DE19640662C1 - Verfahren zum Spritzgießen von dreischichtigen Spritzlingen und Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Spritzgießen von dreischichtigen Spritzlingen und Vorrichtung für die Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen
von dreischichtigen Spritzlingen, insbesondere von
Flaschenvorformlingen, mit einer inneren und einer
äußeren Schicht aus einem Werkstoff "A", beispielsweise
PET (Polyethylenterephthalat) und einer mittleren
Schicht aus einem Werkstoff "B", der als Gasbarriere für
O₂, CO₂ und SO₂ sowie Wasserdampf (H₂O) geeignet ist,
beispielsweise EVAL (Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer),
mittels einer Vorrichtung, die mindestens ein Form
werkzeug mit mehreren Formkavitäten und mindestens eine
und "B" über separate Heißläufersysteme den Form
kavitäten zugeführt werden. Die Erfindung betrifft
ferner eine Vorrichtung für die Durchführung des
Verfahrens.
Die Erfindung ist weder auf Flaschenvorformlinge noch
auf den Werkstoff PET beschränkt. Sie ist auch anwendbar
beim Spritzgießen von Spritzlingen für beliebige andere
Zwecke aus beliebigen anderen Kunststoffen bzw. Kunst
stoffkombinationen. Beispielsweise kann die Erfindung
auch beim Spritzgießen von Mehrschichtvorformlingen aus
der Werkstoffkombination PET und PEN (Polyethylen
naphtalat) Verwendung finden. Polyethylennaphtalat ge
hört - wie PET - zu der Werkstoffgruppe der Polyester,
weist jedoch gegenüber PET weitaus bessere thermische
Beanspruchungseigenschaften, allgemeine mechanische
Eigenschaften sowie Barriereeigenschaften auf. Dieser
noch verhältnismäßig neue Werkstoff ist u. a. bereits
als Verpackungsmaterial in der Lebensmittelbranche von
den jeweiligen staatlichen Institutionen freigegeben und
aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften geeignet,
schon bei verhältnismäßig kleinen Anteilen am Gewicht
des Vorformlings die Flaschenqualität deutlich zu
erhöhen. Flaschen aus PET/PEN eignen sich beispielsweise
besonders für die Heißabfüllung von Fruchtsäften sowie
für den Einsatz in heißen Ländern.
Bei den genannten Vorformlingen bildet die mittlere
Schicht einen Kern und die innere und die äußere Schicht
bilden eine geschlossene Haut. Hierbei kann die innere
Schicht eine Barriereschicht bilden. Barriereschichten,
insbesondere Gasbarrieren für O₂, CO₂ und SO₂ sowie
Wasserdampf (H₂O) sind bei Spritzlingen der vorgenannten
Art zur Permeationsminderung sehr wichtig.
Bei den bekannten Verfahren der eingangs genannten Art
ergibt sich für die innere Schicht eine verhältnismäßig
große Wanddicke. Dies führt zu einer erheblichen Ver
teuerung der Spritzlinge, weil die zur Bildung einer
Barriereschicht geeigneten Werkstoffe wesentlich teurer
sind als der für die äußere Schicht zu verwendende
Werkstoff. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren
besteht darin, daß die Materialverteilung zur Erzeugung
der Barriereschichten bei Multikavitätenwerkzeugen
(Werkzeuge mit 32 bzw. 48 Kavitäten) - gesehen über alle
Kavitäten - große Ungleichmäßigkeiten aufweist.
Da der als Barriereschicht in Betracht kommenden
Werkstoff "B" nicht einer so hohen Temperatur ausgesetzt
werden darf, wie der Werkstoff "A" der äußeren Schicht,
müssen die Werkstoffe "A" und "B" über separate
Heißläufersysteme den Kavitäten zugeführt werden. Auch
hierbei treten erhebliche Schwierigkeiten auf. So sind
bei einer bekannten Spritzvorrichtung zur gleichzeitigen
Einspritzung für Spritzartikel mit mehrschichtigen
Wänden zwar eine separate Quelle und separate Kanäle
vorgesehen (EP 0 246 512 B1); es verbleibt aber nach
jedem Zyklus immer eine erhebliche Menge des Werkstoffs
"B" in der Düse und in den unmittelbar daran an
grenzenden Kanälen, so daß der schließlich in die
Kavitäten einzuspritzende Werkstoff "B" über einen
erheblichen Zeitraum einer zu hohen Temperatur
ausgesetzt ist.
