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Vorrichtung zum Spritzgießen von flachen rotationssyemetrischen Korpern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen von flachen rotationsswmmetrischen,
vorteilhaft kreisringartigen Körpern aus Polyamiden, die auf Fließtemperatur von
beispielsweise 240 0. erhitzt werden und senkrecht zur Achse des Körpers in die
Formhöhlung gelangen, wobei hinter dem Spritzorgan ein Druck aufgebaut und nach
vorbestimmter Höhe gesteuert wird.
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Solche Maschinen haben den Nachteil, daß eine aosierte ivienge Spritzmaterial
vor dem Preßstempel bereitgehalten werden muß, wobei diese dosierte Menge entweder
nach Gewicht oder Volumen ausgewählt wird.
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Der Druck hinter dem Preßstempel bewirkt die normale Einspritzung.
Bei der bekannten Ausführung sind Entlastungsventile-vorgesehen. Diese sind mit
einem Zeitschalter kombiniert sowie mit Einrichtungen, um den Einspeisedruck in
dem Injektorzylinder zu verändern. Dabei wird eine bestimmte Zeit besteuert, in
der der maximale Binspritzdruck aufrechternalten wird.
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Bei dieser bekannten Ausführung wird ein hydraulischer Druck über
ein Nadelventil mit einer Feder gesteuert. Diese ist aber nicht hinter dem Spritzkolben
angebracht. Ferner kann bei dieser Ausführung der Druck hinter dem Preßstempel nicht
aufrechterhalten werden, weil dieser Druck bei Erhöhung der
Spannung
der Feder ständig liter aufgebaut werden muß.
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Bekannte Tviaschinen mit einem Preßstempel losen Steuerprobleme nach
den Gesichtspunkten einer Gewichts- oder Volumeneinspei sung. Sie arbeiten ferner
mit einem gewissen Überschu#, so daß lange Angüsse entstehen. Die Drucktemperaturwerte
zur Steuerung werden in der Form selbst festgestellt. Das ist @ problematisch, weill
das eingespritzte Material an den Formwänden eher erhärtet als im mittleren Bereich.
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Es ist dabei auch bekannt, den Druck hinter dem preßstempel in Abhängigkeit
von Zuständen in der Form zu steigern, wenn diese gefüllt ist. Dann wird aber nach
Erreichen eines angemessenen Fülldruckes ein Entlastungsventil geöffnet, so daß
der Druck hinter dem Stempel bei einer gewissen Druckhohe sofort abgebaut wird.
Weil nun der Formdruck schneller ansteigt als der hydraulisohe Druckhinter dem Pre#stempel
absinkt, soll dabei ein Formdruck erreicht werden, der beträchtlich tuber dem erforderlichen
Ladungsdruck liegt. Dadurch, daß die Entlastung des Preßstempels mit einer Zeitkonstanten
arbeitet, will man ferner einen Õewissen Nachschub an Spritzmaterial ermöglichen.
Die hierfür vorgesehenen Maßnahmen sind verhältnismäßig kompliziert.
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Bei einer weiteren bekannten Ausfahrung werden rotationssymmetrische
Körper, abgesehen von einem Achsrohr, verhältnismäßig geringen Querschnitts im Vergleich
mit dem Durchmesser der Erzeugnisse voll ausgespritzt, so daM sich kein Fließvorgang
ergibt, bei welchem eine in Umfangsriohtung verlaufende und sich fortwährend ausstülpende
Fließbewegung vorliegt. Dabei verteilt sich das Material im wesentlichen strahlenförmig
von einem Umfangspunkt über die Fläche des Rotationskörpers. Ereisringförmige Körper,
insbesondere Radkränze aus Polyamiden, sind in dieser ; teise nicht herstellbar,
weil an der Lauffläche eine ungleichmäßige Oberflächenausbildung entstehen würde.
Im übrigen werden bei der bekannten Ausführung Polykondensate mit einem Schmelzpunkt
bei 240° C verarbeitet, während sich die Erfindung insbesondere auf Polyamide bezieht,
für
welche bisher weitaus höhere Temperaturen für erforderlich gehalten worden sind.
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Bei der Verarbeitung von Polyamiden ergibt sich die besondere hu£gabe,
den Sohwund-des Brzeugnisses in Grenzen zu halten und dabei mit verhältnismäßig
geringen Druckwerten auszukommen.
