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DE19625062C1 - Moulding products in two or more injectable materials - Google Patents

Moulding products in two or more injectable materials

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DE19625062C1
DE19625062C1 DE1996125062 DE19625062A DE19625062C1 DE 19625062 C1 DE19625062 C1 DE 19625062C1 DE 1996125062 DE1996125062 DE 1996125062 DE 19625062 A DE19625062 A DE 19625062A DE 19625062 C1 DE19625062 C1 DE 19625062C1
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Battenfeld GmbH
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Abstract

In a process for moulding a component in two or more injectable materials, the materials, which comprise a thermoplastic plastic material(A) and a non-plastic material(B), are injected either simultaneously or successively from injection units(2,3) through one or more multi-component injection nozzles(4) into a tool cavity(5) and the resulting component is cooled by injecting pressurised fluid into the interior of the thermoplastic material(A) while it is still molten to create hollow chambers and reduce wall thickness.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen eines Formteils aus mindestens zwei spritzgießfähigen Materialien,The invention relates to a method for injection molding a Molded part made of at least two injection moldable materials,

  • - bei welchem die mindestens zwei spritzgießfähigen Materialien nacheinander oder gleichzeitig aus Einspritzeinrichtungen über mindestens eine Düse, insbesondere über eine Mehrkompo­ nentenspritzdüse, in die Kavität eines Werkzeugs eingespritzt werden,- in which the at least two injection moldable materials one after the other or simultaneously from injectors at least one nozzle, in particular via a multi-compo nent spray nozzle, are injected into the cavity of a tool,
  • - wobei ein erstes spritzgießfähiges Material thermoplastischer Kunststoff ist und ein zweites spritzgießfähiges Material Nicht-Kunststoff ist.- With a first injection moldable material thermoplastic and a second injection-moldable material is non-plastic.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der US 2,337,550 bekannt. Dort ist beschrieben, wie zwecks Herstellung von aus zwei unterschiedlichen Materialien zusammengesetzten Formteilen die maßgeblichen Rohstoffe über zwei Einspritzsysteme in ein Spritzgießwerkzeug injiziert werden. Dabei kann das eine Material ein thermoplastischer Kunststoff sein, während das andere ein Metall ist. Damit können kombinierte Kunststoff-Metall-Formteile hergestellt werden.A method of this type is known from US 2,337,550. There is described how to make from two different Molded parts composed of materials are the relevant raw materials can be injected into an injection mold via two injection systems. The one material can be a thermoplastic, while the other is a metal. Combined Plastic-metal molded parts are manufactured.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE 32 47 000 A1 bekannt. In dieser Schrift ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formkörpern mit einer kompakten Außenhaut aus treibmittelfreiem Kunststoff und mit einem porigen Kern aus treibmittelhaltigem Kunststoff beschrieben, wobei unter gleichzeitiger Verringerung des Herstellaufwandes beim Spritzgießen ein kontinuierlicher Übergang von der einen Kunststoffmasse auf die andere und umgekehrt ermöglicht werden soll. Dazu wird in dieser Schrift vorgeschlagen, eine Zweikomponenten-Spritzdüse einzusetzen, bei der die beiden Kunststoff-Schmelzeflüsse individuell und unabhängig voneinander gesteuert werden können. A similar method is known from DE 32 47 000 A1. In this Scripture is a process for the production of plastic moldings with a compact outer skin made of blowing agent-free plastic and with described a porous core made of plastic containing blowing agent, while reducing the manufacturing effort at Injection molding a continuous transition from one Plastic mass on the other and vice versa. For this purpose, this document proposes a two-component spray nozzle use, where the two plastic melt flows can be controlled individually and independently of each other.  

