DE2710796A1

DE2710796A1 - Verfahren und vorrichtung zum spritzen dickwandiger gegenstaende

Info

Publication number: DE2710796A1
Application number: DE19772710796
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kataoka; Tadashi Nagumo; Akio Yasuike
Original assignee: Asahi Dow Ltd
Current assignee: Asahi Dow Ltd
Priority date: 1976-03-13
Filing date: 1977-03-11
Publication date: 1977-09-15
Also published as: FR2343590A1; JPS52110776A; JPS5922662B2; FR2343590B1

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN KRAMER PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsull Radeckestraße 43 8000 München 60 Telelon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsull Patentconsull Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telelon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

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Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzen dickwandiger Gegenstände. Die dickwandigen Gegenstände sollen eine mittlere Dicke im Bereich von ungefähr 3,5 bis ungefähr 100 mm aufweisen.

Bislang sind dickwandige Gegenstände unter einem relativ hohen Spritzdruck gespritzt worden. TJm der dafür erforderlichen relativ hohen Spritzdruck standzuhalten, ist die bekannte Spritzformanordnung und deren Halteapparat aus Bauteilen von hohem Gewicht konstruiert worden. Es ist deshalb eine Einspannvorrichtung benutzt worden, die für eine Spannkraft mit einem Koeffizienten von mehr als 200 ausgelegt war. Dieser Koeffizient der Spannkraft entspricht dem Verhältnis von Spannkraft (t) zum maximalen Spritzvolumen (l). Dies erfordert weiterhin zusätzliches Gewicht für die Einspanneinrichtung. Darüberhinaus erfordert die Herstellung dickwandiger Gegenstände eine relativ lange Zeitspanne, in deren Verlauf die Gegenstände im Formhohlraum abkühlen.

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-!ng. · P. Bergen Dipl.-Ing Dr. jur. ■ 6. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W -Ing.

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Dies verhindert eine Steigerung der Wirksamkeit bzw. Leistung dieses Spritzgußverfahrens. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, kann geschmolzenes synthetisches Kunstharz alternativ in zwei Spritzformen eingespritzt werden, die längs einer horizontalen Bahn hin- und herbewegt werden, wobei die Bahn durch eine Spritzstation führt, in welcher ein Spritzzylinder vertikal angeordnet ist und eine Düse am Spritzzylinder mit der Einfüllöffnung an der Oberseite der Spritzform, welche an dieser Spritzstation angeordnet ist, in Eingriff gebracht wird. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der US-Patentschrift 3 030 613 beschrieben. Die bekannten Spritzformanordnungen sind jedoch schwer und teuer, da sie bei relativ hohen Spritzdrucken arbeiten. .

Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren zum Spritzen dickwandiger Gegenstände anzugeben, das mit einem geringeren Spritzdruck auskommt und eine kürzere Abkühlungsphase erfordert, als bekannte Verfahren.

Weiterhin soll mit der vorliegenden Erfindung eine neue Vorrichtung bereitgestellt werden, um das obengenannte Verfahren durchzuführen, wobei die neue Vorrichtung leichter ist, preiswerter ausgeführt werden kann und zur Installation weniger Raum erfordert.

Weitere Aufgaben, Vorteile und Besonderheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den dazugehörigen Abbildungen; die Abbildungen zeigen:

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Pig. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit zwischen verschiedenen Formhohlräumen mit unterschiedlichen Dicken und den entsprechenden Spannkräften;

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit zwischen verschiedenen Formhohlräumen mit unterschiedlichen Dicken und den verschiedenen Koeffizienten der Spannkräfte, sofern Polystyrol und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze (ABS-Kunstharze) gespritzt werden;

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Abhängigkeit zwischen den verschiedenen Hohlraumdicken und den erforderlichen Zeitspannen zur Abkühlung innerhalb des entsprechenden Hohlraumes]

Fig. 4 eine Seitenansicht eines teilweisen Ausschnittes einer erfindungsgemäBen Vorrichtung zum Spritzen dickwandiger Gegenstände;

Fig. 5 eine Vorderansicht, teilweise im Schnitt der Vorrichtung nach Fig. 4}

Fig· 6 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Halterung;

Figuren 7A bis TD nacheinander ablaufende Phasen einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei drei Spritzformen von den entsprechenden Halterungen gehalten

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werden;

Fig. 8 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5 zur Erläuterung einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei zwei Spritzformen von den entsprechenden beweglichen Bauteilen gehalten werden;

Fig. 9 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 5, zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei vier Spritzformen von den Halterungen gehalten werden, wobei sich jeweils zwei Spritzformen auf einem entsprechenden beweglichen Bauteil befinden;

Fig. 10 eine Darstellung ähnlich der Fig. 9 zur Erläuterung eines Beispieles, gemäß dem vier Spritzformen auf einer einzigen Halterung befestigt sind und sich die Halterung vollständig außerhalb von der Spritzetation befindet;

