DE2540519B2

DE2540519B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von Formungen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei denen ein Gas gegen die Oberfläche des Formlinge gedrückt wird

Info

Publication number: DE2540519B2
Application number: DE19752540519
Authority: DE
Inventors: Robert Campinone D'italia Hanning (Italien)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-11
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE2540519A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von Formungen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem der plastifizierte Kunststoff in eine mehrteilige Spritzgießform eingespritzt, darin vorgekühlt, beim öffnen der Spritzgießform in den Bereichen, in denen Ausstoßer arbeiten, ein Gas gegen die Oberfläche des Formlings gedrückt wird und bei dem danach die Spritzgießform vollständig geöffnet und der Formling durch Ausstoßer mechanisch ausgestoßen so wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf das Schaumspritzen oder Schaumformspritzen von Formlingen aus thermoplastischem Kunststoff, sie ist aber auch auf die Herstellung von Formungen aus üblichem, ungeschäumtem Kunststoff anwendbar. Schaumspritzen bezeichnet im Rahmen der Erfindung das Spritzgießen von Formungen aus thermoplastischem Kunststoff, die vollständig aus Kunststoff bestehen, wobei im allgemeinen aus thermodynamischen Gründen der Schaumstoff im Oberflächenbereich eine geringere oder sogar fehlende Porigkeit aufweist, während der übrige Querschnitt ausgesprochen porig ist. Schaumformspritzen bezeichnet demgegenüber die Herstellung von Formungen aus thermoplastischem Kunststoff mit ungeschäumter, glatter Haut und porigem Kern, insbesondere die Herstellung von solchen Formungen nach dem Hanning-Spritzgießverfahren (vergl. DE-AS

22 41 002), weil hier der Schaumkunststoff beim Treiben oder Blähen das ungeschäumte Material ausformt

Eine Vorkühlung des gespritzten Formlings ist deswegen erforderlich, weil beim Angriff der den Formling auswerfenden Kräfte die Gefahr besteht, daß im Bereich der angreifenden auswerfenden Kräfte Eindrückungen entstehen, die den Formling zum Ausschuß machen. Tatsächlich besitzen nämlich die Formlinge im allgemeinen eine beachtliche Wärmekapazität, wegen der Porigkeit aber nur eine schlechte Wärmeleitung von innen nach außen. Infolgedessen kann der Formling seine Wärme nur begrenzt an die Spritzgießform abgeben, die zu diesem Zweck gekühlt wird.

Ganz allgemein besteht bei der Herstellung von Formungen durch Spritzgießen das Problem, die Spritzgießform schnell zu füllen und die zugeführte Wärmemenge, die in dem Formling enthalten ist, möglichst schnell abzuführen, um den Arbeitszyklus der zugeordneten Spritzgießmaschine zu beschleunigen. Dieses Problem kann nicht dadurch gelöst werden, daß eine Spritzgießform beispielsweise stark unterkühlt wird und danach der thermoplastische Kunststoff mit hohen Temperaturen in die Spritzgießform eingespritzt wird, weil dadurch bei komplizierten und großen Teilen der Kunststoff auf dem Wege von der Düse zur Formwandung erstarrt bzw. soweit erkaltet, daß Kaltbrüchigkeit entsteht Folglich können in der Praxis komplizierte Formlinge aus thermoplastischem Kunststoff nur mit warmen Spritzgießformen hergestellt werden, die beim Spritzgießen eine Temperatur zwischen 60° und 120⁰C aufweisen. So erreicht man einen homogenen Formling und erst bei diesen Temperaturen ist es beim Spritzgießen überhaupt möglich, die Form zu füllen. Man ist daher dazu übergegangen, die Spritzgießform aufzuheizen und nach Einspritzen des thermoplastifizierten Kunststoffes in der oben angedeuteten Weise einer Kühlung zu unterwerfen. Berücksichtigt man, daß zu spritzende Formlinge eines Stückgewichtes von 3 bis 6 kg Spritzgießformen verlangen, deren Gewicht häufig das tausend- bis zweitausendfache ausmacht so wird unmittelbar deutlich, daß eine Verfahrensweise mit Aufheizen und Kühlen derartiger Formen zu unverhältnismäßig hohen Energiekosten führt. Das gilt insbesondere dann, wenn die Formlinge im Wege des Schaumspritzens oder Schaumformspritzens hergestellt werden, weil hier die Wärmeableitung aus dem vorigen Formling bzw. aus dem Formling mit porigem Kern an die gekühlte Form nur sehr langsam erfolgt.

