DE2300171A1

DE2300171A1 - Verfahren zum regeln der aushaertzeit der kunststoffmasse in der form einer spritzgiessmaschine

Info

Publication number: DE2300171A1
Application number: DE2300171A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. M B29f 1-06 Antrag
Original assignee: Bucher Guyer AG
Current assignee: Bucher Guyer AG
Priority date: 1973-01-03
Filing date: 1973-01-03
Publication date: 1974-07-11
Also published as: US3940465A

Description

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Bjicher-Guyer AG Maschinenfabrik/ 8166 Niederweningen

(Schweiz)

- 3. Jan. iS73

Verfahren zum Regeln der Aushärtzeit der Kunststoffmasse in der Form einer Spritzgiessmaschine..

Bei den zurzeit allgemein bekannten Spritzgiessmaschinen ist der Aushärtungsprozess der zu verarbeitenden Masse in der Spritzgiessform in einem vorgewählten, während des Betriebes der Maschine unveränderlichen Zeitablauf gesteuert. Unter Aushärtzeit ist die Verweilzeit der Masse in der Form vom Einspritzende bis zur Entformung als fertiger Formling zu verstehen. Nicht nur zu kurze, sondern auch zu lange Aushärtzeiten können negativ auf die Teilequalität sich auswirken. Bedingt durch die Qualitätsschwankungen der Verarbeitungsmassen muss auch in die Aushärtzeit eine Sicherheitsquote eingerechnet sein, was zu Zeit- und Energieverlusten führte.

Aufgrund der erwähnten Nachteile wird der Zweck der Erfindung in einer Verbesserung der Teilequalität bei gleichzeitiger Verkürzung der Zykluszeiten gesehen.

X/X-28.12.72

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Der Erfindung stellte sich die Aufgabe, nach einer durch den Aushärtungsprozess beeinflussten Grosse die Aushärtzeit der Masse in der Form zu regeln.

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis nutzbar, dass unter Einwirkung des Massedruckes in der Spritzgiessform eine gewisse Durchbiegung der Formträger oder ein geringes Oeffnen der Form verursacht wird, wobei zwischen den Formhälften ein Formtrennspalt von sehr geringem Ausmass entsteht. Es wurde nun gefunden, dass eine unter Wirkung des Massedruckes ausgelöste Formtrennbewegung nach dem Einspritzvorgang vom Verhalten der eingespritzten Masse während des Aushartungsprozesses beeinflusst ist. So ist mit dem Erstarren der Masse ein Schwinden derselben verbunden, mit welchem der Massedruck im Formraum abgebaut wird. Dieser Druckabbau hat zur Folge, dass der Formtrennspalt während des Aushärtens der Masse eine Rückbildung erfährt.

Aufgrund dieses erkannten Effektes ist das erfindungsgeraässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei einer unter Massedruck zwischen zwei Formhälften entstehenden Relativbewegung nach Massgabe der Rückbildung dieser Relativbewegung die Auehärtzeit der Masse in einem Formraum regelbar ist.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Spritzgiessform oder an einem mit der Spritzgiessform körperlich verbundenen Teil

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mindestens ein Messelement angebracht ist, mit dessen ermittelten Messwerten über ein Regelgerät und ein Steuerorgan· eine Formschliesseinheit im Oeffnungssinne steuerbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Regelvorrichtung an einer in einem Vertikal-Längsschnitt gezeichneten

Schnecken-Spritzgiessmaschine, und Fig. 2 ein Diagramm mit dem Verlauf der Formspaltbewegung.

Bei der Schnecken-Spritzgiessmaschine nach Fig. 1 ist eine in einem Zylinderraum 1 eines Plastifizierzylinders 2 befindliche Plastifizierschnecke 3 zum Zwecke des Plastifizierens durch einen Antriebsmotor 4 über ein Zahnradgetriebe 5 rotierend- und zum Zwecke des Einspritzens mittels eines ö!hydraulischen, doppelwirkenden Hubaggregates 6 in einer axialen Hubbewegung antreibbar. Ueber zwei in Hubräume 7 und 8 mündende Leitungen 9 und 10 ist das Hubaggregat in zwei Hubrichtungen von einer nicht dargestellten Hydraulikquelle über ein nicht dargestelltes Steuerorgan druckbeaufschlagbar.

