DE19946171A1 - Elastomerspritzgießdüse, Spritzgießmaschine und Gießverfahren - Google Patents
Elastomerspritzgießdüse, Spritzgießmaschine und GießverfahrenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Elastomerspritzgießdüse (1), und auf eine Spritzgießmaschine (A, B) und ein Verfahren unter Verwendung der Düse, die hauptsächlich für das Spritzgießen der Elastomerartikel, wie z. B. Elastomerschwingungsisolatoren für Kraftfahrzeuge, verwendet werden. Es ist beabsichtigt, die Effizienz des Gießens und die Produktivität von Elastomerprodukten zu vergrößern und die Produktkosten zu verringern. Zumindest ein Abschnitt eines sich durch die Spritzgießdüse (1) erstreckenden Einspritzkanals (5) hat einen nicht-kreisförmigen Querschnitt. Beispielsweise hat eine Drossel (6) in dem Einspritzkanal (5) einen abgeflachten im wesentlichen elliptischen Querschnitt, dessen zwei gegenüberliegende gekrümmte inneren Wandseiten (6b, 6b) zusammenlaufen, um an Hauptaxialenden (6a, 6a) im Querschnitt eine spitzwinklige Ecke auszubilden. Diese Konstruktion steigert die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des durch den nicht-kreisförmigen Querschnittsabschnitt hindurchtretenden Elastomers, was den Temperaturanstieg auch im innersten Abschnitt des Elastomers fördert. Somit ist die Aushärtezeit dank dem Temperaturanstieg des gesamten Elastomers wegen der inneren Wärmeerzeugung verkürzt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Elastomerspritzgießdüse, die hauptsächlich zum
Spritzgießen von Elastomerprodukten, wie z. B.
Elastomerschwingungsisolatoren für Kraftfahrzeuge,
verwendet wird, und auf eine Spritzgießmaschine und ein
Gießverfahren.
Relativ kleine Elastomerprodukte, wie z. B.
Elastomerschwingungsisolatoren oder dergleichen für
Kraftfahrzeuge, werden im allgemeinen durch Spritzgießen
hergestellt. In den meisten Fällen wird eine
Spritzgießmaschine einer vorplastifizierenden Bauart oder
eine Inline-Schneckenspritzgießmaschine verwendet.
Eine wie in der Fig. 14 gezeigte vorplastifizierende
Bauart einer Spritzgießmaschine A hat einen Plastifizier
mechanismus 70, um ein Gießmaterial oder ein Elastomer
(unvulkanisiertes Elastomer) zu plastifizieren und es an
den vorderen Abschnitt eines Einspritzzylinders 61
zuzuführen, und eine Einspritzvorrichtung 60, um das
zugeführte Elastomer in eine Spritzform 40 einzuspritzen
und es zu pressen, wobei derartige Maschinen abhängig
davon, wie das Elastomer hineingepreßt wird, in die
kolbenvorplastifizierende Bauart und die schneckenvor
plastifizierende Bauart eingeteilt werden.
Eine wie in der Fig. 15 gezeigte Spritzgießmaschine B
der Inline-Schneckenbauart, die auch als die Schnecken
schubbauart bezeichnet wird, hat eine Einspritz
vorrichtung 60, die mit einer Schnecke 62 zum
Plastifizieren und Abmessen eines Gießmaterials oder
eines Elastomers versehen ist, wobei die Schnecke 62 auch
die Funktion eines Kolbens ausführt, um das in dem
vorderen Abschnitt eines Einspritzzylinders 61
verweilende Elastomer in eine Spritzform 40
einzuspritzen, um das letztere damit zu füllen.
Jede dieser Spritzgießmaschinen ist mit einer
Elastomerspritzgießdüse 51 an dem vorderen Ende des
Einspritzzylinders 61 der Einspritzvorrichtung 60
ausgerüstet.
Diese Düse 51, wie in der Fig. 16 gezeigt, hat einen
Einspritzkanal 55, der sich durch die Düse 51 von der
Seite eines Befestigungsabschnittes 52, an den die Düse
an dem Einspritzzylinder befestigt ist, zu dem vorderen
Ende 51a erstreckt. Die Düse 51 hat auch eine Drossel 56,
die an einer beliebigen Stelle zwischen dem Einlaß 53 an
der Befestigungsseite 52 des Kanals 55 und dem Auslaß 54
an dem vorderen Ende angeordnet ist, oder die an dem
vorderen Ende angeordnet ist. Diese Drossel 56 dient zur
Vergrößerung der Fließgeschwindigkeit des Elastomers
durch Verringerung des Kanaldurchmessers. Dadurch fließt
das von dem Zylinder 61 extrudierte erwärmte Elastomer
durch den Kanal 55, wobei seine Fließgeschwindigkeit
durch die Einschnürwirkung durch die Drossel 56 derart
vergrößert ist, daß es mit hoher Geschwindigkeit von dem
Auslaß 54 an dem vorderen Ende in den Anguß 41 der
Spritzform 40 eingespritzt wird.
In diesem Zusammenhang ist in der Industrie, die
derartige durch Spritzgießen produzierte
Elastomerprodukte verwendet, insbesondere die
Automobilteileindustrie, die Kostenverringerung ein
wichtiges Erfordernis, wobei Maßnahmen zur Erfüllung
dieses Erfordernisses untersucht worden sind. Als ein
Mittel dafür könnte angesehen werden, die innere
Wärmeerzeugung des durch die Düse hindurchtretenden
Elastomers zu steigern, um die Temperatur des
eingespritzten Elastomers zu vergrößern, wodurch die
Vulkanisationszeit in der Spritzform verkürzt wird.
Bei der beim Spritzgießen eines Elastomerschwingungs
isolators für Kraftfahrzeuge verwendeten herkömmlichen
Düse 51, die in der Fig. 13 gezeigt ist, ist die
Querschnittsform der Drossel 56 ein einfacher Kreis, so
daß die Wirkung der Vulkanisationszeitverkürzung wegen
einer derartigen Wärmeerzeugung klein ist, obwohl mehr
oder weniger Wärmeerzeugung durch ein Hindurchtreten des
Elastomers durch die Drossel 56 aufgebracht wird.
Insbesondere der Umfangsabschnitt des durch die
Drossel 56 hindurchtretenden Elastomers nimmt eine
Reibungskraft gegen die innere Wandseite der Drossel auf,
wodurch sich die Scherbelastung in dem Elastomer
vergrößert. Obwohl somit die Temperatur der erzeugten
Wärme auf ein gewisses Maß vergrößert ist, ist sie in dem
innersten Abschnitt nicht sehr groß, was bedeutet, daß
Temperaturunterschiede innerhalb des eingespritzten
Elastomers bestehen. Um eine vollständige Vulkanisation
innerhalb des Elastomers sicherzustellen, ist es deshalb
notwendig, die Vulkanisationszeit auf der Grundlage
dieses Elastomerabschnitts mit geringer Temperatur
festzusetzen, was zu einem Problem darin führt, daß die
Vulkanisationszeit entsprechend verlängert ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung
einer Elastomerspritzgießdüse mit einem Einspritzkanal,
der sich durch sie hindurch erstreckt, wobei zumindest
ein Abschnitt des Einspritzkanals einen nicht-
kreisförmigen Querschnitt hat.