Die DE 27 33 913 A1 zeigt einen mehrschichtigen Formkörper sowie ein Verfahren
und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung. Bei diesem in der DE 27 33 913 A1
offenbarten Verfahren gibt es aber keine Schließstellung, sondern es stehen immer
beide Sammelkammern für die beiden Werkstoffe mit der Spritzöffnung in
Verbindung. Auch eine Absperrung der Durchgangsöffnung für einen der beiden
Werkstoffe ist nicht vorgesehen. Es ist daher keine saubere Trennung der beiden
Werkstoffe möglich. Dies ist im übrigen auch gar nicht beabsichtigt. Vielmehr wird
grundsätzlich das zweite Kunstharz gemeinsam mit dem ersten Kunstharz durch die
Spritzöffnung hindurchgespritzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorge
nannten Schwierigkeiten zu vermeiden und das eingangs
erwähnte Verfahren so auszugestalten, daß sich eine er
hebliche Verminderung der Wanddicke der inneren Schicht
der Spritzlinge und damit eine wesentlich preiswertere
Herstellung der Spritzlinge ergibt, und daß eine hohe
Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Wanddicken
der inneren Schicht über alle Kavitäten erzielt wird.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem
eingangs genannten Verfahren
- - die Zuführung des Werkstoffs "A" in die Formkavitäten des Formwerkzeugs über einen Ringspalt zwischen dem Düseninnenkörper und dem Düsenaußenkörper jeder Spritzgießdüse und die Zuführung des Werkstoffs "B" in die Formkavitäten über eine zentral in dem Düsen innenkörper angeordnete Hohlnadel mit einem inte grierten nicht drehbaren Hohlnadelkolben erfolgt
- - und die Befüllung des in der Hohlnadel gebildeten Hohlnadelspeichers in vorgefahrener Stellung - der Schließstellung - durch eine in der Hohlnadel vor gesehene, senkrecht zu der Hohlnadel verlaufende Durchgangsöffnung erfolgt, während in zurückgefahrener Stellung der Hohlnadel die Durchgangsöffnung abge sperrt ist.
Durch entsprechende Regelung der Füllung bzw. des Hubes
der Hohlnadelkolben kann die Menge an Werkstoff "B" -
und damit die Wanddicke der mittleren Schicht - über
alle Kavitäten des Spritzgießwerkzeugs sehr genau
bestimmt und von Zyklus zu Zyklus reproduziert werden.
Außerdem erhält durch das erfindungsgemäße Verfahren die
innere Schicht - die Barriereschicht - eine sehr
gleichmäßige Wandstärke.
Dadurch, daß die Hohlnadelspeicher bei jedem Zyklus
völlig entleert werden, ist der Werkstoff "B" lediglich
während der Entformung und des Spritzvorgangs - also
während eines außerordentlich geringen Zeitraums - einer
höheren Temperatur ausgesetzt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens weist die Verfahrensschritte auf,
- - daß - bei zurückgefahrener Hohlnadel und dadurch ver schlossener Durchgangsöffnung und bei zurückgefahrenem Hohlnadelkolben - durch den Ringspalt zwischen dem Düseninnenkörper und dem Düsenaußenkörper hindurch die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "A" erfolgt,
- - daß danach - bei unveränderter Stellung der Hohlnadel und bei Vorfahren des Hohlnadelkolbens - eine weitere Zuführung des Werkstoffs "A" und eine gleichzeitige Zuführung des Werkstoffs "B" erfolgt,
- - daß sodann - bei nunmehr in vorgefahrener Stellung befindlichem Hohlnadelkolben und somit von Werkstoff "B" entleertem Hohlnadelspeicher - zunächst ein weite res Einspritzen des Werkstoffs "A" und
- - anschließend ein Nachdrücken des Werkstoffs "A" mit einer nachfolgenden Dekomprimierung des Werkstoffs "A" durchgeführt wird,
- - daß schließlich die Hohlnadel bis zur Berührung mit dem Düsenaußenkörper vorgefahren, der Anguß versiegelt und der Hohlnadelkolben zurückgefahren wird, wobei ein Füllen des Hohlnadelspeichers mit Werkstoff "B" erfolgt
- - und daß zuletzt eine Dekomprimierung des Werkstoffs "B" und anschließend die Entformung der Spritzlinge durchgeführt wird.
