DE2445112B2

DE2445112B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen eines Gegenstandes mit einem zentralen Kern und einer äußeren Hülle

Info

Publication number: DE2445112B2
Application number: DE2445112A
Authority: DE
Inventors: Bernard Leon Bellignat Ain Monnet (Frankreich)
Original assignee: Billion Sa Oyonnax Ain (frankreich)
Current assignee: Billion Sa Oyonnax Ain (frankreich)
Priority date: 1973-09-21
Filing date: 1974-09-20
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2445112C3; BR7407853D0; US3976226A; CA1049721A; NL165106C; ZA745969B; FR2257404A1; GB1475898A; JPS5077463A; JPS5760141B2; ES430247A1; IT1020840B; DE2445112A1; NL7412548A; FR2257404B1; BE820153A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen eines Gegenstandes, der einen zentralen Kern, eine äußere Hülle und wenigstens eine Zwischenschicht aufweist, die zwischen dem zentralen Kern und der äußeren Hülle angeordnet ist, wobei der Kern und die Hülle aus unterschiedlichen Materialien durch die

Zwischenschicht zusammengehalten werden, und nacheinander in einem einzigen Spritzkanal zunächst das Material zur Bildung der äußeren Hülle, anschließend das Material zur Bildung der Zwischenschicht und schließlich das Material zur Bildung des zentralen Kerns s eingespritzt wird, wobei das als zweites eingespritzte Material in das erste Material eindringt und wobei das als drittes eingespritzte Material in das zweite Material eindringt.

Es ist bereits bekannt, aus zwei Materialien bestehende Spritzgußteile derart herzustellen, daß durch einen einzigen Zuführungskanal eine erste Materialmasse in eine Form eingebracht und dann vor der Verfestigung des ersten Materials eine zweite, von der ersten unterschiedliche Materialmasse eingebracht wird, welche in die erste Materialmasse eindringt und sie in Richtung auf die Wand der Form weiterdrückt derart, daS dij erste Materialmasse die Außenhaut und die zweite Materialmasse den Kern des hergestellten Gegenstandes bildet. Wenn die beiden zur Herstellung des Gegenstandes verwendeten Materialien vergleichbare Eigenschaften aufweisen, so erreicht man zwischen dem Körper und der Haut eine ausreichende Kohäsion bzw. einen ausreichenden Zusammenhalt. Wenn jedoch die verwendeten Materialien chemisch nicht kompatibel sind, kommt zwischen diesen beiden Materialien lediglich eine mechanische Haftung geringer Festigkeit zustande. In bestimmten Fällen besteht nicht einmal eine mechanische Verbindung zwischen den zwei Materialien, so daß das äußere Material lediglich eine Einhüllung für den Kern bildet. Wenn die beiden Materialien verschieden auf Umweltbedingungen (mechanische, chemische, thermische, usw.) reagieren, unter denen sie verwendet werden, so besteht durch ihre Inkompatibilität das Risiko, daß die daraus hergestellten Gegenstände deformiert oder gar zerstört werden.

Um derartige inkompatible Materialien in einem Spritzgußvorgang miteinander vereinigen zu können, ist es unerläßlich, zwischen der äußeren Hülle und dem Kern eine Verbindungsschicht anzuordnen, die mit dem einen und mit dem anderen der Materialien kompatibel ist, welche den Gegenstand bilden und deren Vorhandensein es ermöglicht, den Gegenstand physikalisch und chemisch homogen zu gestalten.

Zur Herstellung eines solchen Gegenstandes in einer sogenannten »Sandwich-Anordnung« ist aus der GB-PS 12 92 882 ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, bei welchem die drei Materialien nacheinander durch drei verschiedene Zuführleitungen an die Form herangeführt und durch einen gemeinsamen Spritzkanal in die Form eingespritzt werden. Dabei kann nicht ausgeschlossen werden, daß sich eine Zwischenschicht unterschiedlicher Stärke ergibt.

Es ist jedoch erforderlich, daß das für die Zwischenschicht bestimmte Material hinreichend regelmäßig zwischen dem Material für die Hülle einerseits und dem Material für den Kern andererseits verteilt wird, um Mißbildungen für den herzustellenden Gegenstand zu vermeiden.

