DE3621379A1

DE3621379A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von fliess- bzw. bindenahteinkerbungen in spritzgiessteilen aus thermoplast

Info

Publication number: DE3621379A1
Application number: DE19863621379
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Ing Thienel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1988-01-21
Also published as: WO1988000116A1; EP0271555A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beseitigung von in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte befindlichen Ein kerbungen der Oberfläche von durch Spritzgießen aus Thermoplast hergestellten Formteilen.

Fließ- bzw. Bindenahteinkerbungen entstehen, wenn während der Formfüllung innerhalb der Spritz gießform zum Beispiel zwei oder mehrere Fließ ströme der Schmelze aufeinander zu fließen, die etwa ballig profilierten Fließstromfronten anein anderstoßen und dabei sich nur unvollständig abplatten.

Die jeweilige Lage der Fließ- bzw. Bindenähte ist aus der jeweiligen Art der Formgeometrie und der Formfüllung zu ermitteln.

Zur Verbesserung der Formteiloberflächenqualität hat man bislang die Formteiloberflächen poliert, um damit die Einkerbungen für das bloße Auge unsichtbar zu machen.

Diese Maßnahme ist aber relativ zeitraubend und kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart zu verbessern, daß eine wesentliche Vereinfachung und Verbilligung der Beseitigung der Einkerbungen erreichbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn zeichnet, daß man beim Spritzgießen die Schmelze während der Formfüllung in den Formnestwandbereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte solange zumindest nahe der Erweichungstemperatur bzw. der Kristallitschmelztemperatur des Thermo plast hält, bis die Formfüllung abgeschlossen ist, insbesondere derart, daß man in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte die Kontakttemperatur der Schmelze, also die Temperatur, welche die Randzonen der Schmelze bei Kontakt mit der Formnestwand aufweisen, kurz zeitig anhebt.

Durch diese Maßnahmen wird in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte das Einfrieren der mit der Formnestwand in Berührung kommenden Randzonen der Schmelze solange verzögert, bis die Fließströme der Schmelze auch in den Bereichen der Formnestwände lückenlos zusammengepreßt und eingeebnet sind, so daß eine Entstehung der eingangs beschriebenen Einkerbungen der Ober flächen nunmehr von vornherein ausgeschlossen ist.

Hierzu ist es möglich, daß man die Schmelze in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte gegen über der Formnestwand vorzugsweise mit Kunststoff kurzzeitig isoliert, insbesondere derart, daß man vor der Füllung der Form die Formnestwand mit Kunststoff beschichtet.

Eine unter Umständen bevorzugte Variante ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte kurzzeitig aufheizt. Vorteilhafte Maßnahmen sind hierzu in den Ansprüchen 6 bis 8 offenbart.

Eine weitere, bei allen Thermoplasten anwendbare Möglichkeit zur Anhebung der Kontakttemperatur besteht darin, daß man die Formnestwand, insbe sondere elektrisch aufheizt, womit man vorzugsweise vor der Füllung der Form, insbesondere unmittelbar nach dem Auswerfen des zuvor gefertigten Form teiles beginnt, um möglichst kurze Zykluszeiten zu erreichen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß man die Fließströme der Schmelze miteinander verwirbelt, indem man während der Kompressionsphase, also in der Phase, in welcher der höchste Fülldruck herrscht, nahe der voraus bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte einen geringen Teil der Schmelze aus der Form vorzugsweise in einen Speicher ableitet.

Hierdurch erhält man nunmehr eine Durchströmung der zueinander fließenden Fließströme miteinander, woraus sich eine Umlagerung der Makromoleküle in einem Zustand größtmöglichster Unordnung ergibt, aus welcher erheblich höhere Festigkeiten des Formteiles als bisher resultieren.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbe schriebenen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß der Spritzgießform Isolierungen oder Heizungen derart zugeordnet sind, daß während des Ein spritzens bis zur Beendigung der Kompressions phase die Kontakttemperatur der Schmelze mindestens annährend der Erweichungs- bzw. der Kristallit schmelztemperatur des Thermoplast gleicht und anschließend rapide absinkt.

Hierdurch ist sichergestellt, daß die Randschichten der Schmelze in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte erst nach dem vollständigen Füllen der Spritzgießform abkühlen, so daß bislang unver meidbare Einkerbungen der Formteiloberfläche von vornherein ausgeschlossen sind. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Isolierungen zumindest in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte,bevorzugter Weise jedoch über die gesamte Formnestwand sich erstreckend angeordnet sind, um auch evtl. Grenzlinien auszuschließen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung kennzeichnet sich hierzu ferner dadurch, daß Isolierungen niedriger Wärmespeicherfähigkeit und geringer Dicke, insbesondere aus Kunststoff vorgesehen sind, welche einen relativ kurzzeitigen Wärme stau in der Schmelze zwangsläufig sicherstellen.

