DE3138242C2

DE3138242C2 - Spritzgießverfahren zum Herstellen von Spritzgußteilen aus Thermoplasten und Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3138242C2
Application number: DE19813138242
Authority: DE
Inventors: Vsevolod Vasil'evi&ccaron; Abramov; Vasilij Ivanovi&ccaron; Moskva Gerasimov; Vsevolod Viktorovi&ccaron; Kuznecov; Nikolaj Ivanovi&ccaron; Solncevo Moskovskaja oblast' Rysin; Vitalij Sergeevi&ccaron; Moskva Tchaj; Aleksandr Vladimirovi&ccaron; Veselov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-25
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1986-06-12
Also published as: DE3138242A1

Abstract

Das Spritzgußverfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Thermoplasten wird in verschiedenen Industriezweigen zur Erzeugung von hochfesten und texturierten Erzeugnissen eingesetzt und besteht darin, daß die miteinander kommunizierenden Hohlräume (4 und 5) einer teilbaren Spritzgußform sukzessiv mit der Polymer-Spritzgußmasse gefüllt, unter Druck gehalten und abgekühlt werden. Dabei wird die Polymer-Spritzgußmasse während der Nachdruckzeit und des Abkühlens durch die Hohlräume (4 und 5) bei einer die Polymerschmelz- bzw. -fließtemperatur um maximal 40-50 ° C überschreitenden Temperatur und einem Druck von 900-3000 kp/cm ↑2 durchgedrückt. Die formgebenden Flächen der Spritzgußform werden in einem Bereich von -20 ° C bis zur Anfangsschmelz- bzw. -fließtemperatur des Polymers abgekühlt. In der teilbaren Spritzgußform, die Formhälften mit einer Matrize und einem Stempel enthält, sind im Bereich der Ein- und Auslauföffnungen bekannte Heizelemente angeordnet, die von dem übrigen Teil der Formhälften isoliert sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgießverfahren zum Herstellen von Spritzgußteilen aus Thermoplasten, bei dem die auf eine über Schmelz- bzw. Fließtemperatur erwärmte thermoplastische Masse in hintereinanderliegende über Anguß- und Verbindungskanäle verbundene Formhohlräume einer teilbaren und auf eine Temperatur unterhalb der Schmelz- bzw. Fließtemperatur des Thermoplasten kühlbaren Spritzgießform bis /unvollständigen Füllung der Formhohlräume eingedrückt wird und bei dem nach der Formfüllung während der Nachdrückzeit der Druck der thermoplastischen Masse in den Formhohlräumen bei einer Verringerung des Querschnitts der Auslaßöffnuiigen der Formhohlräume vergrößert wird und eine Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens.

Aus der DE-OS 20 56 927 sind Spritzgußverfahren und Spritzgießformen bekannt, bei denen dadurch ein

Nachdrücken mit erhöhtem Druck erfolgt, indem zwischen den ebenen Flächen des unteren Formieiis kolbenförmige bewegliche Teile vorgesehen sind, welche in einer Richtung senkrecht zu den parallelen ebenen Oberflächen bewegbar sind, wobei die kolbenförmigen Teile einen an einen weiteren Teil des zu gießenden Gegenstandes angepaßten Raum aufweisen und ein Ende der kolbenförmigen Teile eine ebene Oberfläche besitzt, die mit der ebenen Oberfläche des oberen Formieiis in Kontakt tritt, wobei die ebene Oberfläche der kolbenförmigen Teile in einer von deren Stellungen einen Durchlaß für die Gießflüssigkeit im aus den Räumen des oberen Gießteils und der kolbenförmigen Teile gebildete Gießräume bildet und in einer weiteren Stellung der kolbenförmigen Teile den Durchlaß sperrt. Hierzu muß die Spritzgießform mit einer Vielzahl von beweglichen Teilen versehen sein.

Aus der CH-PS 3 92 056 sind Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung festigkeitsgünstiger Kunststoffteile aus plastischen Massen bekannt, bei denen mindestens eines der den Formhohlraum begrenzenden Formteile während der Kunststoffeinspritzung bewegt wird und mindestens in einer Formhälfte zur Erleichterung oder zur Verzögerung des Einströmvorgangs in einzelne Zonen aufgeteilte örtlich größere oder kleinere Fließquerschnitte vorgesehen sind, wobei in den Formhälften zur Erleichterung oder zur Verzögerung des Einströmvorgangs in den einzelnen Zonen örtlich voneinander unabhängig regulierbare elektrische Heizelemente angeordnet sein können, um festigkeitsgünstige Orientierungsrichtungen im Kur.ststoffteil planmäßig gesteuert zu erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgießverfahren zum Herstellen von Spritzgußteilen aus Thermoplasten und eine Spritzgießform zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die ohne eine Vielzahl von beweglichen Elementen die Ausbildurg einer gerichteten orientierten Materialstruktur im gesamten Volumen des SprJtzgußteiJs gewährleistet, um die Festigkeitswerte des thermoplastischen Werkstoffes, beispielsweise die Zugfestigkeit, um das 2- bis 5fache erhöhen zu können.

