DE2348006A1

DE2348006A1 - METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF MOLDED PARTS WITH CLOSED SKIN AND CELLULAR CORE FROM THERMOPLASTICS

Info

Publication number: DE2348006A1
Application number: DE19732348006
Authority: DE
Inventors: Asparuch Michajlov Dip Antonov; Angel Tontschev Prof Balevski; Ivan Dimov Prof Nikolov; Stefan Georgiev Dip Semerdjiev
Original assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Current assignee: Institute po Metaloznanie i Technologia na Metalite
Priority date: 1972-09-25
Filing date: 1973-09-24
Publication date: 1974-04-18
Also published as: NL181856B; SU579877A3; FR2200099B1; NO139039C; CS181254B2; CA1028460A; DE2348006C2; IN141881B; FR2200099A1; GB1442766A; DK134472B; NO139039B; SE380471B; IT994804B; AT349743B; NL7313216A; JPS5729253B2; NL181856C; DD112730A5; ATA819673A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen ruit geschlossener Haut und zelligem Kern aus ThermoplastenMethod and device for the production of molded parts ruit closed Thermoplastic skin and cellular core

(Priorität: 25, September 1972, .Bulgarien, Nr. 21471)(Priority: September 25, 1972, Bulgaria, No. 21471)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen mit geschlossener Haut und zelligem Kern aus Thermoplasten, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for producing molded parts with a closed skin and a cellular core made of thermoplastics, as well as a device for carrying out this process.

Für die Herstellung solcher Formteile wird ein Thermoplast verwendet, dem im voraus ein Treibmittel zugesetzt worden ist. Der Druck im Plastifizieraggregat der Spritzgießmaschine wird so hoch gehalten, daß ein Aufschäumen infolge der Zersetzung des Treibmittels während der Plastifizierung der Formmasse nicht möglich ist.A thermoplastic is used to produce such molded parts is used to which a blowing agent has been added in advance. The pressure in the plasticizing unit of the injection molding machine is kept so high that foaming as a result of the decomposition of the blowing agent during the plasticization of the molding compound is not possible is.

Wenn die plastifizierte Formmasse in das Werkzeug eintritt, zersetzt und/oder verdampft das Treibmittel schnell und die gebildete Gasphase verteilt sich in Form von Blasen (Poren) im Innern des Gießlings, während sich auf seiner Oberfläche eine geschlossene Haut bildet.When the plasticized molding compound enters the tool, the propellant decomposes and / or evaporates quickly and the gas phase formed is distributed in the form of bubbles (pores) inside the casting, while a closed skin forms on its surface.

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Es sind mehrere Verfahren zur Herstellung solcher -Formteile "bekannt.There are several methods of making such molded parts "known.

Bei -einem dieser Verfahren wird in das Werkzeug eine "bestimmte Menge geschmolzene und plastifizierte Masse "eingeschossen", die die Formwand möglichst vollständig benetzen soll.Diese Menge entspricht in Abhängigkeit vom gewünschten Porositätsgrad, etwa 50 bis 90$ des Volumens des Werkzeughohlraums. Der restliche Werkzeughohlraum wird durch die Expansionswirkung des freigesetzten Treibmittels ausgefüllt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die Tatsache, daß, wie schnell auch die Schmelze in das Werkezug eingebracht -wird, die Oberfläche der Spritzlinge immer rauh und schlierig bleibt..Dies ist auf die kleinen Blasen in den Randschichten zurückzuführen, die unmittelbar nach dem Öffnen des Angußkanals entstehen und sich in der Fließfront der Schmelze, die das Werkzeug ausfüllt, befinden.In one of these processes, a "specific" is inserted into the tool Amount of melted and plasticized mass "shot in", which should wet the mold wall as completely as possible, depending on the desired degree of porosity, this amount corresponds to about $ 50 to $ 90 the volume of the mold cavity. The rest The mold cavity is filled by the expansion effect of the released propellant. One disadvantage of this method is that The fact that no matter how quickly the melt is introduced into the tool, the surface of the injection-molded parts is always rough and streaky This is due to the small bubbles in the edge layers that appear immediately after the sprue is opened arise and are in the flow front of the melt that fills the mold.

