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Werkzeug zum Herstellen von elastischen Formteilen
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Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Herstellen von elastischen
Formteilen aus thermisch und/oder chemisch reaktiven Ein- oder Mehrkomponenten-Materialien,
bestehend aus einer ersten, mit einem Kühl- bzw.
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Heizsystem ausgestatteten Formhälfte, die mit einer Angußöffnung versehen
ist und das Material zu Formnestern weiterleitet, welche in einer zweiten Formhälfte
eingebracht sind und die Formteile bestimmen.
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Ein Werkzeug dieser Art ist durch die DE-OS 31 46 668 bekannt. Es
wird zur Herstellung einer Kontaktmatte mit Kontaktteilen und einem Trägerteil verwendet.
Dabei wird als Material ein Zweikomponenten-HTV-Silicon-Kautschuk oder auch ein
LSR-Zweikomponenten-Flüssig-Sil icon-Kautschuk eingesetzt, die bei etwa 1800 C bzw.
bei etwa 1000 C vulkanisieren. Um das Material in der ersten Formhälfte flüssig
zu halten, wird diese auf einer Temperatur unterhalb der Vulkanisierungstemperatur
gehalten, während die zweite Formhälfte auf einer Temperatur über der Vulkanisierungstemperatur
gehalten wird, damit das in die Formnester eingespritzte bzw. eingedrückte Material
vulkanisiert und die Formteile fest werden.
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Bei einem derartigen Werkzeug hat sich gezeigt, daß es bei einer Vielzahl
von Formnestern in der zweiten Hälfte große Schwierigkeiten bereitet, das Material
von der Angußöffnung in der ersten Formhälfte zu allen Formnestern in der zweiten
Formhälfte weiterzuleiten, ohne daß das Material in der ersten Formhälfte vulkanisiert,
in den Formnestern der zweiten Formhälfte jedoch ungehindert vulkanisieren kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, bei dem selbst bei einem viel verzweigten Angußsystem in der ersten
Formhälfte das Vulkanisieren des Materials in der ersten Formhälfte verhindert ist
und in eine Vielzahl von Formnestern in der zweiten Formhälfte zum Vulkanisieren
zugeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Werkzeug der genannten
Art dadurch gelöst, daß die erste Formhälfte aus einer Verteilerplatte und einer
Düsenplatte mit jeweils einem getrennten Kühl- bzw. Heizsystem zusammengesetzt ist,
daß die Verteilerplatte die Angußöffnung mit mindestens einer Verteilerkammer verbindet,
die auf der der Düsenplatte zugekehrten Seite offen und durch die Düsenplatte abgedeckt
ist, daß die Düsenplatte in den die Verteilerkammern überdeckenden Bereichen mit
durchgehenden Düsenkanälen versehen ist, die mit ihren Düsenöffnungen auf die Formnester
in der zweiten Formhälfte ausgerichtet sind und daß die Düsenplatte die Formnester
der zweiten Formhälfte jeweils bis auf mindestens eine Düsenöffnung verschließt.
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Durch diesen Aufbau der ersten Formhälfte lassen sich zwischen der
Vclteilerplatte und der Düsenplatte Verteilerkammern bilden, die als eine Art Materialreservoir
arbeiten, von der die Düsenkanäle zu den Formnestern der zweiten Formhälfte ausgehen.
Von einer Verteilerkammer können viele Düsenkanäle ausgehen, die von diesem Materialreservoir
gespeist werden. Durch die Zuordnung von getrennten Kühl- bzw. Heizsystemen in der
Verteilerplatte und der Düsenplatte läßt sich das Material in der gesamten ersten
Formhälfte eindeutig unterhalb der Vulkanisierungstemperatur halten, wobei dies
insbesondere in den Düsenkanälen der Düsenplatte von Wichtigkeit ist.
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Das von einer Schnecken- oder Kolbeneinspritzeinheit über die Angußöffnung
den Verteilerkarnern zugeführte Material wird in dem Verteilersystem der Verteilerplatte
mittels des zugeordneten Kühl- bzw. Heizsystems
unterhalb der Vulkanisierungstemperatur
gehalten. Über die Einspritzeinheit wird das Material volumen vordosiert. Dabei
treibt der Materialnachschub der Einspritzeinheit das dosierte Material über die
Düsenkanäle aus den Verteilerkammern in die Formnester der zweiten Formhälfte. Da
die Übergänge von der ersten Formhälfte in die zweite Formhälfte nur über die Düsenöffnungen
bestehen, können auch sehr viele kleine Formteile angußlos hergestellt werden.
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In der ersten Formhälfte kann nur eine Verteilerkammer vorgesehen
sein, von der alle Düsenkanäle zu allen Formnestern der zweiten Formhälfte abgehen.
Dabei führt in der Regel ein Düsenkanal zu einem Formnest. Es ist jedoch auch möglich,
ein Formnest über zwei oder mehr Düsenkanäle mit Material zu füllen. Hat die erste
Formhälfte mehrere Verteilerkammern, dann stehen diese über Kanäle der Verteilerplatte
mit der Angußöffnung in Verbindung.