Um unerwünscht hohen Flächenpressungen auf der Oberfläche des Formlings beim Auswerfen zu vermeiden ist deshalb vorgeschlagen worden, beim öffnen der Spritzgießform in den Bereichen, in denen Ausstoßer arbeiten, ein Gas gegen die Oberfläche des Formlings zu drücken (DE-GM 71 02 752). Daneben ist auch schon vorgeschlagen worden, den Formling ausschließlich mit Druckluft aus der Spritzgießform auszuwerfen (DE-OS

23 24 212, DD-PS 37 765, DD-PS 48 672). Das setzt jedoch voraus, daß der Formling in der Spritzgießform bereits soweit abgekühlt ist daß er die beim Auswerfen durch das Gasdruckpolster auf ihn ausgeübten Beanspruchungen ohne weiteres aufnimmt Anders ausgedrückt benötigt man auch im Rahmen der bekannten Maßnahmen eine verhältnismäßig lange Vorkühlzeit, die im wesentlichen die Taktzeit der Spritzgieß-

maschine bestimmt

In anderem Zusammenhang, nämlich beim Blasen von Hohlkörpern, insbesondere Flaschen, kennt man den Einsatz eines verflüssigten Kühlgases, insbesondere flüssiger Kohlensäure (vergl. Literaturstelle »Kunstsoff-Berater«, 1974, Heft 10, Seite 574). Dabei wird in dem bzw. die Hohlräume der geblasenen Kunststoffgegenstände das verflüssigte Kühlgas eingeführt, wodurch im Ergebins eine Innenkühlung des Kunststoffgegenstandes erreicht wird. Das ist aber bei Formungen, die im ι ο Wege des Schaumspritzens bzw. des Schaumformspritzens hergestellt sind, nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung die Vorkühlzeit des Formlings in der Spritzgießform zu reduzieren, so daß der Formling sehr viel eher ausgestoßen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spritzgießform zunächst um maximal einige Millimeter geöffnet und dabei und/oder danach als Gas ein verflüssigtes Kühlgas zur Reduzierung der Vorkühlzeit des Formlings gegen die Oberfläche des Formlings gedrückt wird.

Dabei erreicht man eine Bereichskühlung des Formlings in den Bereichen, in denen später die Ausstoßer angreifen. Es wird gleichsam eine Schale erzeugt, die die Ausstoßerkräfte aufnimmt. Die Schale besitzt hinreichende Festigkeit, um das Ausstoßen zuzulassen, und zwar selbst dann, wenn der Formling insgesamt noch eine so hohe Temperatur aufweist, daß nach herrschender Lehre das Ausstoßen als unmöglich gilt Überraschenderweise behält der Formling bei anschließender Kühlung in einem Wasserbad oder dergleichen seine Form. Dazu trägt vermutlich bei, daß sich das verflüssigte Kühlgas, welches in den Bereichen, in denen später die Ausstoßer angreifen, aufgespritzt wird, sich über die Oberfläche des Formlings verhältnismäßig weit verteilt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es zum Auswerfen von Formungen, die im Wege des Schaumspritzens bzw. des Schaumformspritzens hergestellt worden sind, nicht erforderlich ist, den Kern vollständig oder auch nur praktisch vollständig zum Erhärten zu bringen, ehe auswerfende Kräfte angreifen, wenn unerwünschte Verformungen durch die ausstoßenden Kräfte vermieden werden sollen. Er ist, wie die Erfindung erkannt hat, ausreichend, im Bereich der später angreifenden ausstoßenden Kräfte die Oberfläche der Formlinge bereichsweise zu erhärten, wodurch in diesem Bereich die Schalen gleichsam als statisch so tragende Schalen entstehen, die die ausstoßenden Kräfte aufzunehmen in der Lage sind. Diese durch Kühlmittelstoß gebildeten tragenden Schalen bleiben nicht in erhärtetem und damit auch nicht in tragendem Zustand, weil aus dem Kern des Formlings und aus anderen Bereichen Wärme nachfließt und diese Schalen wieder zum Erweichen bringt, das kann jedoch in Kauf genommen werden, weil die durch den Kühlmittelstoß erfolgte Erhärtung ohne weiteres über 10 bis 30 Sekunden und länger andauert und in dieser Zeit das 6u Ausstoßen durchgeführt werden kann. Es kann sogar in dieser Zeit der Formling weiter manipuliert, beispielsweise einem Kühlkanal oder dergleichen zugeführt werden, wobei und wenn die Manipulation an den durch Kühlrnittelstoß erhärteten Bereichen oder Schalen f>5 angreifen.