Bei dem so ausgestalteten erfindungsgemäßen Verfahren
können die bei bekannten Verfahren üblichen Schwierig
keiten nicht auftreten.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Verfahrens weist die Verfahrensschritte auf,
- - daß - bei zurückgefahrener Hohlnadel und dadurch ver schlossener Durchgangsöffnung und bei zurückgefahrenem Hohlnadelkolben - durch den Ringspalt zwischen dem Düseninnenkörper und dem Düsenaußenkörper hindurch die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "A" erfolgt,
- - daß danach - bei unveränderter Stellung der Hohlnadel und bei Vorfahren des Hohlnadelkolbens - die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "B" aus dem Hohlnadelspeicher erfolgt,
- - daß sodann - bei weiterhin unveränderter Stellung der Hohlnadel und weiterem Vorfahren des Hohlnadelkolbens bis zur Berührung mit dem Austrittstrichter der Hohl nadel - eine gleichzeitige Zuführung der Werkstoffe "A" und "B" erfolgt,
- - daß anschließend ein Nachdrücken des Werkstoffs "A" mit einer nachfolgenden Dekomprimierung des Werkstoffs "A" durchgeführt wird,
- - daß schließlich die Hohlnadel bis zur Berührung mit dem Düsenaußenkörper vorgefahren, der Anguß versie gelt und der Hohlnadelkolben zurückgefahren wird, wobei ein Füllen des Hohlnadelspeichers mit Werkstoff "B" erfolgt,
- - und daß zuletzt eine Dekomprimierung des Werkstoffs "B" und anschließend die Entformung der Spritzlinge durchgeführt wird.
Auch bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens treten die Schwierigkeiten der bekannten
Verfahren nicht auf.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Hub der Hohlnadeln
und die Stellung der Hohlnadelkolben in deren vorge
fahrener Entleerungsstellung so aufeinander abgestimmt,
daß nach dem Vorfahren der Hohlnadeln in Versiegelungs
stellung der zylindrische Eingang zum Speicherraum noch
verschlossen bleibt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht darin, daß die Hohlnadel und der
Hohlnadelkolben nach Entleerung des Werkstoffs "B"
gleichzeitig synchron in Versiegelungsstellung vor
gefahren werden, so daß restlicher Werkstoff "A" in die
Kavitäten verdrängt wird. In diesem Falle reicht die
Längnut, die eine Verbindung zwischen der in der Hohl
nadel vorgesehenen Durchgangsöffnung und dem Hohlnadel
speicher bildet und die sich bei den vorgenannten Aus
führungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bis zu
der Durchgangsöffnung erstreckt, etwas über diese Durch
gangsöffnung hinaus.
Die Merkmale weiterer Ausgestaltungen des erfindungs
gemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 4 bis 8
genannt.
Die Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens, die
mindestens ein Formwerkzeug mit mehreren Formkavitäten
und mindestens eine mit Spritzgießdüsen versehene Heiß
läuferplatte aufweist, wobei die Anzahl der Spritzgieß
düsen der Anzahl der Formkavitäten entspricht und wobei
in jeder Spritzgießdüse eine Verschlußnadel verschiebbar
angeordnet ist, löst die gestellte Aufgabe dadurch,
- - daß die Verschlußnadel als Hohlnadel mit darin ver schiebbar angeordnetem, nicht drehbarem Hohlnadel kolben ausgebildet ist, wobei der Innenraum der Hohlnadel einen Speicher (Hohlnadelspeicher) für den Werkstoff "B" bildet,
- - daß die Hohlnadel im Bereich des Heißläufersystems für den Werkstoff "B" mit einer senkrecht zu der Hohlnadel verlaufenden Durchgangsöffnung und der Hohlnadelkolben mit einer sich bis zu der Durchgangsöffnung er streckenden Längsnut versehen ist, wobei die Durch gangsöffnung und die Längsnut einen Durchfluß des Werkstoffs "B" von einer Zuführungsleitung in den Hohlnadelspeicher ermöglichen,
- - und daß die Durchgangsöffnung derart angeordnet ist, daß ein Befüllen der Hohlnadel nur in vorgefahrener Stellung - der Schließstellung der Hohlnadel - erfol gen kann und daß bei zurückgefahrener Stellung der Hohlnadel die Durchgangsöffnung abgesperrt ist.
