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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung zum Zuführen einer thermoplastischen
Masse zu einer beheizten Form einer Kunststoffspritzpresse mit einer Spritzeinheit,
welche die kalte Masse durch einen Zuführkanal und eine Düse in Nester der Form
drückt.
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Die Kunststoffspritzpresse dient zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen,
wie etwa Ringen oder Scheiben, aus in der Wärme abbindendem und erhärtendem Kunststoff.
Die jeweils gewünschte Form ist durch entsprechende Ausnehmungen aus Formplatten
ausgebildet, die im geschlossenen Zustand zum Abbinden und Erhärten des in die Ausnehmungen
eingespritzten Kunststoffes beheizt sind.Zur Entnahme der fertigen Form-Rohlinge
wird die Heizung der Form abgeschaltet und die beiden Formplatten getrennt. Die
aus den geöffneten Formplatten entnommenen Form-Rohlinge müssen dann von anhängenden
Reststücken befreit werden, die nicht mehr verwertbarer Abfall sind.
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Die unvermeidlichen, nicht zum gewünschten Formteil gehörenden und
daher zu beseitigenden Reststücke ergeben sich daraus, daß das aus der Formplatte
ausgearbeitete, der gewünschten Form entsprechende Nest über einen oder mehrere,
sich in der Formplatte erstreckende Verbindungskanäle mit dem vom Nest entfernt
angeordneten Ende des Zuführen kanals in Verbindung steht. Der Zuführkanal endet
üblicherweise
an einer vorbestimmten Stelle unterhalb der unteren Formplatte mit einer im drucklosen
Zustand geschlossenen Düse, deren Austrittsöffnung über die Verbindungskanäle mit
einem oder mehreren Nestern in der unteren Formplatte zum Zuführen der Masse verbunden
ist. Da sich die Verbindungskanäle zu den Nestern in der beheizten Formplatte erstrekken,
bindet nach dem Einspritzen der Masse in die Form und Aufheizen der Formplatte auch
die in den Verbindungskanälen befindliche Masse ab und erhärtet. Sind in der Formplatte
mehrere Formen und mehrere zugehörige Verbindungskanäle ausgebildet, ist der Anteil
des in den Verbindungskanälen erhärteten und als unbrauchbare Reststücke anfallenden
Kunststoffs an der zur Herstellung der gewünschten Formteile insgesamt in die Formplatte
einzuspritzenden Masse erheblich und übersteigt oft den nutzbaren Anteil der eingespritzten
Masse.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Zuführvorrichtung
derart auszubilden, daß der bei der Herstellung der Formteile anfallende Abfall
in Form anhängender Reststücke möglichst gering ist.
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Dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen dem Ende des Zuführkanals
und den Nestern der unteren Formplatte eine temperierte, mit Verteilerkanälen versehene
Verteilerplatte angeordnet ist, wobei wenigstens einer der Vertcilekanäle eine mit
einer temperierten Düse versehene Öffnung aufweist. Die Er-Mündung ermöglicht die
Anordnung jeweils einer tempericrten Düse unmittelbar unterhalb je eines Nestes
in der unteren Formplatte, so daß die Länge der sich
durch die Formplatte
erstreckenden Verbindungskanäle mit der Folge sehr kurz ist, daß die an den fertigen
Form-Rohlingen anhängenden, unbrauchbaren Reststücke sehr klein sind und der Abfall
wesentlich vermindert ist.
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Besonders vorteilhafte Weiterführungen des Erfindungsgedankens sind
in den Ansprüche angegeben.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der beigefügten Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine
schematische Ansicht einer Spritzpresse; Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Verteilerplatte
längs der Linie II-II aus Fig. 3; Fig. 3 einen Querschnitt durch die Verteilerplatte
gemäß Fig. 2 längs der Linie III-III; Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung einer
temperierten Düse im Schnitt gemäß IV-IV aus Fig. 3; Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende
Darstellung der temperierten Düse im Schnitt gemäß V-V aus Fig. 3; Fig. 6 eine schematische
Draufsicht auf einen Teil der Verteilerplatte zur Erläuterung des Abschlusses eines
Verteilerkanals; Fig. 7 die Ansicht eines Schnittes A-B aus Fig. 6; und Fig. 8 die
Ansicht eines Schnittes C-D aus Fig. 6.
