DE3209825A1

DE3209825A1 - Verfahren und vorrichtung zum spritzgiessen von kunststoffspritzteilen

Info

Publication number: DE3209825A1
Application number: DE19823209825
Authority: DE
Inventors: Je-Chin 77840 College Station Tex. Han; James W. 37329 Englewood Tenn. Hendry
Original assignee: Ex-Cell-O Corp
Current assignee: Ex-Cell-O Corp
Priority date: 1981-03-19
Filing date: 1982-03-18
Publication date: 1982-12-16
Also published as: JPS57165229A; FR2502061A1; US4390486A; GB2095163A; GB2095163B; CA1176418A; FR2502061B1

Description

KOEGER, STELLRECHT-JK-PÄkTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c ■ D 7OOO STUTTGART 1

A 45 o99 b Anmelder: Ex-Cell-0 Corporation k - 176 2855 Coolidge

16. März 1982 Troy, Michigan 48o84

USA

Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffspritzteilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von geschäumten Spritzteiien aus thermoplastischem Kunststoff sowie eine Vorrichtung durch Durchführung dieses Verfahrens.

Bei der Herstellung von Kunststoffspritzteilen wird in vielen Fällen gefordert, daß das fertige Spritzteil eine glänzende Oberfläche besitzt, wenn es aus der Form herausgenommen wird. In der US-PS 4 2ol 742 sind ein Verfahren und <-ine Vorrichtung zur Erreichung einer derartigen Oberflächenqualität beschrieben. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein Ventil vorgesehen, über welches kondensierbarer Dampf in den Formhohlraum eingeleitet werden kann, um die Haut bzw. die Oberfläche des Formhohlraums auf eine Temperatur zu erwärmen, die über der Wärmeverformungstemperatur des in die Form einzuspritzenden Kunststoffmaterials liegt. Es hat sich gezeigt, daß sich bei der bekannten Vorrichtung wegen einer ungleichmäßigen Erwärmung der Form

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und aufgrund von Leckflüssen durch die Ventilöffnungen Probleme ergeben, die in einigen Fällen zu einer zwar glatten, jedoch ungleichmäßigen Oberflächenbeschaffenheit führen. Genauere Untersuchungen dieser Probleme zeigen, daß die Unregelmäßigkeiten in der Oberflächenbeschaffenheit der Spritzteile auf eine ungleichmäßige Erwärmung der Oberflächen des Formhohlraums sowie auf Ansammlungen von Kondensat im Bereich der Einspritzöffnung zurückzuführen sind.

Ausgehend vom Stande der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. in der eine gleichmäßige Erwärmung der Oberflächen des Formhohlraums erreichbar ist, während gleichzeitig das Auftreten von störenden Kondensatansammlungen sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird, was das Verfahren anbelangt, durch die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5 gelöst.

Ein wichtiger Vorteil von Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Dampf direkt in den Formhohlraum injiziert wird, wobei jedoch eine schlitzförmige öffnung vorgesehen ist, um den kondensierbaren Dampf, der zunächst einer Sammelleitung

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bzw. einem Kanal zugeführt wird, gleichmäßig auf einem größeren ümfangsbereich des Formhohlraums austreten zu lassen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für das Ablassen von Kondensat und überschüssigem Dampf unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffs mindestens eine zweite schlitzförmige öffnung vorgesehen ist, die zu .einem zweiten Sammelkanal führt. Durch diese Ausgestaltung wird der Formhohlraum nicht nur gleichmäßig und schnell erwärmt, sondern auch zuverlässig-entleert^ ehe der Kunststoff zugeführt wird. Auf diese Weise lässt sich die Zeit für einen vollständigen Spritzzyklus deutlich verringern. ., -τ