Wenn diese Spritzgießdüse zum Spritzgießen eines
Elastomergegenstands verwendet wird, tritt ein
Elastomergießmaterial durch den Einspritzkanal hindurch.
Dabei ist festzustellen, daß an dem nicht-kreisförmigen
Querschnitt das Flächengebiet größer ist, als bei einem
kreisförmigen Querschnitt mit dem gleichen
Querschnittsgebiet. Deshalb ist das Kontaktgebiet des
durch diesen Abschnitt hindurchtretenden Elastomers
vergrößert, wodurch die auf das Elastomer wirkende
Reibungskraft und die in dem Elastomer erzeugte
Scherbeanspruchung vergrößert sind. Als ein Ergebnis
hieraus ist die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des
Elastomers selbst gesteigert, wodurch ein wirkungsvoller
Temperaturanstieg wegen der inneren Wärmeerzeugung des
gesamten Elastomers erzielt wird. Dadurch kann die
Vulkanisationszeit verkürzt werden.
Eine derartige Elastomerspritzgießdüse kann eine
Elastomerspritzgießdüse sein, bei der der Abschnitt des
nicht-kreisförmigen Querschnitts eine Drossel ist, die
zwischen den Enden des Einspritzkanals angeordnet ist.
Wenn das Gießmaterial, oder das Elastomer, durch die
Drossel hindurchtritt, werden in diesem Fall
Scherbeanspruchungen in dem Elastomer erzeugt, um das
Elastomer im Innern zu erwärmen. Weil die Drossel einen
nicht-kreisförmigen Querschnitt hat, vergrößert sich
außerdem dazu das Kontaktgebiet des Elastomers im
Vergleich zu einer Drossel mit einem kreisförmigen
Querschnitt mit dem gleichen Querschnittsgebiet, so daß
die auf das Elastomer wirkende Reibungskraft vergrößert
wird, wobei ferner die in dem Elastomer erzeugten
Scherbeanspruchungen vergrößert werden. Als ein Ergebnis
hieraus ist die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des
Elastomers selbst weiter gesteigert, so daß der
Temperaturanstieg wegen der inneren Wärmeerzeugung tief
in den innersten Abschnitt hineinwirkt, wodurch der
Temperaturunterschied innerhalb des Elastomers minimiert
und die Wirkung der Vulkanisationszeitverkürzung
maximiert werden. Selbst wenn beispielsweise die
Vulkanisationszeit auf der Grundlage des Abschnitts mit
der niedrigsten Temperatur festgesetzt ist, um eine
vollständige Vulkanisation des gesamten Elastomers
sicherzustellen, kann die Vulkanisationszeit stark
verringert werden, wodurch eine Kostenverringerung der
Elastomerprodukte erzielt wird.
Auch in dem Fall, bei dem der Abschnitt des nicht-
kreisförmigen Querschnitts eine Drossel ist, die das
Auslaßende des Einspritzkanals ausbildet, ist die Wirkung
der inneren Wärmeerzeugung des Elastomers selbst, wie in
dem vorstehend beschriebenen Fall, weiter gesteigert, so
daß der Temperaturanstieg wegen der inneren Wärme
erzeugung tief in den innersten Abschnitt hineinwirkt,
wodurch die Vulkanisationszeit stark verringert wird.
In dem Fall, bei dem der Abschnitt eines nicht-
kreisförmigen Querschnitts eine Drossel ist, kann die
Drossel einen langgezogenen, eine Einheit bildenden
Querschnitt haben. Auch in diesem Fall ist die Wirkung
der inneren Wärmeerzeugung des Elastomers selbst wie in
dem vorstehend beschriebenen Fall gesteigert, was es
leichter macht, daß der Temperaturanstieg wegen der
inneren Wärmeerzeugung des Elastomers tief in den
Mittenabschnitt hinein wirkt.
In dem Fall, bei dem der Abschnitt eines nicht-
kreisförmigen Querschnitts eine Drossel ist, kann die
Drossel eine Vielzahl an Öffnungen haben.
Auch in diesem Fall führt das Hindurchtreten des
Elastomers durch die Vielzahl an Öffnungen in der Drossel
zu einer hohen Scherbelastung, die in jedem Abschnitt des
durch jede Öffnung hindurchtretenden Elastomers erzeugt
wird, wobei sich die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung
des Elastomers über das gesamte von der Düse ausgetragene
Elastomer erstreckt, wodurch der Temperaturanstieg
wirkungsvoll realisiert ist.
In dem Fall, bei dem der Abschnitt eines nicht-
kreisförmigen Querschnitts eine Drossel ist, kann ferner
die Querschnittsform der Drossel derart abgeflacht sein,
daß sie in einer Richtung langgezogen ist, und daß
zumindest um die gegenüberliegenden Hauptaxialenden herum
die orthogonal zu der Hauptachse gemessene Abmessung
allmählich abnimmt, wenn die Enden angenähert werden.
Insbesondere bevorzugt kann die innere Wandseite der
Drossel im wesentlichen eine spitzwinklige Ecke um die
gegenüberliegenden Hauptaxialenden herum im Querschnitt
ausbilden. Anders ausgedrückt, kann die Drossel einen
abgeflachten im wesentlichen elliptischen Querschnitt
haben.
Im Fall dieser Form führt das Hindurchtreten des
Gießmaterials, oder des Elastomers, durch die Drossel zu
einer in dem Elastomer erzeugten Scherbeanspruchung,
wodurch natürlich das Elastomer selbst im Innern erwärmt
wird. Weil die Drossel eine abgeflachte Form hat, z. B. im
wesentlichen elliptisch, ist die Umfangslänge der inneren
Wandseite im Vergleich zu einer Drossel eines
kreisförmigen Querschnitts mit dem gleichen
Querschnittsgebiet derart vergrößert, daß das
Kontaktgebiet zwischen dem durch die Drossel
hindurchtretenden Elastomer und der inneren Wandseite
vergrößert ist, wobei es zu der in dem Elastomer
erzeugten Scherkraft kommt. Wegen der Form, bei der sich
die gegenüberliegenden inneren Wandseiten an den
gegenüberliegenden Hauptaxialenden allmählich aneinander
annähern, nimmt ferner die in dem Elastomer erzeugte
Reibungskraft ebenfalls zu, wodurch die Wirkung der
inneren Wärmeerzeugung des Elastomers selbst gesteigert
ist. Weil die Drossel eine abgeflachte Form hat, wirkt
außerdem der Temperaturanstieg wegen der inneren
Wärmeerzeugung des Elastomers tief in den Mittenabschnitt
hinein, so daß der Temperaturanstieg des gesamten
Elastomers wirkungsvoll erzielt wird und außerdem der
Temperaturunterschied zwischen dem innersten Abschnitt
und den Umfangsabschnitten minimiert ist. Deshalb ist die
Wirkung der Verkürzung der Vulkanisationszeit gesteigert.
Bei der Düse ist das Verhältnis des Nebenaxial
durchmessers zu dem Hauptaxialdurchmesser in der Drossel
eines abgeflachten im wesentlichen elliptischen
Querschnitts (Nebenaxialdurchmesser/Hauptaxial
durchmesser) bevorzugt im Bereich von 1/2 bis 1/5
festgesetzt.
