DE3414101A1

DE3414101A1 - Verfahren zum herstellen von artikeln aus kunststoff auf einer spritzgussmaschine und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens

Info

Publication number: DE3414101A1
Application number: DE19843414101
Authority: DE
Inventors: Antoine Anbevoye Baciu; Jean Michel Romainville Rius; Bernard Paris Sivry
Original assignee: Cibie Projecteurs SA
Current assignee: Cibie Projecteurs SA
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1984-10-31
Also published as: ES8504015A1; JPS59220340A; US4522778A; FR2545033B1; IT8420263A0; GB8410832D0; GB2138737B; IT1173610B; ES531642A0; GB2138737A; FR2545033A1; BR8401967A; SE8402324D0; SE8402324L

Description

des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ar- . tikeln aus Kunststoff auf Spritzgußmaschinen sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens, und bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von Artikeln aus Kunststoff von geringer Dicke.

Die Erfindung betrifft vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, die Herstellung voi. zum späteren Beschichten mit einer reflektierenden Schicht vorgesehenen Reflektor-Hauptteilen für Signalisier- oder Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge .

Es sind schon viele Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Artikeln aus Kunststoff durch Einspritzen dieses Kunststoffes in ein Formwerkzeug vorgeschlagen worden. Jedoch hat sich bei Artikeln von geringer Dicke herausgestellt, daß eine völlig gleichmäßige Füllung mit Kunststoff schwierig ist.

Wie z.B. in den US-PSen 2 999 273 und 3 906 066 beschrieben,

Z C.

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wurde vorgeschlagen, die Spritzgußmasse in die Formhöhlung eines Formwerkzeuges einzuspritzen, deren Volumen zur Ausbildung eines Vorformlings durch Fortbewegen eines Kolbens in der Spritzachse veränderbar ist, und dann den Kolben in Richtung auf die gegenüberliegende Fläche des Formwerkzeuges zuzustellen, um den Vorformling zusammenzudrücken und jedem Artikel seine endgültige Form zu geben.

In der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen, das eine Verbesserung der Eigenschaften der nach ihm hergestellten Artikel ermöglicht.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Artikel aus Kunststoff herzustellen, bei denen die vorgeschriebenen Maße und Abmessungen mit sehr großer Genauigkeit eingehalten sind.

Ein anderes wichtiges Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Artikeln aus Kunststoff von geringer Dicke, die auch im Falle von Dickenschwankungen eine ausgezeichnete Oberflächengüte aufweisen, die sich insbesondere durch Fehlen von Markierungen, Fließspuren, Oberflächenwelligkeit o.a. auszeichnet .

Diese Eigenschaften müssen insbesondere bei Reflektoren für Kraftfahrzeug-Signalisier- oder -Beleuchtungsvorrichtungen eingehalten werden, um die Übereinstimmung mit den behördlichen Vorschriften zuverlässig zu gewährleisten.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Artikeln aus Kunststoff, die frei von inneren Spannungen sind.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein hohes Fertigungstempo sowie niedrige Fertigungskosten zu ermöglichen.

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Hierzu hat die Anmelderin ermittelt, daß es im Unterschied zu den früher vorgeschlagenen Verfahren, bei denen in einem ersten Schritt ein vorbestimmtes Volumen Spritzgußmasse in die Formhöhlung des Formwerkzeuges ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen eingespritzt wird und dann in einem zweiten Schritt die Kompressionsphase gesteuert wird, um dem Artikel seine endgültige Form zu geben, wünschenswert ist, den Schritt der Ausbildung des Vorformlings sorgfältig zu steuern, um völlig regelmäßige Vorformlinge mit einer sehr genauen Verteilung und einer einwandfreien Oberfläche zu erhalten.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß es mit derartigen, von Oberflächenmarkierungen, wie z.B. Schweißlinien, oder Lufteinschlüssen freien Vorformlingen möglich war, später Artikel zu erhalten, die in ihren Güteeigenschaften den nach herkömmlichen Verfahren hergestellten Artikeln weit überlegen waren.

Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, in einem ersten Schritt die Spritzgußmasse in ein Spritzgußwerkzeug einzuspritzen, bei dem die Formhöhlung durch zwei sich gegenüberliegende Hauptflächen definiert und in ihrem Volumen durch Fortbewegen eines eine der Hauptflächen begrenzenden Kolbens in der Spritzachse veränderbar ist, und dabei den Kolben nacheinander

a) in einem geringen Abstand d von der gegenüberliegenden Fläche des Formwerkzeuges während einer Zeit T, anzuhalten, derart, daß ein Roh-Vorformling ausgebildet wird, der zur Spritzachse zumindest annähernd rotationssymmetrisch ist und auf jeder der beiden Hauptflächen zumindest annähernd gleiche zugehörende Berührungsdurchmesser aufweist, und dann

b) von der gegenüberliegenden Hauptfläche mit einer abhängig von der Spritzleistung q(t) bestimmten Geschwindigkeit· v(t) wegzubewegen, derart, daß einerseits der Roh-Vorformling zu keinem Zeitpunkt eine Durchmesserverkleinerung erfährt und andererseits die zugehörenden Berührungsdurchmesser D(t) auf

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jeder der beiden Hauptflächen untereinander ständig zumindest annähernd gleich sind und zwischen D und kd(t) betragen, wobei D der Berührungsdurchmesser am Ende der Phase (a) ist, k eine Konstante größer als 1, und d(t) die in der Spritzachse gemessene Dicke des Roh-Vorformlings während der Phase (b) darstellt,

und in einem zweiten Schritt den Kolben in Richtung auf die gegenüberliegende Fläche des Formwerkzeuges zuzustellen, um den Vorformling zusammenzudrücken und jedem Artikel seine endgültige Form zu geben.

Unter Vorformling wird das Volumen an Spritzgußmasse verstanden, das am Ende der Einspritzphase, vor der Kompressionsphase, im Formwerkzeug eingeschlossen ist.

Nach einem derartigen Verfahren durchgeführte Versuche haben vollständig zufriedenstellende Ergebnisse gebracht.

Andererseits wurde a priori überraschenderweise festgestellt, daß ein solches Verfahren in der Phase der Kompression des Vorformlings die Anwendung von sehr viel niedrigeren Drücken als die ermöglichte, mit denen Spritzgußmaschinen bisher betrieben wurden.

Das vorgenannte Merkmal entsprechend der Erfindung ermöglicht insbesondere die Vermeidung des Fehleinspritzung oder "jetting" genannten Effektes, der bei Vollgleitung des Material Stroms an den Werkzeugwänden eintritt, also wenn die Geschwindigkeit an jeder Stelle eines Querschnitts der Spritzdüse praktisch konstant ist.

Dieses Merkmal ermöglicht es andererseits sicherzustellen, daß das Fließen in keinem Zeitpunkt unterbrochen wird.

Daher wird der Vorformling allmählich und gleichmäßig aus-

- ty, 58 179

gebildet, ohne Gleiten der Spritzgußmasse an den Werkzeugflächen, sondern durch innere Verschiebung unter Erzeugung von Wärme wegen des auf diese Weise hervorgerufenen Walzvorgangs (grace au laminage ainsi produit).

Vor der Kompressionsphase sind somit die Temperaturgradienten im Vorformling die bestmöglichen.

Gemäß einem anderen wichtigen Merkmal der Erfindung wird vor Beginn der Phase, in welcher der Vorformling durch gegenseitiges Zustellen des Kolbens und der gegenüberliegenden Hauptfläche des Formwerkzeuges zusammengedrückt wird, der Spritzkanal verschlossen.

Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung enthält das Verfahren einen Schritt, in dem nach dem Schritt der gegenseitigen Zustellung der beiden Hauptflächen der Druck des Kolbens auf den Artikel gehalten wird, um jedem Artikel seine endgültige Form zu geben.

Gemäß einem noch anderen bevorzugten Merkmal der Erfindung enthält das Verfahren einen dem Öffnen des Formwerkzeuges vorausgehenden Schritt der Abkühlung.

Gemäß einem vorteilhaften Merkmal der Erfindung hinsichtlich einer ersten Ausführungsform ist in der weiter oben beschriebenen Phase (b), in welcher der Kolben zurückgeht, die Verstellgeschwindigkeit v(t)des Kolbens konstant, und die Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) an der Spritzdüse ist durch eine zeitabhängige Gleichung bestimmt, die zwischen einer Gleichung der Form q(t) = A,t + B₁ und einer Gleichung der Form q{t) = A₂t² + B₂t + C₂ liegt, worin A,, B,, A₃, B₂ und C₂ Konstanten und t die Zeit darstellen.

