DE2730797A1 - INJECTION MOLDING PROCESS FOR SCRAP CARTRIDGES - Google Patents
INJECTION MOLDING PROCESS FOR SCRAP CARTRIDGESInfo
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Description
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BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft ein Spritzgußverfahren für Schrotpatronen.The invention relates to an injection molding process for shotgun shells.
Es ist bereits bekannt, ausschließlich aus Kunststoff bestehende Schrotpatronen im Spritzgußverfahren herzustellen, vgl. beispielsweise die USA-Patentschriften 3 590 740, 3 591 898, 3 614 929, 3 673 965, 3 722 411 , 3 722 412 und 3 752 434. Die bisher ausschließlich aus Kunststoff fabrizierten Patronen sind jedoch nicht fest genug, um wiederholt geladen zu werden. Die Erfindung vermittelt ein Spritzgußverfahren für reine Kunststoff-Schrotpatronen, die erheblich fester sind als bekannte Kunststoff-Patronen und die sich insbesondere wiederholt füllen oder laden lassen.It is already known to produce shot cartridges made exclusively of plastic by injection molding, See, for example, U.S. Patents 3,590,740, 3,591,898, 3,614,929, 3,673,965, 3,722,411, 3,722,412 and 3 752 434. The cartridges, previously made entirely of plastic, are not strong enough to be repeated to be loaded. The invention provides an injection molding process for pure plastic shotgun cartridges that significantly are more solid than known plastic cartridges and, in particular, can be filled or reloaded repeatedly.
Auf dem Gebiet der Spritzgußformung gilt es herkömmlicherweise als erforderlich, die Spritzvorrichtung derart
zu bauen und die Verfahrensbedingungen derart zu steuern, daß eine glatte Laminarströmung des in die Form eingespritzen
Materials gewährleistet wird. Diese Praxis ist bei der Spritzgußformung von ausschließlich aus Kunststoff bestehenden
Schrotpatronen geübt worden.
Der Erfinder hat jedoch herausgefunden, daß sich nur aus Kunststoff bestehende Schrotpatronen überraschender Festigkeit
dadurch spritzen lassen, daß das Spritzgußmaterial in geeigneter Weise gewählt wird und daß von der herkömmlichen
Praxis, mit einem glatten Einströmen des Spritzmaterials in die Form zu arbeiten, aDgewichen wird.In the injection molding art, it has traditionally been considered necessary to construct the injection molding apparatus and control the process conditions in such a way as to ensure a smooth laminar flow of the material injected into the mold. This practice has been practiced in the injection molding of all plastic shotgun shells.
The inventor has found, however, that only plastic shotshells of surprising strength can be injected by appropriately selecting the injection molding material and by avoiding the conventional practice of working with a smooth flow of the injection material into the mold.
Die Erfindung vermittelt ein Spritzgußverfahren für eine Kunststoff-Schrotpatrone mit folgenden Verfahrensschritten:The invention provides an injection molding process for a plastic shotshell with the following process steps:
Es wird eine Hohlform gebildet mit einem länglichen hohlen Rohrabschnitt, der an einem Ende geschlossen ist und am anderen Ende in einen scheibenförmigen und quer zu dem besagten anderen Ende des Zylinderabschnitts verlaufenden hohlen Abschnitt übergeht;A hollow shape is formed with an elongated hollow tube section which is closed at one end and at the other end into a disk-shaped and transverse to said other end of the cylinder section hollow section passes over;
in einer Spritzgußmaschine wird thermoplastisches Material erhitzt;thermoplastic material is heated in an injection molding machine;
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das geschmolzene thermoplastische Material wird unter Druck über eine Vielzahl von DUsenöffnungen in die Hohlform eingespritzt, wobei die Düsenöffnungen an dem zentralen Teil des scheibenförmigen hohlen Abschnitts in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, so daß das geschmolzene thermoplastische Material in eine Vielzahl von turbulenten Strömen gerichtet wird, die von dem scheibenförmigen Abschnitt nach außen in den Hohlzylinderabschnitt austreten; das Verspritzen des thermoplastischen Materials wird fortgesetzt bis der zylindrische und der scheibenförmige Teil der Hohlform ausgefüllt sind und die Zylinderwand sowie die scheibenförmige Stirnv/and einer Patrone geformt sind; undthe molten thermoplastic material is injected into the mold under pressure through a large number of nozzle openings injected with the nozzle openings at the central part of the disc-shaped hollow portion in the circumferential direction are arranged distributed so that the molten thermoplastic material in a multitude of turbulent flows is directed by the disc-shaped section after exit outside into the hollow cylinder section; the injection of the thermoplastic material is continued until the cylindrical and the disk-shaped part of the hollow shape filled and the cylinder wall and the disk-shaped end face are shaped into a cartridge; and
die so geformte Patrone wird aus der Hohlform getrennt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem thermoplastischen Material um ein Polymer mit einem Molekulargewicht von mindestens 1.250.000 und vorzugsweise mehr als 1.500.000, wobei der gesamte wirksame Querschnitt der Düsenöffnungen im Be-the cartridge thus formed is separated from the hollow mold. It is preferably the thermoplastic Material is a polymer having a molecular weight of at least 1,250,000 and preferably greater than 1,500,000, where the entire effective cross-section of the nozzle openings in the
reich von 2,5 bis 9 mm , der auf das thermoplastische Material einwirkende Druck im Bereich von 1.050 bis 1.760 kg/cm2 range from 2.5 to 9 mm, the pressure acting on the thermoplastic material in the range from 1,050 to 1,760 kg / cm 2
und die Temperatur des thermoplastischen Materials beimand the temperature of the thermoplastic material at
Einspritzen in die Hohlform im Bereich von 210 bis 360° C liegt.Injection into the mold is in the range of 210 to 360 ° C.