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in 'einer der Formhälften Venti!einrichtungen vorgesehen, die dazu dienen, während des Vorheizzyklus die .Einspritzöffnung dichtend zu verschließen und anschließend einen Einlaßkanal für das Einspritzen de.p plastifizierten Kunststoffmaterials in den Formhohlraum freizugeben. Dabei ist es vorteilhaft, wenn Kühlwassereinrichtungen zum Kühlen der Spritzform nach dem Einspritzen des Kunststoffes vorgesehen sind. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn an allen.Auslassen für Kondensat bzw. überschüssigen Dampf Kondensatleitungen mit Dampfklappen vorgesehen sind. Erfindungsgemäß wird der koadensierbare Dampf so eingesetzt, daß alle Flächen des Formhohlraums auf eine Temperatur erwärmt werden, welche die Wärmeverformungstemperatur des jeweils

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verwendeten Kunststoffmaterials übersteigt. Andererseits wird die Spaltbreite der schlitzförmigen öffnungen erfindungsgemäß so bemessen, daß Dampf und Kondensat hindurchgehen, daß aber verhindert wird, daß sich das Kunststoffmaterial bis in die öffnungen hinein ausdehnt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß. der Formhohlraum sehr gleichmäßig vorgewärmt wird, so daß für geschäumte Kunststoffspritzteile eine glänzende, gleichmäßige Oberfläche erreicht wird. Dies wird erreicht, indem für das gleichmäßige Verteilen des kondensierbaren Dampfes im Formhohlraum eine Sammelleitung mit mindestens einer damit verbundenen schlitzförmigen öffnung vorgesehen wird, und daß gleichzeitig eine ähnliche, jedoch größer dimensionierte Sammelleitung mit schlitzförmiger öffnung eingesetzt wird, um Kondensat aus dem Inneren des Fornihohlraums abzuführen, ehe der Kunststoff eingespritzt wird. Besondere Ventileinrichtungen sind dabei vorgesehen, um zu verhindern, daß sich Kondensat bzw. kondensierbarer Dampf im Bereich der Einspritzöffnung sammeln. Dieselben Ventileinrichtungen dienen dann in ihrer Offenstellung dazu, die Einspritzöffnung freizugeben und einen Kanal zu bilden, der von der Einspritzöffnung zu dem Formhohlraum führt und über den das plastifizierte Kunststoffmaterial eingespritzt werden kann. Durch die richtige zeitliche Steuerung der verschiedenen Ventile und durch Aufrechterhalten des richtigen Drucks und der richtigen Temperatur für den kondensierbaren Dampf lässt sich erfindungsgemäß erreichen, daß

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bei Beginn des Spritzvorganges gleichmäßige Temperaturen der gesamten Flächen des Formhohlraums vorliegen und daß diese Flächen zumindest weitgehend trocken sind. Auf diese Weise wird die Oberflächenqualität der Spritzteile insgesamt verbessert und außerdem die Zykluszeit für einen Spritzvorgang verringert. Dabei ist es günstig, wenn sich an den Spritzvorgang jeweils eine Kühlphase anschließt, in deren Verlauf die Spritzform mit einem Kühlmedium, insbesondere Wasser, abgekühlt wird.

Weitern Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und/oder sind Gegenstand von ünteranSprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die Innenseite der unteren Formhälfte einer. Spritzform, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Spritzform mit einer oberen und einer unteren Formhälfte längs der Linie 2-2 in Fig. 1?

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Formhälften längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Querschnitt durch Ventileinrichtungen an der Einspritzöffnung längs der Linie 4-4 in Fig. 1;

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Fig. 5 eine Ansicht der Ventileinrichtungen gemäß Fig. 4, gesehen von der Linie 5-5 in dieser Figur;

Fig. 6a einen vergrößerten Querschnitt durch die Einlaßeinrichtungen einer Spritzform gemäß der Erfindung;

Fig. 6b einen vergrößerten Querschnitt durch die Auslaßeinrichtungen einer Spritzform gemäß der Erfindung und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzform mit den zugehörigen Dampf-, Kondensat- und Kühlwasser-Leitungen .

Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Formhälfte 14 einer erfindungsgemäßen Spritzform Io, wobei die Formhälfte in Fig. 1 nachstehend als untere Formhälfte 14 bezeichnet wird, während die zweite Formhälfte als obere Formhälfte 12 bezeichnet werden soll. Genauer gesagt zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf die Innenseite der unteren Formhälfte 14 bei geöffneter Spritzform Io. In der unteren Formhälfte sind Einlasse 16 und 26 vorgesehen, deren innere Enden mit Sammelleitungen bzw. Kanälen 22 bzw. 32 in Verbindung stehen. Der Kanal 22 läuft dabei um die obere linke Ecke des Formhohlraums, während der Kanal 32 um die obere rechte

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Ecke des Formhohlraums läuft. Man erkennt, daß die beiden Einlaßkanäle 22, 32 längs der Formecken über eine vorgegebene Strecke offen sind. Der Kanal 22 in der unteren Formhälfte 14 fluchtet, wie dies aus dem Querschnitt gemäß Fig. 3 deutlich wird, mit einem Kanal 24 in der oberen Formhälfte, so daß sich ein geschlossener Kanal 18 ergibt, wie dies im oberen Teil der Fig. 3 gezeigt ist. Aus Fig. 3 wird ferner deutlich, daß die obere Formhälfte 12 eine Randfläche 2o besitzt, die dichtend an einer entsprechenden Randfläche 3o der unteren Formhälfte 14 anliegt, und daß im Bereich der Randflachen 2o, 3o ein um die ganze Form Io herumlaufender O-Ring 5o angeordnet ist, der auch in Fig. 1 dargestellt ist.

Der geschlossene Kanal 18, der durch die rinnenförmiaen Kanäle 22 und 24 gebildet ^T.,ird, verläuft längs einer Formecke. Ein entsprechender geschlossener Kanal wird auch an der anderen Formecke - inFig. 1 rechts, oben gebildet. Die Länge der geschlossenen Kanäle wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Größe einer in , einem Eckbereich angeordneten Einspritzöffnung sowie in Abhängigkeit von der Größe des herzustellenden Spritzteils vorgegeben. Aus Fig. 3 und 6a wird deutlich, daß der Formhohlraum 4o durch Flächen 36, 36' und 36'' der oberen Formhälfte 12..und durch Flächen 38, 38¹ und 38" der. unteren Formhälfte 14 definiert wird. Zwischen den Flächen 36'' und 38¹V befindet sich dabei eine schlitzförmige öffnung 44. Diese öffnung 44 kann unter optimaler Abstimmung auf das her-

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zustellende Spritzteil beispielsweise eine Spaltbreite von etwa o,125 nun und eine Tiefe bzw. Breite von etwa 3,17 mm besitzen. Je nach der Größe des Spritzteils und des verwendeten Materials kann die öffnung 44 dabei eine Spaltbreite von etwa ο,25 mm erreichen. In Fig. 1 erstreckt sich der Schlitz bzw.die öffnung um die obere linke Ecke der Form Io, während sich ein entsprechender Schlitz bzw. eine öffnung 48 um die obere rechte Ecke der Form Io erstreckt. Der Formhohlraum 4o der Spritzform Io gemäß Fig. 3 ist über eine öffnung 64 mit einem geschlossenen Auslaßkanal verbunden. Der Auslaßkanal 58 wird teilweise durch einen rinnenförnigen Kanal 52 gebildet, der sich in der unteren Formhälfte 14 über drei Seiten der Form Io erstreckt und im übrigen durch einen rinnenförmigen Kanal 5 4 (Fig. 2) in der oberen Formhälfte 12. Die rinnenförmigen Kanäle 52 und 54 bilden also gemeinsam den geschlossenen Auslaßkanal 58, der mit drei Auslassen 68, 7o und 72 verbunden ist, wie dies aus Fig.l und 2 deutlich wird. Wie Fig. 6 b zeigt, ist der Auslaßkanal 58 mit dem Formhohlraum 4o im Bereich der Flächen 36'' und 38·' mit der öffnung 64 verbunden, die als Dampfauslaßöffnung dient. Die öffnung 64 hat eine Höhe bzw. Spaltbreite von etwa o,25 mm und eine Breite von etwa 3,17 mm. Je nach der Größe des zu spritzenden Teils und des verwendeten Materials kann die öffnung 64 eine Größe bis zu o,54 mm besitzen. Die schlitzförmige öffnung 64 ermöglicht beim Füllen des Formhohlraums ein Austreten von Dampf und Kondensat, ist jedoch eng genug, um zu verhindern, daß

