DE1910540A1

DE1910540A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen

Info

Publication number: DE1910540A1
Application number: DE19691910540
Authority: DE
Inventors: Mcinnis Stirling Alexander
Original assignee: MCINNIS STIRLING ALEXANDER
Current assignee: MCINNIS STIRLING ALEXANDER
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1969-03-01
Publication date: 1969-09-25
Also published as: JPS4841263B1; CH495208A; NL6901360A; US3561047A; FR1600169A; CA931716A

Description

Dr. A. Mentzel β Φ DlpK-lng. W. Dahlk· _;γ ,

Patentanwälte ," . 27. Februar 1969

Refraih bei Köln Wa./M.

Frankenforst 137

Stirling Alexander Mclnnis Troy, Michigan, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Formen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen eines Gemisches aus Kunststoff und Füllstoff und ins~ besondere ein Verfahren zur Behandlung des Geraisches vor dem Zufördern des Gemisches zu den Formvorrichtung©!!,, die Art und Weise, wie das Gemisch den Formvorrichtuhgen zugefördert wird, und die Vorrichtung für die Behandlung, den Fluß und das Einspritzen des Gemisches zur Herstellung eines Formlinge.

Im Entwurf und in der Herstellung zahlreicher Fertigungsgegenstänäe setzt sich immer mehr die Verwendung von Kunststoffen und/oder von Kunststoffen im Kombination mit Füllstoffen in

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BAD ORIGiNAt.

der einen Form oder der anderen dureiu Die Wissenschaft~ - Kunststoffe macht Fortschritte > und es werden neue Werkstoffe ^ entwickeltj die entsprechends Eigenschaften haben, um viele Artikel aus Kunststoff anstelle von anderen Werkstoffen herstellen zu können, wobei die Herstellung normal enteise preiswerter ist. Die Verwendung von Kunststoffen und die Benutzung moderner Formverfahren gestatten ein einfacheres Formen von Fertigungsgegenständen in unr.sgelinäßigen Formen und Größen durch Spritzgießen, Fließformen und andere Verfahren. Die große Flexibilität und Vielfältigkeit von Kunststoffen schafft größere Konstruktionsmöglichksiten für verschiedene Gegenstände, um damit die Herstellung solcher Artikel vom wirtschaftlichen und effektiven Standpunkt aus attraktiver zn machen. Allerdings erfordert die Herstel3,ung von Gegenständen aus Kunststoff oder ' ^; Kunststoff mit dem Zusats von Füllstoffen ein Kunststoff behändlungssystem und -formsystera sur Umwandlung von festem Kunststoff P in die flüssige Form zum-Zusetzen von Füllstoffen und sum Fließen und/oder Einspritzen in Formvorrichtungen sum Formen des gewünschten Teils. . "

In der Vergangenheit hat die Behandlung und das' Fördern von Kunststoff und von Kunststoff in Kombination mit Füllstof- ■ fen komplizierte und aufwendige Vorrichtungen sov/ohl zürn Schmelzen als auch zum Mischen der verschiedenen Substanzen erforder-

' lieh gemacht. Der NormalXall ist, daß ein fester Kunststoff in die flüssige Form verschmolzen wird, der Füllstoff in fester

BAD

Par.tikelfqrm .zugesetzt wird, und die beiden Stoffe in irgendeiner Weise..vermischt v/erden, um der Sprits- oder Fließformeinrichtung zugefördert zu werden. Es entstehen Schwierigkeiten dabei, den flüssigen Kunststoff und den Füllstoff vor dem Formen in Behältnissen zu halten, wo es erforderlich ist, den !füllstoff in Suspension zu halten. Das Gemisch nuß daran gehindert werden, sich irgendwo in der Misch- und Aufnahmeeinriohtung abzusetzen, um dort abzukühlen und hart zu werden und damit die verschiedenen Kanäle, Leitungen und dergleichen zu verstopfen, durch die das.Gemisch zu den Formeinrichtungen gelangen 'muß. Ferner treten oft in den Formeinrichtungen selbst Schwierigkeiten dabei, auf, die Formen vollständig zu füllen, um damit das Eitstehen von Hohlräumen und Blasen in dem Formling als Folge eines unvollständigen Mischens des Füllstoffs mit dem Kunststoff und als. Folge eines unbefriedigenden Flioßens des Gemisches in dio Formeinrichtunson su ermöglichen. Darüber hinaus schafft ein Schrumpfen des Werkstoffs .nach dem Kühlen in den Formeinriclitun» gen schwierige Probleme in der Konstruktion und im Formen, und zwar sowohl bein zu formenden Teil als auch bei den Formen selbst.

Die. Vorrichtung und das Verfahren, in. dar bzw. in dem die Erfindung liest, umfassen allgemein' eiu Beb· aälungssystem für Kunststoff und Füllstoffe vor dem Zu:cördern der Substanzen zu den Formeinrichtunsen und ein Sinspritzsysteai, das die Substanzen den Formeinrichtungen durcii eine Spritzpistolenkonstruktion in höchst wirkungsvoller und preiswerter Weise zufördert. Das Ba-

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handlungssystem umfaßt eine Anzahl von Behältnissen, von denen . jedes einen anderen Zweck erfüllt. Das orsts Behältnis nimmt den festen Kunststoff auf und erhitzt den Werkstoff bis zu seinem Schmelzpunkt. Dabei ist eine Einrichtung vorgesehen, um den geschmolzenen Kunststoff kontinuierlich durch das Behältnis umzuwälzen, wobei das Behältnis und die Umwälzeinrichtung erhitzt sind, um den Kunststoff auf einer gewünschten Temperatur au halten. Ein zweites Behältnis, das durch eine Leitungs- und Ventil« einrichtung mit dem ersten Behältnis■verbunden ist, empfängt den Füllstoff zur Kombination mit dem geschmolzenen Kunststoff, -und ein kontinuierliches Umwälzen des Gemisches durch das zweite Behältnis hält den Füllstoff in vollständiger Suspension, um eine ordnungsgemäße Bildung des Fertigungsgegenstands sicherzustellen. Ein drittes Behältnis, das durch eine Lsitungs- und Veiitileinrichtung mit dem Mischbehältnis verbunden ist_t dient dazu, das mechanische Gemisch für die Zufördsrung su den Formeinrichttmgen bereit su halten. Wiederum hält ein kontinuierliches Umwälzen des Gemisches durch das Behältnis den FüllstofΓ in seiner gewünschten Suspension, so daß dor flüssige Werkstoff bei Förderung zu der Formeinrichtung die vorgesehene-Form hat* Eine Spritzpistole ist mit dem. System vom Lagerbehältnlß verbunden\_t und eine Spritzpresse ist so ausgebildet, daß die Spritzpistole iii und außer Eingriff mit der Formeinrichtung gelangt, damit nach Wunsch der Werkstoff durch die Pistole in dia Forraeinriehtung fließt. In der Spritzformpistole befindet sich eine Passage, die direkt

