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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgussform zur Herstellung eines einstückigen, mindestens zwei durch flexible dünne Stege miteinander verbundene Teile aufweisenden Formkörpers aus Kunststoff, die eine nach dem Einspritzen des Kunststoffes in den Formenhohlraum in diesen eindrückbare Klinge oder Platte aufweist. Eine derartige Spritzgussform wurde durch die brit. Patentschrift Nr. 1, 176, 813 bekannt, die zur
Herstellung von Verdünnungsstellen aufweisenden Gegenständen aus geschäumten Kunststoffmassen dient, wobei im Bereich der Verdünnungsstellen ein Schäumen der Masse verhindert wird. Dabei wird zuerst die
Kunststoffmasse unter geringem Druck in den Formenhohlraum eingespritzt, worauf das die Form teilweise füllende Material in der Form aufschäumt.
Allerdings wird der Druck in der Form so eingestellt, dass die mit der
Wandung des Formenhohlraumes in Berührung kommenden Schichten des Kunststoffmaterials nicht aufschäumen und so nicht geschäumte Hüllschichten entstehen. Eine verschiebbare Platte wird danach in den Formenhohlraum eingeschoben und gegen die nicht geschäumten Schichten des Materials gedrückt, so dass das zwischen den erwähnten nicht geschäumten Schichten befindliche geschäumte Material zu einem im wesentlichen festen
Verbindungsteil verdichtet wird.
Es ist jedoch schwierig die Bewegung der verschiebbaren Platte so zu steuern, dass ein Verbindungsteil mit vorgegebener Dicke erzielt wird, was jedoch oftmals, insbesondere bei der
Serienfertigung zur Vermeidung von Ausschuss erwünscht ist. überdies sind geschäumte Produkte auf Grund ihrer geringen Biegsamkeit und Geschmeidigkeit für viele
Zwecke nicht geeignet. Beispielsweise wäre es aus diesen Gründen nicht möglich, Buch-Einbanddeckel, bei denen ein vorderer und ein hinterer Deckel einstückig an einem Buchrücken schwenkbeweglich angebracht sind, od. ähnl. Flügelgelenke (leaf hings) aus geschäumten Massen herzustellen.
Zur Herstellung derartiger Gegenstände aus im wesentlichen homogenen nicht schäumenden
Kunststoffmassen wurden ebenfalls verschiedene Verfahren und Einrichtungen bekannt. So wurde vorgeschlagen die Verdünnungsstellen durch entsprechende starre Erhebungen in der Form auszubilden, wodurch sich allerdings
Schwierigkeiten bei der Füllung der Form auf Grund der damit verbundenen hohen Strömungswiderstände ergeben.
Weiters wurde vorgeschlagen, die Verengungen in der Form weniger stark auszubilden, um die Schwierigkeiten beim Füllen der Form zu vermeiden, und die Verdünnungsstellen in einem eigenen Arbeitsgang nachträglich auf die gewünschte Stärke flachzuwalzen.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht nur sehr aufwendig, sondern ist auch in seiner Anwendung stark eingeschränkt, denn es besteht eine Grenze dafür, welche Kunststoffmassen (insbesondere Polypropylen) durch kaltes Walzen verformbar sind und trotzdem eine ausreichende Festigkeit gegenüber wiederholten Biegebeanspruchungen aufweisen.
Ziel der Erfindung ist es, eine Spritzgussform der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, die eine genaue Regelung der Bewegung der verschiebbaren Platte ermöglicht, um so die Einhaltung einer gewünschten Dicke der Verbindungsstücke der Kunststoffgegenstände zu ermöglichen, wobei insbesondere die Verarbeitung von nichtschäumenden Massen möglich sein soll.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Klinge oder Platte auf gegen die Wirkung einer Feder verschiebbaren Druckstangen angeordnet sind.
Dadurch wird es möglich, die Platte mit entsprechendem Druck in eine vollständig mit einer im wesentlichen homogenen Kunststoffmasse gefüllte Form einzudrücken, wobei die Kunststoffmasse zu diesem Zeitpunkt noch verformbar, jedoch nicht mehr flüssig ist. Damit wird eine die Festigkeit erhöhende Verdichtung des Kunststoffes im Bereich des Verbindungsstückes erreicht. Durch die Federbelastung der Druckstangen wird die Lage der eindruckbaren Klinge oder Platte während des Einspritzens der Kunststoffmasse eindeutig festgelegt.