Das bedeutet, daß wenn das Verhältnis von
Nebendurchmesser zu Hauptdurchmesser (d. h., der
Flachheitsfaktor) geringer als 1/5 ist, die Form
übermäßig abgeflacht ist, was zu einem vergrößerten
Widerstand des Hindurchtretens des Elastomers führt und
somit einen vergrößerten Einspritzdruck erfordert. Wenn
der Flachheitsfaktor größer als 1/2 ist, ist ferner die
Wirkung der abgeflachten Form verkleinert. Vom
Gesichtspunkt dieser Wirkungen her wird insbesondere
bevorzugt, daß der Flachheitsfaktor im Bereich von 1/3
bis 1/5 liegt.
Bezüglich der Drossel oder des abgeflachten im
wesentlichen elliptischen Querschnitts in der Düse kann
sie/er derart ausgestaltet sein, daß zwei gekrümmte
innere Wandseiten einander gegenüberliegend sind und
zusammenlaufen, um eine im wesentlichen spitzwinklige
Ecke an den Hauptaxialenden im Querschnitt auszubilden.
Beispielsweise kann sie/er derart ausgestaltet sein, daß
zwei innere Wandseiten in der Form von Bögen eines
relativ großen Radius einander gegenüberliegend sind und
an gegenüberliegenden Enden der Bögen kreuzweise
zusammenlaufen, wodurch eine Form wie ein Auge
ausgebildet wird.
In diesem Fall, wie in dem vorstehend genannten, ist
die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des Elastomers
selbst gesteigert, so daß der Temperaturanstieg wegen der
inneren Wärmeerzeugung des gesamten Elastomers
wirkungsvoll erzielt wird. Im Hinblick auf die Anordnung
nähern sich außerdem die gegenüberliegenden gekrümmten
inneren Wandseiten an den gegenüberliegenden
Hauptaxialenden allmählich aneinander an, so daß die
Reibung zwischen dem durch die Drossel hindurchtretenden
Elastomer und den inneren Wandseiten die in dem Elastomer
erzeugte Scherbeanspruchung vergrößert. Somit ist die
Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des Elastomers selbst
weiter gesteigert, um eine ausgezeichnete Wirkung für die
Vulkanisationszeitverkürzung zu gewährleisten.
Wenn die gegenüberliegenden Hauptaxialenden mit einem
Radius von nicht mehr als 1,0 mm gebogen sind, nimmt
insbesondere die in dem Elastomer erzeugte
Scherbeanspruchung zu, wobei das gleiche für die Wirkung
der inneren Wärmeerzeugung des Elastomers zutrifft.
Vom Gesichtspunkt der Wirkung der inneren
Wärmeerzeugung des Elastomers her ist ferner die Drossel
bevorzugt derart ausgestaltet, daß der Hauptaxial
durchmesser nicht mehr als 8 mm beträgt, und daß die
gegenüberliegenden gekrümmten inneren Wandseiten bogen
förmig sind, wobei sie einen Radius von nicht mehr als 14
mm aufweisen.
Ferner kann in der Drossel zumindest eine der zwei
inneren Wandseiten, die sich entlang der Hauptachse der
Querschnittsform einander gegenüberliegen, mit einem sich
nach innen erstreckenden Vorsprung versehen sein. Auch in
diesem Fall nimmt das Gebiet der inneren Wandseite der
Drossel zu, wobei das gleiche für das Kontaktgebiet mit
dem Elastomer zutrifft, das die in dem Elastomer erzeugte
Scherbelastung vergrößert, die Wirkung der inneren
Wärmeerzeugung des Elastomers steigert, wodurch eine
weiter gesteigerte Wirkung für die Vulkanisationszeit
verkürzung gewährleistet wird.
In dem Fall der Drossel mit einem im wesentlichen
elliptischen Querschnitt besteht ferner eine bevorzugte
Anordnung darin, daß die Drossel im Bereich von 10-70 mm
von dem Auslaß an dem vorderen Ende liegt, und daß sich
die Drossel jeweils durch Kegelabschnitte mit Kanal
abschnitten stromaufwärts (Einlaßseite) und stromabwärts
(Auslaßseite) der Drossel verbindet.
Dadurch wird das eingespritzte Elastomer durch die
Drossel hindurchgeführt, ohne auf einen übermäßigen
Widerstand zu stoßen, und anschließend durch den
stromabwärtigen Kanalabschnitt ohne eine abrupte
Ausdehnung hindurchgeführt und durch den Auslaß in eine
Spritzform eingespritzt. Somit kann die Wirkung der
Vulkanisationszeitverkürzung zufriedenstellend
beibehalten werden.
Wenn die Position der Drossel näher an den Auslaß
rückt, als vorstehend erwähnt, wird außerdem der
Öffnungswinkel des Kegelabschnitts stromabwärts der
Drossel größer, oder es wird unmöglich, einen derartigen
Kegelabschnitt an der stromabwärtigen Seite vorzusehen.
Wenn die Drossel weiter beabstandet von dem Auslaß ist
als es vorstehend erwähnt, ist ihr Abstand zu dem Auslaß
zu lang, was zu einer Gefahr des Temperaturabfalls des
Elastomers führt, bevor das Elastomer in die Spritzform
eingespritzt wird. Deshalb wird bevorzugt, daß die
Position der Drossel innerhalb dieses Bereichs, und mehr
bevorzugt im Bereich von 20-40 mm von dem Auslaß, liegt.
Von dem Gesichtspunkt dieser Wirkung her wird ferner
bevorzugt, daß der Öffnungswinkel des sich stromaufwärts
der Drossel in den Einspritzkanal befindlichen
Kegelabschnitts 30°-90° beträgt, und daß der
Öffnungswinkel des sich stromabwärts der Drossel
befindlichen Kegelabschnitts 15°-60° beträgt.
Das bedeutet, daß wenn der Öffnungswinkel des strom
aufwärtigen Kegelabschnitts kleiner ist als vorstehend
erwähnt, der Kegelabschnitt länger wird, während wenn er
größer ist als vorstehend erwähnt, der Widerstand für das
Hindurchtreten des Elastomers durch die Öffnung zunimmt.
Wenn der Öffnungswinkel des stromabwärtigen Kegelab
schnitts kleiner ist als vorstehend erwähnt, wird ferner
der Kegelabschnitt länger, was zu einem vergrößerten
Abstand von dem Auslaß der Drossel führt, während wenn er
größer ist als vorstehend erwähnt, die durch das Vorsehen
des Kegelabschnitts zu erzielende Wirkung nicht
vollständig erzielt wird, was eine Gefahr der
Temperaturabnahme des Elastomers auf sich zieht.
Es wird bevorzugt, daß das Querschnittsgebiet der
Drossel nicht mehr als 20 mm2 beträgt, und daß sein
prozentuales Verhältnis zu dem Querschnittsgebiet des
sich stromaufwärts der Drossel befindlichen
Kanalabschnitts nicht mehr als 20% beträgt, wodurch die
Einschnürwirkung durch die Drossel und die Wirkung der
Wärmeerzeugung voll ausgeübt werden können.
Von den Gesichtspunkten der Einschnürwirkung durch die
Drossel und der Wirkung der inneren Wärmeerzeugung des
Elastomers her wird insbesondere bevorzugt, daß das
Querschnittsgebiet der Drossel nicht mehr als 5 mm2
beträgt, und daß sein prozentuales Verhältnis zu dem
Querschnittsgebiet des sich stromaufwärts der Drossel
befindlichen Kanalabschnitts nicht mehr als 5% beträgt.