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Zur individuellen Kühlung bzw. Heizung der Verteilerplatte und der
Düsenplatte ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß das Kühl- bzw.
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Heizsystem der Verteilerplatte und der Düsenplatte jeweils als aus
Bohrungen ausgebildetes Kanalsystem ausgebildet ist und daß jedes Kanalsystem mittels
eines Eingangsstutzens und eines Ausgangsstutzens an eine getrennte Kühlwasser-
bzw. Heizwasserversorgungsanlage anschließbar ist.
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Um ein gleichmäßiges Verteilen des Materials in der Verteilerkammer
auf alle abgehenden Düsenkanäle zu erreichen, sieht eine weitere Ausgestaltung vor,
daß die Verteilerkammern der Düsenplatte zugekehrt einen quaderförmigen Abschnitt
aufweisen, der über einen pyramidenförmigen Übergangsabschnitt in einen zur Angußöffnung
führenden Kanal übergeht.
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Dabei haben die Seiten des pyramidenförmigen Übergangsabschnittes
eine Neigung von etwa 100 bis 200.
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Um eine Einwirkung der Temperatur der Verteilerplatte auf die Temperatur
der Düsenplatte weitgehendst auszuschalten, sieht eine weitere Ausgestaltung vor,
daß die Verteilerplatte und die Düsenplatte über eine
Isolierplatte
miteinander verbunden sind, in der Durchbrüche entsprechend der Verteilung der Verteilerkammern
in der Verteilerplatte eingebracht sind.
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Damit der Materialfluß in den Düsenkanälen bis zu den Düsenöffnungen
aufrecht erhalten wird, ist vorgesehen, daß der Querschnitt der Düsenkanäle in der
Düsenplatte in Richtung zur zweiten Formhälfte hin abnimmt und in dem Angußquerschnitt
der Düsenöffnung endet. Die Herstellung der Düsenplatte wird dadurch erleichtert,
daß die Düsenkanäle und die Düsenöffnungen der Düsenplatte durch im Durchmesser
abgesetzte Bohrungen gebildet sind.
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Die Ausgestaltung kann nach einer weiteren Ausführung auch so sein,
daß die Düsenkanäle mit den Düsenöffnungen als Einsatzdüsen ausgebildet sind, die
in Bohrungen der Düsenplatte eingesetzt sind, wobei ein Bund der Einsatzdüse in
einem der zweiten Formhälfte zugekehrten, erweiterten Absatz der Bohrung festgelegt
ist. Dadurch ist man bei der Wahl der Materialien für die Düsenkanäle freizügiger.
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Da die zweite Formhälfte auf einer Temperatur gehalten werden muß,
die über der Vulkanisierungstemperatur liegt, ist es wichtig, daß die Temperatur
der zweiten Formhälfte nicht auf die Temperatur der Düsenplatte einwirkt. Diese
Einwirkung läßt sich nach einer Ausgestaltung dadurch verhindern, daß die Düsenplatte
und/oder die zweite Formhälfte an den einander zucekehrten Seiten Isolierplatten
tragen. Vielfach hat sich auch schon eine Ausgestaltung als ausreichend erwiesen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Düsenplatte um die Düsenöffnungen erhöhte
Bereiche aufweist, die auf die Abmessungen der Formnester in der zweiten Formhälfte
so abgestimmt sind, daß sie diese überdecken, bzw. daß die zweite Formhälfte um
die Formnester erhöhte Bereiche aufweist, die die Formnester allseitig umschließen.
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Zur Vervollständigung des Werkzeuges für einen automatischen Herstellvorgang
ist nach einer Ausgestaltung vorgesehen, daß in der zweiten Formhälfte ein Auswerfersystem
eingebaut ist und daß die zweite Formhälfte mit einem Heizsystem für die Formnester
versehen ist.
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Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen im Schnitt dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 ein Werkzeug mit nur einer
Verteilerkammer in der Schließstellung und Fig. 2 ein Werkzeug mit andersartigen
Verteilersystemen in der ersten Formhälfte in der öffnungsstellung.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht die erste Formhälfte
10 aus der Verteilerplatte 11 und der Düsenplatte 20. Die Verteilerplatte 11 hat
eine zentrische Angußöffnung 16, an der die Einspritzeinheit einer Schnecken- oder
Kolbenspritzgießmaschine ansetzt. Die erste Formhälfte 10 wird als feststehende
Formhälfte in die Maschine eingebaut.
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Von der Angußöffnung 16 geht der Kanal 15 direkt zu der Verteilerkammer
17, die auf der der Düsenplatte 20 zugekehrten Seite offen ist. Mit dem aus Bohrungen
12 bestehenden Kanalsystem kann die Verteilerplatte 11 gekühlt bzw. beheizt werden.
Dazu wird der Eingangsstutzen 13 und der Ausgangsstutzen 14 des Kanalsystems mit
einer Kühl- oder Heizwasserversorgungsanlage, z. B. ein an sich bekanntes Temperiergerät,
verbunden.