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Die über Anker 2, 3, 4 in einem nicht dargestellten Fundament verankerte
Spritzmaschine 1 dient zur Herstellung von Gummi-Formteilen aus einer bei etwa 1400
C vulkanisierenden Kunststoffmasse, die im kalten Zustand, d.h. bei einer Temperatur
wesentlich unter der genannten Vulkanisiertemperatur, aus einer Plastifiziereinheit
5 mit in einem Rohrstutzen 6 angeordneten Plastifizierschnecke herangeführt wird.
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Das Abgabeende 7 des Rohrstutzens 6 mündet unterhalb einer unteren
Formplatte 8 in einen vertikalen Zuführkanal. Eine Spritzeinheit 10 treibt einen
in einer Spritzbüchse 11 verschiebbaren Spritzkolben an. Der vom Kopf des Spritzkolbens
druckdicht abgeschlossene Druckkanal innerhalb der Spritzbüchse 11 mündet seitlich
in einen Abschnitt des Zuführkanals, der sich zwischen dem Abgabeende 7 der Plastifizierschnecke
und dem oberen Ende des Zuführkanals erstreckt.
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Die untere Formplatte 8 und eine obere Formplatte 9 sind mit in Figur
1 nicht dargestellten Heizelementen ausgerüstet, die nach Einschalten der Heizung
die Formplatten auf eine Temperatur erwärmen, die oberhalb der Vulkanisiertemperatur
der Masse liegt und beispielsweise 2000 C beträgt.
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Die untere Formplatte 8 ist auf einem Tisch 12 befestigt, durch den
sich der vertikale Zuführkanal erstreckt. Die obere Formplatte 9 ist an auf dem
Tisch 12 stehenden Pfosten 13, 14 vertikal bewegbar geführt und an der von der unteren
Formplatte 8 wegweisenden Seite mit dem Kolben eines Schließzylinders 15 verbunden.
Der Schließzylinder 15 ist
an einem Querhaupt 17 relativ zum Tisch
12 fest montiert und steht mit einer Druckmittel- (Ö1, Luft)-quelle in Verbindung.
Die elektrische Steuerung der Spritzpresse 1 ist in einem Steuerschrank 18 untergebracht
und in einem hydraulischen Steuerblock 19 sind über Bedienungsorgane 20 verstellbare
Einstellventile untergebracht.
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Die Spritzpresse 1 arbeitet entsprechend der Einstellung der elektrischen
Steuerung im Steuerschrank 18 und der hydraulischen Steuerung im Steuerblock 19
wie folgt: Die mit beispielsweise granulatförmiger, vulkanisierbarer Kunststoffmasse
beschickte Plastifiziereinheit fördert die Masse der Plastifizierschnecke zu, die
diese vorplastifiziert und in den Zuführkanal transportiert. Der Schließzylinder
15 fährt die obere Formplatte 9 auf die untere Formplattc 8 ab, so daß die in beiden
Formplatten entsprechend der gewünschten Form ausgebildeten Ausnehmungen nach außen
druckfest abgeschlossen und nur über in der unteren Formplatte 8 vorgesehene Verbindungskanäle
mit dem Zuführkanal verbunden sind. Die untere und die obere Formplatte 8,9 werden
jetzt über die Vulkanisiertemperatur hinaus aufgeheizt, und wenn die Formtemperatur
von beispielsweise 2000 C erreicht ist, schiebt die Spritzeinheit 10 den Spritzkolben
in der Spritzbüchse 11 in Richtung auf den Zuführkanal im Druckkanal vor, so daß
die vorplastifizierte Masse aus dem Zuführkanal heraus in die Verbindungskanäle
und die Nester der Ausnehmungen gepresst wird. Nachdem die Masse die Ausnehmungen
vollständig ausgefüllt hat und der Vulkanisiervorgang
bgslossen
ist, hebt der Schließzylinder 15 die obere Formplatte 9 von der unteren Formplatte
8 ab, so daß die Form-Rohlinge aus der unteren Formplatte 8 entnommen werden können.