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geschäumter Kunststoff in sie eindringt. Das sich bildende Kondensat fließt von den Oberflächen des Formhohlraums 4o zu diesem Teil der Spritzform lo. Damit die gezeigte Spritzform zu guten Spritzergebnissen führt, muß sie in einer vertikalen Lage montiert werden. Die Einlasse 16 und 26 würden sich also an der höchsten Stelle befinden, so daß die Auslässe 68, 7o und 72 an der tiefsten Stelle der Form Io liegen würden und ein Abfließen des Kondensats unter dem Einfluß der Schwerkraft ermöglichen wurden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Spritzform mit einer anderen Orientierung anzuordnen und an die Auslässe 68 bis 72 eine Saugpumpe anzuschließen, um das Kondensat zu entfernen. Wie aus Fig. 2 und 3 deutlich wird, sind in der Form Io außerdem Kanäle 6o und 62 vorgesehen, durch welche nach dem Einspritzen des Kunststoffs Kühlwasser geleitet werden kann, um die Form Io abzukühlen.

Fig. 4 zeigt den Ventilkopf 76 eines Einspritzventils in einer Ventilölfnung 86. Der Kopf 76 und die Ventilöffnung 86 sind dabei beide in der oberen Formhälfte 12 angeordnet. Mit dem Ventilkopf 76 ist eine Ankerstange 8o verbunden, die durch eine Magnetspule 92 betätigbar ist. Der Magnetspule kann eine Rückholfeder zugeordnet sein. Es besteht aber auch die Möglichkeit, für die Betätigung des Ventilkopfes 76 eine doppelt wirkende Anordnung vorzusehen. Ein Führuhgszapfen 78 der Ventilanordnung reicht bis in die Einspritzöffnung 9o, und eine untere Ringfläche 82 des

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Ventils liegt bei dem dargestellten Betriebszustand rings um die Einspritzöffnung 9o an der unteren Formhälfte 14 an. Die Ringfläche 82 dichtet also den Formhohlraum 4o ab, wie dies auch aus Fig. 5 deutlich wird. In dieser Figur deutet eine strichpunktierte Linie die Lage der Kante der den Formhohlraum 4o begrenzenden Fläche 38 " an.

Obwohl dies nicht im einzelnen gezeigt ist, ist davon auszugehen, daß die erfindungsgemäße Spritzform Io ,an den vertikalen Platten einer Horizontal-Spritzmaschine zu befestigen ist. Mit der Spritzform würden dann die verschiedenen elektrischen Zuleitungen verbunden, so daß verschiedene Magnetventile in der gewünschten Weise betätigt werden könnten.

Fig. 7 zeigt ein schematisches Schaltbild mit einem Dampferzeuger loo, mit einer erfindungsgemäßen Spritzform Io und mit den Verbindungen zwischen diesen beiden Baueinheiten. Im einzelnen ist eine von dem Dampferzeuger loo ausgehende Hochdruck-Dampfleitung Io4 vorgesehen, in der ein Ventil Io2 zur Kontrolle der Dampfströmung vorgesehen ist. Die Leitung Io4 ist mit einer Leitung Io6 verbunden, über die der kondensierbare Dampf einem als Magnetventil ausgeführten Einlaßventil Io8 zugeführt wird. Von der Leitung Io6 zweigt dabei eine Leitung ab, an der eine Dampfklappe 116 vorgesehen ist, hinter der eine Rückführung zu einem Tank oder ein Auslaß vorgesehen sein kann. Eine

