DE2806668C2

DE2806668C2 - Verfahren zum Entlüften eines geschlossenen Formhohlraums einer Kunststoff-Spritzgießform und Kunststoff-Spritzgießform hierfür

Info

Publication number: DE2806668C2
Application number: DE2806668A
Authority: DE
Inventors: Paul E. Newtown Conn. Allen
Original assignee: Logic Devices, Inc., Sandy Hook, Conn.
Priority date: 1977-02-17
Filing date: 1978-02-16
Publication date: 1987-01-29
Also published as: JPS5720890B2; IT7820365A0; US4091069A; DE2806668A1; GB1592753A; JPS53102962A; CA1106565A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften eines geschlossenen Formhohlraums einer Kunststoff- Spritzgießform nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Kunststoff-Spritzgießform nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2.
Bei einer bekannten Kunststoff-Spritzgießform dieser Art (DE-OS 17 79 104) sind anschließend an den Formhohlraum Einsätze aus porösem Werkstoff vorgesehen, durch die hindurch die beim Einspritzen der plastischen Kunststoffmasse verdrängte Luft abgesaugt werden kann. Das bekannte Verfahren und die bekannte Kunststoff-Spritzgießform erfordern hierfür besondere Entlüftungsleitungen innerhalb der Formteile. Durch das Erfordernis besonderer Entlüftungsleitungen werden die Kosten der Kunststoff-Spritzgießform relativ hoch. Während des Gebrauchs der Kunststoff- Spritzgießform muß darauf geachtet werden, daß die Entlüftungsleitungen nicht verunreinigen oder gar verstopfen, weil hierdurch die Funktionsfähigkeit der Kunststoff-Spritzgießform beeinträchtigt werden würde.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Kunststoff-Spritzgießform der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit denen die Entlüftung des Formhohlraums bei geringem baulichen Aufs wand und ohne das Erfordernis einer ständigen Wartung und Reinigung von langen Entlüftungsleitungen erfolgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Maßnahmen der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 oder 2 vorgesehen.
Aufgrund dieser Ausbildung werden die in derartigen Kunststoff-Spritzgießformen ohnehin vorgesehenen Kühlkanäle gleichzeitig für die Abführung der aus dem Formhohlraum verdrängten Luft herangezogen. Dies hat nicht nur den Vorteil, daß besondere, nach außen geführte Entlüftungsleitungen eingespart werden; vielmehr sind die Kühlleitungen ständig durch umlaufende Kühlflüssigkeit durchströmt, wodurch sich eine Wartung oder Reinigung der für die Entlüftung vorgesehenen Kanäle erübrigt, denn etwaige Verunreinigungen werden durch die Kühlflüssigkeit weggespült.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils einer Kunststoff-Spritzgießform,
Fig. 2 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion der Kunststoff-Spritzgießform nach Fig. 1,
Fig. 3 einen ausschnittsweisen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 4 eine Stirnansicht des Gegenstandes der Fig. 3,
Fig. 5 eine ähnliche Stirnansicht einer anderen Ausführungsform,
Fig. 6 eine weitere Stirnansicht einer anderen Ausführungsform,
Fig. 7 eine ausschnittsweise Schnittansicht ähnlich Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 in Fig. 7.
Nach Fig. 1 besteht eine Kunststoff-Spritzgießform 10 aus einem bewegbaren Formteil 11 und einem ortsfesten Formteil 12, welche im Bereich einer Trennungslinie 13 aneinanderliegen. Der bewegbare Formteil 11 besitzt einen nach oben stehenden zylindrischen Kern 14, der eine innere Oberfläche 15 eines Formhohlraums 16 festlegt. Der ortsfeste Formteil 12 besitzt eine Aussparung 17, welche die Außenfläche 18 des Formhohlraums 16 definiert. Eine Einspritzmündung 19 für eine plastische Kunststoffmasse ist in einem oder in beiden Formteilen 11 bzw. 12 ausgebildet. Die plastische Kunststoffmasse wird unter Druck durch die Einspritzmündung 19 so gepreßt, daß sie in den Formhohlraum 16 einströmt, ihn ausfüllt und nach ihrem Abkühlen den fertiggestellten Artikel darstellt, dessen Gestalt annähernd der Form des Formhohlraums 16 entspricht.
