Eine solche Spirtzgießvorrichtung ist aus der Praxis bekannt. Der Plastifiziereinrichtung wird in der Einzugszone insbesondere ein Polymer als plastifizierbarer Werkstoff in Form eines Granulats oder Pulvers über eine Tricher zugeführt. Anschließend an die Einzugszone wird der Werkstoff in der Umwandlungszone der Spritzgießvorrichtung plastifiziert und verdichtet und schließlich in der Ausstoßzone abgegeben. Bei konven- tionellen Spritzgießvorrichtungen kann die Ausgabe direkt über eine Drossel oder der- gleichen an das Formwerkzeug erfolgen.

Wird allerdings als Werkstoff ein aufschäumbarer Werkstoff eingesetzt, muß dem plasti- fizierten und verdichteten Werkstoff mittels einer Zudosiereinrichtung Aufschäummittel zugesetzt werden. Die Menge des Aufschäummittels ist dabei so dosiert, daß nach Mi- schung von Aufschäummittel und Werkstoff in einer Mischeinrichtung in einem daran das Aufschãummittels im Werkstoff anschließenden Druckraum gelöst wird.

Anschließend wird zur Herstellung eines Endprodukt eine bestimmte Menge von Werk- stoff mit gelöstem Aufschäummittel über eine Drosseleinrichtung dem Formwerkzeug zugeführt. In Drosseleinrichtung und Formwerkzeug findet eine Keimbildung innerhalb des Werkstoffs statt, wobei an diesen Keimbildungsstellungen eine Aggregation wenig- stens einer Anzahl von Molekülen des Aufschäummittels stattfindet und sich entspre- chend zum Druckabbau und vor Aushärtung des Werkstoffs aus dem Aufschäummittel Blasen bilden. Bei einem mikrozellulären Werkstoff haben diese Blasen oder Zellen ei- nen Durchmesser von einigen Mikrometern bis 50 oder gar 100 Mikrometern. Bei sub- mikrozeftufären Blasen weisen diese noch kleinere Durchmesser auf. Diese Blasen sol- len möglichst homogen mit nahezu gleichem Durchmesser im Werkstoff verteilt sein.

Bei der aus der Praxis bekannten Spirtzgießvorrichtung erfolgt die Zudosierung des Aufschäummittels in der Plastifiziereinrichtung nach der Plastifizierung des Werkstoffes.

Die Plastifiziereinrichtung kann zwischen Umwandlungszone und Ausstoßzone die Mi- scheinrichtung aufweisen, so daß ebenfalls die Mischung von Aufschäummittel und Werkstoff innerhalb der Plastifiziereinrichtung erfolgt. An die Ausstoßzone schließt sich bei der vorbekannten Spritzgießvorrichtung innerhalb der Plastifiziereinrichtung ein Druckraum an, in dem entsprechende Druck-und Temperaturverhältnisse zur Lösung des Aufschäummittels im Werkstoff herrschen.

Anschließend kann aus dem Druckraum der Werkstoff mit gelöstem Aufschäummittel über die Drosseleinrichtung dem Formwerkzeug zugeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießvorrichtung der eingangs ge- nannten Art dahingehend zu verbessern, daß in einfacher Weise der Druckraum varia- bel bestimmt und in diesen bzw. aus diesem Werkstoff ein-und ausführbar ist.

Diese Aufgabe wird im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa- tentanspruchs 1 dadurch gelost, daß der Druckraum zwischen in einem Druckzylinder insbesondere unabhängig voneinander axial verschieblichen Kolben gebildet ist.

Eine einfach aufgebaute und alle Zonen aufweisende Plastifiziereinrichtung kann durch einen Extruder gebildet werden.

Um eine Plastifiziereinrichtung bzw. einen Extruder nachträglich entsprechend umrüsten zu können, können Zudosiereinrichtung und/oder Mischeinrichtung und/oder Druckraum ein an ein Abgabeende des Extruders anflanschbares Modul bilden. Dieses ist vor- zugsweise kompatibel zu allen Plastifiziereinrichtungen bzw. Spritzgießmaschinen.

Um einen vom Extruder unabhängigen Mischvorgang zu ermöglichen, kann die Mi- scheinrichtung separat zur Pastifiziereinrichtung ausgebildet sein und eine im wesentli- chen zylindrischen Mischraum drehbar gelagerte Mischschnecke aufweisen.

