REAKTIONSHARZMISCHUNG UND MASCHINE DAFÜR

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffspritzteilen in mindestens einer Kavität einer Spritzgießform aus einer in die Kavität mittels eines Extruders eingespritzten polymeren Reaktionsharzmischung, die ein polymeres Vorprodukt, wenigstens einen Aktivator und wenigstens einen optionalen Katalysator aufweist. Die Erfindung betrifft außerdem eine zugehörige Spritzgießmaschine.

Aus der EP 2 572 851 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von, insbesondere faserverstärkten, thermoplastischen Kunststoffteilen in einer Spritzgießmaschine bekannt, wobei das Verfahren das Zusammenführen eines polymeren Vorprodukts, eines Aktivators und eines Katalysators beinhaltet, und wobei die Spritzgießmaschine eine erste Plastifizierschnecke und eine zweite Plastifizierschnecke, die jeweils in einem Plastifizierzylinder angeordnet sind, aufweist, wobei mit der ersten Plastifizierschnecke das polymere Vorprodukt und der Aktivator ohne Hinzufügen des Katalysators vermischt und im Wesentlichen verflüssigt werden und mit der zweiten Plastifizierschnecke das polymere Vorprodukt und der Katalysator ohne Hinzufügen des Aktivators vermischt und im Wesentlichen verflüssigt werden, wonach die mit den beiden Piastifizierschnecken verflüssigten Inhalte vermischt und gemeinsam in eine Spritzgießform eingebracht werden und im Wesentlichen erst dort zum Kunststoffteil poly- merisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine zugehörige Spritzgießmaschine zum Herstellen von Kunststoffspritzteilen aus polymeren Reaktionsharzmischung zu schaffen, bei dem eine verbesserte Reaktionsharzmischung, die ein polymeres Vorprodukt, wenigstens einen Aktivator und wenigstens einen optionalen Katalysator aufweist, bereitgestellt wird, um in einer Kavität einer Spritzgießform verbesserte Kunststoffspritzteile herstellen zu können. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffspritztei- len in mindestens einer Kavität einer Spritzgießform aus einer in die Kavität mittels eines Extruders eingespritzten polymeren Reaktionsharzmischung, die ein polymeres Vorprodukt, wenigstens einen Aktivator und wenigstens einen optionalen Katalysator aufweist, aufweisend die Schritte:

— Einbringen des polymeren Vorprodukts in eine Einzugszone einer Extruderschnecke des Extruders,

— Fördern des polymeren Vorprodukts aus der Einzugszone in eine in Förderrichtung der Extruderschnecke der Einzugszone nachgelagerten Injektionszone der Extruderschnecke,

— Einspritzen des wenigstens einen Aktivators und des wenigstens einen optionalen Katalysators von außerhalb des Extruders in die Injektionszone der Extruderschnecke, in der das polymere Vorprodukt vorhanden ist,

— Mischen des polymeren Vorprodukts mit dem eingespritzten wenigstens einen Aktivator und mit dem eingespritzten wenigstens einen optionalen Katalysator zu einer polymeren Reaktionsharzmischung in einer in Förderrichtung der Extruderschnecke der Injektionszone nachgelagerten Mischzone der Extruderschnecke und Temperieren der polymeren Reaktionsharzmischung bei einer unterhalb ihrer Reaktionstemperatur liegenden Temperatur,

— Herausfördern der polymeren Reaktionsharzmischung aus einer in Förderrichtung der Extruderschnecke der Mischzone nachgelagerten Austrittszone des Extruders in die Spritzgießform hinein, insbesondere in die Kavität der Spritzgießform oder in einen Vorraum der Spritzgießform hinein,

— Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung in der Kavität der Spritzgießform auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung. Das Verfahren kann zum Herstellen von Einzel-, Zwei- oder Mehrkomponenten- Kunststoffspritzteilen verwendet werden. Die verfahrensgemäß hergestellte polymere Reaktionsharzmischung kann dabei eine einzige Komponente des Kunststoffspritzteils bilden oder im Falle von Zwei- oder Mehrkomponenten- Kunststoffspritzteilen können zwei oder mehrere Komponenten des Kunst- stoffspritzteils durch zwei oder mehrere, insbesondere verschiedene verfahrensgemäß hergestellte polymere Reaktionsharzmischungen gebildet werden. Je nach Anzahl der zu verwendenden verschiedenen polymeren Reaktionsharzmischungen sind eine entsprechende Anzahl von erfindungsgemäßen Extruder zu verwenden, die verfahrensgemäß betrieben werden können. Die Erfindung ist repräsentativ für eine o- der mehrere polymere Reaktionsharzmischungen anhand einer einzigen polymeren Reaktionsharzmischung beschrieben. Als polymere Reaktionsharzmischungen können flüssige oder verflüssigbare Kunstharze verstanden werden, die aus einem polymeren Vorprodukt, wie bspw. aus einem Polyesterharz, einem Epoxidharz, einem Methacrylatharz, einem Phenacrylatharz oder einem Polyurethan, gebildet werden können unter Hinzufügen wenigstens eines Aktivators und/oder eines insoweit optionalen Katalysators. Erfindungsgemäß ist dem polymeren Vorprodukt zumindest ein Aktivator innerhalb des Extruders zuzugeben. Es können aber auch zwei oder mehrere verschiedene Aktivatoren als Mischung oder jeweils separat über eine eigene Injektionsdüse zugegeben werden.

