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Verfahren zum Spritzgießen von plastischem Werkstoff.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von plastischem
Werkstoff um eine steife Verstärkungseinlage, z. B. aus Metall, wobei während der
Änfangsatadien des Spritzgießens die Verstärkungseinlage in einer Spritzgußform
mittels Stiften o. dgl. gehalten wird und diese Stifte während der Endstadien des
Spritzgießens zurückgezogen werden, so daß der plastische Werkstoff die von den
zurückgezogenen Stiften freigegebenen Räume auffüllen kann.
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Ein solches Verfahren ist in der GB-PS 1 131 612 beschrieben.
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Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß der kritische Punkt dieses Verfahrens
in der Bestimmung des Zeitpunkts für das Zurückziehen der Stifte liegt. Werden nämlich
die Stifte zu früh während des Spritzgießens aus der Spritzgußform zurückgezogen,
während
der plastische Werkstoff noch sehr flüssig ist, so besteht, obwohl der Werkstoff
in die von den Stiften freigegebenen Räume zu deren Auffüllung sofort hineinfließt,
die Gefahr, daß sich die Verstärkungseinlage aus ihrer Lage in der Spritzgußform
herausbewegt und infolgedessen nicht mehr die gewünschte Soll-Lage innerhalb des
aus dem plastischen Werkstoff bestehenden Mantels des Fertigartikels einnimmt.
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Wird andererseits das Zurückziehen der Stifte hinausgezögert, bis
der plastische Werkstoff weniger flüssig ist, und zwar in Hinblick auf die Reduzierung
des Risikos einer Herausbewegung der Verstärkungseinlage aus ihrer Soll-Lage, so
füllt der Werkstoff nicht immer die von den Stiften freigegebenen Räume auf, so
daß der Fertigartikel infolgedessen an seiner Oberfläche Vertiefungen oder Außenabmessungen
ausweist, die nicht akzeptabel sind.
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In beiden Fällen muß der zum Auffüllen der Räume notwendige, zusätzliche
plastische Werkstoff bei Durchführung des in der britischen Patentschrift beschriebenen
Verfahrens in die Spritzgußform von der oder den Einspritzöffnungen her eintreten,
und daher schließt sich eine an den Einspritzdruck zur Erzielung eines Werkstoffflusses
innerhalb der Spritzgußform von der oder den Öffnungen in Richtung auf die zu füllenden
Räume an. Tatsächlich reicht aber der Einspritzdruck zur Erreichung der notwendigen
Bewegung nicht aus, wenn das Zurückziehen der Stifte hinreichend lang hinausgezögert
wird, um so sicherzustellen, daß sich die Verstärkungseinlage innerhalb der Spritzgußform
nicht bewegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln,
das die oben beschriebene Schwierigkeit überwindet.
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Erfindungsgemäß ist das Verfahren zum Spritzgießen von plastischem
Werkstoff um eine steife Verstärkungseinlage gekennzeichnet durch eine lageunveränderliche
Anordnung der Verstärkungseinlage in einer Spritzgußform mittels Stiften o. dgl.,
die in die Form hineinragen, durch Einspritzen des synthetischen plastischen Werkstoffs
in die Form im wesentlichen zur Auffüllung derselben, durch Zurückziehen der Stifte
aus der Form, während der plastische Werkstoff noch flüssig ist, und durch Verkleinerung
des Volumens der Form, damit der fltssige plastische Werkstoff die in der Form durch
Zurückziehen der Stifte entstandenen Räume auffüllt und sich um die Verstärkungseinlage
herumverdichtet.
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Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand eines Beispiels
und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 einen
Querschnitt durch ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei die Stifte in die Spritzgußform vorragen und Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden
Schnitt, wobei die Stifte aus der Form zurückgezogen sind.
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Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, besitzt das Werkzeug eine
Bodenplatte 10, auf der Abstandsblöcke 11 mit Durchbrechungen 1-2 angeordnet sind.
Letztere dienen der Durch= führung von Hydraulikeinheiten 13. An den Oberseiten
der Abstandsblocke 11 ist eine Platte 14 mit Durchbrechungen 15
ebenfalls
als Durchführungen für die Hydraulikeinheiten 13 und mit abgeschrägten oberen Widerlagerflächen
16 befestigt.
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Zum Werkzeug gehört ferner ein Zwischenglied 17 mit einer Vielzahl
von Hydraulikeinheiten, von denen vier bei 18 erkennbar sind. Über dem Zwischenglied
17 liegt eine Kopfplatte 19 des Werkzeugs mit randseitigen, abgeschrägten Widerlagerflächen
20. Die Kolbenstange 21 einer jeden Hydraulikeinheit 18 ist endseitig an einem Keilglied
22 befestigt. Dabei liegen die oberen Keilglieder 22 zwischen den abgeschrägten
Widerlagerflächen 20 der Kopfplatte 19 und den Widerlagerflächen 23 des Zwischenglieds
17. Entsprechend liegen'die unteren Keilglieder 22 zwischen Widerlagerflächen 16
der Platte 14 und Widerlagerflächen 24 des Zwischenglieds 17.