Um einen Druck im Druckraum unabhängig vom Druck in der Mischeinrichtung zu erhal- ten, kann der Mischraum mit dem Druckzylinder über eine von wenigstens einem Kol- ben verschließbare Zuführbohrung verbunden sein. Über diese Zuführbohrung wird die Mischung aus Werkstoff und Aufschäummittel dem Druckraum zugeführt und kann dort nach Verschließen der Zuführbohrung unter entsprechenden Druck vor Abgabe zum Formwerkzeug gesetzt werden.

Ein kompaktes Modul ergibt sich beispielsweise dann, wenn Mischschnecke und Druck- zylinder im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Längsachsen aufweisen.

Um insbesondere nach Verschließen der Zuführbohrung erst den Druckraum relativ zur Drosseleinrichtung bzw. zum Formwerkzeug zu öffnen, kann der Druckzylinder in Rich- tung seiner Längsachse versetzt zur Zuführbohrung mit der Drosseleinrichtung in Ver- bindung stehen.

Ein einfaches Ausführungsbeispiel für eine solche Drosseleinrichtung ist denkbar, bei dem die Drosseleinrichtung im wesentlichen durch eine ins Innere des Druckzylinders mündende Auslaßbohrung gebildet ist.

Um in einfacher Weise eine Anpassung an unterschiedlich große Formwerkzeuge und/oder an unterschiedliche im Druckraum erwünschte Drücke zu ermöglichen, kann das Volumen des Druckraums durch den einstellbaren Abstand der Kolben variierbar sein. Ein einfacher Takt bzw. Zyklus für die Kolben zur Herstellung einer Anzahl von geformten Werkstücken ist dadurch realisierbar, wenn die Kolben zwischen einer den Druckraum mit der Zuführbohrung verbindenden Einlaßstellung und einer dem Druck- raum mit der Auslaßbohrung verbindenden Auslaßstellung verstellbar sind. In Einiaßstel- lung wird dem Druckraum Werkstoff mit Aufschäummittel in erwünschter Menge und unter erwünschtem Druck zugeführt. Durch Verstellen der Kolben wird der Druckraum verschoben, wobei je nach Wunsch der Druck im Druckraum erhöht, erniedrigt oder gleich gehalten werden kann. Nach entsprechendem Verschieben der beiden Kolben gerät der Druckraum mit der Auslaßbohrung in Verbindung und der Werkstoff mit gelö- stem Aufschäummittel wird über die Drossel an das Formwerkzeug abgegeben.

Eine gezielte Druckentspannungsrate unter Verwendung nur der Auslaßbohrung als Drossel kann dadurch erhalten werden, wenn in Auslaßstellung die Auslaßbohrung durch einen als Drosselkolben arbeitenden Kolben zur Bestimmung der Druckentspan- nungsrate variabel abdeckbar ist.

Im Gegensatz zum vorbekannten Stand der Technik, wo die Einspritzgeschwindigkeit in das Formwerkzeug durch ein Verschieben der Extruderschnecke in Richtung Auslaßen- de des Extruders stattfindet, kann einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Auslaß- stellung der Kolben ein Kolben als Druckkolben zur Bestimmung der Einspritzge- schwindigkeit in das Formwerkzeug an den Drosselkolben gesteuert angenähert wer- den.

Um auch ein Zweikomponentenspritzgießen zu ermöglichen, kann wenigstens ein Kol- ben eine Querbohrung zur Zufuhr von unbegastem, plastifiziertem Werkstoff zur Aus- laßbohrung aufweisen.

Eine einfache Realisierung einer solchen Querbohrung ergibt sich, wenn die Querboh- rung in einer Durchlaßstellung des Kolbens eine mit der Plastifiziereinrichtung verbun- dene Umgehungsbohrung und die Auslaßbohrung verbindet. Die Umgehungsbohrung ermöglicht ein direktes Transportieren von Werkstoff vom Plastifizierer zur Drosselein- richtung, ohne daß der entsprechende Werkstoff Mischeinrichtung und Druckraum pas- siert. Um in diesem Zusammenhang eine Zufuhr von Werkstoff zur Druckkammer auch bei weiterlaufender Mischeinrichtung zu verhindem, kann in Durchlaßstellung die Zu- führbohrung durch einen Kolben geschlossen sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung besteht die Möglichkeit, eine be- stimmte Menge unbegasten Werkstoffs aus der Plastifiziereinrichtung über die Querboh- rung der Drosseleinrichtung zuzuführen, wobei die entsprechende Menge des Werk- stoffs dadurch bestimmbar ist, daß im Extruder zwischen dem Abgabeende und einer Extruderschnecke ein Extrudervorraum ausgebildet ist. Bei axialer Verstellung der Ex- truderschnecke in Richtung Extrudervorraum wird der dort enthaltene Werkstoff über Umgehungs-und Querbohrung der Drosseleinrichtung zugeführt.

