DE2805117A1 - Vorrichtung zum herstellen von formteilen aus kunststoff oder gummi - Google Patents
Vorrichtung zum herstellen von formteilen aus kunststoff oder gummiInfo
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Description
Bucher-Guyer AG Maschinenfabrik, 8166 Niederweningen/
Schweiz
Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff oder Gummi
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff oder Gummi, mit
wenigstens einem Formhohlraum und einem in diesen mündenden Strömungspfad, durch den die fliessfähige Kunststoffoder
Kautschukmasöe in den Formhohlraum gedrückt wird.
Beim Spritzgiessen und Spritzpressen von faserige Füllstoffe enthaltenden duroplastischen und thermoplastischen
Kunststoffen tritt bekanntlich eine Orientierung der Moleküle und der Füllstoffteilchen in der Kunststoffmasse
auf. Diese Orientierung hat zur Folge, dass in der Aushärtungsphase der Formteile das Schwindungsverhalten der
Formteile in Strömungsrichtung der Masse und quer dazu unterschiedlich ist. Vor allem bei relativ dünnwandigen
Teilen macht sich eine solche richtungsbetonte Schwindung nachteilig bemerkbar.
Das erwähnte ungleiche Schwindungsverhalten bewirkt eine ungleichmässige Spannungsverteilung im Formteil, die zu
starkem Verzug, Rissbildung oder gar Bruch führen kann.
Um diesem Uebelstand abzuhelfen, ist schon vorgeschlagen
worden, den Angusskanal so in den Formhohlraum münden zu lassen, dass die aus dem Angusskanal austretende Masse
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gegen eine Wand des Formhohlraumes prallt. Durch diesen Aufprall wird eine gewisse Aenderung der Richtung der
orientierten Moleküle und Füllstoffteilchen erreicht. Eine derartige Ausbildung der Mündung des Angusskanales ist
jedoch in den wenigsten Fällen möglich. Zudem kann auf diese Weise die richtungsorientierte Schwindung der Formteile
kaum wirkungsvoll vermieden werden.
Es ist bekannt, dass bei Punktangüssen, bei denen der Angusskanal unmittelbar vor dem Formhohlraum verengt ist,
die richtungsorientierte Schwindung kleiner ist als bei andern Angussarten. Die auf diese Weise erreichte teilweise
Zerstörung der Orientierung der Moleküle und Füllstoffteilchen ist jedoch vor allem für qualitativ hochstehende
Formteile noch immer ungenügend.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile zu beheben. Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Moleküle und Füllstoffteilchen der in den Formhohlraum eintretenden
Masse nicht oder nur in sehr geringem Masse richtungsorientiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass
dem wenigstens einen Formhohlraum eine im Strömungspfad liegende und benachbart zum Formhohlraum angeordnete Kammer
vorgeschaltet ist, in die wenigstens ein, einen Teil des Strömungspfades bildender Zuführkanal mündet und die gegenüber
diesem Zuführkanal erweitert ist.
Beim Eintritt der Masse aus dem Zuführkanal in die erweiterte Kammer lagert sich der kontinuierliche oder diskontinuierliche
Massestrom willkürlich in der Kammer ab. Diese willkürliche Ablagerung wird durch das Zurückwerfen des
auf die Wand der
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Kammer aufprallenden Massestromes noch unterstützt. Da sich der Massestrom in ungeordneter Wirrlage in der Kammer
ablagert, wird die vor dem Eintritt der Masse in die Kammer vorhandene Orientierung der Moleküle und Füllstoffteilchen
in der Masse weitgehend aufgehoben. Die Masse in der Kammer weist eine regellose Verteilung und Anordnung
der Füllstoffteilchen und Moleküle auf. Da der Formhohlraum unmittelbar neben der Kammer liegt, sind die Moleküle
und_ Füllstoffteilchen der in den Formhohlraum eintretenden
Masse nicht merklich orientiert, so dass keine oder nur eine sehr geringe richtungsorientierte Schwindung auftritt.
