DE3727640C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerverfahren zum Entgasungsspritzgießen mit einer Entgasungsspritzgießmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Entgasungsspritzgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6.

Bei der Verarbeitung bestimmter Rohstoffe ist die Verwendung von Entgasungsspritzgießmaschinen notwendig, um flüchtige Substanzen und Feuchtigkeit, die in dem geschmolzenen Kunststoff enthalten sind sowie die Luft im Formhohlraum vor einem Spritzvorgang zu entfernen.

Wenn der Kunststoff flüchtige Substanzen und Feuchtigkeit zum Zeitpunkt des Spritzvorgangs enthält oder wenn Luft im Formhohlraum der Spritzgießmaschine vorhanden ist, werden Gase dieser Substanzen bzw. Luft zwischen der Oberfläche des eingespritzten Kunststoffs und der Innenfläche des Formhohlraums eingeschlossen, so daß Defekte wie Silberstreifen und Verbrennungsmarkierungen am Kunststoff auftreten können. Um derartige Defekte zu verhindern, kann der Kunststoff vorgetrocknet werden, bevor er in die Spritzgießmaschine eingebracht wird. Jedoch werden durch diese Vorgehensweise die Kosten erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuerverfahren zum Entgasungsspritzgießen und eine Entgasungsspritzgießmaschine, bei der das Steuerverfahren angewandt wird, so zu verbessern, daß Gase von flüchtigen Substanzen und Feuchtigkeit, die in dem geschmolzenen Kunststoff vorhanden sind, ebenso wie die in einem Formhohlraum vorhandene Luft vor dem Spritzgießvorgang ausgetragen werden, um die Qualität und das Erscheinungsbild der Spritzprodukte zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrensanspruches 1 und des Vorrichtungsanspruches 6 gelöst.

Die weitere verfahrensmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Patentansprüchen 2 bis 5.

Das Austragen der Gase und der Feuchtigkeit wird durch das Öffnen der Entlüftungsöffnung zu der umgebenden Atmosphäre oder durch eine Absaugpumpe bewerkstelligt. Die Schnecke der Entgasungsspritzgießmaschine wird über einen Hub zurückgezogen, der länger als ein Dosierhub zum Dosieren einer vorgegebenen Menge von Kunststoff ist, die spritzvergossen wird. Das Schließen der Entlüftungsöffnung und der Einspritzdüse und das Zurückziehen der sich nicht drehenden Schnecke werden in Übereinstimmung mit vorgegebenen Zeitprogrammen durchgeführt.

Die Entlüftungsöffnung ist während eines Einspritzhubs geschlossen und wird zu der umgebenden Atmosphäre geöffnet oder mit einer Absaugeinrichtung verbunden, nachdem die Schnecke zurückgezogen ist, um den Raum innerhalb des Gehäuses und den Formhohlraum zu evakuieren.

In Weiterbildung der Vorrichtung ist eine Einrichtung zum Schließen der Entlüftungsvorrichtung während eines Spritzhubs vorhanden. Ferner ist an die Entlüftungsöffnung eine Absaugeinrichtung angeschlossen. In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die zweite Einspritzdüse durch eine Zylinder-Kolbeneinheit mittels eines 4/2-Wegeventils bewegbar.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Entgasungsspritzgießmaschine,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten modifizierten Ausführungsform; und

Fig. 3 und 4 Längsschnitte durch zwei bekannte Entgasungsspritzgießmaschinen unterschiedlicher Bauart.

Im folgenden werden an Hand der Fig. 3 und 4 zwei bekannte Entgasungsspritzgießmaschinen näher beschrieben. Die Spritzgießmaschine gemäß Fig. 3 weist eine hin- und herbewegbare und drehbare Schnecke 12 in einem Heizzylinder 11 auf. Eine Entlüftungsöffnung 13 ist an einem Zwischenpunkt des Heizzylinders 11 zum Austragen flüchtiger Komponenten und Feuchtigkeit in die Umgebungsatmosphäre oder zum Absaugen dieser Gase mit einer Vakuumpumpe vorhanden, die nicht gezeigt ist. Falls nicht der Druck im geschmolzenen Kunststoff an der Entlüftungsöffnung 13 ausreichend niedrig eingestellt ist, neigt der Kunststoff dazu, auszufließen und die Entlüftungsöffnung 13 zu verstopfen, wodurch es zum Stillstand der Entgasungsspritzgießmaschine kommt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Schnecke 12 in zwei Abschnitte unterteilt, nämlich in einen ersten Stufenabschnitt 12A und einen zweiten Stufenabschnitt 12B. Bei dieser Konstruktion ist es notwendig, die Schnecke so auszulegen, daß die Füllkapazität des zweiten Stufenabschnitts 12B erheblich größer ist als diejenige des ersten Stufenabschnitts 12A.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, die Gesamtlänge der Schnecke zu vergrößern, wodurch nicht nur die Kosten ansteigen, sondern auch Grenzen für den Schneckenaufbau erreicht werden. Infolge einer derartigen Schneckenkonstruktion, die es ermöglicht, den Kunststoff im Bereich der Entlüftungsöffnung auf niedrigem Druck zu halten, neigt der Kunststoff dazu, im Öffnungsteil zu verbleiben, wodurch es zu Verbrennungen im Kunststoff kommt und es im übrigen schwierig ist, den Kunststoff schnell auszuwechseln.