Vorzugsweise gelangt das thermoplastische Material in die Hohlform durch ein rohrförmiges Einspritzteil, das in den scheibenförmigen Abschnitt der Hohlform hineinragt, wobei die Düsenöffnungen in der Umfangswand des Einspritzteils ausgebildet sind.Preferably, the thermoplastic material enters the hollow mold through a tubular injection part that is inserted into the disk-shaped portion of the hollow shape protrudes, wherein the nozzle openings are formed in the peripheral wall of the injection part are.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Temperatur, bei der das thermoplastische Material in die Form eingespritzt wird, viel höher als es normalerweise nach der herkömmlichen Spritzgußpraxis empfohlen würde. Außerdem wird das Material durch eine viel kleinere Öffnungsfläche und bei einem höheren Druck eingespritzt, als es nach der herkömmlichen Theorie der Fall wäre. Diese Abweichungen von der normalen Praxis haben den Zweck, das thermoplastische Material in die Form in einer Vielzahl von turbulenten Strömen in einer Weise einzuleiten, die sich mit einem Aussprühen von Material in diejenigen Formteile vergleichen läßt, in denen die Patronenwand geformtIn the method according to the invention, the temperature is at which the thermoplastic material is injected into the mold is much higher than would normally be recommended by conventional injection molding practice. Also, the material injected through a much smaller orifice area and at a higher pressure than according to the conventional theory of Case would be. The purpose of these departures from normal practice is to give the thermoplastic material to the mold in a variety of ways initiate of turbulent flows in a manner that deals with a spray of material into those molded parts lets compare in which the cartridge wall is shaped
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werden soll. Wie sich herausgestellt hat, weisen die Patronenwändö deutlich höhere Festigkeitseigenschaften auf, wenn thermoplastische Materialien mit hohem Molekulargewicht eines Typs, wie er gewöhnlich beim Blasformverfahren (aber nicht beim Spritzgußverfahren) verwendet wird, auf diese Weise in die Hohlform eingespritzt wird. Ohne die Ursachen für diese erhöhten Festigkeitseigenschaften auf eine bestimmte Theorie oder Erläuterung einschränken zu wollen, wird angenommen, daß die erhöhte Festigkeit auf dem Phänomen der zweiachsigen Orientierung beruht, aufgrund der das thermoplastische Material in einem starren Netz anstelle der gewöhnlichen Laminatstruktur fixiert wird. Dies führt dazu, daß die "Schweißlinien", die bei nach herkömmlichen Spritzgußverfahren hergestellten Patronen auftreten und die Schlagfestigkeit der Patronenwandung erheblich schwächen, weitgehend beseitigt werden. Indem das thermoplastische Material so in die Form eingespritzt wird, daß es turbulent nach außen gesprüht wird, führt das in den zylindrischen Teil der Hohlform gelangende thermoplastische Material eine zufallsverteilte Bewegung aus, die eine zufallsverteilte Orientierung der Moleküle in dem Material bewirkt, bis das Material in einer ungewöhnlich festen stabilen Netzstruktur verfestigt.shall be. As it turned out, the cartridge walls significantly higher strength properties when using thermoplastic materials with high molecular weight of a type commonly used in blow molding (but not injection molding) to them Way is injected into the mold. Without specifying the causes of these increased strength properties To limit theory or explanation, it is believed that the increased strength is due to the phenomenon of biaxial orientation is based, due to which the thermoplastic material is in a rigid network instead of the ordinary Laminate structure is fixed. This leads to the "weld lines" that occur after conventional injection molding processes produced cartridges occur and significantly weaken the impact resistance of the cartridge wall, largely be eliminated. By injecting the thermoplastic material into the mold in such a way that it sprays out in a turbulent manner the thermoplastic material coming into the cylindrical part of the hollow mold leads to a random distribution Movement that causes the molecules in the material to randomly orientate until the material moves into solidified in an unusually strong stable network structure.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung einer speziellen Spritzgußvorrichtung anhand von Ergebnissen, wie sie beim Formen von Schrotpatronen mit Hilfe dieser Vorrichtung erzielt wurden, in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil der Vorrichtung zur Darstellung der Art und Weise, auf die der Kunststoff in die zwischen einem stationären Formteil und einem bewegbaren Formteil gebildete Hohlform eingespritzt wird;The invention is described in the following description a special injection molding device based on the results of the molding of shotgun shells with the aid of this device were achieved, explained in more detail in connection with the drawings. Show in the drawings Figure 1 is a longitudinal section through part of the device showing the manner in which the plastic injected into the hollow mold formed between a stationary mold part and a movable mold part will;
Figur 2 eine der Figur 1 ähnliche Darstellung, in der jedoch die Formteile nach einem Formvorgang getrennt gezeigt sind;FIG. 2 shows a representation similar to FIG. 1, but in which the molded parts are separated after a molding process are shown;
Figur 3 eine perspektivische Darstellung desjenigen TeilsFigure 3 is a perspective view of that part
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der Vorrichtung, durch den der Kunststoff in die Hohlform eingespritzt wird, in vergrößertem Maßstab; undthe device through which the plastic is injected into the hollow mold, on an enlarged scale; and
Figur 4 bis 10 Diagramme mit den Versuchsergebnissen, wie sie beim Formen von Schrotpatronen mit der VorrichtungFigure 4 to 10 diagrams with the test results as they when forming shotshells with the device
nach Figur 1 bis 3 erzielt worden sind. Gemäß der Zeichnung umfaßt die Vorrichtung eine Form 10 mit einem stationären Teil 11 und einem bewegbaren Teil 12, wobei die Teile 11 und 12 in herkömmlicher Weise an dem stationären bzw. dem bewegbaren Druckstück einer Standard-Spritzgußmaschine angebracht sind. Der bewegbare Teil 12 läßt sich zur Durchführung eines Spritzgußvorgangs gemäß Figur 1 in Anschlag mit dem stationären Teil 11 bringen und nach dem Spritzvorgang in die in Figur 2 gezeigte Stellung zurückziehen. according to Figure 1 to 3 have been achieved. According to the drawing, the device comprises a mold 10 with a stationary part 11 and a movable part 12, the parts 11 and 12 being attached to the stationary part in a conventional manner or the movable pressure piece of a standard injection molding machine are attached. The movable part 12 can bring to carry out an injection molding process according to Figure 1 in abutment with the stationary part 11 and after Withdraw the injection process into the position shown in FIG.
