DE2550334A1

DE2550334A1 - Angussvorrichtung fuer die formgebende verarbeitung von kunststoffen

Info

Publication number: DE2550334A1
Application number: DE19752550334
Authority: DE
Inventors: Bernd Fries
Original assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Current assignee: Demag Kunststofftechnik Zweigniederlassung der Demag AG
Priority date: 1975-11-08
Filing date: 1975-11-08
Publication date: 1977-05-18
Also published as: FR2330527A1; NL7610980A; FR2330527B3; GB1505231A

Description

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Firma DEMfIG Kunststofftechnik, Zweigniederlassung der
DEMAG Aktiengesellschaft, 85 Nürnberg, Rennweg 37

Angußvorrichtung für die fortgebende Verarbeitung

von Kunststoffen

(Zusatz zu Patent ...... (Patentanmeldung P 21 46 181.4))

Die Erfindung betrifft eine Angußvorrichtung für die formgebende Verarbeitung von aus mehreren flussigen Komponenten sich bildenden, insbesondere Schaum bildenden Kunststoffen, mit einer Mischkammer, der die Komponenten unter Druck zugeführt werden, und mit einem in einer Stirnwand der Mischkammer mündenden Angußkanal zur Weiterleitung
der vermischten Komponenten aus der Mischkammer in ein
foriugebendes Werkzeug, der an der Mündung zur Mischkammer eine Drosselstelle bildet (nach Patent ..... (Patentanmeldung P 21 46 181.4)).

Aus der genannten älteren Patentanmeldung ist eine Angußvorrichtung bekannt, deren zu einem formgebenden Werkzeug führender Angußkanal eine Drossel stelle bildet, um hierdurch eine Vergleichmäßigung und Beruhigung des im Angußkanal strömenden Gemisches zu erzielen. Die Drosselstelle wird beispielsweise unmittelbar an der Mündung des Angußkanals in die Mischkammer gebildet, indem der Mündungs-

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querschnitt kleiner als der Querschnitt der Mischkammer gehalten ist.

Diese bekannte Angußvorrichtung ist in einer durch den Anguiikanal und die Mischkammer verlaufenden Ebene teilbar und mit dein ebenfalls teilbaren formgebenden Werkzeug so verbunden, daß mit der Öffnung des Werkzeuges zum Zweck der Entnahme eines fertigen Formteiles auch der Angußkanal und die Mischkammer freigelegt werden, um hierdurch den darin verbliebenen ausgehärteten Werkstoffrest ("verlorener Anguß") ebenfalls zu entfernen. Hierdurch wird zwar eine Reinigung des Angußkanales und der Mischkammer durch Lösungsmittel od.dgl. nach jedem Arbeitszyklus unnötig, jedoch führt diese Arbeitsweise zu einem Werkstoff— verlust. Hinzu kommt, daß die Zykluszeit, die für die Arbeitsgeschwindigkeit der (Jesamtvorrichtung bestimmend ist, die Aushärtezeit des jeweiligen Kunststoffes nicht unterschreiten kann, weil erst nach vollkommener Aushärtung eine einwandfreie Entnahme des Angulirestes aus den; Anguß— kanal/der Mischkammer Möglich ist. In Fällen aber, in denen durch eine Angußvorrichtung nacheinander mehrere form— gebende Werkzeuge bedient werden, führt das Warten auf die Entformbarkeit des in der Mischkammer und dem Angußkanal verbliebenen Werkstoffrestes zu Zeitverlusten.

Es sind zwar bereits auch Anguuvorrichtungen bekannt geworden, bei denen ein "verlorener Anguß" dadurch vermieden wird, daß ein in der Mischkammer verschiebbarer Kolben vorgesehen ist, der nach Beendigung des Mischvorganges den verbliebenen, noch nicht ausreagierten Werkstoffrest aus der Mischkammer ausschiebt und diese dadurch reinigt.