Entsprechend einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung

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hinsichtlich einer zweiten Ausführungsform ist in der weiter oben beschriebenen Phase (b), in welcher der Kolben zurückgeht, die Spritzgußmassen-Förderleistung an der Spritzdüse konstant und die Änderung d(t) der Dicke des Roh-Vorformlings ist eine zeitabhängige Gleichung, die zwischen einer Gleichung der Form d(t) = A₃ + (B-t + C₃)¹/² und einer Gleichung der Form d(t) = A₄ + (B₄t + C₄)^]/3 ii_egt, worin A₃, B₃, C₃, A₄, B₄ und C₄ Konstanten und t die Zeit darstellen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Durchführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens umfaßt eine Spritzgußmaschine mit einem Formwerkzeug, bei dem die Formhöhlung durch zwei sich gegenüberliegende Hauptflächen definiert und in ihrem Volumen durch Fortbewegen eines eine der Hauptflächen begrenzenden Kolbens in der Spritzachse veränderbar ist, und hat ferner Verzögerungsvorrichtungen, die den Kolben in der Nähe der gegenüberliegenden. Hauptfläche des Formwerkzeuges während einer Zeit T, nach dem Beginn des Einspritzens von Spritzgußmasse in die Formhöhlung des Formwerkzeuges anzuhalten vermögen, und Antriebsvorrichtungen, die den Kolben von der gegenüberliegenden Hauptfläche weg und zu ihr hin zu bewegen vermögen.

Vorzugsweise hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen auf die Fortbewegungen des Kolbens ansprechenden Meßgrößenumformer.

Gemäß einem anderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist die Vorrichtung einen mechanischen Anschlag auf, der die Zustellung des Kolbens in Richtung auf die gegenüberliegende Hauptfläche begrenzt, um die Dicke der Artikel zu bestimmen.

Entsprechend einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die Spritzachse waagerecht.

-An. 58 179

Der Spritzkanal ist vorzugsweise mit einem Verschlußhahnküken versehen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen, In diesen zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spritzgußmaschine, die in einer Anlage gemäß der Erfindung verwendet wird,

und
Fig. 2 ein Folgediagramm einer Anlage gemäß der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist feste und bewegliche Aufspannplatten PF bzw. PM auf, die sich quer zu einer vorzugsweise waagerechten Spritzachse A-A erstrecken, zu der sie im übrigen symmetrisch sind.

Die feste Aufspannplatte PF trägt ein erstes Formwerkzeugteil M. Dieses hat eine zur beweglichen Aufspannplatte PM hin konkave Fläche Sea, die zu einer durchgehenden Einspritzbohrung Ai zentriert ist. Letztere fluchtet mit einem Speisebzw. Spritzkanal CA.

Die konkave Fläche Sea bildet eine der Hauptflächen der zur Aufnahme der Spritzgußmasse dienenden Formhöhlung des Formwerkzeuges. Am Umfang der Fläche Sea hat das Formwerkzeugteil M eine radiale und ebene Kreisringfläche Sr, die zur Spritzachse A-A senkrecht ist und an die sich beim Schließen des Formwerkzeuges eine Lünette L anlegt.

Die Lünette L ist auf der beweglichen Aufspannplatte PM angeordnet und umschließt einen zur Spritzachse A-A zentrierten Kolben P, wobei sie eine ParallelverSchiebung desselben in der Spritzachse A-A ermöglicht.

- <lX< " 58 179

Auf der der festen Aufspannplatte PF zugewandten Seite hat der Kolben P eine konvexe Fläche Sve, welche die zweite Hauptflache der Formhöhlung des Formwerkzeuges bildet. Die konvexe Fläche Sve hat ungefähr die gleiche Krümmung wie die konkave Fläche Sea und ist ebenfalls zur Spritzachse A-A zentriert.

Die konkaven und konvexen Flächen Sea und Sve oder Hauptflächen der Formhöhlung des Formwerkzeuges sind vorzugsweise zur Spritzachse A-A rotationssymmetrisch.