Der bewegbare Formteil 12 umfaßt einen Hohlblock 13 mit einer zentrischen, generell zylindrischen Öffnung 14 und einem in die Öffnung hineinragenden dornartigen Kern 15. In dem in Figur 1 gezeigten geschlossenen Zustand umschließt die Form einen Hohlraum 16 mit der Gestalt der herzustellenden Schrotpatrone. Der Hohlraum 16 umfaßt einen länglichen rohrförmigen hohlen Abschnitt 17, der zwischen der Wandung der öffnung 14 und der Außenwand des Kerns 15 gebildet ist, sowie einen scheibenförmigen hohlen Abschnitt 18, der an den Abschnitt 17 anschließt und quer zu diesem verläuft. Der scheibenförmige Hohlraum-Abschnitt 18 ist zwischen dem stationären Formteil 11 und der diesem zugewandten Stirnfläche des Kerns 15 in dem Ende der zylindrischen öffnung 14 des Hohlblocks 13 gebildet. Das andere Ende des rohrförmigen Formabschnitts 17 ist durch das Ineinandergreifen des Kerns 15 und des Hohlblocks 13 in der Spritzstellung permanent geschlossen. The movable mold part 12 comprises a hollow block 13 with a central, generally cylindrical opening 14 and a mandrel-like core 15 protruding into the opening. In In the closed state shown in FIG. 1, the mold encloses a cavity 16 with the shape of the one to be produced Shotshell. The cavity 16 includes an elongated tubular hollow portion 17 between the wall the opening 14 and the outer wall of the core 15 is formed, as well as a disk-shaped hollow section 18, which is attached to the section 17 connects and runs transversely to this. Of the disc-shaped cavity section 18 is between the stationary Molded part 11 and the end face of the core 15 facing this in the end of the cylindrical opening 14 of the Hollow blocks 13 are formed. The other end of the tubular mold portion 17 is through the interlocking of the core 15 and the hollow block 13 are permanently closed in the injection position.
Wie bei Spritzgußformen üblich, ist der Hohlblock 13 mit KUhlwasserdurchführungen 20 versehen, so daß er mit HiI-fe von durch die Durchführungen zirkulierendem abgekühlten Wasser auf eine konstante Temperatur gekühlt werden kann, umAs is customary with injection molds, the hollow block is 13 provided with cooling water ducts 20, so that it is cooled with the help of water circulating through the ducts Water can be cooled to a constant temperature
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die Verfestigung des in die Hohlform eingespritzen thermoplastischen Materials zu steuern.the solidification of the thermoplastic injected into the hollow mold Control materials.
Vorzugsweise ist die Außenwand des Kerns 15 leicht konisch, wobei der Durchmesser zum freien Ende hin abnimmt, um das Entformen der in dem Spritzgußvorgang erzeugten Patrone zu erleichtern. Die rohrförmige Wand der erzeugten Patrone ist daher entsprechend konisch.Preferably, the outer wall of the core 15 is slightly conical, the diameter decreasing towards the free end, by the To facilitate demolding of the cartridge produced in the injection molding process. The tubular wall of the cartridge produced is therefore correspondingly conical.
An dem dem stationären Formteil 11 zugewandten Ende der zylindrischen Öffnung U in dem Hohlblock 13 ist eine Ausnehmung 19 vorgesehen, die an der fertigen Schrotpatrone den Üblichen Randwulst ergibt.At the end of the cylindrical opening U in the hollow block 13 facing the stationary molded part 11 there is a recess 19 provided, which results in the usual bead on the finished shotgun cartridge.
Der stationäre Formteil 11 ist mit einer AuslaufbüchseThe stationary molded part 11 is provided with an outlet sleeve
21 versehen, durch die das thermoplastische Spritzgußmaterial von der üblichen Spritzdüse 22 einer Spritzgußmaschine in den Hohlraum 16 geleitet wird. Die Auslaufbüchse 21 ist generell rohrförmig und weist eine gestufte Außenfläche 23 sowie eine zentrische Kunststoff-Durchführung 2h auf, die zur Spritzdüse21, through which the thermoplastic injection molding material is passed from the conventional injection nozzle 22 of an injection molding machine into the cavity 16. The outlet bushing 21 is generally tubular and has a stepped outer surface 23 and a central plastic feedthrough 2h , which leads to the spray nozzle
22 hin konvergiert, so daß beim Entfernen einer fertigen Schrotpatrone der Anguß ohne weiteres mit herausgezogen wird und dabei das eingespritzte Material an oder innerhalb der heißen Düsenspitze abbricht.22 converges so that when a finished shotgun cartridge is removed, the sprue is easily pulled out with it and the injected material breaks off at or within the hot nozzle tip.