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Hauptleitung Ho auf der Auslaßseite des Ventils Io8 gabelt sich an einer Leitung Io2, deren Enden mit den Einlassen 16 und 26 der Spritzform Io verbunden sind. Ausgehend vom Auslaß 7o am unteren Ende der Form Io ist eine Leitung 114 vorgesehen, in der ein Magnetventil 118 liegt und die mit einer Rückleitung oder einem Ablaß verbunden ist. An die Leitung 114 ist außerdem eine Dampfklappe 116 angeschlossen, hinter der ebenfalls eine Rückleitung oder ein Ablaß liegt. In entsprechender Weise sind auch an die Auslässe 68 und 72 entsprechende Auslaßeinrichtungen angeschlossen. Je nach Größe der Spritzteile und der Form können auch weniger oder mehr Auslässe erforderlich sein.

Auf der linken Seite der Form Io ist in Fig. 7 eine Einlaßleitung 122 mit einem Magnetventil 12o vorgesehen, Über die Leitung 122 kann der Form Io Kühlwasser zugeführt werden. Das Kühlwasser kann die Form Io über eine Auslaßleitung 124 mit einem Ventil 126 verlassen und einem Tank bzw. einem Ablaß zugeführt werden. Das als Magnetventil ausgebildete Auslaßventil 126 kann dabei auch als Drosselventil für den Durchfluß durch die Kühlleitungen 6o, 62 dienen. Schließlich ist in Fig. 7 auch das Einspritzventil durch seine Magnetspule 92 angedeutet. Dieses Magnetventil ist wie alle anderen Magnetventile mit einer geeignete! elektrischen Steuerung zu verbinden.

Ergänzend ist anzumerken, daß bei einer Spritzform gemäß der Erfindung Auswerfer und andere übliche

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Einrichtungen zum Auswerfen der gespritzten Teile verwendet werden. Außerdem sind an der Spritzform geeignete Dichtungen vorzusehen, um einen dampfdichten Abschluß zu erhalten. Die betreffenden Einrichtungen sind der Einfachheit halber und im Interesse übersichtlicher Zeichnungen nicht besonders dargestellt und erläutert.

Arbeitsweise

Die Arbeitsweise zur Herstellung von Spritzteilen mit glatter Oberfläche wird nachstehend in Verbindung mit Versuchen erläutert, die unter Verwendung einer Spritzform gemäß der Erfindung mit verschiedenen Materialien durchgeführt wurden. Im einzelnen wurden als Spritzmaterialien verwendet: ABS, Styrol, SMC und"Noryl" (Wz). Das Noryl wurde bei einer Temperatur der Einspritzöffnung von etwa 29O°C eingespritzt, wobei die Einspritzzeit 3 bis 6 s betrug. Die Kühltemperatur betrug etwa 38°C, und die Aushärtezeit lag bei etwa 2,5 bis 3 min. Das Spritzteil hatte ein Gewicht von.etwa 136o g, eine Breite von etwa 3o cm, eine Tiefe von etwa 4o cm, eine Höhe von etwa 9 cm und Wandstärken von etwa 6 mm und etwa 19 mm. Die Arbeitstemperatur kann in Abhängigkeit von der Größe der Spritzteile und dem verwendeten Material geändert werden und zwischen etwa 12o und 216°C liegen, und zwar bei einem Druck von etwa 35 bis 210 N/cm².

ABS = Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere bzw.

Alkylbenzolsulfonate

SMC = Styrol-Maleinsäure(anhydrid)-Co-polymere Noryl=Polyphenylenoxid-Polystyrol-Gemisch