Da es bei dem bekannten Entlüftungssystem schwierig ist, die Luft aus dem Formhohlraum zu entfernen, ist es notwendig geworden, eine evakuierte Metallform einzusetzen. In diesem Fall ist eine Absaugleitung mit einer ausreichend großen Querschnittsfläche mit der Metallform verbunden, so daß es notwendig ist, einige Maßnahmen zu treffen, die eine Leckage von Kunststoff durch die Absaugleitung zum Zeitpunkt des Einspritzens des Kunststoffs verhindern. Darüber hinaus muß die Metallform sehr sorgfältig gearbeitet sein, um nicht das Erscheinungsbild der Spritzgußartikel zu beeinträchtigen.

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer bekannten Entgasungsspritzgießmaschine dargestellt, die mit einer evakuierten Metallform arbeitet, in der eine Spritzdüse 21 des Heizzylinders 11 gegen eine ortsfeste Metallform 22 anliegt. Eine bewegliche Form 23 wird gegen die und von der ortsfesten Metallform fortbewegt, um zwischen den beiden Formen einen Formhohlraum 24 zu schaffen. Eine Abdeckplatte 25 ist an der Metallform 23 oder 22 befestigt, und ein Absaugdurchgang 26 verläuft durch die bewegliche Metallform 23. Um mit hoher Geschwindigkeit evakuieren zu können, hat der Durchgang 26 zweckmäßigerweise eine große Querschnittsfläche. Nachdem der Hohlraum 24 beim Formschließvorgang durch die Abdeckplatte 25 abgedeckt ist, wird er über den Durchgang 26 evakuiert. Dieser Aufbau erfordert eine starke Absaugeinrichtung, die eine Absaugkapazität für ein Volumen hat, das wesentlich größer als das tatsächliche Volumen des Hohlraums 24 ist. Da es darüber hinaus eine endliche Evakuierungszeit benötigt, bevor der Hohlraum mit Kunststoff gefüllt werden kann, wird die Spritzgießzykluszeit relativ lang.

Die in Fig. 1 gezeigte Entgasungsspritzgießmaschine umfaßt einen Heizzylinder 31, dessen Temperatur durch eine nicht gezeigte elektrische Heizeinrichtung auf jeden gewünschten Wert geregelt werden kann umd im Heizzylinder 31 eine drehbare und hin- und herbewegbare Schnecke 32. Ein Einfülltrichter, der dem Einfülltrichter 14 in Fig. 3 gleicht, ist mit dem rechten Ende des Heizzylinders 31 verbunden. Unterschiedlich zu der bekannten Spritzgießmaschine in Fig. 3, ist eine Entlüftungsöffnung, ähnlich der Entlüftungsöffnung 13 im Heizzylinder nicht vorgesehen. Eine erste Einspritzdüse 33 ist in das äußere oder linke Ende des Heizzylinders 31 eingeschraubt, und ein Gehäuse 34 umgibt die Düse 33. Das Gehäuse 34 kann mit der Außenseite der Düse 33 oder mit dem linken Ende des Heizzylinders 31 verbunden sein. Eine zweite Einspritzdüse 36 ist koaxial zu der ersten Einspritzdüse im Gehäuse 34 vorhanden und wird durch eine Feder 35 üblicherweise nach vorne gedrückt. Durch das Gehäuse 34 erstreckt sich eine Entlüftungsöffnung 37 nahe der vorderen Stirnfläche der ersten Einspritzdüse 33 in der Weise, daß die Entlüftungsöffnung 37 mit einem Raum zwischen der ersten und zweiten Einspritzdüse 33, 36 kommuniziert, der ausgebildet wird, wenn die zweite Einspritzdüse durch die Feder 35 vorwärtsgedrückt ist, wie in Fig. 1 dargestellt. In diesem Zustand kommuniziert die Entlüftungsöffnung 37 mit einem Formenhohlraum 40 und mit dem Inneren des Heizzylinders 31. Der Formenhohlraum 40 befindet sich zwischen einer ortsfesten Metallform 38 und einer beweglichen Metallform 39, wenn diese zusammengefügt sind.