Fig. 11 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung von zwei vor-plaatif!zierenden Extrudern, die mit dem Spritzzylinder verbunden sind;

Fig. 12 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, auf eine andere Anordnung von zwei Extrudern, die in der Spritzstation angeordnet sind;

Fig. 13 eine weitere Schnittdarstellung zur Erläuterung eine8 Spritzzylinders, der horizontal an der Spritzstation

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angeordnet ist;

Fig. 14 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, der Anordnung nach Fig. 13;

Fig. 15 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer anderen Ausführung der Halterung;

Fig. 1ό eine Draufsicht auf die Halterung nach Fig. 15; und

Fig. 17 eine schematische Schnittdarstellung zur Erläuterung der Einrichtungen zum Einfüllen und Ablassen von unter Druck stehendem gasförmigem fluidem Medium zu und aus dem Formhohlraum heraus, gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß synthetische» Treibmittel enthaltende Kunstharze unter relativ geringem Spritzdruck in Formhohlräume eingespritzt werden können. Im Rahmen dieser Erfindung sind Untersuchungen zu den erforderlichen Spannkräften durchgeführt worden, um verschiedene Formhohlräume von unterschiedlicher Dicke mit geschmolzenem synthetischem Kunstharz zu beschicken. Bei diesen Untersuchungen sind Formhohlräume mit unterschiedlichem Radius von 13O und 15O mm benutzt worden. Die erhaltenen Ergebnisse sind mit Fig. 1 dargestellt.

Die Koeffizienten der Spannkraft können aus den Ergebnissen der oben angegebenen Untersuchungen berechnet werden. Mit Fig. 2 sind diese

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Koeffizienten für Polystyrol und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Harze aufgetragen. V/ie bereits oben angegeben, ergibt sich dieser Koeffizient aus dem Verhältnis von Spannkraft (t) zum maximalen Spritzvolumen (l). Dies bezieht sich auf die Kraft in Tonnen (t) und das Volumen in Liter (1).

Aus den Figuren 1 und 2 ist ersichtlich, daß der Koeffizient der Spannkraft merklich durch Veränderungen der Dicke des Formhohlraumes beeinflußt wird, und weniger durch die Spannkraft bzw. das Spritzvolumen selbst. Es wurde festgestellt, daß ein Koeffizient von 40 oder weniger ausreichend ist, um dickwandige Gegenstände mit einer Dicke von 4 "im oder mehr zu spritzen.

Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die erforderliche Abkühlzeit über eine Minute hinaus verlängert wird, wenn die Dicke des Formhohlraumes mehr als 3mm beträgt.

Es ist festgestellt worden, daß hinsichtlich des Koeffizienten und der Abkühlzeit auch mit anderen Materialien und anderen Spritzgußbedingungen im wesentlichen ähnliche Ergebnisse erhalten werden.

Im Hinblick auf die oben dargelegten Ergebnisse führt die vorliegende Erfindung zu einem Verfahren zum Spritzen dickwandiger Gegenstände, wobei ein synthetisches, Treibmittel enthaltendes Kunstharz ausgewählt in wenigstens zwei Spritzformen eingespritz wird, wobei der Koeffizient der Spannkraft einen Wert von 40 oder weniger aufweist, vorzugsweise einen Wert zwischen 30 und 5 aufweist. Die Spritzformen werden längs einer linearen Bahn hin- und herbewegt, welche durch eine

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einzige Spritzstation führt, in welcher die ausgewählte Spritzform mittels einer unterhalb der Bahn angeordneten Einspanneinrichtung in die entsprechende Stellung gebracht und dort angeschlossen wird.

Das in dem synthetischen, zum Spritzguß vorgesehenen Kunstharz enthaltene Treibmittel kann zu einer geringeren Spannkraft führen, als diese zum Spritzguß eines synthetischen Kunstharzes ohne Treibmittel erforderlich ist. Im Hinblick auf die Zusammenziehung der Spritzgußkörper beim Abkühlen sind bei einer bekannten Spritzgußeinrichtung sehr hohe Spritzdrucke angewandt worden. Deshalb mußte auch die Spannkraft ebenfalls sehr hoch sein, so daß der obengenannte Koeffizient entsprechend große Y/erte aufwies. Als Folge davon mußte die Spritzgußvorrichtung und die damit verbundene Anlage aus schweren und großen Bestandteilen konstruiert werden. Die Ursache für den erforderlichen sehr hohen Spritzdruck ist beispielsweise in "Processing of Thermoplastic Materials", von Ernest C. Bernhardt (Robert E. Krieger Publishing Company, Huntington, New York) beschrieben worden.