Zu einfachen Anschluß der Plastifiziereinrichtung bzw. des Extruders an Mischeinrich- tung bzw. Umgehungsbohrung kann an den Extruder eine Abführbohrung anschließen, die sich in eine zur Mischeinrichtung verlaufende Mischerbohrung und die Umgehungs- bohrung verzweigt.

Um in einfacher Weise Aufschäummittel dem Werkstoff vor dem Mischen in der Mi- scheinrichtung zuzuführen, kann durch die Zudosiereinrichtung Aufschäummittel in die Mischerbohrung zuführbar sein. Durch Zudosieren in der Mischerbohrung kann gleich- zeitig eine Begasung in einem engen Querschnitt erfolgen.

Um ein erwünschte Menge des Aufschäummittels zum Erhalten eines mikrozellulären oder submikrozellulären Materials zu bestimmen, kann die Zudosierung des Auf- schäummittels in Abhängigkeit von einer Vorschubgeschwindigkeit der Extruderschnek- ke geregelt bzw. gesteuert werden.

Günstigerweise kann ein erwünschter Diffusionsdruck im variablen Druckraum bei sei- ner Befüllung mit Werkstoff dadurch aufrechterhalten werden, daß wenigstens ein Kol- ben in Abhängigkeit von dem erwünschten Diffusionsdruck vom anderen Kolben bei Befüllung des Druckraums mit Werkstoff fortbewegt wird.

Erfindungsgemäß ist es außerdem möglich, den Diffusionsdruck im Werkstoff dadurch beizubehalten, daß beide Kolben synchron in Richtung Drosseleinrichtung nach Befül- len des Druckraums verschoben werden.

Zu einfachen Anpassung üblicher Plastifiziereinrichtungen bzw. Extruder an ein Spritz- gießen von zumindest mikrozellulåren Materialien kann erfindungsgemäß das Modul ei- ne vorgefertigte Moduleinheit sein, bei der bereits alle Untereinheiten, wie Mischeinrich- tung, Zudosiereinrichtung, Druckzylinder mit Kolben und Drosseleinrichtung vorher zu- sammengebaut werden.

An dieser Stelle sei noch angemerkt, daß das Aufschäummittel an sich in bekannter Weise ein chemisches oder physikalisches Aufschaummittel sein kann, wobei als physi- kalische Aufschäummittel CO2 oder N2 bevorzugt werden.

Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der in der Zeichnung beigefügter Figur näher erläutert.

Es zeigt : Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung mit einem an einer Plastifiziereinrichtung angeflanschtem Modul.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spritzvorrichtung 1. Diese umfaßt eine Plastifiziereinrichtung 3 in Form eines Extruders mit Extruderzylinder 41 und darin drehbar gelagerter Extruderschnecke 31. Die Plastifi- ziereinrichtung 3 weist eine nur teilweise dargestellte Einzugszone 4 auf, in der mittels eines nichtdargestellten Trichters Werkstoff 2 in Form eines Granulats oder Pulvers zu- geführt werden kann. An die Einzugszone 4 schließt sich eine Umwandlungszone 5 an, in der das zugeführte Material plastifiziert und verdichtet wird. An diese Umwandlungs- zone schließt sich die Ausstoßzone 6 an, in der über ein Abgabeende 30 der Plastifi- ziereinrichtung (Extruder) 3 das plastifizierte und verdichtete Material 2 an ein über ei- nen Flansch 35 angeflanschtes Modul 16 abgebbar ist.

Das Modul 16 ist an jeden üblichen Extruder 3 anschließbar, so daß dieser in eine Spritzgießvorrichtung 1 zu Herstellung mikrozellulären Materials umwandelbar ist.