Das Abgabeende der Auslaufbüchse 21 ist mit einer Spitze 25 versehen, die in den mittleren Teil des scheibenförmigen Abschnitts 18 des Hohlraums 16 hineinragt. Die Gestaltung dieser Spitze 25 ist aus Figur 3 am deutlichsten ersichtlich. Sie umfaßt einen zylindrischen Bund 26, dessen äußeres Ende 27 durch vier in regelmäßigen Abständen über den Umfang verteilte radiale Schlitze 28 unterteilt ist. Im geschlossenen Zustand der Form liegt das äußere Ende 27 des Bundes 26 an der Stirnfläche des Kerns 15 an, der die äußeren Enden der Schlitze 28 zu vier rechteckigen Öffnungen abschließt, die über den Umfang verteilt im mittleren Bereich des scheibenförmigen Abschnitts 18 des Hohlraums 16 angeordnet sind und durch die hindurch das thermoplastische Material von der zentrischen Durchführung 24 der Auslaufbuchse 21 nach außen in den Hohlraum 16 der Form eingespritzt wird.The discharge end of the spout 21 is provided with a tip 25 which extends into the central part of the disk-shaped Section 18 of the cavity 16 protrudes. The design of this tip 25 can be seen most clearly from FIG. It comprises a cylindrical collar 26, the outer end 27 of which is distributed over the circumference by four at regular intervals radial slots 28 is divided. In the closed state of the mold, the outer end 27 of the collar 26 is in contact the end face of the core 15, which closes the outer ends of the slots 28 to four rectangular openings, the Distributed over the circumference in the central area of the disk-shaped Section 18 of the cavity 16 are arranged and through which the thermoplastic material of the central passage 24 of the outlet bushing 21 to the outside is injected into the cavity 16 of the mold.
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Die Gestalt der in dem Spritzgußvorgang hergestellten Schrotpatrone ist am besten aus Figur 2 zu entnehmen, in der die Form im geöffneten Zustand gezeigt ist, wobei die Schrotpatrone noch durch einen in die Auslaufbüchse 21 hineinragenden Anguß an dem stationären Formteil 11 gehalten wird. Die Patrone v/eist eine rohrförmige Wandung 31 und eine scheibenförmige Stirnwand 32 mit dem gewöhnlichen Randflansch oder Randwulst 33 auf. Da die Spitze 25 der Auslaufbuchse 21 in den Hohlraum 16 der Form hineinragt, hat die Stirnwand 32 der Patrone nach dem Entfernen des Angusses eine zentrische zylindrische Öffnung zur Aufnahme eines Zündhütchens. Die Spitze 25 der Auslaufbuchse 21 ist dabei mit einem Ringvorsprung 29 mit sägezahnförmigem Querschnitt versehen, der in dem äußeren Ende der besagten Öffnung eine Haltenut für das Zündhütchen bildet.The shape of the shotshell produced in the injection molding process can best be seen in FIG which shows the shape in the open state, with the shotgun cartridge still protruding into the outlet sleeve 21 through a Sprue is held on the stationary mold part 11. The cartridge v / eist a tubular wall 31 and a disc-shaped end wall 32 with the usual edge flange or bead 33 on. Because the tip 25 of the outlet socket 21 protrudes into the cavity 16 of the mold, the end wall 32 of the cartridge has after removal of the sprue a central cylindrical opening for receiving a primer. The tip 25 of the outlet bushing 21 is with it an annular projection 29 provided with a sawtooth-shaped cross-section, which in the outer end of said opening forms a retaining groove for the primer.
Die Spritzdüse 22 bildet die Düse eines Spritzguß-Zylindersystems. Dieses Zylindersystem kann herkömmlicher Art sein und ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Vorzugsweiee handelt es sich dabei um ein Schneckenaufgabe-System mit einem beheizten Rohr, in dem eine das thermoplastische Material aus einem Einfülltrichter am einen Ende des Rohres der Spritzdüse 22 am anderen Ende des Rohres zuführende Förderschnecke angeordnet ist.The spray nozzle 22 forms the nozzle of an injection molding cylinder system. This cylinder system can be of a conventional type and is not shown in the drawing. Preferred white it is a screw feed system with a heated tube in which the thermoplastic material is placed feeding from a funnel at one end of the tube to the spray nozzle 22 at the other end of the tube Conveyor screw is arranged.
Es hat sich gezeigt, daß sich Schrotpatronen mit erhöhter Festigkeit mit Hilfe der gezeigten Vorrichtung herstellen lassen, wenn ein geeigneter Kunststoff verwendet wird, die von den Schlitzen 28 in der Auslauf büchse 21 gebildeten Einspritzöffnungen einen geeigneten Querschnitt haben und die Verfahrensbedingungen beim Spritzvorgang entsprechend der vorliegenden Erfindung gesteuert werden.It has been shown that shotshells with increased strength can be produced with the aid of the device shown leave, if a suitable plastic is used, the injection openings formed by the slots 28 in the outlet sleeve 21 have a suitable cross-section and the process conditions during the injection molding process according to present invention can be controlled.