Durch Zusatz von Treibmittel zu dem für den Spritzguß vorgesehenen synthetischen Kunstharz können geschäumte Gegenstände ohne Oberflächenfehler wie etwa Einfallstellen wirksam mittels Spritzguß unter geringem Spritzdruck hergestellt werden. Deshalb kann die Spannkraft entsprechend vermindert werden, so daß die Spritzgußanordnung und die damit verbundene Einspanneinrichtung aus kleineren Bauteilen von geringerem Gewicht konstruiert werden kann. Nach der vorliegenden Erfindung können dickwandige Gegenstände wirksam nach dem Spritzgußverfahren unter geringem Spritzdruck hergestellt werden, wobei eine

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längere Abkühldauer in dem Formhohlraum vor der Herausnahme der Spritzgußkörper aus der Form erforderlich ist. Deshalb ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet! daß wenigstens zwei Spritzformen verwendet werden, die ausgewählt an der Spritzstation angeordnet und mit synthetischem, Treibmittel enthaltendem Kunstharz gefüllt werden können. Auf diese Weise können dickwandige Gegenstände unter geringem Spritzdruck mit hoher Produktionsleistung hergestellt werden.

Zu den im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten synthetischen Kunstharzen gehören Polyolefine wie etwa Polyäthylen, Polypropylen und Polystyrol; Copolymere von Styrol und Acrylnitril; Copolymere von Styrol, Acrylnitril und Butadien; Polymethylmethacrylate; Polycarbonate; Nylon und ähnliche Kunstharze.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können sowohl chemisch wie physikalisch wirkende Treibmittel verwendet werden; zu geeigneten, physikalisch wirksamen Treibmitteln gehören Stickstoff, Propan, Butan, Pentan, Hexan, Freone, Wasser und dergleichen. Zu geeigneten, chemisch wirksamen Treibmitteln gehören Azodicarbonamid, Dinitrosopentamethylentetramin, Azobisisobutyronitril, Natriumbicarbonat und dergleichen. Derartige Treibmittel werden dem synthetischen Kunstharz gewöhnlich in einem Anteil von 0,05 bis ungefähr 5 Gew.-^ zugesetzt. Dm das Auftreten von Einfallstellen an den Spritzgußkörpern zu verhindern, wird das Treibmittel vorzugsweise in einem Anteil von 0,05 bis 0,3 Gew.-$ zugesetzt. Wenn andererseits die Schaumbildung beschleunigt werden soll, dann beträgt der Anteil an Treibmittel vorzugsweise 0,5 bie 5 Gew.~fo. Weiterhin wird dem synthetischen Kunstharz zusammen mit dem Treibmittel vor-

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zugsweise ein Kern bildendes Mittel wie etwa Talg zugesetzt.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Formhohlraum der Spritzgußform vor dem Einspritzen von synthetischem Kunstharz mit bestimmten unter Druck stehenden Gasen gefüllt. Bas eingefüllte, unter Druck stehende Gas wird im Verlauf oder nach der Einspritzung wieder aus dem Formhohlraum abgelassen. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine gute, gleichmäßige Oberflächenstruktur der dickwandigen Spri-i zgußkörper erhalten werden.

Mit den Figuren 4 bis 6 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Zu der Vorrichtung gehört eine Spritzstation 1, die aus einer unteren Platte 2 besteht, welche von einem Tragelement 3 ^&uf dem feststehenden Boden 4 gehalten wird; weiterhin gehört dazu eine obere Platte 5» die über Verbindungsstangen 6 mit der unteren Platte 2 verbunden ist, wobei zwischen den beiden Platten ein Zwischenraum freigelassen ist.

Parallel zueinander führen über die Oberseite der unteren Platte 2 zwei Schienen 7· Die Schienen 7 tragen eine Halteeinrichtung 8, die auf den Schienen hin - und her bewegbar ist. Zur Halteeinrichtung 8 gehören zwei längliche Stützen 10 und zwei Halteplatten 9 t die an den Stützen 10 befestigt sind, so daß die Platten 9» eine nach der anderen längs der Längsrichtung der Stützen 10 angeordnet sind. An jeder Stütze 10 sind Trageinrichtungen 11 angebracht. Zu den entsprechenden Trageinrichtungen 11 gehört jeweils eine drehbare Walze 12, die auf jeder Schiene 7 angeordnet ist. Eine der Stützen 10 weist eine Ver-

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längerung 13 auf, die von der Stütze 10 nach unten ragt und an ihrem unteren Ende an einen hydraulischen Zylinder 14 angeschlossen ist. Der hydraulische Zylinder 14 vermag die Halteeinrichtung 8 längs der horizontalen Bahn hin- und her zu bewegen, welche durch die Spritzstation führt.

Die Spritzformanordnung 16 ist jeweils auf der Halteplatte 9 befestigt. Zu der Spritzformanordnung 16 gehört ein feststehender Formabschnitt 17» der mittels eines feststehenden Elementes 18 an der Halteplatte 9 befestigt ist. Zum feststehenden Element 18 gehört eine Zwischenplatte 19» welche eine übliche Ausdrückvorrichtung 20 trägt, die Ausdrückstangen 21 aufweist, welche durch den feststehenden Formabschnitt 17 hindurchführen.