Um die Spritzgießform zu öffnen, ist es nicht erforderlich, die Spritzgießform aktiv aufzufahren. Je nach Elastizität des Maschinengestells erreicht man eine ausreichende Öffnung auch bereits durch bloße Entlastung der Spritzgießform von den schließenden Kräften. Das Auswerfen geschieht mit mechanischen Auswerfern oder auch durch pneumatische oder hydraulische Auswerfer. Arbeitet man in der beschriebenen Weise, dann lassen sich in den Bereichen, die dem Kühlmittelstoß unterworfen werden, Einfallstellen unterdrücken. Im Rahmen der Erfindung liegt es, das Teilöffnen der Spritzgießform und das Einführen des Kühlmittels, ggf. durch Repetition, so durchzuführen, daß nicht nur Bereiche, sondern die gesamte Oberfläche durch Kühlmittelstoß gekühlt wird.

Zu einer besonders intensiven Kühlung durch Kühlmittelstoß in verhältnismäßig großen Bereichen kommt man, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Spritzgießform mehrfach um einen bis einige Millimeter teilaufgefahren und dabei mehrfach ein Kühlgasstoß eingeführt wird.

Als Kühlmittel empfiehlt sich stets eine Substanz, die eine sehr intensive Kühlung bewirkt. Dabei kann es sich um ein tiefgekühltes, verflüssigtes Gas (ζ. B. CO2, Luft) und/oder Wasser oder Wasserdampf handeln. Bei Verwendung von Wasser wird zusätzlich die Oberfläche des Formlings geglänzt, wenn die Einführung so erfolgt, daß auf der Innenfläche des Formraumes befindliche Trennmittel oder dergleichen weggeblasen werden. Der Formling soll dabei praktisch noch seine volle Wärme haben. Es kann mit sehr geringen Wassermengen gearbeitet werden. Diese können nach einer Behandlung mit einem anderen Kühlmittel oder anstelle eines solchen eingeführt werden. Der Glanzeffekt wird unter Umständen gefördert, wenn die Spritzgießform nach dem Einspritzen des Wassers kurzzeitig wieder geöffnet wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, die anhand der F i g. 1 bis 4 ausführlicher erläutert wird. Es zeigt in schematischer Darstellung:

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Spritzgießform zum Schaumformspritzen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunstoff mit einer Einrichtung zur Durchführung von Kühlmittelstößen im Bereich des Einflusses von auswerfenden Kräften,

F i g. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 2 und

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 2.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Spritzgießen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff im Wege des Schaumformspritzens. Man erkennt eine zweiteilige Spritzgießform 1, 2, zugeordnete Bauteile 3 einer Einrichtung zur Montage der Spritzgießform 1, 2 sowie zum Auffahren und Zufahren, und die Auswerfervorrichtung mit den Auswerfen 4.

Die Auswerfer 4 sind mechanische A-jswerferelemente, die mit der Spritzgießform 1,2 integriert sind. Sie sind zugleich für die Kühlmitteleinführung eingerichtet und dazu mit Düsenköpfen 5 ausgerüstet Es versteht sich vjti selbst, daß entsprechende Kühlmittelleitungen 6 zu diesen Düsenköpfen 5 führen. Dabei ist jedoch im Ausführungsbeispiel die Anordnung stets so getroffen, daß zunächst Düsen 7 für die Kühlmittelzuführung vorgesehen sind, die nicht als Ausstoßer funktionieren. Auch solche sind in den F i g. 2 bis 4 dargestellt worden.

