DE19832807A1

DE19832807A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgießteilen

Info

Publication number: DE19832807A1
Application number: DE1998132807
Authority: DE
Inventors: Gerhard Laubmann
Original assignee: Gealan Formteile GmbH
Current assignee: Gealan Formteile GmbH
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-01-27

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgießteilen aus viskosen Kunststoffschmelzen sieht vor, daß zur Herstellung einer Lochkontur in Form einer Durchgangs- und/oder Sacköffnung ein Druckkolben (34) in einem Spritzgußwerkzeug vorgesehen ist, der nach dem volumetrischen Füllen der Formteilkavität mit der plastifizierten Schmelze in das Formteil (30) gestoßen wird, um das der Lochkontur entsprechende Material aus der Formteilkavität in eine Zusatzkavität (36) zu verdrängen. Nach dem Erkalten des Formteils (30) wird der Druckstempel (34) zurückgezogen und das fertige Formteil zusammen mit dem verschobenen Material (42) aus dem Spritzgußwerkzeug ausgeworfen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgießteilen aus viskosen Kunststoffschmelzen in einem zumindest zweiteiligen Spritzgußwerk zeug mit zumindest einem in der Formteilkavität vorgesehenen Kernbereich zur Erzeugung einer Durchgangsöffnung im Formteil unter Vermeidung einer Bindenaht, wobei die Formteilkavität in der Einspritzphase volumetrisch mit der Kunststoffschmelze gefüllt und anschließend in der Nachdruckphase vor dem Ausstoßen des erkalteten Formteils verdichtet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Spritzgußwerkzeug, in dessen Formteilkavität von einer Plastifiziereinheit aus eine thermoplastische Kunststoffschmelze einspritzbar und nach dem Erkalten der Schmelze als Formteil ausstoßbar ist.

Bei der Herstellung von Formteilen aus viskosen Kunststoffschmelzen in einem zumindest zweiteiligen Spritzgußwerkzeug, in welchem Kerne zur Erzeugung von Durchgangsöffnungen im Formteil vorgesehen sind, ergeben sich beim Umströmen der Kerne, d. h. im "Windschatten" der Kerne beim Zusammenfließen der Kunststoffschmelze sogenannte Bindenähte, die aufgrund der abgekühlten Fließfronten eine geringere Festigkeit gegen äußere Belastungen als in Bereichen mit ungestörtem Materialfluß haben. Zusätzlich werden bei optischen Ansprüchen diese Bindenähte als störend empfunden, die sich als dünne Linie weg vom Anspritzpunkt ergeben. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Durchgangs- und/oder Sacköffnungen im Formteil und auch die dazugehörigen Spritzgußwerkzeuge, in welche Kerne einsetzbar sind, gehören zum allgemeinen Stand der Technik.

Es ist wünschenswert, derartige Bindenähte und die Entstehung von zwei oder mehreren Schmelzströmen in der Formteilkavität, welche beim Zusammen fließen die Bindenähte auslösen, weitgehend zu vermeiden. Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit der mit einfachen Mitteln das Entstehen von Bindenähten verhindert werden kann.

Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren zur Herstellung von Spritzgießteilen aus viskosen Kunststoffschmelzen wird diese Aufgabe er findungsgemäß dadurch gelöst, daß ein den Kern bildender Druckstempel vor dem Einspritzbeginn der Kunststoffschmelze aus der Formteilkavität zurück gezogen wird, daß der Druckstempel am Ende der die Formteilkavität füllen den Einspritzphase in die mit der noch plastischen Schmelze gefüllten Form teilkavität gestoßen und die gewünschte Lochkontur vor Beginn der Nach druckphase d. h. nachträglich erzeugt wird.