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mit der Formeinrichtung in Verbindung steht und durch die das Gemisch läuft; sie fluchtet mit einer Kammer, die den Kunststoff vor der Weiterleitung zu der Formeinrichtung aufnimmt. Ein Zylinder, dessen Kolbenstange in die Kammer führt _t gestattet νeine Beaufschlagung des Gemisches nach dem Fließen in die Form_? iim unter hohem Druck eine Charge des Gemisches während des Kühlens in der Form einzuspritzen. Das Einspritzen einer solchen Charge unter Druck dient dazu, eventuell vorhandene Hohlräume zu füllen und ein Schrumpfen des Werkstoffs bei dessen Abkühlen zu kompensieren. Bei Entfernen der Spritafcrmpistole von der Formeinrichtung gestattet eine zweite Kolben/Zylinderanordnung, deren Kolbenstange in die Fließpassage in der Pistole einsetsbar ist, ein Beseitigung von Gemischresten in der Pistole, die hart v/erden und die Fließpassage unterbrechen könnten.

Die Ausbildung■und die Verwendung einer solchen Vorrichtung und eines solchen Verfahrens gestattet ©ine vollständige Temperaturkontrolle über den Kunststoff in allen Phasen der Zubereitung, so daß der Werkstoff ordnungsgemäß zubereitet wird, ehe er in die Formeinrichtung gelangt. Ein kontinuierliches Umwälzen der Werkstoffe in den verschiedenen Phasen hält das Gemisch auch in der vorgesehenen Form und verhindert ein Ansammeln und Härten des Materials in den verschiedenen Teilen des Systems, um Blockierungen zu bilden, die die Bewegung des Materials durch das System verhindern. Die Vorrichtung und das Verfahren eignen sich besonders für Thermoplasten, denen ein Füllstoff κυgeritzt wird, und

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sie können für alle Werkstoffe benutzt werden, die sich durch . Wärme verflüssigen lassen. Den Thermoplasten kann fast jeder Füllstoff zugesetzt werden, solang© nur die Füllstoffe oder Additive den Kunststoff in ais?eichend flüssiger Form lassen, um ein kontinuierliches Umwälzen durch die verschiedenen Behältnisse und eine Bewegung zu der Formeinrichtung zu gestatten. Die Menge und das Gewicht der dem Kunststoff zugesetzten Festestoffe sind nur durch die. Fähigkeit der Umwälzeinrichtung begrenzt, das Gemisch in dauernder Suspension, zu halten. Der Formeinrichtung kann Material unter hohem Druck zugesetzt v/srden, um Hohlräume in dem Teil zu beseitigen₉ die entstehen können, während sich das Gemisch abkühlt und nachdem der Hauptfluß des Gemisches zum Umwälzen durch das Lagerbehältnis zurückkehrt.

Die Erfindung ist im nachfolgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be- W schrieben. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Vorbehandlungssystems, in dem der Kunststoff verflüssigt, mit Füllstoff vermischt und umgewälzt wird, ;

Fig. 2 eine Ansicht mit weggebrochenen und im Schnitt dargestellten Teilen, die das Spx'itzformsystem für die Formeinrichtung in einer Betriebsstellung zeigt,

" Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, in der die Vorrichtung in einer zweiten Betriebsstellung gezeigt ist,

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Fig. 4 eine der Pig. 2 ähnliche Ansicht, in der die Vorrichtung in einer weiteren Betriebsstellung gezeigt ist,'

Fig. 5 eine der Fdg. 2 ähnliche Ansicht, in der clie Vorrichtung in einer weiteren Betriebsstellung geseigt ist, und-

Fig. 6 eine Ansicht, die eine Variant(5 eines Teils des in Fig. 1 gezeigten Systems darstellt.

In Fig. 1 ist das Vorbeliandlungs syst era zur Vorbereitung des Gemisches aus Kunststoff und einsm Füllstoff sum Zufördern zu der Formeinrichtuno; gezeigt. Ein Schmelzbehältnis 10 hat gemäß der Darstellung eine im wesentlichen konische Form, und auf ihm sitzt ein Trichter 12, um das Behältnis 10 mit einem festen Kunststoff füllen zu können, de:c aarin geschmolzen werden soll. Wichtig ist, daß die Innenwandung dos Behältnisses 10 glatt und durchgehend ohne Absätse, iiincle:::ii.sßG oder dergleichen ausgebildet ist, an denen sich der Kunststoff ansammeln, härten und aufbauen kann, um mit dem Betrieb des Systems in Konflikt au geraten. Das Behältnis 10 ist durch, einen geeigneten Heizmantel 14 erwärmt, um das Behältnis und den dc3.riii befindlichen Kunststoff auf einer solchen Temperatur zu haiton, bei der der Kunststoff aus der festen Form verschmolzen wird, in der er durch den Trichter 12 eingeführt wird, um in eine flüssige Form umgewandelt zu v/erden und in dieser Form den Hsst des Systems au durchlaufen.

