist Förder- und Mischprofile in Form der Schneckengänge und Schneckenzüge auf. Dabei kann aus dem Bereich der Plastifizierschnecke 25 in den Bereich des Sammelraumes 20 hinein entlang des Übergangsstücks 26 die Anzahl der die Förder- und Mischprofile 23a bildenden Schneckengänge vergrößert werden. Der Schneckenkopf ist gegen die Spritzdüse 19 hin mit einem einspritzseitigen Ende

27 des Schneckenkopfes 26, 27, 28 versehen, wobei die Ausbildung des Endes 27 im wesentlichen der Bohrungsform des Zylinderkopfes 18 entspricht. Zwischen dem Ende der Förder- und Mischprofilc 23a bzw. Schneckengänge am Schneckenkopf 26, 27,

28 und dem Ende 27 des Schneckenkopfes 26, 27, 28 ist eine Rückstromsperre 28 vorgesehen, die in gewissen Betriebsphasen einen Strömungskanal 30 aus dem Bereich der Förder- und Mischprofile 23o bzw. Schneckengänge in den Bereich des Sammelraums 20 frei zu lassen erlaubt und in anderen Betriebsphasen durch enges Anliegen am Schneckenkopf 26, 27, 28 diesen Strömungskanal 30 unterbricht. Die Förderund Mischprofile 23a können sich dabei über das Übergangsstück 26 hinaus in Richtung zum einspritzseitigen Ende 27 des Schneckenkopfcs 26, 27,28 fortsetzen. Es können dabei z. B. am einspritzseitigen Ende 27 des Schneckenkopfcs 26, 27, 28 mehrere Schneckengänge 23 vorgesehen sein.

Auf dem Plastifizierzylinder 15 und dem Sammelzylinder 17 sind diese umfassende Heizmanschetten

31', 31", 31"' vorgesehen, die durch Leitungen 32 mit einer geeigneten Energiequelle verbunden sind. Diese Heiz- und/oder Kühlsysteme sind aus dem bekannten Gebiet von Spritzgießmaschinen für Thermoplaste und Duroplaste bekannt.

Für den Rotationsantrieb der Plastifizierschnecke 25 dient ein hydraulischer Antriebsmotor 40, der über ein Getriebe 41 in Verbindung mit der Plastifizierschnecke 25 steht. Für die Axialverschiebung der Plastifizierschnecke 25 mit dem daran vorgesehenen ι ο Schneckenkopf 26, 27, 28 ist die Verwendung von · Verschiebezylinder 42 vorgesehen.

Für den gesamten Betrieb der Vorrichtung zum Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze zu den bereits spezifizierten Gegenständen ist eine Steuerungseinheit 50 vorgesehen, die sämtliche Steuer- und Regelgeräte umfaßt, um sowohl die Bewegungen als auch das thermische Verhalten der Vorrichtung zu beherrschen. Diese Steuerungseinheit ist an eine Strom-Spannungs-Quelle 51 und an eine Druckmediumquelle 52, der ein Druckmediumtank 53 mit dem darin gesammelten Druckmedium 54 zugeordnet ist, verbunden.

Diese Vorrichtung gestattet die Durchführung folgender Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoff zu den oben aufgezeigten Gegenständen unterschiedlicher Struktur in Oberfläche und Kern:

Das normalerweise in Granulatform vorliegende thermoplastische oder duroplastische Kunststoffmaterial, das zur Verarbeitung durch Spritzgießen Ver-Wendung findet, wird vor der in dem Schneckenplastifizierer 11 zu einer warmplastischen Masse erfolgenden Plastifizierung mit dem Treibmittel derart vermischt, daß entweder das Kunststoffmaterial und das Treibmittel als Feststoffe in homogener Mischung vermengt sind, oder daß das Kunststoffmaterial auf dessen Oberfläche einen gleichmäßig verteilten Film von flüssigen Treibmitteln besitzt, oder aber, daß das Treibmittel vor der Granulation homogen mit dem Kunststoffmaterial vermischt wird und damit dieses Treibmittel in dem zu plastifizierenden Kunststoffgranulat eingeschlossen ist. Irgendeine solche Mischung von Kunststoffmaterial und Treibmittel wird durch den Speisetrichter 10 und die Einfüllöffnung 12 dem Schneckenplastifizierer 11 zugeführt. In diesem Schneckenpiastifizierer 11 erfolgt die Aufschmelzung der zugeführten Mischung durch die der Plastifizier-Schnecke 25 zugeführte Rotationsenergie und bedarfsweise vorgesehene Zusatzheizungen, die durch Manschettenelemente 31, wie die Heizmanschetten 31', 31" und 31'", auf dem Plastifizierzylinder 15 gebildet sein können. Dieser Aufschmelzvorgang kann nun in wahlweise einer der folgenden Betriebsarten erfolgen:

a) Eine aus der vordersten Lage der Plastifizierschnecke 25 nach hinten erfolgende Verschiebung in Abhängigkeit von der erfolgenden Füllung des Sammelraums 20, wobei das angesammelte plastifizierte Material im Bereich des Übergangsbereichs 16 dank der Förder- und Mischprofile 23 a am Schneckenkopf 26, 27, 28 ebenfalls nach vorne gefördert wird.

b) Eine gesteuerte Rückwärtsbewegung der rotierenden Plastifizierschnecke 25 ungeachtet des Fortschritts der Füllung des Sammelraums 20, es um vor allem kurz vor dem Ende des dosierten Füllens dieses Sammelraums 20 ein endgültiges Herausfördern von plastifizierter Masse aus dem Bereich des Übergangsbereichs 16 in den Bereich des einspritzseitigen Endes 27 des Schnekkenkopfes 26, 27, 28, das vom Sammelraum 20 umgeben ist, sicherzustellen. Wie weiter aus der Darstellung der Fig. 1 hervorgeht, kann die Mischvorrichtung zur Herstellung der Mischung aus Kunststoffmaterial und Treibmittel räumlich stark von der Spritzgießvorrichtung getrennt sein. Es ist zudem nicht erforderlich, daß aus dem Bereich der Mischvorrichtung in den Speisetrichter der Spritzgießvorrichtung eine Förderleitung vorgesehen ist. Das Einfüllen der Mischung kann aus irgendeinem Transportbehälter heraus erfolgen.

Nach der erfolgten dosierten Füllung des Sammelraums 20 mit der warmplastischen Masse, was bei gc schlossenem Absperrorgan 70 durch z. B. hydraulische Beaufschlagung eines Kolbens erfolgt, der mit dem Absperrschieber verbunden ist und dessen Rückstellung in die Offenlage durch eine Feder erfolgt, wird durch hydraulische Beaufschlagung des mit der Plastifizierschnecke 25 verbundenen Kolbens im Verschiebezylinder 42 die Plastifizierschnecke 25 gegen die Spritzdüse 19 verschoben und damit das Material aus dem Sammelraum 20 in den Formhohlraum 9 gepreßt. Dabei legt sich der Ring der Rückstromsperre 28 an das hintere Ende des zur Bildung eines Strömungskanals 30 mit einer Nut ausgebildeten Schnekkenkopfes 26,27,28 an, so daß warmplastische Masse nicht aus dem Sammelraum 20 zurück in die Förderund Mischprofile 23 ο der Plastifizierschnecke 25 strömen kann. Nach dem erfolgten Schuß wird eine neue dosierte Menge der Kunststoff-Treibmittel-Mischung plastifiziert und im Sammelraum 20 gesammelt.

Die spezifischen Steuermaßnahmen bei Spritzgießmaschinen, wie die Steuerung der Heizung bzw. Kühlung in Abhängigkeit der Temperatur und/oder des von der Plastifizierschnecke 25 aufgenommenen Drehmoments, der Staudruck auf den mit der Plastifizierschnecke 25 verbundenen Kolben im Verschiebezylinder 42, die Drehzahl der Plastifizierschnecke 25 vom hydraulischen Antriebsmotor 40 über das Getriebe 41, die Schußgeschwindigkeit, die Plastifizierzeit etc., erfolgen in bekannter Weise durch die Steuerungseinheit 50.