Wie es bei den meisten Spritzgießformen der Fall ist, wird zur Verringerung der Verfestigungszeit der Kunststoffmasse die Abkühlung dieser Masse vermittels Durchgangskanälen 20 für Kühlmittel bewirkt. Die Durchgangskanäle 20 ermöglichen, daß Flüssigkeit durch einen Formteil oder beide Formteile 11 bzw. 12 strömt und der Kunststoffmasse Wärme entziehen kann. Die Anordnung und die Form dieser Durchgangskanäle 20 sind von vielen Faktoren abhängig. lm allgemeinen sind Teilbereiche der Durchgangskanäle 20 benachbart einer oder beider der Oberflächen 15, 18 des Formhohlraums 16.
In dem hier gezeigten Beispiel ist der Durchgangskanal 20 für Kühlflüssigkeit von der Innenbohrung eines Kerns 14 gebildet. An den Durchgangskanal 20 ist über ein Gewinde ein als einheitliches Bauteil erhältlicher Krümmer 21 befestigt. Der Krümmer 21 besitzt ein Mittelrohr 22 als Einlaß, das die Kühlflüssigkeit zum Endbereich des Durchgangskanals 20 leitet, sowie einen peripheren Auslaß 23, der das Kühlmittel vom Kern 14 wegleitet. Weiter weist der Krümmer 21 oben einen Krümmungsabschnitt 24 auf.
Beim Formen eines Kunststoffartikels werden die zwei Formteile 11 und 12 zusammengepreßt, und eine flüssige Kunststoffmasse wird unter Druck von etwa 345 bar durch die Einspritzmündung 19 in den unteren Bereich des Formhohlraums 16 eingepreßt. Indem das Kunststoffmaterial sowohl vertikal als auch horizontal strömt, beginnt es, den Formhohlraum 16 zu füllen.
Am Anfang des Füllvorgangs kann innerhalb des Formhohlraums 16 eingeschlossene Luft durch die Teilungslinie 13 entweichen oder abgeblasen werden; dieser Entlüftungsweg wird jedoch blockiert, wenn die Kunststoffmasse vollständig den Boden des Formhohlraums 16 umströmt hat. Wird weitere Kunststoffmasse eingespritzt, dann wird die verbleibende Luft in einem Hohlraumbereich zusammengepreßt; dies ist beispielsweise der Bereich, der mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet ist. Da die Form geschlossen ist, hat die Luft keine Möglichkeit zu entweichen und wird deshalb in diesem Einschlußbereich 25 eingeschlossen. Wird diese eingeschlossene Luft nicht entfernt, dann könnte dies zu einer Herstellung von Artikeln führen, die Hohlstellen, Gasbrandmale usw. besitzen, was im allgemeinen zu fehlerhaften Artikeln und möglicherweise auch zu einer Beschädigung der Spritzgießform führen kann.
Zur Entlüftung der eingeschlossenen Luft wird ein Luftdurchgang 26 zwischen dem Einschlußbereich 25 und dem Durchgangskanal 20 für Kühlmittel geschaffen, wobei letztere Verbindung am geeignetsten am Krümmungsabschnitt 24 vorgesehen ist. Die ausgeblasene Luft, die sich im Durchgangskanal 20 befindet, wird mit der Kühlflüssigkeit von der Spritzgießform entfernt und gleichermaßen durch den Auslaß 23 abgegeben. Die Kunststoffmasse kann dann den Formhohlraum 16 vollständig ausfüllen und einen fehlerlosen Artikel bilden.