Eine Elastomerspritzgießmaschine mit der Spritzgieß
düse ist in der Lage, die Elastomergießvulkanisationszeit
durch die nicht-kreisförmige Querschnittsform der Drossel
oder dergleichen in dem Einspritzkanal der Düse zu
verkürzen. Ferner ist es durch geeignetes Auswählen der
Querschnittsform gemäß der Art des zu gießenden
Elastomerprodukts auch möglich, die Vulkanisationszeit
und folglich die Gießzykluszeit anzupassen.
Somit kann eine Vielzahl an Spritzgießmaschinen, die
sich in der Art der zur gießenden Elastomerprodukte
unterscheiden, installiert werden, wobei ihre
Zykluszeiten an einander angepaßt sind, wodurch es
möglich ist, gleichzeitig eine Vielzahl von Arten von
Elastomerprodukten zu gießen und somit die Effizienz der
Produktion einer großen Vielfalt von Elastomerprodukten
in kleinen Mengen zu verbessern.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Elastomerspritz
gießdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht von dem Auslaß der Düse;
Fig. 3 ist eine vergrößerte erläuternde Ansicht einer
Querschnittsform der Drossel der Düse;
Fig. 4 ist eine erläuternde Ansicht eines anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht eines noch anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 6 ist eine erläuternde Ansicht eines noch anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 7 ist eine erläuternde Ansicht eines noch anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 8 ist eine erläuternde Ansicht eines noch anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 9 ist eine erläuternde Ansicht eines noch anderen
Beispiels der Querschnittsform der Drossel;
Fig. 10 ist eine Querschnittansicht einer
Elastomerspritzgießdüse gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 ist eine Querschnittansicht einer
Elastomerspritzgießdüse gemäß einem noch anderen
Ausführungsbeispiel;
Fig. 12 ist eine Querschnittansicht eines
spritzzugießenden Elastomerprodukts;
Fig. 13 ist eine Querschnittansicht eines anderen
Beispiels eines spritzzugießenden Elastomerprodukts;
Fig. 14 ist eine Querschnittansicht, die die Konturen
einer Spritzgießmaschine zeigt;
Fig. 15 ist eine Querschnittansicht, die die Konturen
einer anderen Spritzgießmaschine zeigt;
Fig. 16 ist eine Querschnittansicht einer
herkömmlichen Spritzgießdüse.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung
beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf
beschränkt.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Elastomerspritz
gießdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Spritzgießdüse 1 ist bei diesem Ausführungs
beispiel wie bei einer herkömmlichen Düse an einem
vorderen Ende eines Einspritzzylinders 61 einer in der
Fig. 14 oder 15 gezeigten Spritzgießmaschine angebracht.
Ein vorderes Ende 1a der Düse ist kegelstumpfförmig und
dazu angepaßt, auf einen Einfüllanschluß für eine
Spritzform aufgesetzt zu sein, während ein hinteres Ende
der Düse eine Befestigung 2 ist, die an ihrem Außenumfang
ein Schraubgewinde 2a zum Befestigen an dem
Einspritzzylinder 61 hat. Die Düse 1 hat in ihrem Innern
einen Einspritzkanal 5, der sich an der mit der
Befestigung verbundenen Seite von einem Einlaß 3
dorthindurch zum vorderen Ende 1a erstreckt. Dieser
Einspritzkanal 5 ist innen mit einer Drossel 6 versehen,
die beispielsweise irgendwo in dem Kanal zwischen dem
Einlaß 3 und dem Auslaß 4 an dem vorderen Ende zur
Verkleinerung des Kanaldurchmessers angeordnet ist, um
die Fließgeschwindigkeit des Elastomers zu vergrößern,
das ein Gießmaterial ist.
Der Einspritzkanal 5 hat Kanalabschnitte 5a und 5b,
die sich jeweils stromaufwärts (Einlaßseite) und
stromabwärts (Auslaßseite) von der Drossel befinden, und
die im Querschnitt kreisförmig sind. Der Durchmesser des
stromabwärtigen Kanalabschnitts 5b ist auf ungefähr 1/2
bis 1/3 des Durchmesser des stromaufwärtigen
Kanalabschnitts 5a festgesetzt.
Die Drossel 6 in dem Einspritzkanal 5 hat zumindest
einen nicht-kreisförmigen Querschnitt. Bei der
Querschnittsform dieser Drossel 6 ist eine der vertikalen
und horizontalen Abmessungen größer als die andere, so
daß die Querschnittsform in der Richtung orthogonal zu
der längeren Abmessung abgeflacht ist. Es wird bevorzugt,
daß zumindest an den gegenüberliegenden Hauptaxialenden
die Abmessung orthogonal entlang der Hauptachse abnimmt,
wenn die gegenüberliegenden Enden angenähert werden.
Wie es beispielsweise in der Fig. 3 vergrößert gezeigt
ist, hat die Drossel eine relativ abgeflachte im
wesentlichen elliptische Querschnittform. Bezugszeichen
6a, 6a bezeichnen die gegenüberliegenden Hauptaxialenden
in der Querschnittsform. Unterdessen bezeichnen
Bezugszeichen 6b, 6b zwei gekrümmte innere Wandseiten,
die sich entlang der Hauptachse der Querschnittsform
einander gegenüberliegen.
Die abgeflachte im wesentlichen elliptische
Querschnittsform der Drossel 6 kann eine Form haben, bei
der die gegenüberliegenden Hauptaxialenden 6a, 6a in
einem vorbestimmten Radius wie bei einer wahren oder
regulären Ellipse gerundet sind. In der Praxis jedoch hat
die Querschnittsform vorzugsweise eine Form, bei der, wie
es in der Fig. 3 gezeigt ist, die zwei gegenüberliegenden
gekrümmten inneren Wandseiten 6b, 6b an den gegenüber
liegenden Enden 6a, 6a in einer spitzwinklig gebogenen
Form zusammenlaufen. Die Querschnittsform hat mehr
bevorzugt eine Form, bei der zwei bogenförmige innere
Wandseiten 6b, 6b eines relativ großen Radius einander
gegenüberliegen und bei der gekrümmte gegenüberliegende
Enden überkreuzt zusammenlaufen. Dies ist eine Form
ähnlich zu einem Auge oder einer bikonvexen Linse.
Bezüglich der Form, die an den gegenüberliegenden
Hauptaxialenden 6a, 6a eine spitzwinklig gebogene Form
hat, kann die spitzwinklig gebogene Form leicht gerundet
sein. In der Praxis jedoch wird bevorzugt, daß die
gegenüberliegenden Enden 6a, 6a in einem Radius von nicht
mehr als 1,0 mm gebogen sind. Es wird mehr bevorzugt, daß
die gegenüberliegenden Enden 6a, 6a mit einem sehr
kleinen Wert einer Rundung mit einem durchführbaren
Radius in der Größenordnung von ungefähr 0,2 mm oder mit
kleiner Rundung gebogen sind.
Es ist vorteilhaft, daß die Hauptachsenabmessung W in
der Querschnittsform der Drossel 6 nicht mehr als 8 mm
beträgt, während die zwei gegenüberliegenden gekrümmten
inneren Wandseiten 6b, 6b in einem Radius von nicht mehr
als 14 mm bogenförmig sind. Es ist insbesondere
vorteilhaft, daß die Hauptachsenabmessung W 2,5-5,5 mm
beträgt, der Radius R der gekrümmten inneren Wandseiten
6b, 6b im Bereich von 4 bis 8 mm liegt, während das
Verhältnis des zu der Hauptachse orthogonalen
Nebendurchmessers T zu dem Hauptdurchmesser W (T/W),
nämlich der Flachheitsfaktor, im Bereich von 1/2 bis 1/5
liegt.
