DE102007010653A1

DE102007010653A1 - Eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen in Kunststoff-Formwerkzeugen

Info

Publication number: DE102007010653A1
Application number: DE200710010653
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beer
Original assignee: Montaplast GmbH
Current assignee: Montaplast GmbH
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: DE102007010653B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen 1, 2 in Kunststoff-Formwerkzeugen, wobei ein zylinderförmiges, axial drehbares Stell-Element 6 so an einem jeweiligen Kanal 1, 2 angeordnet ist, dass der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals durch Drehen des Stell-Elementes 6 veränderbar ist, sowie ein Kunststoff-Formwerkzeug, enthaltend die genannte Vorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen in Kunststoff-Formwerkzeugen.
Beim Spritzgießen werden Kunststoffformteile aus Formmassen hergestellt. Dabei werden beispielsweise pulver- oder granulatförmige Spritzgießmassen durch eine Spritzgussmaschine mit hohem Druck in die formgebende Höhlung des Spritzgusswerkzeuges in plastifiziertem Zustand gespritzt. Die meist vollautomatische Spritzgussmaschine bzw. das Spritzgusswerkzeug besteht unter anderem aus einer Spritzeinheit, die einen beheizten Zylinder, Kolben oder Schneckenkolben sowie Vorratsbehälter und Antriebsaggregate umfasst, die die Formmasse dosiert, plastifiziert und in das geschlossene Werkzeug einspritzt. Des Weiteren umfasst die Spritzgussmaschine eine Schließeinheit, die das Werkzeug schließt und öffnet.
Bei den meisten Bauarten von Spritzgussmaschinen liegen Schließ- und Spritzeinheit in einer horizontalen Achse. Bei Kolbenspritzgussmaschinen wird die Formmasse im Zylinder durch einen Kolben bewegt. Bei Leistungsschneckenspritzgussmaschinen tritt an die Stelle des massiven Kolbens ein Schneckenkolben, der rotierend die Formmasse aus dem Vorratsbehälter einzieht, in der Wärme plastifiziert und im Raum zwischen Schnecke und Düse für die nächste Spritzung bereitstellt. Zum Einspritzen bewegt sich die Schnecke im Allgemeinen ohne zu rotieren, wie ein Kolben vorwärts und spritzt die Formmasse durch die Düse ins Werkzeug. Nachdem der Spritzling durch Abkühlung bzw. bei als Duroplasten ausgeführten Formmassen durch Vernetzen erstarrt ist, öffnet sich die Schließeinheit und der Spritzling wird ausgeworfen.
Es wird grundsätzlich zwischen zwei verschiedenen Angusssystemen, nämlich Kaltkanalsystemen und Heißkanalsystemen unterschieden. Bei Kaltkanalsystemen sind die Angusskanäle in die Formplatten eingearbeitet. Die eingespritzte Masse erstarrt nach dem Einspritzvorgang und muss nach jedem Schuss entformt werden. Die im Kaltkanal befindliche Kunststoffmasse geht als Abfall verloren.
Heißkanalsysteme weisen separat beheizte Verteilerkanäle auf, deren Aufgabe es ist, die Kunststoffschmelze plastisch von der Maschinendüse zum Anschnitt der Formkavität zu führen. Bei Heißkanalsystemen steht eine nahezu abfallfreie Produktion zur Verfügung und sie sind durch geringere Druckverluste als Kaltkanalsysteme gekennzeichnet, so dass lange Fließwege überbrückt werden können.
Weiterhin wird in der Spritzgießtechnik grundsätzlich zwischen einer offenen Düse und einer Nadelverschlussdüse unterschieden, wobei bei einer offenen Düse die Kunststoffschmelze über eine permanent geöffnete Angussbohrung in die Formkavität eintritt. Beim Einsatz einer Nadelverschlussdüse bzw. bei Nadelverschlusssystemen wird das Öffnen und Schließen des Anschnittes über eine so genannte Verschlussnadel durchgeführt.