Am unteren Ende des Behältnisses 10 befindet sich eine Leitung 16_? die durch einen Mantel 18 erwärmt i3t, 'um den Kunst-

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stoff auf einer geeigneten !Pemperatu.^ su halten. 3)ie Leitung 16 führt zu einer Pumpe 20, die in geeigneter Weise durch einen Motor 22 oder eine andere iiiiträ-ebseinriclitung über eine Weile 24 angetrieben ist. Bei der Pumpe 20 lianäelt es sich vorzugsweise um eine Zentrifugal- bsw, Kreiselpumpe_? um einen optimalen Betrieb su gewährleisten, jedoch können auch andere Risipenlconstrulctionen in der Anlage Hferweiiäet werden. Von des? Druckseite eier

™ Pumpe 20 führt eine Leitung 26 weg, die durch einen geeigneten Mantel 28 erwärmt ist und die su einer Ventileinrichtung 30 fülirt j und zwar eu einem Si/eck, auf den noch «inzugehen sein wird. Von dem Ventil 30 fülirt eine Leitung 32 zurück zum Behältnis 30, die in geeigneter Weise durch einen Mantel ?A erhitzt ist imel zum.Behältnis 10 öffnet, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Bai laufender Pumpe und bei entsprechender Stellung des Ventils 30. wird also der Kunststoff« nachdem er verflüssigt ist, kontinuierlich durch das Behältnis 10, die Leitung 16 ₁ die Pumpe 20, die Lei«

fc tung 26, das Ventil 30 und die Leitung p2 umgewälzt. Pie jeweiligen Heizmäntel halte- den flüssigen Kunststoff ständig auf .-serner Verflüssigungtemperatur.

Ein zweites Behältnis 36 ist von einem Heizmantel 38 -umgeben und durch eine Leitung 40 mit eiern Ventil 30 verbunden₅ wobei die Leitung in geeignter Weise durch einen Mantel 42 aufgeheizt ist. Ein Trichter HA gestattet eine Bfcschic}.ainG das Eohült-nisses 36 mit einem Füllstoff zur Ves?binduns mit dem flüssigen Kunststoff, worauf noch einzugehen sein wird. Das Behältnis 3^r5 .ist

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ebenfalls im wesentlichen konisch, und es ist wichtig, daß die InnenwanSung glatt und ohne Hindernisse ausgebildet ist, um ein Sammeln und einen Aufbau von Material innerhalb des Behältnisses 30 au verhindern.

Am unteren Ende des Behältnisses 36 befindet sich eine Leitung 46, die durch sinsn Mantel 48 erwärmt ist und die sii zweiten Pumpe 50 führt₉ selche durch einen Motor 52 oder dergleichen, angetrieben ist. Ton der Druckseite der Pumps führt eine Leitung 54, die. durch einen Mantel $6 ervJärmt ist und eine Verbindung su einem Ventil 38 herstellt. Eine Leitung 60, die durch einen Hantel 62 erwärmt ist₅ führt von der Ventilanordnung sum Behältnis 36. Bei laufendem Hot or 52 und bei laufender Pumpe 50 xvird das Material innerhalb des Mischbehältnisses 36 kontinuierlich durch das Behältnis 363 clie Leitung 46, die Pumpe 50» &i© Leitung 54-, das Ysntil 58 und die Leitung 60 umgewälzt.

Bei dem dem Behältnis 36 durch den Trichter 44 zugeführten Material handelt es sich um einen geeigneten Füllstoff ₉ v/o~ rauf noch einzusehen sein wird5 dieses? Füllstoff wird mit dein flüssigen Kunst stoff, vom Sch'malabehältnis 10 vermischt, der dem Hischbehältnis 35 durch das Yentil JO zugeführt wird. Die beiden Substanzen, nämlich flüssiger Kunststoff von der Leitung 40 und Füllstoff von dem Trichter 44,*vermengen sich mechanisch auf Grund des kontinuierlichen UmviiMzene durch das Behältnis 36, so daß der Füllstoff in Suspension in dem Kunststoff entsprechend

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den Konstruktionswerten des herzustellenden Gegenstands ist. 7?,τ

Ein drittes Behältnis 64 ist über das Ventil 5S und sine* Leitung 66 mit dera Mischbehältnis J6 verbünden, wobei die Leitung 66 durch einen Hantel 68 erwärmt ist. Das Behältnis 64,'das ebenfalls im wesentlichen konisch ist,·ist mit einer glatten und ohne Hindernisse ausgebildeten Innenfläche versehen, um ein Ansammeln und einen Aufbau des darin befindlichen Materials zu verhindern, und es wird durch einen geeigneten Heizmantel 70 auf Qfeaperatur gehalten. Eine Leitung 72, die von dessen unterem Ende wegführt und durch einen Heizmantel 7^ auf Temperatur gehalten wirdj führt au einer dritten Kreiselpumps 76, die durch einen Motor 78 oder dergleichen angetrieben ist. Eine Leitung 80, erstreckt sich von der Druckseite der Pumpe 76 z\x einer Spritzformpistolö 82, die im einzelnen noch zu beschreiben sein wird. Die Leitung 80 ist durch einen geeigneten Heizmantel 84 erwärmt, um das durchfließende Material auf einer vorgesehenan Temperatur zu halten-. . An der gegenüberliegenden Seite der Spritzpistole 82 befindet sich eine Leitung 86, die durch einen Mantel 88 erwärmt ist und die zu einem geeigneten Ventil 90 führt, und zwar aus Gründen, auf die noch einzugehen sein wird. Eine Leitung 92 erstreckt sich von dem Ventil 90 und wird durch einen Mantel 94 erwärmt, um das Material zum Lagerbehältnis 64 zurückzuleiten. Bei laufender Pumpe 76 uird also das Gemisch durch die Leitung 66 vom Mischbehältnis $& dem Behältnis 64 zugeführt und in dauernder Umwälzung durch das Behältnis 64, die Leitung 72, die Pumps 76, die Leitung"80", und die

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Leitungen 86 und 92 gehalten. Die Konstruktion der Pistole 82 hat, worauf noch einzugehen sein wird, eine Betriebsbedingung, bei der der Fluß des Gemisches von der Leitung 80 F.ur Leitung 86 durch die Pistole 82 hindurchfühlt_? und dabei arbeitet die Pistole nicht. Dabei hält durch Steuerung durch das Ventil 90 ©in dauerndes Umwälzen des Gemisches durch das Lagerbehältnis &k- den Kunststoff und den Füllstorf im gewünschten.mechanischen Misciizustand und in der gewünschten Suspension, um für eine optimale Bildung des herzustellenden Gegenstands sii sorgen.

