Spritzgiessmaschine zur Herstellung von Teilen aus vernetzenden Kunst- oder Naturstoffen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgiessmaschine zur Herstellung von Teilen aus vernetzenden Kunst- oder Naturstoffen, z. B. Kautschuk, mit einer Einspritzeinheit und mit einer Formschliesseinheit, die zwei Formaufspannplatten aufweist, auf welchen die beiden Hälften mindestens einer beheizbaren Spritzgiessform aufspannbar sind.
Die Schwierigkeiten, vernetzende Kunststoffe im Spritzgussverfahren zu verarbeiten, beruhen meist darauf, dass es nicht gelingt, einen eindeutigen Zweistufenprozess bei der Verarbeitung herbeizuführen.
Die erste Stufe dieses Prozesses umfasst die Vorbereitung einer spritzfertigen Masse, wozu u. a. auch das Homogenisieren, Entlüften und Vorwärmen gehören. Je nach der chemischen Zusammensetzung erreicht die Masse am Ende dieses Prozesses bei relativ niedrigeren Zylindertemperaturen Massetemperaturen beispielsweise in einem Bereich von 50 bis 1400 C.
Die zweite Stufe des Prozesses umfasst alle Verfahren, welche die Vernetzungsreaktion der Masse nach ihrer Formgebung innerhalb der Form bewirken. Eine derartige Vernetzungsreaktion kann z. B. als Vulkanisation mit inneren chemischen Umwandlungen je nach Zusammensetzung der Masse bei Formtemperaturen von 150-2200 C ablaufen. Es gibt auch vernetzende Massen, deren Homogenisierungstemperatur und deren Vernetzungstemperatur unterhalb bzw. oberhalb der genannten Bereiche liegen können. Verfahrenstechnisch bleibt immer das Problem einer Trennung zwischen dem reagierenden Anteil der Masse in der Form und der in einem Spritzzylinder vorbereiteten spritzfertigen Masse, welche noch nicht reagieren darf.
Eine solche Reaktionstrennung wird üblicherweise mit Sperrgliedern im Bereich der Düse ausgeführt, welche durchwegs eine Wärmesperre darstellen, z. B. gekühlte Düsen usw. Diese Anordnung hat sich bei der Arbeitsweise mit Einfachformen gut bewährt. Die bereits ausvulkanisierte Masse an den Innenflächen der Düse löst sich leicht ab und zieht sich als verlorener Anguss heraus. Beim Arbeiten jedoch mit Formen, welche eine Anzahl von Formhohlräumen enthalten, sind relativ dicke und lange Angusskanäle erforderlich, welche bei der angestrebten automatischen Arbeitsweise eine Reihe von Schwierigkeiten verursachen. Zunächst sind es die relativ langen Vulkanisationszeiten und dann das häufige Festkleben einzelner Angusskanäle, welche immer wieder den Auswerfvorgang behindern.
Au sserdem können die ausvulkanisierten Verteilerkanäle nicht wieder gemahlen und erneut verspritzt werden.
Sie führen vor allem bei grossen Mehrfachwerkzeugen zu erheblichen Verlusten an spritzfertiger Masse.
Bei der Spritzgiessmaschine gemäss vorliegender Erfindung können die bisherigen Vorteile einer Verarbeitung von vernetzenden Kunststoffen im Spritzguss beibehalten werden, wobei es gelingt, die erkannten Nachteile abzustellen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass im Bereiche der Angussverteilerkanäle der Spritzgiessform Kühlvorrichtungen zur Aufrechterhaltung des Fliesszustandes der Spritzmasse angeordnet sind, und dass um den oder die Formenhohlräume der Spritzgiessform Heizvorrichtungen angeordnet sind, welche die Masse in diesem Bereich durch einen Temperatursprung zur Vernetzung führen. Auf diese Weise ist es möglich, eine schnelle automatische Arbeitsweise zu erreichen.
Die Zyklusverzögerungen, die bisher durch das Ausvulkanisieren langer dicker Angusskanäle entstanden, und die Schwierigkeiten, welche mit dem Entformen dieser Verteilerkanäle verbunden waren, entfallen, wobei gleichzeitig kein Materialverlust durch vernetzte und dadurch nicht mehr brauchbare Angüsse auftritt.
Erst durch die Erfindung wird es. möglich, Formteile aus vernetzenden Massen in Mehrfachformen wirtschaftlich herzustellen.
