DE1816466A1 - Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkoerpern,insbesondere Waermflaschen,durch Spritzgiessen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, insbesondere Wärmflaschen, durch Spritzgießen.
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern durch Spritzgiessen, insbesondere von Wärmflaschen aus G01n1mi, mit einem in einen Sormenhohlraum einer Spritzgiessform eintretenden bewegbaren Kern, der ausserhalb des Formenhohlraums gelagert ist und während einer ersten Spritzphase form- und kraftschlüssig mit seinem freien Ende an der Formwandung anliegt und während einer zweiten Spritzphase sich in einer von der formwandung zurückgezogenen Stellung befindet.
• Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Hohlkörpern durch Spritzgiessen und zwar insbesondere mit der Herstellung von Wärmflaschen aus Gummi. Derart komplizierte Hohlkörper wie War#mfla#chen sind bisher in der Praxis durch Spritzgiessen nicht herstellbar. Wärmflaschen werden deshalb nach wie vor durch Vulkanisation hergestellt. Die Ursache hierfür liegt darin, dass beim Spritzgiessen derartiger Werkstücke im Formenhohlraum der Spritzgiessform erhebhohe Drücke auftreten, die bisher nicht einwandfrei beherrscht werden. Insbesondere treten immer wieder Verformungen und Verwerfungen des verhältnismässig komplizierten Kerns der Form auf. Dieses Problem ist gerade bei der Herstellung von Wärmflaschen besonders kiass, weil dort verhältnismäsaig großflächige, dünnwandige Kerne verwendet werden müssen.
• Aus der deutschen Patentschrift 1 166 457 ist es bereits bekannt, bei der Herstellung von dünnwandigen Röhrchen aus thermoplastischen Kunststoffen eine Spritzgiessform zu Verwenden, bei der ein zylindrischer Kern in einen entsprechend ausgebildeten Formenhohlraum der Spritzgiessform eintritt. Der Kern ist an einem Ende ausserhalb des Formenhohlraums gelagert und in Axialrichtung verschiebbar. W~ahrend einer ersten Spritzphase wird das freie, in den Formenhohlraum eintretende Ende des Kerns durch eine ausserhalb des Formenhohlraums den Kern beaufschlagende Feder formschlüssig gegen die Formwandung der Spritzgiessform gedrückt. Die formschlüssige Anlage des Kerns an der Formwandung wird dadurch erzielt, dass die Foriwandung mit einer flachen konischen Vertiefung und das Ende des Kerns mit einem ebenfalls flachen konischen Vorsprung versehen sind.
• Während der zweiten Spritzphase wird der Kern gegen die Belastung der Feder durch den Druck des eingespritzten Werkstol fes zurückgedrängt, derart, dass das Werkstück, nämlich das Kunststoffröhrchen, fertig gespritzt werden kann.
• Diese bekannte Vorrichtung ist zur Herstellung von verhältnismässig kleinen, unkomplizierten Werkstücken, nämlich für die Herstellung von Tablettenröhrchen, aus thermoplastischen Kunststoffen bestimmt. Bei derartigen Werkstücken sowie bei derartigen Werkstoffen treten verhältnismässig geringe Kräfte innerhalb des Formenhohlraunis auf. Insbesondere besteht nicht die Gefahr, dass der Kern in sich verformt wird, da dieser aufgrund seines zylindrischen Querschnitte verhältnismässig wi%derstandsfähig und steif ist. Es besteht also lediglich das Problem, Relativverschiebungen des gesamten Kerns im Formenhohlraum zu vermeiden.