Im geeigneten Zeitpunkt fährt zur Vorbereitung eines neuen Spritzvorgangs der Spritzkolben
zurück.
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Erfindungsgemäß ist zwischen der unteren Formplatte 8 und dem oberen
Ende 21 des Zuführkanals eine Verteilerplatte 30 auf dem Tisch 12 befestigt, welche
mehrere Verteilerkanäle für die vorplastifizierte Masse enthält. Zu den Verteilerkanälen
gehört ein Hauptkanal 35, der sich parallel zu einer der Seitenkanten der gemäß
Fig. 3 in Draufsicht rechteckigen Verteilerplatte 30 mittig erstreckt und über einen
sich zur Bodenfläche 31 öffnenden Stichkanal 36 mit dem Inneren des Zuführkanals
verbunden ist. Der Stichkanal 36 erstreckt sich durch eine zentrale Bohrung eines
Anpassungsstücks 32, dessen äußere konische Erweiterung 33 eine Anpassung an die
größere lichte Weite des Zuführkanals ermöglicht. Die Ver#teilerplatte 30 ist so
auf dem Tisch 12 befestigt, daß auch unter Druck zwischen dem Anpassungsstück 32
und dem oberen Ende des Zuführkanals keine Masse austreten kann.
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Vom Hauptkanal 35 zweigen beiderseits mehrere Querkanäle 40, 41, 42,
43, 44, 45, 46, 47 ab, die sich parallel zur Bodenfläche 31 und parallel zu einer
anderen Seitenkante der Verteilerplatte 30 erstrekken. Die Anzahl der Querkanäle
sowie ihre Richtung innerhalb der Verteilerplatte 30 ist keinen Be-
schränkungen
unterworfen, ihre Anzahl und ihr Verlauf innerhalb der Verteilerplatte 30 kann je
nach Wunsch gewählt werden. Jeder der Querkanäle ist im wesentlichen gleich gestaltet,
so daß nachfolgend nur der Querkanal 42 mit zugehörigen Einrichtungen beschrieben
wird.
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Der Querkanal 42 ist an mehreren, über seine Länge verteilten Stellen
zur Oberfläche 33 der Verteilerplatte 30 hin durch Bohrungen 48, 49, 50 offen. An
dem vom Hauptkanal 35 wegweisenden Ende ist der Querkanal 42 mit einer Verschlußvorrichtung
60 gegen Austritt der Masse dicht abgeschlossen. Die in den Fig.
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6 bis 8 im einzelnen dargestellte Verschlußvorrichtung 60 besteht
aus einem einseitig abgeschrägten Riegel 61, der mittels Schrauben 62 in eine Bohrung
63 der Verteilerplatte 30 eingeschraubt ist.
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Der Riegel 61 verschließt mit seiner abgeschrägten Seitenfläche 64
eine aufgeweitete Mündung 65 des Querkanals 42, in die ein Konus 66 seitlich eingeschraubt
ist. Durch Lösen der Schrauben 62 und Herausnahme des Riegels 61 aus der Bohrung
63 läßt sich der Konus 66 aus der Mündung 65 herausschrauben, so daß der Querkanal
42 im Bedarfsfall zur Reinigung frei zugänglich wird. Der eingebaute Konus 66 verschließt
den Querkanal 42 nach außen druckdicht.
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Gleichartige Verschlußvorric#tungen schließen die äußeren Enden der
übrigen Querkanäle sowie des Hauptkanals 35 ab. Auf diese Weise ist das von der
vorplastifizierten Masse durchströmte Kanalsystem in der Verteilerplatte 30 etwa
zu Reinigungszwecken leicht von außen zugänglich. Die Breite des Riegels 61 kann
daher, wie Fig. 6, den Dimensionen des
Querkanals und des Hauptkanals
so angepaßt werden, daß der mit einer oder zwei Schrauben gesicherte Riegel die
Mündung der Kanäle sicher verschließt.
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In jede der Bohrungen 48, 49, 50 kann je eine Düse 70 eingeschraubt
werden, von denen Fig. 4 und 5 die in die Bohrung 49 eingeschraubte Düse zeigen.