Bei einem derartigen Verfahren wird in vorteilhafter Weise das durch die Verdrängung verschobene Material in eine sich beim Einstoßen des Stempels öffnende Zusatzkavität gedrängt, wobei diese Zusatzkavität vorzugsweise synchron entsprechend der Materialverdrängung durch den Druckstempel geöffnet werden kann.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Spritzgußwerk zeug, in deren Formteilkavität von einer Plastifiziereinheit aus eine thermo plastische Kunststoffschmelze einspritzbar und nach dem Erkalten der Schmelze als Formteil ausstoßbar ist, sieht die Erfindung vor, daß im Spritz gußwerkzeug ein Druckstempel angeordnet ist, daß der Druckstempel vor der Einleitung der Nachdruckphase in die Formteilkavität verschiebbar ist und in dem Formteil eine Lochkontur ausbildet, daß auf dem den Druckstempel gegenüberliegenden Bereich der Formteilkavität eine von einem Verschlußteil verschlossene Zusatzkavität vorhanden ist und daß die Zusatzkavität das aus dem Formteil verschobene Material aufnimmt.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß die Zusatzkavität mit einem verschiebbaren Verschlußkolben während des volumetrischen Füllens der Formteilkavität verschlossen gehalten ist. Dabei ist vorgesehen, daß der in die Zusatzkavität greifende Verschlußkolben synchron mit dem Einstoßen des Druckstempels in das Formteil die Zusatzkavität öffnet. Das in die Zusatz kavität geschobene Material wird beim Öffnen des Spritzgußwerkzeuges aus der Zusatzkavität mit Hilfe eines Verschlußkolbens ausgeworfen. Dabei kann die Steuerung des Druckkolbens für den Druckstempel und den Verschluß kolben in der Zusatzkavität in herkömmlicher Weise hydraulisch, pneu matisch, mechanisch oder elektromechanisch erfolgen.

Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nach folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen

Fig. 1 ein Spritzgußwerkzeug mit einer Plastifiziereinheit in schematischer Darstellung während der Einspritzphase zum volumetrischen Füllen der Form teilkavität;

Fig. 2 das Spritzgußwerkzeug nach dem volumetrischen Füllen der Form teilkavität und nach dem Durchstoßen des Formteils mit Hilfe des Druck stempels zur Herstellung einer Durchgangsöffnung;

Fig. 3 das Spritzgußwerkzeug am Ende der Nachdruckphase und nach dem Zurückziehen des Druckstempels;

Fig. 4 das geöffnete Spritzgußwerkzeug in der Phase des Auswerfens des Formteils mit Hilfe der Auswerfstifte sowie das ausgestoßene Material aus der Zusatzkavität.

In den Figuren ist eine Ausführungsform eines Spritzgußwerkzeugs und einer Plastifiziereinheit für eine thermoplastische Kunststoffschmelze schematisch dargestellt. Die Plastifiziereinheit 11 kann zum Beispiel aus einer herkömm lichen Schneckenplastiviziervorrichtung bestehen, die mit einem Fülltrichter 12 versehen ist und in der in bekannter Weise eine Schnecke 14 dreh- und verschiebbar gehaltert ist. Das thermoplastische Kunststoffmaterial - üblicherweise in Form eines Kunststoffgranulats - wird in der Plastifizierein heit 11 erwärmt, plastifiziert und homogenisiert.

Das Spritzgußwerkzeug 20 besteht aus einem zweiteiligen Formwerkzeug mit zwei Aufspannplatten 21 und 22, zwischen welchen die Formplatte 23 und das Auswerferplattenpaket 24 angeordnet ist. Zwischen der Formplatte und der Aufspannplatte ist die eigentliche Formteilkavität 25 ausgebildet, wobei üblicherweise die eigentliche Spritzkavität in die Formhohlplatte und die Aufspanplatte derart eingesetzt ist, daß die Formtrennebene 26 zwischen der Formplatte und der Aufspannplatte verläuft.