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Jedoch mündet bei diesen bekannten Angußvorrichtungen die Mischkammer unmittelbar, d,h. ohne Zwischenschaltung eines Angußkanales, in die Forinhöhlung des Werkzeuges und der Kolben bildet im vorgeschobenen Zustand selbst einen Teil der Wandung der Formhöhlung. Bei diesen Angußvorrichtungen muß somit auf den durch die Anordnung eines Angußkanals und der darin vorgesehenen Drosselstelle erzielba— ren Vorteil verzichtet werden, ohne daß im Hinblick auf die Einsparung von Zykluszeit etwas gewonnen wäre. Denn auch hier wäre eine Trennung der Angußvorrichtung vom form— gebenden Werkzeug erst nach vollständiger Aushärtung des Formteiles zulässig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die eingangs geschilderte Angußvorrichtung nach der älteren Patentanmeldung dahingehend zu verbessern, daß nach jedem Gießzyklus eine unmittelbar anschließende Reinigung der Mischkammer und des Angußkanals vorgenommen werden kann, so daß kürzere Zykluszeiten erzielbar sind. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die der Stirnwand mit der Mündung des Angußkanals gegenüberliegende Stirnseite der Mischkammer durch die Kolbenfläche eines in die Mischkammer gegen die Stirnwand vorschiebbaren Kolbens gebildet wird, in welchem ein dem Mündungsquerschnitt des Angußkanals angepaßter und in die Mündung des Angußkanals einschiebbarer Reinigungsstift geführt ist, und daß die Stirnwand der Mischkammer eine nach außen zu der Mündung des Angußkanals hin konvergierende oder geneigte Fläche bildet,

Zweckmäßigerweise verläuft die Stirnwand zur Achse des An— gußkanals unter einem Winkel von 45 bis 6O° konvergierend oder geneigt«

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Infolge der an der Mündung des Angußkanals in die Mischkammer gebildeten Drosselstelle bildet sich unvermeidlich eine Werkstoffansammlung vor der Stirnwand, die beim Reinigungsvorgang von dem Kolben dort aufgestaut wird. Diese Werkstoffansammlung bildet nach dem Ausreagieren einen Pfropfen, der bei senkrechter Lage der Stirnwand relativ zur Achse des Angußkanals bereits nach wenigen Zyklen zu einer Verstopfung der Mischkammer führen würde. Da aber erfindungsgemäß diese Stirnwand zur Mündung des Angußka— nals hin konvergiert bzw. bei entsprechender Lage und Ausbildung der Mündung geneigt ist, wird beim Zusammenquet— sehen des Pfropfens zwischen der Stirnwand und der Kolben— fläche auf den Pfropfen eine Scherkraft ausgeübt, durch welche der Pfropfen in die Mündung hinein verformt wird. Die sich in den Mündungsquerschnitt hineinschiebende Materialmenge entspricht dabei der neu im Verlauf des Reinigungshubes vom Kolben aufgestauten Materialmenge. Durch das am Ende des Reinigungshubes des Kolbens erfolgende Vorschieben des Reinigungsstiftes in die Mündung des Angußkanals wird nunmehr die in die Mündung vorstehende Materialmenge abgeschert und vom Reinigungsstift aus dem Angußkanal ausgeschoben.

Es hat sich gezeigt, daß einerseits die Scherfestigkeit der hier zur Anwendung kommenden Werkstoffe noch so liegt, daß bei einer von dem Kolben auf den Werkstoffpfropfen

ausgeübten Druckbelastung von beispielsweise 10 kp/mm auf jeden Fall die erwünschte Verformung erreicht wird, andererseits aber die Festigkeit des Pfropfens hinreichend groß ist, daß ein unkontrolliertes ständiges Zerbrechen des Pfropfens unterbleibt. Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht

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somit eine fortwährende Reinigung der Mischkammer ohne Veränderung des Mischkammervolumens bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der durch den Angußkanal vermittelten funktioneilen Vorteile.

Für die Ausgestaltung, Betätigung und Steuerung des Kolbens und des darin verschiebbar geführten Reinigungsstif— tes gibt es eine Reihe von Ausführungsmöglichkeiten. Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen hierfür sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Sofern in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklieh auf Einzelheiten der Zeichnung eingegangen wird, darf diesbezüglich auf die Zeichnung selbst verwiesen werden.

