DE2334464A1 - INJECTION MOLDING PROCESS - Google Patents
INJECTION MOLDING PROCESSInfo
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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- B29C45/0053—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor combined with a final operation, e.g. shaping
Description
SpritzgussverfahrenInjection molding process
Priorität: Grossbritannien vom 7. Juli 1972; Nr. 31 924/72Priority: Great Britain July 7, 1972; No. 31 924/72
Die Erfindung betrifft das Spritzgiessen von Gegenständen aus hitzehärtbaren Harzmassen.The invention relates to the injection molding of objects thermosetting resin compositions.
Üblicherweise werden Gegenstände aus hitzehärtbaren Harzen durch Formpressen von Formmassen, welche das Harz enthalten, durch eine Düse oder ein Formwerkzeug unter Druck und gewöhnlich unter Erhitzen auf eine Temperatur über Umgebungstemperatur gebildet. Usually, articles made of thermosetting resins are molded by molding compounds containing the resin a nozzle or mold is formed under pressure and usually with heating to a temperature above ambient.
Alternativ kann das Spritzgiessen angewandt werden, wobei die schmelzflüssige Masse unter Druck in eine Form eingespritzt wird, die sich gewöhnlich wiederum oberhalb Raumtemperatur befindet. Alternatively, injection molding can be used, in which the molten mass is injected into a mold under pressure which in turn is usually above room temperature.
Die Härtung des Harzes wird im wesentlichen beendet, während sich das geformte Erzeugnis im Formwerkzeug oder der Form be-The curing of the resin is essentially terminated while the molded product is in the mold or in the mold.
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findet, und die Verweilzeit in der Form kann verhältnis hoch, sein, besonders "bei dicken Erzeugnissen und selbst bei Spritzgus smaschinen, wo die Formmasse erhitzt und die Härtung eingeleitet wird, bevor die Masse in die Form eintritt.takes place, and the dwell time in the mold can be relatively high, especially "with thick products and even with injection molding machines where the molding compound is heated and hardening is initiated before the compound enters the mold.
Hauptziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen, die aus Massen geformt werden, welche ein hitzehärtbares Harz enthalten, und zwar in beträchtlich kürzeren Verweilzeiten in der Form und während des Formungszyklus. The main objective of the invention is a process for the manufacture of products that are formed from compositions containing a thermosetting resin, in considerably shorter residence times in the mold and during the molding cycle.
Gemäss der Erfindung wird ein Erzeugnis aus einer hitzehärtbaren Harzmasse dadurch geformt, daß die Masse in viskosem Zustand unter Druck in eine geschlossene, kalte Form, eingespritzt wird, wobei die Temperatur der Masse diejenige nicht übersteigt, bei welcher die Härtung initiert wird und dabei die Masse in der Form gekühlt und so ausreichend steif wird, um ihre Gestalt beim Austossen aus der Form beizubehalten, das gekühlte, ungehärtete Erzeugnis aus der Form entfernt und anschliessend das Formerzeugnis derart aufgeheizt wird, dass das Harz gehärtet wird ohne dass das Erzeugnis seine Gestalt verliert. Die Kühlstufe erfordert viel weniger Verweilzeit in der Form als die Härtung in der Form, wie sie bisher angewandt wird.According to the invention, a product made from a thermosetting resin composition is molded by injecting the composition in a viscous state under pressure into a closed, cold mold, the temperature of the composition not exceeding that at which the hardening is initiated, and thereby the composition is cooled in the mold and is sufficiently rigid to retain its shape when it is ejected from the mold, the cooled, uncured product is removed from the mold and then the molded product is heated in such a way that the resin is hardened without the product losing its shape. The cooling step requires much less residence time in the mold than the hardening in the mold as it has been used up to now.
Demgemäss kann der Betriebszeitzyklus der Spritzgussmaschine auf nur einen kleinen Bruchteil, manchmal auf weniger als 10 %, der Zykluszeit verkürzt werden, welche bei der Härtung in der Form erforderlich ist.Accordingly, the duty cycle of the injection molding machine can be reduced to only a small fraction, sometimes to less than 10%, of the cycle time required for hardening in the Form is required.
Das erfindungsgemässse Verfahren eignet sich insbesondere, wenn die Masse eine beträchtliche Menge eines inerten Füllstoffes enthält, so dass sie als Ganzes eine sehr steife, plastische Konsistenz hat, selbst wenn man Harz anwendet, das selbst noch fliessfähig ist. Solche Massen erleichtern das Härten des Erzeugnisses in einem Ofen oder einer anderen Heizeinrichtung nachThe inventive method is particularly suitable when the mass contains a considerable amount of an inert filler, making it as a whole a very stiff, plastic one Has consistency, even if you use resin that is itself still flowable. Such masses facilitate hardening of the product in an oven or other heating device
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Entfernung aus der Form, ohne dass eine Verzerrung des geformten Erzeugnisses stattfindet. Alternativ, wenn das Harz nicht genügend steif bei Umgebungstemperatur ist, um seine Form ohne Unterstützung beizubehalten, kann es notwendig sein, die Form unterhalb Umgebungstemperatur abzukühlen.Removal from the mold without distortion of the molded product. Alternatively, if the resin is not sufficiently rigid at ambient temperature to maintain its shape without assistance, it may be necessary to cool the mold below ambient temperature.