Die Formpistole 82 umfaßt; ein Gehäuse 1QC mit einem Durchgang 102. V/ie noch zu beschreiben sein wird, steht der Durchgang 102 mit einer Kammer in Verbindung, die zur Fließpassage von der Leitung 80 zur Leitung 86 offen ist, so daß bei Schalten des Tentils 90 zum Schließen der Leitung 86 das Gemisch in den Durchgang 102 und in die Forraeinrichtung fließt. Beim öffnen des Ventils 90 erfolgt wieder ein Fließen von der Leitung 86 zur Leitung 92 und zurück zum Behältnis 64-.

Es folgt nun eine Beschreibung der Spritzformpresse unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis ^l\. Eine Rahmenkonstruktion 110 trägt Forragesenke 112, die jede geeignete ".rößfi und Form haben können, um die gewünschten Formräume in bekannter Weise τ,η enthalten. Eine Gesenk-Klemmeinrichtung ist Teil der Maschine und umfaßt einen Druckkolben 114· _s um die GesenJrtjeile in bekannter Weise zusammenzuhalten. Geeignete Stützteile: 116 und 118 sind am Rahmen

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110 gelagert, um den Betätigungsteil der Maschine zu lagern.-Am hinteren Ende des Rahmens 110 befindet sich eine Wand 120, *«n der ein Kraftkolben 122 befestigt ist, wobei der Kolben an einer Plate 124 gelagert ist, die durch Schrauben und Muttern 126 an der Wand 120 befestigt ist. Der Kraftkolben 122 sitzt in einem Eraftzylinder 128, wobei der Kolben einen -Kolbenkopf 130 aufweist, der in dem Zylinder 128 hubbewegbar ist. Der Zylinder 128 ist mit einer Platte 132 durch Sehrauben 1^4 verbunden,-;»wobei die Platte 132 und eine ähnliche Platte I36 durch Gev/indestangen 138 und 140 gegeneinander verspannt sind_? um dazwischen einen zweiten Zylinder 142 einzuspannen. Spannplatten 144- und 146, die ebenfalls auf den Gewindestangen 138 und 140 sitzen, spannen zwischen sich einen weiteren Zylinder 148 ein_s d&sr axial mit dem Zylinder 142 aus noch zu erläuternden Gründen fluchtet. Eine Anzahl von Muttern 150, die auf die Gevjindestangen 1J3 und 140 aufgeschraubt sind, halten die Spannplatte»! I32, 136, 144 und 146 in der vorgesehenen Spannlage mit den Zylindern 142 und 148.

Der Zylinder 148 hat eine hohle Verlängerung 152 nach außen, die in geeigneter Weise an der Spritzformpistole angebracht ist und eine Kammer 154 bildet, wie sie am deutlichsten aus Fig. 4 zu ersehen ist. Biese Kammer steht in Verbindung mit den Geraischflußleitungen 80 und 86, um ein Einfließen von Haterial zu ermöglichen, die Kammer 154 steht mit dem Durchgang 102 in dem Pistolengehäuse 100 in Verbindung, um ein Zuführen des '"^k "Gemisches zu den Gesenken 112 zu gestatten. .

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Ira Zylinder 142 ist hubbewegbar ein" itolbengiied 156 angeordnet, das sicli durch den Zylinder ex^streckt und einen in dem Zylinder gleitbaren Kolbenkopf 158 und eine Kolbenstange 160 umfaßt, die sich in den Durchgang 102 im Pistolengeh&üse 100' erstrecken kann. Im Zylinder 148 ist eine Koibenkonstruktion 162 angeordnet, die koaxial auf der Kolbenstange 160 des Kolbenglieds 156 sitzt. Die Kolbenkonstruktion 162 umfaßt einen im Zylinder' 148 hubbewegbaren Kolbenkopf 164 und einen Kolbenstangenabschnitt 166, der in der Zylinderverlängerung 152 and in der Kammer 154 aufnehmbar ist. Die Zylinder 142 und 148 müssen dabei axial fluchten, damit die Kolbeneinheiten 156'und 162 koaxial gelagert werden können, wie das in Fig. 2 bis 5 dargestellt"ist«"

Sie vorstehend beschriebene Konstruktion dient, zur Vorbereitung und .zum Sinspr it sen eines.Gemisches aus einem therrao]?Xa-stisehen Kunststoff und. einem Füllstoff in Formen zur Herstellung eines gewünschten Teils, -!fast jeder thermoplastischer Kunststoff kann verwendet werden. Acrylonitril-Butadien-Styrol, oft als ABS abgekürzt' und unter den Handelsmarken "Goodrite", "Kralastic" oder "Cycolac" hergestellt,, um'einige zu nennen, Nylon und Polyäthylen sind typische Beispiele für Kunststoffes die verwendet werden können. Ebenso kann fast jeder'Killstoff mit dem thermoplastischen Werkstoff vermischt werden, beispielsweise in'¹ der Form von Glas- oder Kunstfasern, Älürfiniunipartikel-Pulvei?,· Holzmehl, Asbest- und Glimmerpart ike! j ^Li ^ nur einige ^u nenheiiv Döf betreffende Kunststoff und der betMlfötKN Füllstoff; die 't

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det "werden,¹ hängen ^vöri deh^kons^rAikMven ^;Απίίο^^ herzustellenden- Gegenstand <äb, wobei eä füaf *äas Verfahren :χϊη& ^ Konstruktion 'Iddigiicfr Wichtig ^;ist»■■' daß die Menge' und' die IAi feiide 'Kombination äör '-Materialien tierart ist^ daß^; eiir flüssiges Gemisöh- gebildet wiräv-das viskos genüg" istγ'ύπί-dürtslS-die ver-^- schiedenen Böhältliisse tmd iii die "Foz?m^:geserike" gepüinpf zu kerden* urtd^: das vollstündig' ίϊϊ 'eihe meciianiscüe Suspension de^ in dem Aussigen Kunststoff untsi voMständigein Benetzen deö Stoffs durch den Kunststoff iaiscKfeär istV -: :._-■.-: :. ..>_,.;