Bei einem anderen Verfahren wird das Werkzeug zuerst völlig mit Schmelze ausgefüllt. Nach Bildung der geschlossenen Haut wird das Werkzeug teilweise so weit geöffnet, daß sich ein zusäzliches Volumen für das Aufschäumen bildet. Dieses Verfahren kann, ohne die Nachteile des ersten zu beseitigen, nur begrenzt angewendet werden, und zwar für Formteile, deren Gestalt die Verwendung eines solchen "atmenden" Werkzeugs erlaubt.Another method is to have the tool complete first filled with melt. After the closed skin has formed, the tool is partially opened so wide that an additional one can be opened Forms volume for foaming. This method can only be used to a limited extent without eliminating the disadvantages of the first for molded parts whose shape allows the use of such a "breathing" tool.

Die Nachteile dieser Verfahren können durch Anwendung des sogenannten Gegendruckgießverfahrens beseitigt werden. Hierbei wird im voraus im Werkzeug ein Gasdruck erzeugt. Die Schmelze füllt das Werkzeug unter Überwindung dieses Drucks. Der Druck wird erst abgebaut, wenn die Haut bereits erstarrt 1st, um die Voraussetzungen für ein Aufschäumen im Innern des Gießlings zu schaffen, wobei das vergrößerte Volumen des Zernschaums durch denThe disadvantages of these processes can be eliminated by using the so-called counter pressure casting process. Here a gas pressure is generated in the tool in advance. The melt fills the tool by overcoming this pressure. The pressure is only broken down when the skin is already solidified in order to meet the requirements for foaming inside the casting create, with the increased volume of the crushed foam through the

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Angußkanal aus dem Werkzeug austritt. Es ist auf diese Weise möglich, glatte Oberflächen zu erzielen und die Vorgänge der Bildung'der Haut und des zelligen Kerns zu steuern.Runner emerges from the tool. It is possible in this way to achieve smooth surfaces and the operations of the To control the formation of the skin and the cellular nucleus.

Es ist ferner.ein Verfahren bekannt, bei dem der überschüssige Kernschaum in der Frontzone des Schneckenzylinders der Spritzgießmasehine zurückgeführt und dann für den nächsten Gießling verwendet wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß beim Zurückziehen der Schnecke/zur Aufnahme des überschüssigen Kernschaums der Druck im Schneckenzylinder unvermeidlich abfällt, was ein Aufschäumen der Formmasse im Zylinder zur Folge hat. Bei dem darauffolgenden Spritzvorgang gelangt die bereits aufgeschäumte Masse als erste in das Werkzeug und verschlechtert die Güte der Oberflächen. Dies ist ein wesentlicher Nachteil, denn es ist experimentell nachgewiesen, daß es nach einem vorzeitigen Aufschäumen auch bei höchsten Drücken nicht mehr möglich ist, das Gas in der Schmelze völlig zu lösen. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens ist die Komplikation der Werkzeuge, da Kanäle notwendig sind, in denen sich von hydraulischen Einrichtungen angetriebene Kolben bewegen.It is also known.ein method in which the excess Core foam returned to the front zone of the screw cylinder of the injection molding machine and then for the next casting is used. It is evident, however, that when the screw is withdrawn / to take up the excess core foam the pressure in the screw cylinder inevitably drops, which results in foaming of the molding compound in the cylinder. The next one In the injection process, the already foamed mass is the first to enter the mold and deteriorates the quality of the Surfaces. This is a major disadvantage because it has been experimentally proven that it occurs after premature foaming even at the highest pressures it is no longer possible to completely dissolve the gas in the melt. Another disadvantage of this Procedure is the complication of the tools, since channels are necessary in which are driven by hydraulic devices Move the piston.

Das Ziel der vorliegenden Erfindurg ist die Beseitigung der Nachteile der bekannten Verfahren. Insbesondere soll, ausgehend vom Gegendruckgießverfahren, das Wegwerfen des überschüssigen Kernschaums als Abfall vermieden werden.The aim of the present invention is elimination the disadvantages of the known methods. In particular, based on the counter-pressure casting process, the excess should be thrown away Core foam can be avoided as waste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die überschüssig geschäumte Masse von einem Gießling für den unmittelbar folgenden Gießling zu verwenden, ohne daß sich dies negativ auf die Oberflächengüte auswirkt. The invention is based on the object of using the excess foamed mass from a casting for the immediately following casting without this having a negative effect on the surface quality.