Es ist nicht immer notwendig auch einen Katalysator zuzugeben, so dass die erfindungsgemäßen Verfahren entweder ohne Katalysator, d.h. nur in Verbindung mit einem Einspritzen von wenigstens einem Aktivator durchgeführt werden können, oder aber in Verbindung mit einem Einspritzen von wenigstens einem Aktivator und wenigstens einem Katalysator durchgeführt werden können, das einspritzen des Katalysators also optional ist. Der Aktivator und der Katalysator können über separate, d.h. jeweils eigene Injektionsdüsen in den Extruder eingebracht werden. Im Folgenden ist die Erfindung anhand des Einspritzens eines Aktivators über eine einzige Injektionsdüse beschrieben. In gleicher Weise gilt das Offenbarte jedoch auch für das Einspritzen eines zusätzlichen Katalysators. Das polymere Vorprodukt bzw. die polymere Reaktionsharzmischung muss im Extruder nicht bereits teilpolymerisiert vorliegen oder etwa vollständig durchpolymerisiert vorliegen, sondern dies kann auch bedeuten, dass das Vorprodukt bzw. die Reaktionsharzmischung lediglich zum Polymerisie- ren in der Kavität der Spritzgießform geeignet sein muss.

Das polymere Vorprodukt, der wenigstens eine Aktivator und der wenigstens eine optionale Katalysator bzw. die polymere Reaktionsharzmischung oder deren gemischte Übergangsformen werden in einer an sich dem Fachmann bekannten Weise in einem Förder- und Mischraum zwischen einem Schneckenzylinder eines als solches bekannten Extruders und einer Extruderschnecke des Extruders gefördert, vermischt, verdichtet und erwärmt. Die Extruderschnecke und/oder der Schneckenzylinder können dazu entsprechende Förderelemente und/oder Misch- bzw. Knet- und/oder Scherelemente aufweisen. Der Extruder kann auch als Plastifiziereinheit oder Spritzeinheit bezeichnet werden. Diese Plastifiziereinheit oder Spritzeinheit kann insbesondere eine Schubschnecke umfassen. Die Schubschnecke ist eine Extruderschnecke, welche innerhalb des Schneckenzylinders in axialer Richtung verstellbar gelagert ist und zwar linear hin und her bewegbar gelagert ist, d.h. in Förderrichtung und entgegen der Förderrichtung bewegbar gelagert ist. Die Schubschnecke kann dabei derart angesteuert sein, dass sie während des Einbringens und Förderns des polymeren Vorproduktes von der Einzugszone zur Mischzone bzw. zur Austrittszone lediglich mit einem relativ geringem Staudruck betrieben wird, so dass die Schubschnecke innerhalb des Schneckenzylinders in axialer Richtung entgegen der Förderrichtung gedrückt wird. Aufgrund eines solchen Zurückschiebens der Schubschnecke wird am vorderen Ende der Schubschnecke bzw. im Bereich einer hinter einer Rück- strömsperrvorrichtung liegenden Austrittszone ein vergrößerter Schneckenvorraum gebildet, in dem das plastifizierte und gemischte polymere Vorprodukt temperiert vorgehalten wird, bevor es unter erhöhtem Druck in eine Kavität einer Spritzgießform eingepresst wird. Um das Einpressen durchzuführen, wird die Schubschnecke aus ihrer hinteren Position mit erhöhtem Druck in Förderrichtung nach vorne geschoben, so dass der Schneckenvorraum verkleinert wird und das polymere Vorprodukt in die Kavität der Spritzgießform hineingedrückt wird. Dabei schließt sich die Rückströmsperr- Vorrichtung, so dass kein polymeres Vorprodukt aus dem Schneckenvorraum wieder zurück in die Mischzone gedrückt wird. Abschließend kann die Schubschnecke noch unter einem Nachdruck gehalten werden, so dass während eines Abkühlvorgangs in der Kavität der Spritzgießform aus einem verbleibenden Restmassepolster gegebenenfalls noch eine ergänzende Masse an polymerem Vorprodukt in die Kavität nachgedrückt werden kann, um den Volumenschwund auszugleichen.

Durch das Aufplastifizieren des polymeren Vorprodukts in dem Extruder bzw. in der Plastifiziereinheit und durch eine Zugabe von aktivierenden Einzelkomponenten, wie die Aktivatoren und/oder Katalysatoren, über mindestens eine am Extruder vorgesehene Injektionsdüse, erfolgt erfindungsgemäß eine Durchmischung, ggf. eine anfängliche Aktivierung des polymeren Vorprodukts im Dosiersystem des Extruders, wobei jedoch erfindungsgemäß die wesentliche Aktivierung bzw. Polymerisierung erst in der Kavität der Spritzgießform stattfindet, indem ein Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung zumindest im Wesentlichen oder vollständig erst in der Kavität der Spritzgießform auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung erfolgt.

Die aktivierenden Einzelkomponenten, wie die Aktivatoren und/oder Katalysatoren, können insbesondere in flüssigem oder pulverförmigen Aggregatszustand bzw. in einem zumindest teilplastifizierten oder vollplastifizierten Zustand zu dem polymeren Vorprodukt in dem Extruder zudosiert werden. Ein solches Zudosieren kann mittels einer Dosierpumpe erfolgen, welche den Aktivator und/oder den optionalen Katalysator aus einem jeweiligen Vorratsbehälter in eine Injektionszone des Extruders einbringt. Die Dosierpumpe muss dabei einen Druck aufbauen können, der größer ist, als der Staudruck des polymeren Vorprodukts in dem Extruder, d.h. in der Injektionszone des Extruders.