Unter erneuter Bezugnahme auf Fig* 1 wird nun die Vorbereitung...des Gemisches für die Zuförderung zu den Farmgesenken beschrieben. Bei. auf eine ausreichende Temperatur zum Schmelzen des Künststoffs gebrachtem Schmelabehältnis 10 - bei ABS liegt diese Temperatur im Bereich von 260 bis 2S5°C - v/ird der Kunststoff in fester Form dem Schmelzbehältnis 10 durch den Trichter 12 zugeführt. Hit dem Erhitzen des Materials auf "die Schmelztemperatür und' mit' dem"'Flüssigiäfer^

die "Leitung 26, das Ventil JO -und die Leitung v32: durch -iddiec-BBanBe 20 und den nötor'22 gepumpt· und ständig¹ durch· das.Behältnis 40-üm gewälzt, so lange" das erforderlich is tv wobei^-der Kunststoff, auf der Schmelztempe'rätujf gehalten wird. * ■-· ·-S-stm ,ί·ϊο a^lJo,:

,\r'j.^r. ;;.,Bei:Benötigung des Kunst st of fs zum Mischen wird das Ventil ^geschaltet.,: um den Flüssigkeitsfluß durch die Leitung 40 deiH/Misehbehältn,is 36 zuzuleiten, das auf einer ausreichenden T

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peratur gehalten wird, um den Kunststoff ausreichend viskos zu halten, damit eine vollständige Benetzung der Killstoffpartikel erfolgt. Der Füllstoff wird dem Behältnis 36 durch den Trichter 44 in ausreichender Dosierung in geeigneter Form zugeführt, um sich mit dem flüssigen Kunststoff zu vermischen, wie das für die Konstruktionswerte des fertigen Fertigungsgegenstands erforderlich ist. Der Heizmantel 38 hält das Behältnis 36 auf einer ausreichenden Temperatur, um das Gemisch in flüssigem Zustand zu halten, und ein kontinuierliches Umwälzen durch die Leitungen 46, 54, 60 und durch das Behältnis 36 hglt die Füllstoffpartikel in mechanischer Suspension in dem Gemisch. Das Umwälzen wird in diesem Kreis so lange aufrechterhalten, bis das Gemisch im Lagerbehältnis 64 benötigt wird. Wenn das der Fall ist, wird das Ventil 58 geschaltet, um den Fluß durch die Leitung 66 in das Lagerbehältnis 64 zu leiten.

Die von dem Motor 78 angetriebene Pumpe 76 hält eine kontinuierliche Umwälzung durch das Behältnis 64 und dem ihm zugeordneten Leitungssystem aufrecht, um das Gemisch und die Suspension der Füllstoffpartikel in dem Gemisch beizubehalten. Die Temperatur in dem Behältnis 64, die durch den Heizmantel 70 beibehalten wird, reicht aus, um das Gemisch nahe an der Verfestigungstemperatur zu halten, um jedoch immer noch ein Fließen des Materials zu ermöglichen und um den Füllstoff in Suspension zu halten. Der Temperaturbereich im Behältnis 64 und in dem zugehörigen Umwälzsystem ist für das Formverfaliren wichtig, insbesondere hin-

sichtlich der Zeit zum Abkühlen des geformten Teils. Das Ventil 90 wird in seiner· offenen Stellung gehalten um ein kontinuierliches Umwälsen durch das Behältnis 64 aufrechtzuerhalten.. Solange sich die Kolbenstange 166 in der in Fig. 1 geseilten Stellung befindet 5 erfolgt icein TPIvJl von der lOo.VUmig 80 sur Knaruer 154 und damit zum Burob^a-is 102 in der Spritzpistole 82.

Das Geso.mtsystem kann damit iu kontinuierlichem Umwälzen durch dit· verschiedenen Behältnisse 1O₅ 36 und 64 nacii Bedarf gehalten werden. Die Ventile 30 und 5& befinden sich normalerweise in einer solchen Stellung_f da." das linwälzen aufrechterhalten wird, jedoch kann mit der Abgabe von Material von einem Behältnis sum anderen oder durch die Pistole 82 der Fluß durch Umschalten der Ventile umgeleitet werden, um den Vorrat-in dem nachfolgenden Behältnis aufzufüllen.

Unter erneuter Bezugnahme auf Pig, 2 bis 5 wird ."nunmehr die Arbeitsweise der Einspritzvorrichtung beschrieben. Wenn sich die Teile in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befinden,- bei der die Spritzpistole 82 von den 3?ormgesenken 112 abgehoben ist, ist ein Fluß von der Leitung 80 zur Kammer 154- durch den Kolbenstangenabschnitt 166 blockiert. Zu dem Zeitpunkt, zu dem den Formgesenken 112 Flüssigkeit zugeführt werden soll, werden der Kraftkolben 122 und der Zylinder 128 beaufschlagt, indem ein Medium auf die linke Seite des Kolbenkopfes 130 eingeleitet wird, um damit den Rest der Vorrichtung in Richtung auf die Formgesenke 112

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an den Supporten 116 und 118 zu bewegen. Diese Wirkung ist in E'ig· 5 gezeigt, wo die gesamte Vorrichtung sich den Formgesenkeii 112 bei Bewegung des Zylinders 128 ara Kolben 122 entlang nähert, Nach ordnungsgemäßer Stellung der Spritspistole 82 relativ, zu den Formgesenken 112 wird das Kolbanglied 156 im Zylinder 142 zurückgezogen, indem die linke seite des Kolbenkopfes 158 beaufschlagt wird5 um damit die Kolbenstang© 160 aus dem Durchgang 102 im Gehäuse 100 herauszuziehen, Gleichzeitig erfolgt durch Druckbeaufschlagung der linken Seite des Kolbenkopfes 164 der Kolbenkonstauktion 162 ein Zurückziehen der Kolbenkonstruktion 162 aus der Kammer 154, um eine Verbindung sv/ischen der Leitung 80 und der· Kammer 154 und damit mit dem Durchgang 102 und den Formgesenken herausteilen» Die laufende Pumpe 76 bewirkt nach einem Schließen des Ventils 90 ein Fließen des Gemisches durch die Kammer 1^4 und den Durchgang 102 in die Eormgesenke 1-12, und zwar solange» bis die Gesenke gefüllt sind.