Dies wrd bei einem Spritzgießverfahren der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die thermoplastische Masse während der Nachdrückzeit und des Abkühlens durch die Formhohlräume bei einer die Schmelzbzw. Fließtemperatur der thermoplastischen Masse um maximal 40 bis 5O⁰C überschreitenden Temperatur und einem Druck von 900 bis 3000 bar nachgedrückt wird, wobei die Temperatur der formgebenden Flächen der Formhohlräume vergrößert wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Hs wurde gefunden, daß in erfindungsgemäß hergestellten Spritzgußteilen eine Kristallisation unter Bildung von Kristalliten mit gezogenen Ketten in aufgrund des chemischen Aufbaus kristallisierbaren Polymeren bzw. eine geordnete (regelmäßige) Orientierung in nichtkristallisierbaren Thermoplasten infolge einer Streckung von Makromolekülen an der Trenngrenze »erstarrtes Folymer-Spritzgießmasse« beim Füllen der Spritzgießform nm der Spritzgießmasse und bei der Verschiebung unter hohen Spannungen stattfindet, die infolge hoher Drücke und niedriger Fließgeschwindigkeit während des kontinuierlichen Durchdrückens der Masse durch die Hohlräume der Spritzgießform und durch den beheizten Abschnitt erfolgt, über den die Masse in den nächsten Hohlraum fließt, wobei die hohen Festigkeitswerte durch gleichmäßige Verteilung der äußeren Krafteinwirkung auf die Front des erstarrten Werkstoffes sowie durch Ausbildung einer über dem Querschnitt des Spritzgußteils gleichmäßigen und in Spritzrichtung maximal gezogenen molekularen und übermolekularen Werkstoffstruktur gewährleistet werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung das Spritzgießen von zwei Spritzlingen, die miteinander durch einen Steg verbunden sind,

F i g. 2 eine Spritzgießform im Schnitt durch die Matrize und den Stempel,

Fi g. 3 einen Schnitt III-III in Fig. 2,

F i g. 3a eine Ausführungsvariante des Stabelements in F i g. 3,

I·' i g. 4 eine Spritzgießform zur Herstellung von Hohlkörpern im Längsschnitt,

F i g. 5 eine Spritzgießform, bei der die eine der formgebenden Flächen in Richtung zur formgebenden Fläche des Stempels beweglich ausgebildet ist.

Die Erfindung sei an der Erzeugung eines Spritzlings (Fig. 1) veranschaulicht, der aus mindestens zwei Sprii/.gußicilcn 1 und 2 besteht, die durch einen Steg 3 miteinander verbunden sind, wobei entweder die beiden Spritzgußteile 1 und 2 verfestigt oder texturiert hergestellt werden können oder nur der Spritzgußteil 1 verfestigt wird und der Spritzgußteil 2 nicht verfestigt nach bekanntem Verfahren erzeugt wird.

Zur Herstellung von verfestigten Spritzgußteilen 1 und 2 werden folgende Fertigungsvorgänge durchgeführt: sukzessives Füllen der miteinander kommunizierenden Hohlräume 4 und 5 einer teilbaren Spritzgießfcrm 6 mit thermoplastischer Masse, Nachdrücken und Abkühlen, wobei die thermoplastische Masse während der Nachdrück/eil und des Abkühlens durch die Hohlräume 4 und 5 der Spritzgießform 6 bei einer die Schmelz- bzw. Fließtemperatur der Masse um maximal 40 bis 50^cC überschreitenden Temperatur und einem Druck von 900 bis 3000 bar durchgedrückt wird, bis die Masse den festen Aggregatzustand im gesamten Volumen des Sprkzgußtcils erreicht. Die formgebenden Flächen der Spritzgießform 6 werden in einem Bereich von —20°C bis zur Anfangsschmelz- bzw. -Fließtemperatur der Masse abgekühlt, und mit der Druckerhöhung wird der lichte Querschnitt der Auslauföffnung verringert, über die die Hohlräume 4 und 5 der Spritzgießform 6 kommunizieren, und die Temperatur der formgebenden Flächen im genannten Bereich erhöht.

Bei der Herstellung von Spritzgießteilen wird folgendes berücksichtigt: wenn die thermoplastische Masse unter einem Druck von 900 bis 1400 bar durchgedrückt wird, werden die formgebenden Flächen der Spritzgießform auf eine Temperatur von — 20 bis +6O⁰C abgekühlt.

Damit die Masse mit einem kleinen Schmelz- bzw. Fließtemperaturbereich beim Durchdrücken aus dem einen Hohlraum in den anderen während des Fließens durch die die Hohlräume verbindenden Öffnungen, bzw. durch den Kanal nicht erstarrt, wird die thermoplastische Masse auf den Überlaufabschnitten aus dem einen Hohlraum in Jen anderen zusätzlich erwärmt.

Beim Durchdrücken der Masse durch aie Hohlräume 4 und 5 kann vorgesehen werden, mindestens eine tier formgebenden Flächen der Spritzgießform (Fig. 2, 3) in Fließrichtung zwangsläufig zu bewegen, bis die Masse den festen Aggregatzustand im gesamten Volumen des Spritzgußteils erreicht.

Beispielsweise kann die thermoplastische Masse auch durch die Vorwärtsbewegung der Schnecke der Spritzgießmaschine bzw. durch die Annäherung der formgebenden Flächen der teilbaren Spritzgießform (Fig. 5), bei der das Anfangsfüllvolumen der Hohlräume das Volumendes Spritzgußteils um das 1,5- bis 3fache überschreitet, durch die Hohlräume unter gleichzeitigem Ausdrücken des überschüssigen Materials durchgedrückt werden, wobei die formgebenden Flächen angenähert werden, bis die Masse den festen Aggregatzustand im gesamten Volumen des Spritzgußteils erreicht.