Die Düse 70 weist eine durchbohrte und am unteren Ende mit Außengewinde versehene
Bronzebuchse 71 auf, die druckdicht in die sich zum Querkanal 42 hin konisch verjüngende
Bohrung 49 eingeschraubt ist. Die Bronzebuchse 71 besitzt am Umfang außerhalb des
Gewinde-.
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abschnittes 72 einen radial vorstehenden Ringabschnitt 73, an den
sich zum Ende der Bronzebuchse 71 hin ein radial dünner axialer Ringflansch 75 anschließt.
Em dargestellten eingebauten Zustand unterfaßt den Ringabschnitt 73 ein Becher 76
aus Stahl, der mittig mit einer dem Außendurchmesser der Bronzebuchse 71 unterhalb
des Ringabschnittes 73 entsprechenden Bohrung versehen ist. Der den Ringabschnitt
73 unterfassende Becher 76 endet axial in Höhe des Ringflansches 75 und besitzt
an diesem Endabschnitt ein Innengewinde 77. Eine ringförmige, mit Außengewinde versehene,
mittig durchbohrte Spannmutter 78 ist von außen in den Endabschnitt 79 des Bechers
76 eingeschraubt. Die konische Innenfläche der mittigen Bohrung der Spannmutter
78 liegt, wenn sie in den Endabschnitt 79, wie dargestellt, eingeschraubt ist, an
der gegenkonisch ausgeführten Außenfläche des Ringflansches 75 an, so daß das Einschrauben
der Spannmutter 78 in den Endabschnitt 79 dc Stahlbechers 76 den radial federnden
Ringflansch 75 gegen den Schaft eines Stößels 80
anpreßt, welcher,
mit einer axialen Durchgangsbohrung 81 versehen, sich in die Bohrung der Bronzebuchse
71 hinein bis etwa kurz vor den Außengewindeabschnitt 72 erstreckt. Der Teller 82
des Stößels 80 übergreift den Ringflansch 75, die Spannmutter 78 und das obere Ende
des Bechers 76 und ruht an der Peripherie auf einem Distanzring 85. Ein Ringschlitz
83 im Teller 82 ermöglicht den Zugang zur Spannmutter 78 von oben, so daß diese
nach aufgesetztem Stößel angezogen werden kann.
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Der aus Stahl bestehende Stößel wird in der zeichnerischen Darstellung
nach oben durch Druckfedern 90 über den Distanzring 85 beaufschlagt, welche sich
auf der Oberfläche 33 der Verteilerplatte 30 bzw.
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auf der Oberfläche 95 einer in eine Ausnehmung 97 der Verteilerplatte
30 eingesetzten Kanal leiste 96 abstützen. Die Druckfedern 90, etwa als ein Paket
von Blattfedern ausgebildet, umgibt die Außenperipherie der Bronzebuchse 71 unterhalb
des Bechers 76 und oberhalb des Außengewindeabschnitts 72. In die Axialbohrung der
Bronzebuchse 71 ist am unteren Ende ein Innengewinde eingeschnitten, in das eine
am unteren Ende konisch zulaufende Stahl schraube eingedreht ist, welche die druckmäßige
Abdichtung gegen einen Austritt der Masse aus dem Querkanal in die Bohrung 49 oder
der Bronzebuchse 71 verhindert.
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Auf die Oberseite 33 der Verteilerplatte 30 ist eine Temperierplatte
88 aufgesetzt, welche mit ~Bohrungen für jede Düse versehen und mit horizontalen
Kühlkanälen 86, 87 durchsetzt ist. Die Kühlkana## stern mit einer zentralen Kühlmittel-
leitung
in strömungsmi tLelmäß# yer V##rbindung und sixlim Betrieb von etwa handwarmer Luft
durchströmt.