Bei Spritzgusswerkzeugen mit offenen Düsen sind die Verteilerkanäle fest in das Werkzeug eingearbeitet. Problematisch ist aber, dass hierbei eine individuelle Einstellbarkeit für mehrfach angespritzte Bauteile ohne zeitaufwendiges und kostenintensives Ändern von den fest eingearbeiteten Verteilerkanälen nicht möglich ist. So wird bei den konventionellen Verteilern der Angusskanal fest ins Werkzeug eingefräst und kann dann bei der ersten Musterung nur durch Aufschleifen oder Zuschweißen verändert werden. Materialschwankungen in den unterschiedlichen Chargen, die von Rohstoffherstellen angeliefert werden und durchaus üblich sind, machen über die Laufzeit der Artikel eine mehrfache Anpassung notwendig. Über die Spritzparameter können diese Schwankungen nur selten ausgeglichen werden.
Weiterhin ist es im Stand der Technik nachteilig, dass insbesondere bei Artikeln mit Glasfaserfüllung eine vergleichsweise große Schwindung und Verzüge auftreten. Daher wäre es hilfreich ein System bereit zu stellen, das eine unterschiedliche Angussdosierung erlaubt, um Schwindung und Verzüge zu optimieren.
Die technische Aufgabe war es daher verbesserte Kunststoff-Formwerkzeuge bereit zu stellen, bei denen die Materialdurchflussmenge der Angusskanäle schneller und ohne großen Aufwand veränderbar ist.
Die technische Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen 1, 2 in Kunststoff-Formwerkzeugen, wobei ein zylinderförmiges, axial drehbares Stell-Element 6 so an einem jeweiligen Kanal 1, 2 angeordnet ist, dass der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals 1, 2 durch Drehen des Stell-Elementes 6 veränderbar ist.
Das Stell-Element 6 ist zylinderförmig und axial drehbar und daher durch Drehen in seiner Höhe einstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Achse des Stell-Elements 6 im rechten Winkel zur Längsachse des Kanals 1, 2 angeordnet und der zylinderförmige Hohlraum, in dem sich das zylinderförmige, axial drehbare Stell-Element 6 entlang seiner Achse bewegt werden kann, kreuzt den Kanal 1, 2 vollständig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals 1, 2 durch Drehen des Stell-Elementes 6 in einem Bereich von 0% bis 100% veränderbar. Somit kann der Angusskanal 1, 2 auch vollständig verschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Stell-Element 6 an seiner vom Kanal weg weisenden Seite ein Leitgewinde 7 auf. Die ses Leitgewinde dient der Verankerung im Werkzeug sowie der stufenlosen Einstellung des Stell-Elementes innerhalb des zylindrischen Hohlraumes.
Weiterhin ist bevorzugt, dass das Stell-Element 6 an der zum Kanal 1, 2 hin weisenden Kreisfläche Eingriffe für Werkzeuge, vorzugsweise für Innenmehrkantschlüssel, zum Verstellen und Drehen des Stell-Elementes 6 aufweist.
Zudem ist bevorzugt, dass das Stell-Element 6 stromaufwärts der Angusspunkte 4 angeordnet ist, und nicht direkt am Angusspunkt, der in den Formhohlraum führt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Angusskanäle 1, 2 mit jeweils einem Stell-Element 6 angeordnet.
Bevorzugt ist weiterhin, dass sich stromabwärts eines Stell-Elementes 6 der Kanal 1 verzweigt und jeder abgezweigte Kanal 2 ein weiteres Stell-Element 6 aufweist.
Weiterhin ist bevorzugt, dass sich die Stell-Elemente 6 unabhängig voneinander einstellen lassen. Dadurch wird die individuelle Dosierung des Kunststoffmaterials gewährleistet.
Bevorzugt ist zudem, dass mindestens zwei Hauptangussstränge 1, 1a angeordnet sind, wobei jeder Hauptangusstrang 1, 1a mit einem Stell-Element 6 versehen ist, und wobei jeder zu einem Angusspunkt 4 führende Kanal 2 ebenfalls mit einem Stell-Element 6 ausgestattet ist.