Beim Durchdrücken der thermoplastischen Masse durch die Hohlräume 4 und 5 der teilbaren Spritzgießform (Fig. 1) sowie bei den in Fig. 2, 4 und 5 dargestellten Spritzgießformen beträgt für jeden Hohlraum das Verhältnis der relativen Größe des lichten Querschnitts R\ und /?2 der Einlauföffnung zum maximalen Abstand d\ zwischen den formgebenden Flächen des Hohlraums 4 0,2 bis 4 und des lichten Querschnitts /j der Auslaßöffnung des Hohlraums 4 zum Querschnitt f\ des Hohlraums 4 auf dem Abschnitt des minimalen Abstandes zwischen den formgebenden Flächen in der zum Fluß senkrechten Richtung 0,01 bis 1. Dabei wird die relative Größe des lichten Querschnitts R_x und Ri der Einlauföffnung des Hohlraums 4 nach der bekannten Gleichung aus der Theorie der nichtstationären Wärmeleitfähigkeit

^ ~W7 ^ "R¹T

bzw. nach einem anderen bekannten Verhältnis in Abhängigkeit von der Form der Einlauföffnung bestimmt.

Das beschriebene Verfahren wird mit bekannten teilbaren Spritzgießformen durchgeführt, deren verschiedene Ausführungsvarianten in F i g. 2,4 und 5 dargestellt sind.

Die teilbare Spritzgießform (F i g. 2) besitzt eine vordere Formhälfte 7 und eine hintere Formhälfte 8, die an der unbeweglichen 9 bzw. der beweglichen 10 Platte einer Spritzgießmaschine befestigt sind und eine Matri/c 11 bzw. einen Stempel 12 tragen. Die formgebenden Flächen A und B der Matrize 11 bzw. des Stempels 12 bilden beim Schließen der Formhälften Formhohlräume 13 und 14 entsprechend der Anzahl der herzustellenden Spritzgußteile 15 und 16. Im vorliegenden Beispiel werden Formhohlräume 13 und 14 für die Formung von Spritzgußteilen 15 und 15 entsprechend gebildet. Die Formhohlräume 13 und 14 kommunizieren miteinander über eine Öffnung 17 (bzw. einen Kanal), durch die die thermoplastische Masse aus dem Formhohlraum 13 in den Formhohlraum 14 durchgedrückt wird, wobei die öffnung 17 für den Formhohlraum 13 eine Auslauföffnung und für den Formhohlraum 14 eine Einlauföffnung darstellt.

Der Forrnhohlraum 13 kommuniziert mit dem Angußsystem über eine Einlauföffnung 18 und im Formhohlraum 14 ist eine Auslauföffnung (in Figur nicht gezeigt) vorgesehen, durch die die Masse bei deren Durchdrükken durch den Formhohlraum 14 fließt.

Im Formhohlraum 14 darf die Auslauföffnung nur in dem Fall ausgebildet werden, wenn in der Spritzgießform zwei verfestigte Spritzgußteile erzeugt werden. Dabei weist der zweite Spritzgußteil einen Abschnitt 19 (F i g. 1) aus erstarrter Masse in dieser Auslauföffnung auf, der nachträglich entfernt wird.

Falls im Formhohlraum 14 (F i g. 2) ein nicht verfestigter Spritzgußteil auf die bekannte Weise hergestellt wird, ist die Ausbildung der Auslauföffnung an diesem Formhohlraum unzweckmäßig.

Für die zusätzliche (lokale) Beheizung der Wände der Ein- und der Auslauföffnung, d. h. auf den Übcrlaufabschnitten der Masse aus dem einen Formhohlraum in den anderen und aus dem Angußsystem in den Formhohlraum 13 werden im Stempel 12 auswechselbare Einsätze 20 und 21 mit Heizelementen 22 angeordnet, die beispielsweise als zylindrische elektrische Heizelemente bekannter Bauart ausgebildet sind. Die auswechselbaren Einsätze 20 und 21 sind von dem übrigen Teil der Formhälfte durch wärmedämmende Einlagen isoliert und dienen zur Veränderung des lichten Querschnitts der Öffnungen, z. B. beim Übergang von einem Kunststoff auf einen anderen.

Die Spritzgießform (F i g. 2.4 und 5) sind mit bekannten Temperaturgebern (in Figur nicht gezeigt) ausgestattet, die sich in der Nähe der formgebenden Flächen befinden.

Die Masse wird von einer Spritzgießmaschine geliefert, die mit Temperatur- und Druckgebern ausgerüstet ist. In den Formhälften sind Kühlmittelkanäle ausgebildet, durch die die Abkühlung der formgebenden Flächen auf eine Temperatur von — 20 bis + 30° C gewährleistet wird. Als Kühlmittelquelle wird ein bekanntes Kühlaggregal und für Temperaturen über + 30⁼C ein ölthermostat eingesetzt.

Um die Wärmeabgabe an die Umgebung zu verringern, werden zwischen der Matrize 11 und einem Flansch 24 sowie zwischen dem Stempel 12 und einer Auflagerplatte 25 entsprechende Wärmeisolationsplatten 26 angeordnet, die beispielsweise aus Asbestzement gefertigt sind.

Die Temperatur der Masse am Einlauf der Spritzgießform wird durch einen Temperaturgeber mit einer Genauigkeit von ± 1 °C überwacht und mittels Temperaturregelgeräten der Spritzgießmaschine eingestellt. Das Halten unter Druck wird experimentell je nach der Gewichtszunahme des Spritzlings bestimmt und richtet sich nach dem Zeitpunkt, nach dem keine weitere Gewichtsvergrößerung des Spritzlings feststellbar ist.