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Zuerst werden die Formhälften 12 und 14 geschlossen und in einer geeigneten Spritzmaschine gegeneinander verriegelt. Die für die Versuche verwendete Spritzmaschine war eine Horizontal-Spritzmaschine zum Spritzen von etwa 18 kg Kunststoff bei einem Druck von 25oo kN. Der Formhohlraum 4o war mit einem O-Ring 5o abgedichtet. Der Ventilkopf 76 (Fig. 4) wurde durch ein Magnetventil (Spule 92) zum Öffnen bzw. Schließen der Einspritzöffnung 9o betätigt. Beim Beginn eines Arbeitszyklus wurde die Einspritzöffnung 9o durch den Führungszapfen 78 dichtend verschlossen, so daß während des Verheizzyklus für den Formhohlraum vor dem Spritzen kein kondensierbarer Dampf in die Einspritzöffnung 9o eintreten konnte. Die nachstehend angegebenen Zeiten für einen typischen Einspritzzyklus sollten lediglich als Beispiel angesehen werden, da aucn mit einer anderen Zeitfolge gearbeitet v/erden kann. Beim Ausführungsbeispiel wurden die Ventile Io2 und Io8 für die Dauer von etwa 15 ε geöffnet, um den kondensierbaren Dampf über die Einlasse 16 und 26 in die Form lo.eintreten zu lassen. Währcr.d dieser Zeit blieben die Auslaßventile 118 geschlossen, während der Dampf über den Einlaßkanal 18 und die schlitzförmigen öffnungen 44 und 48 auf der linken bzw. rechten Seite in den Formhohlraum 4o eindrang. Die Dampfströmung erreichte dabei alle Flächen des Formhohlraums und über die Auslaßöffnung 64 den Kanal 58. Da die Form vertikal montiert war, floß der kondensierende Dampf in Form von Wassertröpfchen aufgrund der Schwerkraft in den Kanal 58. Nach etwa 13 s wurden die Auslaßventile 118

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geöffnet. Gleichzeitig wurde auch das Magnetventil mit der Spule 92 geöffnet, um den Führungszapfen 78 aus der Einspritzöffnung 9o herauszuziehen. Der Ventilkopf 76 wurde dann - in Fig. 4 — nach links bewegt und an den Boden der öffnung 86 angelegt. Das Einlaßventil Io8 wurde nach Ablauf von 15 s geschlossen. Eine Sekunde später begann der Spritzvorgang über die Einspritzöffnung 9o. Der Kunststoff floß durch die Einspritzöffnung 9o und durch den Zwischenraum zwischen dem Ventilkopf 76 und der Fläche 38' in den Formhohlraum 4o, wie dies am besten aus Fig. 5 deutlich wird. Der gesamte Kunststoff floß durch die öffnung, welche durch die äußere Ringfläche fler Aussparung 86 und die Kante der Fläche 38' begrenzt wurde, wie dies aus Fig. 5 deutlich wird. Für die genannte Spritzteilgröße von etwa 136o g dauert die gesamte Einspritzzeit etwa 5,5 s. Beim Hineinfließen des Kunststoffs in die Form wird der Kunststoff durch die vorgeheizte Oberfläche bzw. Haut der Form über seiner Verformungstemperatur gehalten. Etwa 3 bis 5 s nach dem Beginn des Einspritzvorgangs werden auch die Auslaßventile 118 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Kondensat, welches sich in dem Kanal 58 gesammelt hat, über die Auslaßventile abgeflossen. Nach Beendigung des Einspritzvorgangs werden dann die Kühlwasserventile 12o und 126 geöffnet, so daß Wasser mit einer Temperatur von etwa 38°C von der Einlaßleitung 122 in die Kühlwasserleitungen 6o und 62 fließen und die Form über die Auslaßleitung 124 verlassen kann. Nach Beendigung

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der Kühlphase mit einer Dauer zwischen 2,5 und 3 min. (je nach Materialart und Spritzteilgröße) wurde die Form dann geöffnet und das Spritzteil herausgenommen.