Vorzugsweise ist jedoch das hitzehärtbare Harz in der Masse derart, dass es bei Umgebungstemperatur steif ist, in welchem Fall die das Harz enthaltende Masse ausreichend plastisch gemacht wird, um das Einspritzen in die Form zu ermöglichen, indem die Masse vor dem Einspritzen erwärmt wird. Das anschliessende Abkühlen in der Form auf eine Temperatur, die selbst etwas über Umgebungstemperatur liegen kann, macht das Formerzeugnis ausreichend steif, bevor es aus der Form entnommen wird, um es selbsttragend nach Ausstoss aus der Form zu machen.Preferably, however, the thermosetting resin is in bulk such that it is rigid at ambient temperature in which it is If the mass containing the resin is made sufficiently plastic to allow injection into the mold, by heating the mass before injection. The subsequent cooling in the mold to a temperature that can even be slightly above the ambient temperature, does that Molded product stiff enough before it is removed from the mold to become self-supporting after being ejected from the mold do.
Die Temperatur, bei welcher die Masse in die Form eingespritzt wird, kann aus einem weiten Bereich gewählt werden, je nach der Art des Harzes, demilengenanteil und der Art des Füllstoffes oder Verstärkungsmaterials in der Masse und auch der Gestalt des Erzeugnisses, das geformt werden soll. Die Temperatur, auf welche die Formmasse in der Form abgekühlt 'wird, kann ebenfalls innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden, und zwar wiederum in Abhängigkeit von den gleichen Faktoren. Beispielsweise wurde festgestellt, dass bei einer Masse, welche bei Umgebungstemperatur steif ist, ausreichende Plastizität für das Einspritzen bei einer Temperatur von etwa 800G eintritt, und beim Kühlen in der Form auf eine Temperatur von etwa 500C das geformte Erzeugnis ausreichend steif ist, um seine Gestalt nach dem Ausstoss en aus der Form und während des Heizens für die Härtung beizubehalten. Dies ist deswegen da? Fall, weil während der HärtungThe temperature at which the mass is injected into the mold can be selected from a wide range, depending on the type of resin, demilent content and the type of filler or reinforcing material in the mass and also the shape of the product to be molded . The temperature to which the molding compound is cooled in the mold can also be selected within a wide range, again as a function of the same factors. For example, it has been found that is sufficiently rigid at a mass which is stiff at ambient temperature enters sufficient plasticity for injection at a temperature of about 80 0 G, and the molded product upon cooling in the mold to a temperature of about 50 0 C to maintain its shape after ejection from the mold and during heating for curing. Is that why this is there? Case because during curing
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das Erzeugnis wenig oder keinem Druck unterworfen wird, welcher eine Verzerrung herbeiführen könnte, während die Formung bei einem Druck durchgeführt werden kann wie er üblicherweise beim Spritzgiessen angewandt wird, beispielsweise ca. 1400 atü.the product is subjected to little or no pressure which could cause distortion during molding can be carried out at a pressure as is usually used in injection molding, for example approx. 1400 atm.
Während der Hauptvorteil des erfindungsgemässen Verfahrens in der sehr grossen Verminderung der Zykluszeit der Spritzgussmaschine liegt, welche Anlass- zu einer sehr beträchtlichen Wirtschaftlichkeit bei den Kosten der für einen bestimmten Ausstoss von Formungen notwendigen Anlage ist, hat das Verfahren auch eine Anzahl von zusätzlichen Vorteilen. Dazu gehört, dass - weil die Form nicht erhitzt wird - die Masse welche im Angusskanal bleibt, nicht in nennenswertem Ausmass gehärtet wird und demgemäss wieder verwendet werden kann. Da das Material im Angusskanal nicht vergeudet wird, kann derAngusskanal selbst mit einem grösseren Querschnitt ausgebildet werden, als dies sonst aus wirtschaftlichen Erwägungen durchführbar wäre. Dies erleichtert das Formen der Massen mit sfehr grossem Füllstoffgehalt, und ermöglicht insbesondere dass Massen, welche faserartige Füllstoffe enthalten, wie Glasfaser oder Asbest, nach dieser Arbeitsweise geformt werden können. Ein weiterer zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Masse nicht durch die Entlüftungsleitung bzw. die Formnaht der kalten Form fliesst und demgemäss die Erzeugnisse sauber geformt sind und das Erfordernis für das anschliessende Putzen der Naht vermieden wird.While the main advantage of the inventive method in the very large reduction in the cycle time of the injection molding machine, which gives rise to a very considerable one The method has economy in the costs of the plant necessary for a certain output of moldings also a number of additional benefits. This includes that - because the mold is not heated - the mass which in the The sprue remains, is not hardened to a significant extent and can therefore be reused. Since the material is in Is not wasted, the runner itself can be designed with a larger cross-section than usual would be feasible for economic reasons. This facilitates the shaping of the masses with a very high filler content, and in particular enables masses which contain fibrous fillers, such as glass fiber or asbestos, according to this method of operation can be shaped. Another additional advantage is that the mass does not flow through the vent line or the mold seam of the cold mold and accordingly the products are neatly shaped and the need for subsequent cleaning of the seam is avoided.