Während des Formvorgangs ist die Kunststoff- Spritzgießform 10 gemäß Fig. 2 geschaltet. Die Einspritzmündung 19 ist an eine Quelle 27 von unter Druck stehender plastischer Kunststoffmasse angeschlossen. Der Einlaß am Mittelrohr 22 und der Auslaß 23 des Durchgangskanals 20 für Kühlflüssigkeit sind an ein Unterdruck-Kühlflüssigkeits-Strömungssystem 28 angeschlossen. Das Strömungssystem 28 besitzt einen Abfluß 29, der das Kühlmittel in einen offenen Vorratsbehälter 30 leitet, welcher eine Kühlflüssigkeitsquelle besitzt. Das Kühlmittel 31 wird durch das Strömungssystem 28 mit Hilfe eines Saugrohrs 32 entnommen und zum Strömen durch die Spritzgießform 10 in die Durchgangskanäle 20 gebracht. Indem das System 28 am Auslaß 23 des Durchgangskanals 20 einen höheren Saugdruck als am Einlaß im Mittelrohr 22 erzeugt. hält das Strömungssystem 28 im allgemeinen einen Kühlflüssigkeitsdruck aufrecht, der vom Einlaß am Mittelrohr 22 bis zum Auslaß 23 durch den Durchgangskanal 20 hindurch kleiner als atmosphärischer Druck ist. Diese Druckdifferenz bewirkt, daß die Kühlflüssigkeit in den Einlaß im Mittelrohr 22 hinein, durch den Durchgangskanal 20 hindurch und aus dem Auslaß 23 herausströmt. jedoch muß wenigstens derjenige Abschnitt des Durchgangskanals 20 auf unteratmosphärischem Druck gehalten werden, der an den Luftdurchgang 26 angeschlossen ist. Dieser Unterdruck verhindert, daß Kühlflüssigkeit durch den Luftdurchgang 26 in den Formhohlraum 16 hineinströmt.
Der Luftdurchgang 26 grenzt an die Oberfläche des Formhohlraums 16 und steht in Kontakt mit der plastischen Kunststoffmasse. Nachteilige Effekte des Luftdurchganges werden minimal gehalten, wenn er durch eine Vielzahl von Löchern oder Schlitzen unterteilt wird; die minimale Abmessung dieser Öffnungen oder Schlitze liegt in der Größenordnung von 0,0127 bis 0, 1778 mm. Im allgemeinen strömt plastische Kunststoffmasse in Öffnungen oder Schlitze derartiger Dimensionennichthinein.
In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform eines Einsatzes 33 wiedergegeben, der in den Luftdurchgang 26 eingesetzt ist. Der Einsatz 33 ist mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern 34 versehen, welche am Formhohlraum 16 innerhalb des Luftdurchganges 26 positioniert sind. Der Durchmesser jedes Lochs 34 liegt innerhalb des bereits angegebenen Bereichs. Auf diese Weise kann eingeschlossene Luft durch die Löcher 34 strömen, während Kunststoffmasse in diesen Löchern 34 nicht fließen kann; dies hält die Auswirkung auf die Oberfläche des Endprodukts minimal. Da kein Eintritt von Kunststoffmasse in den Luftdurchgängen erfolgt, kann dieser weder durch verhärtete Kunststoffmasse blockiert werden noch das Auswerfen des Endprodukts stören.
Der Einsatz 33 kann auf jede gewünschte Weise, beispielsweise durch eine Schraubverbindung 35 und einen Schraubenzieherschlitz 36, durch einen Preßsitz oder durch die Verwendung von Befestigungsmaterial wie beispielsweise Schweißmaterial und ähnliches mehr gehaltenwerden.
Anstatt mit Löchern 34 kann der Einsatz 33 mit durchgehenden Schlitzen 37 ausgestattet sein, wie es in der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, oder aus porösem Metall hergestellt sein, wie es in der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform der Fall ist, wo als Beispiel von porösem Metall gesintertes Eisen genommenwurde.
In den Fig. 7 und 8 wird ein anderer Luftdurchgangseinsatz gezeigt mit einem Element 38 mit einem innerhalb des Luftdurchganges positionierten Schaft 39, einem kegelstumpfförmigen Kopf 40 und einem gestauchten Ende 41. Der Kopf 40 ist an seinem äußeren Teil mit einer Umfangsvertiefung 42 ausgestattet, deren Tiefe innerhalb des oben erwähnten Bereichs liegt; eine Vielzahl von Schlitzen 43 steht mit dieser Vertiefung 42 in Verbindung und erstreckt sich längs des Schafts nach unten. Die Leitung ist bei 44 nach außen erweitert, um ein enges Ineinandergreifen mit dem übrigen Teil des Kopfes 40 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann Luft in die Umfangsvertiefung 42 hinein und durch die Schlitze 43 in die Durchgangskanäle 20 für Kühlflüssigkeit gelangen. Vorzugsweise ist die Schaftlänge größer als die Länge der Leitung, so daß das Element 38 sich gegenüber der Öffnung bewegen und eine gewisse selbstreinigende Wirkung entfalten kann.