Die Lünette L weist in ihrer den Kolben P aufnehmenden Innenbohrung eine gegen die bewegliche Aufspannplatte PM weisende kranzförmige radiale Fläche BM auf, die einen mechanischen Anschlag bildet, an den sich die gegenüberliegende radiale Fläche eines kreisringförmigen Kranzes Pce anlegt, der auf dem Außenumfang des Kolbens P auf der der beweglichen Aufspannplatte PM zugewandeten Seite ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist deutlich zu erkennen, daß durch das Zusammenwirken zwischen dem mechanischen Anschlag BM und dem äußeren Kranz Pce des Kolbens P die Annäherung bzw. gegenseitige Zustellung der beiden Hauptflächen Sea und Sve der Formhöhlung im Formwerkzeug begrenzt werden kann, um folglich die Dicke des Artikels in seiner endgültigen Form zu bestimmen.

Der mit der Spritzachse A-A gleichachsige und nach der Einspritzbohrung Ai im Formwerkzeugteil M ausgerichtete Spritzkanal CA ist an eine Spritzsteueranlage CI angeschlossen, die aus an sich herkömmlichen Baugruppen zusammengesetzt sein kann, z.B. aus einer Temperaturhaltevorrichtung und einer Spritzgußraassen-Fördervorrichtung in der Art einer Schneckenpresse o.a. Der Aufbau der Spritzsteueranlage CI wird daher nachstehend nicht im einzelnen beschrieben.

Der Spritzkanal CA ist mit einem Hahnküken B versehen, das

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- SK'- /^,2 58 179

entsprechend seiner Stellung eine Steuerung des Verschlusses oder der Öffnung des Spritzkanals CA ermöglicht.

Der Spritzkanal CA durchdringt die feste Aufspannplatte PF und liegt vor der Einspritzbohrung Ai am Formwerkzeugteil M an.

Der Kolben P hat auf der der festen Aufspannplatte PF abgewandten Seite ein Verlängerungsstück in Form einer mit der Spritzachse A-A gleichachsigen Stange T, welche die bewegliche Aufspannplatte PM durchdringt. Auf der der festen Aufspannplatte PF abgewandten Seite der beweglichen Aufspannplatte PM trägt die Stange T eine Scheibe D, die in einer Innenkammer Chi eines Arbeitszylinders V angeordnet ist. Letzterer hat einen Zylinder C_r der auf der der festen Aufspannplatte PF abgewandten Seite der beweglichen Aufspannplatte PM angeordnet ist. Der Außenumfang der Scheibe D liegt am Innenumfang des Zylinders C an und dichtet gegen diesen ab.

Durch Steuern des Fluiddruckes in der Innenkammer Chi des Arbeitszylinders V mittels einer in Fig. 1 schematisch dargestellten Arbeitszylinder-Steueranlage CV wird eine Parallelverschiebung des Kolbens P in der Spritzachse A-A betätigt.

Ferner hat die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen auf die Fortbewegungen des Kolbens P ansprechenden Meßgrößenumformer Tr, der beim gezeigten Beispiel mit einem aus dem Zylinder C des Arbeitszylinders V herausragenden Endstück der Stange T funktionsmäßig verbunden ist. Selbstverständlich sind andere Anordnungen anwendbar.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform werden die verschiedenen Parameter des Spritzens und Zusammendrückens des Vorformlings mit einer Zentraleinheit UC gesteuert, die an die Spritzsteueranlage CI, die Arbeitszylinder-Steuer-

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anlage CV und den Meßgrößenumformer Tr angeschlossen ist. Die Zentraleinheit UC hat vorzugsweise einen linearen Meßgrößenumformer, der die Verstellwege des Kolbens P optisch anzeigt, einstellbare Verzögerungsvorrichtungen zum Einstellen der Dauer jedes Verfahrensschrittes und insbesondere zum Beeinflussen der Anhaltezeit T, des Kolbens P, sowie optische Anzeigeeinrichtungen für jede dieser Zeitspannen.

Vorteilhafterweise geschieht die Regelung des Kolbens P mittels zweier Potentiometer' mit numerischer Anzeige, von denen der eine den Verstellweg, der andere die Geschwindigkeit beeinflußt.

Die vorstehend beschriebenen Baugruppen der Vorrichtung definieren für den Kolben P drei Stellungen:

Eine erste, zurückgezogene Stellung, in der das Ausstoßen der Artikel möglich ist.

Eine zweite oder Zwischenstellung, die der Kolben P nach dem größtmöglichen Zurückgehen in Richtung auf die bewegliche Aufspannplatte PM während des Einspritzens, also vor der Kompressionsphase einnimmt und welche die Ausbildung des Vorformlings ermöglicht.

