DE3438822A1

DE3438822A1 - Spritzgussverfahren

Info

Publication number: DE3438822A1
Application number: DE19843438822
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Numazu Shizuoka Kumazaki
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1983-10-24
Filing date: 1984-10-23
Publication date: 1985-05-09
Also published as: GB8426864D0; GB2148784A; GB2148784B; JPS6089318A; JPH0155085B2; US4675141A

Description

Spritzgußverfahren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgußverfahren und insbesondere auf ein Verfahren, mittels dessen sich die Temperatur eines vor dem eigentlichen Spritzgießvorgang in einen Formhohlraum eingeleiteten Gases in geeigneter Weise aufrecht erhalten läßt.

Auf diesem Gebiet besteht eines der größten Probleme bei der Erzielung eines Formstücks hoher Qualität darin, daß ein Temperaturunterschied, d.h. ein Unterschied in der Viskosität eines erweichten Materials, bei dem es sich normalerweise um ein Kunststoffmaterial handelt, zwischen einem Punkt bei Beginn des Spritzgießvorgangs und einem Punkt bei Beendigung des Spritzgießvorgangs besteht, und es ist notwendig, den Unterschied in der Viskosität des erweichten Kunststoffmaterials bei Beginn des Spritzgießvorgangs und bei Beendigung des Spritzgießvorgangs zu reduzieren.

In Anbetracht dieser Notwendigkeit wird beim Stand der Technik der Unterschied in der Viskosität des erweichten Kunststoffs im allgemeinen dadurch reduziert, daß man den erweichten Kunststoff mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in den Formhohlraum einspritzt, um die für den Einspritzvorgang erforderliche Zeit zu verkürzen. Bei dieser bekannten Technik ist es jedoch erforderlich, eine hydraulische Pumpe mit hoher Kapazität oder einen groß dimensionierten Akkumulator zu verwenden, um den erweichten Kunststoff mit hoher Kraft und mit hoher Geschwindigkeit in den Formhohlraum einzuspritzen. Dies führt unnötigerweise zu einer Vergrößerung der gesamten

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Konstruktion einer Spritzgußmaschine, und außerdem kann das unter hoher Geschwindigkeit erfolgende Einspritzen das Auftreten von fehlerhaften Produkten mit unerwünschten Verformungen und Rissen generell erhöhen. Zusätzlich dazu erfordert das Einspritzen mit hoher Geschwindigkeit außerdem eine äußerst genaue Ansprechung des Spritzgußsteuersystems, um zum Beispiel den Einspritzvorgang rasch von Formfüllen auf Druckhalten umzuschalten, und eine solche Notwendigkeit für eine genaue Ansprechung des Spritzgußsteuersystems bringt verschiedene hochentwickelte Techniken sowie zahlreiche technische Probleme mit sich.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung eines Spritzgußverfahrens, mittels dessen sich Formstücke mit ausgezeichneter Qualität mit geringerem technischem Aufwand erzielen lassen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß so geführt, wie dies im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegeben ist.

Die Erfindung schafft also ein verbessertes Spritzgußverfahren, mittels dessen sich die beim Stand der Technik auftretenden Fehler eliminieren lassen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Gas oder Luft unter hohem Druck vor dem eigentlichen Einspritzvorgang in einen abgedichteten Formhohlraum eingeleitet, wodurch das in den Formhohlraum eingespritzte erweichte bzw. plastifizierte Material, und zwar selbst dann, wenn es nicht mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, im wesentlichen dieselbe Viskosität wie vor dem Einspritzen auf-

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weist, wodurch sich.Formerzeugnisse mit guter Qualität ohne Setzung erzielen lassen.

Zu diesem Zweck schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Einspritzen eines erweichten Kunststoffs in einen Formhohlraum unter Verwendung einer Spritzgußmaschine des Typs, bei der der erweichte Kunststoff von einem Heizzylinder mittels einer in diesem angeordneten Schnecke eingespritzt wird und bei der ein druckbeaufschlagtes Gas zuerst in den Formhohlraum eingeleitet und in diesem abgedichtet eingeschlossen wird, wobei das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Temperatur des in den Formhohlraum eingeleiteten druckbeaufschlagten Gases auf einem Niveau gehalten wird, das höher ist als die Erweichungstemperatur des einzuspritzenden erweichten Kunststoffs.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gas mit hoher Temperatur und unter hohem Druck zuerst in den Formhohlraum eingeleitet wird, bevor der erweichte Kunststoff in diesen eingespritzt wird, und da die Temperatur des druckbeaufschlagten Gases in dem Formhohlraum auf einem Niveau beibehalten wird, das höher ist als der Erweichungspunkt des erweichten Kunststoffs, wird die Differenz zwischen den Viskositäten des erweichten Kunststoffs bei Beginn des Einspritzvorgangs und bei Beendigung des Einspritzvorgangs auf ein sehr geringes Ausmaß reduziert, so daß sich Formerzeugnisse von ausgezeichneter Qualität und im wesentlichen ohne Fehler erzielen lassen. Außerdem können die Temperatur und der Druck des zugeführten Gases gesteuert werden, um dadurch die Viskosität des erweichten Kunststoffs bei dessen Einspritzung zu steuern, und zusätzlich dazu besteht keine Notwendig-