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Die mit 25 bezeichnete Spritzgußform wird von einander gegenüberliegenden
Wänden 26 eines Durchbruchs im Zwischenglied 17, von einem an der Kopfplatte befestigten
oberen Formteil 27 und von einem an der Platte 14 befestigten unteren Formteil 28
gebildet. Im unteren Formteil 28 ist eine längsverlaufende Bohrung 29 vorgesehen,
in der ein Auswerfer 30 von einer Auswerferplatte 31 bewegbar ist, die von einer
nicht dargestellten Hydraulikeinheit zu betätigen ist. Die Auswerferplatte 31 wird
von an der Platte 14 festgelegten Stäben 32 geführt.
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Im Zwischenglied 17 sind zwei Sätze von Stiften 33 angeordnet. Diese
Stifte 33 können in Bohrungen 34 im Zwischenglied 17 aus ihren in Fig. 1 dargestellten
Stellungen, in denen sie in die Spritzgußform 25 hineinragen, in die in Fig. 2 dargestellten
Stellungen verschoben werden, in denen ihre
freien Enden mit den
Wänden 26 fluchten. Die äußeren Enden der Stifte 33 stehen mit Gleitsteinen 35 in
Verbindung, die zur Erzielung der gewünschten Bewegung der Stifte 33 horizontal
bewegbar sind. In Jedem Gleitstein 35 ist eine schräg liegende Bohrung 36 vorgesehen,
in der ein Stab 37 verschiebbar ist. Die Stäbe 37 sind drehfest an Gleitblöcken
38 festgelegt, die ihrerseits mit den Kolbenstangen 39 der Hydraulikeinheiten 13
verbunden sind. Die Gleitblöcke 38 werden vertikal im Zwischenglied 17 geführt,
und die Zylinder der Hydraulikeinheiten 13 sind bei 47 am Zwischenglied 17 festgelegt.
Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, bewegen sich ausgehend von der in Fig. 1
gezeichneten Stellung bei abwärts gerichteter Verschiebung der Gleitblöcke 38 infolge
Inbetriebnahme der Hydraulikeinheiten 13 die Gleitsteine 35 auseinander; dadurch
werden die Stifte 33 in den Bohrungen 34 nach außen verschoben.
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Gemäß Fig. 1 befindet sich in der Spritzgußform 25 eine als Kern ansprechbare,
im wesentlichen H-förmige Verstärkungseinlage 40 aus Metall, die von einer Masse
41 aus synthetischem plastischen Werkstoff umgeben ist. Einer der Gleitblöcke 38
weist eine Widerlagerfläche 42 auf, die mit dem Arm 43 eines Mikroschalters 44 zusammenarbeitet,
der Bestandteil der Steuermittel der Presse ist, in der das Werkzeug Verwendung
findet.
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Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt. Die Boden- bzw.
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die Kopfplatte 10 bzw. 19 ist'an der unteren bzw. oberen Druckplatte
einer Spritzgußpresse festgelegt. Zum Öffnen des vAerkzeugs wird die Kopfplatte
19 nach oben bewegt.
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Anschließend wird die kernförmige Verstärkungseinlage 40
in
die Spritzgußform eingebracht. Vorzugsweise hat die Form 25 die Gestalt eines endlosen,
im Grundriß rechteckigen Kanals, so daß darin ein Rahmenteil, insbesondere ein Fensterrahmenteil,
mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbar ist.
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Die Verstärkungseinlage 40 wird in der Form 25 angeordnet, wobei die
Stifte 33 durch geeignete Betätigung der Hydraulikeinheiten 13 in die Stellungen
gemäß Fig. 2 zurückgezogen sind. Dabei liegt das freie Ende des Auswerfers 30 in
der Höhe der Unterseite der Verstärkungseinlage 40, um diese in der gewünschten
Höhe zu halten. Anschließend werden die Hydraulikeinheiten 13 betätigt, wodurch
die Stifte 33 einwärts bewegt werden, so daß sie mit der Verstärkungseinlage 40
zusammenwirken und diese entsprechend ihrer Gestalt in ihrer Lage festhalten. Beachtenswert
ist, daß die Längsachsen aller Stifte 33 in einer einzigen Ebene liegen. Bewegungen
der Verstärkungseinlage 40 in der Zeichnungsebene werden durch das Zusammenwirken
der Stifte 33 mit der Verstärkungseinlage 40 verhindert, wohingegen Bewegungen senkrecht
zur Zeichnungsebene durch die Anordnung von Stiften 33 entlang des Rahmenteils verhindert
werden. brenn die Verstärkungseinlage 40 mittels der Stifte 33 festgelegt ist, wird
der Auswerfer 30 in die Stellung gemäß Fig. 1 zurückgezogen, in der sein oberes
Ende mit der Oberseite des unteren Formteils 28 fluchtet. Anschließend wird die
Form 25 durch Einführung des oberen Formteils 27 in den Durchbruch zwischen den
andern 26 geschlossen. Danach entspricht das TvJerkzeug der Darstellung gemäß Fig.