Eine dritte, Nullpunkt genannte Stellung, die der in Fig. 1 gezeichneten Stellung entspricht und in welcher der Kolben P beim Schließen des Formwerkzeuges am mechanischen Anschlag BM anliegt. Diese Stellung ermöglicht es, die Dicke des fertigen Artikels zu definieren.

Es wird nunmehr das Verfahren zum Herstellen von Artikeln aus Kunststoff gemäß der Erfindung anhand des in Fig. 2 dargestellten Diagramms beschrieben.

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Dieses Diagramm zeigt die verschiedenen Schritte eines Fabrikationszykius für einen Artikel gemäß der Erfindung.

Gemäß Fig. 2 ist es zweckdienlich, in einer ersten Phase das Hahnküken B zu öffnen (Vorgang mit Vorrang vor dem Spritzbeginn) , das Formwerkzeug durch gegenseitiges Zustellen der beweglichen und festen Aufspannplatten PM und PF zu schließen, und die Trennebene der Lünette L an das Formwerkzeugteil M anzulegen. Der Kolben P wird dann in Richtung auf die feste Aufspannplatte PF bis auf einen geringen Abstand d von der gegenüberliegenden Hauptfläche Sea des Formwerkzeuges vorgeschoben. Dieser Abstand d wird durch den Meßgrößenumformer Tr, die Arbeitszylinder-Steueranlage CV und die Zentraleinheit UC gesteuert.

Die Anlage ist dann für den Spritzschritt bereit, der durch die Spritzsteueranlage CI und die Zentraleinheit UC gesteuert wird.

Gemäß Fig. 2 besteht das Verfahren gemäß der Erfindung darin, gleichzeitig mit dem Spritzschritt den Kolben P nacheinander im obengenannten Abstand d anzuhalten und dann in Richtung auf die bewegliche Aufspannplatte PM zurückzuziehen;

Dabei wird der Kolben P im Abstand d von der gegenüberliegenden Hauptfläche Sea des Formwerkzeuges während einer Zeit T₁ angehalten, die abhängig von der Spritzleistung, der Vis-, kosität des Spritzgußmaterials und der Geometrie der Formhöhlung des Formwerkzeuges bestimmt wird, um einen Roh-Vorformling auszubilden, der zur Spritzachse A-A rotationssymmetrisch ist und auf jeder der beiden Hauptflächen Sea und Sve zumindest annähernd gleiche zugehörende Berührungsdurchmesser aufweist.

Wenn die Hauptflächen der Formhöhlung des Formwerkzeuges

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nicht eben oder nicht zur Spritzachse A-A rotationssynunetrisch sind, wird unter Beruhrungsdurchmesser die Länge einer Geraden verstanden, welche die Spritzachse A-A rechtwinklig schneidet und zwei Endberührungspunkte zwischen der Spritzgußmasse und den Hauptflächen miteinander verbindet. Diese Endpunkte sind im übrigen zur Spritzachse A-A zumindest annähernd symmetrisch.

Die Rückzugbewegung des Kolbens P weg von der gegenüberliegenden Hauptfläche Sea wird mit einer Geschwindigkeit v(t) ausgeführt, die abhängig von der Förderleistung q(t) bestimmt wird, derart, daß einerseits der Roh-Vorformling stets rotationssymmetrisch bleibt und zu keinem Zeitpunkt eine Durchmesserverkleinerung erfährt, und andererseits die zugehörenden Berührungsdurchmesser D(t) auf jeder der beiden Hauptflächen Sea und Sve des Formwerkzeuges untereinander ständig zumindest annähernd gleich sind und zwischen D und kd(t) betragen. In dieser Beziehung stellt D den Berührungsdurchmesser des Roh-Vorformlings auf den Hauptflächen Sea und Sve am Ende des Schrittes (a) dar, in dem der Kolben P angehalten wird, k ist eine Konstante größer als 1, und d(t) stellt die in der Spritzachse A-A gemessene Dicke des Roh-Vorformlings während des gesamten Schrittes (b) dar, in dem der Kolben P zurückgezogen wird.

Der Schritt (a) ermöglicht das Füllen des Spritzkanals CA und der Einspritzbohrung Ai und die Vermeidung des "Jetting"-Effekts oder einer Fehleinspritzung.

Der Schritt (b) ermöglicht es, jede Unterbrechung des Fließens zu vermeiden und einen symmetrischen und regelmäßigen Vorformling auszubilden.