Derartige Verfahren, die den Einsatz von Mehrkomponentenspritzdüsen - für zwei oder auch mehrere Kunststoff-Komponenten - vorsehen, sind im Stand der Technik weit verbreitet. Allerdings stellen diese Verfahren stets darauf ab, verschiedene Kunststoffe simultan zu verarbeiten.Processes of this type which require the use of multi-component spray nozzles for two or more plastic components - are provided in the State of the art widely used. However, these procedures always pose depends on processing different plastics simultaneously.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den vorbekannten Verfahren ein neues Verfahren zu schaffen, das weitere Anwendungsmöglichkeiten bei der Zwei- und Mehrkomponenten­ verarbeitung eröffnet. Dabei soll dies Verfahren insbesondere dafür geeignet sein, um integrale Formteile mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften herzustellen.The invention is based, based on the task previously known process to create a new process that further Possible applications for two and more components processing opened. This is supposed to be the procedure in particular be suitable for integral molded parts with different to produce physical properties.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Auskühlung des Formteils (1) ein Druckfluid ins Innere des ersten spritzgießfähigen Kunststoff-Materials (A) injiziert wird, während sich dieses Material noch nicht in einem formstabilen, insbesondere noch in einem schmelzflüssigen, Zustand befindet.The solution to this problem by the invention is characterized in that, in order to cool the molded part ( 1 ), a pressure fluid is injected into the interior of the first injection-moldable plastic material (A), while this material is not yet in a dimensionally stable, in particular still in a molten state , Condition is.

In das Formwerkzeug wird also neben einem Kunststoff mindestens ein zweiter Werkstoff injiziert, der zur Ausbildung des gewünschten Formteils dient und der nicht Kunststoff ist. Das Formteil erhält dadurch unterschiedliche physikalische Eigenschaften (insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, elektromagnetischer Leitung, etc.).In addition to a plastic, at least one is placed in the mold injected second material to form the desired Molding is used and which is not plastic. This gives the molded part different physical properties (especially regarding Strength, thermal conductivity, electromagnetic conduction, etc.).

Durch die Injektion eines Druckfluids in die Kunststoffschmelze werden verschiedene Vorteile erzielt: Hier ist zunächst zu nennen, daß die Auskühlung des Formteils beschleunigt werden kann, da - vorteilhafterweise kaltes - Druckfluid (in Form eines Gases) verwendet wird. Durch die Fluidinjektion bildet sich jedoch des weiteren ein Hohlraum im Formteilinneren, was zur Abnahme der Wanddicken des Formteils führt; diese geringeren Wanddicken führen dazu, daß eine schnellere Abkühlung bewerkstelligt werden kann, da weniger Erstarrungswärme vom Formteil abzuführen ist. By injecting a pressure fluid into the plastic melt achieved various advantages: First of all, it should be mentioned that the Cooling of the molded part can be accelerated because - advantageously cold - pressure fluid (in the form of a gas) used becomes. However, the fluid injection also forms Cavity inside the molded part, which leads to a decrease in the wall thickness of the Molding leads; these smaller wall thicknesses lead to a faster cooling can be accomplished because less Solidification heat is to be dissipated from the molded part.  

Weiterhin hat die Gasinjektion in die Kunststoffschmelze bekannter­ maßen Vorteile hinsichtlich der Oberflächenqualität des Teils, da Einfallstellen vermieden werden können. Schließlich können die sonst üblichen Vorteile des Gasinndendruck-Verfahrens genutzt werden, des Verfahrens also, bei dem vor der Aushärtung der Schmelze Gas in die Kunststoffschmelze injiziert wird. Hier ist insbesondere die Schaffung von Hohlräumen in gewünschten Bereichen zu nennen mit dem Ziel, leichtere Formteile zu schaffen, für die auch weniger Kunststoffmaterial benötigt wird.Furthermore, gas injection into the plastic melt has become more well known moderate advantages in terms of surface quality of the part because Sink marks can be avoided. After all, they can otherwise usual advantages of the gas internal pressure method are used, the Process in which, before the melt cures, gas into the Plastic melt is injected. Here is the creation in particular of cavities in desired areas with the aim of to create lighter molded parts for which less plastic material is needed.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen werden, daß die Injektion von Druckfluid in das Kunststoff-Material (A) erst nach einer Durchmischung des Kunststoff-Materials (A) mit dem Nicht-Kunststoff-Material (B) erfolgt.It can advantageously be provided that the injection of Pressurized fluid into the plastic material (A) only after mixing of the plastic material (A) with the non-plastic material (B) he follows.