Eine unter Umständen bevorzugte Variante besteht darin, daß abschalbare Heizungen derart angeordnet sind, daß letztere nur in den Bereichen der voraus bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte kurzzeitig heizen, welchen bevorzugterweise Temperaturmeß und Steuergeräte zugeordnet sein können.

Eine, unter anderem fertigungstechnisch besonders günstige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgießform elektrische Widerstands heizungen, insbesondere in Form von Heizpatronen, zugeordnet sind, die in die Wand der Spritzgießform mit möglichst geringem Abstand vom Formnest, insbesondere austauschbar eingefügt sind, wobei der Abstand der Heizungen von der benachbarten Formnestwand etwa 2 mm beträgt, um möglichst kurze Aufheizzeiten der Formnestwand bis zur Soll-Temperatur zu erhalten.

Weitere Möglichkeiten zum Aufheizen sind in den Ansprüchen 22 bis 24 gekennzeichnet.

Um in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte auch die Festigkeit zu verbessern, sind in der Spritzgießform ein oder mehrere, nahe der voraus bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte angeordnete, nach außen führende, enge Kanäle vorgesehen, deren lichten Querschnitte jeweils so ausgebildet sind, daß die Kanäle vom Thermoplast nur während der Kompressionsphase durchströmbar sind und vorzugsweise zudem in einen an sich geschlossenen Speicher münden.

Dies hat den Vorteil, daß während der Kompressions phase durch die Ableitung von Teilen der Schmelze die Fließströme miteinander verwirbelt werden und dadurch die Makromoleküle eine etwa filzartige Struktur erhalten, welche bislang unerreichte

Festigkeiten ergibt.

Das Verfahren wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen beispielsweise dargestellten Vorrichtungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein aus Thermoplast hergestelltes Formteil in der Vorderansicht;

Fig. 2 einen Teil einer Spritzgießform in der Vorderansicht;

Fig. 3 desgleichen gemäß der Linie III-III der Fig. 2 gesehen;

Fig. 4 einen Teil einer weiteren Spritzgießform in der Vorderansicht.

In den Formteil 1 gemäß der Fig. 1 sind die Fließströme eingezeichnet, die sich bei der Füllung der Spritzgießform über einen Anschnitt (Anguß) 2 ergeben, wenn der Fließstrom durch ein Hindernis, hier ein Formkern 3, zur Bildung eines Durchbruches im Formteil 1 in zwei Teilströme aufgeteilt wird, die nach dem Passieren des Hindernisses wieder zu sammenfließen.

Dabei bilden sich einerseits kreisbogenförmige Quellströmungen, deren Fließfronten 4 sich annähernd geradlinig fortbewegen, wobei die Schmelze in tangentialer Richtung gedehnt und in radialer Richtung geschert wird.

Andererseits entsteht in dem Bereich, in dem die beiden Teilströme nach dem Passieren des Hinder nisses zusammenfließen, eine Bindenaht 5, die bis lang zu entlang letzterer sich erstreckenden Ein kerbungen der Oberfläche führte, weil die Rand zonen der Schmelze bei Kontakt mit der relativ kühlen Formnestwand fortschreitend einfrieren und damit in den Bereichen der Bindenaht 5 eine vollständige Ausfüllung der Form ausschließen. Zur Vermeidung vorbeschriebener Einschnürungen können die Formnestwände im Bereich der Binde naht 5, wie in Fig. 1 in strichpunktierten Linien dargestellt, mit einer dünnen Isolierung 6 vorzugs weise aus Kunststoff beschichtet werden, welche eine niedrige Wärmespeicherfähigkeit aufweisen, daß einerseits die Kontakttemperatur der Randzonen der Schmelze, also die Temperatur die die Randzonen der Schmelze nach dem Kontakt mit der Formnestwand haben, so lange oberhalb der Erweichungs- bzw. Kristallit schmelztemperatur gehalten wird, bis eine völlige Formfüllung erreicht worden ist, andererseits nach der vollständigen Füllung der Form, wobei während der Kompressionsphase, also je nach Phase des Füllvorganges, in welcher der größte Fülldruck herrscht, und dabei evtl. Einkerbungen im Bereich der Bindenaht gänzlich eingeebnet worden sind, der Formteil 1 auch relativ schnell abkühlen kann.

Aus diesem Grund ist es auch vorteilhaft, die Formnestwand zumindest im Bereich der Bindenaht 5 zu isolieren.

Gemäß der Fig. 2 und 3 ist zum gleichen Zweck, wie vorbeschrieben, in eine Spritzgießform 7, die ein dem vorbeschriebenen Formteil 1 im wesent lichen entsprechendes Formnest 8 mit einem Kern 3 aufweist, ein elektrischer Patronenheizkörper 9 austauschbar eingefügt.