Die Spritzgießmaschine nach Fig. 1 arbeitet wie folgt: Nach Beendigung des Spritzvorgangs wird die Drehung der Schnecke 32 angehalten, die zweite Einspritzdüse 36 steht in Kontakt mit der ortsfesten Metallform 38, und beide Einspritzdüsen 33 und 36 befinden sich miteinander in direktem Kontakt. In diesem Zustand dreht sich die Schnecke 32 und wird rückwärts bewegt, um einen Dosierschritt zu beginnen, während zur gleichen Zeit beide Metallformen 38, 39 und ein Spritzprodukt gekühlt werden. Wenn der Dosiervorgang beendet ist, wird die Drehung der Schnecke 32 angehalten und die Schnecke 32 über eine weitere Distanz zurückgezogen, so daß der Gesamtweg der Schnecke größer als der übliche Rückstellweg ist, um ein Teilvakuum in dem Heizzylinder 31 zu schaffen. Zu diesem Zeitpunkt ist geschmolzener Kunststoff A in dem Heizzylinder 31 nahe der vorderen Stirnfläche der Schnecke 32 gelagert und läßt einen nicht aufgefüllten Raum an der vorderen Stirnfläche des Heizzylinders 31 frei. Dementsprechend können flüchtige Substanzen und Feuchtigkeit, die in dem geschmolzenen Kunststoff A enthalten sind, aus dem geschmolzenen Kunststoff austreten. In diesem Zustand wird der Heizzylinder 31 zurückgezogen, die zweite Einspritzdüse 36 von der stationären Metallform 38 getrennt, und ebenso werden die beiden Einspritzdüsen 33 und 36 voneinander getrennt.

Zu diesem Zeitpunkt ist die Abkühlung beendet, so daß die bewegliche Metallform 39 nach links bewegt wird, um das fertige Spritzgußprodukt zu entnehmen. Anschließend wird die bewegliche Metallform 39 wieder nach rechts bewegt, um den Formenhohlraum 40 zu bilden. Danach wird der Heizzylinder 31 vorwärtsbewegt, wie in Fig. 1 gezeigt, um den nächsten Spritzgießzyklus zu beginnen und die Düse 36 in Kontakt mit der festen Metallform 38 zu bringen. Die Entlüftungsöffnung 37 ist normalerweise zu der umgebenden Atmosphäre geöffnet oder mit einer nichtgezeigten Absaugeinrichtung verbunden, die bei dem in Fig. 1 gezeigten Zustand der Spritzgießmaschine das Innere des Heizzylinders 31 und den Formenhohlraum 40 evakuiert. Danach wird der Heizzylinder 31 vorwärtsbewegt, um die erste Einspritzdüse 33 in direkten Kontakt mit der zweiten Düse 36 zu bringen und um die Entlüftungsvorrichtung 37 zu schließen. Wird eine Absaugeinrichtung verwendet, so wird diese dann angehalten und der Spritzvorgang gestartet. Der voranstehend beschriebene Zyklus wird wiederholt, um eine gewünschte Anzahl von Spritzprodukten zu erzeugen.

Wird ein üblicher Kunststoff verwendet, wird die Schnecke unmittelbar nach Beendigung des Dosierens ohne Drehung zurückgezogen. Abhängig von der Art des verwendeten Kunststoffes kann es von Vorteil sein, die Schnecke erst nach einer vorgegebenen Zeit zurückzuziehen.

Entsprechend einem anderen Steuerverfahren wird der Heizzylinder 31 unmittelbar vor dem Zurückziehen der Schnecke über eine weitere Distanz über eine Strecke so weit zurückgezogen, daß die zweite Einspritzdüse 36 noch gegen die ortsfeste Metallform 38 gedrückt wird, jedoch die erste und zweite Einspritzdüse 33 und 36 voneinander getrennt sind. Die Schnecke 32 und der Heizzylinder 31 können auch gleichzeitig zurückgezogen werden. Nachdem dann die Schnecke ihre Rückzugsgrenze ohne sich zu drehen erreicht hat, wird der Heizzylinder 31 weiter zurückgezogen, um die zweite Einspritzdüse 36 von der ortsfesten Metallform 38 zu trennen. Während dieses Vorganges wird, bevor die Einspritzdüse 36 von der festen Metallform getrennt wird, die Entlüftungsöffnung 37 zur Atmosphäre hin geöffnet, so daß Luft in den linken Teil des Heizzylinders 31 von außen durch die Entlüftungsöffnung 37 und durch die Axialöffnung der ersten Einspritzdüse 33 einströmt. Als Folge hiervon wird der geschmolzene Kunststoff A, wie in Fig. 1 gezeigt, nach rechts gedrückt, so daß es möglich ist, den geschmolzenen Kunststoff von der Zentralöffnung der ersten Einspritzdüse 33 fernzuhalten, wodurch ein Luftdurchgang zwischen dem geschmolzenen Kunststoff A und der Entlüftungsöffnung 37 sichergestellt ist.