Als Nicht-Kunststoff-Material kommt ein Metall, insbesondere ein Leichtmetall, in Frage aber auch ein Keramikmaterial.A metal, in particular, is used as the non-plastic material Light metal, but also a ceramic material in question.

Diese Liste kann man in fachmännischer Weise noch fortführen. Entscheidend ist, daß das Nicht-Kunststoff-Material (B) in eine spritzgießfähige Form gebracht werden kann (worunter auch Pulver zu verstehen sind), so daß es in die Kavität eines Spritzgießwerkzeugs injiziert werden kann.This list can still be continued in a professional manner. It is crucial that the non-plastic material (B) in one injection moldable mold (including powder too understand) so that it is in the cavity of an injection mold can be injected.

Es ist schließlich vorgesehen, daß das Druckfluid Druckgas, insbesondere Stickstoff, ist, wie es üblicherweise beim Gasinnendruck-Verfahren eingesetzt wird.Finally, it is provided that the pressurized fluid is pressurized gas, in particular Nitrogen, as is usually the case with the gas pressure process is used.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel darge­ stellt. Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Spritz­ gießvorrichtung.In the drawing, an embodiment of the invention is Darge poses. The figure shows schematically a section through a spray pouring device.

Ein Formteil 1 soll in der abgebildeten Spritzgießvorrichtung gefertigt werden; es ist im Querschnitt zu sehen. Das Formteil besteht zum überwiegenden Teil aus thermoplastischem Kunststoffmaterial A. Darüber hinaus beinhaltet es jedoch auch einen sich über die gesamte Länge erstreckenden Bereich aus Leichtmetall B. Dieses Leichtmetall, das einen Schmelzepunkt hat, der niedrig genug liegt, um das thermoplastische Material A nicht zu schädigen (zu verbrennen), hat die Aufgabe, einen Schirm gegen elektromagnetische Strahlung im Um­ fangsbereich des Formteils 1 zu bilden. Damit kann das Teil 1 für diesbezüglich sensitive Einsätze unmittelbar nach dem Spritzgießvorgang verwendet werden.A molded part 1 is to be manufactured in the injection molding device shown; it can be seen in cross section. The molded part consists predominantly of thermoplastic material A. In addition, however, it also includes an area of light metal B which extends over the entire length. This light metal, which has a melting point which is low enough not to damage the thermoplastic material A. (to burn), has the task of forming a shield against electromagnetic radiation in the order of the molded part 1 . Part 1 can thus be used for sensitive operations in this regard immediately after the injection molding process.

Desweiteren befinden sich im dickwandigen Bereich des Formteils 1 (oben und unten) Hohlräume, die durch Injektion von Stickstoff in die noch schmelzflüssige Seele des Kunststoffs A erzeugt worden sind. Dabei ist es möglich, daß alleine die Volumenkontraktion des Kunststoffs A während des Auskühlens zu den Hohlräumen geführt hat. Alternativ dazu ist es möglich - dieser Fall ist jedoch nicht dargestellt -, daß Kunststoff in außerhalb der Kavität 5 vorhandene Nebenkavitäten ausgetrieben wird, um große Hohlräume zu erzeugen.Furthermore, in the thick-walled area of the molded part 1 (top and bottom) there are cavities which have been created by injecting nitrogen into the still molten core of the plastic A. It is possible that the volume contraction of the plastic A alone has led to the cavities during cooling. As an alternative to this, it is possible - but this case is not shown - that plastic is expelled into secondary cavities 5 present outside the cavity in order to produce large cavities.