Das Heißläufersystem für den Werkstoff "A" ist konventi
onell aufgebaut und für sich temperaturregelbar. Für das
Barrierematerial, den Werkstoff "B", dient das Heiß
läufersystem lediglich der Befüllung der Hohlnadel
speicher. Dieses Heißläufersystem wird durch eine an dem
Formwerkzeug angebrachte Plastifiziereinheit mit Werk
stoff "B" versorgt. Diese vorteilhafte Lösung läßt sich
aufgrund der geringen Menge an Werkstoff "B" ver
wirklichen.
Das Heißläufersystem für den Werkstoff "B" benötigt
keine rheologische Balanzierung, weil das Befüllen des
Hohlnadelspeichers nach einem vorgegebenen Druck nach
dem Gesetz der kommunizierenden Röhren erfolgt, d. h.,
nach einer bestimmten Zeit weisen alle Hohlnadelspeicher
den gleichen Füllgrad auf.
Die Merkmale weiterer Ausgestaltungen der erfindungs
gemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 10 bis
18 genannt.
In der Zeichnung sind mehrere Ausgestaltungsmöglich
keiten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrich
tung für die Durchführung des Verfahrens schematisch
dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die jeweiligen Stellungen der Bestandteile einer
Düse bei den einzelnen Verfahrensschritten eines
ersten Einspritzprinzips;
Fig. 2 den Druckverlauf in der Düsenvorkammer beim
Ablauf des ersten Einspritzprinzips;
Fig. 3 die jeweiligen Stellungen der Bestandteile einer
Düse bei den einzelnen Verfahrensschritten eines
zweiten Einspritzprinzips;
Fig. 4 den Druckverlauf in der Düsenvorkammer beim
Ablauf des zweiten Einspritzprinzips;
Fig. 5 ein Formwerkzeug in Draufsicht, teilweise im
Querschnitt;
Fig. 6 die düsenseitige Hälfte des in Fig. 5 darge
stellten Formwerkzeugs in Frontansicht, gesehen
in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5.
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungs
beispiele zeigen jeweils ein Formwerkzeug 1 mit Form
kavitäten 1.1 und eine Spritzgießdüse 2, wobei die
Spritzgießdüse 2 aus einem Düseninnenkörper 2.1 und
einem Düsenaußenkörper 2.2 besteht und wobei in dem
Düseninnenkörper 2.1 eine Hohlnadel 3 mit integriertem
Hohlnadelkolben 4 verschiebbar angeordnet ist. Bei
zurückgefahrenem Hohlnadelkolben 4 bildet sich in der
Hohlnadel 3 ein Hohlnadelspeicher 3.1. In den Form
kavitäten 1.1 des Formwerkzeugs 1 befinden sich nach
Ablauf des Verfahrens die Spritzlinge 5.
Bei den in den Fig. 1 und 3 dargestellten Ausführungs
beispielen wird der Werkstoff "A" bei zurückgefahrener
Hohlnadel 3 und bei zurückgefahrenem Hohlnadelkolben 4
durch den Ringspalt zwischen dem Düseninnenkörper 2.1
und dem Düsenaußenkörper 2.2 hindurch den in dem Form
werkzeug 1 befindlichen Formkavitäten 1.1 zugeführt. Die
Zuführung des Werkstoff "B" erfolgt durch die Hohlnadel
3 hindurch.
Die Fig. 1 und 2 beziehen sich auf den Verfahrensablauf
gemäß Patentanspruch 2 und die Fig. 3 und 4 auf den
Verfahrensablauf gemäß Patentanspruch 3.
Die in den Fig. 1 und 3 dargestellten Verfahrensabläufe
sind wegen der in der Zeichnung eingetragenen Beschrif
tungen auch ohne bis ins einzelne gehende Erläuterung
nachzuvollziehen. Ebenso die in den Fig. 2 und 4 dar
gestellten Druckverläufe. Bei den in den Fig. 2 und 4
dargestellten Druckverläufen ist der sich auf den
Werkstoff "A" beziehende Druckverlauf mit einer Vollinie
und der sich auf den Werkstoff "B" beziehende Druck
verlauf mit einer gestrichelten Linie angedeutet.
Das in Fig. 5 dargestellte Formwerkzeug 1 ist mit Form
kavitäten 1.1 versehen, denen über die Spritzgießdüsen 2
die Werkstoffe "A" und "B" (vgl. Fig. 1 und 3) zugeführt
werden. Die Spritzgießdüsen 2 sind jeweils aus einem
Düseninnenkörper 2.1 und einem Düsenaußenkörper 2.2 ge
bildet. In dem Düseninnenkörper 2.1 ist eine Hohlnadel 3
mit einem nicht drehbaren Hohlnadelkolben 4 angeordnet.