Da der Ventilkopf an der Einspritzöffnung in der Aussparung 86 in seine äußerste linke Stellung bewegt wurde, stehen die Einspritzöffnung und die Ventilkammer beim öffnen der Form noch mit dem Spritzteil in Verbindung, wenn das Spritzteil aus der Form Io entfernt werden soll. Dies bedeutet, daß der Angußkegel, der Spritzsteg und die kleinen Materialreste im Ventilbereich beim Ausstoßen des Spritzteils zusammenbleiben und später als Abfallteile entfernt werden können. Die Formhälften können dann wieder geschlossen werden, und die Spule 92 kann entregt werden, so daß das Ventil wieder schließt und die Einspritzöffnung 9o erneut dichtend abschließt. Der Zweck dieser Ventilanordnung besteht darin, daß während des Aufheizens des Formhohlraums kein kondensierbarer Dampf in die Einspritzöffnung 9o eintritt. Die meisten plastifizierten.Kunststoffe reagieren nämlicn mit Wassertröpfchen, so daß", sich an der Außenfläche des Spritzteils, wenn man eine Mischung von Wasser und extrudiertem Kunststoff gestattet, Fehlerstellen ergeben. Deshalb wird besondere Sorgfalt darauf verwendet, um die Einspritzöffnung dichtend zu verschließen und um den Formhohlraum 4o abzudichten, um auf diese Weise eine Durchmischung von kondensierb^.rem Dampf oder Kondensat mit dem Kunststoff zu vermeiden. Wegen der hohen Temperatur des Dampfes, die

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bei etwa; 180°C liegt - bei einem Druck von etwa 180

N/cm im Dampferzeuger - und wegen der vertikalen Montage der Form sammelt sich folglich das gesamte Kondensat im unteren Bereich und fließt durch die schlitzförmigen öffnungen in den Kanal 58, von wo es aus der Form herausgeführt wird. Die Größe der schlitzförmigen Öffnungen ist dabei sehr kritisch, wenn die richtige Durchströmung der Form und eine minimale Vorheizzeit bei optimaler Wärmeübertragung erreicht werden sollen. Bei der betrachteten Form haben die schlitzförmigen öffnungen 44 und 48 eine Spaltbreite von etwa o,125 mm. Diese Bemessung ermöglicht einen besonders gleichmäßigen Dampfstrom durch die Leitung 18 und in den Formhohraum 4o.

Die Spaltbreite der etwas größeren öffnung 64 am unteren Ende der Form betrug etwa o,25 mm und gestattet ein leichtes Passieren der Kondensattröpfchen in den Auslaßkanal 58. Bei deutlich größerer öffnung würde das geschäumte Kunststoffraaterial beim Einspritzen in die Form die Tendenz haben, sich in die spaltförmige Öffnung zu quetschen. Da die öffnungen jedoch eine vorgegebene Spaltbreite besitzen, werden sie aufgrund des internen Gasdrucks des plastifizieren Kunststoffmaterials nicht von diesem' gefüllt.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, daß erfindungsgemäß ein besonders vorteilhaftes Verfahren zum Vorheizen eines Formhohlraums entwickelt wurde, gemäß

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welchem im Formhohlraum eine über der- Verf onnungstemperatur des aufschäumbaren Kunststoffmaterials liegende Temperatur erreichbar ist, so daß beim Spritzvorgang ein Spritzteil erhalten wird, welches eine glänzende, qualitativ hochwertige Oberfläche besitzt, unter der das poröse Kernmaterial liegt. Diese Vorteile werden insbesondere dadurch erreicht, daJ3 besondere Ventileinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe einerseits während der Vorwärmphase die Einspritzöffnung dichtend verschlossen werden kann, und mit deren Hilfe andererseits ein Kanal freigegeben werden kann, der beim Spritzen die Einspritzöffnung mit dem Formhohlraum verbindet. Die gleichmäßige Temperaturverteilung im Formhohlraum wird dabei dadurch erreicht, daß sowohl für das Zuführen des Dampfes wie auch für das Abführen von Kondensat und überschüssigem Dampj: .schlitzförmige, an den Formhohlraum angrenzende öffnungen vorgesehen sind.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß vorstehend lediglich ein oevorzugtes Ausführungsbeispiel erläutert wurde und daß dem Fachmann, ausgehend von diesem Ausführungsbeispiel, zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