• Hinsichtlich des Aufbaus und der Arbeitsweise besteht bei dieser bekannten Spritzgiessform der Nachteil, dass der Kern ständig in einer Richtung durch die Feder beaufschlagt wird, Dabei muß die Federkraft so ausgelegt werden, dass bei Beendigung der ersten Spritsphase, wenn nämlich ein Teil des Formenhohlraums mit Spritzwerkstoff gefüllt ist, durch den tatsächlich vorhandenen Druck der Gegendruck der Feder überwunden und der Kern zurückbewegt wird. Eine derartige genaue Eindustiesung der Federkraft dürfte in der Praxis auf.Schwierigkeiten stossen. Weiterhin sind bei starker Benutzung der Form Ermüdungserscheinungen der Feder zu berücks#chtigen, so dass dann schliesslich keine einwandfreien Werkstücke mehr hergestellt werden können.
• Es besteht weiterhin der Nachteil, dass nach Beendigung des Einspritzvorgangs der Druck im Formenhohlraum so lange aufrechterhalten bleiben muß, bis der Werkstoff ausreichend verfestigt ist, so dass nicht etwa nach dem Zurückziehen der Spritzdüse und damit dem Abbau des Druckes infolge der noch vorhandenen Federbelastung der Kern wieder in die Ausgangsstellung zurückwandert und dadurch den gebildeten Boden des Kunststoffröhrchens zerstört. In jedem Falle besteht eine für die Praxis nachteilige Abhängigkeit sowohl vom Druck der Feder wie auch vom Einspritzdruck.
• Beide Größen können aber in der Praxis jedenfalls nicht auf die Dauer einwandfrei beherrscht und aufeinander abgestimmt werden. Für die Herstellung komplizierter Gegenstände, insbesondere für die Herstellung von Wärmflaschen und zwar speziell für die Herstellung von Wärmflaschen aus Gummi, also bei Spritzgiessverfahren mit sehr hohen Spritzdrücken, ist die Vorrichtung gemäß dieser Patentschrift 1 166 457 nicht geeignet.
• Die Erfindung befaßt sich in erster Linie mit Spritzgiessformen für die Herstellung von komplizierten Hohlkopern, bei deren Herstellung hohe Spritzdrücke auftreten. Dies ist insbesondere der Fall bei der Herstellung von Wärmflaschen aus Gummi durch Spritzgiessen. Hier besteht weiterhin das Problem, dass der Kern der Spritzgsssform nicht nur einseitig ausserhalb des Forhohlraums gelagert ist, sondern zusätzlich in sich ein/verhältnismäasig geringen Wigderstand gegenüber den auftretenden hohen Belastungen aufweist infolge der breiten, dünnen Abmessung des Kerns. Mit diesem besonderen Problem befasst sich die Erfindung.
• Die Erfindung besteht darin, dass der Kern unabhängig vom Druck im Formenhohlraum bewegbar und in der ersten Spritzphase mit einstellbarem Druck an die Formwandung anpressbar ist. Insbesondere wird dies dadurch erzielt, dass der Kern durch Hydraulikzylinder, insbesondere durch zwei Hydraulikzylinder bewegbar ist.
• Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung ist der Anpressdruck des Kerns an der Formwandung während der ersten Spritzphase so wählbar, dass eine Verformung des Kerns in sich sowie eine Relativverschiebung im Formenhohlraum vermieden werden und zwar unabhängig vom Einspritzdruck.
• Weiterhin kann unabhängig vom Einspritzdruck nach Beendigung der ersten Einspritsphase der Kern in die Ausgangsstellung zurückbewegt werden. In dieser zurückbewegten Stellung ist der Kern ohne Druckbeaufschlagung in Richtung auf die Formwandung.
• Eine weitere Besonderheit bei der Erfindung und zwar speziell bei der Herstellung von Wärmflaschen, besteht darin, dass der Kern während der ersten Spritzphase mit dem von der Kernhalterung abliegenden Rand auf dessen gesamter Breite an der Formwandung Anlage erhält. Dadurch wird der verhä#tnismässig breite und dünne Kern auf seiner gesamten Breite abgestützt und so Verformungen des Kerns in sich vermieden. Dies wird noch durch die besondere Ausgestaltung des Kernrandes und durch die entsprechende Ausgestaltung der Formwandung unterstützt.