Zwischen der Formplatte 23 und der Aufspannplatte 21 ist das Auswerfer plattenpaket 24 verschiebbar angeordnet und trägt Auswerferstifte 28, die bis zur Formteilkavität 25 verlaufen. Mit Hilfe eines Auswerferstößels 29 ist das Auswerferplattenpaket 24 in Richtung auf die Formteilkavität 25 verschiebbar, so daß bei geöffnetem Spritzgußwerkzeug 20 das Formteil 30, wie nachfolgend noch anhand der Fig. 4 erläutert, ausgestoßen werden kann.

In Fig. 1 ist der Verfahrensschritt nach dem Füllen der Formteilkavität 25 mit der plastifizierten Kunststoffschmelze dargestellt, wobei das gesamte Volumen der Formteilkavität mit der Kunststoffschmelze gefüllt ist. Insoweit entspricht das Herstellungsverfahren dem Stand der Technik.

Das Spritgußwerkzeug 20 umfaßt ferner gemäß der Erfindung in der Auf spannplatte 21 einen Druckkolben 32, an dem ein Druckstempel 34 befestigt ist, der durch das Auswerferplattepaket 24 bis zur Formteilkavität 25 verläuft. In einem dem Druckstempel gegenüberliegenden Bereich ist eine weitere Zusatzkavität in der Aufspannplatte 22 vorgesehen, in welcher ein gegen die Formteilkavität vorgespannter Verschlußkolben 38 angeordnet ist, der ebenfalls bis zur Formteilkavität verläuft.

Sobald die Formteilkavität 25 volumetrisch mit der Kunststoffschmelze gefüllt ist, wird der Druckkolben 32 betätigt und der Druckstempel 34 in die Formteil kavität verschoben, wodurch entsprechend ein Anteil der Kunststoffschmelze aus der Formteilkavität in die Zusatzkavität 36 verdrängt wird. Auf diese Weise wird der im bekannten Verfahren durch einen Kern ausgefüllte Bereich als Durchgangsloch ausgebildet, wobei wegen der sich noch im plastifizierten Bereich befindlichen Kunststoffschmelze das verdrängte Material in die Zusatzkavität verschiebt, ohne eine Bindenaht oder dergleichen im Formteil zurückzulassen.

Dieser Verfahrensschritt des in das Formteil 30 eingeführten Druckstempels ist in Fig. 2 dargestellt, wobei sich die Plastifiziereinheit in einem Betriebs zustand vor Beginn der Nachdruckphase befindet. In der Darstellung gemäß Fig. 2 wie ebenso in den nachfolgenden Fig. 3 und 4 sind jeweils gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Obwohl in der beschriebenen Ausführungsform der Verschlußkolben 38 in der Zusatzkavität 36 federvorgespannt gegen die Formteilkavität angeordnet ist, ergibt sich für den Fachmann, daß auch hier die Steuerung des Verschluß kolbens 38 in herkömmlicher Weise hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder elektromechanisch erfolgen kann. Das gleiche trifft für die Steuerung des Druckkolbens 32 zum Verschieben des Druckstempels 34 zu.

In Fig. 3 ist der Verfahrensstand nach Beendigung der Nachdruckphase und dem Zurückziehen des Druckstempels 34 aus der Formteilkavität dargestellt, wobei man die von dem Druckstempel gebildete Durchgangsöffnung 40 im Formteil 30 und das in die Zusatzkavität verschobene Material 42 erkennt. Damit erhält das Formteil 30 die gewünschte Ausformung mit einer Durch gangsöffnung, die in herkömmlicher Weise mit einen eingesetzten Kern her gestellt werden muß, wobei die unerwünschte Bindenaht im Windschatten des Kernes entstehen würde. Durch die Maßnahmen der Erfindung wird die Entstehung einer solchen Bindenaht vollkommen vermieden, da die Ausfor mung der Durchgangsöffnung mit Hilfe des Druckstempels 34 zu einem Zeitpunkt erfolgt, in dem die Kunststoffschmelze in der Formteilkavität noch als plastifizierte Masse vorhanden ist.