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Claims

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Patentansprüche

1. Verfahren zum Spritzgießen von geschäumten Spritzteilen aus thermoplastischem Kunststoff in einer Spritzform, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

a) man schließt die Spritzform;

b) man schließt selektiv Ventileinrichtungen, die einen Kanal zwischen Einspritzeinrichtungen und einem Formhohlraum dichtend verschließen;

c) man lässt selektiv einen kondensierbaren Dampf, der auf eine über der Wärmeverformungstemperatur des Kunststoffes liegende Temperatur erhitzt wurde, in den Formhohlraum fließen;

d) man öffnet selektiv Auslaßeinrichtungen des Formhohlraums, um Kondensat aus demselben abzulassen;

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e) man öffnet die Ventileinrichtungen und spritzt über die Einspritzeinrichtungen auf scha untbaren thermoplastischen Kunststoff ein,, so daß der Kunststoff durch den Kanal hindurch in den Formhohlraum fließt;

f) man kühlt die Spritzform, indem man eine Kühlflüssigkeit hindurchströmen lässt und

g) man öffnet die Spritzform nach der Erstarrung des Kunststoffes und entfernt das verfestigte Spritzteil.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kondensierbaren Dampf überhitzten Wasserdampf verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur im Pormhohlraum zwischen etwa 120 und 22O°C gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formhohlraum unter einem

2 Druck zwischen etwa 35 und 210 N/cm hält,

5. Vorrichtung zum Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes mit einer zwei Formhälften und einen Formhohlraum aufweisenden Spritzform zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

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Einspritzeinrichtungen (9o) vorgesehen sind,, welche mit dem Formhohlraum (4o) über einen Verbindungskanal (86) in Verbindung stehen, daß Ventileinrichtungen (76 bis 8o, 92) zum selektiven dichtenden Verschließen des Kanals (86) vorgesehen sind, daß selektiv betätigbare Einlaßeinrichtungen (16, 26, 18, 44, 48, Io8 bis 112) vorgesehen sind, mit deren Hilfe dem Formhohlrauin (4o) kondensierbarer Dampf zuführbar ist, und daß selektiv betätigbare Auslaßeinrichtungen (64, 58, 68 bis 72, 114 bis 118) vorgesehen sind, mit deren Hilfe Kondensat aus dem Formhohlraum (4o) ableitbar ist, und daß umlaufende Dichteinrichtungen (5o) zwischen den Formhälften .(12, 14) vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileir.richtungen (76, 8o, 92) für den Kanal (86) als Ventileinrichtungen ausgebildet sind, mit deren Hilfe der Formhohlraum (4o) und die Einspritzeinrichtungen in der Schließstellung gleichzeitig abdichtbar sind und mit deren Hilfe der Kanal (86) in ihrer Offenstellung als zu dem Formhohlraum (4o) führender Einspritzkanal freigebbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrichtungen mindestens einen Einlaß (16, 26) in der Spritzform (lo) umfassen, welcher mit einem dichtend verschließbaren Kanal (18)

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zwischen den Fomhälften (12 p 14) in Verbindung steht, welcher seinerseits über eine öffnung (44) mit dem>Formhohlraum (4o) in Verbindung steht«,

ο Vorrichtung nach Anspruch T₁ dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Formhohlraum (4o) in Verbin~ dung stehende öffnung (44) schlitsförmig ausgebildet ist und eine Spaltbreite zwischen etwa o, 125 und 0,254 mm sowie eine Tiefe von etwa 3,17 ram aufweist und sich über eine Länge von mindestens 25% des üHtfangs des Porinhohlraums (4o) erstreckt .

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn seichnet, daß die Auslaßeinrichtungen mindestens eine öffnung (64) des Formhohlraums (4o) umfassen,, welche mit einem dichtend verschließbaren Kanal (58) zwischen den Formhälften (12, 14) in Verbindung steht, welcher seinerseits mit mindestens einem zur Außenseite der Spritsforrt (lo) führenden Auslaß (68 bis 72) verbunden ist»