Kaeh dein lullen wird mit dem Beginn des Abkühlens des iCunststoffs innerhalb der Gesenke der Kraftkolben 162 nach rechts verschoben, indem die rechts Seite des" Kolbenkopfes 164 beaufschlagt wird, um damit' das in der Kammer 1£4 und in dem Durchgang 102 verbleibende Material in die Formgesenke 112 zu spritzen. Bin solches Einspritzen füllt eventuell vorhandene Hohlr.aume in den Formgesenken 112 und kompensiert ein eventuell auftretendes Schrumpfen bei Abkühlung und Erstarrung des Materials in den Gesenken 112. Die Bewegung der Kolbenstange 156 der Kolben-

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konstruktion 162 in die Kammer 154· hinein dient außerdem dazu,-" sine Verbindung zwischen der Leitung 80 un<'l dem Durchgang 102 zu unterbrechen, so daß nach Cffnen des Tent JUs 90 ein erneut se Umwälzen durch das Laserbehältnis 64- wiederaufgenommen wird.

Nach dem Z-urüeksiehen der Vorrichtung- von den Gesenke**- 112 durch Beaufschlagung der rechten Seite des Kolbenkopfes 1J0 \ im Kraftsylinder 128 in Richtung auf die Stellung der iPei^Sj wie sie in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann dio Kolbenkonatraktion '356 durch Bsaufschlagen der rechten Seite des Kolbenkopfes 158 verschoben werden, um die Kolbenstange 160 in den Durchgang 102 au schieben und damit den Durchgang von allen Resten frelssiMaclien ₉ die vom Gemisch darinnen geblieben sind, Der Durchgang 102 wird also von Störungen des Elediuraflusses freigehalten..

Mach Durchlaufen des Arbeitsspiels befinden siel?, die Ie wieder in der in Fig. 2 gezeigten Stellung, Das Arbeitsspiel kann so oft wie gewünscht oder erforderlich wiederholt "werden", wobei dem Material ausreichend Zeit gelassen wird, um in den "-Forragesenken 112 su erstarren. Danach können die Gesenken geöffnet werden, um das Teil au entnehmen. Während der Abkühlzeit für die Gesenke kehrt das Gemisch aus Kunststoff und Füllstoff in ein© dauernde Umwälzung durch das Lagerbehältnis 64- zurück, um damit die Suspension der Milstoffpartikel in dem Gemisch aufrechtsuerhalten.

Falls es zweckmäßig sein sollte, eixie Steuerung vorzuse-

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hen, um ein Rückfließen durch die Leitung 80 in umgekehrter Richtung als Folge des Spritsdrucks zu verhindern, kann in der Leitung 80 ein Rückschlagventil .170 vorgesehen sein (Fig. 6). Ein solches Rückschlagventil 170 gestattet ein freies Fließen in Umwälzrichtung als Folge der laufenden Pumpe 76, blockiert aber ein Fließen in umgekehrter Richtung, also von der Pistole 82 in Richtung auf die Pumpe 76. Auf diese Weise entsteht beim Spritzen mittels des Kolbens 16" im Zylinder 148 kein Rückfluß in Richtung auf die Pumpe.

Es sind also eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung und zum Einspritzen eines Gemisches aus Kunststoff und einem Füllstoff in die Formgesenke vorgesehen. Die Vorrichtung läßt sich außerordentlich einfach herstellen, hat einen hohen Wirkungsgad und ist preisv/ert zu betreiben und liefert einen Fertigungsgegenstanä« der gleichförmiger ist, indem das Problem des Schrumpf ens beseitigt 5 st,- das normalerweise beim Formen von Kunststoff vorhanden ir-t. Das kontinuierliche Umwälzen des Kunst~ Stoffs in flüssiger Form und/oder des Gemisches aus Kunststoff und Füllstoff durch glattwandige, ohne Hindernisse konstruierte Behältnisse und Leitungen hält den Füllstoff in Suspension in dem Gemisch, um eine optimale Verteilung in dem Formling zu erreichen. Die Pump- und Ventilsysteme sorgen für einen freien und leichten Fluß des Materials und gestatten eine Temperaturkontrolle, um das Gemisch im gewünschten flüssigen Zustand und auf der gewünschten Viskosität zu halten, damit die angestrebten Zwecke erreicht v/erden.

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Claims

Fat entansprüche

Verfahren zur Herstellung eines Gemisches aus Kunststoff und Füllstoff zum Einspritzen in Formgesenke, d a d u r c h gekennzeichnet., daß der Kunststoff geschmolzen wird, der Kunststoff in flüssigor Form kontinuierlich umgewälzt und während des Umwälzens auf de·? Verflüssigungstemperatur gehalten wird_} der Füllstoff dem umlaufenden flüssigen Kunststoff zugesetzt wird und der flüssige Kunststoff und der Füllstoff auf einer ausreichenden Temperatur für ein vollständiges mechanisches' Vermischen derselben gehalten werden, das Gemisch bei ausreichender Temperatur und mit ausreichender Geschwindigkeit sum Halten des Füllstoffs in Suspension in dem flüssigen Kunststoff kontinuierlich umgewälzt wird, das Gemisch aus dem Umlauf zu den Förmgesenken zum Füllen derselben umgeleitet wird und das Gemisch nach dem Füllen der Formgesenke weiter umgewälzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, 'd a d u r c h g e k e η nzeichnet, daß die Formgesenke durch einen Fluß des umgeleiteten Gemisches gefüllt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die FormgoseHc Jähre id &3S Abkühlens der Formgesenke nach Rückkehr des Flusses ibb Gemisches zum kontinuierlichen Umlauf zusätzlich Gemisch eingespritzt wird.

4·· Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 -bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) _t

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zur Aufnahme des Kunststoffs und zum kontinuierlichen Umwälzen desselben im flüssigen Zustand, durch eine Einrichtung (36) zur Aufnahme des Kunststoffs im flüssigen Zustand und zur Aufnahme des Killstoffs zum Mischen damit und sum kontinuierlichen Umwälzen des Gemisches, durch ein® Lagereinrichtung (4-6) sur Aufnahme des Gemisches und sum kontinuierlichen Umwälzen desselben und durch eine Einrichtung zum Fördern des Gemisches von der Lagereinrichtung (64) su den Pormgesenken (112).