Das Modul 16 weist eine Zudosiereinrichtung 7 (nur teilweise dargestellt), eine Mi- scheinrichtung 9, einen Druckraum 10 und eine Drosseleinrichtung 11 auf. An letztere schließt ein übliches Formwerkzeug 12 zum Spritzgießen an.

Die Zudosiereinrichtung 7 dient zur dosierten Zufuhr eines insbesondere physikalischen Aufschäummittels, wie CO2 oder N2. Die Zudosierung erfolgt nach einer Verzweigung einer Abführbohrung 33 in Mischerbohrung 34 und Umgehungsbohrung 29. Die Abführ- bohrung 33 erstreckt sich vom Abgabeende 30 des Extruders 3 in das Modul 16 hinein, wobei nach Fig. 1 die Mischerbohrung 34 senkrecht nach links von der Abführbohrung 33 abzweigt. In dieser Mischerbohrung 34 mündet die Zudosiereinrichtung 7 mit einem Gasausgabeende 36.

Die Umgehungsbohrung 29 verläuft zuerst in Richtung der Abführbohrung 33 und dann parallel nach rechts versetzt zu dieser in Richtung Druckraum 10.

Die Mischerbohrung 34 öffnet sich zur Mischeinrichtung 9, die durch eine in einem Mischraum 17 drehbar gelagerte Mischschnecke 18 gebildet ist. Die entsprechende La- gerung und ein Antrieb für die Mischschnecke 18 sind zur Vereinfachung nicht darge- stellt.

Zur Erhöhung der Mischwirkung der Mischeinrichtung 9 sind Stellstifte 39 feststellbar in Richtung senkrecht zur Längsachse 20 der Mischschnecke 18 im Modul 16 gelagert.

Gegenüberliegend zu den Stellstiften 39 ist eine Zuführbohrung 19 im Modul 16 aus- gebildet, die mit einem Ende im Mischraum 17 und mit dem anderen Ende im Druck- raum 10 mündet.

Der Druckraum 10 ist im Innern 22 eines Druckzylinders 13 gebildet und seitlich durch Kolben 14,15 begrenzt. Ein Volumen des Druckraums 10 la (3t sich durch Variation ei- nes Abstands 24 zwischen den Kolben 14,15 verändern.

In Fig. 1 ist der Kolben 15 als Druckkolben in Einlaßstellung 25 angeordnet, in der die Zuführbohrung 19 in Richtung Druckraum 10 offen ist. Bei einer entsprechenden Anord- nung des Kolbens 14 in einer Stellung 25 ist dieser mit seiner Endfläche entlang der gestrichelten Linie angeordnet.

Der Druckraum 10 bzw. Druckzylinder 13 ist mit Längsachse 21 parallel zur Längsachse 20 der Mischschnecke 18 angeordnet, wobei beide Kolben 14,15 in Richtungen 37,38 unabhängig voneinander bewegbar sind.

In Auslaßstellung 26 ist der Druckkolben 15 in der gestrichelt dargestellten Stellung 15, 26 und der Kolben 14 als Drosselkolben in der dargestellten Auslaßstellung 26 ange- ordnet, in der eine Auslaßbohrung 23 als Teil der Drosseleinrichtung 11 freigegeben ist.

Die Auslaßbohrung 23 ist parallel versetzt in Richtung Längsachse 21 zur Zuführboh- rung 19 und gegenüberliegend zu dieser angeordnet.

Der Drosselkolben 14 kann teilweise überdeckend zur Auslaßbohrung 23 angeordnet sein, wodurch eine Druckentspannungsrate innerhalb des Druckraums 10 bestimmt ist.

Bei Drosselkolben 14 in Auslaßstellung 26 kann der Druckkolben 15 aus der gestrichelt dargestellten Auslaßstellung 26 weiter in Richtung Drosselkolben bewegt werden, um den im Druckraum 10 enthaltenen Werkstoff mit darin gelöstem Aufschäummittel über die Auslaßbohrung 23 allmählich in Richtung Formwerkzeug 12 abzugeben.

Im Drosselkolben 14 ist eine Querbohrung 27 angeordnet, die in einer Durchlaßstellung 28, siehe die gestrichelte Darstellung der Querbohrung 27, die Auslaßbohrung 23 mit Umgehungsbohrung 29 verbindet. Bei Drosselkolben 14 in Durchlaßstellung 26 wird unbegaster Werkstoff 2 vom Extruder 3 über Umgehungsbohrung 29 und Querbohrung 27 der Austaßbohrung 23 und damit der Drosseleinrichtung 11 und anschließend dem Formwerkzeug 12 zugeführt.