Eine in der axialen Verlängerung des Plastifizierzylinders 2 liegende Formschliesseinheit 11 hat einen an Holmen 12 festverankerten Formträger 13 sowie einen an den Holmen axialbeweglich gelagerten Formträger 14. Dieser letztere Formträger 14 ist von einem in einem Schliesszylinder 15 druckbe-

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aufschlagbaren Schliesskolben 16 axialverschiebbar. Zwei in Hubräume 17 und 18 mündende Leitungen 19 und 20 sind an ein von einer Hydraulikquelle gespiesenes, von einem Elektromagneten 21 schaltbaren Steuerventil 22 angeschlossen, mit welchem der Schliesskolben 16 in einer Stellung 23 auf Oeffnen und in einer Stellung 24 auf Schliessen schaltbar ist.

Beide Formträger 13 und 14 tragen je eine Formhälfte

25 und 26, die bei Formschluss in einer Formtrennebene 27 plane Auflage haben und miteinander ein den Formling bildenden Formraum 28 umschliessen. Der Plastifizierzylinder 2 durchsetzt eine Aussparung 29 des stationären Formträgers 13 und hat mit einer Einspritzdüse 30 Verbindung mit einem Angusskegel 31 der Formhälfte 26.

In eine Bohrung 32 der Formhälfte 26 ist ein berührungsloses, induktives Messelement 33 eingesetzt, bei welchem schon bei der minimalsten Spaltbildung in der Formtrennebene 27 eine Veränderung der Induktionsspannung erzeugt wird. In der Formschliesstellung wird unter der auf den beweglichen Formträger 14 wirkenden Hubkraft des Schliesskolbens 16 die Formhälfte 25 gegen die Formhälfte 26 gepresst. Beim Einspritzvorgang wird im Formraum 28 ein Massedruck wirksam, welcher der Zuhaltekraft des Schliesskolbens 16 entgegenwirkt und dementsprechend zur Tendenz hat,'die beiden Formhälften 25 und

26 voneinander zu trennen und zwischen diesen beiden in der Formtrennebene 27 einen Spalt zu bilden. Ausserdem hat der

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Massedruck eine gewisse Durchbiegung der Formträger 13 und 14 zur Folge, die ebenfalls zur Spaltbildung in der Formtrennebene 27 beiträgt. Aus diesem sich ergebenden Formtrennspalt resultiert eine Spannungsveränderung im Messelement 33. Der dabei sich ergebende Messwert wird über eine Messleitung 34 auf ein Regelgerät 35 übertragen, das über eine Steuerleitung 36 mit dem Elektromagneten 24 verbunden ist.

Im Diagramm nach Fig. 2 ist auf der Abszisse mit T die Zeit bezeichnet, während welcher beim Einspritzvorgang und beim nachfolgenden Aushärtungsprozess der Masse die einen Formtrennspalt erzeugende Formtrennbewegurig zwischen den beiden Formhälften 25 und 26 sich vollzieht. Auf der Ordinate bedeutet S den Weg der Formtrennbewegung. In der Zeit T vollzieht sich eine Formspaltbewegung nach dem Verlauf einer Kurve K. Aus der Charakteristik der Kurve K ist lesbar, dass unter Wirkung des Einspritzdruckes sehr kurzzeitig ein verhältnismässig grosser Formöffnungsweg erreicht wird, der dann nur noch allmählich zunimmt und schliesslich nach Erreichen eines Maximumwertes M in einer Formschliessbewegung während verhältnismässig langer Zeit kleiner wird. Während der steile Anstieg Kurve K in der Anfangsphase ausschliesslich vom Einspritzdruck und vom Einspritzvolumen bestimmt ist, ist der weitere Kurvenverlauf nach Beendigung des EinspritzVorganges nur noch vom Verhalten der Masse während des Aushärtens beeinflusst. Mit

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dem Erstarren der fliessfähigen Masse im Formraum 28 zum festen Formling ist ein Schwinden der eingespritzten Masse verbunden. Durch diesen Schwindungsvorgang wird der Massedruck im Formraum 28 abgebaut, womit, wie Fig. 2 zeigt, in einer Formschliessbewegung eine Rückbildung des Formspaltes in der Formtrennebene 27 eingeleitet wird. Diese vom Messelement 33 gemessene Formschliessbewegung als Funktion des Aushärtungs- bzw. Schwindungsverhaltens der Masse wird nun zur Regelung der Aushärtzeit nutzbar gemacht.

