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Spritzgießform zum Verarbeiten thermoplastiseher Massen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Spritzgießform zum Verarbeiten thermoplastischer Massen mit
einem von dieser Masse umflossenen Kern, wobei die Achse der Form und die Achse
des Kernes parallel zueinander verlaufen.
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Bei den meisten verwendeten Vorrichtungen zum Spritzen von Kunststoffteilen
mit Kern erfolgt der Anguß bzw. das Anschneiden der Form an einer Stelle der Peripherie
z. B. in radialer Richtung an einer Muffe. Dies hat zur Folge, daß das eingespritzte
Material von zwei Seiten her die Einspritzform ausfüllt und durchströmt. In zwei
Fronten stößt das Material um den Kern vor. Ungefähr an der dem Anschnitt gegenüberliegenden
Seite treffen diese zwei Fronten wieder aufeinander und sollten sich unter dem Einspritzdruck
und der herrschenden Temperatur homogen verschweißen. Leider ist dies in der Praxis
nie der Fall. Zylindrische Teile, wie z. B. Muffen, welche einseitig radial odertangential
angeschiiitten worden sind, zeigen an der Zusammenflußnaht eindeutig eine Schwachstelle.
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Diese Schwachstelle an der Zusammenflußnaht kann in einer Hypothese
darin erklärt werden, daß bei dem relativ langen Weg von der Einspritzöffnung bis
zum Zusammenfluß die Oberfläche des Materials in einer dünnen Schicht verändert
wird. Die zusammenfließenden Oberflächen sind bereits etwas abgekühlt und die Kettenmoleküle
gerichtet, so daß keine homogene Verschweißung entstehen kann.
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Es bildet sich an der Oberfläche eine harte Kruste, da das Material
aus der Mitte heraus vorgeschoben wird, wodurch unweigerlich eine Kerbe sowohl an
der Innenseite als auch an der Außenseite des Zylinders entsteht. Von außen her
betrachtet, ergibt sich zunächst eine Zone init schlechter Bindung, und eine wirklich
gute Bindung kommt eigentlich nur in der Mitte der Wandung zustande.
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Um diesen Schwierigkeiten aus dem Weg zu gehen, ist vielfach schon
vorgeschlagen worden, zylindrische Teile axial anzuschneiden bzw; zu speisen. Dies
bedingt in vielen Fällen kompliziertere Spritzgießformen. In anderen Fällen ist
die axiale Einspeisung überhaupt nicht zu verwirklichen. Die Erfindung soll diesen
Schwierigkeiten dadurch begegnen, daß an der Zusarnmenflußnaht eine Knetbewegung
einsetzt, die die Materialoberfläche mechanisch zerreißen soll, so daß frische,
bisher unter der Oberfläche liegende Materialien miteinander in Berührung kommen,
die eine einwandfreie Verbindung ergeben.
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Es sind aus Patentschriften Vorrichtungen bekanntgeworden, bei welchen
zwecks Homogensierung des Materials oder zur Verbesserung der Steigfähigeit der
Preßmassen
dem statischen Einspritzdruck ein hochfrequenter Wechseldruck hydraulisch oder durch
Vibrieren überlagert wird. Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht zwecks Verbesserung
der Y7;usammenflußnaht entwickelt worden und zeigen einen von der Erfindung wesentlich
abweichenden Aufbau der Einrichtung.
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Es ist gemäß der deutschen Patentschrift 1 135 158 eine Form zum
Verpressen von in die Form eingelegtem Werkstoff bekanntgeworden, bei welcher der
Kern gegenüber dem Formober- und -unterteil in axialer Richtung verschoben werden
kann. Diese Form weist jedoch keine konstruktiven Mittel auf um vor der Erstarrung
der eingespritzten plastischen Masse deren Knetung zu bewirken, wie es beim Erfindungsgegenstand
der Fall ist.
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Bei einer weiterhin bekannten Vorrichtung zum Herstellen von Reifen,
USA.-Patent 2649 891, wird ein Kern während des Formungsvorganges in die die endgültige
Gestalt des herzustellenden Körpers bestimmende Lage bewegt. Auch diese Vorrichtung
weist jedoch gegenüber dem Erfindungsgegenstand keine konstruktiven Mittel auf,
um vor der Erstarrung der eingespritzten plastischen Masse deren Knetung zu bewirken.
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Die Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten Vorrichtungen
dadurch, daß Kern und Formgehäuse über einen Antrieb relativ zueinander verschiebbar
sind, um den Abstand der beiden
Achsen, des Formgehäuses und des
Kernes zu verändern und dadurch vor dem Erstarren der eingespritzten Masse deren
Knetung zu bewirken.
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Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes,
und zwar zeigt F 1 g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit feststehendem
Kern und beweglicher Form, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Schnittebene A-A von
Fig. 1.
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Das feststehende Gehäuse ist zusammengesetzt aus einer Rückwand 1,
einer Vorderwand 2 und einem Mantel 3. In den Lagern 4 und 5 ist eine Exzenterwelle
11 drehbar gelagert. Die Achse des Exzenterzapfens 12 ist gegenüber der Achse der
Exzenterwelle um einige Millimeter versetzt, während die Achse des Bolzens 13 des
Außenlagers 21 mit der Exzenterwelle 11 zentrisch fluchtet.
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In der Rückwand 1 und in der Stirnwand 2 ist außerdem noch der feststehende
Kern 31 als gekühlte Hohlwelle fest gelagert. Die darin angebrachte Bohrung 32 und
das darin liegende Rohr 33 dienen lediglich der Kühlung. Die entsprechenden Anschlüsse
für das Kühlwasser sind die Bohrungen 34 und 35 im Flansch 36. Am vorderen Ende
des feststehenden Kernes 31 mit Zapfen 37 ist eine Abschlußplatte 22 satt eingespannt.