Das Angußsystem in der Spritzgießform kann einen zentralen Angußkanal und einen Angußverteiler bzw. ein beheiztes Kanalsystem zum Einlauf der thermoplastischen Masse mit einer die Schmelz- bzw. Fließtemperatur der Masse um 40 bis 50°C überschreitenden Temperatur besitzen. Bei ungeheiztem Angußsystem werden der zentrale Angußkanal und der Angußverteiler mit relativen Größen R, des lichten Querschnitts ausgebildet, die den Größen R] und Ri (Fig. 1) entsprechen oder diese überschreiten, damit das Material früher als in der Einlauföffnung und den formgebenden Hohlräumen 4 und 5 nicht erstarrt. In diesem Fall wird das Verhältnis der relativen Größe der Einlauföffnung zum maximalen Abstand ό\ zwischen den formgebenden Flächen 1 bis 4

betragen.

Durch Anwendung von Heizelementen (bei beheiztem Angußsystem) wird die Temperatur der thermoplastischen Masse in den Kanälen des Angußsystems bis zum formgebenden Hohlraum 4 nahe bei der Schmelz- bzw. Fließtemperatur der Masse gehalten, wodurch insbesondere die Funktionsfähigkeit der Einlauföffnung während des ganzen Vorgangs des Durchdrückens der Masse durch die formgebenden Hohlräume 4 und 5 der Spritzgießform gesichert wird. Auf diese Weise wird eine Verringerung der lichten Querschnitte der Angußkanäle ermöglicht und das Verhältnis der relativen Größe der Einlauföffnung zum maximalen Abstand δ\ zwischen den formgebenden Flächen beträgt 0,2 bis 1.

In der teilbaren Spritzgießform gemäß Fig.2 besitzt die vordere Formhälfte 7 außer der Matrize 11 ein verlängertes Stabelement 27, das im Querschnitt die in F i g. 3 und 3a dargestellte Form aufweist. Dabei ist in der Matrize 11 auf der gesamten Länge der Formhohlräume 13 und 14 ein Kanal 28 ausgebildet, der an der Seite der Formhohlräume offen ist. Im Kanal 28 ist das verlängerte Stabelement 27 hin- und herbeweglich angeordnet, %

dessen dem Formhohlraum zugewandte Außenfläche als formgebende Fläche A ausgebildet ist, die in Längs- %

richtung eine Vertiefung besitzt, die während des Gießvorgangs mit thermoplastischer Masse gefüllt wird.

Die hin- und hergehende Bewegung des Stabelements 27 kann durch einen beliebigen Antrieb beispielsweise durch einen mittels eines Tragarmes 30 an der unbeweglichen Platte 9 befestigten Hydraulikzylinder bewerkstelligt werden. Das Stabelement 27 ist mit seinem einen Ende mit dem Antrieb 29 mittels einer Kupplung 31 verbunden.

Auf dem freien Ende des Stabelements 27 ist ein Vorsprung 32 ausgebildet, durch den eine Schicht des abzukühlenden Werkstoffs für dessen nachfolgendes Scheren relativ zu der nicht erstarrten Schicht der Masse erfaßt wird.

Die Spritzgußteile 15 und 16, beispielsweise eine Schaufel mit einer Dicke von 3 mm und eine Leiste mit einer Dicke von 3 mm und einer Breite von 11 mm werden in der teilbaren Spritzgießform gemäß F i g. 2 in folgender Weise hergestellt.

Die Masse aus einem thermoplastischen Werkstoff wird bei einer die Anfangsschmelz- bzw. -fließtemperatur um 40 bis 50°C überschreitenden Temperatur durch einen Hub der Schnecke bzw. des Kolbens der Spritzgießmaschine über den zentralen Angußkanal, den Angußverteiler und die Einlauföffnung 18 (bzw. beheizten Kanal) in den in Fließrichtung ersten Formhohlraum 13, in dem der Spritzgußteil 15, die Schaufel, geformt wird, bis zu dessen vollständigem Ausfüllen gespritzt und durch den genannten Formhohlraum 13 und die beheizte Öffnung 17 in den zweiten Formhohlraum 14, in dem der Spritzgußteil 16, die Leiste, geformt wird, durchgedrückt.

Dabei wird die thermoplastische Masse durch die Formhohlräume 13 und 14 so lange durchgedrückt, bis die Masse den festen Aggregatzustand im gesamten Volumen der Spritzgußteile 15 und 16 erreicht, was beispielsweise an den. Aussetzen der Vorwärtsbewegung der Schnecke festgestellt wird, wonach die Spritzgußteile (Spritzling) der Spritzgießform entnommen werden. Eine genaue Kontrolle der Weglänge und der Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung kann mittels eines Meßdrahtgebers vorgenommen werden. Gleichzeitig mit dem Durchdrücken der Masse wird das Stabelement 27 in Fließrichtung des Werkstoffes mit Hilfe des Hydraulikzylinders zwangsläufig bewegt. Da die Außenfläche des Stabelements 27 die formgebende Fläche A darstellt, wird durch die zwangsläufige Bewegung der einen formgebenden Fläche gleichzeitig mit dem Durchdrücken der thermoplastischen Masse eine zusätzliche Scherung und folglich eine Orientierung des thermoplastischen Werkstoffes über den Querschnitt der Spritzgußteile in den Formhohlräumen 13 und 14 in Fließrichtung des Werkstoffes ermöglicht.

Das Angußsystem der Spritzgießform ist derart ausgelegt, daß die Abkühlungszeit des Spritzlings durch die Verfestigung des Spritzgußteiis und nicht durch das Zufrieren der Einlauföffnung 18 wie in bekannten Verfahren bedingt wird. Das wird durch die Abmessungen des zentralen Angußkanals, d. h. der Einlauföffnung 18 gewährleistet, die den maximalen Abstand zwischen den formgebenden Flächen überschreiten (um das 4fache) bzw. mit diesem gleich sind, d. h. mit der Breite des Spritzgußteils übereinstimmen, wie in F i g. 1 dargestellt ist, wodurch die Fließverhältnisse der thermoplastischen Masse aufrechterhalten werden, solange in dem erhärtenden Spritzgußteil ein freier Querschnitt für das Durchdrückender Masse vorhanden ist.