Mit Beginn des serienmässigen Herstellens eines Formteils, d.h. beim sogenannten Einlaufen der Form, wird nach Beurteilung der Qualität des Formteils ein Punkt P festgelegt, bei welchem der Formling in einer Minimalzeit einen vollkommenen Aushärtungsgrad erreicht hat. Dieser Punkt P ist bestimmbar als Absolutwert des vom Messelement 33 gemessenen Weges a der Formschliessbewegung in der Formtrennebene 27 zwischen den beiden Formhälften 25 und 26, oder durch einen vom Maximalwert M der Formöffnungsbewegung ausgehenden Differenzgrösse b, und ferner, wiederum ausgehend vom Maximalwert M, durch einen Zeitfaktor c. Einer dieser Werte a, b oder c wird als Sollgrösse in das Regelgerät 35 eingegeben. Sobald nun nach erfolgtem Einspritzen während des Aushärtprozesses der Masse im Verlauf der Kurve K einer der Werte a, b oder c erreicht wird, löst das Regelgerät 35 einen Stromimpuls aus, welcher den Elektromagneten 21 das

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Steuerventil 22 von der Schliesstellung 24 in die Oeffnungsstellung 23 schalten lässt. In der Folge wird der Schliesskolben 16 die Formhälfte 25 nach links in Oeffnungsstellung verschieben und den ausgehärteten Formling im Formraum 28 zur Entformung freilegen'.

Die Aushärtzeit der Masse ist demnach nicht, wie bisher bei bekannten Spritzgiessmaschinen, von vorbestimmter und unveränderlicher Länge, sondern ist in jedem Zyklus nach Massgabe der Rückbildung der Formtrennbewegung in der Formtrennebene 27 zwischen den beiden Formhälften 25 und 26 regelbar. Weil Qualitätsunterschiede in der zu verarbeitenden Masse das Aushärtungs- bzw. Schwindungsverha1 ten"beeinflussen, wird die Aushärtzeit während des Betriebes der Spritzgiessmaschine spezifisch auf den Massezustand abgestimmt, wobei zur Gewährleistung eines optimalen Aushärtungsgrades es nicht einer die Aushärtzeit unnötig.verlängernden Ueberschusszeit bedarf. Bei minimalster Aushärtzeit erreicht der Formteil den vollkommenen Härtzustand und anderseits kann nicht ein zu langes Verweilen des Formteils in der Form die Qualität des Formteils inbezug des Härteverzuges ungünstig beeinflussen.

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Claims

— ft ~ Patentansprüche

1) j Verfahren zum Regeln der Aushärtezeit der Kunststoffmasse

-^y in der Form einer Spritzgiessmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer unter Massedruck zwischen zwei Formhälften entstehenden Relativbewegung nach Massgabe der Rückbildung dieser Relativbewegung die ,Hjäushärtezeit der Masse in einem Formraum regelbar ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine in der Formschliessbewegung erreichte Wegstrecke (a) die Regelgrösse ist.

3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einem Maximalwert (M) des Formöffnungsweges ausgehende Differenzgrösse (b) als Regelwert dient.

4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Zeitpunkt des Erreichens des Maximalwertes (M) der Formöffnungsbewegung gemessener Zeitfaktor (c) die Regelgrösse ist.

5) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Spritzgiessform (25,26) oder an einem mit der Spritzgiessform körperlich verbundenen Teil (13,14) mindestens ein Messelement (33) angebracht ist, mit dessen ermittelten Messwerten über ein Regelgerät (35) und ein Steuerorgan (21-24) ein= Formschliesseinheit (14-18) im Oeffnungssinne steuerbar ist.

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