In den Zeichnungen zeigt;

Fig. 1 einen Längsschnitt nach der Linie I«-I in Fig. 2 durch eine Angußvorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Stirnansicht auf die Angußseite, teilweise geschnitten, der in Fig. 1 dargestellten Angußvorrichtung,

Die in den Zeichnungen dargestellte Angußvorrichtung nach der Erfindung umfaßt ein Gehäuse 1, das an seinem in der Zeichnung rechten Ende einen Zylinder 2 für einen darin verschiebbaren druckmittelbeaufschlagten Arbeitskolben 3 bildet. An dem in der Zeichnung linken, angußseitigen Ende

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des Gehäuses 1 befindet sich ein Vorsprung 4, in welchem ein gerader und im Querschnitt kreisförmiger Angußkanal 5 zu einer im Gehäuseinneren ausgebildeten Mischkammer 6 hin verläuft. Die Mischkammer 6 ist in Achsrichtung des Angußkanals 5 prismatisch und hat die Querschnittsform zweier mit der Grundlinie aneinander liegender gleichschenkliger Dreiecke, deren Schenkel unterschiedliche Länge besitzen (Fig. 2). In den aneinandergrenzenden (in Fig, 2 oben liegenden) Wandflächen der Mischkammer 6 münden Einspritz-Öffnungen 7 von Düsen 8, durch welche die flüssigen Komponenten des zu formenden Kunststoffes in die Mischkammer eingespritzt werden. Die Düsen 8 werden über Zuleitungen von nicht dargestellten Vorratsquellen beaufschlagt; ihre Öffnung wird über ein im Ganzen mit 10 bezeichnetes Kipphebelsystem, das durch einen Hydraulikkolben 11 betätigbar ist, gesteuert. Die Einzelheiten der Düsen und deren Betätigung spielen hier keine wesentliche Rolle und brauchen deshalb nicht weiter erläutert zu werden.

Die angußseitige Stirnwand 6* der Mischkammer 6 bildet in etwa eine Kegelstumpffläche, die zu der Mündung 5^T des Angußkanals 5 gleichmäßig geneigt hin verläuft. Der Neigungswinkel der Kegel stumpffläche zur Achse des Angußkanals 5 beträgt etwa 60°. Die andere Stirnseite der Mischkammer 6 wird durch die Kolbenfläche eines Kolbens 15 gebildet, der in die Mischkammer 6 hinein bis zu deren Stirnwand 6* hin einschiebbar und gegenüber den Wandflächen der Mischkammer 6 abgedichtet ist. Der Kolben 15 ist mit der Kolbenstange 3^T des Arbeitskolbens 3 verschraubt und somit durch diesen betätigbar.

* und konstanter

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In dem Arbeitskolben 3 und teilweise in dessen Kolbenstange 3* ist ein Zylinder 20 ausgebildet, in dem ein weiterer Arbeitskolben, der wie der Arbeitskolben 3 in beiden Richtungen mit Druckmittel beaufschlagbar ist, verschiebbar ist. Die Kolbenstange des weiteren Arbeitskolbens 21 ist in der Kolbenstange 3* sowie in dem Kolben 15 abgedichtet und axial verschiebbar geführt und bildet einen Reinigungsstift 22, der koaxial zum Angußkanal 5 liegt. Der Querschnitt des Reinigungsstiftes 22 ist genau dem Querschnitt des An— guiikanals 5 angepaßt, so daß er in diesen hineingeschoben werden kann. In der in Fig. 1 dargestellten hinteren Endlage der beiden Arbeitskolben 3, 21 liegt das vordere Stirnende des Reinigungsstiftes 22 angenähert bündig mit der Kolbenfläche des Kolbens 15·

Der den Arbeitskolben 3 enthaltende Zylinder 2 ist durch Druckmittel Zuleitungen 23, 24 in seinen den beiden Kolbenflächen des Arbeitskolbens zugeordneten Räumen mit Druckmittel beaufschlagbar. In der Kolbenstange 3 ist außerdem mindestens eine Verbindungsöffnung 25 vorgesehen, die den Zylinder 20 mit dem kolbenstangenseitigen Raum des Zylinders 2 verbindet. Im Arbeitskolben 3 befindet sich ein Verbindungskanal 30, der eine Verbindung zwischen den hinteren Räumen der Zylinder 2 und 20 herstellt und dessen Öffnung durch ein gesteuertes Rückschlagventil 31 steuerbar ist. Die Steuerung des Rückschlagventils 31 erfolgt über einen im Arbeitskolben 3 verschiebbar gelagerten Betätigungsstift 32, der in der Schließstellung des Rückschlagventils 31 unter dessen Pederwirkung geringfügig über die kolbenstangenseitige Kolbenfläche des Arbeitskolbens 3 vorsteht. (Vgl. Fig. 1).