Die technische Aufgabe wird zudem gelöst durch ein Kunststoff-Formwerkzeug, insbesondere durch ein Spritzgusswerkzeug, das die oben genannte Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen 1, 2 in Kunststoff-Formwerkzeugen enthält, wobei ein zylinderförmiges, axial drehbares Stell-Element 6 so an einem jeweiligen Kanal 1, 2 angeordnet ist, dass der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals 1, 2 durch Drehen des Stell-Elementes 6 veränderbar ist.
Die Erfindung stellt ein Anguss- und Verteilersystem bereit, wobei nun in die Angusskanäle ein "Stell-Element" zur Dosierung des Kunststoffmaterials eingearbeitet wird. Zur Einstellung der Materialdurchflussmengen wird das Anguss- und Verteilersystem rheologisch zunächst durch Berechnung optimiert. Dann wird das Stell-Element oder die Stell-Elemente in den Angusskanälen entsprechend eingestellt, um eine korrekte Dosierung zu erhalten. Dieses Element ist zylinderförmig und lässt sich durch Drehbewegung über ein Leitgewinde in der Höhe einstellen. Die dabei entstehende "Einschnürung" des Angusskanals wird für die Dosierung der Materialdurchflussmenge genutzt.
Einsetzbar sind solche Elemente für Artikel mit Mehrfachanspritzungen oder für Formen mit mehreren Formnestern. Bei Mehrfachanspritzungen an einem Artikel lassen sich somit Bindenähte verschieben sowie ein gleichmäßiger Füllstand einstellen. Bei mehreren Formnestern lässt sich zusätzlich der Füllgrad der Artikel einstellen sowie bei unterschiedlichen Artikeln auch die grundsätzlich unterschiedlichen Volumen. Im Extremfall kann ein Angusspunkt auch vollständig verschlossen werden.
Die erfindungsgemäße Anlage stellt ein Angusssystem mit geometrisch ausbalanciertem Verteilersystem dar. Jeder der beiden Hauptangussstränge ist mit einem Regelsystem bzw. Stell-Element versehen. Weiterhin ist jeder zu einem Angusspunkt führende Kanal ebenfalls mit einzelnen Stell-Elementen ausgestattet.
Hiermit ist ein flexibles System aufgebaut und Änderungen können an der Spritzgussmaschine mit einfachem Werkzeug durch Ein-/oder Ausdrehen der Regelelemente erfolgen, wodurch ein zeitaufwendiges Schleifen oder Schweißen vermieden wird.
Die folgenden Zeichnungen sollen die vorliegende Erfindung beispielhaft beschreiben.
Figuren
Die 1 bis 3 zeigen ein Stell-Element im Längsschnitt im vollständig geöffneten, teilweise geöffneten und vollständig verschlossenem Zustand.
Die 4 zeigt eine Kaltkanalverteilerspinne, d. h. den Abdruck des Hohlraumsystems der zuführenden Angusskanäle bis zu den Angusspunkten 4 dar.
Die 1 zeigt ein Stell-Element 6 im Längsschnitt im vollständig geöffneten Zustand. Das Stell-Element 6 ist hierbei maximal eingedreht, so dass der Angusskanal 1, 2 vollständig geöffnet ist. Der Umriss des Angusskanals 1, 2 ist daher als ausgezogene Linie dargestellt. Der Angusskanal 1, 2 öffnet sich somit in den vom Stell-Element 6 nicht ausgefüllten zylindrischen Hohlraum 3. Der Bereich 7 des Stell-Elementes 6 enthält das Leitgewinde.
2 zeigt das Stell-Element 6 im Längsschnitt im teilweise geöffneten Zustand. Das Stell-Element ist hierbei teilweise heraus gedreht, so dass der Angusskanal 1, 2 nur teilweise geöffnet ist. Der Umriss des Angusskanals 1, 2 ist daher im vom Stell-Element überdeckten Bereich als gestrichelte Linie und teilweise als ausgezogene Linie dargestellt. Der vom Stell-Element 6 verbleibende nicht ausgefüllte zylindrische Hohlraum 3 ist daher flacher als in 1.