Die Position der Injektionsdüse sollte sich an einer Stelle befinden, an der eine noch ausreichend gute Durchmischung der aktivierenden Einzelkomponente, wie des Aktivators und des optionalen Katalysators mit dem polymeren Vorprodukt durch eine Mischwirkung der sich innerhalb des Schneckenzylinders drehenden Extruderschne- cke stattfinden kann. In einer in Förderrichtung der Extruderschnecke der Injektionszone nachgelagerten Mischzone der Extruderschnecke können Mischelemente angeordnet sein, mit denen eine homogene Durchmischung des Zwei- oder Mehrphasensystems (polymeres Vorprodukt, Aktivatoren und/oder Katalysatoren) erfolgen kann. Durch die Förderwirkung der Extruderschnecke wird das Zwei- oder Mehrphasensystem, d.h. die polymere Reaktionsharzmischung im Extruder weiter nach vorne zu einer Austrittszone des Extruders hin gefördert. Mittels einer Rückströmsperrvor- richtung im Bereich der Austrittszone des Extruders können insbesondere auch niedrigviskose Materialien reproduzierbar, d.h. hinsichtlich der Fördermenge genau kontrolliert ausgetragen werden. Die Plastifiziereinheit kann entsprechend ausgelegt sein, dass auch Materialien mit geringer Viskosität dosiert werden können. Die Extruderschnecke kann entsprechende Scher- und/oder Mischelemente aufweisen, um eine homogene Vermischung des Polymeren Vorprodukts mit den aktivierenden Einzelkomponenten, wie des Aktivators und des optionalen Katalysators erzeugen zu können.

Durch eine Schrägstellung der Dosiereinheit, d.h. des Extruders kann ein Nachfließen der flüssigen Ausgangskomponenten, d.h. der polymeren Reaktionsharzmischung in besonderer Weise sichergestellt werden. Unter einer Schrägstellung wird verstanden, dass eine Einzugszone des Extruders bezüglich der Schwerkraftrichtung höher angeordnet ist, als die Austrittszone des Extruders bzw. als die Spritzdüse des Extruders.

Die im Folgenden als Dosiereinheit bezeichnete Fördereinrichtung umfasst u.a. den Extruder und jeweils wenigstens einen Vorratsbehälter, eine Dosierpumpe und eine Injektionsdüse. Die Dosiereinheit kann einen Schneckenzylinder aufweisen, in dem sich eine Fördereinrichtung, d.h. eine Extruderschnecke befindet. Die Fördereinrichtung kann dazu geeignet sein, sowohl Festkörper als auch Flüssigkeiten zu fördern. In einem vorderen Bereich der Dosiereinheit, d.h. in der Austrittszone des Extruders ist eine Spritzdüse angeordnet, welche ausgebildet ist den Austritt der Dosiereinheit, d.h. des Extruders verschließen zu können. So kann der Extruder beispielsweise eine Rückströmsperrvorrichtung aufweisen. Auf der Dosiereinheit bzw. auf dem Extruder ist eine Aufgabevorrichtung angeordnet. Die Aufgabevorrichtung kann einen Tank umfassen, in dem das polymere Vorprodukt gelagert bzw. vorgehalten wird. Im Bereich der Injektionszone weist der Extruder die wenigstens eine Injektionsdüse auf. Über die Injektionsdüse erfolgt eine Zudosierung des mindestens einen aktivierenden Stoffes, wie dem Aktivator und/oder dem optionalen Katalysator, insbesondere in flüssiger Form. Die Dosierpumpe ist ausgebildet, einen notwenigen Mindestdruck aufbauen zu können, um den aktivierenden Stoff, insbesondere den Aktivator und/oder den optionalen Katalysator in die Injektionszone des Extruders entgegen dem Staudruck des polymeren Vorproduktes einspritzen zu können. Die Dosierpumpe kann insbesondere auf der Dosiereinheit, d.h. auf dem Extruder montiert sein.

Die Fördereinrichtung, d.h. die Extruderschnecke kann in mehrere Sektionen oder Bereiche untergliedert werden. In einer ersten Sektion einer Einzugszone kann das polymere Vorprodukt aus der Aufgabevorrichtung in den Förder- und Mischraum des Extruders und von dort aus in die Injektionszone gefördert werden. In einer in Förderrichtung auf die Injektionszone folgenden Mischzone können sich Misch- und/oder Scherelemente, insbesondere auf der Fördereinrichtung, d.h. auf der Extruderschnecke befinden, um das polymere Vorprodukt mit den über die Injektionsdüse eingespritzten aktivierenden Stoffen, wie dem wenigstens einen Aktivator und/oder dem wenigstens einen optionalen Katalysator, vermischen zu können. Demgemäß kann eine sehr homogene Mischung von polymerem Vorprodukt und den aktivierenden Stoffen, wie dem wenigstens einen Aktivator und/oder dem wenigstens einen optionalen Katalysator, erzeugt werden, um die polymere Reaktionsharzmischung zu erhalten.