Im folgenden wird kurz die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Spritzgießvorrich- tung beschrieben.

Die Verfahrensschritte Gasdosierung, Verteilung/Mischung von Gas und Werkstoff oder Lösen des Gases im Werkstoff, Einspritzen und Entspannen werden in dem Modul 16 durchgeführt. Dieses kann an eine übliche Plastifiziereinrichtung (Extruder) 3 an- geflanscht werden.

Die Extruderschnecke 31 fördert plastifizierten Werkstoff über ein System von Bohrun- gen zur vorzugsweise angetriebenen Mischeinrichtung 9. Dort wird das mittels der Do- siereinrichtung 7 zudosierte Aufschäummittel eingemischt. Die Kolben 14,15 befinden sich in Einlaßstellung 25, wobei die Zuführbohrung 19 im Inneren 22 des Druckraums 13 freigegeben ist.

Der begaste und gemischte Werkstoff tritt zwischen den beiden aufeinanderzugefahre- nen Kolben 14,15 in den Druckraum 10 ein, wobei entsprechend zum gewünschten Diffusionsdruck einer der beiden Kolben gebremst in Richtung Auslaßbohrung 23 zu- rückweicht. Das eingemischte Aufschäummittel wird im plastifizierten Werkstoff unter Druck gelost.

Anschließend fahren beide Kolben unter Beibehaltung des gewünschten Diffusions- drucks gemeinsam in Richtung Auslaßbohrung 23 und nach Erreichen der Auslaßboh- rung beginnt die Entspannung des Werkstoffs in das Formwerkzeug 12, wobei die Schaumbildung einsetzt. Die relative Überdeckung von Drosselkolben 14 und Auslaß- bohrung 23 bestimmt die Druckentspannungsrate und die Bewegung des Druckkolbens 15 bestimmt die Einspritzgeschwindigkeit und den Einspritzdruck des plastifizierten Werkstoffs. Der Drosselkolben 14 dient zusammen mit der Auslaßbohrung 23 als gere- gelte bzw. als gesteuerte Drosseleinrichtung 11. Der Druckkolben 5 dient als Einspritz- zylinder für die Formwerkzeugfüllung 12 und erzeugt den entsprechenden Nachdruck.

Nach dem Nachdruckende fahren beide Kolben 14,15 in Richtung Zuführbohrung 19 zurück und der Zyklus beginnt erneut.

Erfindungsgemäß erfolgt ein von der Extruderschnecke unabhängiger Mischvorgang von Werkstoff und Aufschäummittel. Weiterhin ist der Diffusionsdruck unabhängig vom Druck in der Mischeinrichtung und vom Druck in der Extruderschnecke, da dieser durch das Volumen des Druckraums 10 bestimmt ist. Es ist ein Zweikomponentenspritzgießen möglich, wobei beispielsweise zuerst ein unbegaster Werkstoff über Querbohrung 27 dem Formwerkzeug 12 und anschließend ein begaster Werkstoff über Mischeinrichtung 9, Druckraum 10 und Auslaßbohrung 23 dem Formwerkzeug 12 zugeführt wird. Die ex- akte Dosierung des Aufschäummittels durch Zudosiereinrichtung 7 erfolgt in Abhängig- keit von der Vorschubgeschwindigkeit 40 des Extruders 3, wobei die Begasung vorteil- haft in einem engen Querschnitt, d. h. in der Mischerbohrung 34 erfolgt.

Durch die Drosseleinrichtung 11 nach Erfindung ergibt sich eine gezielte Entspannungs- rate ohne körperlich vorhandene Drossel, wobei die Zusammenwirkung von Drosselkol- ben 14 und Auslaßbohrung 23 den Drosseleffekt verursacht.

Weiterhin ergibt sich ein von der Extruderschnecke unabhängiger Mischvorgang durch die zusätzliche Mischeinrichtung 9, die gleichzeitig im Zusammenhang mit dem Druck- raum gewährleistet, daß zuerst dem Druckraum 10 zugeführtes Material auch zuerst über Drosseleinrichtung 11 dem Formwerkzeug 12 zuführbar ist.