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Dadurch hat die angegebene Temperatur bei der Verarbeitung von Polyamid
besondere Bedeutung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache ausgeführte
Vorrichtung zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Vorrichtung vermeidet und
im übrigen auch die Probleme der Yolumen-oder Gewiohtssteuerung fUr jeweilige Chargen
beseitigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daB als Spritzorgan
in an sich bekannter Weise eine Schnecke vorgesehen ist@, die vermittels' iner Druckvorrichtung
gelagert ist, in der während des Binspritzens durch Anstieg des Preßdruokes ein
Druck aufgebaut wird, und daß die Druckvorriohtung nach Stillsetzung der Schnecke
duroh Entspannung einen Rückhub der Schnecke zum Formgrundstück hin bewirkt. Dabei
wirkt der erwähnte Rückhub unter Ausdehnung des gespeicherten Lruckmediums oder
auch unter Entspannung dieser Belastungsvorrichtung als eine gesteuerte Bewegung
der dann als Preßstempel arbeitenden stillgesetzten Sohnecke zu dem I. ruckmedium
hin. Dabei erfolgt die Spannung des Druckmediums bzw. der Belastungsvorrichtung
während des Einspritzens durch eine beschränkte Relativbewegung vom Gu#mundstück
fort, was durch einen Pre#stempel nicht verwirklicht werden kann. Gemäß einer vorteilhaften
Ausfahrungsform ist als Drackvorrichtung ein an sich bekannter Preßkolben und ein
Druckzyliader für den Pre#kolben vorgesehen.
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In der erfindungsgemä#en Vorrichtung, in welcher in Abhängigkeit
von dem Druck hinter dem Spritzorgen ein Druck aufeebaut wird, in Abhängigkeit von
dessen vorbestimmter Höhe das Spritzorgan stillgesetzt wird, wird somit mit einem
Räckub gearbei in t. In Athängigkeit von aem Eetrieb des Spriztorgans
entsteht
ein Reaktionsdruck, welcher automatisch einen Rockhub unter Ausdehnung des gespeicherten
Druckmediums, beispielsweise von Luft, in einer Zylinderkolbeneinrichtung oder auch
unter Entspannung einer besonderen Belastungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem
beim Erkalten des Kunststoffs entstehenden Schwund eine gewisse Menge Kunststoff
nachstdßt, so da# insbesondere bei der Herstellung von kreisringförmigen Kdrpern
mit einem in Umfangsrichtung stattfindenden Flie#vorgang, bei welchem die äusseren
Teile an den Wänden des Formkörpers schneller erhärten und fließfähiger Kunststoff
durch die bitte des Stranges naohgeführt wird, besonders günstige Bedingungen, insbesondere
zur Herstellung von Rädern erreicht werden. Diese erhalten eine gleichmäßige Lauffläche.
Im Rahmen mit der angegebenen Temperatur ist das für Polyamid von besonderer Bedeutung,
weil durch Vermeidung einer bisher Ublichen zu starken Erhitzung einerseits ermöglicht
wird, da# der Schwund in Grenzen gehalten wird und anderexseits die Anwendung verhältnismäßig
geringer Druokwerte zwischen 40 und 100 at, vorzugsweise etwa 60 at zum Einspritzen
des Polyamid ein vorteilhafter Einsatz der sich entspannenden zusammendrückbaren
Anordnung ermöglicht wird. Bei der Lagerung des Spritzorgans über einen Preßkolben
und Druckzylinder, in welchem durch Anatieg des PreBdruckes ein Druck aufgebaut
wird, führt der Preßkolben in den Druokzylinder nach Stillsetzung des Spritzorganeß
bei einem bestimmten Druck einen Rücknub aus.
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Bei Ausgestaltung dieser Vorrichtung mit einer automatischen Steuerung
zur Zu-und Abführung der Formen und mit Spannvorrichtungen für die Formen, liegt
das Merkmal einer beeonderen Ausführungsform der Erfindung darin, da# eine Belastungs-Meßvorrichtung
für den Druck am Spritzorgan bzw. in dem Druckzylinder vorgesehen ist, und die Steuerung
des Arbeitstaktes und gegebenenfalls der Spannvorrichtung sowie der Transporteinrichtung
durch die Belastungsvorrichtung bewirkt wird.