keit für die Verwendung einer Hydraulikpumpe oder eines Akkumulators mit großer Kapazität, da es gemäß der vorliegenden Erfindung nicht notwendig ist, daß die Spritzgußmaschine mit einer hohen Geschwindigkeit arbeitet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand einer schematischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Die einzige Begleitzeichnung zeigt:

Eine schematische Längsschnittansicht einer Form sowie eines Teils einer Spritzgußmaschine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Zeichnung außerdem eine Ventileinrichtung zeigt, die zur Steuerung des Spritzgußvorgangs betriebsmäßig mit der Form verbunden ist.

In der einzigen Begleitzeichnung ist eine Spritzgußmaschine in einem Spritz-Startzustand gezeigt, wobei nur ein Teil der Spritzgußmaschine gezeigt ist, der im allgemeinen das Bezugszeichen 1 trägt; eine Formanordnung umfaßt zwei Formhälften, wobei es sich bei der einen um ein feststehendes Formteil 11 und bei der anderen um ein bewegliches Formteil 13 handelt. Das feststehende Formteil 11 ist an einer feststehenden Formplatte 12 befestigt, während das bewegliche Formteil 13 an einer beweglichen Formplatte 14 befestigt ist, so daß es zusammen mit dieser durch einen nicht gezeigten Formschließmechanismus

in horizontaler Richtung beweglich ist, wie dies in der Zeichnung zu sehen ist. Wenn sich das feststehende Formteil und das bewegliche Formteil miteinander in Eingriff befinden, dann ist zwischen diesen ein Formhohlraum 15 gebildet, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Ein in einem Heizzylinder 16 der Spritzgußmaschine 1 zugeführtes plastifiziertes bzw. erweichtes Material 18, wie zum Beispiel plastifizierter Kunststoff bzw. plastifiziertes Harz, vorzugsweise ein keramisches Material, wird mittels einer in dem Heizzylinder 16 angeordneten Einspritzschnecke 17 durch ein an dem Vorder-

ende des Heizzylinders 16 angebrachtes Düsenelement 19 sowie durch einen in dem feststehenden Formteil 11 ausgebildeten Kanal 20 in den Formhohlraum 15 eingespritzt, und zwar durch Bewegen der Einspritzschnecke 17 nach links bzw. in Richtung auf das Düsenelement 19.

Vor der Durchführung des Spritzgußvorgangs wird ein Gas bzw. Luft, das bzw. die eine hohe Temperatur aufweist sowie unter hohem Druck steht- wobei es sich vorzugsweise um ein Inertgas wie Stickstoffgas handelt, das zur Verhinderung einer Oxidation der Formerzeugnisse geeignet ist - in abgedichtetem Zustand in den Formhohlraum 15 eingeleitet, und zwar durch in dem feststehenden Formteil 11 ausgebildete Kanäle 10, sowie extern durch ein Druckregelventil und ein Umschaltventil 22, die mit einer nicht gezeigten, herkömmlichen Gas- bzw. Lufterzeugungsquelle betriebsmäßig verbunden sind. Selbstverständlich muß das zugeführte Gas bzw. die zugeführte Luft eine Temperatur aufweisen, die höher ist als der Erweichungspunkt des Kunststoffs, der unter einem Druck von normalerweise mehr als 5 kg/cm² verwendet werden muß, so daß die Temperatur des Formhohlraums 15 aufrecht erhalten wird und insbesondere die Oberflächen desselben eine beträchtlich hohe Temperatur aufweisen. Da der plastifizierte Kunststoff 18 in den Formhohlraum 15 eingespritzt wird, ohne daß dabei seine Temperatur absinkt, wird die Viskosität des eingespritzten plastifizierten Kunststoffs 18 zwischen dem Zustand bei Einspritzbeginn und dem Zustand bei Exnspritzbeendigung nicht verändert oder sie nimmt nur sehr geringfügig ab, falls sie doch verändert wird. Das unter hohem Druck stehende Gas in dem Formhohlraum wirkt außerdem auf das in Förderrichtung vordere Ende bzw. auf den zuerst in den Formhohlraum 15 eintretenden Teil des eingespritzten

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plastifizierten Kunststoffs 18 ein, um ein Auseinanderspritzen desselben zu verhindern, um dadurch eine gleichmäßige Form des vorderen Endes des in den Formhohlraum eingespritzten plastifizierten Kunststoffs 18 zu erzielen.