Bezüglich der abgeflachten im wesentlichen
elliptischen Querschnittsform der Drossel 6 ist sie nicht
auf eine Form beschränkt, bei der die zwei gegenüber
liegenden gekrümmten inneren Wandseiten 6b, 6b Bögen mit
einem gegebenen Radius sind. Die Querschnittsform kann
eine etwas abgewandelte im wesentlichen elliptische Form
haben. Zum Beispiel können die gekrümmten inneren
Wandseiten 6b, 6b an einem Hauptachsenmittenabschnitt und
an gegenüberliegenden Hauptachsenendabschnitten
verschiedene Krümmungsradien haben. Bei einem anderen in
der Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der
Mittenabschnitt flach, wohingegen die gegenüberliegenden
Endabschnitte allein in einem vorbestimmten
Krümmungsradius gekrümmt oder im wesentlichen linear
sind, um an den gegenüberliegenden Enden eine
Dreiecksform auszubilden.
In jedem dieser Fälle nähern sich die gegenüber
liegenden gekrümmten inneren Wandseiten 6b, 6b in
Richtung der gegenüberliegenden Hauptaxialenden 6a, 6a an
einander an, wodurch die Scherbeanspruchung wegen der
Reibung zwischen den inneren Wandseiten 6b, 6b und des
Elastomers, das durch die gegenüberliegenden
Endabschnitte hindurchtritt, vergrößert wird.
Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel, bei dem in der Drossel
6 des im wesentlichen elliptischen Querschnitts der
erforderliche Bereich, wie beispielsweise die Mitte von
zumindest einer der gegenüberliegenden gekrümmten inneren
Wandseiten 6b, 6b mit einem sich leicht nach innen
erstreckenden Vorsprung 9 versehen ist. In diesem Fall
sind die Umfangslängen der inneren Wandseiten 6b, 6b der
Drossel 6 vergrößert, wodurch das Kontaktgebiet der
inneren Wandseiten 6b, 6b mit dem durch die Drossel 6
hindurchtretenden Elastomer vergrößert wird. Wenn
Aussparungen in den inneren Wandseiten 6b, 6b ausgebildet
sind, wird, obwohl nicht dargestellt, das Kontaktgebiet
der inneren Wandseiten mit dem Elastomer ebenfalls
vergrößert.
Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem in der Drossel
6 des im wesentlichen elliptischen Querschnitts die
innere Wandseite 6c entlang des Umfangs gewellt ist. In
diesem Fall nimmt das Kontaktgebiet zwischen dem durch
die Drossel 6 hindurchtretenden Elastomer und der inneren
Wandseite 6c zu, wobei das Vorhandensein der Riefelung
die Erzeugung der Scherbeanspruchung erleichtert, so daß
die Wirkung der inneren Wärmeerzeugung wegen des durch
die Drossel 6 hindurchtretenden Elastomers gesteigert
wird und der Temperaturanstieg wegen der Wärmeerzeugung
ohne weiteres tief in das Elastomer hineindringt.
Ferner ist die Drossel mit einem nicht-kreisförmigen
Querschnitt nicht auf die vorstehend beschriebenen
Beispiele beschränkt, deren Grundform eine im
wesentlichen elliptische Querschnittsform hat. Wie es
beispielsweise in der Fig. 7 gezeigt ist, kann der
Querschnitt eine im wesentlichen abgeflachte Rautenform
haben, bei der die gegenüberliegenden Hauptaxialenden 6a,
6a derart zusammenlaufen, daß sie eine Ecke ausbilden.
Darüberhinaus kann die Querschnittsform eine im
wesentlichen rechtwinklige Form, bei der die länglichen
gegenüberliegenden Enden einer derartigen im wesentlichen
rechtwinkligen Form halbkreisförmig sind, oder andere
langgezogene, eine Einheit bildende Formen haben. Vom
Gesichtspunkt der Wirkung der inneren Wärmeerzeugung an
den gegenüberliegenden Endabschnitten jedoch sind
derartige Querschnitte so beschaffen wie das, bei dem die
gegenüberliegenden Hauptaxialenden Ecken ausbilden und
zusammenhängend sind, wie bei dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel, und einem anderen, das
mit Vorsprüngen oder Riefelungen versehen ist.
Querschnitte anderer Formen können ebenfalls eingesetzt
werden.
Ferner kann die Drossel 6 mit einem nicht-kreis
förmigen Querschnitt in dem Einspritzkanal 5 ebenfalls in
einer Form mit einer Vielzahl an Öffnungen 6d ausgebildet
sein, wie es in der Fig. 8 gezeigt ist. Im Vergleich zu
einer Drossel mit demselben Querschnittsgebiet ist in
diesem Fall das Kontaktgebiet der Wandseite mit dem durch
die Öffnungen 6d in der Drossel 6 hindurchtretenden
Elastomer vergrößert. Ferner führt das Hindurchtreten
durch die schmalen Öffnungen zu einer vergrößerten
Scherbeanspruchung in dem Elastomer, was die Wirkung der
inneren Wärmeerzeugung des Elastomers vergrößert, so daß
die Temperatur des von der Düse eingespritzten Elastomers
gleichförmig überall ansteigt.
Außerdem ist die Vielzahl an Öffnungen 6d nicht auf
kreisförmige Öffnungen beschränkt, wie gezeigt, wobei
zahlreiche Formen verwendet werden können; zum Beispiel,
wie es in der Fig. 9 gezeigt ist, kann eine kreisförmige
Drossel 6 mit einem sich kreuzenden Element 6e versehen
sein, um die Drossel 6 in eine Vielzahl von
Sektorenöffnungen 6d zu unterteilen.
Bei jedem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
beträgt die Länge der Drossel 6 vorzugsweise ungefähr 2-5
mm, obwohl es gemäß Konfigurationsfaktoren einschließlich
der Querschnittsform und des Querschnittsgebiets und der
Hauptachsenabmessung zu Abweichungen kommt. Außerdem ist
es möglich, den vorstehend erwähnten Wert der Länge zu
verkleinern oder zu vergrößern und je größer die Länge
ist, desto höher ist die Einschnürwirkung und die
Wärmeerzeugungswirkung, wobei jedoch der Einspritz
widerstand entsprechend zunimmt.
Wie es in der Fig. 10 gezeigt ist, kann die Drossel 6
durch jeweilige Kanten mit stromaufwärtigen und
stromabwärtigen Kanalabschnitten 5a und 5b verbunden
sein. In normalen Fällen jedoch, wie es in der Fig. 1
gezeigt ist, sind Kegelabschnitte 7a und 7b vorhanden,
die von der Drossel 6, bevorzugt allmählich, im
Durchmesser zunehmen und zu den stromaufwärtigen und
stromabwärtigen Kanalabschnitten 5a und 5b führen. Diese
Konstruktion gestattet es dem Elastomer, störungsfrei
durch die Drossel 6 von dem Kanalabschnitt 5a über den
Kegelabschnitt 7a hindurchzutreten und in den
Kanalabschnitt 5b zu fließen, während es sich allmählich
an dem stromabwärtigen Kegelabschnitt 7b ausdehnt.