Bezüglich des zu verwendenden thermoplastischen Materials hat sich herausgestellt, daß dieses ein hohes Molekulargewicht, vorzugsweise in Verbindung mit einem verhältnismäßig niedrigen Schmelzindex, aufweisen soll, um Schrotpatronen zu erhalten, die ein mehrfaches Laden oder Wiederauffüllen gestatten. Insbesondere sollte das thermoplastische MaterialWith regard to the thermoplastic material to be used, it has been found that this has a high molecular weight, preferably in conjunction with a relatively low melt index, to have shotgun shells obtained that allow multiple loading or refilling. In particular, the thermoplastic material should
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ein Molekulargewicht von mindestens 1.25O.OOO, vorzugsweise im Bereich 1.500.000 bis 2.000.000, haben, wobei die letztgenannte Zahl die obere Grenze bei den heute in handelsüblichen Mengen verfügbaren Materialien darstellt. Besonders geeignet sind dabei hochdichte Polyäthylene mit geringen Spannungen und einem Molekulargewicht in dem angegebenen Bereich. Ein kleiner Prozentsatz an Copolymerisat, etwa mit 5 % Butylen, ist zulässig. Dies kann insofern von Vorteil sein, als ein gewisses Maß an Elastizität zum Umbördeln deshave a molecular weight of at least 1,250,000, preferably in the range 1,500,000 to 2,000,000, the latter number representing the upper limit for the materials available today in commercially available quantities. High-density polyethylenes with low voltages and a molecular weight in the specified range are particularly suitable. A small percentage of copolymer, for example with 5 % butylene, is permissible. This can be beneficial in that it provides a degree of elasticity for flanging the
Beispiele für geeignete Materialien sind die von der Firma Union Carbide unter den Bezeichnungen DMPL 1155 (ein Copolymeres mit 95 % Äthylen und 5 % Butylen mit im wesentlichen linearen Molekülen) sowie DMDL 3103 (ein Copolymeres mitExamples of suitable materials are those from Union Carbide under the names DMPL 1155 (a copolymer with 95 % ethylene and 5 % butylene with essentially linear molecules) and DMDL 3103 (a copolymer with 95 % Äthylen und 5 % Butylen mit im wesentlichen linearen Molekülen aber einem höheren Schmelzindex) hergestellten Stoffe. Bei beiden Stoffen handelt es sich um Materialien hoher Dichte, wie sie gewöhnlich bei Blasformvorgängen, nicht aber bei Spritzgußverfahren, verwendet werden. Ein weiteres95 % ethylene and 5 % butylene with essentially linear molecules but a higher melt index). Both materials are high density materials commonly used in blow molding processes but not in injection molding processes. Another one geeignetes Material bildet ein kautschuk-modifiziertes hochpolymere s Polyäthylen hoher Dichte, das von der Firma Allied Chemicals unter der Bezeichnung PLASKON Shotshell Qualität 6/34 erhältlich ist.A suitable material is a rubber-modified, high-polymer, high-density polyethylene manufactured by Allied Chemicals is available under the name PLASKON Shotshell Quality 6/34.
dargestellt, die mit der in Figur 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung auf einer normalen 2-ounce-Spritzgußmaschine von Johns durchgeführt worden sind. Die Form war zur Herstellung von Schrotpatronen Kaliber 12 mit einer Länge von 70 mm, einem Durchmesser von 20 mm, einer mittleren Rohrwanddickeshown using the apparatus shown in Figures 1 to 3 on a normal 2 ounce injection molding machine from Johns have been carried out. The mold was for the production of 12-caliber shotshells with a length of 70 mm, a diameter of 20 mm, an average pipe wall thickness von 1,20 mm und einer Stirnwanddicke von 2,54 mm gebaut. Diese Patronen hatten ein mittleres Gewicht von 5,8 g. Ein ausgedehntes Versuchsprogramm hat ergeben, daß optimale Resultate mit einer Auslaufbüchse erzielt wurden, die eine Spitze mit einem Außendurchmesser von 3,05 mm und vier Endschlitzen1.20 mm and an end wall thickness of 2.54 mm. These cartridges had an average weight of 5.8 g. An extensive test program has shown that optimum results have been achieved with a spout that has a tip with an outside diameter of 3.05 mm and four end slots erzielt wurden, wobei Jeder Schlitz eine öffnung von 1,9 mm χ 0,76 mm hatte, so daß sich ein gesamter Einspritz-Öffnungsquerschnitt von 5,8 mm ergab, und wobei das thermoplastischewere achieved, each slot having an opening of 1.9 mm χ 0.76 mm, resulting in a total injection opening cross-section of 5.8 mm, and the thermoplastic
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Material durch die Spritzdüse 22 unter einem Druck von 1406 kg/cm bei einer Temperatur von 300 C zugeführt wurde. Um zu zeigen, wie wichtig die richtige Wahl der Bedingungen entsprechend der vorliegenden Erfindung ist, veranschaulichen die Figuren 4 bis 9 die Auswirkungen, die sich ergeben, wenn ein Parameter oder eine Bedingung verändert wird und die übrigen Bedingungen auf dem experimentell bestimmten Optimum gehalten werden. In den einzelnen Figuren ist die Festigkeit der erhaltenen Patrone an der Ordinate aufgetragen, gemessen als diejenige Anzahl von Wiederauffüllungen, die sich durchführen lassen, bevor die Patrone versagt.Material was fed through the spray nozzle 22 under a pressure of 1406 kg / cm at a temperature of 300 ° C. To show the importance of the correct choice of conditions according to the present invention, illustrate FIGS. 4 to 9 show the effects that result when a parameter or a condition changes and the other conditions are kept at the experimentally determined optimum. In the individual figures the strength of the cartridge obtained is plotted on the ordinate, measured as the number of refills, which can be done before the cartridge fails.
Figur 4 zeigt dabei die Ergebnisse bei thermoplastischen Materialien unterschiedlicher Molekulargewichte, wobei die Vorrichtung im übrigen unter optimalen Bedingungen betrieben wurde. Wie ersichtlich, ist es zweckmäßig, ein Material mit möglichst hohem Molekulargewicht zu verwenden. Geht man von der Möglichkeit einer sechsfachen Nachfüllung als Mindestanforderung aus, so ist es - wie ersichtlich erforderlich, ein thermoplastisches Material einzusetzen, dessen Molekulargewicht mindestens 1 Million beträgt und vorzugsweise in der Größenordnung von 1.800.000 bis 2.000.000 liegt.FIG. 4 shows the results for thermoplastics Materials of different molecular weights, the device otherwise under optimal conditions was operated. As can be seen, it is expedient to use a material with the highest possible molecular weight. If one assumes the possibility of a sixfold refill as a minimum requirement, then it is necessary - as can be seen, to use a thermoplastic material whose molecular weight is at least 1 million and is preferably on the order of 1,800,000 to 2,000,000.