Ein beweglicher Formabschnitt 22 ist in der 7/eise angeordnet, daß er in den feststehenden Formabschnitt 17 eingreift, so daß dazwischen ein Formhohlraum 23 gebildet wird. Der bewegliche Formabschnitt 22 ist an der Unterseite einer beweglichen Platte 24 befestigt, die mit wenigstens zwei hydraulischen Zylindern 25 verbunden ist und eine Einfüllöffnung 24a aufweist, welche zu dem Formhohlraum 23 führt. Diese hydraulischen Zylinder 25 verschieben den beweglichen Formabschnitt in vertikaler Richtung, um den Formhohlraum 23 zu öffnen und zu schliessen. Die hydraulischen Zylinder 25 sind an der Halteplatte 9 befestigt. Die erforderliche Kraft zum Öffnen der Spritzform mittels der hydraulischen Zylinder 25 kann entsprechend der geringeren Spannkraft vermindert werden. Deshalb ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch möglich, hydraulische Zylinder 25 zu verwenden, die hinsichtlich

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Größe und Gewicht kleiner sind, als bekannte Zylinder zu diesem Zweck.

Auf dem mittleren Abschnitt der unteren Platte 2 ist in der Spritzstation 1 eine Einspanneinrichtung 26 vorgesehen. Zu der Einspanneinrichtung 26 gehört ein hydraulischer Zylinder 27» der in der zentralen Öffnung der unteren "Platte 2 angebracht ist; ferner gehört dazu ein Kolben 28, der verschieblich innerhalb des Zylinders 27 angebracht ist. Der Kolben 28 weist eine Stange 29 auf, die an ihrem äußeren Ende ein scheibenähnliches Einspannelement 30 aufweist. Die Einspanneinrichtung 26 kann die in der Spritzstation angeordnete Spritzformanordnung 16 nach oben bis zum Eingriff mit einem Spritzzylinder drücken, wie das nachfolgend ausgeführt wird.

Auf der oberen Platte 5 der Spritzstation 1 ist ein vertikal angeordneter Spritzzylinder 31 befestigt; in dem Zylinder 31 befindet sich ein Preßkolben 32, der von einem hydraulischen Zylinder 33 angetrieben wird, um das geschmolzene, synthetische, Treibmittel enthaltende Kunstharz durch die Düse 34 des Spritzzylinders 31 abzugeben. Das für den Spritzguß vorgesehene Material wird von einem vor-plastifizierenden Extruder 35 in den Spritzzylinder 31 eingeführt; der vor-plastifizierende Extruder 35 ißt von bekannter Bauart und steht mit der Seite des Zylinders 31 unter einem rechten Winkel in Verbindung.

Bei dieser Anordnung wird das geschmolzene, synthetische, Treibmittel enthaltende Kunstharz von dem Spritzzylinder 31 durch dessen Düse in

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den Formhohlraum 23 der Spritzforraanordnung 16 eingespritzt, welche sich innerhalb der Spritzstation 1 befindet. Zu dieser Zeit wird die Spritzformanordnung 16 von der Einspanneinrichtung 26 auf die Stützdüse 34 des Zylinders 31 zu bewegt, so daß die Einfüllöffnung 24a mit der Düse 34 in Eingriff kommt.

Bei der Darstellung nach Fig. 5 ist die gefüllte Formanordnung 16 außerhalb der Spritzstation 1 angeordnet, und die leere Spritzformanordnung 16 befindet sich innerhalb der Spritzstation 1. Nach Ablauf einer gewissen Kühlzeitspanne wird die außerhalb der Spritzstation 1 befindliche gefüllte Spritzformanordnung 16 mittels dem hydraulischen Zylinder 25 geöffnet, so daß der gespritzte Gegenstand aus dem Formhohlraum 23 der Form herausgenommen werden kann. Dieser Vorgang wird für die entsprechenden Formanordnungen 16 wiederholt.

Hit Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei drei Spritzformanordnungen verwendet werden; zu den beiden Spritzformanordnungen 16 ist somit die weitere Spritzformanordnung 16a vorgesehen. Die zusätzliche Spritzformanordnung 16A stimmt identisch mit den Spritzformanordnungen 16 überein. Die Spritzformanordnung 16a ist jedoch auf einer anderen Halteeinrichtung 81 befestigt; zu dieser Halteeinrichtung ΘΑ gehört eine Platte 9fc, deren Länge geringer ist, als die Länge der Platte 9· Gemäß der Darstellung nach Fig. 7 ist die auf der rechten Seite angeordnete Spritzform 16 mit synthetischem Kunstharz gefüllt; die dazwischen angeordnete Form 16 ist geöffnet, um den gespritzten und abgekühlten

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Gegenstand herauszunehmen; und die auf der linken Seite angeordnete Spritzform 16A befindet sich in der Kühlphase.