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Ferner ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse des Spritzorganee bzw. des Gußmundstückes zur Achse des Körpers angeordnet
ist.
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Bei bekannten Spritzgußvorrichtungen für Polyamide ist mit einem Druck
in der Größenordnung von 1 200 at gearbeitet worden.. Die dadurch erforderliche
stabile Spritzgußmaschine ist teuer und erfordert im allgemeinen einen Dosierkolben,
weil bei dem zur Anwendung kommenden hohen Druck eine automatische Ausschaltung
nicht mit Sicherheit erreichbar ist. Entsprechend d der schweren undanfwendigen
Ausführung bekannter Spritzgußmaschinen sind bei bekannten Verfahren dem zur.. Verwendung
gelangendem Druck angepaßte Formen erforderliche die sehr teuer sind. Kleinere Stückzahlen
sind daher unter Anwendung bekannter Gesichtspunkte nicht wirtschaftlich herstellbar
gewesen.
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Die Verwendung der erfindungsgemafßen Vorrichtung mit weitaus herabgesetztem
Druck fürht überraschenderweise zu einwandfreien Formstücken. Die angegebene Spritzrichtung
stellt dabei die gleichmäßige und symmetrische Verteilung des Gußwerkstoffes in
der Form sicher, wobei die mit der Formwand in Beruhrung kommenden Teile des Werkstoffes
verfestigen und fliissiger GuBwerkstoff in der Mitte eines Formungskanals naahgespritzt
wird und sich jeweils nach au#en stUlpt. Es hat sich gezeigt, da# beim Gießen von
ringförmigen Werkstücken in dieser Weise eine völlig symmetrische Schließung des
Ringes von zwei Seiten her bei außerordentlich glatter Oberfläche erreicht wird.
Beim GieBen eines Reifens auf eine Felge beispielsweise aus Metall, fuhrt dabei,
insbesondere in Verbindung g mit einer erwähnten Form, die an der in die Form eingebrachten
<"" Felge erfolgende größere Abkühlung als an der, bezüglich des Reifenquersohnittes,
der Felge gegenüberliegenden Formwand zu einem festen und straffen Sitz des Reifens
auf der Felge.
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Ein weiterer Vorteil besteht dring daB bei diesem erfindungsgemä#en
Spritzgie#en mit niedrigem Druck keine Annätze bzw. nur geringe Markierungen an
Entlüftungslöschern der Form auftreten.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einen verhältnismäßig
leichten Aufbau aus. Das zu plastizifierende
Material wird über
einen Vorratstriohter einer Schnecke zugefuhrt, die in einem zylinderartigen Gehäuse
läuft. Das Gehäuse wird erhitzt. Am Ende des Gehäuses befindet sich das Gußmundstuck.
Die Schneckexist über einen Druckzylinder gelagert. auch gefüllter Form baut die
Schnecke einen Druck auf, der sich nach rückwärts in den Druckzylinder überträgt.
Nach Erreichen eines vorbestimmten Druckes wird die Drehbewegung der Schnecke ausgeschaltet.
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Die erfindungsgemäße Ausführung hat insbesondere in der Form ohne
Dosierkolben und bei der vorgesehenen Anordnung und Ausbildung der Formen den Vorteil
sehr kurzer Angüsse.
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Vleiterhin liegt ein besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung
in einer Drucksteuerung des Preßkolbens zwecks automatischer Ausschaltung. Der Druckkolben
ist beispielsweise an einer Belastungsvorrichtung, welche den jeweils aufgebrachten
Druck mißt, gefuhrt, wobei ein Anstieg des Druckes über eine bestimmte Grenze zur
Stillsetzung des Preßkolbens sowie zur Einleitung von dessen Rückhub führt. In Abhängigkeit
von dieser Arbeitstaktsteuerung können gegebenenfalls zugleich andere im Arbeitstakt
arbeitende Vorrichtungen betrieben werden.
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Beispielsweise kann die Belastungsvorrichtung in Art einer Federwaage
ausgeführt sein, deren Feder innerhalb zweier zueinander beweglicher Teile der Kolbenstange
angeordnet ist und oberhalb eines bestimmten Druokwertes zusammengedrückt wird.