Der am Ende des Spritzschrittes erhaltene Vorformling hat, wie schon weiter oben angegeben, eine einwandfreie Oberflächengüte .

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Die Schritte (a) und (b), in denen der Kolben P angehalten bzw. zurückgezogen wird, werden von der Zentraleinheit UC abhängig von Informationen gesteuert, welche vom Meßgrößenumformer Tr, der Arbeitszylinder-Steueranlage CV und der Spritzsteueranlage CI geliefert werden.

Das Hahnküken B wird dann geschlossen, um die Einspritzung zu beenden und ein Zurückfließen der Spritzgußmasse zu vermeiden.

Danach wird der Kolben P in Richtung auf die feste Aufspannplatte PF vorgeschoben, um den Vorformling zusammenzudrücken und dem Artikel seine endgültige Form zu geben. Die Vorwärtsbewegung des Kolbens P wird gestoppt, sobald er sich an den mechanischen Anschlag BM anlegt.

Der vom Kolben P auf den Artikel ausgeübte Druck wird dann während einer bestimmten Zeit gehalten, die einem Drückhalteschritt genannten Schritt entspricht.

Auf diesen Schritt folgt eine Abkühlungsphase, während der sich der geformte Artikel abkühlt und seine Temperatur sich derjenigen des Formwerkzeuges nähert.

Es ist dann angebracht, das Formwerkzeug zu öffnen, den Artikel auszustoßen, nachdem der Kolben P seine zurückgezogene Stellung eingenommen hat und gegebenenfalls mit Unterstützung durch Druckluft. ^:_::.

Nach einer Zwischenzyklus genannten Zeitspanne ist die Anlage für einen neuen Zyklus bereit. " ·,

Andererseits hat die Anmelderin in dem Fall, wo die Hauptflächen Sea und Sve zumindest annähernd gleiche Krümmungen haben, um Artikel mit nahezu konstanter Dicke zu formen, er-

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mittelt, daß während der Einspritzphase der Berührungsdurchmesser D(t) auf den Hauptflächen Sea und Sve der Formhöhlung des Formwerkzeuges, die Rückzugsgeschwindigkeit v(t) des Kolbens P oder die Dicke d(t) und das Ausstoßvolumen bzw. die Förderleistung q(t) vorzugsweise den nachstehend genannten Beziehungen entsprechen sollten.

Um einen Vorformling mit einem konstanten Berührungsdurchmesser D(t) und einer konstanten Rückzugsgeschwindigkeit v(t) des Kolbens P während des Schrittes (b) herzustellen, muß die Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) zumindest annähernd linear sein, also der Form At + B entsprechen.

Unter Beibehaltung des konstanten Berührungsdurchmessers D, jedoch mit einer konstanten Förderleistung q(t), ist es angebracht, während des Kolbenrückzugschrittes (b) eine Änderung der Dicke d(t) des Roh-Vorformlings nach der Form A + (Bt + vorzunehmen.

Wenn dagegen die Form des Roh-Vorformlings während des gesamten Spritzschrittes (b) beibehalten wird, also der Berührungsdurchmesser D(t) linear in Abhängigkeit von der Dickenänderung d(t) des Roh-Vorformlings geändert wird, ist es bei einer konstanten Fortbewegungsgeschwindigkeit des Kolbens P angebracht, die Spritzleistung q(t) nach der Form At² + Bt + C zu ändern, und beim Arbeiten mit einer konstanten Förderleistung die Dicke d(t) des Roh-Vorformlings entsprechend (At + B)¹'³ zu ändern.

Ausgehend von diesen Beziehungen werden die Geschwindigkeiten und Spritzdrücke abhängig von der Geometrie des Artikels und des verwendeten Kunststoffs gewählt.

Bei amorphen und sehr viskosen Produkten ist eine mittlere bis lange Spritzzeit angebracht, wogegen bei kristallinen

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Produkten eine rasche Einspritzung notwendig ist. In beiden
Fällen, und aus Gründen des großen Luftspaltes im Formwerkzeug, kann eine Einstellung der korrekten Geschwindigkeit
durch Modulieren des Spritzdruckes erreicht werden.

Andererseits ist es bei fließfähigen und kristallinen Produkten wünschenswert, einen niedrigen, dagegen bei Spritzgußmassen hoher Molekulargewichte einen hohen Rückzugswert für
den Kolben P zu wählen·.