Indem erfindungsgemäß ein Temperieren der polymeren Reaktionsharzmischung bei einer unterhalb ihrer Reaktionstemperatur liegenden Temperatur durchgeführt wird, und ein Herausfördern dieser polymeren Reaktionsharzmischung aus einer in Förderrichtung der Extruderschnecke der Mischzone nachgelagerten Austrittszone des Extruders in die Kavität der Spritzgießform hinein durchgeführt wird, und erst in der Kavität der Spritzgießform ein Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung erfolgt, kann ein verbessertes Kunststoffspritzteil herstellt werden. So kann beispielsweise zumindest überwiegend vermieden werden oder sogar vollständig verhindert werden, dass die polymere Reaktionsharzmischung bereits innerhalb des Extruders ausreagiert oder erhärtet. Indem das Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung erst in der Kavität der Spritzgießform erfolgt, kann der Reaktionsprozess bzw. das Erhärten oder Aushärten der polymeren Reaktionsharzmischung durch Steuern der Temperatur über einen zeitlichen Verlauf innerhalb der Spritzgießform bzw. innerhalb der Kavität kontrolliert erfolgen. Darüber hinaus kann vermieden oder sogar vollständig verhindert werden, dass ein Rest an polymerer Reaktionsharzmischung in unerwünschter Weise bereits innerhalb des Extruders aushärtet. Ein bisher erforderliches Spülen des Extruders kann demgemäß unter Umständen entfallen.

In der Austrittszone des Extruders kann sich, wie bereits erwähnt, eine Rück- strömsperrvorrichtung befinden. Die Rückströmsperrvorrichtung kann beispielsweise ein dem Fachmann als solches bekanntes Rückschlagventil aufweisen. Durch die Förderwirkung der Förderschnecke wird das aktivierte Material, d.h. die polymere Reaktionsharzmischung über die Rückströmsperrvorrichtung hinweg nach außerhalb des Extruders gefördert und in die Spritzgießform hinein gefördert. Die polymere Reaktionsharzmischung kann entweder direkt in die Kavität der Spritzgießform hinein gefördert werden oder in einen Vorraum der Spritzgießform hinein gefördert werden, aus dem die polymere Reaktionsharzmischung in einer genau vorbestimmten Menge, die durch einen Dosierhub des Vorraums vorgegeben sein kann, in die Kavität der Spritzgießform weiter gefördert wird. Ist der Vorraums bzw. der Dosierhub des Vorraums vollständig mit der genau vorbestimmten Menge an polymerer Reaktionsharzmischung gefüllt, kann die Rückströmsperrvorrichtung bzw. die Spritzdüse des Extruders geschlossen werden und die Fördereinrichtung bzw. der Extruder von der Spritzgießform entkoppelt, insbesondere weggefahren werden. In diesem Fall kann die Drehbewegung der Förderschecke im Extruder angehalten werden. Durch ein Abkoppeln des Extruders von der Spritzgießform kann u.a. verhindert werden, dass die in dem Extruder befindliche polymere Reaktionsharzmischung aufgrund von Wärmeleitung von der Spritzgießform auf den Extruder über seine Reaktionstemperatur erhitzt wird.

Indem das Einspritzen des wenigstens einen Aktivators und des wenigstens einen optionalen Katalysators von außerhalb des Extruders in die Injektionszone der Extruderschnecke, in der das polymere Vorprodukt vorhanden ist erfolgt, und ein anschließendes Mischen des polymeren Vorprodukts mit dem eingespritzten wenigstens einen Aktivator und mit dem eingespritzten wenigstens einen optionalen Katalysator zu einer polymeren Reaktionsharzmischung in einer in Förderrichtung der Extruderschnecke der Injektionszone nachgelagerten Mischzone der Extruderschnecke erfolgt und dabei die Reaktionsharzmischung bei einer unterhalb ihrer Reaktionstemperatur liegenden Temperatur gehalten wird, können polymere Reaktionsharzmischung hergestellt werden, bei denen die Einzelkomponenten (polymeres Vorprodukt, Aktivatoren, Katalysatoren) selbst in stark voneinander abweichenden Mengen, d.h. in sehr unterschiedlichen Mengenverhältnisses separat dosiert werden können und trotzdem eine sehr homogene polymere Reaktionsharzmischung erzeugt werden kann. So kann ggf. beispielsweise eine Alterung der Stoffe bzw. des Stoffgemisches auf der Verarbeitungsanlage, d.h. insbesondere innerhalb des Extruders unterbunden werden oder zumindest deutlich verzögert werden. Außerdem können während einer laufenden Produktion von Kunststoffspritzteilen Anpassungen an der Rezeptur, insbesondere hinsichtlich des Mischungsverhältnisses von polymeres Vorprodukt, Aktivatoren und optionalen Katalysatoren, auf einfacher Weise vorgenommen werden. Dies kann ggf. insbesondere erfolgen, ohne dass der Herstellungsprozess unterbrochen werden muss. Darüber hinaus kann bspw. in einem Kombinationsverfahren die Spritzanlage sehr kompakt ausgebaut werden. Beispielsweise kann in einer Z-Stellung, d.h. in einer schrägen Anordnung des Extruders, auf einem Hauptaggregat ein thermoplastischer Kunststoff verarbeitet werden und auf dem Z-Aggregat eine reaktive Komponente verarbeitet werden. Bei einem geplanten Produktionsstopp kann die Dosierung bspw. des Aktivators abgestellt, d.h. die Dosierpumpe angehalten werden und der Extruder kann sehr schnell mit dem (alleine nichtreaktivem) po- lymeren Vorprodukt gespült werden. Ein evtl. bereits aktiviertes Material liegt dann allenfalls nur in geringen Mengen vor und kann, ohne es im Kreislauf führen zu müssen, auf einfache Weise aus dem Extruder ausgeschleust werden.