Vorzugsweise sind zwischen der Kammer und jedem Formhohlraum ein oder mehrere kurze Verbindungskanäle vorhanden,
die gegenüber der Kammer verengt sind und deren Durchflussquerschnitt sich zum Formhohlraum hin verkleinert.
Dadurch wird vermieden, dass zwischen Kammer und Formhohlraum eine erneute starke Orientierung der Moleküle und
Füllstoffteilchen stattfinden kann. Im weitern wird auf diese Weise erreicht, dass sich der in den Formhohlraum
eintretende Massestrahl ebenfalls frei und willkürlich ablagern kann.
Es ist zweckmässig, bei zwei oder mehr Zuführkanälen diese
so anzuordnen, dass sie seitlich und/oder in der Höhe versetzt in die Kammer münden. Dadurch wird die angestrebte
freie und willkürliche Ablagerung des eintretenden Massestromes in der Kammer verbessert.
Die Austrittsöffnung jedes Zuführkanals sollte durch
scharfe Kanten gebildet werden, an denen der Massestrom abreissen kann, was die Durchmischung des in die Kammer
eintretenden Massestromes verbessert.
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Es ist von Vorteil, wenn der Durchflussquerschnitt jedes Zuführkanales kleiner ist als der Durchflussquerschnitt
des Hauptkanals bzw. des Zweigkanales. Damit wird erreicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Masse in
jedem Zuführkanal und damit die Eintrittsgeschwindigkeit der Masse in die Kammer vergrössert wird. Diese Vergrösserung
der Eintrittsgeschwindigkeit verbessert nun ebenfalls die freie Ablagerung des Massestromes in der
Kammer.
Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es
zeigt schematisch :
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug und einen Teil einer Schneckenspritzgusseinheit,
Fig. 2 : einen Schnitt entlang der Linie II - II
in Fig. 1, und
, . _ : in zur Fig. 2 analoger Darstellung weitere
Ausbildungsmöglichkeiten von Kammern und deren Verbindungen zu den Formhohlräumen.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch ein Spritzgusswerkzeug und einen Teil einer Schneckenspritzgusseinheit 1 dar,
während Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig.
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1 zeigt. Die Schneckenspritzgusseinheit 1, welche bekannter Bauart ist, weist einen Plastifizierzylinder 2 auf, der mit
einem zylindrischen Hohlraum 3 versehen ist. In diesem Hohlraum 3 ist eine Schnecke 4 angeordnet, die auf nicht
gezeigte Weise rotierend angetrieben und in ihrer Längsachse verschiebbar ist. Der Plastifizierzylinder 2 ragt
mit seinem vordem Ende in eine Aussparung 5 eines ortsfesten Formträgers hinein. Am ortsfesten Formträger 6 ist
eine ortsfeste Formhälfte 7 befestigt, die zusammen mit einer beweglichen Formhälfte 8 das Spritzgusswerkzeug
bildet. Wie Fig. 1 zeigt, liegen bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug die beiden Formhälften 7 und 8 in der Formtrennebene 9 aneinander an. In der ortsfesten Formhälfte
7 ist ein Angusskanal 10 ausgebildet, der mit der Mündung des zylindrischen Hohlraumes 3 in Verbindung steht.
Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, ist in der beweglichen Formhälfte 8 eine Verteilkammer 11 vorgesehen, in die der
Hauptangusskanal 10 mündet und an die Zuführkanäle 12, 13 angeschlossen sind. Jeder dieser Zuführkanäle 12, 13 mündet
in eine Kammer 14, von denen nur eine Kammer gezeigt ist. Die Kammer 14 ist gegenüber dem Zuführkanal 12 erweitert.
Benachbart zu dieser Kammer 14 sind drei Formhohlräume 16 angeordnet, die über kurze Verbindungskanäle 15 mit der
Kammer verbunden sind. Die Austrittsöffnung 20 des Zuführkanales 12 wird durch scharfe Kanten 21 gebildet.