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Über einen Einsatz 91 steht die Temperierplatte 88 in thermischem
Kontakt mit dem Distanzring 85 und kühlt über diesen den Stößel 80 und die Düse
70. Außerdem ist der obere Abschnitt des Distanzrings 85 sowie der Teller 82 des
Stößels 80 von einem weiteren Kühlkanal 84 umgeben, der im Betrieb ebenfalls von
Kühlluft durchströmt wird. Auf diese Weise wird die gesamte Düse 70 auf einer Temperatur
gehalten, die deutlich unter der Vulkanisiertemperatur von 1400 liegt, so daß die
im Axialkanal des Stößels 80 befindliche Masse während der Formherstellung nicht
abbinden oder vulkanisieren kann und daher weich und fließfähig bleibt.
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Zwischen der Unterseite der in Fig.4,5 nicht dargestellten unteren
Formplatte 8 und der auf die Oberseite 33 der Verteilerplatte 30 aufgesetzten Temperierplatte
88 kann eine Zwischenplatte 51 angeordnet sein, die im wesentlichen gleiche Ausdehnung
wie die Verteilerplatte 30 hat und an den Stellen, an denen eine Düse 70 in die
Bohrungen der Verteilerplatte 30 eingeschraubt werden kann, mit Durchgangsbohrungen
und Verbindungskanälen versehen ist, von denen in i. 4 die Durchgangsbohrung 52
und der Verbindungskanal 53 dargestellt sind. Die Durchgangsbohrung ';2 fluchtet
mit der Axialbohrung des Stößels 80, und der Verbindungskanal 53 mündet in das nächstgelegene,
nicht dargestellte Nest einer Form. Bei geeigneter Gestaltung der Form kann der
Verbindungskanal 53 entfallen und die Durchgangsbohrung 52 unrntttetbar in ein Nest
münden. Am unteren Ende geht
die Durchgangsbohrung 52 in eine Axialbohrung
einer Hellzfiüse 54 über, deren untere Stirnfläche 55 unmittelbar auf der Oberfläche
des Tellers 82 aufsitzt.
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Da die Zwischenplatte 51 mit der Temperierplatte 88 durch Bolzen 561,
57'verschraubt ist und die Temperierplatte fest mit der Verteilerplatte 30 verbunden
ist, drückt die Druckfeder 90 den Stößel 80 über den Distanzring 85 von unten mit
Druck gegen die Stirnfläche 55 der Heizdüse, so daß zwischen der Stirnfläche 55
und der Oberfläche des Tellers 82 keine Masse entweichen kann.
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Das Anpassen der ebenen Tellerfläche gegen die Stirnfläche 55 erlaubt
einen horizontalen Toleranzausgleich, wenn die Formplatte 8 durch die Temperaturänderungen
arbeitet.
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Die Zwischenplatte 51 weist an ihrer Unterseite 56 eine Heizplatte
57 auf, die von Heizkanälen 58 durchzogen ist . Zwischen die Unterseite der Heizplatte
57 und die Oberseite der Temperierpiatte 88 ist eine Isolierplatte 59 aus wärmeisolierendem
Werkstoff zwischengelegt. Im Betrieb wird der Fieizkanal 58 von Heißluft durchströmt,
so daß die Zwischenplatte 51 mit Durchgangsbohrung 52 und die Heizdüse 54 eine Temperatur
oberhalb der Vulkanisierungstemperatur, also beispielsweise eine Temperatur von
2000 C annehmen. Einer thermischen Ausdehnung der Heizdüse 54 in axialer Richtung
kann der Stößel 80 nach unten ausweichen, da der Stößel 80 durch die Druckfeder
90 elastisch gegen die Stirnfläche 55 angepresst ist und das Zusammenwirken des
Bronze-Werkstoffes der Bronzebuchse 71 mit dem Stahl des Stößels 80 im Einspannbereich
am Ringflansch 55 ausreichendes Gleiten erlaubt. Das Einspannen des Stößels 80 mittels
der Spannmutter 78 am Ringflansch 75 ist jedoch so fest, daß beim Lösen der Bolzen
56', 57' und der Demontage der Zwischenplatte 51 von der Verteilerplatte 30 der
Stößel 80 sicher
in der Bronzebuchse 71 gehalten bleibt, weil der
Hub des Bechers 76 begrenzt ist.