5. Anlage nach Anspruch 4., gekennzeichnet durch Mittel (1^,38^0) sum Heizen der. Einrichtung (10) zur Aufnahme des Kunststoffs j der Einrichtung (36) zur Aufnahme-des Kunststoffs und des Füllstoffs und der Einrichtung (64-) zur Aufnahme des Gemisches.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Aufnahme des Kunststoffs auf eine Temperatur erhitzt ist, die zum Schmelzen festen Kunststoffs Ms zur Verflüssigung ausreicht.

7. Anlage nach Anspruch 5, d . a durch gekenn- ^: zeichnet, daß die-Einrichtung'(36} zur Aufnahme des I Kunststoffs und des Füllstoffs auf eine Temperatur erhitzt ist, die zum Halten des flüssigen Kunststoffs auf einer Viskosität zum ; Benetzen der Partikel des Füllstoffs und zum vollständigen Vermischen der Partikel mit dem Kunststoff ausreicht.

8. Anlage nach Anspruch 5, dadurch g e Ic e η η -

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zeichnet-, daß die Lagereinrichtung (64) auf eine Temperatur erhitzt ist, die über der Erstarrunsstemperatur des Kunststoffs so nahe an der Erstarrungstemperatur liegt, daß ein fließen des Gemisches in die Formgesenke möglich ist.

9. Anlage nach Anspruch 4 Ms 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10) zur Aufnahme des Kunststoffs ein Behältnis mit einem Auslauf (16) und einem Einlauf (32) und durchgehenden Innenflächen ohne Hindernisse, eine Heizeinrichtung (14) für das Behältnis (10) zum Halten des Behält-» nisses auf einer ausreichenden Temperatur zum Schmelzen und zum Mischen des Kunststoffs, eine sich zwischen dem Auslauf (16) und dem Einlauf (32) erstreckende Leitungsanordnung (26) ₉ eine Pumpeinrichtung (20) in der Leitungsanordnung (26) sum kontinuierlichen Umwälzen des flüssigen Kunststoffs durch die Leitungsanordnung (26) und das Behältnis (10) und ein Ventil (30) in der Lei». tungsanordnung (26) umfaßt, das zur Weiterleitung des flüssigen Kunststoffs zu der Einrichtung (36) zur Aufnahme des Kunststoffs und des Füllstoffs wahlweise umschaltbar ist.

10, Anlage nach Anspruch 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (36) zur Aufnahme des Kunststoffs und des Füllstoffs ein Behältnis mit sinem Auslauf (46) und einem Einlauf (60) und äurchgehendesi Innenflächen ohne Hindernisse, eine Heizeinrichtung (38) für das Behältnis (36) zum Halten des Behältnisses auf einer ausreichenden Temperatur zum Halten des Kunststoffs auf einer Viskosität zum vollständigen

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Benetzen und Mischen mit der !BuXLmasse, eine sich zwischen dem Auslauf (46) und dem Einlauf (60) erstreckende Leitungsanordnung (54·)» eine Pumpeinrichtung (50) in der Leitungsanordnung (54·) zum kontinuierlichen Umwälzen des Gemisches durch die Leitungsanordnung (5*) und durch das Behältnis (56), ein mit der Einrichtung (10) zur Aufnahme des liunst stoffe verbundenes Ventil (50), das zum Leiten flüssigen Kunststoffs von der Einrichtung (10) zur Aufnahme des Kunststoffs zum Behältnis (56) schaltbar- ist _t und ein Ventil (58) in der Leitungsanordnung (54·) umfaßt, das sur Weiterleitung des Gemisches zu der Lagereinrichtung (64) umschaltbar ist.

i1. Anlage nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinrichtung ^k) ein Behältnis mit einem Auslauf (72) und einem Einlauf (92) und durchgehenden Innenflächen ohne Hindernisse, eine Heizeinrichtung (70) für das Behältnis (64) zum Halten des Behältnisses auf einer ausreichenden Temperatur zum Halten des Gemisches auf einer Temperatur über dessen Brstarrungsteiaperatur in einem ein Abfließen aus dem Behältnis gestattenden Zustand, eine sich zwischen dem Auslauf (72) und dem Einlauf (92) erstreckend« Leitungsanordnung (80), eine Pumpeinrichtung (76) in der !,< ti. -guai Ordnung (80) zum kontinuierlichen Umwälzen des Gemisches durch die Leitungsanordnung (80) und durch aas Behältnis (6*), eine mit der Einrichtung (56) zur Aufnahme des Kunststoffs und des Füllstoffs verbundenes Ventil (58) zum Leiten des Gemisches von dieser Einrichtung (56)

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sura Behältnis (64)", eine Sprüheinrichtung (82) in der Leitungsanordnung (80), die sum Leiten des Gemisches vom Behältnis (64·) zu. den Formgesenken (112) betätigbar ist_s und ein weiteres Ventil (90) in der Leitungsanordnung (80)"umfaßt, das zum Unterbrechen des Umwälzstroms des Gemisches bei Leiten des Gemisches zu den Formgesenken (112) betätidbar ist*

* 12. Anlage nach Anspruch U- bis 11, dadurch g e -

kennzeichnet, daß die Einrichtung (82) zum !Fördern des Gemisches von der Lagereinrichtung (64·) au den Gesenken (112) ein Gehäuse (100) mit einem Fließgang (102) und eine Einrichtung (166) zum Schließen des Fließgangs (102) beim Umwälzen des Gemisches durch die Lagereinrichtung -(64-) und zum öffnen des Fließgangs (102) zum Ermöglichen eines Fließens des Gemisches au den Formgesenken (112) umfaßt.

13. Anlage nach Anspruch 12₉ gekennzeichnet |, durch Spritzmittel mit einem Arbeitskolben (160) in dem Fließgang (102), der zum Einspritzen von in dem Flisßgang (102) befindlichem Werkstoff in die Gesenke (112) betätigbar ist, und durch Mittel zum Rücken des Geniuses (100) in und außer Eingriff mit den Formgesenken (112).