In Figur 5 sind die Ergebnisse dargestellt, die erzielt werden, wenn die Temperatur des eingespritzen Materials verändert wird, woraus ersichtlich ist, daß zur Erzielung von mindestens sechs Nachfüllungen diese Temperatur in einem Bereich von 210 bis 350° C liegen soll, und daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die Temperatur zwischen 250 und 300° C liegt. Man nimmt an, daß bei zu niedriger Temperatur der Sprüheffekt an den Einspritzöffnungen nicht erzielt wird, während bei zu hoher Temperatur eine Abnahme des Molekulargewichts des thermoplastischen Materials stattfindet, die zu einer Schwächung der fertigen Schrotpatrone führt.Figure 5 shows the results obtained when the temperature of the injected material is changed, from which it can be seen that to achieve at least six refills this temperature should be in a range of 210 to 350 ° C, and that optimal results are achieved if the temperature is between 250 and 300 ° C. It is believed that at If the temperature is too low, the spray effect at the injection openings is not achieved, while if the temperature is too high, a Decrease in the molecular weight of the thermoplastic material takes place which leads to a weakening of the finished shotshell leads.
Figur 6 zeigt die Auswirkung von Änderungen in dem auf das thermoplastische Material einwirkenden Druck, gemessenFigure 6 shows the effect of changes in pressure on the thermoplastic material, measured
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am Aj gang des Einspritzrohrs, d.h. in dem auf den Einlaß der Spritzdüse 22 ausgeübten Druck. Wie ersichtlich, soll dieser Druck zur Erzielung von mindestens sechs Nachfüllungen im Bereich von 843 bis 1757 kg/cm gehalten werden, wobei optimale Ergebnisse dann erzielt werden, wenn der Druck sehr nahe bei 1406 kg/cm gehalten wird.at the passage of the injection tube, that is to say in the pressure exerted on the inlet of the spray nozzle 22. As can be seen, to achieve at least six refills, this pressure should be kept in the range of 843 to 1757 kg / cm, with optimal results being obtained when the pressure is kept very close to 1406 kg / cm.
Es hat sich herausgestellt, daß die Einspritzzeit zum Ausfüllen des Hohlraums 16 der Form bei dem optimalen Druck 7 s beträgt. An der unteren Grenze des zulässigen DruckbeIt has been found that the injection time to Filling the cavity 16 of the mold at the optimal pressure is 7 seconds. At the lower limit of the permissible pressure range reichs erhöhte sich die Einspritzzeit auf 9 s, was eine Ein- spritzgeschwindigkeit von 0,6 g/s ergibt, während sie sich bei dem obersten zulässigen Druck auf 5 s verkürzte, was einer Einspritzgeschwindigkeit von 1,2 g/s entspricht. Es läßt sich also sagen, daß zur Erzielung des gewünschtenthe injection time increased to 9 s, which Injection speed of 0.6 g / s results while it is reduced to 5 s at the uppermost permissible pressure, which corresponds to an injection speed of 1.2 g / s. It it can therefore be said that to achieve the desired Sprüh-Einspritzeffektes bei der Herstellung einer Schrotpatrone der Druck so gewählt werden muß, daß er eine Einspritzgeschwindigkeit zwischen 0,6 und 1,2 g/s ergibt.Spray-injection effect in the manufacture of a shotshell, the pressure must be chosen so that it results in an injection speed between 0.6 and 1.2 g / s.
Figur 7 veranschaulicht die Wirkung, die die Kühlung des Hohlblocks 13 hat, wobei die bei verschiedenen gemessenenFIG. 7 illustrates the effect that the cooling of the hollow block 13 has, the measured at various Temperaturen des Hohlblocks erhaltenen Ergebnisse aufgetragen sind. Wie sich herausgestellt hat, hängt die optimale Temperatur des Hohlblocks von der Dicke der rohrförmigen Wandung der hergestellten Schrotpatrone ab. Die Temperatur muß niedrig genug sein, um eine vertretbar rasche Verfestigung des thermoTemperatures of the hollow block obtained results are plotted. It has been found that the optimum temperature of the hollow block depends on the thickness of the tubular wall the shot shell produced. The temperature must be low enough to allow the thermo plastischen Materials zu bewirken; auf jeden Fall sollte die Temperatur unter etwa 18° C liegen. Wie oben erörtert, kann die Dicke der rohrförmigen Wandung zwischen etwa 0,74 und 1,8 m schwanken. Bei der Fertigung von Patronen, deren Wandungsdicke an der unteren Grenze dieses Bereichs liegt, hatto effect plastic material; definitely should Temperature below about 18 ° C. As discussed above, the thickness of the tubular wall can be between about 0.74 and Sway 1.8 m. When producing cartridges whose wall thickness is at the lower limit of this range, has sich gezeigt, daß die Temperatur des Hohlblocks nicht unter 8° C liegen sollte, da eine zu rasche Abkühlung dazu führen kann, daß der Hohlraum der Form verstopft, bevor eine volle Materialcharge eingespritzt worden ist. Bei der Formung vonIt has been shown that the temperature of the hollow block should not be below 8 ° C, as too rapid cooling would lead to this can clog the cavity of the mold before a full batch of material has been injected. When forming dickerwandigen Patronen können Jedoch gute Ergebnisse bei einer Temperazielt werden.However, thicker walled cartridges can achieve good results at temperature.