Die Temperatur und der Druck des in den Formhohlraum 15 einzuleitenden Gases lassen sich nach Maßgabe oder in Abhängigkeit von der Position der Sehnecke 17, d.h. des plastifizierten Kunststoffs 18, oder der während des Einspritzvorgangs verstrichenen Zeit, oder der Temperatur oder des Drucks des plastifizierten Kunststoffs 18 ändern. Diese Betriebssteuerungsvorgänge lassen sich automatisch vornehmen, und zwar dadurch, daß man zuvor entsprechende Daten in eine geeignete, nicht gezeigte Programmiereinrichtung einprogrammiert.

Obwohl als Druckeinstelleinrichtung für das zugeführte Inertgas das Druckregelventil 21 verwendet wird, bei dem es sich um ein elektromagnetisches Proportionalventil handeln kann, kann man vorzugsweise auch ein Ablaßventil 23 vorsehen. Wenn das Ablaßventil 23 geschlossen ist, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, und das Umschaltventil 22 in die Position nach rechts geschaltet ist, ist das Inertgas in dem Formhohlraum 15 eingeschlossen, und wenn in diesem Zustand der plastifizierte Kunststoff in den Formhohlraum 15 eingespritzt wird, dann wird das Inertgas einer adiabatischen Kompression ausgesetzt, wodurch die Temperatur ansteigt, was dann dazu führt, daß die Temperatur des Formhohlraums 15 ansteigt. Wenn andererseits das Ablaßventil 23 in die Position nach rechts geschaltet wird, dann wird das Inertgas in dem Formhohlraum 15 durch einen in dem feststehenden Formteil

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ausgebildeten Kanal 10" in die Atmosphäre bzw. ins Freie abgelassen, um dadurch den Druck in dem Hohlraum 15 zu reduzieren, wodurch der Druck in diesem eingestellt wird. Wenn sich das vordere Ende des eingespritzten plastifizierten Kunststoffs während des Spritzgießvorgangs dem Endbereich des Formhohlraums 15 nähert, wird das Ablaßventil 23 geöffnet, um das in dem Hohlraum 15 befindliche Inertgas durch den Kanal 10' in die Atmosphäre austreten zu lassen.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung zuerst ein Gas, das eine hohe Temperatur aufweist und unter hohem Druck steht, in einen Formhohlraum eingeleitet wird, bevor ein plastifizierter Kunststoff in den Formhohlraum eingespritzt wird, wird die Differenz zwischen den Temperaturen, d.h. den Viskositäten, des plastifizierten Kunststoffs bei Beginn des Spritzgießvorgangs und bei Beendigung des Spritzgießvorgangs auf ein äußerst geringes Ausmaß reduziert, wodurch sich Formerzeugnisse /einer ausgezeichneten Qualität und im wesentlichen ohne Fehler, wie zum Beispiel Risse, erzielen lassen.

Claims

K 22054S8/str/ba 23. Okt. 1984 Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha 2-11, Ginza 4-Chome, Chuo-Ku, Tokyo-To, Japan Spritzgußverfahren Beanspruchte Priorität: 24.Oktober 1983 Japan Nr. 198466 (Patentanmeldung) Ansprüche

1.) Verfahren zum Einspritzen eines erweichten Materials

einen Formhohlraum unter Verwendung einer Spritzgußmaschine des Typs, bei der das erweichte Material von einem Heizzylinder mittels einer in diesem angeordneten Schnecke eingespritzt wird und bei der ein druckbeaufschlagtes Gas zuerst in den Formhohlraum eingeleitet und in diesem abgedichtet eingeschlossen wird,

dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des in den Formhohlraum eingeleiteten druckbeaufschlagten Gases auf einem Niveau gehalten wird, das höher ist als
die Erweichungstemperatur des einzuspritzenden erweichten Materials.

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2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Temperatur oder wenigstens der Druck des in den Formhohlraum einzuleitenden Gases zuvor programmiert wird nach Maßgabe wenigstens eines der Parameter bestehend aus verstrichener Einspritzzeit, Position der Einspritzschnecke während des Spritzgießvorgangs, Temperatur des erweichten Materials und Druck des erweichten Materials.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem erweichten Material um ein erweichtes keramisches Material bzw. eine keramische Schmelze handelt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem druckbeaufschlagten Gas um ein Inertgas handelt.