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Diese Aufgate wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für die Herstellung eines jeden Gießlings nach dem ersten, 50 bis SOfo des Volumens des Werkzeughohlraums mit plastifizierter ungesehäumter Formmasse gefüllt werden, und das restliche Volumen Ms 100$ dieses Hohlraums mit Kernschaum aus dem vorhergehenden Gießling aufgefüllt wird, und daß nach der Bildung einer geschlossenen Haut der Druck abgebaut wird, so daß der Kern des G-ießlings aufschäumt, und daß der für den G-ießling überschüssige Kernschaum aus dem Werkzeug in eine geschlossene Kammer geleitet und von dort aus zum Auffüllen des Werkzeugs am Ende des nächsten Spritzvorgangs unter Druck zurückgeführt wird.This gate is achieved according to the invention in that for the production of each casting after the first, 50 to 50 % of the volume of the mold cavity are filled with plasticized, non-foamed molding compound, and the remaining volume Ms 100 $ of this cavity is filled with core foam from the previous casting, and that after the formation of a closed skin, the pressure is reduced so that the core of the casting foams, and that the excess core foam for the casting is passed from the tool into a closed chamber and from there to fill the tool on At the end of the next spraying process is returned under pressure.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung näher erläutert werden- In der zugehörigen Zeichnung ist schematisch, im vertikalen Längsschnitt eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. In der Zeichnung sind der Einfachheit halber Heiz-, Kühl- und andere Einrichtungen nicht abgebildet, deren Notwendigkeit offenbar und deren Aufbau an sich bekannt sind. ·The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment of the device The drawing is a schematic representation of a device for carrying out the method in vertical longitudinal section. In the For the sake of simplicity, heating, cooling and other devices are not shown in the drawing, their necessity is evident and whose structure are known per se. ·

Der Ausgangsthermoplast, dem die notwendige Menge Treibmittel beigemischt ist, wird in einem Schneckenzylinder 1 plastifiziert. Von hier aus wird, um den ersten Spritzling herzustellen, die Masse durch einen Verteiler 2 in ein Werkzeug 3 geleitet, das restlos gefüllt wirdj dabei verbindet der Verteiler 2 die SchneckeThe starting thermoplastic, to which the necessary amount of propellant has been added, is plasticized in a screw cylinder 1. From here, in order to produce the first molding, the mass is passed through a distributor 2 into a tool 3, which is completely filled, the distributor 2 connects the screw

1 mit dem Werkzeug 3· Jm Werkzeug 3 selbst, das hermetisch geschlossen ist", wurde im voraus ein Gasdruck erzeugt. Das Gas wird aus dem Behälter 4 über ein System von Rohren und Ventilen 5 zugeführt. Nachdem sich eine geschlossene Haut mit der gewünschten Stärke gebildet hat, wird der Gasdruck abgebaut und der Verteiler1 with tool 3 · Jm tool 3 itself, which is hermetically sealed is ", a gas pressure has been generated in advance. The gas is supplied from the container 4 via a system of pipes and valves 5. After a closed skin with the desired thickness has formed, the gas pressure is released and the distributor

2 in eine Stellung umgeschaltet, in der er das Werkzeug mit einer geschlossenen Kammer verbindet. Diese Kammer ist beispielsweise in dem vorliegenden Fall als Zylinder 6 ausgebildet, in dem durch Hochziehen des Kolbens 7 ein Volumen (oder nötigenfalls auch ein Vakuum) gebildet wird, um die überschüssige Masse aus dem Werkzeug2 switched to a position in which he connects the tool to a closed chamber. This chamber is for example In the present case designed as a cylinder 6, in which a volume (or, if necessary, a Vacuum) is formed to remove the excess mass from the tool