Man erkennt, daß die Düsenköpfe 5 oder Düsen 7 z. B. aus porösem Werkstoff bestehen oder solche Einsätze aufweisen. Andererseits könnte auch mit Schlitzdüsen oder dergleichen gearbeitet werden.

Um im Anschluß an den Kühlmittelstoß oder anstelle eines Kühlmittelstoßes auch andere Stoffe einzuführen, (beispielweise Wasser, um die Oberfläche des Formlings F zu glänzen, oder ein Druckgas, welches dem Ausstoßen des Formlings dient) sind im Ausführungsbeispiel die Düsenköpfe 5 oder Düsen 7 über ein Hochdruckventil 8 an unterschiedliche Druckmittelleitungen 6,9,10 anschaltbar. Dabei mag die Leitung 6 für die Kühlmittelzuführung dienen, sie ist über eine Pumpe 11 nach Art einer Dieselpumpe oder dergleichen an ein entsprechendes Kühlmittelreservoir 12 angeschlossen. Andererseits mag die Druckmittelleitung 9 zur Einführung von Wasser dienen, auch diese Leitung ist über eine entsprechende Pumpe 13 mit einem entsprechenden Reservoir 14 verbunden. Die dritte Druckmittelleitung 10 mag an eine Unterdruckquelle 15 angeschlossen sein, so daß durch entsprechende Einstellung des Hochdruckventils 8 eine Saugwirkung über die Düsenköpfe 5 bzw. Düsen 7 auf den Innenraum der Spritzgießform 1, 2 ausgeübt wird. Diese Saugwirkung wird während des Spritzgießvorganges eingeschaltet und dient dazu, Gasblasen, die sich im Spritzgießforminnenraum befinden und den Spritzgießvorgang beeinträchtigen, abzusaugen und Entmischungen zu vermeiden. Im Ergebnis kann das Spritzgießen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff im Wege des Schaumspritzens oder des Schaumformspritzens so durchgeführt werden, daß die Formlinge Fzunächst nur bereichsweise, nämlich im Bereich der Düsenköpfe 5 oder Düsen 7, einem Kühlmittelstoß unterworfen werden, der Oberflächenbereiche der Formlinge F dort erhärten läßt, wo danach ausstoßende Kräfte angreifen. Dazu wird die Spritzgießform 1, 2 um ein bis einige Millimeter aufgefahren, wie es bei 16 angedeutet ist, ehe das Auffahren zum Zweck des Auswerfens erfolgt, und danach wird der Kühlmittelstoß durchgeführt. — Ist bei Fig. 1 die Spritzgießform 1, 2 hinreichend weit aufgefahren, so daß die Oberfläche des Formlings F freiliegt, so kann mit Düsen, die an nichtgezeichneten, einschwenkenden Armen sitzen, weiterhin Kühlmittel eingeführt und auf den Formling Faufgespritzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Spritzgießen von Formungen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei dem der plastifizierte Kunststoff in eine mehrteilige Spritz- s gießform eingespritzt, darin vorgekühlt, beim Öffnen der Spritzgießform in den Bereichen, in denen Ausstoßer arbeiten, ein Gas gegen die Oberfläche des Formlings gedrückt wird und bei dem danach die Spritzgießform vollständig geöffnet und der Formling durch Ausstoßer mechanisch ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzießform zunächst um maximal einige Millimeter geöffnet und dabei und/oder danach als Gas ein verflüssigtes Kühlgas zur Reduzierung der Vorkühlzeit des Formlings gegen die Oberfläche des Formlings gedrückt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgießform mehrfach um einen bis einige Millimeter teilaufgefahren und dabei mehrfach ein Kühlgasstoß eingeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zum öffnen und Schließen der Spritzgießform und mit in der Spritzgießform angeordneten mechanisehen Auswerfern, die Düsen für ein Eindrücken des Gases gegen die Oberfläche des Formlings aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wände des Formhohlraumes der Spritzgießform (1, 2) zusätzliche Düsen (7) für eine Kühlgaszuführung eingesetzt sind.

4. Vorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (5 bzw. 7) über ein Hochdruckventil (8) an unterschiedliche Druckmittelleitungen (6,9,10) wie für ein Kühlmittel und ein Oberflächenbehandlungsmittel bzw. ein Auswerfmittel anschließbar sind.