Das Temperieren der Reaktionsharzmischung in der Mischzone der Extruderschnecke und/oder in der Austrittszone des Extruders kann bei einer Temperatur zwischen 20 Grad Celsius und 60 Grad Celsius erfolgen.

Das Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung in der Kavität der Spritzgießform kann bei einer Temperatur zwischen 50 Grad Celsius und 150 Grad Celsius erfolgen.

Der wenigstens eine Aktivator und der wenigstens eine optionale Katalysator kann in flüssigem Aggregatszustand in die Injektionszone der Extruderschnecke eingespritzt werden.

Ein Abkühlen des ausgehärteten Kunststoffspritzteils in der Kavität kann nach dem Erhitzen und Aushärten der polymeren Reaktionsharzmischung zu dem Kunststoffspritzteil, vor einem Auswerfen des Kunststoffspritzteils aus der Spritzgießform erfolgen.

Das Abkühlen des ausgehärteten Kunststoffspritzteils kann auf eine Temperatur zwischen 60 Grad Celsius und 80 Grad Celsius erfolgen, bevor das Kunststoffspritzteil aus der Spritzgießform ausgeworfen wird.

Im Folgenden sind einige Beispiele zu erfindungsgemäßen Temperaturführungen in der Plastifiziereinheit, d.h. im Extruder und in der Spritzgießform kurz erläutert. Der Vorratsbehälter für den Aktivator bzw. den optionalen Katalysator kann temperiert sein und die Plastifiziereinheit, d.h. die Extruderschnecke des erfindungsgemäßen Extruders und/oder der Schneckenzylinder des erfindungsgemäßen Extruders kann temperiert sein. Der Vorratsbehälter und/oder die Plastifiziereinheit kann eine Temperatur zwischen 20 Grad Celsius und 60 Grad Celsius aufweisen. Die Temperatur- führung an diesen Komponenten kann vorzugsweise durch eine Wassertemperierung erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Öltemperierung, bzw. eine elektrische Temperierung durchgeführt werden. Die Wahl der Temperatur am Vorratsbehälter und an der Plastifiziereinheit richtet sich im Wesentlichen nach der Viskosität der verwendeten Komponente. Die Viskosität sollte im Allgemeinen zwischen 150 und 5000 Millipascalsekunde (mPa.s) liegen. Durch eine Erhöhung der Temperatur kann bei den meisten Komponenten die Viskosität verringert werden, was zu einer verbesserten Misch Wirkung im System und geringeren Einspritzdrücken führt.

Die Temperatur im Werkzeug bzw. in der Form, d.h. in der Spritzgießform bzw. an der Kavität soll hingegen so gewählt werden, dass eine ausreichend schnelle und vollständige Reaktion der reaktiven Komponente erreicht wird. Die Temperatur an der Werkzeugoberfläche sollte zwischen 50 und 150°C gewählt werden. Für eine verbesserte Entformung kann zudem vorzugsweise eine variotherme Temperaturführung an der Werkzeugoberfläche einstellbar sein. Damit kann die Reaktivität bei hohen Temperaturen (50-150°C) erfolgen und anschließend wird für eine verbesserte Entformung die Temperatur wieder herabgesenkt (ca. 30-80°C).

Die im Folgenden genauer beschriebenen Materialien können beispielsweise eingesetzt werden. Grundlegend kann eine erfindungsgemäße Spritzgießanlage für die Aufbereitung von Acrylsäureestern verwendet werden. Es handelt sich bei der Komponente von Freilacken hierbei bspw. hauptsächliche um eine Mischung aus Uretha- nacrylat und Isobornylacrylat, sowie Cobaltbis (2-ethylhexanoat). Alternativ kann es sich um 1 ,6-Hexandioldiacrylat als Grundkomponente, d.h. als polymeres Vorprodukt handeln und um 1 ,1 ,1 -Trihydroxymethylpropyltriacrylat als Quervernetzer. Für den Aktivator kann Bis (4-tert-Butylcyclohexyl) peroxydicarbonat zur Anwendung kommen, wobei es sich hierbei um ein pulverförmiges Produkt handelt. Weitere Produkte von Aktivatoren können Peroxide sein.

In allen Ausführungsvarianten des Verfahrens kann die polymere Reaktionsharzmischung ggf. auf ein zuvor gespritztes, thermoplastisches oder duroplastisches Bauteil aufgespritzt werden. Bei einem solches Aufspritzen kann die polymere Reaktions- harzmischung mit dem zuvor gespritzten, thermoplastischen oder duroplastischen Bauteil eine feste Verbindung eingehen. Beispielsweise kann die polymere Reaktionsharzmischung dabei eine Deckschicht bilden oder als ein Imprägniermaterial dienen, das beispielsweise auch auf einen in der Kavität befindlichen Textilwerkstoff als Bauteil aufgebracht werden kann.