In dieser Abschlußplatte 22 ist auch das Lager 21 für den zentrischen Zapfen 37
der Exzenterwelle 11 eingebaut. Es ist darin ferner noch der feststehende Mund 23
der Einspritzdüse in einer Büchse 24 gelagert. Dieser Mund 23 mit seiner kegelförmigen
Bohrung 25 dient dazu, den Spritzkopf des Einspritzaggregates (nicht dargestellt)
aufzunehmen.
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Die feine Bohrung 26 des Einspritzmundes 23 führt in den Anschnittkanal
bzw. Angußkanal 41 der Form 42.
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Die Form 42 ist einachsig vertikal verschiebbar gelagert zwischen
der Vorderwand 2 des Gehäuses und der Abschlußplatte 22 und seitlich durch zwei
Leisten 43 und 44 gemäß F 1 g. 2 geführt. In der Zeichnung ist der Formenhohlraum
für das zu erzeugende Werkstück eine Muffe bzw. ein Zylinder 45. In der F 1 g. 1
befindet sich die Form 42 in ihrer oberen Extremlage, so daß der Formenhohlraum
45 exzentrisch ausgebildet ist und an seinem oberen Teil eine größere Wandstärke
aufweist als an seinem unteren Teil. Diese Position stellt die Ausgangsposition
der Form dar, wobei durch die Öffnung 26 und den Anschnittkanal 41 der Werkstoff
in den Formenhohlraum 45 eingespritzt wird.
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Während dieses Vorganges wird ein auf dem Kern 31 gelagerter Ringkolben
51 in axialer Richtung gegen den Widerstand einer Druckfeder 52 axial gegen den
Formhohlraum 45 verschoben. Anschließend wird durch ein Verdrehen der Exzenterwelle
11, beispielsweise mit Hilfe eines Hebels 14, über den Exzenterbolzen 12 und die
Exzenterschiebemuffe (Nuß) 15 die Form 42 nach unten verschoben. Durch diese Verschiebung
der Form 42 wird a) die Anschnittöffnung 41 von der Bohrung 26 des Einspritzmundes
23 getrennt und verschlossen, b) die im Formenhohlraum befindliche Masse durchgeknetet,
durchgewalkt und exzentrisch verdrängt, so daß auch an der Zusammenflußnaht eine
zusätzliche Materialverschiebung und Materialpressung auftreten muß.
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Beim Einspritzvorgang bereits sich gebildete oberflächliche Häute
von umgewandeltem oder oxydiertem Material werden zerrissen und durchgemischt.
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Das Material wird unter Druck noch einmal durchgewalkt wie in einer
Homogenisiermaschine. Diese Operation kann beliebig oft wiederholt werden.
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Im Einspritzmund 23 kann das Einspritzaggregat bereits vorzeitig
ausgefahren werden. Dabei kann mit ein und demselben Einspritzaggregat eine, oder
es können mehrere Spritzformen abgefüllt werden. Der während der Abkühlzeit erforderliche
Nachdruck wird vom Ringkolben 51 bzw. von dessen Druckfeder 52 aufrechterhalten.
Dieser Nachdruck kann mit Hilfe einer Schraube 54 in seiner Stärke reguliert werden.
Mit einer zweiten Schraube 55 kann auch der Hub des Nachdruckkolbens 51 verstellt
werden.
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Infolge des Schwindens der Masse während des Abkühlens wird durch
den Federdruck der Nachdruckkolben 51 nach rechts in die dargestellte Stellung zurückgeschoben.
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In der Zeichnung sind Einrichtungen zum Kühlen der Form dargestellt,
z. B. die Kanäle 46. Es sind ferner Anschlagleisten 47 und 48 dargestellt. Im übrigen
zeigt die Zeichnung einige Details der Ausführung in schematischer vereinfachter
Darstellung; sie gelten deshalb für die erfindungsgemäßen Gedanken nur als Beispiel.
Es liegt auf der Hand, daß verschiedene Elemente für die praktische Ausführung modifiziert
werden können. So ist z. B. der Handantrieb 14?der Exzenterwelle 11 durch einen
mechanischen Antrieb zu ersetzen. An Stelle einer Tellerfeder 52 können auch andere
Druckfedern oder sogar ein hydraulisches Druckelement eingebaut werden. An Stelle
eines feststehenden Kernes 31 und einer beweglichen Form 42 kann auch, kinematisch
umgekehrt, eine feststehende Form und ein beweglicher Kern vorgesehen sein. An Stelle
einer axial geführten Bewegung mit einem Freiheitsgrad kann auch eine solche mit
mehreren Freiheitsgraden vorgesehen werden, beispielsweise durch Weglassen der Exzenter-Schiebemuffe
15 und der beiden Leisten 43 und 44. Auch der Aufbau der Platte 22 mit der Büchse
24 kann stark abweichend gestaltet werden.
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Die Vorteile der Spritzgießform gemäß der Erfindung liegen in der
Durchknetung des Materials in der Form und vorzugsweise an der Zusammenflußnaht.
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Durch diesen Knetprozeß entsteht an der Zusammenflußnaht eine homogene
Verschweißung und Verbindung von hoher Festigkeit. Durch den Einbau eines Nach-Druck-Kolbens
und durch das schieberartige Verschließen der Einspritzöffnung wird es möglich,
ein und dasselbe Einspritzaggregat im Taktverfahren wechselweise für mehrere Spritzgießformen
zu verwenden. Vorteilhafterweise wird man für ein derartiges Verfahren die verschiedenen
Spritzgießformen karusselartig um ein drehbares Einspritzaggregat anordnen, was
ganz wesentlich zur Rationalisierung der Produktion beiträgt.