Die Hohlnadel 3 ist mit einer Durchgangsöffnung 6 verse
hen, die in der dargestellten Stellung verschlossen ist.
Die Durchgangsöffnung 6 befindet sich im Bereich einer
in dem Hohlnadelkolben 4 vorgesehenen Längsnut 7 und
stellt - zusammen mit der Längsnut 7 - eine Verbindung
zwischen einer Zuführungsleitung 8 für den Werkstoff "B"
und dem Hohlnadelspeicher 3.1 dar.
Die Spritzgießdüsen 2 sind in einer Heißläuferplatte 21
gehalten. Die der Spritzgießdüse 2 abgewandten Enden
jedes Hohlnadelkolbens 4 sind an einer Trägerplatte 10
befestigt. Die Trägerplatte 10 kann, betätigt durch
Schnecken-Kugelgewindetriebwerke 11, dessen Antriebs
schnecken 12 mit einem geregelten Drehstrom-Servomotor
22 in Verbindung stehen (vgl. Fig. 6), Hubbewegungen
ausführen. Dadurch wird ein regelbares Füllen der Hohl
nadelspeicher 3.1 mit Werkstoff "B" sowie das Abfahren
von exakten Einspritzprofilen mit dem Barrierematerial,
dem Werkstoff "B", erreicht. Dies betrifft sowohl die
sequenziellen als auch die simultanen Einspritzphasen.
Ermöglicht wird dies durch die technische Charakteristik
des geregelten Drehstrom-Servomotors, und zwar
- - konstantes Drehmoment über den gesamten Drehzahl bereich,
- - hohe Dynamik (von 0 auf Nenndrehzahl in 25 ms),
- - Verschleißfreiheit,
- - hohe Überlastungsfähigkeit,
- - Nenndrehmoment auch in der Beschleunigungs- und Brems phase vorhanden,
- - hohe Drehzahlkonstanz bei Nenndrehzahlen von 2000 bis 8000 min-1,
- - kleine Abmessungen bei hohen Leistungen.
Über Lage- und Drehzahlregler lassen sich vorgegebene
Master-Einspritzprofile von Zyklus zu Zyklus exakt
reproduzierbar verwirklichen.
Die Hohlnadeln 3 sind in einer gemeinsamen Trägerplatte
13 befestigt. Die Trägerplatten 10 und 13 können unab
hängig voneinander Hubbewegungen ausführen. Hierbei wird
die Trägerplatte 10 von den vorstehend erwähnten
Schnecken-Kugelgewindetriebwerken 11 betätigt, während
für die Betätigung der Trägerplatte 13 Hydraulikzylinder
23 vorgesehen sind.
Die Zuführung des Werkstoffs "B" erfolgt über Rohre 14,
die mit Abstand von einem Reflektorrohr 15 umgeben sind
und in Verbindung zum Schmelzeverteiler 24 stehen.
Um eine thermische Trennung des Heißläufersystems 9 für
den Werkstoff "B" von dem Heißläufersystem 20 für den
Werkstoff "A" zu bewirken, ist zwischen diesen beiden
Systemen eine Zwischenwand 25 angeordnet.
In dem Formwerkzeug 1 sind ferner Anschläge 18 und 19
für die Null- bzw. die Tiefstellungen der Trägerplatten
10 und 13 vorgesehen.
Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, erfolgt die Zuführung des
Werkstoffs "A" in das Heißläufersystem 20 (vgl. Fig. 5)
in konventioneller Weise von der - nicht dargestellten -
Maschinendüse über eine Angußbüchse 26, während der
Werkstoff "B" dem Heißläufersystem 9 (vgl. Fig. 5) aus
der an dem Formwerkzeug 1 angebrachten Plastifizier
einheit 27 über eine Angußbüchse 28 zugeführt wird.