Bei der Darstellung nach Fig. 7B ist die Trageinrichtung 8 nach rechts verschoben, so daß die Zwischenform 16, aus welcher der gespritzte Formkörper herausgenommen ist, sich in der Spritzstation befindet; die auf der rechten Seite angeordnete, gefüllte Spritzform 16 wird gerade abgekühlt; die auf der linken Seite angeordnete Spritzform 16A ist geöffnet, um den abgekühlten Gegenstand daraus zu entfernen.

Bei der Darstellung nach Fig. 7C ist die auf der linken Seite angeordnete Spritzform 16A in die Spritzstation verschoben worden, so daß das geschmolzene Material eingespritzt werden kann. Zur gleichen Zeit befindet sich die Zwischenform 16 in der Abkühlphase, und die auf der rechten Seite angeordnete Spritzform 16 ist geöffnet, um den abgekühlten Gegenstand daraus zu entfernen.

Die Fig. 7D zeigt die Spritzstation ohne jede Spritzform 16 bzw. 16A, um daran beliebige Arbeiten vorzunehmen, beispielsweise zur Reinigung.

Die Spritzformanordnungen 16 und 16A können auf einer einzigen Halteeinrichtung befestigt sein. Diese Anordnung erfordert jedoch größere Arbeitsflächen der Vorrichtung, da die einzige Trageinrichtung auf längeren Schienen bewegt werden muß, wenn sich in der Spritzstation überhaupt keine Spritzform befinden soll, wie das mit Fig. TD dargestellt ist. Deshalb ist es vorgesehen, die Halteeinrichtung zu unterteilen, so daß jede Spritzformanordnung eine entsprechende Halteeinrichtung erhält.

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Im Hinblick auf diese Darlegungen ist mit Fig. 6 eine weitere Ausbildung der vorliegneden Erfindung dargestellt, wobei die Halteeinrichtung 8 in zwei Abschnitte für jede Spritzformanordnung 16 unterteilt ist. Bei dieser Ausführungsform befinden sich die Spritzformanordnungen 16 abwechselnd in der Spritzstation 1, damit deren Forinhohlraum mit synthetischem Kunstharz aus dem Spritzzylinder 31 beschickt wird.

Mit Fig. 9 sind zwei Halteeinrichtungen dargestellt, von denen jede zwei Spritzforinanordnungen 16 trägt. Sowohl bei dieser Ausführungsform, wie bei der Ausführungsforra nach Fig. 8 können die Halteeinrichtungen 8 lösbar miteinander über beliebige geeignete Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Wenn sich die entsprechenden Halteeinrichtungen auf beiden Seiten der Spritzstation 1 befinden, wie das mit den Figuren TD oder 8 dargestellt ist, dann können diese Halteeinrichtungen voneinander getrennt werden. Wenn eine einzelne Halteeinrichtung vier Spritzformanordnungen 16 trägt, und sich diese vier Spritzformanordnungen außerhalb der Spritzstation 1 befinden sollen, wie das mit Fig. 10 dargestellt ist, dann sind hierfür offensichtlich längere Schienen 7 erforderlich. Deshalb wird es bevorzugt, daß die Halteeinrichtung wenigstens aus zwei getrennten Abschnitten besteht, welche lösbar miteinander verbunden werden können.

Die erfindungsgemäße Spritzgußvorrichtung weist ein relativ großes Spritzvolumen auf, da der Koeffizient der Spannkraft einen Wert von 40 oder weniger aufweist. Deshalb ist vorzugsweise ein vor-plastifizierender Extruder mit dem Einspritzzylinder verbunden. Der vor-pla-

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stifizierende Extruder ist senkrecht zu dem vertikal ausgerichteter. Einspritzzylinder angeordnet, so daß die gesamte Vorrichtung kleinere Abmessungen aufweist.

Bei der Darstellung nach Fig. 11 sind zwei vor-plastifizierende Extruder 35A und 35B vorgesehen, welche senkrecht mit dem vertikal ausgerichteten Einspritzzylinder 31 verbunden sind, um diesem zwei unterschiedliche Materialien zuzuführen. Innerhalb jedem Extruder 35A und 35B ist eine plastifizierende und extrudierende Schnecke 40 vorgesehen, mittels der die Materialien durch ein entsprechendes Rückschlagventil 41 in den Spritzzylinder 31 eingeführt werden.

Bei der mit Fig. 12 dargestellten Ausführungsform sind zwei vor-plastifizierende Extruder 42 vorgesehen, die senkrecht zu dem vertikal ausgerichteten Spritzzylinder 31 angeordnet sind und die zusätzlich in der Weise ausgerichtet sind, daß sie einen Winkel θ mit einer vertikalen Ebene 44 einschließen, welche durch die Achse des Zylinders 31 und parallel zu der Bewegungsbahn der Spritzformanordnungen verläuft. Der Winkel θ beträgt vorzugsweise 25 bis 50 , und noch weiter bevorzugt 30 bis 45°. Bei dieser Ausbildung können die Extruder 42 oberhalb und innerhalb der Spritzstation 1 angeordnet sein, so daß der zur Installation erforderliche Flächenbedarf der Vorrichtung kleiner ist, als bei bekannten Vorrichtungen dieser Art.