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Mit der Rückseite des Arbeitskolbens 21 ist eine weitere Kolbenstange 26 verbunden, die in der hinteren Endlage der Arbeitskolben 3 und 21 mit ihrem hinteren Ende in den Bereich einer Überwachungseinrichtung kO ragt. Diese z.B. induktiv oder optisch arbeitende Überwachungseinrichtung signalisiert die ordnungsgemäße hintere Endlage der Arbeitskolben 3 und 21, die die Voraussetzung für die Einleitung eines neuen Mischvorganges ist, bzw. meldet diesbezüglich gegebenenfalls auftretende Störungen.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Angußvorrichtung ist folgende:

In der in Fig. 1 dargestellten Lage der Arbeitskolben 3, 21, die durch Druckmittelbeaufschlagung der kolbenstangensei— tigen Räume der Zylinder 2 bzw. 20 über die Zuleitung 23 gehalten wird, werden gesteuert durch das Kipphebelsystem 10 über die Düsen 8 die flüssigen Kunststoffkomponenten in die Mischkammer 6 unter hohem Druck eingespritzt und darin innig vermischt. Das Gemisch strömt unter dem Einfluß des in der Mischkammer 6 herrschenden Druckes durch den Angußkanal 5 in die Formhöhlung eines nicht dargestellten VYerkzeuges, an welches der Vorsprung h der Angußvorrichtung angedrückt wird. Mit der Abschaltung der Düsen wird die Druckmittelbeaufschlagung des Zylinders 2 in dem Sinne umgesteuert, daß die Zuleitung 23 eine Verbindung zum Tank erhält, während über die Zuleitung 24 der hintere Raum des Zylinders 2 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Hierdurch wird der Arbeitskolben 3 vorgefahren und damit der Kolben 15 in die Mischkammer 6 bis zum Anschlag an die von der Stirnwand 6^T gebildete Kante vorgeschoben. Während des Hubes des Arbeitskolbens 3 bleibt die Lage

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ff

des Arbeitskolbens' 21 relativ zum Arbeitskolben 3 unverändert, da das Rückschlagventil 31 die Verbindung zwischen den Zylindern 2 und 20 sperrt. Durch das Vorschieben des Kolbens 15 wird in der Mischkammer 6 befindliches und an deren Wänden haftendes Kunststoffmaterial, das sich erst in teilausgehärtetem Zustand befindet, vorgeschoben und an den von vorhergehenden Mischvorgängen vorhandenen Materialpfropfen an der Stirnwand 6* angepreßt, so daß es sich mit diesem vereinigt. Der Pfropfen ist zur Veranschaulichung in der unteren Hälfte der Stirnwand 6' im Schnitt angedeutet; es versteht sich jedoch, daß dieser Pfropfen normalerweise den ganzen Ringraum zwischen der Stirnwand 6^f, der Kolbenfläche des Kolbens 15 und der Mündung 5* ausfüllt»

Unter der Druckwirkung des Kolbens 15 auf den Pfropfen wird dieser verformt, so daß sich ein der neu hinzugekommenen Materialmenge entsprechender Anteil des Pfropfens in die Mündung 5.* hineinschiebt. Infolge des Anschlagens des vorderen Endes des Betätigungsstiftes 32 im Arbeits— kolben 3 wird aber zu diesem Zeitpunkt das Rückschlagventil 31 geöffnet, so daß Druckmittel in den hinteren Raum des Zylinders 20 durch den Verbindungskanal 30 einströmen kann und über den Arbeitskolben 21 den Reinigungsstift vorschiebt. Dessen stirnseitig scharfe Kante schneidet den in die Mündung 5* vorgeschobenen Anteil des Pfropfens ab und schiebt diesen zusammen mit dem im Angußkanal 5 verbliebenen Materialrest aus dem Angußkanal aus. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, entspricht der Hub des Arbeitskolbens 2i der Länge des Angußkanals 5·

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Nach Beendigung des hierdurch erzielten Reinigungsvorganges wird die Druckmittelbeaufschlagung der Arbeitskolben 3, durch nicht gezeigte Endsehalter od.dgl, wieder umgesteuert, so daß sie in die in Pig· I gezeigte Ausgangsstellung zurückkehren. Die Mischkammer 6 ist damit für einen weiteren Misch* und Angießvorgang bereit.