Die in der Schneckenspritzgusseinheit 1 auf bekannte Weise plastifizierte Kunststoffmasse wird durch den Hauptangusskanal
10, die Verteilkammer 11 und die Zuführkanäle 12, in die Kammer 14 gepresst. Der durch die Austrittsöffnung
20 in die Kammer 14 eintretende Massestrom lagert sich regellos und willkürlich in dieser Kammer 14 ab. Diese
ungeordnete, regellose Ablagerung des Massestromes in der
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Kammer wird durch Aufprallen des Massestromes an der Wand
der Kammer 14 noch verstärkt. Dadurch wird die vor dem Eintritt des Massestromes in die Kammer 14 auf bekannte
Weise hervorgerufene Orientierung der Moleküle und Füllstoff
teilchen zerstört. Die Moleküle und Füllstoffteilchen der sich in der Kammer 14 befindlichen Masse sind regellos
verteilt und nehmen eine Wirrlage ein. Von der Kammer 14 gelangt die Masse durch die Verbindungskanäle 15 in
die'Formhohlräume 16, in denen sie auf bekannte Weise erstarrt
bzw. aushärtet. Da die Formhohlräume 16 unmittelbar neben der Kammer 14 angeordnet sind und die Verbindungskanäle entsprechend kurz gehalten sind, wird eine erneute
unerwünschte Orientierung der Moleküle und Füllstoffteilchen in den Verbindungskanälen 15 vermieden. Somit nehmen die
Moleküle und Füllstoffteilchen im in die Formhohlräume 16
eintretenden Massestrom ebenfalls eine ungeordnete Wirrlage ein. Somit wird eine richtungsorientierte Schwindung
der Formteile vermieden.
In den Fig. 3 bis 7 werden in einer zur Fig. 2 analogen Darstellung
weitere Ausbildungsmöglichkeiten der Kammern und deren Verbindungen zum Formhohlraum und zum Hauptangusskanal
gezeigt. Dabei werden für dieselben Teile die in den Fig. 1 und 2 bereits verwendeten Bezugszeichen gebraucht.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 münden zwei Zuführkanäle
12 in die Kammer 14 ein, die über einen Verbindungskanal 15 mit dem Formhohlraum 16 in Verbindung steht. Die
Austrittsöffnung 20 jedes Verbindungskanales 12 wird durch scharfe Kanten 21 begrenzt. Jeder Verbindungskanal 12 ist
über einen Zweigkanal 18 bzw. 19 mit einem Verteilkanal 17 verbunden, über den die fliessfähige Kunststoffmasse
zu den Zweigkanälen 18, 19 und durch die Zuführkanäle 12 in die Kammer 14 gelangt. Da die Kunststoffmasse bei dieser
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Ausfuhrungsform in zwei sich kreuzenden Masseströmen in
die Kammer 14 gepresst wird, wird die angestrebte ungeordnete Ablagerung der Masseströme in der Kammer 14 noch
besser erreicht als bei nur einem Zuführkanal 12.
Beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4 ist wie in Fig. 3
ein Verteilkanal 17 vorhanden, der sich in zwei Zweigkanäle 18, 19 aufteilt. An diese Zweigkanäle 18, 19 sind mehrere
Zuführkanäle 12 angeschlossen, die in eine Kammer 14 münden. Die Austrittsöffnung 20 jedes Zuführkanales 12 wird durch
scharfe Kanten 21 begrenzt, üeber den Verbindungskanal
ist die Kammer 14 mit dem Formhohlraum 16 verbunden.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist die Kammer
14 als Ringkanal ausgebildet. Der Verteilkanal 17 ist koaxial zur Kammer 14 angeordnet und verläuft innerhalb
des ringförmigen Kanals 14. Die in die Kammer 14 mündenden Zuführkanäle 12 verlaufen in radialer Richtung vom Hauptkanal
17 weg. Die Austrittsöffnung 20 der Zuführkanäle ist durch scharfe Kanten 21 festgelegt, üeber kurze, an
der Aussenseite der Ringkammer 14 angeordnete Verbindungskanäle 15 ist die Kammer 14 mit vier Formhohlräumen 16
verbunden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit zwei Kammern 14
und 14a. Jede dieser Kammern ist über einen kurzen Verbindungskanal 15 bzw. 15a mit einem Formhohlraum 16 bzw.