. Anlage nach Anspruch M- bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (12) zur Beschikkuns der Einrichtung (10) zur Aufnahme des Kunststoffs mit Kunststoff in fester Form sum Schmelzen in dem Behältnis (10) und eine

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Einrichtung (44) sur Beschickung der Einrichtung (36) zur Aufnahme des Kunststoffs und des Füllstoffs mit Füllstoff zur Verbindung mit dem flüssigen Kunststoff von der Einrichtung (10) sur Aufnahme des Kunststoffe vorgesehen sind.

15· Anlage nach Anspruch 4 bis 14, dadurch ge « k e η η ζ s lehne t₅ daß in der Leitungsanordnung (26) sw"i~ schen dem Auslauf (16) und dem Einlauf (52) der Einrichtung (10) sur Aufnahme des Kunststoffs ein Ventil (30) sum vjahlweissn Leiten des Kunststoffs entweder zu der einen (10) oder der anderen Einrichtung (J6) vorgesehen ist,

16. Anlage nach Anspruch 4 bis 15, dadurch g. e kennzeichnet, daß in der Leitungsanordnung (5-4) zwischen dem Einlauf (60) und dem Auslauf (4-6) der Einrichtung (36) 2sur Aufnahme des Kunststoffs und des 3?üllstof£s ein Ventil (58) zum wahlweisen Leiten des Gemisches entweder au der Einrichtung (36) zur Aufnahm© des Kunststoffe und des Füllstoffs oder zur Lagereinrichtung (64) vorgesehen ist.

17, Spritsvorrichtung sum Einspritzen eines Gemisches aus Kunststoff und Füllstoff in Formgesenk©, insbesondere für eine Anlage nach Anspruch 4 bis 16, gekennzeichnet durch einen Rahmen (110), ein Sprltzpistolengehäuse (100), das am Rahmen (110) bewegbar gelagert ist und einen in Verbindung mit einer öffnung in den SOrmgesenken (112) bringbaren Fließgang (102) sowie einen mit dem Fließgang (102) in Verbindung stehen-

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den Raum (154) sur Zuleitung des Geraisches zu diesem umfaßt, eine Einrichtung (80) zur Zuleitung des Gemisches sum zweiten Raum (154·) j sine am Rahmen· (110) .gelagerte Einrichtung (122,128) zur wahlweisen Bewegung des Gehäuses (100) in und außer Eingriff mit den Formgesenken'(112), eine am Halmen (110) gelagerte Einrichtung (162,148) zur Bewegung in dem Gehäuses (100) zum wahlweisen '_ Öffnen oder Schließen der Verbindung zwischen dem IFließgang (102) und dem Raum (154), wobei diese Einrichtung (162,148) zum Einspritzen eines Teils des Gemisches durch den Fließgang (102) nach dem Füllen der Formgesenke (112) von dem Raum (154)- aus fcetätigbar ist, und eine am Rahmen (110) gelagerte Einrichtung (156,142)", die nach dem Einspritzen des Gemisches durch den Flisßgang (102) zum Reinigen desselben in diesen Gang einschiebbär und aus ihm herausziehbar ist.

18» Spritzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (122,128) zur Bewegung des Gehäuses (100) einen am Rahmen (110) gelagerten Arbeitszylinder (128) umfaßt.

19. Spritzvorriehtung nach Anspruch 17_S da d u r c"h gekennzeichnet-, daß die " 1: -icbtiirTg (162,143) sum öffnen und Schließen der Yerbin&ing üwis.. .on äⁿn Raum ('«>4) und dem Fließgang (102) einen am Rahmen (110) gelagerten Arbeitszylinder (148) umfaßt.

20. Spritzvorrichtung nach Anspruch 17 bis 19,-. S^ -

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kennzeichnet durch eine am Rahmen (110) bewegbar gelagerte Gehäusekonstrulction mit mehreren im Abstand angeordneten und axial fluchtenden Zylindern (128,14-2,148), einen in einem (128) der Zylinder angeordneten ersten Kolben (122), der sich aus dem Zylinder herauserstreckt und am äußeren Ende am Rahmen (110) befestigt ist, wobei dieser Kolben (122) und der eine Zylinder (128) zur Bewegung der Gehäusekonstruktion relativ zum Rahmen (110) beaufschlagbar sind, eine am gegenüberliegenden Ende der Gehäusekonstruktion angeordnete Spritzpistole (82) mit einem durch sie hindurchführenden Fließgang (102), der axial mit den Zylindern (128,142,148) fluchtet, wobei die Pistole (82) in und aus einer Spritzlage relativ zu den Formgesenken (112) bei einer Bewegung der Gehäusekonstruktion vermittels des ersten Kolbens (122) relativ zum zugehörigen Zylinder (128) bewegbar ist und eine Kammer (154) aufweist, die axial mit dem Fließgang (102) fluchtet, Mittel (80) zur Zuleitung des Gemisches zur Kammer (1^4) und zum Fließgang (102) zum Füllen der Formgesenke (112) durch sie hindurch, einen in einem aweiten (148) der Zylinder sitzenden zweiten Kolben (162), von dem ein Abschnitt sich in die Kammer (1^4) hineinaerstreckt, wobei der Kolben (162) zur Druckbeaufschlagung des Gemisches in dem Fließgang (102) und zum Drücken des Gemisches durch ihn hindruch in die Formgesenke (112) und zum Trennen der Verbindung zwischen den Mitteln (80) zur Zuleitung des Gemisches zu dem Fließgang (102) und der Kammer (154) bewegbar ist, und einen in einem weiteren (142) der Zylinder sitzenden

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Kolben (156) mit einer sich koaxial durch den zweiten Kolben (162) und durch dessen sich in die Kammer (1^4·) erstreckenden Abschnitt (156) erstreckenden Kolbenstange (160), die nach dem Füllen der Formgesenke (112) zum Reinigen des Flioßgangs (102) von eventuell vorhandenen Gemischresten in den Fließgang (102) in der Pistole (82) hinein bewegbar ist.

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