Die Größe der Luftdurchgänge und das Ausmaß der Einsätze werden so gewählt, daß die Entlüftung der eingeschlossenen Luft innerhalb einer Zeit ermöglicht wird, die vorzugsweise diejenige Zeit nicht verlängert, die ohne eingeschlossene Luft zum Einspritzen des flüssigen Kunststoffmaterials benötigt wird; auf diese Weise wird eine Vergrößerung der Form-Zyklus-Zeit verhindert. Falls es darüber hinaus erforderlich erscheint, können mehrere Luftdurchgänge eingesetzt werden.
Wenn aufgrund der Form, des Artikels mehr als nur ein Lufteinschlußbereich vorhanden ist, wird jeder unabhängige Einschlußbereich 25 mit einem Luftdurchgang verbunden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Luft in demjenigen Bereich des Formhohlraums eingeschlossen wird, der mit Kunststoffmasse zuletzt gefüllt wird. Dieser Bereich ist an einer Stelle lokalisiert, die vom Ort der Mündung 19 entfernt liegt.
Ob die Luftdurchgänge an der inneren oder äußeren Oberfläche des Formhohlraums 16 positioniert werden, hängt im allgemeinen von der Gestaltung derselben ab. Wenn jedoch gewünscht wird, daß die durch den Luftdurchgang verursachte Oberflächenveränderung des fertiggestellten Artikels dort auftritt, wo das äußere Erscheinungsbild des Endprodukts durch diese Oberflächenveränderung am geringsten beeinträchtigt wird, kann der Luftdurchgang entsprechend angeordnet werden.

Claims

1. Verfahren zum Entlüften eines geschlossenen Formhohlraums einer Kunststoff-Spritzgießform, bei dem die beim Einspritzen der plastischen Kunststoffmasse in den Formhohlraum eingeschlossene Luft durch im Bereich der eingeschlossenen Luft in der Formhohlraumwand angeordnete Luftdurchgänge, die einen Durchgang der Luft, nicht jedoch der Kunststoffmasse gestatten, mittels unteratmosphärischem Druck in sich an die Luftdurchgänge anschließende Durchgangskanäle abgesaugt wird, und bei dem die in den Formhohlraum eingespritzte plastische Kunststoffmasse durch in der Nähe des Formhohlraums durch Durchgangskanäle strömende Kühlflüssigkeit gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschlossene Luft durch unteratmosphärischen Druck in der Kühlflüssigkeit in die Durchgangskanäle der Kühlflüssigkeit abgesaugt wird.

2. Kunststoff-Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, mit einem durch zwei Formteile bei geschlossener Form begrenzten Formhohlraum, mit einem über eine Einspritzmündung in den Formhohlraum einmündenden Angußkanal zum Einspritzen plastischer Kunststoffmasse in den Formhohlraum, mit in der den Formhohlraum begrenzenden Wand im Bereich der beim Einspritzen der Kunststoffmasse im Formhohlraum eingeschlossenen Luft angeordneten Luftdurchgängen, deren Querschnitt so bemessen ist, daß sie einen Durchgang der eingeschlossenen Luft, nicht jedoch der eingespritzten Kunststoffmasse gestatten, mit sich an die Luftdurchgänge anschließenden, bei geschlossener Form unter unteratmosphärischem Druck stehenden Durchgangskanälen, und mit in der Nähe des Formhohlraums angeordneten Durchgangskanälen für Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die unter unteratmosphärischem Druck stehenden Durchgangskanäle (20) für die Kühlflüssigkeit über die Luftdurchgänge (26) mit dem Formhohlraum (16) zum Entlüften der eingeschlossenen Luft verbunden sind.