Da die Zwischenschicht im wesentlichen dazu dient, eine Haftung oder eine Verbindung zwischen den zwei benachbarten Materialien herzustellen, besteht ein Interesse daran, zur Bildung dieser Zwischenschicht so wenig Material wie möglich zu verbrauchen.

Wenn daher das Material für die Zwischenschicht nicht hinreichend regelmäßig oder gleichmäßig verteilt wird, so besteht das Risiko, daß die Zwischenschicht in bestimmten Zonen des Gegenstandes übermäßig dick ist und unter Umständen an anderen Stellen zu dünn ausgebildet ist, so daß an diesen Stellen ein Bruch der Zwischenschicht auftreten kann. Dadurch besteht die Gefahr, daß an bestimmten Stellen das Material für die Haut und das Material für den Kerr, miteinander in Berührung kommen, wodurch die Qualität des herzustellenden Gegenstandes nachteilig beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das es gestattet, bei möglichst geringem Materialaufwand für die Zwischenschicht diese mit einer möglichst gleichmäßigen Stärke zwischen Hülle und Kern herzustellen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Materialien koaxial und durch den Spritzkanal hindurchgeführt werden.

Auf diese Weise wird sichergestellt, daß jede Menge an Material in das zuvor eingespritzte Material exakt entlang der Achse des Spritzkanals eintritt, und zwar in der Weise, daß die Ausdehnung des zuletzt eingespritzten Materials, welches dazu bestimmt ist, den Kern des Gegenstandes zu bilden, homogen erfolgt und daß dieses Material über die gesamte Zwischenschicht regelmäßig verteilt wird, so daß die Dicke der sich ausbildenden Zwischenschicht über die gesamte Oberfläche gleichmäßig gestaltet wird. Das Vorhandensein einer derartig gleichmäßigen Zwischenschicht ermöglicht es, den Gegenstand physikalisch und chemisch homogen zu gestalten.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens mit wenigstens einer Form, die drei Preßvorrichtungen aufweist und eine Spritzdüse hat, die für die Gesamtheit der Materialien einen einzigen Spritzkanal zu der Form aufweist. Um die Materialien koaxial in die Form einzuführen, ist die Vorrichtung erfindungsgemäß in der Weise ausgebildet, daß die Spritzdüse wenigstens drei voneinander getrennte und koaxial angeordnete Kammern zur Zuführung der Materialien aufweist.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Weise ausgebildet, daß eine hohle Manschette fest angeordnet ist, die von der in den Spritzkanal einmündenden Austrittsöffnung durchdrungen ist, daß der innere Hohlraum der fest angeordneten hohlen Manschette eine zweite hohle Manschette aufweist, in der eine dritte hohle Manschette angeordnet ist, daß die zweite Manschette mit der fest angeordneten Manschette einen ersten Ringraum (Kammer) bildet, der mit der zweiten Preßvorrichtung in Verbindung steht, daß die dritte Manschette mit der zweiten einen zweiten Raum (Kammer) bildet, der mit der zweiten Preßvorrichtung in Verbindung steht, daß weiterhin der innere Kanal (Kammer) der dritten Manschette mit dtr dritten Preßvorrichtung in Verbindung steht, daß die zweite Manschette in der fest angeordneten Manschette in axialer Richtung bewegbar und daß die dritte Manschette in der zweiten in axialer Richtung bewegbar ist.

Es ist ersichtlich, daß infolge dieser beweglichen Anordnung der zweiten und der dritten Manschette das Einspritzen in eine der Kammern die Verlagerung der zweiten bzw. dritten Manschette hervorruft und das Verschließen der anderen Kammern bewirkt. Daraus ergibt sich, daß bei der Betätigung von einer der Einheiten zum Pressen einerseits die Verbindung der entsprechenden Kammer mit der Form hergestellt wird und andererseits gleichzeitig die zwei übrigen Kammern abgedichtet werden. Es läßt sich somit das Einspritzen

nacheinander durchführen, wie es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen ist.

Weitere Merkmale der Erfindung und zweckmäßige Weiterbildungen sind aus den weiteren Unteransprüchen ersichtlich.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 einen schematischen Teilschnitt des Spritzkopfes einer Spritzgießmaschine, wobei die Form in geschlossener Stellung dargestellt ist, und

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt des Spritzdüsenaufbaus.