einer Temperatur des Hohlblocks von bis hinab zu 2° C er-a temperature of the hollow block of down to 2 ° C
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„τη Figur 8 und 9 sind die Auswirkungen gezeigt, die sich ergeben, wenn die Anzahl bzw. die Größe der Einspritz-Schlitze 28 verändert wird. Wie ersichtlich, sollten mindestens zwei Schlitze, vorzugsweise 4,5 oder 6 Schlitze vorhanden sein, und die gesamte wirksame Querschnittsfläche der Schlitze sollte im Bereich von 0,25 bis 0,9 mm liegen, wobei optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn die gesamte Querschnittsfläche etwa 0,645 mm beträgt. "Τ η Figures 8 and 9 are shown the effects that result when the number or the size of the injection slots is changed 28th As can be seen, there should be at least two slots, preferably 4.5 or 6 slots, and the total effective cross-sectional area of the slots should be in the range of 0.25-0.9 mm, with optimum results being achieved when the total cross-sectional area is about Is 0.645 mm.
Figur 10 zeigt die Auswirkungen von Änderungen in dem Zeit-Intervall,während dessen die geformte Schrotpatrone in der gekühlten Form gehalten wird, bevor sie ausgeworfen wird. Wie ersichtlich, sollte die Abkühlzeit mindestens 8s und vorzugsweise 13s betragen. Ist die Kühlzeit größer als etwa 18 s, so werden in den einzelnen Fertigungsdurchgängen unterschiedliche Ergebnisse erzielt, weil das zugeführte Material längere Zeitspannen in dem Einspritzrohr verweilen muß, während dieser Zeitspannen hohen Temperaturen ausgesetzt ist und eine Abnahme des Molekulargewichts erleidet. Um eine derartige Abnahme des Molekulargewichts infolge einer Erwärmung über eine zu lange Zeitspanne in dem Einspritzrohr zu vermeiden, ist es ferner wichtig, daß das Rohr nicht mit einer zu großen Materialmenge geladen wird. Dabei hat sich insbesondere gezeigt, daß dann, wenn die Füllmenge an Material in dem Einspritzrohr unter 200 g gehalten wird, Patronen gleichmäßig hoher Festigkeit erzeugt werden können, während schwankende Ergebnisse auftreten können, wenn das Rohr über diese Menge hinaus geladen wird.Figure 10 shows the effects of changes in the time interval while the molded shotshell of which is held in the cooled form before it is ejected. As can be seen, the cooling time should be at least 8s and preferably 13s. Is the cooling time longer than about 18 s, the individual production runs will be different Results are obtained because the material being fed must remain in the injection tube for extended periods of time is exposed to high temperatures for these periods of time and suffers a decrease in molecular weight. To such a thing To avoid a decrease in molecular weight due to excessive heating in the injection tube, it is also important that the tube is not loaded with too much material. It has in particular has shown that when the amount of material in the injection tube is kept below 200 g, cartridges are uniform high strength can be produced, while fluctuating results can occur if the pipe is over this amount addition is loaded.
Die Dicke der rohrförmigen Patronenwandung muß so gewählt werden, daß sie die Kombination aus Festigkeit und Flexibilität hat, die für das Umbördeln, das Verschießen und das mehrfache Widerauffüllen erforderlich ist. Generell wird die Patrone an einer Stelle umgebördelt, die vom offenen Ende der Patrone einen Abstand von 1/2 bis 1/4 des Patronendurchmessers hat. Wie sich gezeigt hat, sollte die Wandungsdicke in dieser Zone im Bereich von 0,74 bis 1 ,8 mm liegen. Um eine geeignete Festigkeit und eine hohe Mündungsgeschwindigkeit beim Verschießen zu gewährleisten, sollte die StirnwandThe thickness of the tubular cartridge wall must be chosen that it has the combination of strength and flexibility needed for flanging, sealing, and the like multiple refills is required. In general, the Cartridge flared at a point 1/2 to 1/4 of the diameter of the cartridge from the open end of the cartridge Has. As has been shown, the wall thickness in this zone should be in the range from 0.74 to 1.8 mm. Around The front wall should ensure adequate strength and a high muzzle velocity when firing
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der Patrone mindestens 2 mm dick sein.of the cartridge must be at least 2 mm thick.
Die Figuren 4 bis 10 zeigen in sehr gedrängter Form die Ergebnisse einer großen Anzahl von Versuchen. Zur vollständigeren Darstellung der Ergebnisse, wie sie mit Hilfe des erfindungsgemäßon Verfahrens erzielt v/erden können, sind im folgenden Einzelheiten mehrerer spezieller Versuchsdurchgänge angegeben. Jeder dieser Versuchsdurchgänge wurde mit einer 2-ounce-SpritzguBmaschine von Johns unter Verwendung einer 609ram langen Schnecke durchgeführt. Die Spitze der Auslaufblichse hatte einen Außendurchmesser von 3,05 mm und war mit vier Endschlitzen versehen, deren jeder 1,9 mm lang, 0,76 mm breit und 0,69 mm tief war. In der Spritzgußmaschine wurde etwa 1 kg thermoplastisches Material erwärmt, wobei das Gewicht der in den einzelnen Durchgängen gefertigten Patronen etwa 5,8 g betrug.FIGS. 4 to 10 show the results of a large number of experiments in a very concise form. To the more complete Presentation of the results as they can be achieved with the aid of the method according to the invention in the following details of several special test runs are given. Each of these trials was carried out with a Johns 2 ounce injection molding machine using a 609ram long snail carried out. The tip of the bleacher had an outside diameter of 3.05 mm and had four end slots each 1.9 mm long, 0.76 mm wide and 0.69 mm deep. In the injection molding machine was about 1 kg of thermoplastic material is heated, whereby the weight of the cartridges manufactured in the individual passes is approximately Was 5.8 g.