Insbesondere in dem Fall, bei dem der Durchmesser
beginnend von der Drossel 6 zum Kanalabschnitt 5b
stromabwärts der Drossel 6 schnell zunimmt, dehnt sich
das durch die Drossel 6 hindurchtretende Elastomer
schnell aus, so daß ihm die Wärme entzogen wird. Dies
führt zu einem unerwünschten Temperaturabfall.
Ferner wird bevorzugt, daß der Öffnungswinkel α1 des
Kegelabschnitts 7a stromaufwärts der Drossel 6 des Kanals
5 30-90° beträgt und daß der Öffnungswinkel α2 des Kegel
abschnitts 7b stromabwärts der Drossel 6 des Kanals 5
15-60° beträgt. Üblicherweise sollte der Öffnungswinkel
α2 des stromabwärtigen Kegelabschnitts 7b kleiner als der
Öffnungswinkel α1 des stromaufwärtigen Kegelabschnitts 7a
sein. Beispielsweise beträgt in dem Fall des in der Fig.
1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Öffnungswinkel α1
des Kegelabschnitts 7a 60°, und der Öffnungswinkel α2 des
Kegelabschnitts 7b 30°.
Ferner kann die Position der Drossel 6 an einer
beliebigen Stelle zwischen dem Einlaß 3 und dem Auslaß 4
des Einspritzkanals 5 in der Düse liegen; beispielsweise
kann die Drossel derart positioniert sein, daß sie einen
Auslaß 4 bildet. In der Praxis jedoch befindet sie sich
im Bereich bevorzugt von 10 bis 70 mm, mehr bevorzugt von
20 bis 40 mm von dem Auslaß 4.
Um die schnelle Ausdehnung des durch die Drossel 6
hindurchtretenden Elastomers zu verhindern, ist
einerseits der zu dem mit dem Auslaß verbundenen
Kanalabschnitt 5b führende Kegelabschnitt 7b
erforderlich. Andererseits, je länger die Zeit für das in
die Spritzform einzuspritzende Elastomer ist, die für das
Durchtreten durch die Drossel in Anspruch genommen wird,
desto stärker neigt die Elastomertemperatur zum Abnehmen,
was bedeutet, daß die Wirkung der Verkürzung der
Vulkanisationszeit nicht erzielt werden kann. Deshalb
wird bevorzugt, daß die Drossel innerhalb des
vorgenannten Bereichs positioniert wird.
Es wird bevorzugt, daß das Querschnittsgebiet der
Drossel 6 nicht mehr als 20,0 mm2 beträgt und sein
prozentuales Verhältnis zu dem Querschnittsgebiet des
stromaufwärtigen Kanalabschnitts 5a nicht mehr als 20%
beträgt. Wenn das Querschnittsgebiet und sein
prozentuales Verhältnis diese Werte übersteigen, kann
weder die Einschnürwirkung wegen des Vorsehens der
Drossel 6 erzielt werden, noch kann erwartet werden, eine
vergrößerte Einspritzgeschwindigkeit oder die Wirkung der
Wärmeerzeugung zu erzielen. Von den Gesichtspunkten der
Einschnürwirkung und der Wirkung der Wärmeerzeugung wird
insbesondere bevorzugt, daß das Querschnittsgebiet der
Drossel 6 nicht mehr als 5 mm2 beträgt und nicht mehr als
5% des Querschnittsgebiets des stromaufwärtigen
Kanalabschnitts 5a beträgt. Wenn das Querschnittsgebiet
zu klein ist, wird der Fließwiderstand übermäßig hoch,
was einen Einfluß auf die Einspritzgeschwindigkeit hat.
Somit wird das Querschnittsgebiet bevorzugt auf nicht
weniger als 2,5 mm2 festgesetzt.
Die Fig. 10 und 11 zeigen jeweils andere
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Elastomerspritzgießdüsen, wobei die Ausführungsbeispiele
die gleiche Grundanordnung wie bei dem vorstehend
genannten Ausführungsbeispiel haben und gleiche
Bezugszeichen gleiche Teile bezeichnen. Eine ausführliche
Beschreibung hierfür wird weggelassen.
In der Düse 1 des in der Fig. 10 gezeigten
Ausführungsbeispiels ist die Drossel 6 in dem Einspritz
kanal 5 mehr entfernt von dem Auslaß 4 angeordnet, als
dies bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel der Fall
ist. Ferner ist das stromaufwärtige Ende der Drossel 6
mit dem stromaufwärtigen Kanalabschnitt 5a über einen
Kegelabschnitt 7a, der um die Drosselöffnung herum eine
Kante 8a hat, und insbesondere durch einen Kegelabschnitt
7a verbunden, der einen Öffnungswinkel α1 von ungefähr
90° ausbildet. Ferner ist das stromabwärtige Ende der
Drossel 6 mit den stromabwärtigen Kanalabschnitt 5b durch
eine Kante 8b verbunden, die zu dem Drosselöffnungsende
leicht geneigt ist.
Die Düse 1 des Ausführungsbeispiels in Fig. 11 ist in
der Grundanordnung der Drossel 6 in dem Einspritzkanal 5
bei dem vorstehend genannten Ausführungsbeispiel gleich.
Jedoch ist das stromaufwärtige Ende der Drossel 6 mit dem
stromaufwärtigen Kanalabschnitt 5a durch einen Kegel
abschnitt 7a mit einem Öffnungswinkel α1 von 60°
verbunden, wie bei dem in der Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel. Ferner ist das stromabwärtige Ende
der Drossel 6 mit dem stromabwärtigen Kanalabschnitt 5b
durch eine Kante 8b verbunden, die wie bei dem vorstehend
genannten leicht geneigt ist.
Außerdem ist der Abschnitt mit zumindest einem nicht-
kreisförmigen Querschnitt in dem Einspritzkanal 5
innerhalb der Düse 1 nicht auf eine an einer
Zwischenposition zwischen Enden des Kanals angeordnete
Drossel oder auf eine an dem Auslaß am vorderen Ende
angeordnete Drossel beschränkt, wie bei dem
veranschaulichten Ausführungsbeispielen. Obwohl nicht
dargestellt, kann der von der Drossel verschiedene
Einspritzkanal 5 derart ausgebildet sein, um einen wie
vorstehend beschriebenen nicht-kreisförmigen Querschnitt
zu haben. Weiterhin kann eine Vielzahl von Abschnitten
mit einem nicht-kreisförmigen Querschnitt ausgebildet
sein.
Die Spritzgießdüse 1 für Elastomer wird bei den
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wie bei
dem Stand der Technik verwendet; die Düse 1 ist an dem
vorderen Ende des Einspritzzylinders 61 der
Einspritzvorrichtung 60 an einer Spritzgießmaschine A in
der Fig. 14, oder an einer Spritzgießmaschine B in der
Fig. 15, befestigt.
Beispielsweise tritt beim Spritzgießen unter
Verwendung der Düse 1 des in den Fig. 1 bis 3 gezeigten
Ausführungsbeispiels ein als Gießmaterial dienendes nicht
vulkanisiertes Elastomer, das in der Einspritzvorrichtung
60 plastifiziert und von dem Einspritzzylinder 61 in
einem vorbestimmten erwärmten Zustand extrudiert wird,
durch den Einspritzkanal 5 in der Düse und dann durch die
Drossel 6 hindurch, die an einer beliebigen Stelle in dem
Kanal 5 angeordnet ist, so daß die Fließgeschwindigkeit
durch den Einschnüreffekt der Drossel 6 derart vergrößert
ist, daß das Elastomer von dem Auslaß 4 an dem vorderen
Ende in den Anguß 41 der Spritzform 40 mit hoher
Geschwindigkeit eingespritzt wird, um durch einen
Angußkanal 42 den Hohlraum 43 der Spritzform 40 zu
füllen.