Bei größeren Spritzvolumen wird der Einspritzzylinder 45 vorzugsweise horizontal auf der Oberseite der Spritzstation 1 befestigt, wobei seine Düse 46 vertikal angeordnet ist, wie das mit Fig. 13 dargestellt ist.

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Zu dein Spritzzylinder 45 gehört in gleicher Weise ein Preßkolben 47 und ein hydraulischer Zylinder 48 zur Betätigung des Preßkolbens 47· Wie mit Fig. 14 dargestellt, sind zwei vor-plastifizierende Extruder 49 parallel zu dem horizontal ausgerichteten Spritzzylinder 45 angeordnet. Jede Auslaßöffnung der Extruder 49 ist senkrecht mit dem Spritzzylinder 45 verbunden.

Mit den Figuren 15 und 16 ist eine modifizierte Ausführungsform einer Halteeinrichtung 50 zur Halterung der Spritzformanordnungen dargestellt. Zu der Halteeinrichtung 50 gehört eine Platte 51 mit vier Öffnungen, die nahe deren entsprechenden Ecken angeordnet sind. Jede entsprechende Öffnung nimmt eine entsprechende aufrecht stehende Stange 52 einer umgekehrten U-förmigen Stütze 53 auf, an der über Lager 55 eine drehbare Walze 54 angebracht ist. Die Walze 54 läuft auf den Schienen 7· Jede Stütze 53 weist an der Innenseite eine Verlängerung 56 auf, die davon nach unten ragt und mit einem hydraulischen Zylinder 57 verbunden ist, welcher die Hin- und Herbewegung der Halteeinrichtung 50 bewirkt.

Mit Fig. 17 ist eine Einrichtung dargestellt, mittels der ein gasförmiges fluides Medium unter Druck in den Formhohlraum eingeführt werden kann, bevor das eigentliche, für den Spritzguß vorgesehene Material eingespritzt wird. Wie mit Fig. 17 dargestellt, ist ein Einspritzzylinder 60 und eine Spritzformanordnung 61 vorgesehen, die mit den bereits beschriebenen Einrichtungen im wesentlichen übereinstimmen. Zu der Spritzformanordnung 61 gehört ein feststehender Formabschnitt und ein beweglicher Formabschnitt 63, zwischen denen der Formhohlraum

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64 ausgebildet ist. Der bewegliche Formabschnitt 63 weist eine Einfüllöffnung 65 auf, welche in Eingriff mit der Düsse 66 des Spritzzylinders 60 kommt. Der feststehende Formabschnitt 62 weist einen Auslaß 67 aus, der zu dem Formhohlraum 64 führt. Zu dem feststehenden Formabschnitt 62 gehört weiterhin eine übliche Ausdrückvorrichtung mit zwei Ausdrückstangen 69, die an dem feststehenden Formabschnitt 62 befestigt sind und durch diesen hindurchführen. Rund um die Ausdrückstangen 69 ist jeweils ein abdichtender O-Ring 70 an dem feststehenden Formabschnitt 62 angebracht. Darüberhinaus ist ein anderer abdichtender O-Ring 71 zwischen dem feststehenden Formabschnitt 62 und dem beweglichen Formabschnitt 63 angebracht, um den Formhohlraum abzudichten, wenn die beiden Formabschnitte geschlossen aneinander angeordnet sind·

In dem Spritzzylinder 6O ist ein Preßkolben 72 angeordnet, an dessen Rückseite ein Kolben 73 befestigt ist, der seinerseits verschieblich in dem hydraulischen Zylinder 74 angeordnet ist. Dem hydraulischen Zylinder 74 kann beidseitig zu dem Kolben 73 ein hydraulisches fluides Medium zugeführt werden, um den Preßkolben 72 auf das Düsenende des Spritzzylinders 60 zu. oder von diesem weg zu bewegen. Zwischen dem Spritzzylinder 60 und dem hydraulischen Zylinder 74 ist ein kammerähnliches Bauteil 75 angeordnet, mit einer Kammer 76, welche ein Betätigungselement 77 am Preßkolben 72 aufnimmt.

Innerhalb der Kammer 76 befindet sich eine Schalteinrichtung, einschließlich zwei Begrenzungsschaltern 78 und 79· Der Begrenzungsschalter 78 dient zur Betätigung des Ventils zur Beschickung des

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Formhohlraumes 64 mit unter Druck stehendem gasförmigem fluidem Medium, wie das nachfolgend ausgeführt wird. Der andere Begrenzungsechalter 79 dient zur Feststellung der Stellung des Preßkolbens 72 nach Vervollständigung des Spritzvorganges, um eine weitere Verschiebung des Preßkolbens zu verhindern. Ein Signal vom Begrenzungsschalter 79 wird über ein entsprechendes Steuergerät einem Mehrwegeventil 80 zugeführt. Das Mehrwegeventil 80 regelt die Strömung des hydraulischen fluiden Mediums zu dem hydraulischen Zylinder 74 und von diesem weg in einer Weise, wie das Fachleuten gut bekannt ist.