Durchlauf 1Pass 1
Material: HX538Material: HX538
Temperatur der Einspritzkammer: Einlaufende 270° CInjection chamber temperature: inlet end 270 ° C
Mitte 280° CMiddle 280 ° C
9 Ausspritzende 285° C 9 End of ejection 285 ° C
Temperatur des gespritzten Materials: 280° C
Spritzdruck: 1757 kg/cm
Einspritzzeit: 7 Sekunden
Abkühlzeit: 8 Sekunden
Temperatur des Hohlblocks: 2° CTemperature of the sprayed material: 280 ° C spray pressure: 1757 kg / cm
Injection time: 7 seconds
Cooling down time: 8 seconds
Temperature of the hollow block: 2 ° C
Anzahl der erzielten WiederauffUllungen: 27Number of refills achieved: 27
Durchlauf 2Pass 2
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Γ/30797Γ / 30797
Temperatur des gespritzten Materials: 300° C Spritzdruck: 1757 kg/cm2 Einspritzzeit: 7 Sekunden Abkühlzeit: 18 Sekunden Temperatur des Hohlblocks: 12° C Anzahl der erzielten WiderauffUllungen:Temperature of the sprayed material: 300 ° C Injection pressure: 1757 kg / cm 2 Injection time: 7 seconds Cooling time: 18 seconds Temperature of the hollow block: 12 ° C Number of refills achieved:
Durchlauf 3Pass 3
Material: DMDL31O3 Temperatur der Einspritzkammer: Einlaufende 280° C Mitte 290° CMaterial: DMDL31O3 Temperature of the injection chamber: inlet end 280 ° C Middle 290 ° C
Ausspritzende 300° CEnd of injection 300 ° C
Temperatur des gespritzten Materials: 290° C Spritzdruck: 1757 kg/cm2 Einspritzzeit: 7 Sekunden Abkühlzeit: 25 Sekunden Temperatur des Hohlblocks: 12° C Anzahl der erzielten V/iederauffüllungen:Temperature of the injected material: 290 ° C Injection pressure: 1757 kg / cm 2 Injection time: 7 seconds Cooling time: 25 seconds Temperature of the hollow block: 12 ° C Number of refills achieved:
Durchlauf h Pass h
Einspritzzeit: 7 Sekunden Abkühlzeit: 27 Sekunden Temperatur des Hohlblocks: 12° C Anzahl der erzielten WiederauffUllungen:Injection time: 7 seconds, cooling time: 27 seconds, temperature of the hollow block: 12 ° C Number of refills achieved:
7 Of) 883/08627 Of) 883/0862
Die obigen Ergebnisse zeigen also, daß es möglich ist, ausschließlich aus Kunststoff bestehende Schrotpatronen mit überraschender Festigkeit herzustellen, indem ein thermoplastisches Material verwendet wird, das bisher für Spritzgußverfahren nicht eingesetzt worden ist. Im wesentlichen werden diese Ergebnisse dadurch erzielt, daß das thermoplastische Material durch eine Gruppe von kleinen Öffnungen oder Schlitzen unter derartigen Druck- und Temperaturbedingungen eingespritzt wird, daß das Material in den Hohlraum der Form auswärts gesprüht wird. Die oben dargelegten Versuchsergebnisse sind bei der Herstellung von Standard-Schrotpatronen des Kalibers 12 erhalten worden; es hat sich jedoch herausgestellt, daß zur Herstellung von Schrotpatronen anderer Kaliber keine signifikanten Änderungen in den Bedingungen bezüglich der Öffnung, Größe, Temperatur und des Drucks auftreten. Bei der Herstellung von größeren oder kleineren Patronen ergibt sich eine entsprechende leichte Zu- oder Abnahme der Einspritzzeit zur Ausfüllung der Form; die Verfahrensbedingungen, die die Turbulenz in dem in die Form gelangenden Material fördern, bleiben jedoch gleich.So the above results show that it is possible to use only plastic shotshells with surprising strength to produce by a thermoplastic Material is used that has not previously been used for injection molding processes. Essentially these results are achieved by the thermoplastic material through a group of small openings or Slitting is injected under such pressure and temperature conditions that the material is injected into the cavity of the mold is sprayed outwards. The test results presented above are for the manufacture of standard shotgun shells 12 gauge has been obtained; however, it has been found that other shotgun shells are used for making shotgun shells Caliber no significant changes in the conditions of opening, size, temperature and pressure occur. When producing larger or smaller cartridges, there is a corresponding slight increase or decrease the injection time to fill the mold; the process conditions that cause the turbulence in the in-mold Feed material, but remain the same.
Die oben aufgezeigte Vorrichtung ist nur als Beispiel angegeben worden und könnte beträchtlich variiert werden. Wie beispielsweise ohne weiteres ersichtlich, ist die Erfindung auch bei Maschinen mit mehreren Hohlformen anwendbar, wobei die erfindungsgemäß bestimmten Parameter für das Einspritzen von Material in jede einzelne Form gelten. Ferner könnten die Art der Ausgestaltung der Hohlform und der die Einspritzöffnungen Innerhalb der Hohlform definierende Aufbau variiert werden. The device shown above has only been given as an example and could be varied considerably. For example, as readily apparent, the invention is also applicable to machines with multiple cavity molds, the invention in accordance with certain parameters apply to the injection of material into each mold. Furthermore , the type of configuration of the hollow shape and the structure defining the injection openings within the hollow shape could be varied.
PS/ÜgPS / Üg
70 9 883/086270 9 883/0862
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