16a verbunden. In jede Kammer 14, 14a münden mehrere Zuführkanäle 12 bzw. 12a, die an einen, beiden Kammern 14,
14a gemeinsamen Verteilkanal 17 angeschlossen sind. Auch bei dieser Ausführungsform ist die Austrittsöffnung 20
jedes Zuführkanales 12, 12a durch scharfe Kanten 21 begrenzt.
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Wie in Fig. 6 sind auch beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 7 zwei Kammern 14 und 14a vorhanden, von denen jede
über einen Verbindungskanal 15, 15a mit einem Formhohlraum 16 bzw. 16a in Verbindung steht. In jede Kammer 14, 14a
münden mehrere Zuführkanäle 12, 12a, die an Zweigkanäle und 19 angeschlossen sind. Diese Zweigkanäle 18 und 19 sind
mit einem Verteilkanal 17 verbunden. Wie auch bei den andern Ausführungsbeispielen ist jede Austrittsöffnung 20 der
Zuführkanäle 12 und 12a durch scharfe Kanten 21 begrenzt.
Diese die Austrittsöffnung 20 der Zuführkanäle 12, 12a begrenzenden
scharfen Kanten 21 haben zur Folge, dass der in die Kammer 14, 14a eintretende Massestrom an diesen Kanten
21 abreissen kann. Das hat eine bessere Durchmischung des in die Kammer 14, 14a eintretenden Massestromes zur Folge.
Dabei hängt es noch von der Fliessgeschwindigkeit der Masse und vom Druckzustand ab, in welcher Form (kontinuierlich
oder als abgerissene Strömung) der Massestrom in die Kammer eintritt.
Wie aus den Fig. 3 bis 7 ersichtlich ist, ist der Durchflussquerschnitt
jedes Zuführkanales 12, 12a kleiner als der Durchflussquerschnitt des an diese Zuführkanäle 12, 12a
angeschlossenen Hauptkanales 17 bzw. Zweigkanales 18, 19. Durch diese Verengung der Strömungsquerschnitte der Zuführkanäle
12 und 12a wird die Strömungsgeschwindigkeit der Masse in diesen Zuführkanälen und damit die Eintrittsgeschwindigkeit
der Kunststoffmasse in die Kammer 14, 14a erhöht. Diese Erhöhung der Eintrittsgeschwindigkeit des Massestromes
bringt eine verbesserte Durchmischung des in die Kammer 14, 14a eintretenden Massestromes mit sich. Eine Erhöhung
der Fliessgeschwindigkeit der Kunststoffmasse kann schon im Bereich des Ueberganges des Verteilkanales in die
Zweigkanäle 18 und 19 erzielt werden.
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Die Kammer 14, 14a und die an diese angeschlossenen Kanäle (Zuführkanäle 12, 12a, Verbindungskanäle 15, Verteilkanal
17, Zweigkanäle 18, 19) sollten zur Formtrennebene 9 hin offen sein, damit nach dem Aushärten bzw. Erstarren der
Kunststoffmasse ein Entformen möglich ist.
Es ist auch möglich, zwischen der Kammer 14, 14a und jedem angeschlossenen Formhohlraum 16 mehr als ein Verbindungskanal 15 vorzusehen. Die Verbindungskanäle 15, 15a können
so"ausgebildet werden, dass sich deren Durchflussquerschnitt zum Formhohlraum 16, 16a hin verengt. Dadurch wird die
regellose Ablagerung des in den Formhohlraum 16, 16a eintretenden Massestromes begünstigt.
Bei den in den Fig. 3 bis 7 gezeigten Ausführungsformen
münden mehr als zwei Zuführkanäle 12, 12a in die Kammer 14, 14a. Die Austrittsöffnungen 20 der Zuführkanäle 12, 12a
können nun seitlich und/oder in der Höhe zueinander versetzt angeordnet werden, wodurch eine innige Durchmischung
der verschiedenen in die Kammer 14/ 14a eintretenden Masseströme erzielt werden kann.