In diesem Fall tritt das einzuspritzende Elastomer
durch die Drossel 6 hindurch, wodurch innerhalb des
Elastomers eine Scherbeanspruchung erzeugt wird, um das
Elastomer im Innern derart zu erwärmen, daß die
Temperatur des Elastomers ansteigt. Die Drossel 6 hat
einen abgeflachten im wesentlichen elliptischen
Querschnitt, beispielsweise einen speziellen im
wesentlichen elliptischen Querschnitt, so daß zwei
gekrümmte innere Wandseiten 6b, 6b zusammenlaufen, um im
Querschnitt an den Hauptaxialenden 6a, 6a eine
spitzwinklige Eckenform auszubilden. Somit nimmt das
Kontaktgebiet zwischen dem durch die Drossel 6
hindurchtretenden Elastomer und den inneren Wandseiten
der Drossel zu, wodurch die Reibungskraft auf das
Elastomer und die in dem Elastomer erzeugte
Scherbeanspruchung vergrößert werden.
Insbesondere, je näher zu den gegenüberliegenden
Hauptaxialenden in der Drossel 6, desto kleiner ist der
Abstand zwischen den zwei gegenüberliegenden gekrümmten
inneren Wandseiten 6b, 6b. Aus diesem Grund wird für das
Elastomer in der Drossel 6 seine Scherbeanspruchung in
der Nähe der gegenüberliegenden Hauptaxialenden 6a, 6a
vergrößert. Weiterhin nimmt die Wirkung der inneren
Wärmeerzeugung des Elastomers zu. Überdies wird der
Temperaturanstieg wegen dieser inneren Wärmeerzeugung an
einem innersten Abschnitt im Querschnitt des Elastomers
mit dem Ergebnis bewirkt, daß die Temperatur des gesamten
Elastomers wirkungsvoll auf ein Maß ansteigt, bei dem die
Temperaturdifferenz zwischen dem innersten Abschnitten
und den Randabschnitten minimiert ist.
Eine Kombination der Wirkung der Temperaturzunahme
wegen der inneren Wärmeerzeugung des in die Spritzform 40
eingespritzten Elastomers und der Wirkung der Abnahme bei
der Temperaturdifferenz in dem Elastomer ermöglicht eine
starke Verkürzung der Vulkanisationszeit, selbst wenn die
Vulkanisationszeit auf der Grundlage des Abschnitts mit
der niedrigsten Temperatur derart festgesetzt ist, um
eine vollständige Vulkanisation des gesamten Elastomers
sicherzustellen. Ferner können die Vulkanisationszeit und
folglich die Gießzykluszeit gemäß der Art des zu
gießenden Elastomerprodukt eingestellt und festgesetzt
werden.
Somit kann eine Vielzahl der Spritzgießmaschinen
installiert werden, die sich in der Art der zu gießenden
Elastomerprodukte unterscheiden, wobei ihre
Gießzykluszeiten an einander angepaßt sind, wodurch es
möglich wird, gleichzeitig eine Vielzahl von Produktarten
durch Spritzgießen herzustellen, was die Regelung des
Gießbetriebs erleichtert, das Spritzgießen einer großen
Vielfalt von Elastomerprodukten in kleinen Chargen
rationalisiert und somit die Produktivität erhöht.
Die durch die Spritzgießdüse der vorstehend
beschriebenen Erfindung erzielte Wirkung wird aus einem
Vergleich einer Vulkanisationszeit bei den folgenden
Spritzgießtests für Elastomerprodukte deutlich, die in
den Fig. 12 und 13 gezeigt sind.
Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von
Spritzgießtests für ein in der Fig. 12 gezeigtes
Elastomerprodukt, wobei das Spritzgießen unter Verwendung
eines Elastomermaterials mit einer in der nachfolgenden
Tabelle 3 gezeigten Elastomermischung (a) bei einer
Spritzformtemperatur von 160°C und einer geregelten
Schneckentemperatur von 90°C ausgeführt wurde. Die Härte
des verwendeten Elastomers betrug 55 Grad (gemessen gemäß
der Definition durch JIS-A unter Verwendung eines
Härtetesters).
Außerdem ist das Elastomerprodukt in der Fig. 12 ein
Schwingungsisolator (mit einem Durchmesser von 50 mm und
einer Höhe von 25 mm) für Kraftfahrzeuge, mit zwei
Befestigungsmetallteilen 11 und 12 und einem
Elastomerkörper 13, der durch Vulkanisiergießen zwischen
sie gesetzt ist, wobei er mit ihnen eine Einheit bildet.
Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von
Spritzgießtests für ein in der Fig. 13 gezeigtes
Elastomerprodukt 20, wobei das Spritzgießen unter
Verwendung eines Elastomermaterials mit einer in der
nachfolgenden Tabelle 3 gezeigten Elastomermischung (b)
bei einer Spritzformtemperatur von 170°C und einer
geregelten Schneckentemperatur von 95°C ausgeführt wurde.
Die Härte des verwendeten Elastomers betrug 64 Grad
(gemessen gemäß der Definition durch JIS-A unter
Verwendung eines Härtetesters).
Das in der Fig. 13 gezeigte Elastomerprodukt 20 ist
eine hohle Feder, die ein plattenartiges
Befestigungsgrundmetall 21 und einen durch ein
Vulkanisiergießen einstückig damit verbundenen hohlen
Elastomerkörper 22 aufweist. Das Elastomerprodukt 20 wird
als ein Zusatzgerät für eine Feder verwendet, die
beispielsweise bei einem Hinterrad eines Kraftfahrzeugs
installiert ist, um zu verhindern, daß eine Metallfeder
sich über eine Höchstgrenze biegt oder gegen den Rahmen
stößt.
In dem nachfolgenden Tabellen 1 und 2 ist die
Spritzgießmaschine B von einer Inline-Bauart der in der
Fig. 15 gezeigten Spritzgießmaschine B.
Ferner bezieht sich in den Tabellen 1 und 2 in der
"Düsenform" genannten Reihe (I) auf die Düsenform bei dem
in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, (II) bezieht
sich auf die Düsenform bei dem in der Fig. 10 gezeigten
Ausführungsbeispiel, (III) bezieht sich auf die Düsenform
bei dem in der Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel, und
(IV) bezieht sich auf eine in der Fig. 16 gezeigte
herkömmliche Düsenbauart, wobei die Größen und Formen der
Drossel und anderer Abschnitte in den Tabellen
eingetragen sind. Ferner wird die in den Tabellen
gezeigte Ausgangstemperatur für das Elastomer in dem
Werkzeug durch Messen der Temperatur des in die
Spritzform eingespritzten Elastomers erhalten, und die
Freistrahltemperatur des Elastomers wird durch Messen der
Temperatur des Elastomers erhalten, das von der Düse frei
eingespritzt wird.