Da drittens die Masse in eine kalte Form eingespritzt wird, die sich bei oder nur wenig über Umgebungstemperatur befindet, wird die Gestalt und Grosse des Formlinge bei dieser Temperatur gebildet. Es besteht daher kein Erfordernis, das Schrumpfen in die Berechnung der Formgrösse einzubeziehen, wie dies dann notwendig ist, wenn die Formung bei erhöhter Temperatur stattfindet,Thirdly, because the mass is injected into a cold mold, the is at or just slightly above ambient temperature, the shape and size of the molded article is formed at this temperature. There is therefore no need to include shrinkage in the calculation of the mold size, as is then necessary is when the molding takes place at elevated temperature,
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um das Härten in der Form zu gestatten. Die Formung von Erzeugnissen innerhalb sehr enger Grenzen ist daher erleichtert.to allow hardening in the mold. The shaping of products within very narrow limits is therefore easier.
Das folgende Beispiel zeigt eine Ausführungsform einer hitzehärtbaren Harzmasse, die sich besonders gut für die Erfindung eignet.The following example shows an embodiment of a thermosetting Resin composition which is particularly suitable for the invention.
Die Masse enthält folgende Bestandteile, angegeben in Gew.-%:The mass contains the following components, given in% by weight:
25 % Phenolformaldehydharz
50 ?6 Asbestfasern25 % phenol formaldehyde resin
50? 6 asbestos fibers
25 % gepulverten anorganischen Füllstoff (75 % kleiner 76 yu) (200 mesh)25 % powdered inorganic filler (75 % smaller 76 yu) (200 mesh)
Es wurde gefunden, dass diese Zusammensetzung mit besonderem Erfolg beim ©rfindungsgemässen Verfahren eingesetzt werden kann, teilweise wegen des beträchtlichen Mengenanteils an Asbestfaser, welche bewirkt, dass der Formling seine Gestalt während der Härtung besonders gut beibehält, ohne dass Härtungstemperatur und Zeit überhaupt kritisch wären.It was found that this composition with special Success in the process according to the invention can be used, partly because of the substantial amount of asbestos fiber which causes the molding to take its shape during curing retains particularly well without the curing temperature and time being critical at all.
Es wurden Formlinge gemacht, die eine Schicht des hitzehärtbaren Harzmaterials, aufgebracht auf eine Metallunterstützungsplatte, aufwiesen, indem das Harzmaterial direkt auf die Metallplatte aufgeformt wurde. Die Metallplatte, welche Keilnutenförmige Ausnehmungen aufwies, wurde in die Spritzgussform . gegeben, die dann geschlossen wurde, und das Material wurde bei 800O unter einem Druck von ca. 1270 atü gespritzt. Sogenannte Einsackstellen wurden vermieden, indem gewährleistet wurde, dass die Kühlung von der Fläche des Formlinge aus stattfand, die von der Einspritzdüse entfernt lag, und indem der Einspritzdruck während des Abkühlens (wo ein Schrumpfen erfolgen kann) aufrechterhalten wurde.Moldings were made having a layer of the thermosetting resin material applied on a metal backing plate by directly molding the resin material on the metal plate. The metal plate, which had keyway-shaped recesses, was placed in the injection mold. given, which was then closed, and the material was injected at 80 0 O under a pressure of about 1270 atmospheres. So-called sagging points were avoided by ensuring that cooling took place from the surface of the molded article remote from the injection nozzle and by maintaining the injection pressure during cooling (where shrinkage can occur).
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In allen Fällen kann die Härtung in einem Ofen entweder überhaupt ohne Anlegen irgendeines äusseren Druckes oder durch Anlegen eines leichten Drucks von weniger als ca. 1,4- Atmosphären durchgeführt werden.In all cases, curing in an oven can either be done without the application of any external pressure or through Apply a slight pressure of less than about 1.4 atmospheres be performed.
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