Das alles gilt für ein unbeheiztes Angußsystem während bei beheiztem System die Wärmeverhältnisse für den Massefluß durch zusätzliche Heizelemente gewährleistet werden, die um die Öffnungen bzw. Kanäle angeordnet werden, und deshalb kann die Größe der Einlauföffnung verringert werden und beträgt das 0,2- bis 1 fache des maximalen Abstandes zwischen den formgebenden Flächen des Formhohlraums, der mit dem beheizten Angußsystem kommuniziert.

Da das beschriebene Verfahren bei niedrigen Temperaturen der Masse (nicht mehr als 40 bis 50⁰C über der Anfangsfließtemperatur für amorphe Thermoplaste bzw. Anfangsschmelztemperatur für kristallisierbare Thermoplaste) und hohen Spritzgußdrücken durchgeführt wird, bei denen die thermoplastische Masse eine hohe Viskosität und geringe Fließfähigkeit aufweist, wird ein spezifischer Spritzgußdruck von mehr als 1000 bar, d. h. größer als bei den konventionellen Verfahren verwendet, wobei festgestellt wurde, daß die besten Festigkeitswerte der Spritzgußteile bei Verhältnissen erreicht werden, bei denen mit der Erhöhung des Spritzgußdruckes der Querschnitt der Auslauföffnung 17 verringert wird, über die die Formhohlräume 13 und 14 kommunizieren.

Die Spritzgießform von F i g. 4 zur Herstellung von verfestigten Spritzgußteilen enthält eine obere Formhälfte 33 und eine untere Formhälfte 34, die an den Platten 35 einer Spritzgießmaschine befestigt sind und einer. Stempel 36 bzw. eine Matrize 37 tragen.

Der Stempel 36 und die Matrize 37 bilden beim Schließen zwei formgebende Formhohlräume 38 und 39, die miteinander und mit dem Angußsystem über eine Einlauföffnung 41 und eine Auslauföffnung 40 kommunizieren.

In den Formhohlräumen 38 und 39 der Spritzgießform ist koaxial mit d'esen ein formgebender Kern 42 mit der Möglichkeit einer Drehbewegung angeordnet, der mit einem Antrieb 4J zur Drehung sowie mit einer Vorrichtung 44 zur Entnahme geformter Spritzgußteile 45 und 46 verbunden ist.

Die obere Formhälfte 33 und die untere Formhälfte 34 enthalten mit dem Stempel 36 bzw. der Matrize 37 der Reihe nach verbunden Wärmeisolationsplatten 47, Auflagerplatten 48 und Flansche 49.

Der bewegliche formgebende Kern 42 ist mit einem Querbalken 50 starr verbunden, der am feststehenden Teil der Maschine (nicht gezeigt) befestigt ist. Der Antrieb 43 ist beispielsweise in Form eines Hydraulikmotors mit einer Welle 51 ausgebildet, auf deren Ende ein Zahnrad (nicht gezeigt) angeordnet ist, das mit einem Zahnrad 52 in Eingriff kommt, welches an dem Kern 42 befestigt ist.

Die Vorrichtung 44 zur Entnahme der Spritzgußteile 45 und 46 besteht aus einem in Form einer Scheibe

ausgestalteten Anschlagelement 53, das mit den Formhälften 33 und 34 durch einen Hebelmechanismus 54 verbunden ist. Der Hebelmechanismus 54 enthält Hebel 55, die mit dem einen Ende mit der Scheibe und mit dem anderen Ende mit Hebeln 56 gelenkig verbunden sind, die an den Auflagerplatten 48 der oberen Formhälften 33 und der unteren Formhälfte 34 und am Querbalken 50 ebenfalls gelenkig befestigt sind.

Die Scheibe ist auf dem Kern 42 mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet und stützt sich beim öffnen der Formhälften 33 und 34 gegen die Stirnseiten des Spritzgußteils 46 und bewegt den aus den Spritzgußteilen 45 und 46 bestehenden Spritzling relativ zum Kern 42.

Der Stempel 36 und die Matrize 37 sind mit auswechselbaren Einsätzen 57 zur Regelung des lichten Querschnitts der Auslauföffnung 40 versehen. Die Einsätze 57 sind mit Heizelementen 58 bestückt und von dem Stempel 36 und der Matrize 37 durch wärmedämmende Einlagen 59 isoliert. Für die zusätzliche Beheizung der Wände der Einlauföffnung 41 sind Heizelemente 58 einer bekannten Konstruktion vorgesehen, die an der Außenlinie der Einlauföffnung 41 gleichmäßig angeordnet sind.
Zur Abkühlung des beweglichen formgebenden Kerns 42 sind in diesem in Längsrichtung Bohrungen für eine Kühlflüssigkeit, die mit einer Vorrichtung 60 für deren Zuführung verbunden sind, vorgesehen.

, Die Temperatur des Stempels 36 und der Matrize 37 wird mit einem Meßgerät einer bekannten Konstruktion

überwacht, durch das Signale von an verschiedenen Punkten der Spritzgießform angeordneten Temperaturgebern erfaßt und aufgezeichnet werden.
Diese Spritzgießform funktioniert in folgender Weise.