Die Form der Kammer 14, 14a kann an sich beliebig,' z.B.
kugelförmig oder mehreckig sein.
Das Vorsehen einer Kammer 14, 14a, die den Formhohlräumen 16, 16a vorgeschaltet ist, bringt auch bei Spritzpresswerkzeugen
dieselben Vorteile, wie sie vorstehend anhand eines Spritzgusswerkzeuges beschrieben worden sind.
Da bei der Kautschukverarbeitung ebenfalls eine Orientierung
der Makromoleküle der Kautschukmasse in Fliessrichtung auftritt, kann auch beim Herstellen von Gummiformteilen durch
Anordnen einer wie beschrieben"ausgebildeten Kammer in der Spritzform eine Zerstörung dieses orientierten Zustandes
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der Moleküle bewirkt werden. Bei der Ausgestaltung der Kammer und deren Verbindungs- und Zuführkanäle sind die
vorstehend anhand der Fig. 1 bis 7 dargelegten Kriterien zu beachten.
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Claims (15)
1.) Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff oder Gummi, mit wenigstens einem Formhohlraum
und einem in diesen mündenden Strömungspfad, durch den die fliessfähige Kunststoff- oder Kautschukmasse in
den Formhohlraum gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem wenigstens einen Formhohlraum (16, 16a) eine
im Strömungspfad liegende und benachbart zum Formhohlraum (16, 16a) angeordnete Kammer (14, 14a) vorgeschaltet
ist, in die wenigstens ein, einen Teil des Strömungspfades bildender Zuführkanal (12, 12a) mündet
und die gegenüber diesem Zuführkanal (12, 12a) erweitert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit mehreren Formhohlräumen, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zu
allen Formhohlräumen (16, 16a) angeordnete Kammer (14) mit jedem Formhohlraum (16, 16a) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Kammer (14, 14a) vorhanden ist, von
denen jede Kammer (14, 14a) mit wenigstens einem benachbart angeordneten Formhohlraum (16, 16a) verbunden
ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen der Kammer (14, 14a) und
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Al: uk
ORIGINAL INSPECTED
jedem Formhohlraum (16, 16a) wenigstens ein kurzer Verbindungskanal
(15, 15a) vorhanden ist, der gegenüber der Kammer (14, 14a) verengt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Formhohlraum (16, 16a) über zwei oder mehr
kurze Verbindungskanale (15, 15a) mit der Kammer (14, 14a) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, dass sich der Durchflussquerschnitt jedes Verbindungskanals (15, 15a) zum Formhohlraum (16,
16a) hin verkleinert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet,
dass in die Kammer (14, 14a) zwei oder mehr Zuführkanäle (12, 12a) münden, die an einen Hauptkanal
(17) angeschlossen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkanäle (12, 12a) seitlich und/oder in
der Höhe versetzt in die Kammer (14, 14a) münden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet,
dass die Austrittsöffnung (20) des Zuführkanals bzw. der Zuführkanäle (12, 12a) durch
scharfe Kanten (21) gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 9 r dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Hauptkanal (17) in Zweigkanäle (18, 19) aufteilt, die über mindestens einen Zuführkanal
(12) mit der Kammer (14) in Verbindung stehen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein allen Kammern (14, 14a) gemeinsamer Hauptkanal
(17) vorhanden ist, der mit jeder Kammer (14, 14a)
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über wenigstens einen Zuführkanal (12/ 12a) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchflussquerschnitt jedes Zuführkanals (12, 12a) kleiner ist als der Durchflussquerschnitt
des Hauptkanals (17) bzw. des Zweigkanals (18, 19).
13.'Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (14) ringförmig ausgebildet
ist.
14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 13, dadurch gekennzeichnet,
dass der Hauptkanal (17) koaxial zur Kammer (14) und innerhalb derselben verläuft und dass
sich die Zuführkanäle (12) in radialer Richtung vom Hauptkanal (17) weg erstrecken.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14 mit zwei trennbaren Formhälften, dadurch gekennzeichnet, dass
die Kammer bzw. Kammern (14, 14a) in der Formtrennebene (9) angeordnet ist bzw. sind.
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