Mit dem Begrenzungsschalter 78 wird über ein weiteres Steuergerät ein anderes Mehrwegeventil 82 gesteuert. Dieses Mehrwegeventil 82 dient zum Öffnen und Schließen einer Leitung, welche den Auslaß 67 mit einer Quelle 83» welche unter Druck stehendes Gas enthält, verbindet; diese Quelle 83 kann aus einem Vorratsbehälter 84 und einem Luftkompressor 85 bestehen.

Nachdem der bewegliche Formabschnitt 63 in Eingriff mit dem feststehenden Formabschnitt 62 gebracht worden und ein luftdicht abgeschlossener Hohlraum 64 gebildet worden ist, und nachdem die Düse des Spritzzylinders 60 in Eingriff mit der Einfüllöffnung 65 des Formabschnittes 63 gebracht worden ist, wird dieser Zustand durch irgendwelche geeignete (nicht dargestellte) Meßeinrichtungen festgestellt und dadurch das Mehrwegeventil 82 betätigt, um den Auslaß 67 mit der Quelle 83 für unter Druck stehendem Gas zu verbinden. Dadurch wird gasförmiges fluides Medium in den Formhohlraum 64 eingeführt, um diesen unter Druck zu setzen, bevor der eigentliche Einspritzvorgang

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des Spritzgußmaterials beginnt. Die Beschick/ung mit fluidem Medium wird duroh beliebige geeignete (nicht dargestellte) Meßfühler festgestellt und dadurch das Ventil 80 betätigt, um das hydraulische fluide Medium der Oberseite des Kolbens 73 zuzuführen. Dadurch wird der Preßkolben 72 auf das Düsenende des Einspritzzylinders 60 zu bewegt, so daß das synthetische Kunstharz durch die Einfüllöffnung 65 in den Formhohlraum 64 eingespritzt wird. Da der Begrenzungsschalter 78 in einer Stellung angebracht ist, welche der Stellung des Preßkolbens 72 im Verlauf oder nach der Einspritzung des Materials entspricht, wird dieser durch das Betätigungselement 77 am Preßkolben betätigt, um über das Steuergerät 81 das Ventil 82 zu betätigen, so daß der Auslaß 67 freigegeben wird, so daß das gasförmige fluide Medium aus dem Formhohlraum 64 austreten kann.

Nachdem das Betätigungselement 77 am Preßkolben 72 den Begrenzungsechalter 79 betätigt hat, wird über das Steuergerät 81 das Ventil betätigt, wodurch das hydraulische fluide Medium der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 73 zugeführt wird, während das hydraulische fluide Medium aus der oberen Seite des Kolbens 73 heraustreten kann. Im Ergebnis wird dadurch der Preßkolben 72 nach oben zurückbewegt.

Nach Ablauf einer geeigneten vorgesehenen Zeitspanne zum Abkühlen innerhalb des Formhohlraumes 64 wird der Spritzgußkörper mittels der Ausdrückeinrichtung 68 aus dem Formhohlraum herausgenommen. Dieser Arbeitssohritt wird wiederholt durchgeführt.

Mit Bezugnahme auf die Zeichnungen sind verschiedene bevorzugte Aus-

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führungsformen der Erfindung erläutert worden} es sind jedoch Änderungen und Modifizierungen der erläuterten Ausführungen möglich,
ohne vom erfindungsgemäßen Konzept abzuweichen. Zum Beispiel können die Spritzformanordnungen auf einer vertikalen Ebene bewegt werden. In einem solchen Falle wird das synthetische Kunstharz vorzugsweise in horizontaler Richtung senkrecht zu der vertikalen Ebene in den
Formhohlraum eingespritzt.

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Claims

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ASAHI-SOW LIMITED

1-2» Yurakucho 1-chome Chiyoda-ku

Tokyo, Japan

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Verfahren und Vorrichtung zum Spritzen dickwandiger Gegenstände

Patentansprüche t

1. !Verfahren zum Spritzen dickwandiger Gegenstände, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Verfahrensstufen:

wenigstens zwei Spritzformen werden längs einer linearen Bahn hin- und herbewegt, die durch eine einzige Spritzstation führt;

München: R. Kremer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Or. rer. nal. · P. Hirsch Dipl. Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbeden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.