Dadurch werden aber auch Veränderungen des von der Kunststoffmasse zu erfüllenden Volumens zuverlässig unterbunden und so eine gleichmässige Qualität der hergestellten Kunststoffgegenstände erreicht.
Die oftmalige Unterstützung der eindrückbaren Klinge oder Platte durch Druckstangen verhindert eine Durchbiegung der Klinge und damit eine ungleichmässige Dicke der Verbindungsstücke.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Druckstangen mittels zwischen den Druckstangen und quer zur Bewegungsrichtung der Druckstangen verschiebbaren Keilen angeordneten keilförmigen Stäben bewegbar sind, deren Keilflächen einander zugekehrt sind, wobei gegebenenfalls zwischen den einander zugekehrten Keilflächen Walzkörper angeordnet sind.
Bei dieser Anordnung ist eine besonders genaue Einstellung der Eindrucktiefe der Klinge oder Platte möglich. Ausserdem ermöglicht die Wahl eines flachen Keilwinkels ein grösseres Übersetzungsverhältnis, so dass bereits relativ geringe, auf den quer zu den Druckstangen verschiebbaren Keil einwirkenden Kräften gewisse Kräfte auf die Klinge ausüben.
Bei praktischen Versuchen mit der erfindungsgemässen Spritzgussform konnten Gusswerkstücke mit dünnen Stegen von mindestens 0, 08 mm Stärke in optimaler Qualität ohne Rissbildung im Material hergestellt werden. Sehr beachtenswert ist ferner, dass es möglich war, Kunststoffmassen zu verwenden, die bislang zur Formgebung von dünne Stege aufweisenden Gegenständen nicht verwendet werden konnten, wie z. B. Polypropylen mit einem hohen Schmelzfluss-Beiwert (geringe Dichte). Um wirklich dünne Stege herstellen zu können, ist es natürlich erforderlich, eine im wesentlichen homogene Kunststoffmasse konstanter Dichte während des Giessvorganges
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vorliegen zu haben und beim Giessen die Form vollständig auszufüllen.
Geringwertigere Ergebnisse ergaben sich, sofern die Kunststoffmasse nicht homogen war und Zwischenräume oder Gaseinschlüsse auf Grund chemischer
Reaktionen oder Schäumungen während einer Zeit auftreten, wo die Klinge oder Platte in den Formhohlraum eingebracht wurden.
Falls der verdünnte Steg biegsam sein und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Werkstoffermüdung aufweisen soll, wie sie für scharnierartige Gelenke in Schreibwaren-Verbindern, Automobilteilen, Behälterdeckeln oder faltbaren Kunststoff-Presslingen für Verpackungsbehälter erforderlich ist, sollte die geschmolzene
Kunststoffmasse so in den Formhohlraum eingespritzt werden, dass ihre Strömungsrichtung quer zu der gewünschten Biegegelenkachse verläuft. Sofern der verdünnte Steg aber letztlich als eine Aufreiss-Linie im fertigen
Gegenstand verwendet werden soll, falls also der Zweck dieses Steges in der Schaffung einer vorbestimmten
Schwächungslinie liegt, wie sie beispielsweise bei trennbaren Streifenteilen von Aufreiss-Verschlüssen an Flaschen erforderlich ist, sollte die Kunststoffmasse in Längsrichtung einer solchen beabsichtigten Aufreiss-Linie einströmen.
Weil aber mit der Erfindung beliebig dünne Stege erzielbar sind, könnte auch im letztgenannten Fall die Strömung quer zu der vorgesehenen Aufreiss-Linie erfolgen, weil eine dickere oder extrem dünne Ausbildung des Steges mitbestimmt, ob der endgültige Steg dauerhaft flexibel bleibt oder durchreissbar ist.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Herstellung eines Papierwaren-Verbinders dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 ein Bruchstück einer Schnittansicht durch eine Formgebungs-Vorrichtung mit einem
Formwerkzeug nach der Erfindung, Fig. 2 einen Teil der Seitenansicht eines Werkzeugteiles von Fig. l, Fig. 3 die
Endansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Loseblatt-Verbinders nach der Erfindung, Fig. 4 zeigt schematisch die mögliche Ausgestaltung des Formgebungswerkzeuges zur Herstellung eines Verbinders nach
Fig. 3, Fig. 5 eine bruchstückhafte Ansicht entsprechend Fig. 1 einer andern Verwirklichung einer
Herstellungsvorrichtung und Fig. 6 eine geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 5.