Durch einen Hub der Schnecke bzw. des Kolbens der Spritzgießmaschine wird die thermoplastische Masse

bei einer die Anfangsschmelz- bzw. -fließtemperatur der Masse um maximal 40 bis 50°C überschreitenden Temperatur durch die Einlauföffnung 41 in den in Fließrichtung ersten Formhohlraum 38 bis zu dessen vollstän- J digem Füllen eingepreßt, das beispielsweise durch ein am Ende des Formhohlraums 38 angeordnetes Thermo-

^v 30 element kontrolliert wird, dann wird die Masse durch den Formhohlraum 38 und die beheizte Auslauföffnung 40

in den zweiten Formhohlraum 39 durchgedrückt. Gleichzeitig mit dem Durchdrücken der thermoplastischen Masse durch den Formhohlraum wird der formgebende Kern 42 bis zum Erreichen des festen Aggregatzustandes des Materials im gesamten Volumen des zu verfestigenden Spritzgußteils gedreht. Das Ende des Erslarrungsvorgangs wird an dem Aussetzen der Drehbewegung des Kerns 42 bzw. der Bewegung der Schnecke oder des Kolbens der Spritzgießmaschine festgestellt. Im Ergebnis werden verfestigte, sowohl in Fließrichtung der Masse als auch in Radialrichtung texturierte Spritzgußteile erzeugt, was für Erzeugnisse wie Rohrmuffen besonders wichtig ist.

Das Durchdrücken der thermoplastischen Masse durch Annäherung der formgebenden Flächen ist am Beispiel einer Spritzgießform (Fig. 5) dargestellt.

. 40 Diese Spritzgießform wird zur Herstellung von verfestigten Spritzgußteilen wie Platten, Leisten und andere

Körper eingesetzt und enthält eine obere Formhälfte 61 und eine untere Formhälfte 62, die an den Platten 63 _rj einer Spritzgießmaschine befestigt sind. In den Formhälften 61 und 62 sind ein Stempel 64 bzw. eine Matrize 65

angeordnet, die beim Schließen zwei formgebende Formhohlräume 66 und 67 bilden, die miteinander und mit ^! dem Angußsystem über eine Auslauföffnung 68 und eine Einlauföffnung 69 verbunden sind.

P 45 Die obere Forrnhälfte 61 und die untere Formhälfte 62 bestehen aus mit dem Stempel 64 bzw. der Matrize 65

, der Reihe nach verbundenen Wärmeisolationsplatten 70, Auflagerplatten 71 und Flanschen 72.

Auf dem Abschnitt der Auslauföffnung 68 ist in der Auflagerplatte 71 der Matrize 65 eine Ventileinrichtung 73 zum Schließen bzw. Öffnen der Auslauföffnung 68 angeordnet, die aus einem Hydraulikzylinder 74 mit einem Kolben besteht, dessen Stange 75 mit einem Schieber 76 verbunden ist, der in der Profilöffnung des Stempels 64

f_t 50 mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Bewegung angeordnet ist.

Die Auflagerplatte 71 der unteren Formhälfte 62 hat eine blinde öffnung, in der der Kolben 77 eines

Druckzylinders mit einer Stange untergebracht ist, die in Form eines in Richtung der formgebenden Fläche Edes Stempels 64 beweglich angeordneten Elements 78 ausgebildet ist, das die formgebende Fläche Cder Matrize 65

if trägt und mit der formgebenden Fläche D dieser Matrize 65 im Gleitsitz konjugiert. Inder Auflagerplatte 71 sind

«. 55 Bohrungen 79 und 80 für die Zufuhr und die Ableitung von Arbeitsmedium für den Druckzylinder ausgebildet.

Zur Regelung des Querschnitts der Auslauföffnung 68 sind in der Matrize 65 auswechselbare Einsätze 81 angeordnet, die mit bekannten Heizelementen 82 bestückt sind und von der Matrize 65 durch wärmedämmende

ι Einlagen 83 isoliert sind. Für die zusätzliche Beheizung der Einlauföffnung 69 dient ein Heizelement 84, das um

die Konturlinie der Öffnung 69 gleichmäßig angeordnet ist.

\ 60 Zur Abkühlung des beweglichen Elements 78 (der Stange des Kolbens 77) sind zusätzliche Abkühlungskanälc

84' vorgesehen, die mit einem Verteilungssystem zur Kühlmittelzufuhr (in F i g. 5 nicht gezeigt) verbunden sind. Zur Verringerung der Wärmeverluste besieht die Stange des Kolbens 77 aus mindestens zwei Teilen, zwischen denen eine Wärmeisolationsplatte 55, beispielsweise aus Asbestzement, angeordnet ist.

Die Temperatur des Stempels 64 und der Matrize 65 wird durch ein bekanntes Meßgerät überwacht.

, 65 Diese Spritzgießform funktioniert ähnlich wie die vorstehend beschriebene Form mit dem Unterschied. il:iß

die thermoplastische Masse in einen Formhohlraum 66 eingepreßt wird, dessen Anfangsvolumcn das Volumen des Spritzgußteils um das 1,5- bis 3fache überschreitet. Dann wird nach dem Füllen des Fornihohlraunis 66 this

ι Element 78 mit der formgebenden Fläche Cder Formhälfte 62 in Richtung der anderen formgebenden !"lache /:"

bis zum Erreichen der vorgegebenen Dicke und des festen Aggregatzustandes der Masse im gesamten Volumen
des Spritzgußteils durch den Kolben 77 bewegt. Dabei wird die überschüssige Masse aus dem Formhohlraum 66
in den Formhohlraum 67 durch das öffnen der Auslauföffnung 68 mit Hilfe der Ventileinrichtung 73 bzw. über
die Einlauföffnung 69 in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgedrückt.