Letzterer erstreckt sich entlang der Bindenaht 5. Sein Abstand 10 von der benachbarten Formnest wand beträgt ca. 2 mm, um eine möglichst kurze Aufheizzeit der Formnestwand zu erreichen.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Spritzgieß form 11, die über den Anschnitt 2 gefüllt werden kann, sind nahe der vorausbestimmbaren Bindenaht 5 am Formnest 8 beginnende und aus letzterem heraus führende, rinnenförmige Kanäle 12 angeordnet, die eine maximale Tiefe von 0,05 mm aufweisen. Diese Kanäle 12 münden in im lichten Querschnitt wesentlich größer bemessene Speicher 13.

Die maximal 0,05 mm tiefen Kanäle 12 bewirken, daß ausschließlich während der Kompressionsphase, also in der Phase,in welcher die Formnester gänzlich gefüllt werden,ein Teil der Schmelze aus dem Formnest 8 entweichen kann. Dies hat zur Folge, daß die Fließströme miteinander verwirbelt werden, woraus eine erhebliche Erhöhung der Form festigkeit resultiert.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

1. Verfahren zur Beseitigung von in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte befindlichen Ein kerbungen der Oberfläche von durch Spritzgießen aus Thermoplast hergestellten Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Spritzgießen die Schmelze während der Formfüllung in den Form nestwandbereichen der vorausbestimmbaren Fließ bzw. Bindenähte (5) solange zumindest nahe der Erweichungstemperatur bzw. der Kristallitschmelz temperatur des Thermoplast hält, bis die Form füllung abgeschlossen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte (5) die Kontakttemperatur der Schmelze, also die Temperatur, welche die Randzonen der Schmelze bei Kontakt mit der Formnestwand aufweisen, kurzzeitig anhebt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Schmelze in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähten (5) gegenüber der Formnestwand kurzzeitig isoliert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man die Schmelze mit Kunststoff isoliert, insbesondere derart, daß man vor der Füllung der Form die Formnestwand mit Kunst stoff beschichtet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze in den Bereichen der voraus bestimmbaren Fließ bzw. Bindenähte (5) kurzzeitig aufheizt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Ultraschall aufheizt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mit elektrischen Hochfrequenzwellen aufheizt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Mikrowellen aufheizt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formnestwand aufheizt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formnestwand elektrisch aufheizt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß man mit der Aufheizung vor der Füllung der Form beginnt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fließströme der Schmelze miteinander verwirbelt, indem man während der Kompressionsphase, also in der Phase, in welcher der höchste Fülldruck herrscht, nahe der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte (3) einen geringen Teil der Schmelze aus der Form ableitet.

13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Teil der Schmelze in einen Speicher ableitet.

14. Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgießform (7) Isolierungen (6) oder Heizungen (9) derart zugeordnet sind, daß während des Einspritzens bis zur Beendigung der Kompressions phase die Kontakttemperatur der Schmelze mindestens annähernd der Erweichungs- bzw. der Kristallit schmelztemperatur des Thermoplast gleicht und anschließend rapide absinkt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die lsolierungen (6) zumindest in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte (5) angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierungen (6) niedriger Wärmespeicherfähigkeit und geringer Dicke, insbe sondere aus Kunststoff vorgesehen sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn zeichnet daß abschalbare Heizungen (9) derart angeordnet sind, daß letztere nur in den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte (5) kurzzeitig heizen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn zeichnet, daß den Heizungen (9) Temperaturmeß und Steuergeräte zugeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnt, daß der Spritzgießform (7) elektrische Widerstands-Heizungen (9), insbe sondere in Form von Heizpatronen,zugeordnet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungen (9) in die Wand der Spritzgießform (7) mit möglichst geringem Abstand (10) vom Formnest, insbesondere austauschbar eingefügt sind.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (10) der Heizung (9) von der benachbarten Formnestwand etwa 2 mm beträgt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgießform (7) Ultraschallheizungen zugeordnet sind.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, gekennzeichnet durch elektrische Hochfrequenz- Heizungen.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Mikrowellen heizungen angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgießform (11) ein oder mehrere, nahe der vorausbestimm baren Fließ- bzw. Bindenähte (5) angeordnete, vom Formnest (8) ausgehende, nach außen führende, enge Kanäle (12) aufweist, deren lichten Quer schnitte jeweils so ausgebildet sind, daß die Kanäle (12) von Thermoplast nur während der Kompressionsphase durchströmbar sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kanäle (12) in mindestens einen an sich geschlossenen Speicher (13) münden.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn zeichnet, daß sowohl die Kanäle (12) als auch der Speicher (13) zur Formtrennwand hin offen und so ausgebildet sind, daß beim Entformen des Formteiles der in die Kanäle (12) und den Speicher (13) eingedrungene Formstoff mit ent formbar ist.