Es versteht sich, daß anstelle der im Ausführungsbeispiel gezeigten und beschriebenen etwa kegelstumpfförmigen Gestalt der Stirnwand 6^T auch andere Flächen, die eine Neigung zur Mündung 5* hin ergeben, vorgesehen werden können. Dies hängt weitgehend von dem Querschnitt und der Lage der Mündung 5^f in der Stirnwand 6* ab. Es ist auch nicht zwingend, daß der Reinigungsstift 22 mit seinem vorderen Ende bündig in der Kolbenfläche des Kolbens 15 liegt. Jedoch bedingt die geforderte Funktion des Abschneidens eines Teils des Pfropfens an irgend einer Stelle des vorgeschobenen Teils des Reinigungsstiftes eine scharfe Kante.

Weiterhin ist die Wahl des Neigungs- oder Konvergenzwinkels der Stirnwand 6* weitgehend freigestellt. Es kommt lediglich darauf an, eine Keilwirkung zu erzeugen, die in Verbindung mit der Druckkraft des Kolbens 15 ein Hineinquet— sehen eines Anteils des Pfropfens in die Mündung des An— gußkanals bewirkt« Auch kann die Querschnittsform der Mischkammer 6 beliebig gewählt werden.

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Claims

Patent- (Schutz—) Ansprüche

Angußvorriehtung für die formgebende Verarbeitung von aus mehreren flüssigen Komponenten sich bildenden, insbesondere Schaum bildenden Kunststoffen, mit einer Mischkammer, der die Komponenten unter Druck zugeführt werden, und mit einem in einer Stirnwand der Mischkammer mündenden Angußkanal zur Weiterleitung der vermischten Komponenten aus der Mischkammer in ein formgebendes Werkzeug, der an der Mündung zur Mischkammer eine Drossel stelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die der Stirnwand (6¹) mit der Mündung (5^T) des Angußkanals (5) gegenüberliegende Stirnseite der Mischkammer (6) durch die Kolbenfläche eines in die Mischkammer (6) gegen die Stirnwand (6») vorschiebbaren Kolbens (15) gebildet wird, in welchem ein dem Mündungsquerschnitt des Angußkanals (5) angepaßter und in die Mündung (5^T) des Angußkanals einschiebbarer Reinigungsstift (22) geführt ist, und daß die Stirnwand (6^f) der Mischkammer (6) eine nach außen zu der Mündung (5^f) des Angußkanals hin konvergierende oder geneigte Fläche bildet.

Angeußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand (6^f) zur Achse des Angußkanals (5) unter einem Winkel von 45 bis 6O° konvergiert oder geneigt ist.

Angußvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal (5) Kreisquerschnitt hat und die Stirnwand (6¹) der Mischkammer (6) eine Kegelstumpffläche bildet.

* (Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 21 46 181.4))

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ORIGINAL 4NSP6CTIO

k» Angußvorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal Polygonquerschnitt hat und die Stirnwand der Mischkammer eine Pyramiden— stumpffläche bildet.

5. Angußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis k_t dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) und der Reinigungsstift (22) je durch einen druckmittelbeaufschlagten Arbeitskolben (3 bzw. 21) betätigbar sind, und der Arbeitskolben (3) zur Betätigung des Kolbens (15) wegabhängig die Druckmittelzufuhr zu dem Arbeitskolben (21) des Reinigungsstiftes (22) steuert.

6, Angußvorrichtung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (3) und dessen Kolbenstange (3^r) den Zylinder (20) für den darin verschiebbaren Arbeitskolben (21) des Reinigungsstiftes (22) bilden.

7» Angußvorrichtung nach Anspruch 5" oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (3) des Kolbens (15) einen federbelasteten Betätigungsstift (32) für ein Einlaßventil (31) enthält, der am Ende der Vorschubbewegung des Kolbens (15) gegen einen gehäusefesten Punkt anfährt und die Zufuhr von Druckmittel zum Arbeitskolben (21) des Reinigungsstiftes (22) freigibt.

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