3 zeigt das Stell-Element 6 im Längsschnitt im vollständig geschlossenen Zustand. Das Stell-Element ist hierbei maximal heraus gedreht, so dass der Angusskanal 1, 2 vollständig vom Stell-Element verdeckt und daher geschlossen ist. Der Umriss des Angusskanals 1, 2 ist daher als gestrichelte Linie dargestellt. Der Bereich 7 des Stell-Elementes 6 enthält das Leitgewinde.
4 zeigt eine Kaltkanalverteilerspinne. Diese stellt den Abdruck des Hohlraumsystems der zuführenden Angusskanäle von der Zuführung 5 der Spritzgießmasse bis zu den Angusspunkten 4 in den Formhohlraum (nicht gezeigt) dar. Der zuführende Kanal 5 spaltet sich hierbei in zwei Hauptangussstränge 1, 1a auf. An beiden Hauptangusssträngen ist jeweils ein Stell-Element (an der Position 3) angeordnet. Die Hauptangussstränge 1, 1b verzweigen sich in jeweils drei (sekundäre) Angusskanäle 2, die jeweils ein Stell-Element (an der Position 3) aufweisen. Die Figur zeigt hier natürlich nicht das Stell-Element selbst, sondern das von dem Stell-Element nicht ausgefüllte Volumen 3 des zylindrischen Hohlraumes, innerhalb dem sich das Stell-Element axial durch Drehen bewegt werden kann. Das nicht ausgefüllte Volumen des zylindrischen Hohlraumes stellt sich in der Figur daher als mehr oder weniger flache Scheibe 3 (siehe 1) dar, in die der Angusskanal (1, 1a, 2) hinein und wieder hinaus führt.

1, 1b: Hauptangussstränge
2: Angusskanal
3: zylindrischer Hohlraum (vom Stell-Element nicht ausgefüllt)
4: Angusspunkt
5: Zuführung
6: Stell-Element
7: Bereich des Stell-Elementes mit Leitgewinde

Claims

Eine Vorrichtung zur Einstellung der Materialdurchflussmenge von Angusskanälen (1, 2) in Kunststoff-Formwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylinderförmiges, axial drehbares Stell-Element 6 so an einem jeweiligen Kanal (1, 2) angeordnet ist, dass der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals durch Drehen des Stell-Elementes (6) veränderbar ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderförmige, axial drehbare Stell-Element (6) durch Drehen in seiner Höhe einstellbar ist.
Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Stell-Elements (6) im rechten Winkel zur Längsachse des Kanals (1, 2) angeordnet ist und der zylinderförmige Hohlraum, in dem sich das zylinderförmige, axial drehbare Stell-Element entlang seiner Achse bewegt werden kann, den Kanal (1, 2) vollständig kreuzt.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt/die Durchlassöffnung des Kanals (1, 2) durch Drehen des Stell-Elementes (6) in einem Bereich von 0% bis 100% veränderbar ist.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stell-Element (6) an seiner vom Kanal weg weisenden Seite ein Leitgewinde (7) aufweist.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stell-Element (6) an der zum Kanal (1, 2) hin weisenden Kreisfläche Eingriffe für Werkzeuge, vorzugsweise Innenmehrkantschlüssel, zum Verstellen und Drehen des Stell-Elementes aufweist.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Stell-Element (6) stromaufwärts der Angusspunkte (4) angeordnet ist.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Angusskanäle (1, 2) mit jeweils einem Stell-Element (6) angeordnet sind.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich stromabwärts eines Stell-Elementes (6) der Kanal (1) verzweigt und jeder abgezweigte Kanal (2) ein weiteres Stell-Element (6) aufweist.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stell-Elemente (6) unabhängig voneinander einstellen lassen.
Die Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Hauptangussstränge (1, 1a) angeordnet sind, wobei jeder Hauptangusstrang (1, 1a) mit einem Stell-Element (6) versehen ist, und wobei jeder zu einem Angusspunkt (4) führende Kanal (2) ebenfalls mit einem Stell-Element (6) ausgestattet ist.
Kunststoff-Formwerkzeug, insbesondere Spritzgusswerkzeug, enthaltend eine Vorrichtung gemäß irgend einem der Ansprüche 1 bis 11.