Vorzugsweise soll die Rückzugsgeschwindigkeit des Kolbens P
maximal 50 mm/s betragen.

Versuche haben gezeigt, daß eine Verzögerungszeit T, von
etwa 2/10 Sekunden im allgemeinen richtig zu sein scheint.

Außerdem hat die Anmelderin ausgehend von den vorstehend genannten Beziehungen ermittelt, daß bei einer konstanten Rückzugsgeschwindigkeit v(t) des Kolbens P während des Schrittes (b) die Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) an der Spritzdüse nach einer zeitabhängigen Gleichung definiert werden
sollte, die zwischen einer Gleichung der Form

q(t) = A.,t + B₁ (1)

und einer Gleichung der Form

q(t) = A₂t² + B₂t + C₂ (2)

liegt, worin A,, B,, A~, B~ und C~ Konstanten sind und t die Zeit darstellt.

Dagegen muß bei einer konstanten Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) an der Spritzdüse während des Rückzugschrittes (b) des Kolbens P die Änderung d(t) der Dicke des Roh-Vorformlings zwischen einer Gleichung der Form

d(t) = A₃ + (B₃t + C₃) "1/2 (3)

und einer Gleichung der Form

d(t) = A₄ + (B₄t + C₄)V3 (4)

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liegen, worin A₃, B₃, C , Α., B. und C. Konstanten sind und t die Zeit darstellt.

Es ist auch eine gleichzeitige Modulation der Spritzgeschwindigkeit und der Rückzugsgeschwindigkeit des Kolbens P möglich, um ausgehend von diesen Daten einen korrekten Vorformling zu erhalten.

Die Verstellung des Kolbens P kann statt-mit einem Arbeitszylinder mit einem Nockensystem oder mit Schrittmotoren gesteuert werden.

Versuche haben gezeigt, daß die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der Erfindung auch das Gießen von Ausgangsstoffen ermöglichen, die bisher dem Strangpreßverfahren vorbehalten waren (Ausgangsstoff sehr hoher Viskosität), deren Verarbeitung durch die normale Spritztechnik also unmöglich war.

Beispiel

Nachfolgend werden die Parameter eines besonderen Herstellungsverfahrens angegeben:

- Projizierte Fläche des Artikels 190 cm²

- Mittlere Dicke des Artikels 2 mm

- Verwendeter Kunststoff:
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer (ABS)

- Schließdruck des Formwerkzeuges 10 t

- Spritzdruck 400-1O⁵ Pa

- Spritzleistung 35 g/s

- Temperatur oder Viskosität der Spritzgußmasse (gemäß ASTMD-Norm 1238) 0,58 g/10 mm

- Haltedauer T, des Kolbens P 11/100 s

- Abstand d 2 mm

- Dauer des Rückzugs des Kolbens P 83/100 s

- Rückzugsgeschwindigkeit des Kolbens P 25 mm/s

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Rückzugweg des Kolbens P 20 mm

Dauer der Vorwärtsbewegung des Kolbens P

beim Kompressionsschritt 4/10 s

Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung des

Kolbens P beim Kompressionsschritt 50 mm/s

Kompressionskraft des Kolbens P 9t

Dauer der Halte- und der Abkühlungsphase 8 s

Gesamtzykluszeit 16s

Claims

lA-58 179 D-8000 MÜNCHEN 90 Cibie Projecteurs Schweigerstrasse2 Bobigny, Frankreich -13. April I98M- telefon: (089)662051 TELEGRAMM! PROTECTPATENT TELEX: 524070 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Artikeln aus Kunststoff, bei dem in einem ersten Schritt ein Vorformling durch Einspritzen von Spritzgußmasse in ein Formwerkzeug einer Spritzgußmaschine geformt wird, bei dem die Formhöhlung durch zwei sich gegenüberliegende Hauptflächen definiert und in ihrem Volumen durch Fortbewegen eines eine der Hauptflächen begrenzenden Kolbens in der Spritzachse veränderbar ist, und in einem zweiten Schritt der Kolben in Richtung auf die gegenüberliegende Hauptfläche des Formwerkzeuges zugestellt wird, y

um den Vorformling zusammenzudrücken und jedem Artikel seine \ endgültige Form zu geben,

dadurch gekennzeichnet , daß gleichzeitig mit dem Einspritzschritt der Kolben (P) nacheinander