Generell kann in allen Ausführungsvarianten des Verfahrens und auch in allen Ausführungsvarianten der Spritzgießmaschine die polymere Reaktionsharzmischung entweder in eine einzige Kavität eingespritzt werden oder die polymere Reaktionsharzmischung kann in zwei oder mehrere Kavitäten insbesondere gleichzeitig eingespritzt werden. Die Spritzgießform kann insoweit wahlweise eine einzige Kavität aufweisen oder mehrere Kavitäten aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem gelöst durch eine Spritzgießmaschine, aufweisend eine Spritzgießform, die mindestens eine Kavität umfasst und aufweisend einen Extruder mit einem Schneckenzylinder und einer im Schneckenzylinder drehenden Extruderschnecke, wobei zwischen dem Schneckenzylinder und der Extruderschnecke eine Einzugszone, eine Injektionszone, eine Mischzone und eine Austrittszone gebildet wird, sowie aufweisend eine Maschinensteuerung, wobei die Maschinensteuerung ausgebildet ist, die Spritzgießmaschine gemäß einem Verfahren nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungen anzusteuern, und die Spritzgießmaschine einen den wenigstens einen Aktivator oder den wenigstens einen optionalen Katalysator enthaltenden Vorratsbehälter, sowie eine Dosierpumpe aufweist und der Extruder eine an die Injektionszone angeschlossene Injektionsdüse aufweist, wobei die Dosierpumpe ausgebildet ist, den in dem Vorratsbehälter enthaltenen Aktivator oder optionalen Katalysator aus dem Vorratsbehälter heraus zu fördern und über die Injektionsdüse in die Injektionszone einzuspritzen.

Die erfindungsgemäße Spritzgießmaschine kann eine Verarbeitungsmaschine für reaktive Kunststoffe bilden und insoweit eine konventionelle, d.h. dem Fachmann als solches bekannte Spritzgießmaschine umfassen. Die Spritzgießmaschine kann eine Mehrkomponenten- Spritzgießmaschine sein. Eine erfindungsgemäße Dosiereinheit, d.h. die erfindungsgemäße Fördereinrichtung, die u.a. den Extruder und jeweils wenigstens einen Vorratsbehälter, eine Dosierpumpe und eine Injektionsdüse umfasst, kann als ein Zusatzaggregat, insbesondere in einer Z-Stellung auf ein bestehendes Spritzgießaggregat montiert werden. Ein Anspritzen von Reaktivkomponenten kann dabei durch eine feste Aufspannplatte hindurch erfolgen. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Andere Ausführungsvarianten können nebeneinander angeordnete, vertikal, horizontal in L-Stellung oder gegenüber angeordnete Zusatzaggregate sein.

Der Extruder kann eine thermisch an den Schneckenzylinder gekoppelte Temperiervorrichtung, insbesondere eine wassertemperierte oder öltemperierte Temperiervorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, die im Extruder zwischen dem Schneckenzylinder und der Extruderschnecke befindliche polymere Reaktionsharzmischung unter einer Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung zu halten.

Die Temperiervorrichtung kann ausgebildet sein, die Reaktionsharzmischung in der Mischzone der Extruderschnecke und/oder in der Austrittszone des Extruders auf eine Temperatur zwischen 20 Grad Celsius und 60 Grad Celsius einzustellen.

Die Spritzgießform kann eine thermisch an die Kavität gekoppelte Heizvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, die polymere Reaktionsharzmischung in der Kavität der Spritzgießform auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung zu erhitzen.

Die Heizvorrichtung kann ausgebildet sein, die polymere Reaktionsharzmischung in der Kavität der Spritzgießform auf eine Temperatur zwischen 50 Grad Celsius und 150 Grad Celsius aufzuheizen.

Die Spritzgießform kann eine thermisch an die Kavität gekoppelte Kühlvorrichtung aufweisen, die ausgebildet ist, das nach dem Erhitzen und Aushärten aus der polymeren Reaktionsharzmischung erhaltene ausgehärtete Kunststoffspritzteil vor einem Auswerfen des Kunststoffspritzteils aus der Spritzgießform in der Kavität abzukühlen. Die Kühlvorrichtung kann ausgebildet sein, das ausgehärtete Kunststoffspritzteil auf eine Temperatur zwischen 60 Grad Celsius und 80 Grad Celsius zurückzukühlen, bevor das Kunststoffspritzteil aus der Spritzgießform ausgeworfen wird.

Der Extruder kann eine in Förderrichtung der Extruderschnecke der Austrittszone zugeordnete Rückströmsperrvorrichtung aufweisen. Die Rückströmsperrvorrichtung kann beispielsweise ein dem Fachmann als solches bekanntes Rückschlagventil aufweisen. Durch die Förderwirkung der Förderschnecke wird das aktivierte Material, d.h. die polymere Reaktionsharzmischung über die Rückströmsperrvorrichtung hinweg nach außerhalb des Extruders gefördert und in die Spritzgießform hinein gefördert. Der Schließmechanismus der Rückströmsperrvorrichtung kann dabei entweder aktiv gesteuert sein, z.B. mittels einer Feder, oder passiv durch die Einspritzbewegung betätigt werden.

Die Spritzgießmaschine kann eine Angussbuchse aufweisen, die mit einer thermischen Isoliereinrichtung versehen ist, die ausgebildet ist, eine Wärmeleitung zwischen Extruder und Spritzgießform zu begrenzen, wenn eine Spritzdüse des Extruders an die Angussbuchse angekoppelt ist.

Die Angussbuchse der reaktiven Komponente kann so ausgelegt sein, dass eine möglichst gute Trennung der heißen und kalten Systeme erfolgt. Dazu können beispielsweise Isolierelemente aus Kunststoff (z.B. PEEK oder PTFE) oder sogenannte „Barriere-Kühlungen" dienen, die konturnah ausgeführt werden sollten.

Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Figuren näher erläutert. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können unabhängig davon, in welchem konkreten Zusammenhang sie erwähnt sind, gegebenenfalls auch einzeln oder in anderen Kombinationen betrachtet, allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen.

Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungen auszuführen, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsvariante einer zwischen einem Schneckenzylinder und einer Extruderschnecke ausgebildeten Einzugszone, Injektionszone, Mischzone und Austrittszone eines Extruders der Spritzgießmaschine.

Die in Fig. 1 gezeigte Spritzgießmaschine 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, auf dem ein erster Extruder 3 und eine Spritzgießform 4 angeordnet sind. Die Spritzgießform 4 umfasst eine feststehende Aufspannplatte 5 mit einer feststehenden Spritzgießformhälfte 4a und eine bewegliche Aufspannplatte 6 mit einer beweglichen Spritzgießformhälfte 4b. Die bewegliche Aufspannplatte 6 bzw. die bewegliche Spritzgießformhälfte 4b sind entlang der Holme 7 relativ zur feststehenden Aufspannplatte 5 bzw. relativ zur feststehenden Spritzgießformhälfte 4a in einer an sich bekannten Weise verstellbar gelagert. Zwischen der feststehenden Spritzgießformhälfte 4a und der beweglichen Spritzgießformhälfte 4b ist eine Kavität 8 ausgebildet, in der Kunststoffspritztei- le ausgeformt werden können. Die Spritzgießmaschine 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels ist zur Herstellung von Mehrkomponentenbauteilen ausgebildet und umfasst neben dem ersten Extruder 3 einen zweiten Extruder 9, der die Kavität 8 mit einer Reaktionsharzmischung beschickt. Bei der Spritzgießmaschine 1 des gezeigten Ausführungsbeispiels kann es sich um eine Drehtellermaschine handeln. Der zweite Extruder 9 ist vorgesehen, um ein erfindungsgemäßes Verfahren nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungen durchführen zu können.

Der zweite Extruder 9 umfasst einen Schneckenzylinder 10 und eine im Schneckenzylinder 10 drehende Extruderschnecke 1 1 . Die Extruderschnecke 1 1 wird von einem elektrischen Antrieb 12 drehangetrieben, der von einer Maschinensteuerung 13 der Spritzgießmaschine 1 angesteuert wird. Über eine Aufgabevorrichtung 14 wird ein po- lymeres Vorprodukt in den zweiten Extruder 9 im Bereich einer Einzugszone 15 in einen zwischen dem Schneckenzylinder 10 und der Extruderschnecke 1 1 ausgebildeten Förder- und Mischraum 16 des zweiten Extruders 9 eingebracht. Der zweite Extruder 9 weist außerdem eine Injektionsdüse 22 auf, welche ausgebildet ist, einen Aktivator und einen optionalen Katalysator im Bereich einer Injektionszone 17 in den zwischen dem Schneckenzylinder 10 und der Extruderschnecke 1 1 ausgebildeten Förder- und Mischraum 16 des zweiten Extruders 9 einzuspritzen.

Demgemäß weist der zweite Extruder 9, wie auch in Fig. 2 näher dargestellt, eine Einzugszone 15, eine Injektionszone 17, eine Mischzone 18 und eine Austrittszone 19 auf. Der Aktivator A bzw. der optionale Katalysator K kann, wie durch die Pfeile in der Fig. 2 angedeutet, in die Injektionszone 17 eingespritzt werden. Das polymere Vorprodukt V wird in der Einzugszone 15 aufgegeben.

Der Aktivator bzw. der optionale Katalysator können sich jeweils separat in einem Vorratsbehälter 20 befinden, wobei in Fig .1 zur vereinfachten Darstellung nur ein einzelner Vorratsbehälter 20 gezeigt ist. Für der Aktivator bzw. den optionalen Katalysator kann demgemäß jeweils ein eigener Vorratsbehälter 20 vorgesehen sein. Jeweils eine Dosierpumpe 21 fördert beispielsweise den im Vorratsbehälter 20 befindlichen Aktivator aus dem Vorratsbehälter 20 heraus und über die Injektionsdüse 22 in die Injektionszone 17 des zweiten Extruders 9 hinein. Die Dosierpumpe 21 kann beispielsweise mittels der Maschinensteuerung 13 insbesondere hinsichtlich Förderdauer, Förderdruck und/oder Förderdrehzahl und demnach hinsichtlich der Fördermenge angesteuert, insbesondere geregelt sein.

Die Maschinensteuerung 13 ist ausgebildet, die Spritzgießmaschine 1 gemäß einem Verfahren nach einem oder mehrerer der beschriebenen Ausführungen anzusteuern.

Die Spritzgießmaschine 1 weist also einen den wenigstens einen Aktivator oder den wenigstens einen optionalen Katalysator enthaltenden Vorratsbehälter 20 auf, sowie eine Dosierpumpe 21 , wobei der zweite Extruder 9 eine an die Injektionszone angeschlossene Injektionsdüse 22 aufweist, und die Dosierpumpe 21 ausgebildet ist, den in dem Vorratsbehälter 20 enthaltenen Aktivator oder optionalen Katalysator aus dem Vorratsbehälter 20 heraus zu fördern und über die Injektionsdüse 21 in die Injektionszone 17 einzuspritzen.