Bei dieser Vorrichtungsanordnung ist eine an sich konventionelle Piastifiziereinheit lediglich mit einer speziellen Übergangsbereichs- und Zylinderkopfeinheit zu verbinden, wobei die Plastifizierschnecke 25 ein erweitertes Endstück mit einem der Bohrung im Übergangsbereich 16 weitgehend entsprechenden konischen Schneckenteil aufweist. Mit den für normale Spritzgießmaschinen zur Verfügung stehenden Antriebsleistungen ist es damit leicht möglich, ohne deren Überlastung die erforderliche, im allgemeinen gegenüber dem normalen Spritzguß wesentlich größere Menge von schäumbarem Material in den Sammelraum 20 hinein zu plastizieren und sodann mit den für diese Spritzgießverfahren geringeren Spritzgießkräften in den Formholraum 9 zu spritzen. Da aber gerade gegenüber dem konventionellen Spritzgießverfahren geringere Spritzgießkräfte nötig sind, genügt auch die Einheit zur axialen Verschiebung der Plastifizierschnecke 25 trotz größeren Durchmessers des Schneckenkopfes 26, 27, 28. Damit ergibt sich, daß die Plastifizierschnecke 25 weder durch die auftretenden Drehmomente während der Plastifizierarbeit noch durch die Axialkräfte während des Schusses überbeansprucht wird bzw. daß zu deren Vermeidung

keine besonderen Steuerungsmaßnahmen erforderlich sind.

Um die Piastifizier- und Schußeinheit mit der zugeordneten Plastifizierschnecke 25 verschiedenen Verarbeitungsverfahren anzupassen, kann der Schneckenkopf 26, 27, 28 gegenüber der Plastifizierschnecke 25 auswechselbar sein. Dafür sind gem. Fig. 2 einerseits die entsprechend ausgebildete Plastifizierschnecke 25 und andererseits der Schneckenkopf 26,27,28 mit Übergangsstück 26 und der zugeordneten Rückströmsperre 28, welche einen Strömungskanal 30 frei zu lassen gestattet, durch ein Verbindungselement, z. B. eine Verschraubung 60, auswechselbar verbindbar. Damit wird die gesamte Einheit wesentlich einfacher an verschiedene, schäumende Kunststoffmaterialverarbeitungen anpaßbar.

Die bisherigen Beschreibungen bezogen sich auf solche Verfahren und Vorrichtungen, bei denen eine vor dem Einfüllen in die Piastizier- und Spritzeinheit fertige Mischung von Kunststoffmaterial und Treibmittel zur Anwendung kommt, wobei das Treibmittel entweder als Flüssigkeitsfilm am Kunststoffgranulat haftet oder das Treibmittel als Pulver mit dem Kunststoffgranulat vermischt ist oder das Treibmittel im Kunststoffgranulat homogen verteilt eingeschlossen ist.

Wie nun durch die Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, besteht weiter die Möglichkeit, das Treibmittel im Bereich der mit Förder- und Mischprofilen 23a versehenen Plastifizierschnecke 25 während des Dosier- und Piastiziervorgangs nachträglich zuzuführen, sei es in fester, flüssiger oder gasförmiger Art. Ein Zuführort solchen Treibmittels ist der Übergang von der im wesentlichen zylindrischen Plastifizierschnecke 25 mit der Einzugs- und Meteringzone in den Schnekkenkopf 26, 27, 28, in dem das Kunststoffmaterial als warmplastische Masse unter Druck vorliegt und eine weitere Vermischung erfolgt. Eine oder mehrere auf den Umfang verteilte Düsen oder Eintrittskanäle 61 schließen an eine Treibmittel-Zuführleitung 62 an, die zusammen als Einführung dienen. Die Verteilvorrichtung kann dabei je nach den speziellen Materialbzw. Treibmitteleigenschaften näher der Eünzugszone oder näher dem Schneckenkopf vorgesehen sein. Dementsprechend kann die Einführung 61,62 entweder noch im Bereich der Plastifizierschnecke 25 oder schon im Bereich des Übergangsbereiches 16, hier sinngemäß zu Beginn desselben, münden.