a) in einem geringen Abstand d von der gegenüberliegenden Hauptfläche (Sea) des Formwerkzeuges während einer vorgegebenen Zeit T, angehalten wird, um einen Roh-Vorformling auszubilden, der zur Spritzachse (A-A) zumindest annähernd rotationssymmetrisch ist und auf jeder der beiden Hauptflächen (Sea, Sve) zumindest annähernd gleiche zugehörende Berührungsdurchmesser aufweist,

b) und dann von der gegenüberliegenden Hauptfläche (Sea) mit einer Geschwindigkeit v(t) wegbewegt wird, derart, daß einerseits der Roh-Vorformling zu keinem Zeitpunkt eine Durchmesserverkleinerung erfährt und andererseits die zugehörenden Berührungsdurchmesser D(t) auf jeder der beiden Hauptflächen (Sea, Sve) untereinander ständig zumindest _;

/2

annähernd gleich sind und abhängig von der Dicke d(t) des Roh-Vorformlings zwischen einem konstanten Wert D und einer zunehmenden linearen Änderung kd(t) betragen.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß in einem weiteren Schritt zum Zusammendrücken des Vorformlings ein Spritzkanal (CA) vor der Zustellung des Kolbens (P) an die gegenüberliegende Hauptfläche (Sea) verschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Schritt, in dem die beiden Hauptflächen (Sea, Sve) gegeneinander zugestellt werden, in einem Halteschritt der Druck des Kolbens (P) auf den Artikel gehalten wird, um jedem Artikel seine endgültige Form zu geben.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet , daß dem Öffnen des Formwerkzeuges (Formwerkzeugteil M, Lünette L, Aufspannplatten PF,PM) ein Schritt der Abkühlung vorausgeht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß während des Schrittes (b), in dem der Kolben (P) zurückgeht, die Verstellgeschwindigkeit v(t) des Kolbens (P) konstant ist und die Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) an der Spritzdüse durch eine zeitabhängige Gleichung bestimmt ist, welche zwischen einer Gleichung der Form q(t) = A,t + B, und einer Gleichung der Form q(t) = A_t² + B₂t + C„ liegt, worin A,, B,, A₂, B„ und C₂ Konstanten und t die Zeit darstellen.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß während des Schrittes (b), in dem der Kolben (P) zurückgeht, die Spritzgußmassen-Förderleistung q(t) an der Spritzdüse konstant ist und die Änderung d(t) der Dicke des Roh-Vorformlings eine zeitabhängige Gleichung ist, die zwischen einer Gleichung der Form d(t) = A₃ + (B₃t + C₃)¹/2

und einer Gleichung der Form d(t) = A₄ + (B.t + C₄)¹/³ liegt, worin A^, B-,, C.,, A., B. und C. Konstanten sind und t die Zeit darstellt.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Spritzgußmaschine mit einem Formwerkzeug, bei dem die Formhöhlung von zwei sich gegenüberliegenden Hauptflächen (Sea, Sve) definiert ist und in ihrem Volumen durch Fortbewegen eines eine der Hauptflächen (Sve) begrenzenden Kolbens (P) in der Spritzachse (A-A) veränderbar ist,

gekennzeichnet durch Verzögerungsvorrichtungen (Zentraleinheit UC, Arbeitszylinder-Steueranlage CV), die den Kolben (P) in der Nähe der gegenüberliegenden Hauptfläche (Sea) des Formwerkzeuges während einer vorgegebenen Zeit T, nach Beginn des Einspritzens von Spritzgußmasse in die Formhöhlung des Formwerkzeuges anzuhalten vermögen, und Antriebsvorrichtungen (Zentraleinheit UC, Meßgrößenumformer Tr, Arbeitszylinder-Steueranlage CV, Arbeitszylinder V), die den Kolben (P) von der gegenüberliegenden Hauptfläche (Sea) weg und zu ihr hin zu bewegen vermögen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,

gekennzeichnet durch einen auf die Fortbewegung des Kolbens (P) ansprechenden Meßgrößenumformer (Tr).

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,

gekennzeichnet durch einen mechanischen Anschlag (BM), der die Zustellung des Kolbens (P) in Richtung
auf die gegenüberliegende Hauptfläche (Sea) begrenzt, um die Dicke der Artikel zu bestimmen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet , daß die Spritzachse (A-A) waagerecht ist.

IT. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet , daß der Spritzkanal (CA) für Sprxtzgußmasse mit einem Verschlußhahnküken (B)
versehen ist.