Die Zeichnung zeigt in einer Figur eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Spritzgiessmaschine. Mit der düsenseitigen Form auf spannplatte 1 ist die insgesamt mit 3 bezeichnete Formhälfte fest verbunden. Auf der beweglichen Aufspannplatte 2 ist die Formhälfte 4 befestigt. Die plastische Masse 5 tritt während des Einspritzvorganges aus der Düse 6 des nicht gezeichneten Zylinders der Einspritzeinheit in den Angusskanal 7 und wird dort in die Angussverteilerkanäle 8, 8' umgeleitet. Die Einspritzeinheit kann z. B. einen beheizbaren Plastifizierungszylinder mit einer darin dreh- und axial verschiebbaren Schnecke oder einem axial verschiebbaren Kolben umfassen.
Von den Kanälen 8, 8' tritt die Masse 5 durch die Anspritzstellen 9, 9' in die Formhohlräume 10, 10' und füllt diese bis zur Trennebene 11 der beiden Formhälften 3 und 4 aus. Die Angussverteilerkanäle 8, 8' werden durch besondere Massnahmen, in der Zeichnung durch ringsum angeordnete Kühlbohrungen 12, auf einer Temperatur gehalten, die ein vorzeitiges Vernetzen der Masse in diesen Kanälen sicher verhindert. Die Anspritzstellen 9, 9' werden durch zusätzliche Massnahmen, in der Zeichnung durch besonders dicht anliegende Kühlbohrungen 13, 13' oder andere wärmeabführende Elemente gegen eine vorzeitige Auslösung der Vernetzung von Seiten der Formhohlräume 10, 10' geschützt. Diese wärmeableitenden Elemente können auch bereits innerhalb der Verteilerkanäle 8, 8' angeordnet sein.
Sie können beispielsweise wasser-oder elektrischbetriebene Kühlzellen darstellen. Den Formhohlräumen 10, 10' sind beiderseits geeignete Vorrichtungen, in der Zeichnung Heizpatronen 14, 14' und 15, 15' zugeordnet, welche die Vernetzungsreaktion in diesem Bereich auslösen.
Diese Vorrichtungen können auch Quellen für eine Beaufschlagung mit energiereichen Strahlen oder energiereichen Schwingungen darstellen.
Um die Trennung der Vernetzungsreaktion innerhalb der Spritzgiessform zu verbessern, sind in der Ebene der Anspritzstellen 9, 9' zusätzlich reaktionshemmende Elemente 16 angeordnet, welche beim Temperaturstufenprozess aus Luftspalten, Kühlkanälen oder sonstigen wärmeleitungsdämmenden Vorrichtungen bestehen.
Während oder nach einer Füllung der Formhohlräume 10, 10' setzt unmittelbar die Vernetzungsreaktion ein. Wenn der erforderliche Vernetzungsgrad erreicht ist, fährt die Aufspannplatte 2 mit der Formhälfte 4 auf, wobei die Form- oder Spritzteile 17, 17' auf den Kernen 18, 18' zunächst haften bleiben. Dadurch wird das Formteil im Bereich der Angussstelle 9 bzw. 9' von der noch flüssigen Masse in den Verteilerkanälen 8, 8' sauber getrennt. Die Spritzteile 17, 17' werden in der Endstellung der Aufspannplatte 2 durch bekannte Vorrichtungen von den Formkernen 18, 18' der Formhälfte 4 abgehoben und ausgeworfen.
Der Bereich der Anspritzstelle 9 bzw. 9' kann auch als direkter Stangen-, als Schlitz-, als Film- oder als Punktangusskanal ausgebildet sein, denn es hat sich gezeigt, dass beim Entformen eine saubere Trennung zwischen vernetzter Masse in den Formhohlräumen 10, 10' und nicht vernetzter Masse in den Angussverteilerkanälen 8, 8' dadurch erfolgt, dass sich die vernetzte Masse durch ihre höhere Eigenfestigkeit aus der nicht vernetzten Masse gut herauszieht.
Anstatt zwei Formhohlräume 10, 10' könnte auch nur ein einziger oder mehr als zwei Formhohlräume vorgesehen sein.
Injection molding machine for the production of parts from crosslinking plastics or natural materials
The invention relates to an injection molding machine for the production of parts from crosslinking plastics or natural materials, e.g. B. rubber, with an injection unit and with a mold clamping unit which has two mold mounting plates on which the two halves of at least one heatable injection mold can be clamped.
The difficulties in processing cross-linking plastics in the injection molding process are mostly due to the fact that it is not possible to bring about a clear two-step process during processing.
The first stage of this process comprises the preparation of a ready-to-use compound, including: a. homogenizing, venting and preheating are also included. Depending on the chemical composition, at the end of this process the mass reaches mass temperatures, for example in a range from 50 to 1400 C., at relatively lower cylinder temperatures.