Für die Herstellung des Formteils 1 kommt eine weitgehend übliche Spritzgießvorrichtung zum Einsatz. Zwei Einspritzvorrichtungen 2 und 3 dienen der Aufbereitung und Einspritzung von Kunststoffmaterial A bzw. Leichtmetall B in die Kavität 5 des Werkzeugs. Für den Kunststoff (Komponente A) kommt dabei ein üblicher Extruder zum Einsatz, der mittels einer Plastifizierschnecke Kunststoffgranulat plastifiziert und die so gewonnene Schmelze der Mehrkomponentenspritzdüse 4 zuliefert.A largely conventional injection molding device is used to produce the molded part 1 . Two injection devices 2 and 3 are used for the preparation and injection of plastic material A or light metal B into the cavity 5 of the tool. A conventional extruder is used for the plastic (component A), which plasticizes plastic granulate by means of a plasticizing screw and delivers the melt thus obtained to the multi-component spray nozzle 4 .

Die Ausführung der Einspritzvorrichtung 3 für den Nicht-Kunststoff B wird durch die Verarbeitungseigenschaften dieses Materials bestimmt. Im Falle eines Leichtmetalls wird ein entsprechender Heizraum vorgesehen werden, der das Leichtmetall in einem flüssigen Zustand hält und es bei Bedarf mit einem geeigneten Pumpensystem einspritzt.The design of the injection device 3 for the non-plastic B is determined by the processing properties of this material. In the case of a light metal, a corresponding boiler room will be provided, which keeps the light metal in a liquid state and injects it with a suitable pump system if necessary.

Die Regelung der Materialströme A und B wird durch eine gebräuchliche Düse 4 bewerkstelligt. Eine Düsennadel 8, die sowohl axial als auch radial in dem Düsengehäuse beweglich ist, steuert die Materialströme in bekannter Weise (s. z. B. die DE 23 47 000 A1). Damit ist es möglich, die Materialströme A und B unabhängig voneinander zu steuern (A alleine, A und B gleichzeitig und B alleine). Dargestellt ist der Fall, daß Material A zugeführt wird - die Düsennadel 8 befindet sich in der entsprechenden radialen Position -, während die Zuführung für Material B durch die axiale Position der Düsennadel 8 unterbrochen ist.The regulation of the material flows A and B is accomplished by a common nozzle 4 . A nozzle needle 8 , which is movable both axially and radially in the nozzle housing, controls the material flows in a known manner (see, for example, DE 23 47 000 A1). This makes it possible to control material flows A and B independently of one another (A alone, A and B simultaneously and B alone). The case is shown that material A is fed - the nozzle needle 8 is in the corresponding radial position - while the feed for material B is interrupted by the axial position of the nozzle needle 8 .

Die Injektion von Stickstoffgas in die dickwandigen Bereiche des Formteils 1 erfolgt mittels zweier Fluideinspritzdüsen 7. Hierbei kommen übliche Gasdüsen zum Einsatz, wie sie von der Fertigung im Gasinnendruckverfahren bekannt sind.Nitrogen gas is injected into the thick-walled areas of the molded part 1 by means of two fluid injection nozzles 7 . Conventional gas nozzles are used here, as are known from production using the internal gas pressure process.

Durch entsprechende Auswahl des einzuspritzenden Nicht-Kunststoff-Materials B können die Eigenschaften des zu fertigenden Formteils 1 beeinflußt werden.The properties of the molded part 1 to be produced can be influenced by appropriate selection of the non-plastic material B to be injected.

Metalle, insbesondere Leichtmetalle, können die Festigkeit des Formteils signifikant erhöhen. Weiterhin ist es damit möglich, eine Abschirmung des Formteils 1 gegen elektromagnetische Einflüsse zu erreichen.Metals, especially light metals, can significantly increase the strength of the molded part. Furthermore, it is possible to shield the molded part 1 against electromagnetic influences.