In Fig. 4 ist der Verfahrensschritt des Auswerfens des Formteils 30 aus dem Spritzgußwerkzeug dargestellt, wobei gleichzeitig auch durch Betätigung des Verschlußkolbens in der Zusatzkavität die verschobene Masse 42 aus der Zusatzkavität ausgestoßen wird.

Durch die Maßnahmen der Erfindung wird in einfachster Weise die Her stellung einer Durchgangsöffnung in einem Formteil erreicht, ohne daß, wie bei der herkömmlichen Verwendung von Kernen, die Gefahr einer Bindenaht entsteht.

Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann mit der Vorrichtung erfindungsgemäß auch ein Sackloch ohne Ausbildung einer Bindenaht hergestellt werden. In diesem Fall kann der Verschlußkolben 38 in seiner vorderen Ausgangslage fixiert werden, so daß kein Material in die Zusatz kavität gedrückt wird, sondern das durch den Druckstempel 34 aus dem Sacklochbereich gedrückte Material unter Verdichtung in das Formteil 30 verdrängt wird.

Bei der Herstellung kleiner Sacklöcher kann auch auf den Verschlußkolben 38 und die Zusatzkavität 36 im Spritzgußwerkzeug 20 ganz verzichtet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Spritzgießteilen bzw. Formteilen aus viskosen Kunststoffschmelzen in einem zumindest zweiteiligen Spritzgußwerk zeug mit einem in der Formteilkavität vorgesehenen Kernbereich zur Er zeugung einer Durchgangsöffnung im Formteil unter Vermeidung einer Binde naht, wobei die Formteilkavität in der Einspritzphase volumetrisch mit der Kunststoffschmelze gefüllt und anschließend in der Nachdruckphase vor dem Auswerfen des erkalteten Formteils verdichtet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein den Kern bildender Druckstempel (34) vor dem Einspritzbeginn der Kunststoffschmelze aus der Formteilkavität (25) zurückgezogen wird,
daß der Druckstempel (34) am Ende der die Formteilkavität füllenden Einspritzphase in die mit der noch plastischen Kunststoffschmelze gefüllten Formteilkavität gestoßen und die gewünschte Lochkontur frühestens vor Beginn der Nachdruckphase erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Verdrängung verschobene Material (42) in eine sich beim Einstoßen des Druckstempels (34) in die Formteilkavität öffnende Zusatz kavität (36) gedrängt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkavität (36) entsprechend der Materialverdrängung durch den Druckstempel (34) aus der Formteilkavität (25) geöffnet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Spritzgußwerkzeug (20), in dessen Formteil kavität (25) von einer Plastifiziereinheit (11) aus eine thermoplastische Kunst stoffschmelze einspritzbar und nach dem Erkalten der Kunststoffschmelze als Formteil (30) ausstoßbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Spritzgußwerkzeug (20) ein Druckstempel (34) angeordnet ist,
daß der Druckstempel frühestens vor der Einleitung der Nachdruckphase in die Formteilkavität (25) verschiebbar ist und in dem Formteil (30) eine Lochkontur (40) ausbildet,
daß auf dem dem Druckstempel (34) gegenüberliegenden Bereich der Formteil kavität (25) eine von einem Verschlußteil, vorzugsweise einem Verschluß kolben (38) verschlossene Zusatzkavität (36) vorhanden ist und
daß die Zusatzkavität (36) das aus dem Formteil verschobene Material (42) aufnimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkavität mit einem verschiebbaren Verschlußkolben (38) während des volumetrischen Füllens der Formteilkavität (25) verschlossen gehalten ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Zusatzkavität (36) greifende Verschlußkolben (38) mit dem Einstoßen des Druckstempels (34) in das Formteil (30) die Zusatzkavität (36) öffnet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkolben (38) das in die Zusatzkavität (36) verschobene Material (42) beim Öffnen des Spritzgießwerkzeugs (20) auswirft.