Bezugszeichenliste
1 Formwerkzeug
1.1 Formkavität
2 Spritzgießdüse
2.1 Düseninnenkörper
2.2 Düsenaußenkörper
3 Hohlnadel
3.1 Hohlnadelspeicher
4 Hohlnadelkolben
5 Spritzling
6 Durchgangsöffnung (in 3)
7 Längsnut (in 4)
8 Zuführungsleitung (Werkstoff "B")
9 Heißläufsystem (Werkstoff "B")
10 Trägerplatte (für 4)
11 Schnecken-Kugelgewindetriebwerk
12 Antriebsschnecke (von 11 zum Servomotor)
13 Trägerplatte (für 3)
14 Rohre (Werkstoff "B")
15 Reflektorrohr (um 14)
16 Matrizenplatte
17 Reflektorblech (zwischen 9 und 16)
18 Anschlag (für 10)
19 Anschlag (für 13)
20 Heißläufsystem (Werkstoff "A")
21 Heißläuferplatte
22 Drehstrom-Servomotor
23 Hydraulikzylinder
24 Schmelzeverteiler (Werkstoff "B")
25 Zwischenwand (zwischen 9 und 20)
26 Angußbüchse (für Werkstoff "A")
27 Plastifiziereinheit (für Werkstoff "B")
28 Angußbüchse (für Werkstoff "B")
1.1 Formkavität
2 Spritzgießdüse
2.1 Düseninnenkörper
2.2 Düsenaußenkörper
3 Hohlnadel
3.1 Hohlnadelspeicher
4 Hohlnadelkolben
5 Spritzling
6 Durchgangsöffnung (in 3)
7 Längsnut (in 4)
8 Zuführungsleitung (Werkstoff "B")
9 Heißläufsystem (Werkstoff "B")
10 Trägerplatte (für 4)
11 Schnecken-Kugelgewindetriebwerk
12 Antriebsschnecke (von 11 zum Servomotor)
13 Trägerplatte (für 3)
14 Rohre (Werkstoff "B")
15 Reflektorrohr (um 14)
16 Matrizenplatte
17 Reflektorblech (zwischen 9 und 16)
18 Anschlag (für 10)
19 Anschlag (für 13)
20 Heißläufsystem (Werkstoff "A")
21 Heißläuferplatte
22 Drehstrom-Servomotor
23 Hydraulikzylinder
24 Schmelzeverteiler (Werkstoff "B")
25 Zwischenwand (zwischen 9 und 20)
26 Angußbüchse (für Werkstoff "A")
27 Plastifiziereinheit (für Werkstoff "B")
28 Angußbüchse (für Werkstoff "B")
Claims (18)
1. Verfahren zum Spritzgießen von dreischichtigen
Spritzlingen, insbesondere von Flaschenvorform
lingen, mit einer inneren und einer äußeren Schicht
aus einem Werkstoff "A", beispielsweise PET (Poly
ethylenterephthalat) und einer mittleren Schicht aus
einem Werkstoff "B", der als Gasbarriere für O₂, CO₂
und SO₂ sowie Wasserdampf (H₂O) geeignet ist, bei
spielsweise EVAL (Ethylene Vinyl Alcohol Copolymer),
mittels einer Vorrichtung, die mindestens ein Form
werkzeug mit mehreren Formkavitäten und mindestens
eine mit Spritzgießdüsen versehene Heißläuferplatte
aufweist, wobei die Anzahl der Spritzgießdüsen der
Anzahl der Formkavitäten entspricht, und wobei die
Werkstoffe "A" und "B" über separate Heißläufer
systeme den Formkavitäten zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet,
- 1.1 daß die Zuführung des Werkstoffs "A" in die Formkavitäten (1.1) des Formwerkzeugs (1) über einen Ringspalt zwischen dem Düseninnenkörper (2.1) und dem Düsenaußenkörper (2.2) jeder Spritzgießdüse (2) und die Zuführung des Werkstoffs "B" in die Formkavitäten (1.1) über eine zentral in dem Düseninnenkörper (2.1) ange ordnete Hohlnadel (3) mit einem integrierten nicht drehbaren Hohlnadelkolben (4) erfolgt
- 1.2 und daß die Befüllung des in der Hohlnadel (3) gebildeten Hohlnadelspeichers (3.1) in vorge fahrener Stellung - der Schließstellung - durch eine in der Hohlnadel (3) vorgesehene, senkrecht zu der Hohlnadel (3) verlaufende Durchgangs öffnung (6) erfolgt, während in zurückgefahrener Stellung der Hohlnadel (3) die Durchgangsöffnung (6) abgesperrt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- 2.1 daß - bei zurückgefahrener Hohlnadel (3) und dadurch verschlossener Durchgangsöffnung (6) und bei zurückgefahrenem Hohlnadelkolben (4) - durch den Ringspalt zwischen dem Düseninnen körper (2.1) und dem Düsenaußenkörper (2.2) hin durch die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "A" erfolgt,
