DE3438822A1 - Spritzgussverfahren - Google Patents
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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
-χ-1
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
- /- na
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 (4)
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.
die Erweichungstemperatur des einzuspritzenden erweichten Materials.
~ 2 —
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.
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