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austreten zu lassen und dadurch die Bedingungen für das Aufschäumen und die Bildung des zelligen Kerns zu schaffen. Die Bewegung des Kolbens 7 erfolgt durch einen an sich bekannten Antriebsmechanismus 8. In einer weiteren Stellung des Verteilers 2 wird der Angußkanal des Werkzeugs.verschlossen und der fertige Spritzling kann ausgeformt werden, während der Schneckenzylinder 1 mit dem seitlichen Zylinder 6 verbunden wird, in dem durch den Kolben 7 der Druck, erhöht wird, um die geschäumte Masse zusammenzudrucken und ein Aufschäumen zu verhindern. Die frische Schmelze drückt infolge des Unterschieds der spezifischen Gewichte, der zweckmäßigen Gestaltung und der senkrechten lage des Zylinders 6 über den Verteiler 2 den Kernschaum von dem vorhergehenden Spritzling zusammen mit dem Kolben 7 nach oben. Wenn sich im Zylinder 6 genügend Masse angesammelt hat, um das Werkzeug restlos aufzufüllen, wird über den Verteile 2 der Zylinder 6 mit dem Werkzeug 3 verbunden, in dem inzwischen der Gasgegendruck erzeugt worden ist. Wenn sich- im Zylinder 6 der Druck erhöht, tritt im Werkzeughohlraum anfangs frische,, nicht ge schäumte Masse aus dem unteren Bereich des Zylinders 6 einj am Schluß wird das Werkzeug völlig mit komprimiertem Schaum ausgefüllt, dei/sich unmittelbar unter dem Kolbenboden befindet. Diese geschäumte Masse füllt nur die Angußkanäle und einen Teil des Innern des Spritzlings aus, ohne seiner Oberfläche zu schaden. Nach Bildung der Haut und Abbau des Drucks·gelangt ein Teil dieser verarbeiteten Masse von neuem aus dem Werkzeug 3 in den Zylinder 6 zurück, so daß der Kern Aufschäumen kann. Danach wird der Vorgang wiederholt. to let out and thereby the conditions for foaming and to create the formation of the cellular nucleus. The piston 7 is moved by a known one Drive mechanism 8. In a further position of the distributor 2, the sprue of the tool is closed and the finished one Injection molding can be molded while the screw cylinder 1 is connected to the side cylinder 6 in which by the piston 7 the pressure is increased to compress the foamed mass and to prevent foaming. The fresh melt presses due to the difference in the specific weights, the appropriate design and the vertical position of the cylinder 6 over the manifold 2 the core foam from the previous one Injection molding together with the piston 7 upwards. When enough mass has accumulated in cylinder 6 to allow the tool To fill up completely, the cylinder 6 is connected to the tool 3 via the distributors 2, in which the gas counter pressure is meanwhile has been generated. If the pressure in cylinder 6 increases, initially fresh, non-foamed, occurs in the mold cavity Mass from the lower part of the cylinder 6 is included at the end the tool is completely filled with compressed foam, dei / sich located directly under the piston crown. This foamed mass only fills the sprues and part of the interior of the molded part without damaging its surface. After the skin has formed and the pressure has been relieved, some of this is processed Mass anew from the tool 3 back into the cylinder 6, so that the core can foam. Then the process is repeated.

Natürlich kann jedesmal 50 bis 90f° des Volumens des Werkzeughohlraums mit nicht expandierter Masse direkt aus dem Schneckenzylinder 1 gefüllt und dann mit Kernschaummasse aus dem seitlichen Zylinder 6 nachgefüllt werden. Hierbei dient der seitliche Zylinder zum Sammeln und Zurückfördern von verarbeiteter, mehrmals expandierter Masse in das Werkzeug.Of course, 50 to 90 ° of the volume of the mold cavity can each time be filled with unexpanded mass directly from the screw cylinder 1 and then refilled with core foam mass from the lateral cylinder 6. The side cylinder is used to collect and return processed, repeatedly expanded mass into the tool.

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Nach, mehrmaliger Verwendung ein und derselben Masse zum Nachfüllen des Werkzeugs 5 und ihrer Rückführung in den Zylinder 6, ist es möglich, daß sie sich in eine Gasblase und kompakte Schmelze trennt. Dies ist normalerweise kein Hindernis für ihre weitere Verwendung. Falls jedoch bei einigen Gießlingen die Gestalt ihr Auffüllen mit einer G-asblase nicht zuläßt, kann es sich als notwendig erweisen, nach mehrmaligen Gießen den seitlichen Zylinder 6 durchzublasen und dann einen Spritzling von neuem aus frischer Hasse herzustellen.After multiple uses of one and the same mass for Refilling the tool 5 and returning it to the cylinder 6, it is possible that it separates into a gas bubble and compact melt. This is usually not an obstacle to theirs further use. However, if the shape of some castings does not allow them to be filled with a gas bubble, it can be turn out to be necessary after multiple watering the lateral Blow through cylinder 6 and then start a new injection molding to produce fresh hatred.