• Weiterhin besteht eine Besonderheit darin, dass auf den beiden großen Seiten des Kerns in Längsrichtung desselben verlaufende breite, flache Einfräsungen angeordnet sind, die an die Zündungen des bzw. der Binspritzkwnäle anschliessen. Diese Einfräsungen werden während des Einspritzvorgangee zuerst mit Spritswerkstoff gefüllt und bilden dadurch eine günstige S,#tütze zur Fixierung und Zntriorung des Kerns.
• Nachfolgend werden weitere Einzelheiten anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Spritzgiessform zur Herstellung einer Wärmflasche in Draufsicht bei abgehobener Oberform, Fig. 2 einen Längeschnitt durch ein Teil der Form gemäss Fig. 1 bei abgesenkter Oberform, Fig. 3 einen Längsschnitt durch den von der Formhalterung abliegenden Teil der Spritzgiessform bei der Stellung während der ersten Spritzphase, in vergrösserten Massstab, Fig. 4 einen Schnitt entsprechend Fig. 3 bei einer Stellung des Kerns während der zweiten Spritzphase.
• In den Zeichnungen ist das bevorzugte Anwendungsgebiet der Erfindung dargestellt, nämlich eine Spritzgiessform zur Herstellung von Wärmflaschen aus Gusi. Die hierfür vorgesehene Spritzgiessform besteht aus einer Oberform 10 und einer Unterform 11, die in geschlossenem Zustand einen Formenhohlraum 12 bilden, der den Konturen einer Wärmflasche entspricht. In den Formenhohlraum 12 tritt ein Kern 13 ein, der den Innenkonturen der Wärmflasche angepasst ist. Wegen des aufbaus der Wämflasche ist dieser Kern 13 lediglich ausserhalb des Formenhohlrauis 13 durch eine Kernhalterung 14 gelagert und gehalten. Diese Kernhalterung ist an das Halsende 12a des Formenhohlraums 12 anschliessend angeordnet.
• Die Herstellung der Wärmflaschen oder ähnlicher Hohlkörper durch Spritzgiessen geht verfahrensmässig in der Weise vonstatten, dass während einer ersten Spritzphase (Fig. 3) der von der Kernhalterung 14 abliegende Rand 15 des Kerns 13 an der benachbarten Formwandung 16 der Oberform 10 und Unterform 11 anliegt und sich dort abstützt. Nunmehr wird der grössere Teil des Spritswerkstoffs in den Formenhohlraum 12 eingespritzt, bis der Kern 13 durch den eingespritzen Werkstoff bereits einen gewissen Halt bekommen hat. Sodann wird der Kern 13 in die Ausgangsstellung gemäss Fig. 4 zurückgezogen, so dass nunmehr auch der Rest des Spritzwerkstoffs eingeführt und der zum Hals ende der Wärmflasche gegenüberliegende Randteil derselben gespritzt werden kann.
• Zur Durchführung dieses Verfahrens ist die Iernhalterung 14 in besonderer Weise ausgebildet. Der Kern 13 ist an einer Fürhungsbuchse 17 angebracht, die auf einem fest und starr gelagerten Hsltebolzen 18 in Axialrichtung verschiebbar ist. Der Haltebolzen 18 wieder ist an einer Kernaufhängung 19 gelagert, die beim Öffnen der Spritzgiessform relativ zur Oberform 10 und Unterform 11 bewegbar ist.
• Die Verschiebungen des Kerns 13 erfolgen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Hydraulikzylinder 20 und 21, deren Kolbenstangen 22 und 23 auf die Führungsbuchse 17 und damit auf den Kern 13 wirken. Auf dem Haltebolzen 18 ist ein Fuh,#rungsstift 24 angeordnet, der in ein Langloch 25 der Führungsbuchse 17--einfasst. Zur exakten, genauen Führung und Zentrierung-des Kerns 13' im ~Formenhohlraum 12 ist noch eine besondere kreisförmige Zentrierscheibe-26 vorgesehen, die eine größere Radialabmessung hat und in eine entsprechende Ausnehmung von Oberform 10 und Unterform 11 eintritt. Die Zentrierscheibe 26 hat in dem Hohlraum ein axiales Spiel 27, welches der Bewegungsamplitude des Kerns 13 entspricht.