Beispiele des Verfahrens und die Prüfergebnisse der Bruchspannung für Spritzgußteile, die nach einem
bekannten Verfahren und nach dem Beschriebenen hergestellt worden sind, sind in den Tabellen 1 bis 3
angeführt.

Tabelle 1 Polyäthylen hoher Dichte	Temperatur der Spritzgußmasse 125 150 Temperatur der Wand des formgebenden Hohlraums, ° C	+ 20	+ 30	+ 10	+ 25	—	175	-	-	Querschnitt der Auslauf öffnung (mm²) f. Standardmuster mit 3 mm Dicke
Spritz- guß druck, bar	+ 15	240	238	225	230	228	+ 20	220	I I I I
	235	850 960 1000 820	720 725 730 720	690 680 690 690	790 950 980 800	680 680 690 690	-	670 780 850 750	+ 25	0
	720 730 730 720	+ 20	+ 45	-10	+ 20	+ 40	I I I I	+ 20	235	0,7 0,9 1,2 2,0
900	-15	260	250	245	250	240	+ 15	245	730 740 735 730
	255	880 1250 1280 1020	790 790 800 780	750 750 760 760	850 1150 1230 1010	750 750 760 750	235	780 990 1080 780	+ 50	0
	780 780 800 780	+ 20	+ 60	-20	+ 20	+ 60	730 735 735 740	+ 20	250	0,5 0,9 1,0 2,0
1200	-20	305	290	280	300	295	-10	270	800 880 800
	300	1150 1550 1220	920 920 920	890 900 900	1080 1500 1200	900 900 900	260	850 1200 1010	+ 125	0
	915 920 910	+ 20	+ 105	-20	+ 20	+ 115	800 880 800	+ 20	370	0,4 0,9 2,0
1400	-20	610	430	420	600	610	-20	540	1000 1100 1000
	450	1500 2000 1600	1200 1200 1200	1200 1200 1200	1400 2000 1500	888 (N (N (N	390	1100 1500 1300		0
	1200 1200 1200		1000 1100 1000		O O O 00 Ui K)
3000

Tabelle 2
Polypropylen

Spritz- Temperatur dt. Spritzgußmasse, °C

guß- 160 180

druck. Temperatur der Wand des formgebenden Hohlraums. ° C

bar

200

Querschnitt der Auslauföffnung (mm²) f. Standardmustei mit 3 mm Dicke

10	900	+ 20	+ 20	+ 25	+ 10	+ 20	+ 35	+ 15	+ 20	+ 25	0
		260	280	300	240	250	260	235	240	235	0.7 0.9 1,2 2,0
15		400 400 400 400	550 600 800 700	400 450 500 500	400 400 400 400	500 600 700 600	400 400 400 400	350 350 350 350	400 400 600 450	400 400 400 400
	1200	-15	+ 20	+ 45	-10	+ 20	+ 40	+ 10	+ 20	+ 30	0
20		280	310	350	260	290	320	250	260	270	0.5 0,9 1,0 2,0
25		450 450 450 450	600 800 900 700	500 500 550 500	400 500 600 550	550 700 800 650	500 500 500 500	400 400 400 400	500 550 651 570	400 400 400 400
	1400	-20	+ 20	+ 60	-20	+ 20	+ 60	-10	+ 20	+ 50	0
30		350	380	400	370	400	290	310	350	290	0,4 0,9 2,0
		590 590 590	1040 1200 910	650 720 650	650 780 720	910 1040 850	620 630 620	520 540 520	720 850 740	520 530 520
35	3000	-20	+ 20	+ 140	-20	+ 20	+ 150	-20	+ 20	+ 60	0
-	Tabelle 3 Polyamic	530	760	600	510	740	600	440	620	520	0,2 0,5 0,8
45	Spritz guß druck, bar	770 770 770	1400 1600 1200	850 930 850	850 1010 930	1200 1400 1100	O O O O CN O OO OO OO	680 700 680	930 1100 960	680 700 680
50										Querschnitt der Ablauf öffnung (mm-) f. Standardtaste mit 3 mm Dicke
	Temperatur der Spritzgußmasse. ⁰C 180 190 Temperatur der Wand des formgebenden Hohlraums, ° C	200

55

60

65

+ 5 +20 +35 +10

310 330 290 320

900 450 770 440 430

530 840 470 490

420 720 410 420

400 650 380 380

0 +20 +40 +5

320 340 300 340

+ 20 +30 +15 +20 +25 300 330 360 320

420 400

460 420

400 400

370 390

400

420

400

390

0,7 0,9 1,2 2,0

+ 20 +35 +10 +20 +30 310 350 380 330

Tabelle 3 (Fortsetzung)

.Spritz	Temperatur der Spritzgußmasse, °C	190	920	570	560	850	510	200	770	440	Querschnitt
guß	180		860	530	500	800	470		720	430	der Auslauf
druck.			820	490	490	760	450		660	400	öffnung (mm³)
bar			760	420	430	720	400		540	380	f. Standardmuster
		+ 20	+ 50	0	+ 20	+40	490	+ 20	+ 35	mit 3 mm Dicke
1200	Temperatur der Wand des formgebenden Hohlraums, °C	350	310	350	380	320	440	+400	310	0,5
		1200	740	730	1110	660	400	1000	570	0,9
		1120	690	650	1040	610	400	940	560	1.0
	600	1070	640	640	990	590	+ 5	860	520	2,0
	560	+ 20	+ 160	-20	+ 20	+ 170	370	+ 20	+ 180
	500	400	340	380	430	350	640	450	340	0
1400	470	1550	960	950	1450	860	570	1300	740	0,4
	-10	1450	900	850	1350	800	520	1220	730	0,9
	330	1390	830	830	1280	760	-20	1120	680	2,0
	780						400
	730					830		0
3000	650			740		0,2
	-20	680		0,5
	"ijO	Hierzu 4 Blatt Zeichnungen		0,8
	1010
950
850