Bs ist in vielen Fällen möglich, insbesondere bei der Herstellung von Gdeßlingen mit einfacher Gestalt, 10 bis 50/ί des Werkzeughohlraums mit Druckgas aus dem Zylinder 6 nachzufüllen, das nach der Bildung der geschlossenen Haut in den Zylinder zurückgeführt wird, um das Aufschäumen des Kerns des G-ießlings freizugeben. Für diesen Zweck ist eine separate Verbindung zwischen dem Zylinder 6 und dem Druckgasbehälter 4 und mit der Außenatmosphäre vorgesehen, und zwar mittels eines Systems von Rohren und Ventilen 9.In many cases it is possible, especially when making castings with a simple shape, to refill 10 to 50 / ί of the tool cavity with compressed gas from the cylinder 6, which is returned to the cylinder after the formation of the closed skin in order to foam the core to release the casting. For this purpose, a separate connection is provided between the cylinder 6 and the pressurized gas container 4 and with the outside atmosphere, specifically by means of a system of pipes and valves 9.

TJm eine Blasenbildung in der Schmelze infolge vorzeitiger Zersetzung und/oder Verdampfung des Treibmittels während der Plastifizierung zu vermeiden, und um die Verwendung von Treibmitteln von willkürlichem Typ zu ermöglichen, kann das Plastifizieraggregat 1 (der Schneckenzylinder 1) zweckmäßig mit einem hermetisch schließenden Deckel abgeschlossen oder in einem hermetisch verschlossenen Gehäuse eingeschlossen werden, das eine separate Verbindung 10 mit dem Druckgasbehälter 4 und der Außenatmosphäre aufweist.TJm bubble formation in the melt as a result of premature decomposition and / or evaporation of the blowing agent during the To avoid plasticization, and to allow the use of blowing agents of any type, the plasticizing unit 1 (the screw cylinder 1) expediently closed with a hermetically sealing lid or in a hermetically sealed Sealed housing are included, which has a separate connection 10 with the pressurized gas container 4 and the outside atmosphere having.

Patent claims

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Claims

PATENT CLAIMS DA-9759

ί 1 .j Process for the production of molded parts with closed skin and cellular core from blowing agent-containing thermoplastics by injection molding in a tool in which a gas counter pressure was generated in advance, characterized in that for each molded part 50 to 90 $ of the mold cavity with plasticized, non-foamed molding compound and then the remaining volume is filled up to ^: 1 0Ofo with core foam from the previous molding, and that after the closed skin has been formed, the pressure has been released and the core of the molding has been expanded, the excess mass for the casting is outside of the tool is passed into a closed chamber and from there returned to fill the tool at the end of the next fuel process.

2. The method according to claim 1, characterized in that for refilling the tool at the end of the spraying process, pressurized gas is introduced into the same, which occupies 10 to 50 $ of the volume of the cavity, that after the formation of a closed skin, the gas is let out in order to reduce the pressure in the mold, and that the released volume in the core of the molded part is filled with mass that foams at this low pressure and has not yet solidified.

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3. Device for performing the method according to claims 1 and 2, with a plasticizing unit and a sealed tool connected to a pressurized gas container, characterized in that between the tool (3) and the plasticizing unit (1). Distributor (2) is arranged, except with these two units is connected to a cylinder (6) which is perpendicular or approximately perpendicular / directly above the distributor (2) is arranged, and that the cylinder piston (7) with a drive mechanism (8) is connected.

4. Apparatus according to claim 3j characterized net that the cylinder (6) in turn by means of a system of pipelines and controllable valves (9). with a pressurized gas container (4) and the outside atmosphere.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the plasticizing unit (1) is hermetically sealed is completed and by means of a system of pipes and controllable valves (10) with a pressurized gas container (4) and is connected to the outside atmosphere.

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