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Die Verteilerkammer 17 hat einen quaderförmigen Abschnitt 18, der
der Düsenplatte 20 zugekehrt ist. Dieser Abschnitt 18 geht über den pyramidenförmigen
Übergangsabschnitt in den zur Angußöffnung 16 führenden Kanal 15 über. Die mit der
Verteilerplatte 11 fest verbundene Düsenplatte 20 verschließt die Verteilerkammer
17 hermetisch, trägt aber in dem die Verteilerkammer 17 überdeckenden Bereich eine
Vielzahl von
Düsenkanälen 24, die in Düsenöffnungen 25 kleineren
Durchmessers enden.
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Auch die Düsenplatte 20 trägt ein aus Bohrungen 21 gebildetes Kanalsystem
mit einem Eingangsstutzen 22 und einem Ausgangsstutzen 24. Die Düsenplatte 20 kann
daher getrennt von der Verteilerplatte 11 gekühlt bzw. beheizt werden. Dazu wird
dann eine getrennte Kühl- bzw. Heizwasserversorgungsanlage verwendet. Zur eindeutigen
Isolierung von Verteilerplatte 11 und Düsenplatte 20 kann die Verteilerplatte 11
und/oder die Düsenplatte 20 auf den einander zugekehrten Seiten mit einer Isolierplatte
versehen sein. Ist die Isolierplatte mit der Verteilerplatte 11 verbunden, dann
trägt sie einen auf die Verteilerkammer 17 abgestimmten Durchbruch, ist sie dagegen
mit der Düsenplatte 20 verbunden, dann trägt sie den Düsenkanälen 24 entsprechende
Bohrungen.
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In der der Düsenplatte 20 zugekehrten Seite der zweiten Formhälfte
30 sind die Formnester 31 eingearbeitet, die die Formteile 33 bestimmen.
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Diese Formnester 31 sind in erhöhten Bereichen 32 der zweiten Formhälfte
30 eingearbeitet und auch die Düsenöffnungen 25 liegen in erhöhten Bereichen 26
der Düsenplatte 20. Die erhöhten Bereiche 26 der Düsenplatte 20 sind so groß, daß
sie die zugeordneten Formnester 31 der zweiten Formhälfte 30 überdecken und vervollständigen.
Lediglich die Düsenöffnung 25 stellt noch einen Übergang für das Material dar. Zwischen
der Düsenplatte 20 und der zweiten Formhälfte 30 wird dadurch die Anlagefläche reduziert
und es bilden sich Luftkammern 34, die eine Isolierung zwischen der Düsenplatte
20 und der zweiten Formhälfte 30 bilden. Die zweite Formhälfte 30 wird als bewegliche
Formhälfte in die Maschine eingebaut. Nach dem Spritzvorgang und der Vulkanisierung
der Formteile 33 wird die zweite Formhälfte 30 von der Düsenplatte 20 abgehoben
und ein Auswerfersystem mit Auswerferstiften oder dgl. drückt die Formteile 33 aus
den Formnestern 31.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Aufbau des Werkzeuges
wieder aus Verteilerplatte 11, Düsenplatte 20 und zweiter Formhälfte 30.
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Der von der Verteilerkammer 17 ausgehende Kanal 15 mündet in einen
Querschnitt 35, der mit seiner Eingangsöffnung 36 die Angußöffnung bilden kann oder
mehrere Kanäle 15, die von verschiedenen Verteilerkammern 17 kommen, zusammenzufassen
und zu einer zentrischen Angußöffnung, ähnlich der Angußöffnung 16 in Fig. 1, führen
kann.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Düsenkanäle 24 und
die Düsenöffnungen 25 durch Einsatzdüsen 27 gebildet sind, die in Bohrungen 28 der
Düsenplatte 20 eingesetzt sind. Die Einsatzdüsen 27 haben einen Bund 29, der von
dem erweiterten Abschnitt der Bohrung 28 aufgenommen wird, der der zweiten Formhälfte
30 zugekehrt ist. Damit wird erreicht, daß in der Schließstellung die zweite Formhälfte
30 die Einsatzdüsen 27 in die Bohrungen 28 eindrückt, wobei der Bund 29 die axiale
Endstellung der Einsatzdüse 27 in der Bohrung 28 festlegt. Das Material für die
Einsatzdüsen 27 kann unabhängig vom Material der Düsenplatte 20 gewählt werden.
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Die Seiten der Übergangsabschnitte 19 der Verteilerkammern 17 haben
eine Neigung von etwa 100 bis 200. Dadurch wird sichergestellt, daß sich in der
Verteilerkammer 17 ein gleichmäßiger Druck auf alle Düsenkanäle 24 auswirkt Die
individuellen Kühl- bzw. Heizsysteme von Verteilerplatte 11 und Düsenplatte 20 lassen
wieder die Einstellung optimaler Betriebstemperaturen zu, die in der zusammengesetzten
ersten Formhälfte 10 im gesamten Verteilersystem von der Angußöffnung 16 zu allen
Düsenöffnungen 25 das Einhalten einer unter der Vulkanisierungstemperatur liegenden
Temperatur im Material garantieren. Dies ist für ein störungsfreies Arbeiten des
Werkzeuges in einem vorgegebenen Arbeitszyklus von ausschlaggebender Bedeutung.