Mit diesen Verfahren und Vorrichtungen ist es möglich, ohne besondere Mischvorrichtung auch Kunststoffe zur Herstellung geschäumter Gegenstände zu verwenden, die nicht als entsprechend mit Treibmittel aufbereitetes Granulat vorliegen. Zudem kann man für die Lagerung und Handhabung von getrenntem Kunststoffmaterial und Treibmittel mit größerer Sicherheit rechnen.

Abschließend sei bemerkt, daß in der Spritzgießtechnik die Begriffe »Plastifizieren« und »Plastizie· ren« nebeneinander und weitgehend austauschbar gebräuchlich sind. Das eigentliche Plastifizierwerkzeug wird bei den beschriebenen Vorrichtungen von dem Bereich des Plastifizierzylinders 15 vor dem Übergangsbereich 16 und dem darin angeordneten Bereich aer Plastifizierschnecke 25 des Schneckenplastifizierers 11 umschrieben. Dieser mündet in dem mehr der Mischung dienenden Übergangsbereich 16, in dem der Schneckenkopf 26,27,28 angeordnet ist. Der vor diesem angeordnete Sammelraum 20 mitsamt einspritzseitigem Ende 27 des Schneckenkopfes 26, 27, 28, Sammelzylinder 17, Zylinderkopf 18 und Spritzdüse 19 beschreibt den Spritzgußkopf, der gegenüber dem Übergangsbereich 16 funktionsmäßig durch die Rückströmsperre 28 getrennt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anwendung eines Verfahrens zum Spritzgießen von Körpern aus Kunststoff mit dichter Oberfläche durch Plastifizieren des Kunststoffs zu einer Schmelze mittels einer Plastifizierschneclce, durch Einbringen der Schmelze in einen Sammelraum und durch Einspritzen der im Sammelraum angesammelten Schmelze in eine Spritzgießform mittels eines auf die im Sammelraum angesammelte Schmelze vom einspritzseitigen Querschnitt der Plastifizierschneclce übertragenen axialen Drukkes, der gegenüber dem antriebsseitig auf die PIastifizierschnecke ausgeübten Druck untersetzt ist, zum Herstellen eines Körpers mit leichtem Kern gleichmäßiger Zellstruktur innerhalb einer dichten Haut aus einer treibmittelhaltigen Kuhstsioffschmelze.

2. Verwendung einer Spritzgießvorrichtung mit einer in einem PJastifizierzylinder drehbaren und axial verschiebbaren Plastifizierschnecke, an der einspritzseitig über ein sich erweiterndes Übergangsstück ein Schneckenkopf angeordnet ist, der gegenüber dem Außendurchmesser der Plastifizierschnecke einen größeren wirksamen Außendurchmesser aufweist und als Einspritzkolben in einem Sammelraum verschiebbar ist, der während des Plastifiziervorganges mit dem Plastifizierzylinder und während des Formfüllvorganges mit dem Formhohlraum einer Spritzgießform verbindbar ist, zum Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze.

3. Vorrichtung zur Durchführung der Verwendung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergangsstück (26) der Plastifizierschnecke (25) Förder- und Mischprofile (23a) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder- und Mischprofile (23a) sich über das Übergangsstück (26) hinaus in Richtung zum einspritzseitigen Ende (27) des Schneckenkopfes (26, 27, 28) fortsetzen.

5. Vorrichtung nach Patentanspruch 3 oder 4 mit einer Zuführung von Kunststoffmasse im Einzugsbereich der Plastifizierschnecke, gekennzeichnet durch eine Einführung (61, 62) von Treibgas in den Plastifizierzylinder (15) zu Beginn seines sich erweiternden Übergangsbereichs (16) in den Sammelraum (20).

6. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 3 bis 5 mit einer Steuereinrichtung für die Verschiebung und Drehzahl der Plastifizierschnecke für ein dosiertes Füllen des Sammelraumes, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückwärtsbewegung der rotierenden Plastifizierschnecke (25) ab einem Zeitpunkt kurz vor dem Ende des dosierten Füllens des Sammelraumes (20) derart gesteuert ist, daß restliche plastifizierte Masse aus dem Bereich des Übergangsbereichs (16) des PIastifizierzylinders (15) durch die Förder- und Mischprofile (23a) herausgefördert wird.

Die Erfindung behandelt das Herstellen eines Körpers mit leichtem Kern gleichmäßiger Zellstruktur innerhalb einer dichten Haut aus einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze und betrifft für diesen Zweck die Anwendung eines an sich bekannten Verfahrens, die Verwendung einer an sich bekannten Spritzgießvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung der Verwendung.

Das Herstellen eines Körpers mit leichtem Kern mehr oder minder gleichmäßiger Zellstruktur innerhalb einer dichten Haut aus einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze ist in mannigfachen Variationen bekannt (vgl. z. B. Zeitschrift »Der Plastverarbeiter«, 1964, Heft 4, S. 208 bis 212 und Heft 12, S. 705 bis 711 sowie 1968, Heft 11, S. 851 bis 858).

Man hat beispielsweise schon Formteile der genannten Art, die kurz »geschäumte Gegenstände« genannt werden sollen, dadurch hergestellt, daß man den Kunststoff aufgeschmolzen und diese Schmelze zusammen mit einem Schäummittel in gasförmigem Zustand in die Form gespritzt hat. Dieses Spritzvergießverfahren erweist sich in der Durchführung aufwendig und deshalb nicht restlos befriedigend, weil das weitgehend homogene Verteilen des Schäummittels in der Schmelze in Frage steht.

Aus dieser nachteiligen Erfahrung heraus ging man zur trockenen Vermischung von Kunststoffmaterial mit einem bei hohen Temperaturen unter Gasentwicklung reagierenden Schäummittel über, um anschließend diese Mischung aiufzuschmelzein und sodann mit dieser Schmelze eine Form zu füllen. Bei der Herstellung der geschäumten Gegenstände werden dabei oft große Formhohlräume mit schaumigem Kunststoff gefüllt. Zu diesem Zweck hatte man zunächst einen mit einem Kolben versehenen Behälter mit in einem Extruder aufgearbeiteter Schmelze gefüllt und anschließend die Schmelze aus dem Behälter in den Formhohlraum durch Verschieben des Kolbens ausgepreßt.

Im Gegensatz zum konventionellen Spritzgießen von homogenen dichten Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen werden beim Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze teilweise bedeutend geringere Spritzkräfte angewandt, je nach der gewünschten Ausbildung der Haut des herzustellenden geschäumten Gegenstandes.

Es ist bereits bekannt, beim Spritzgießen einer treibmittelhaltigen Kunststoffschmelze einen Schnekkenplastifizierer zu verwenden. Während der Plastifizierung sollte ein regelbarer Staudruck auf die Schnecke wirken, der größer sein muß als der Druck des entstehenden Treibgases. Dadurch wird erreicht, daß das Treibgas in der Schmelze gelöst bleibt und erst nah dem Einspritzen im Formhohlraum expandiert. Die Masse und damit das Gewicht des geschäumten Gegenstandes hängt dabei von der Geschwindigkeit des Einspritzvorgangs ab. Bei schneller Einspritzung kann das in der Schmelze gelöste Treibmittel schlagartig expandieren. Dadurch erhält man bo geschäumte Gegenstände, die eine kompakte Außenhaut haben, während sich im Innern eine feinverteilte Zellstruktur bildet. Das Abkühlen des hergestellten Körpers beginnt dabei erst, wenn das Werkzeug restlos gefüllt ist. Wird langsam eingespritzt, so erstarrt die mit der kälteren Werkzeugwand in Berührung kommende Schmelze zum Teil bereits während der Formfüllung, wogegen man mit größerer Massenzuführung entgegenwirkt. Ein Nachdruck darf auf die