Bei einer in den Tabellen 1 und 2 gezeigten kritischen
Härte(Vulkanisations-)zeit bezieht sich ferner
"Unausgehärtet NG" auf einen Fall (oder einen Fall einer
unzureichenden Vulkanisation), bei dem ein
unvulkanisierter Abschnitt in dem Elastomer des
gegossenen Produkts verbleibt.
Gemäß den Vergleichstests für die Vulkanisationszeit
in der vorstehend genannten Tabelle 1 war beim Gießen des
in der Fig. 12 gezeigten Elastomerprodukts eine
Vulkanisationszeit von 7-8 Minuten bei Verwendung der
herkömmlichen Düse erforderlich, wohingegen die
Vulkanisation in 5-6 Minuten bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Düse beendet wurde. Ferner war beim
Gießen des in der Fig. 13 gezeigten Elastomerprodukts
eine Vulkanisationszeit von 4-8 Minuten bei Verwendung
der herkömmlichen Düse erforderlich, wohingegen die
Vulkanisation innerhalb von 3 Minuten bei Verwendung der
erfindungsgemäßen Düse beendet wurde.
Somit wird gemäß der erfindungsgemäßen Spritzgießdüse
die Wirkung des Temperaturanstiegs wegen der inneren
Wärmeerzeugung des in eine Spritzform eingespritzten
Elastomers verstärkt, wobei der Temperaturunterschied in
dem Elastomer wegen der inneren Wärmeerzeugung des
Elastomers verkleinert ist. Dadurch wird die
Vulkanisationszeit stark verkleinert, die Effizienz des
Spritzgießens von Elastomerprodukten vergrößert, die
Produktivität verbessert und ein Beitrag zur
Kostenverringerung geleistet.
Zusammenfassend bezieht sich die Erfindung auf eine
Elastomerspritzgießdüse 1, eine Spritzgießmaschine A, B
und ein Verfahren unter Verwendung der Düse, die
hauptsächlich für das Spritzgießen der Elastomerartikel,
wie z. B. Elastomerschwingungsisolatoren für
Kraftfahrzeuge, verwendet werden. Es ist beabsichtigt,
die Effizienz des Gießens und die Produktivität von
Elastomerprodukten zu vergrößern und die
Produktionskosten zu verringern. Zumindest ein Abschnitt
eines sich durch die Spritzgießdüse 1 erstreckenden
Einspritzkanals 5 hat einen nicht-kreisförmigen
Querschnitt. Beispielsweise hat eine Drossel 6 in dem
Einspritzkanal 5 einen abgeflachten im wesentlichen
elliptischen Querschnitt, dessen zwei gegenüberliegende
gekrümmte inneren Wandseiten 6b, 6b zusammenlaufen, um an
Hauptaxialenden 6a, 6a im Querschnitt eine spitzwinklige
Ecke auszubilden. Diese Konstruktion steigert die Wirkung
der inneren Wärmeerzeugung des durch den nicht-
kreisförmigen Querschnittsabschnitt hindurchtretenden
Elastomers, was den Temperaturanstieg auch am innersten
Abschnitt des Elastomers fördert. Somit ist die
Aushärtezeit dank dem Temperaturanstieg des gesamten
Elastomers wegen der inneren Wärmeerzeugung verkürzt.
Claims (19)
1. Elastomerspritzgießdüse (1), mit einem sich durch die
Düse erstreckenden Einspritzkanal (5),
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest ein Abschnitt des Einspritzkanals (5) einen
nicht-kreisförmigen Querschnitt hat.
2. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abschnitt eine Drossel (6) ist, die zwischen Enden
des Einspritzkanals (5) angeordnet ist.
3. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abschnitt eine Drossel (6) ist, die das Auslaßende
(4) des Einspritzkanals (5) bildet.
4. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drossel (6) einen langgezogenen, eine Einheit
bildenden Querschnitt hat.
5. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drossel (6) eine Vielzahl an Öffnungen (6d) hat.
6. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Querschnitt der Drossel (6) eine abgeflachte Form
hat, so daß sie in einer Richtung langgezogen ist und
zumindest um Hauptaxialenden (6a, 6a) herum eine
orthogonal zu ihren Hauptachsen gemessene Abmessung
allmählich abnimmt, wenn eines der Hauptaxialenden (6a,
6a) angenähert wird.
7. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine innere Fläche der Drossel (6) eine im
wesentlichen spitzwinklige Eckenform an den
Hauptaxialenden (6a, 6a) im Querschnitt hat.
8. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drossel (6) einen abgeflachten im wesentlichen
elliptischen Querschnitt hat.
9. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verhältnis eines Nebendurchmessers zu einem
Hauptdurchmesser (Nebendurchmesser/Hauptdurchmesser)
hinsichtlich der Drossel (6) im Bereich von 1/2 bis 1/5
festgesetzt ist.
10. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwei gekrümmte innere Wandseiten der Drossel (6)
derart zusammenlaufen, um im Querschnitt an den
Hauptaxialenden (6a, 6a) eine im wesentlichen
spitzwinklige Ecke auszubilden.
11. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Hauptaxialenden (6a, 6a) der Drossel (6) einen
Krümmungsradius von nicht mehr als 1,0 mm haben.
12. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Querschnitt der Hauptaxialdurchmesser der Drossel
(6) nicht mehr als 8 mm beträgt, während die einander
gegenüberliegenden gekrümmten inneren Wandseiten (6b, 6b)
bogenförmig sind, wobei sie einen Radius von nicht mehr
als 14 mm aufweisen.
13. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein sich nach innen erstreckender Vorsprung an
zumindest einer der inneren Wandseiten (6b, 6b)
vorgesehen ist, die einander entlang der Hauptachse im
Querschnitt der Drossel (6) gegenüberliegend sind.
14. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Drossel (6) in einem Bereich von 10-70 mm von
einem Auslaß (4) am vorderen Ende liegt und sich jeweils
durch Kegelabschnitte (7a, 7b) mit Abschnitten
stromaufwärts und stromabwärts der Drossel verbindet.
15. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Öffnungswinkel des stromaufwärts der Drossel
angeordneten Kegelabschnitts (7a) 30°-90° beträgt,
während ein Öffnungswinkel des stromabwärts angeordneten
Kegelabschnitts (7b) 15°-60° beträgt.
16. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Querschnittsgebiet der Drossel (6) nicht größer
als 20 mm2 ist und nicht mehr als 20% eines
Querschnittsgebiets eines stromaufwärts der Drossel (6)
angeordneten Kanalabschnitts (5a) beträgt.
17. Elastomerspritzgießdüse nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Querschnittsgebiet der Drossel (6) nicht größer
als 5 mm2 ist und nicht mehr als 5% des Querschnitts
gebiets des stromaufwärts der Drossel angeordneten
Kanalabschnitts (5a) beträgt.
18. Elastomerspritzgießmaschine (A, B), mit einer
Spritzgießdüse (1) nach einem der Ansprüche 1-17.
19. Verfahren zum Spritzgießen eines Elastomers, unter
Verwendung einer Vielzahl von Spritzgießmaschinen (A, B)
nach Anspruch 18, wobei jede der Spritzgießmaschinen (A,
B) jeweils jede einer Vielzahl von Arten von
Elastomerprodukten herstellt, und wobei Gießzykluszeiten
der Spritzgießmaschinen aneinander angepaßt werden, um
gleichzeitig die Vielzahl der Arten von
Elastomerprodukten herzustellen.
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