• Durch die Betätigung des Kerns 13 mit Hilfe von Hydraulikzylindern 20 und 21 ist es einerseits möglich, den Anpressdruck des Kerns an der Formwandung 16 entsprechend den Erfordernissen, also unabhängig vom Einspritzdruck, zu wählen. Weiterhin kann der Kerh im günstigen Augenblick, also unabhängig vom Einspritzdruck, während des Einspritzvorgangs in die Ausgangsstellung gemäss Fig. 4 zurückbewegt werden.
• In dieser zurückgezogenen Stellung ist der Kern ohne Druckbeaufschlagung.
• In besonderer Weise sind der Rand 15 des Kerns 13 sowie die gegenüberliegende Formwandung 6 ausgebildet. Der Rand 15 ist keilförmig gestaltet und zwar vorzugseise etwa mit einer rechtwinkligen Schneide. Ganz entsprechend ist die Formwandung 16 ebenfalls passend keilförmig ausgebildet.
• Diese Ausgestaltungen erstrecken sich über die gesamte Breite des Kerns 13, so dass dieser während der ersten Spritzphase auf seiner gesamten Breite unter Druck formschlüssig Anlage erhält an der Formwandung 16 und durch diese gestützt wird.
• Die Einspritzung des Werkstoffes erfolgt auf der zur Kernhalterung 14 gegenüberliegenden Seite der Spritzgiessform über einen Einspritzkanal 28 mit beispielsweise zwei Kanalästen 29 und 30. Im Bereich der Mündungen 31 der Kanaläste 29 und 30 im Formenhohlraum 12 ist der Kern 13 mit Anschlussnuten 32 und 33 versehen, die auWdem keilförmigen Rand 15 des kerns 13 zu dessen Oberseite und Unterseite führen. Diese AnschlussnuteX aben beispielsweise eine Breite von etwa 6 mm und eine Tiefe von einem halben Millimeter. Über diese Anschlußnuten 32 und 33 gelangt der Spritswerkstoff in der Stellung gemäß Fig. 3 in den Eor.
• menhohlraum 12.
• Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, dass der Kern 13 auf der Ober- und Unterseite mit in Längsrichtung des Kerns verlaufenden flachen, breiten Einfräsungen 34 und 35 versehen ist. Diese auf beiden Seiten des Kerns 13 angeordneten Einfräsungen 34 und 35 schliessen an die Anschlussnuten 32 und 33 an bzw. diese gehen in die Einfräsungen 34 und 35 über, so dass das vor allem während der ersten Spritzphase gemäß Fig. 3 eingeführte Material sunächst und überwiegend in die Einfräsungen 34 und 35 eintritt sowie in diesen beschleunigt zur gegenüberliegenden Seite des Formenhohlraums 12 trasportiert wird. Dadurch wird einerseits bei Beginn der Spritzphase eine schnelle Verteilung des Werkstoffes im Formenhohlraum 12 erreicht.
• Zum anderen ergibt sich sehr schnell eine beidseitige Stützung des Kerns 13 auf dessen gesamter Lange, nämlich durch die etwa streifenförmigen Materialansammlungen in den Einfräsungen 34 und 35. Diese Einfräsungen 34 und 35 bilden nach den Feststellungen der Praxis ein wesentliches Hilfsmittel bei der Herstellung von insbesondere Wärmflaschen durch Spritzgiessen. Die Abmessungen der Einfräsungen 34 und 35 sind beispielsweise so gewählt, dass sie etwa 20 mm breit und etwa 0,3 mm tief sind. Bei den fertigen Wärmflaschen werden durch die Einfräsungen 34 und 35 auf der Innenseite der Wandungen längs verlaufende Rippen bzw. Verstärkungen gebildet, die die Haltbarkeit der Wärmflasche erhöhen.