Claims

Patentansprüche:

1. Spritzgießverfahren zum Herstellen von Spritzgußteilen aus Thermoplasten, bei dem die auf eine über Schmelz- bzw. Fließtemperatur erwärmte thermoplastische Masse in hintereinanderliegende über Anguß-

und Verbindungskanäle verbundene Formhohlräume einer teilbaren und auf eine Temperatur unterhalb der Schmelz- bzw. Fließtemperatur des Thermoplasten kühlbaren Spritzgießform bis zur vollständigen Füllung der Formhohlräume eingedrückt wird und bei dem nach der Formfüllung während der Nachdrückzei' der Druck der thermoplastischen Masse in den Formhohlräumen bei einer Verringerung des Querschnitts der Auslaßöffnungen der Formhohlräume vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die thcrmo-

plastische Masse während der Nachdrückzeit und des Abkühlens durch die Formhohlräume bei einer die Schmelz- bzw. Fließtemperatur der thermoplastischen Masse um maximal 40 bis 50⁰C überschreitenden Temperatur und einem Druck von 900 bis 3000 bar durchgedrückt wird, wobei die Temperatur der formgebenden Flächen der Formhohlräume vergrößert wird.

2. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchdrücken der thermopla· stischen Masse während der Nachdrückzeit unter einem Druck von 900 bis 1400 bar die formgebenden Flächen der Formhohlräume auf eine Temperatur von — 20 bis + 60° C abgekühlt werden.

3. Spntzgießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Masse I«¹ an den Auslaufabschnitten von einem Formhohlraum in den anderen zusätzlich erwärmt wird.

[

4. Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des

20 Durchdrückens der thermoplastischen Masse in den Formhohlräumen mindestens die eine der formgeben-

C den Flächen (B) des Formhohlraums in Fließrichtung der thermoplastischen Masse zwangsläufig bewegt

wird, bis die thermoplastische Masse den festen Aggregatszustand im gesamten Volumen des Spritzgußteils erreicht.

5. Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplasti-25 sehe Masse durch Annäherung der formgebenden Flächen (Cund £^des Formhohlraums, dessen Anfangsvo-

[ lumen das Volumen des Spritzgußteils um das 1,5- bis 3fache überschreitet, unter gleichzeitigem Ausdrucken

' der überschüssigen Masse gedrückt wird, wobei die formgebenden Flächen fCund ^angenähert werden, bis

die Masse den festen Aggregatszustand im gesamten Volumen des Spritzgußteils erreicht.

t

6. Spritzgießverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchdrük-

30 ken der thermoplastischen Masse durch die Formhohlräume für jeden Formhohlraum das Verhältnis der

Ir relativen Größe des echten Querschnitts der Einlauföffnung in den Formhohlraum zum minimalen Absland

r zwischen den formgebenden Flächen 0,2 bis 4 und das Verhältnis des lichten Querschnitts der Auslauföffnung

ι zum Formhohlquerschnitt auf dem Abschnitt des maximalen Abstandes zwischen den formgebenden Flii-

chen in der zur Fließrichtutig der Masse senkrechten Richtung 0,01 bis 1 beträgt.

7. Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche zwei

Formhälften (7, 8) mit Kühlmittelkanälen enthält, die an Maschinenplatten (9, 10) befestigt sind und eine f Matrize (11) und einen Stempel (12) aufweisen, deren formgebende Flächen beim Schließen der Formhälften

Formhohlräume (13,14) bilden, die miteinander und mit dem Angußsystem über Ein- und Auslauföffnungen kommunizieren, dadurch gekennzeichnet, daß in der Matrize (11) und dem Stempel (12) im Bereich der Ein- und Auslauföffnungen an sich bekannte Heizelemente (22) angeordnet sind, die von dem übrigen Teil der Formhälften isoliert sind, und daß im Bereich der Auslaßöffnungen zur Veränderung des lichten Querschnitts dieser öffnungen auswechselbare Einsätze angeordnet sind.

8. Spritzgießform nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Matrize (11) im mindestens ersten in Fließrichtung der Masse liegenden Formhohlraum

(13) auf deren ganzer Länge ein Kanal (28) ausgebildet ist, der auf der Seite des Formhohlraums (13) offen ist, daß im Kanal (28) ein verlängertes Stabelement (27) mit einem Vorsprung (32) auf dem freien Ende hin- und herbeweglich angeordnet ist und daß die dem Formhohlraum (13) zugewandte Außenfläche des Stabelements(27)als formgebende Fläche (B)ausgebildet ist, die in Längsrichtung eine Vertiefung aufweist.

9. Spritzgießform nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit einem formgebenden Kern, der drehbar koaxial zum Formhohlraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Hohlkörpern der formgebende Kern (42) durch alle Formhohlräume (38, 39) und durch die Auslauföffnung (40) verläuft und mit einem zu ihm beweglichen Anschlagelement (53) versehen ist, das mit Formhälften durch einen Hebelmechanismus (54) verbunden ist.

10. Spritzgießform nach Anspruch 7 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gckennzeichnet, daß nahe der Auslauföffnungen (68) eine Ventilanordnung (73) angeordnet ist.