In der Fig. 1 ist der feststehende Formteil 1 einer im allgemeinen nach herkömmlicher Art aufgebauten Spritzgießmaschine und ihr bewegbarer Formteil 2 dargestellt, der auf Führungsstangen 3 geführt ist, wobei der bewegbare Formteil durch eine Steuervorrichtung mit Zylindern bewegbar ist, welche hier nicht dargestellt ist. Die Formteile 1 und 2 legen zwischen sich einen Hohlraum 4 fest, welcher dazu dient, daß zur Herstellung eines Spritzgießteiles, welches in der F i g. 1 im Schnitt dargestellt ist, die erforderlichen Materialien eingespritzt werden.

In dem feststehenden Formteil ist ein einziger Spritzkanal 5 vorgesehen, durch welchen nacheinander die verschiedenen Materialien eingebracht werden.

Die Bezugszahlen 6, 7 und 8 bezeichnen die drei Preßvorrichtungen, welche in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden. Jede dieser Vorrichtungen weist eine Spindel Vzum Verpressen auf, welche sich um ihre Achse dreht und von einer nicht dargestellten Versorgungseinrichtung mit Material beschickt wird. Die Spindeln V sind jeweils durch die Kanäle 9, 10 und 11 verlängert und stehen mit den Kanälen 12, 13 bzw. 14 in Verbindung, welche in einem Körper 15 ausgebildet sind, der die Spritzdüse 19 trägt und welche durch nicht dargestellte Einrichtungen auf dem feststehenden Formteil 1 gehalten sind.

In den Kanälen 9,10 und 11 sind vorzugsweise Ventile 16, 17 und 18 angeordnet, mit welchen diese Kanäle geöffnet oder geschlossen werden können. Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um Drosselklappenventile.

In dem Körper 15 ist die Spritzdüse 19 angeordnet, die eine erste hohle Manschette 20 aufweist, die beispielsweise in den Körper 15 eingeschraubt ist. Diese erste Manschette endet an ihrem der Form zugewandten Ende in einem Konus 21, welcher in den Spritzkanal 5 mündet. Die Manschette 20 weist im Inneren einen Hohlraum 22 auf, der in einem konischen Sitz 23 endet. Der Hohlraum 22 steht mit dem Spritzkanal 5 durch eine axiale Austrittsöffnung 24 in Verbindung. Im Inneren des Hohlraumes 22 der Manschette 20 ist eine zweite Manschette 25 angeordnet. Diese Manschette hat eine allgemein rohrförmige Gestalt und ein konisches Ende 26, welches derart ausgebildet ist, daß es mit dem konischen Sitz 23 der Manschette 20 in Berührung kommen kann.

Ein Teil 27 der Manschette 25 steht im Gleiteingriff mit dem Hohlraum 22 der Manschette 20 und ein Teil 28 mit geringerem Durchmesser bildet mit der Wand des Hohlraumes 22 der Manschette 20 eine ringförmige Kammer 29. Diese Kammer 29 steht mit dem Kanal 14 der Preßvorrichtung 8 über Durchgänge 30 in Verbindung, welche in der Manschette 20 ausgebildet sind, wobei diese Durchgänge 30 in einen Ringraum 31 münden, der zwischen der Manschette 20 und dem Körper 15 gebildet ist.
Weiterhin ist eine dritte Manschette 32 im Inneren der Manschette 25 angeordnet. Die Manschette 32 weist einen Kopf 33 auf, der im Gleitsitz in der Innenwand der Bohrung der Manschette 25 sitzt, und weiterhin ein Teil 34 mit geringerem Durchmesser, welches mit der Innenwand der Manschette 25 eine Kammer 35 festlegt, die durch die Durchgänge 36, welche in der Manschette 25 vorhanden sind, mit einem Ringraum 37 in Verbindung steht, der zwischen der Manschette 25 und dem Körper 15 ausgebildet ist. Dieser Ringraum 37 steht dauernd mit dem Kanal 13 der Preßvorrichtung 7 in Verbindung.