Claims (11)

~9 A n s p r ü c h e

1.) Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern durch Spritzgiessen, insbesondere von Wärmflaschen aus Gummi oder dergleichen, mit einem in einen Sormenhohlraum (12) einer Spritzgiessform eintretenden bewegbaren Kern (13), der ausserhalb des Formenhohlraums (12) mit einer Kernhalterung (14) gelagert ist und während einer ersten Spritzphase fors- und kraftschlüssig mit seinem freien Ende an der Formwandung (16) anliegt und während einer zweiten Spritzphase sich in einer von der Formwandung (16) zurückgezogenen Stellung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (13) unabhängig vom Druck im Formenhohlraum (12) bewegbar und in der ersten Spritzphase mit einstellbarem Druck an die Formwandung (16) anpressbar ist.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (13) ausserhalb des Formenhohiraume (12)mit einem unabhängig vom Druck im Sormenhohlraum (12) betätigbaren Stellgetriebe (17, 18, 20, 21) verbunden ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellgetriebe Hydraulikzylinder (20, 21), insbesondere zwei Hydraulikzylinder (20, 21) aufweist, deren Kolbenstangen (22, 23) mit einer ausserhalb des Pormenhohlraums (12) angeordneten Kernfuhrung, insbesondere Fuhrung's'buc# (17) verbunden sind.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3 sowie gegebenenfalls einem oder mehreren der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Achsialrichtung bewegbare Führungsbuchse (17) auf einem starren, mit einer Kernaufhängung (19) verbundenen Haltebolzen (18) verschiebbar gelagert ist, wobei der Kern (13) mit der Führungsbuchse (17) verbunden ist.

5.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernhalterung (14) mit einer Zentrierscheibe (26) versehen ist, die in einer Ausnehmung derSPritzgiessform formschlüssig, jedoch mit Spiel (27) in Axialrichtung gelagert ist.

6.) Vorrichtung zum Spritzgiessen von Wärmflaschen, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daas der von der Kernhalterung (14) anliegende Rand (15) des Kerns (13) während der ersten Spritzphase (Fig. 3) mit der gesamten Länge des Randes (15) an der benachbarten Formwandung (16) unter Druck anliegt.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (15) und entsprechend die Formwandung (16) keilförmig ausgebildet sind, insbesondere mit einem Winkel von 900, derart, dass der Rand (15) passend formschlüssig an der Formwandung (16) anliegt.

8.) Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den keilförmig angeordneten Flächen des Randes (15) des Kerns (13) im Anschluß an die Mündungen (31) von Einspritzkanälen beziehungsweise Kanalästen (29, 30) Anschlussnuten (32, 33) angeordnet sind, insbesondere zwei Anschlussnuten (32, 33), durch die insbesondere während der ersten Spritzphase (Fig. 3) Spritswerkstoff in den Yormenhohlraum (12) führbar ist.

9.) Vorrichtung insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass dic auf dem Kern (13), vorzugsweise auf beiden Seiten, in Längsrichtung desselben verlaufende breite, flache Einfräsungen (34, 35) angeordnet sind, die vorzugsweise an die Anschlussnuten (32, ) -anschliessen.

10.) Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfräsungen (34, 35) eine Breite von etwa 20 mm und eine Tiefe von etwa 0,3 mm aufweisen.

11.) Wärmflasehe, insbesondere hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeicheet dass auf der Inn#nseite der Wandung der Wärmflasche in dren Längsrichtung verlaufende flache, breite rippenartige Erhöhungen angeordnet sind.