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Die Düse 70 kann bei der erwähnten Demontage zusammen mit der Kanal
leiste 96 aus der Ausnehmung 97 der Verteilerplatte 30 herausgenommen #erden. Eine
Putzschraube 67 verschließt eine Reinigungsöffnung 68 an dem dem Axialkanal des
Stößels 80 gegenüberliegenden Teil des Querkanals 42, so daß nach Lösen der Putzschraube
der Querkanal und der Axialkanal des Stößels 80 leicht gereinigt werden können.
Da in dem Axialkanal des Stößels keine verfestigte Masse zurückgeblieben ist, ist
die Reinigung nur selten erforderlich, durch die Putzschraube jedoch sehr erleichtert.
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Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, erstrecken sich der Hauptkanal
und die Querkanäle in der Nähe der Oberfläche 33 der Verteilerplatte 30. Dadurch
ist die Möglichkeit gegeben, im unteren Teil der Verteilerplatte 30 mehrere Temperierkanäle
38, 39 vorzusehen, die sich zweckmäßig parallel und unterhalb je eines Querkanals
40 ... 47 erstrecken. Die Temperierkanäle 38, 39 sind mit einer nicht dargestellten
Temperiermittelquelle strömungsmittelmäßig verbunden und werden im Betrieb von Kühlmittel,
in Form von Luft oder Wasser, durchströmt. Das Temperierkanalsystem, zu dem die
Temperierkanäle 38, 39 gehören, kann nach Zweckmäßigkeitsgesichtspunkten innerhalb
der Verteilerplatte 30 ausyebildet werden.
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Die mit der Erfindung ausgerüstete Spritzpresse arbetet wie oben beschrieben.
Sie hat jedoch den Vorteil, daß die als Abfall anfallenden Reststücke an
vulkanisierter
Masse außerordentlich klein sind. Wie erläutert, wird die Masse durch den Hauptkanal
35 knd die Querkanäle 40 ... 47 in unmittelbare Nähe der Nester der Formen in der
unteren Formplatte 8 herangeführt, so daß schon allein dadurch Verbindungskanäle
im bisherigen Umfang entfallen können. Ferner wird die vorplastifizierte Masse im
Hauptkanal 35, den Querkanälen 40 ... 47 sowie in der Axialbohrung des Stößels 80
bis unmittelbar vor der Austrittsöffnung der Axialbohrung aus dem Teller 82 auf
einer Temperatur gehalten, die deutlich unter der Vulkanisiertemperatur liegt, so
daß die Masse während des Formens in diesen Kanälen nicht abbinden oder aushärten
kann. Nur die relativ kurze Durchgangsbohrung 52 und die Axialbohrung der Heizdüse
54, die axial sehr kurz gehalten werden kann, enthalten Masse, die über die Vulkanisiertemperatur
aufgeheizt ist und daher abbinden und verfestigen kann. Dabei wird das mit der Erfindung
erzielbare Ergebnis noch verbessert, wenn die Zwischenplatte 51 selbst die untere
Formplatte 8 ist, die durch die Heizplatte 57 auf die erforderliche Temperatur gebracht
wird. Die Durchgangsbohrung 52 und die Axialbohrung der Heizdüse 54 sind dann sehr
kurz mit der Folge, daß nach dem Vulkanisieren das mit der Form verbundene Reststück
nur die in der Durchgangsbohrung 52 und der Axialbohrung der Heizdüse 54 enthaltene
Masse umfasst. Das Reststück reißt bei Entnahme des Form-Rohlings aus der unteren
Formplatte 8 bzw. der Zwischenplatte 51 im Übergangsbereich zwischen Heizdüse 54
und Teller 82 ab, während die restliche, in der Axialbohrung des Stößels 80 enthaltene
Masse dort verbleibt und für einen neuen Formvorgang benutzt werden kann.
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Die Erfindung ist selbstverständlich auf Einzelheiten des beschriebenen
Ausführungsbeispiels nicht bechränkt, dem Fachmann sind vielmehr mancherlei Änderungen
geläufig, ohne daß dadurch vom Erfindungsgedanken abgewichen wird. So können die
für einen bestimmten Anwendungsfall nicht benötigten Öffnungen 49 statt mit einer
Düse jeweils mit einem Verschlußstopfen druckdicht verschlossen sein.