Der zweite Extruder 9 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine thermisch an den Schneckenzylinder 10 gekoppelte Temperiervorrichtung 23 auf, die insbesondere eine wassertemperierte oder öltemperierte Temperiervorrichtung 23 sein kann, die ausgebildet ist, die im zweiten Extruder 9 zwischen dem Schneckenzylinder 10 und der Extruderschnecke 1 1 befindliche polymere Reaktionsharzmischung unter einer Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung zu halten.

Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Spritzgießform 4 eine thermisch an die Kavität 8 gekoppelte Heizvorrichtung 24 auf, die ausgebildet ist, die polymere Reaktionsharzmischung in der Kavität 8 der Spritzgießform 4 auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung zu erhitzen.

Außerdem weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Spritzgießform 4 eine thermisch an die Kavität 8 gekoppelte Kühlvorrichtung 25 auf, die ausgebildet ist, das nach dem Erhitzen und Aushärten aus der polymeren Reaktionsharzmischung erhaltene ausgehärtete Kunststoffspritzteil vor einem Auswerfen des Kunst- stoffspritzteils aus der Spritzgießform 4 in der Kavität 8 abzukühlen.

Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Maschinensteuerung 13 ausgebildet bzw. eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Kunststoffspritzteilen in einer Kavität 8 einer Spritzgießform 4 aus einer in die Kavität 8 mittels eines Extruders 9 eingespritzten polymeren Reaktionsharzmischung, die ein polymeres Vorprodukt, wenigstens einen Aktivator und wenigstens einen optionalen Katalysator aufweist, an der Spritzgießmaschine 1 auszuführen. Das von der Maschinensteuerung 13 angesteuerte Verfahren umfasst demgemäß die Schritte des Einbringens des polymeren Vorprodukts in eine Einzugszone 15 der Extruderschnecke 1 1 des Extruders 9; des Förderns des polymeren Vorprodukts aus der Einzugszone 15 in eine in Förderrichtung der Extruderschnecke 1 1 der Einzugszone 15 nachgelagerte Injektionszone 17 der Extruderschnecke 1 1 , des Einspritzens des wenigstens einen Aktivators und des wenigstens einen optionalen Katalysators von außerhalb des Extruders 9 in die Injektionszone 17 der Extruderschnecke 1 1 , in der das polymere Vorprodukt vorhanden ist, des Mischens des polymeren Vorprodukts mit dem eingespritzten wenigstens einen Aktivator und mit dem eingespritzten wenigstens einen optionalen Katalysator zu einer polymeren Reaktionsharzmischung in einer in Förderrichtung der Extruderschnecke 1 1 der Injektionszone 17 nachgelagerten Mischzone 18 der Extruderschnecke 1 1 und Temperieren der Reaktionsharzmischung bei einer unterhalb ihrer Reaktionstemperatur liegenden Temperatur, des Herausförderns der polymeren Reaktionsharzmischung aus einer in Förderrichtung der Extruderschnecke 1 1 der Mischzone 18 nachgelagerten Austrittszone 19 des Extruders 9 in die Kavität 8 der Spritzgießform 4 hinein, sowie des Erhitzens der polymeren Reaktionsharzmischung in der Kavität 8 der Spritzgießform 4 auf die Reaktionstemperatur der polymeren Reaktionsharzmischung.

In einer ersten Ausführungsvariante erfolgt das Temperieren der Reaktionsharzmischung in der Mischzone 18 der Extruderschnecke 1 1 und/oder in der Austrittszone 19 des Extruders bei einer Temperatur zwischen 20 Grad Celsius und 60 Grad Celsius.

In einer alternativ oder zur ersten Ausführungsvariante ergänzenden zweiten Ausführungsvariante erfolgt das Erhitzen der polymeren Reaktionsharzmischung in der Kavität 8 der Spritzgießform 4 bei einer Temperatur zwischen 50 Grad Celsius und 150 Grad Celsius.

In allen Ausführungsvarianten kann der wenigstens eine Aktivator und der wenigstens eine optionale Katalysator in flüssigem Aggregatszustand in die Injektionszone 17 der Extruderschnecke 1 1 eingespritzt werden. Es kann ein Abkühlen des ausgehärteten Kunststoffspritzteils in der Kavität 8 nach dem Erhitzen und Aushärten der polymeren Reaktionsharzmischung zu dem Kunst- stoffspritzteil, vor einem Auswerfen des Kunststoffspritzteils aus der Spritzgießform 4 erfolgen. Das Abkühlen des ausgehärteten Kunststoffspritzteils kann insbesondere auf eine Temperatur zwischen 60 Grad Celsius und 80 Grad Celsius erfolgen, bevor das Kunststoffspritzteil aus der Spritzgießform 4 ausgeworfen wird.

Bezugszeichenliste Spritzgießmaschine

Maschinengestell

erster Extruder

Spritzgießform

a feststehende Spritzgießformhälfteb bewegliche Spritzgießformhälfte

feststehende Aufspannplatte bewegliche Aufspannplatte Holme

Kavität

zweiter Extruder

0 Schneckenzylinder

1 Extruderschnecke

2 elektrischer Antrieb

3 Maschinensteuerung

4 Aufgabevorrichtung

5 Einzugszone

6 Förder- und Mischraum

7 Injektionszone

8 Mischzone

9 Austrittszone

0 Vorratsbehälter

1 Dosierpumpe

2 Injektionsdüse

3 Temperiervorrichtung

4 Heizvorrichtung

5 Kühlvorrichtung

6 Rückströmsperrvorrichtung

7 Angussbuchse

8 Isoliereinrichtung

9 Spritzdüse