1. Diese zeigt weiterhin einen Spalt 45 zwischen der Kopfplatte 19 und der Oberseite
des Zwischenglieds 17 und einen zweiten Spalt 46 zwischen der Oberseite
der
Platte 14 und der Unterseite #es Zwischenglieds 17.
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Diese Spalte 45 und 46 beruhen auf der Lage der Keilglieder 22 in
Fig. 1.
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Jetzt wird der synthetische plastische Werkstoff in die Spritzgußform
25 zur Ummantelung der Verstärkungseinlage 40 und zur Auffüllung der Form 25 eingespritzt,
wobei die Stifte 33 die in Fig. 1 gezeigten Stellungen einnehmen. Ist die Form 25
gefüllt, werden die Stifte 33 aus ihren Stellungen gemäß Fig. 1 in die Stellungen
gemäß Fig. 2 durch Betätigung der Hydraulikeinheiten 13 zurückgezogen; und die Keilglieder
22 werden aus den Stellungen gemäß Fig. 1 in die Stellungen gemäß Fig. 2 bewegt.
Dadurch setzt das Zwischenglied 17 sich auf der Platte 14 und die Kopfplatte 14
auf dem Zwischenglied 17 ab. So verschwinden die Spalte 45 und 46, und das obere
Formteil 27 bewegt sich in Richtung auf das untere Formteil 28, wodurch die Spritzgußform
verkleinert wird.
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Infolge dieser Verkleinerung der Form 25 und des parallellaufenden
Zurückziehens der Stifte 33 aus den Stellungen gemäß Fig. 1 in die Stellungen gemäß
Fig. 2 füllt der plastische Werkstoff die durch das Zurückziehen der Stifte 33 freigegebenen
Räume auf. Die Verkleinerung der Form 25 und das Zurückziehen der Stifte 33 kann
genau gleichzeitig erfolgen; andererseits kann aber auch der eine Schritt geringfügig
vor dem anderen begonnen werden. Wesentlich ist aber, daß die Form 25 annähernd
zur selben Zeit verkleinert ist, zu der die Stifte 33 zurückgezogen sind, so daß
der die durch das Zurückziehen der Stifte 33 freigewordenen Räume umgebende Werkstoff
in diese Räume hineingepreßt wird, wie dies Fig. 2 verdeutlicht.
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I)as erfindungsgemäße Verfahren überwindet den lTacllteil des eingangs
beschriebenen, bekannten Verfahrens, inden es nicht vom Einspritzdruck ausgeht,
um die ;von den Stiften freiü;egebenen Räume mit dem in der Form befindlichen Werkstoff
aufzüfüllen, sondern stattdessen den notwendigen Druck von der Presse selbst entsprechend
der Beseitigung der Spalte 45 und 4 infolge des Zurückziehens der Keilglieder 22
bezieht.
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Das Zurückziehen der Stifte 33 kann bis zu einem solchen fortgeschrittenen
Stadium des Gießens hinausgezögert werden, in dem sich die Masse des plastischen
Werkstoffs 41 so llinreichend verfestigt hat, daß die Gefahr einer Herausbewegung
der Verstärkungseinlage 40 aus ihrer Soll-Lage beim Zurückzichen der Stifte 33 nicht
mehr besteht. Der plastische Werkstoff muß aber noch so flüssig sein, daß er beim
Zurückziehen der Stifte 33 in die dadurch freigewordenen Räume einfließen kann.
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liat sich der plastische Werkstoff 41 verfestigt, wird das íerkzeug
durch Anheben der Kopfplatte 19 geöffnet, und der Fertigartikel wird mittels des
Auswerfers 30 aus der Hohlform 25 ausgeworfen.
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Durch die Erfindung ist also ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
eines Artikels mit einer festen Verstärkungseinlage, die in einem synthetischen
plastischen Werkstoff eingekapselt ist, g@@chaffen, wobei dus @@ue Verfahren die
@ chteile @es einga@gs beschriebenen Verfahrens vermeidet.