In Fig. 1 ist lediglich die eine Formhälfte eines zweiteiligen Formwerkzeuges zur Herstellung eines
Flügelgelenks in seiner Lage bezüglich eines Eingiesskanals--2--gezeigt, durch welchen eine homogene
Kunststoffmasse von im wesentlichen konstanter Dichte, wie Polypropylen, in flüssigem Zustand in den Formhohlraum --3-- über einen Angusskanal--4--eingespritzt wird, bis der Hohlraum im wesentlichen ganz gefüllt ist. Der Spritzgussvorgang kann als Hochdruck-Spritzguss bezeichnet werden, weil Drücke über 350 kp/cm2 (5000Ibs/Quadrat-Zoll) erforderlich sind, um den Formhohlraum auszufüllen. Diese Drücke sind aber geringer als jene, die erforderlich wären, um die Kunststoffschmelze in den Hohlraum einzudrücken, wenn dieser eine Verengung enthalten würde.
Im Fall eines Mehrfach-Werkzeuges kann ein weiterer Formhohlraum - zur Bildung eines weiteren Gelenkstückes mit dem Eingiesskanal --2-- in Verbindung stehen.
Weiterhin können zusätzliche Formhohlräume in demselben Werkzeug vorgesehen sein, die von dem gleichen oder einem andern Eingiesskanal gespeist werden. Die Formhälfte--l--ist von einer Aussparung in einer Bank - der Form-Vorrichtung aufgenommen und enthält eine Klinge oder Platte--8-, welche in den Hohlraum--3--durch eine auf Schubstangen--9- (von denen nur eine gezeigt ist) wirkende Kurvenwalze --10-- eingeschoben werden kann, während das Zurückziehen der Schubstangen durch auf diese im Rückstellsinne wirkende Federn--11--erfolgt. Wegen des aus Fig. 2 entnehmbaren Spiels zwischen den Schubstangen --9-- und der Klinge --8-- lösen sich die Schubstangen von der Klinge bei Erreichen der Endlage des Rückstell-Hubes.
Falls die Kurvenwalze--10--in geeigneter Weise umläuft, um die Schubstange--9--anzuheben, bevor die nicht dargestellte Formhälfte des Formwerkzeuges sich von der Formhälfte--l--abzuheben beginnt aber nachdem der Eingiessvorgang abgeschlossen ist (in diesem Zeitpunkt hat sich die eingespritzte Kunststoffschmelze zumindest im Übergangsbereich zwischen dem Eingusskanal--4--und dem Hohlraum - -3-- festgesetzt, so wird ersichtlicherweise die Klinge--8--in den Formraum hineingepresst. Der über der Klingenspitze liegende Werkstoff wird in seiner Querschnittstärke bezüglich der angrenzenden Formteile auf beiden Seiten der Klinge herabgesetzt. Damit entsteht ein verdünnter Steg oder eine Haut, welche schwenkbeweglich die beiden Flügel der geformten Blattfeder verbindet.
Die Flügel werden von den Kunststoffteilen beidseitig der Klinge gebildet. Um eine genaue Verschiebung der Klinge--8--in der Formhälfte--l--zu erhalten, ist diese, wie schematisch bei --12-- in Fig. 1 zu erkennen ist, einstellbar in der Bank --7-- gelagert.
Hervorzuheben ist, dass der von den beiden Formhälften des Werkzeuges gebildete Formhohlraum im Zeitpunkt des Eintrittes der Klinge --8-- noch geschlossen sein muss, denn es werden durch die Klinge beträchtliche Drücke auf die Kunststoffmassen ausgeübt. Zum Einführen der Klinge in die Form und zur Deformation der Kunststoffmassen zur Ausbildung des Steges mit verringertem Querschnitt sind beispielsweise Drücke von 1580 kp/cm2 (10 t pro Quadrat-Zoll) erforderlich, mindestens aber mehr als 790 kp/cm2 (5 t pro Quadrat-Zoll), weil die eingespritzte Kunststoffmasse im wesentlichen vollständig den Formhohlraum vor dem Einführen der Klinge ausfüllt.
Für Gegenstände mit mehr als einem Verdünnungssteg sind eine entsprechende Anzahl zusätzlicher Klingen erforderlich, welche vorzugsweise in allen Richtungen bezüglich des Formraumes und zueinander einjustierbar sind. In entsprechender Weise ist für jeden Gegenstand, der in einem mehrfachen Formwerkzeug gleichzeitig
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hergestellt wird, wenigstens eine gesonderte Klinge vorzusehen. Sofern statt einer Klinge oder Platte ein Klotz verwendet wird, entsteht als Verdünnungssteg an Stelle einer Streifenform ein rechteckiges Fenster. Es versteht sich, dass der mit dem verdünnten Steg versehene Gegenstand nicht unbedingt flach ausgebildet sein muss ; er könnte beispielsweise hohlzylindrisch ausgebildet sein mit einem oder mehreren durch stegartige Verdünnungen gebildeten umlaufenden Rillen.
Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass der Verdünnungssteg gleichbleibende Dicke aufweist ; in manchen Fällen ist es vorteilhafter, der Stegverdünnung eine sich verjüngende Dicke zu geben oder ihn zu unterbrechen. Das Arbeitsende der Klinge kann für solche Zwecke geeignet abgeschrägt sein oder eine entsprechende Formgebung aufweisen. Weiterhin wäre es möglich, die Klinge in veränderlichem Ausmass in den Formhohlraum hineinzubewegen. Schliesslich könnte auch eine Anzahl von miteinander ausgerichteten Klingen verwendet werden.
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3Trenn- und Giessfuge der beiden Formhälften des Werkzeuges.
Die Gelenklinie oder der Verdünnungssteg --17- der Flügel-13-*-wird dab-ei durch eine zugeschärfte Klinge --18-- an Stelle der ein gerundetes Arbeitsende aufweisenden Klinge --8-- nach dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 geformt. Fig. 4 zeigt
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ein zwei Exemplare von Verbindern der in Fig. 3 gezeigten Art lieferndes Werkzeug. Die Anordnung kann von der Art sein, dass die beiden Formstücke automatisch voneinander getrennt werden, wenn die beiden Formhälften auseinandergehen.
Es ist ein beachtlicher technischer Fortschritt der Erfindung, dass nunmehr Verdünnungsstege von der Schmalheit von Gelenklinien und einer Dicke von weniger als 0, 08 mm aus Kunststoffmassen gefertigt werden können, die bisher schon ohne verengte Querschnitteile schwer zu formen gewesen sind. Beachtenswert ist, dass solche engen und dünnen Gelenklinien in Formkörpern erzeugt werden können, deren unverdünnten angrenzenden Teile ihrerseits nur eine Dicke von beispielsweise 0, 3 mm aufweisen. Sofern also der Formhohlraum in den angrenzenden Bereichen nur 0, 3 mm dick ist, muss natürlich das Ausmass des Klingenvorschubs zur Erzeugung eines Verdünnungssteges von 0, 08 mm Dicke besonders genau steuerbar sein.
Diesem Zweck dient die in Fig. 5 und 6 gezeigte Vorrichtung in vorteilhafter Weise.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung mit einem zweiteiligen Formwerkzeug mit einer hydraulisch versetzbaren Klinge oder Platte. In diesem Ausführungsbeispiel sind für vergleichbare Bauteile die gleichen Bezugszeichen wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2 verwendet. Statt der Kurvenscheibe von Fig. 1 erfolgt
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geführt ist. In Abhängigkeit von dem Abstand, um welchen der Keil nach links in Fig. 6 bewegt wird, hebt sich eine oberhalb des Keils befindliche abgeschrägte Schiene --23-- ab. Mit ihr werden die Schubstangen-9gemeinsam betätigt, womit die Klinge-8-um ein genau vorausbestimmbares Mass in den Hohlraum-3eingeschoben wird.
Beim Rückhub des Keils --10a-- wird die Rückstellung der Klinge --8-- durch Federn --lla-- bewirkt oder unterstützt.
Die hydraulische oder pneumatische Betriebsweise mit einem Keil ist derjenigen mit einer Kurvenscheibe vorzuziehen, weil ein möglicher Verschleiss am Keil auf einfache Weise durch Erhöhung des Hubes beim Hin- und Hergang ausgeglichen werden kann. Ausserdem dürfte die Steuergenauigkeit der Vorschubstrecke der Klinge --8-- bei einem Keil höher sein. Sehr bedeutsam ist schliesslich, dass hier die Vorschubstrecke der Klinge einjustiert werden kann, ohne dabei den Arbeitsgang der Formgebungs-Vorrichtung zu stoppen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Spritzgussform zur Herstellung eines einstückigen, mindestens zwei durch flexible dünne Stege miteinander verbundene Teile aufweisenden Formkörpers aus Kunststoff, die eine nach dem Einspritzen des Kunststoffes in den Formenhohlraum in diesen eindrückbare Klinge oder Platte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinge oder Platte (8) auf gegen die Wirkung einer Feder (11) verschiebbaren Druckstangen (9) angeordnet ist.
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