The second stage of the process comprises all processes which bring about the crosslinking reaction of the mass after it has been shaped within the mold. Such a crosslinking reaction can e.g. B. run as vulcanization with internal chemical transformations depending on the composition of the mass at mold temperatures of 150-2200 C. There are also crosslinking compositions whose homogenization temperature and crosslinking temperature can be below or above the ranges mentioned. In terms of process technology, there is always the problem of a separation between the reacting part of the mass in the mold and the ready-to-use mass prepared in an injection cylinder, which must not yet react.
Such a reaction separation is usually carried out with blocking members in the area of the nozzle, which consistently represent a thermal barrier, e.g. B. cooled nozzles, etc. This arrangement has worked well when working with simple molds. The already vulcanized mass on the inner surfaces of the nozzle comes off easily and pulls out as a lost sprue. When working with molds which contain a number of mold cavities, however, relatively thick and long runners are required, which cause a number of difficulties in the desired automatic operation. First of all, it is the relatively long vulcanization times and then the frequent sticking of individual sprues that repeatedly hinder the ejection process.
In addition, the fully vulcanized distribution channels cannot be ground again and sprayed again.
Especially in the case of large multiple molds, they lead to considerable losses of ready-to-use mass.
In the case of the injection molding machine according to the present invention, the previous advantages of processing crosslinking plastics by injection molding can be retained, it being possible to eliminate the identified disadvantages. It is characterized in that cooling devices are arranged in the area of the sprue distribution channels of the injection mold to maintain the flow state of the injection molding compound, and that heating devices are arranged around the mold cavity or cavities of the injection molding mold, which guide the compound in this area through a sudden change in temperature. In this way it is possible to achieve a fast automatic operation.
The cycle delays that were previously caused by the vulcanization of long, thick sprues and the difficulties associated with demolding these distribution channels are eliminated, while at the same time there is no loss of material due to crosslinked and thus no longer usable sprues.
It only becomes possible through the invention. possible to economically manufacture molded parts from crosslinking compounds in multiple forms.
The drawing shows an example of an embodiment of the injection molding machine according to the invention in one figure. With the nozzle-side mold on the clamping plate 1, the mold half designated as a whole with 3 is firmly connected. The mold half 4 is attached to the movable platen 2. During the injection process, the plastic compound 5 emerges from the nozzle 6 of the cylinder (not shown) of the injection unit into the sprue channel 7 and is diverted there into the sprue manifold channels 8, 8 '. The injection unit can, for. B. comprise a heatable plasticizing cylinder with a screw rotatable and axially displaceable therein or an axially displaceable piston.
From the channels 8, 8 'the compound 5 passes through the injection points 9, 9' into the mold cavities 10, 10 'and fills them up to the parting plane 11 of the two mold halves 3 and 4. The sprue distribution channels 8, 8 'are kept at a temperature by special measures, in the drawing by cooling bores 12 arranged all around, which reliably prevents premature crosslinking of the compound in these channels. The injection points 9, 9 'are protected by additional measures, in the drawing by particularly tightly fitting cooling bores 13, 13' or other heat-dissipating elements against premature triggering of the crosslinking on the part of the mold cavities 10, 10 '. These heat-dissipating elements can also already be arranged within the distribution channels 8, 8 '.
For example, they can represent water or electrically operated cold rooms. The mold cavities 10, 10 'are assigned to both sides suitable devices, in the drawing heating cartridges 14, 14' and 15, 15 ', which trigger the crosslinking reaction in this area.
These devices can also represent sources for exposure to high-energy rays or high-energy vibrations.
In order to improve the separation of the crosslinking reaction within the injection mold, additional reaction-inhibiting elements 16 are arranged in the plane of the injection points 9, 9 ', which in the temperature step process consist of air gaps, cooling channels or other heat conduction insulating devices.
During or after the mold cavities 10, 10 'are filled, the crosslinking reaction begins immediately. When the required degree of crosslinking is reached, the clamping plate 2 moves up with the mold half 4, the molded or injection-molded parts 17, 17 'initially remaining adhered to the cores 18, 18'. As a result, the molded part in the area of the gate 9 or 9 'is cleanly separated from the still liquid mass in the distribution channels 8, 8'. In the end position of the platen 2, the injection molded parts 17, 17 'are lifted off the mold cores 18, 18' of the mold half 4 by known devices and ejected.
The area of the injection point 9 or 9 'can also be designed as a direct rod, slot, film or point sprue channel, because it has been shown that a clean separation between cross-linked mass in the mold cavities 10, 10 'and non-crosslinked mass in the sprue distribution channels 8, 8' takes place in that the crosslinked mass pulls itself out of the non-crosslinked mass due to its higher intrinsic strength.
Instead of two mold cavities 10, 10 ', only a single mold or more than two mold cavities could be provided.