Möglich ist es dabei, das Metall in Form eines Metallpulvers einzugeben, das sich dann erst bei der Kontaktnahme mit dem heißen Kunststoff verflüssigt.It is possible to enter the metal in the form of a metal powder, that only occurs when contacting the hot plastic liquefied.

Die Festigkeit des Formteils 1 kann auch durch Verwendung von Glasfasermaterial als Nicht-Kunststoff-Material B verbessert werden. Gleichzeitig wird damit die Elastizität des Formteils 1 erhöht.The strength of the molded part 1 can also be improved by using glass fiber material as the non-plastic material B. At the same time, the elasticity of the molded part 1 is increased.

Besonders vorteilhaft ist auch der Einsatz von Keramik als Nicht-Kunststoff-Material B, wobei es auch wieder möglich ist, das Keramik-Material in Pulverform zuzugeben.The use of ceramic as a non-plastic material is also particularly advantageous B, whereby it is also possible again, the ceramic material add in powder form.

BezugszeichenlisteReference list

1 Formteil
2 Einspritzeinrichtung für Kunststoff
3 Einspritzeinrichtung für Leichtmetall
4 Mehrkomponentenspritzdüse
5 Kavität
6 Werkzeug
7 Fluideinspritzdüsen
8 Düsennadel
A erstes spritzgießfähiges Material (Kunststoff)
B zweites spritzgießfähiges Material (Leichtmetall)
N₂ Stickstoff
1 molding
2 Injection device for plastic
3 Injection device for light metal
4 multi-component spray nozzle
5 cavity
6 tools
7 fluid injectors
8 nozzle needle
A first injection moldable material (plastic)
B second injection-moldable material (light metal)
N₂ nitrogen

Claims (5)

1. Verfahren zum Spritzgießen eines Formteils (1) aus mindestens zwei spritzgießfähigen Materialien (A, B),
bei welchem die mindestens zwei spritzgießfähigen Materialien (A, B) nacheinander oder gleichzeitig aus Einspritzeinrichtungen (2, 3) über mindestens eine Düse (4), insbesondere über eine Mehrkompo­ nentenspritzdüse, in die Kavität (5) eines Werkzeugs (6) eingespritzt werden,
wobei ein erstes spritzgießfähiges Material (A) thermoplastischer Kunststoff ist und ein zweites spritzgießfähiges Material (B) Nicht-Kunststoff ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwecks Auskühlung des Formteils (1) ein Druckfluid ins Innere des ersten spritzgießfähigen Kunststoff-Materials (A) injiziert wird, während sich dieses Material noch nicht in einem formstabilen, insbesondere noch in einem schmelzflüssigen Zustand befindet.
1. Method for injection molding a molded part ( 1 ) from at least two injection-moldable materials (A, B),
in which the at least two injection-moldable materials (A, B) are injected into the cavity ( 5 ) of a tool ( 6 ) one after the other or simultaneously from injection devices ( 2 , 3 ) via at least one nozzle ( 4 ), in particular via a multi-component spray nozzle,
wherein a first injection-moldable material (A) is thermoplastic and a second injection-moldable material (B) is non-plastic,
characterized,
that in order to cool the molded part ( 1 ), a pressure fluid is injected into the interior of the first injection-moldable plastic material (A), while this material is not yet in a dimensionally stable, in particular still in a molten state.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektion von Druckfluid in das Kunststoff-Material (A) erst nach einer Durchmischung des Kunststoff-Materials (A) mit dem Nicht-Kunststoff-Material (B) erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the injection of pressure fluid into the plastic material (A) only after one Mix the plastic material (A) with the non-plastic material (B) is done. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nicht-Kunststoff-Material (B) ein Metall, insbesondere ein Leichtmetall, ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Non-plastic material (B) a metal, in particular a light metal, is.   4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nicht-Kunststoff-Material (B) ein Keramikmaterial ist.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Non-plastic material (B) is a ceramic material. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckfluid Druckgas, insbesondere Stickstoff, ist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the pressurized fluid is pressurized gas, especially nitrogen.
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