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ausgewählt wird eine dieser Spritzformen an der Spritzstation angeordnet;

diese an der Spritzstation angeordnete Spritzform wird mit einer Spannkraft angeschlossen, deren Koeffizient 40 oder weniger beträgt, wobei dieser Koeffizient dem Verhältnis von Spannkraft (t) zu maximalem Spritzvolumen (l) entspricht; und

anschließend wird das geschmolzene, synthetische, Treibmittel enthaltende Kunstharz in die angeschlossene Spritzform eingespritzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das synthetische Kunstharz ungefähr 0,05 Die 5 Gew.-^ Treibmittel enthält.

3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet«

daß der Hohlraum der angeordneten und angeschlossenen Spritzform vor dem Einspritzvorgang unter Druck mit einem gasförmigen fluiden Medium gefüllt wird, und dieses gasförmige fluide Medium im Verlauf oder nach dem Einspritzvorgang aus dem Hohlraum abgelassen wird.

4. Vorrichtung zum Spritzen dickwandiger Gegenstände, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Bestandteile und Merkmale»

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zur Vorrichtung gehört ein Spritzzylinder, der an einer Spritzstation angeordnet ist und eine Düse zur Abgabe von plastifiziertem, synthetischem, Treibmittel enthaltendem Kunstharz aufweist;

weiterhin sind Halterungen vorgesehen, um wenigstens zwei Spritzformen daran festzuhalten, wobei diese Spritzformen längs einer linearen Bahn durch die Spritzstation hin- und her beregbar sind, und eine dieser Spritzformen ausgewählt an der Spritzstation angeordnet wird; und

schließlich ist eine Einspanneinrichtung vorgesehen, um die an der Spritzstation angeordnete Spritzform mit einer Spannkraft anzuschließen, deren Koeffizient 40 oder weniger beträgt, wobei dieser Koeffizient dem Verhältnis von Spannkraft (t) zu maximalem Spritzvolumen (l) entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet,

daß zu der Halterung getrennt bewegliche Bauteile gehören, welche eich längs dieser Bahn durch die Spritzstation bewegen, und jedes dieser beweglichen Bauteile wenigstens eine Spritzform trägt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,

daß die getrennt beweglichen Bauteile lösbar miteinander verbunden sind.

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7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bie 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die durch die Spritzstation führende Bahn im wesentlichen horizontal verläuft;

jede der Spritzformen einen Formabschnitt aufweist, der in vertikaler Richtung geöffnet und geschlossen werden kann;

der Spritzzylinder oberhalb von der Spritzstation angeordnet ist, um das synthetische Kunstharz durch einen Einlaß an dem oberen Formabschnitt der Spritzform in den Formhohlraum einzuspritzen, der Von den Formabschnitten gebildet ist; und

die Einspanneinrichtung an der Spritzstation unterhalb der horizontalen Bahn angeordnet ist, um die Spritzform nach oben in Berührung mit der Düse des Einspritzzylinders zu drücken.

Θ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7_f dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein vor-plastifizierender Extruder mit dem Spritzzylinder in einer Stellung oberhalb der Spritzstation verbunden ist, um vor-plastifiziertes synthetisches Kunstharz in den Spritzzylinder einzuführen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet.

daß der Spritzzylinder vertikal oberhalb der Spritzstation angeordnet ist;

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der vor-plastifizierende Extruder senkrecht zu einer Längsachse des Spritzzylinders angeordnet und weiterhin in einem Winkel zu einer vertikalen Ebene angeordnet ist, welche durch die Längsachse des Spritzzylinders führt und parallel zu der Bahn ausgerichtet ist;

wobei dieser Winkel 25 bis $0 , vorzugsweise 30 bis 45 beträgt·

10· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9t dadurch gekennzeichnet.

daß weiterhin eine Einrichtung zur Beschickung des Hohlraumes der an der Spritzstation angeordneten Spritzform vorgesehen ist, mit welcher vor der Einspritzung des synthetischen Kunstharzes in den Formhohlraum ein gasförmiges fluides Medium in den Hohlraum eingebracht werden kann, und dieses gasförmige fluide Medium im Verlauf oder nach der Einspritzung aus dem Formhohlraum abgelassen werden kann;

wobei zu den Einrichtungen für die Einführung und das Ablassen des gasförmigen Mediums eine Quelle für unter Druck gehaltenem Gas gehört, weiterhin eine Leitung, welche mit dem Formhohlraum verbunden ist, ein Ventil, um ausgewählt die Leitung mit der Quelle für das unter Druck gehaltene Gas oder mit der Atmosphäre zu verbinden, eine erste Meßeinrichtung, um festzustellen, ob der Formhohlraum luftdicht verschlossen ist, um dann das Ventil zu betätigen, um die Quelle mit dem unter Druck gehaltenen Gas an die Leitung anzuschließen, und eine zweite Meßeinrichtung, um den Zeitpunkt zu

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bestimmen, zu dem die Einspritzung des synthetischen Kunstharzes vollständig beendet oder weitgehend beendet ist, um dann das Ventil zu betätigen, um die Leitung mit der Atmosphäre zu verbinden.

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