Für die Manschette 25 stellt die Manschette 32 in ihrem unteren Teil ein konisches Ende 38 dar, welches dazu geeignet ist, auf dem entsprechenden konischen Teil der Manschette 25 zur Abstützung zu gelangen.

Schließlich weist die Manschette 32 in axialer Richtung eine Kammer 39 auf, welche mit dem Kanal 12 der Preßvorrichtung 6 inVerbindung gebracht ist

Wie aus der Fig.2 genauer ersichtlich ist, sind die Manschetten 25 und 32 derart beweglich in ihrem Gehäuse angeordnet, daß die obere Fläche 40 der Manschette 25 in Ruhestellung auf Abstand von der Spitze 41 des Gehäuses liegt, welches in dem Körper 15 ausgebildet ist. In derselben Weise ist die konische Spitze 42 der Manschette 32 in der Ruhestellung auf Abstand von dem Sitz 43 angeordnet, der in dem Körper 15 ausgebildet ist.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß aufgrund dieser Anordnung dann, wenn das Material in die Form eingespritzt werden soll, welches von der Preßvorrichtung 6 herkommt, diese letztere derart bewegt wird, daD das Material entlang dem Pfeil Fi strömen kann wodurch auf die Manschette 32 ein derartiger Druck ausgeübt wird, daß die Düsenanordnung sich in der ir der F i g. 2 dargestellten Stellung befindet. Das Material kann dann entlang dem Pfeil Fi strömen, wobei die Zirkulationskreise von zwei weiteren Materialien durch die Sitze unterhalb der Manschetten 32 und 2€ unterbrochen werden, die aneinander und gegen der Sitz 23 der Manschette 20 gedrückt sind.

Wenn die Menge des Materials, welches von der Preßvorrichtung 6 herkommt, ausreichend ist, wird das Ventil 16 geschlossen, und es wird beispielsweise das Ventil 17 der Preßvorrichtung 7 geöffnet In diesem Falle dringt das Material, welches entlang dem Pfeil F; strömt, in den Ringraum 37 ein, weiterhin in der Durchgang 36 und in die Kammer 35, indem die Manschette 25 gegen den Sitz 23 der Manschette 2C gedrückt wird, während jedoch die innere Manschette 32 abgehoben ist, um gegen den oberen Sitz 43 zui Anlage zu kommen, und wobei ein Durchgang zwischer den konischen Enden 26 und 38 freigegeben wird. Danr wird das Ventil 17 geschlossen, und das Ventil 18 dei Preßvorrichtung 8 wird geöffnet, so daß das entlang dem Pfeil F3 in den Ringraum 31 strömende Materia durch den Durchgang 30 und in die Kammer 29 strömer kann, wobei der Druck des Materials dann zugleich die beweglichen Manschetten 32 und 25 anhebt und einer Durchgang zwischen dem konischen Ende 26 und derr konischen Sitz 23 freigibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Spritzgießen eines Gegenstandes, der einen zentralen Kern, eine äußere Hülle und wenigstens eine Zwischenschicht aufweist, die zwischen dem zentralen Kern und der äußeren Hülle angeordnet ist, wobei der Kern und die Hülle aus unterschiedlichen Materialien durch die Zwischenschicht zusammengehalten werden, und nacheinander in einem einzigen Spritzkanal zunächst das Material zur Bildung der äußeren Hülle, anschließend das Material zur Bildung der Zwischenschicht und schließlich das Material zur Bildung des zentralen Kerns eingespritzt wird, wobei das als zweites eingespritzte Material in das erste Material eindringt und wobei das als drittes eingespritzte Material in das zweite Material eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien koaxial und durch den Spritzkanal hindurchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Materialien in radialer Richtung vom Umfang des Kanals her und gegenüber der Kanalachse geneigt in den Spritzkanal eingeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien voneinander getrennt entlang koaxialen Bahnen geführt werden, bevor sie in den Spritzkanal eintreten, wobei in selektiver Weise die Zuführung von wenigstens zwei der Materialien gesteuert wird, damit nur ein einziges Material zu einer bestimmten Zeit in den Kanal eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Materialien dadurch gesteuert wird, daß der auf die Materialleitungen ausgeübte Druck verändert wird.

5. Spritzgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit wenigstens einer Form, die drei Preßvorrichtungen aufweist und eine Spritzdüse hat, die für die Gesamtheit der Materialien einen einzigen Spritzkanal zu der Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzdüse (15) wenigstens drei voneinander getrennte und koaxial angeordnete Kammern (29, 35,39) zur Zuführung der Materialien aufweist.

6. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die in selektiver Weise jede der Kammern (29,35, 39) der Spritzdüse (15) mit der Austrittsöffnung (24) in Verbindung bringt.

7. Spritzgießmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Form weisende Ausgang der äußersten Kammer (29) benachbart zu der Austrittsöffnung (24) der Spritzdüse (15) angeordnet ist, während der Ausgang der innersten Kammer (39) auf Abstand von der Austrittsöffnung (24) der Spritzdüse (15) angeordnet ist, und daß der Ausgang der mittleren Kammer (35) zwischen dem Ausgang der äußeren und der inneren Kammer (29 bzw. 39) angeordnet ist, wobei diese drei Kammerausgänge mit der Achse des Spritzkanals (5) fluchten.

8. Spritzgießmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die äußerste Kammer (29) mit der Speiseeinrichtung des als erstes eingeführten Materials verbunden ist, daß die mittlere Kammer (35) mit der Speiseeinrichtung für das als zweites

eingespritzte Material verbunden ist und daß die innere Kammer (39) mit der Speiseeinrichtung für das als letztes eingespritzte Material verbunden ist.

9. Spritzgießmaschine nach den Ansprüchen 7 und

8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Kammer (39) ein zylindrischer Durchgang ist, der mit der Austrittsöffnung (24) und mit deren Achse fluchtei und daß die zwei anderen Kammern (29, 35) konzentrisch zu dem zylindrischen Durchgang angeordnete Durchgänge mit ringförmigem Querschnitt sind.

10. Spritzgießmaschine nach den Ansprüchen 5 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohle Manschette (20) fest angeordnet ist, die von der in den Spritzkanal (5) einmündenden Austrittsöffnung (24) durchdrungen ist, daß der innere Hohlraum (22) der fest angeordneten hohlen Manschette (20) eine zweite hohle Manschette (25) aufweist, in der eine dritte hohle Manschette (32) angeordnet ist, daß die zweite Manschette (25) mit der fest angeordneten Manschette (20) einen ersten Ringraum (Kammer 29) bildet, der mit der ersten Preßvorrichtung (8) in Verbindung steht, daß die dritte Manschette (32) mit der zweiten einen zweiten Raum (Kammer 35) bildet, der mit der zweiten Preßvorrichtung (7) in Verbindung steht, daß weiterhin der innere Kanal (Kammer 39) der dritten Manschette (32) mit der dritten Preßvorrichtung (6) in Verbindung steht, daß die zweite Manschette (25) in der fest angeordneten Manschette (20) in axialer Richtung bewegbar und daß die dritte Manschette (32) in der zweiten in axialer Richtung bewegbar ist.

11. Spritzgießmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (38) der dritten Manschette (32) konisch ausgebildet ist und mit einem konischen Sitz in der zweiten Manschette (25) zusammenwirkt, während das Ende (26) der zweiten Manschette (25) ebenfalls konisch ausgebildet ist und mit einem entsprechenden konischen Sitz (23) in der fest angeordneten Manschette (20) zusammenwirkt.

12. Spritzgießmaschine nach den Ansprüchen 6,7,

10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der äußersten Kammer (29) dadurch gebildet ist, daß das konische Ende der zweiten Manschette (25) und des Sitzes (23) der fest angeordneten Manschette (20) jeweils verlängert ist, während der Ausgang der mittleren Kammer (35) dadurch gebildet ist, daß das konische Ende (38) der dritten Manschette (32) und des Sitzes der zweiten Manschette (25) jeweils verlängert ist.

13. Spritzgießmaschine nach den Ansprüchen 10,

11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der äußeren und der mittleren Kammer (29 bzw. 35) jeweils selektiv abdichtbar sind, und zwar durch den Druck von wenigstens einem der eingespritzten Materialien, der auf die bewegbaren Manschetten (25, 32) wirkt, so daß sie gegen einen Sitz gedrückt werden.