- 2.2 daß danach - bei unveränderter Stellung der Hohlnadel (3) und bei Vorfahren des Hohlnadel kolbens (4) - eine weitere Zuführung des Werk stoffs "A" und eine gleichzeitige Zuführung des Werkstoffs "B" erfolgt,
- 2.3 daß sodann - bei nunmehr in vorgefahrener Stel lung befindlichem Hohlnadelkolben (4) und somit von Werkstoff "B" entleertem Hohlnadelspeicher (3.1) - zunächst ein weiteres Einspritzen des Werkstoffs "A" und
- 2.4 anschließend ein Nachdrücken des Werkstoffs "A" mit einer nachfolgenden Dekomprimierung des Werkstoffs "A" durchgeführt wird,
- 2.5 daß schließlich die Hohlnadel (3) bis zur Berührung mit dem Düsenaußenkörper (2.2) vorge fahren, der Anguß versiegelt und der Hohlnadel kolben (4) zurückgefahren wird, wobei ein Füllen des Hohlnadelspeichers (4) mit Werkstoff "B" erfolgt
- 2.6 und daß zuletzt eine Dekomprimierung des Werk stoffs "B" und anschließend die Entformung der Spritzlinge (5) durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- 3.1 daß - bei zurückgefahrener Hohlnadel (3) und dadurch verschlossener Durchgangsöffnung (6) und bei zurückgefahrenem Hohlnadelkolben (4) - durch den Ringspalt zwischen dem Düseninnen körper (2.1) und dem Düsenaußenkörper (2.2) hin durch die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "A" erfolgt,
- 3.2 daß danach - bei unveränderter Stellung der Hohlnadel (3) und bei Vorfahren des Hohlnadel kolbens (4) - die Zuführung eines eine Vorlage bildenden Teils des Werkstoffs "B" aus dem Hohl nadelspeicher (3.1) erfolgt,
- 3.3 daß sodann - bei weiterhin unveränderter Stel lung der Hohlnadel (3) und weiterem Vorfahren des Hohlnadelkolbens (4) bis zur Berührung mit dem Austrittstrichter der Hohlnadel (3) - eine gleichzeitige Zuführung der Werkstoffe "A" und "B" erfolgt,
- 3.4 daß anschließend ein Nachdrücken des Werkstoffs "A" mit einer nachfolgenden Dekomprimierung des Werkstoffs "A" durchgeführt wird,
- 3.5 daß schließlich die Hohlnadel (3) bis zur Berührung mit dem Düsenaußenkörper (2.2) vorge schoben, der Anguß versiegelt und der Hohlnadel kolben (4) zurückgefahren wird, wobei ein Füllen des Hohlnadelspeichers (3.1) mit Werkstoff "B" erfolgt,
- 3.6 und daß zuletzt eine Dekomprimierung des Werk stoffs "B" und anschließend die Entformung der Spritzlinge (5) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hohlnadel (3) und der Hohl
nadelkolben (4) nach Entleerung des Werkstoffs "B"
gleichzeitig synchron in Versiegelungsstellung vor
gefahren werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß nach dem Befüllen des Hohlnadel
speichers (3.1) kurz vor Werkzeugöffnungsbeginn eine
Dekompression des Hohlnadelspeichers (3.1) durch
geringfügiges Zurückfahren des Hohlnadelkolbens (4)
durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die in jeden Hohlnadelspeicher
(3.1) einzufüllende Menge des Werkstoffs "B" durch
einen vorgegebenen Hub jedes Hohlnadelkolbens (4)
bzw. einer die Hohlnadelkolben (4) tragenden Träger
platte (10) bestimmt ist, wobei jeder Hohlnadel
kolben (4) bzw. die Trägerplatte (10) durch ein
Schnecken-Kugelgewindetriebwerk (11) betätigt wird,
dessen Antriebsschnecke (12) mit einem geregelten
Drehstrom-Servomotors (22) in Verbindung steht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das Volumen des Hohlnadelspeicher (3.1) bzw. die
in den Hohlnadelspeicher (3.1) einzufüllende Menge
des Werkstoffs "B" so bemessen wird, daß die Wand
dicke des Werkstoffs "B" beim unverstreckten Spritz
ling (5) etwa 0,10 bis 0,20 mm und beim fertigen
Formling, beispielsweise bei der fertigen Flasche,
etwa 10 bis 20 µm beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die in den Hohlnadelspeicher (3.1) einzufüllende
Menge des Werkstoffs "B" so bemessen wird, daß der
Gewichtsanteil des Werkstoffs "B" 1,5 bis 3% des
Gesamtgewichts des Spritzlings (5) beträgt.
9. Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 1 bis 8, die mindestens ein
Formwerkzeug (1) mit mehreren Formkavitäten (1,1)
und mindestens eine mit Spritzgießdüsen (2) versehe
ne Heißläuferplatte (21) aufweist, wobei die Anzahl
der Spritzgießdüsen (2) der Anzahl der Formkavitäten
(1.1) entspricht und wobei in jeder Spritzgießdüse
(2) eine Verschlußnadel verschiebbar angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- 9.1 daß die Verschlußnadel als Hohlnadel (3) mit darin verschiebbar angeordnetem, nicht drehbarem Hohlnadelkolben (4) ausgebildet ist, wobei der Innenraum der Hohlnadel (3) einen Speicher (Hohlnadelspeicher 3.1) für den Werkstoff "B" bildet,
- 9.2 daß die Hohlnadel (3) im Bereich des Heiß läufersystems (9) für den Werkstoff "B" mit einer senkrecht zu der Hohlnadel (3) verlaufen den Durchgangsöffnung (6) und der Hohlnadel kolben (4) mit einer sich bis zu der Durchgangs öffnung (6) erstreckenden Längsnut (7) versehen ist, wobei die Durchgangsöffnung (6) und die Längsnut (7) einen Durchfluß des Werkstoffs "B" von einer Zuführungsleitung (8) in den Hohl nadelspeicher (3.1) ermöglichen,
- 9.3 und daß die Durchgangsöffnung (6) derart ange ordnet ist, daß ein Befüllen der Hohlnadel (3) nur in vorgefahrener Stellung - der Schließ stellung der Hohlnadel (3) - erfolgen kann und daß bei zurückgefahrener Stellung der Hohlnadel (3) die Durchgangsöffnung (6) abgesperrt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche Hohlnadeln (3) und sämtliche Hohl
nadelkolben (4) jeweils in einer gemeinsamen Träger
platte (10, 13) befestigt sind, wobei die beiden
Trägerplatten (10, 13) unabhängig voneinander Hub
bewegungen ausführen können.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Trägerplatten (10, 13) eine
rechteckige Form aufweisen und an ihren vier äußeren
Ecken innerhalb des Formwerkzeugs (1) geführt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Betätigung der die Hohl
nadeln (3) tragenden Trägerplatte (13) mindestens
ein Hydraulikzylinder (23) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Betätigung der Hohl
nadelkolben (4) bzw. der die Hohlnadelkolben (4)
tragenden Trägerplatte (10) Schnecken-Kugelgewinde
triebwerke (11) vorgesehen sind, dessen Antriebs
schnecke (12) mit einem geregelten Drehstrom-Servo
motor in Verbindung steht.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des
Werkstoffs "B" vom Schmelzeverteiler (24) in die
Spritzgießdüsen (2) gebogene Rohre (14) aus einem
hochwärmeleitfähigen Werkstoff, vorzugsweise Kupfer,
vorgesehen sind, die gleichzeitig als Wärmeausdeh
nungskompensatoren wirken.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß jedes Rohr (14) für die Zuführung des
Werkstoffs "B" in die Düsen (2) mit Abstand von
einem Reflektorrohr (15) aus Aluminium umgeben ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Heißläufersystem (9)
für den Werkstoff "B" durch eine Zwischenwand (25)
thermisch von dem Heißläufersystem (20) für den
Werkstoff "A" getrennt ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Heißläufer
system (9) und der Matrizenplatte (16) ein Reflek
torblech (17) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Formwerkzeug (1)
Anschläge (18, 19) für die Null- bzw. Tiefstellungen
der beiden Trägerplatten (10, 13) vorgesehen sind.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19640662A DE19640662C1 (de) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Verfahren zum Spritzgießen von dreischichtigen Spritzlingen und Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19640662A DE19640662C1 (de) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Verfahren zum Spritzgießen von dreischichtigen Spritzlingen und Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens |
Publications (1)
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DE19640662C1 true DE19640662C1 (de) | 1998-03-05 |
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ID=7807685
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CA2217355A1 (en) | 1998-04-02 |
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