Bis zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Metallformen 38, 39 und der eingespritzte Kunststoff ausreichend gekühlt, so daß die bewegliche Metallform 39 nun nach links bewegt wird, um einen Spritzgußartikel zu entnehmen, anschließend wird die bewegliche Metallform 39 wieder nach rechts bewegt. Nach dem Zusammenspannen der beiden Metallformen 38 und 39, um den Formenhohlraum 40 festzulegen, wird der Heizzylinder 31 vorwärtsbewegt, um die zweite Einspritzdüse 36 gegen die ortsfeste Metallform 38 anzudrücken. Zu diesem Zeitpunkt wird eine nicht gezeigte Absaugeinrichtung, beispielsweise eine Vakuumpumpe, mit der Entlüftungsöffnung 37 verbunden, um die flüchtigen Substanzen und die Feuchtigkeit ebenso wie die in dem Formhohlraum eingefangene Luft abzusaugen. Das Entweichen der Gase und der Luft kann ebenso nur durch das Öffnen der Entlüftungsöffnung zur Atmosphäre hin erreicht werden, ohne daß es erforderlich ist, die Entlüftungsöffnung an eine Absaugeinrichtung anzuschließen.

Nach Beendigung der Evakuierung wird der Heizzylinder 31 wieder vorwärtsbewegt, um einen neuen Spritzgießzyklus zu starten. Gemäß der voranstehenden Beschreibung wurde die Evakuierung gestartet, nachdem die zweite Einspritzdüse 36 gegen die ortsfeste Metallform 38 gedrückt war, jedoch kann mit der Evakuierung auch in einer Zeitspanne während des Zurückziehens der Schnecke, nach erfolgtem Zudosieren, jedoch bevor die zweite Einspritzdüse 36 von der stationären Metallform 38 gelöst ist oder nach dem neuerlichen Andrücken der zweiten Einspritzdüse 36 an die stationäre Metallform 38 begonnen werden. In diesem Fall kann die Evakuierung durch einen nicht gezeigten Zeitgeber oder durch geeignete Zeittaktsignale gesteuert werden. Verschiedene Operationen der Bauteile können in einem vorbestimmten Ablauf unter Verwendung vorgegebener Zeittaktsignale, die durch Zeitprogramme geliefert werden, durchgeführt werden.

In einer in Fig. 2 gezeigten modifizierten Ausführungsform unterscheiden sich nur der Aufbau und der Trennvorgang der zweiten Spritzdüse von dem Aufbau und dem Trennvorgang der zweiten Einspritzdüse der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform. Die erste Einspritzdüse 33 ist mit der vorderen Stirnfläche des Heizzylinders 31 verbunden, und das die erste Einspritzdüse 33 umgebende Gehäuse 51 ist mittels eines Schraubgewindes oder anderen Mitteln mit der Düse 33 verbunden. Die zweite Düse 52 ist in einem Teil des Gehäuses 51 mit reduziertem Durchmesser verschiebbar angeordnet. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform wird die zweite Einspritzdüse 52 gegen eine ortsfeste, in Fig. 2 nicht gezeigte Metallform gedrückt, wenn sich der Heizzylinder 31 vorwärtsbewegt. Ein Vertikalflansch 52A ist mit Kolbenstangen 54 eines Zylinderpaares 53 verbunden, die an der vorderen Stirnfläche des Heizzylinders 31 befestigt sind, wobei sich die zweite Einspritzdüse 52 in eine Vorwärtsposition, gezeigt in Fig. 2, und in eine Rückziehposition durch die Betätigung eines Überströmventils 56 bewegen kann, das den Zufluß von unter Druck stehendem Öl von einer Öldruckquelle 55 und das Entleeren des unter Druck stehenden Öls aus den Zylindern 53 zuläßt. Eine Entlüftungsöffnung 37 durchsetzt den Teil mit großem Durchmesser des Gehäuses 51, wobei die Entlüftungsöffnung 37 in der gleichen Art wie die in Fig. 1 dargestellte Entlüftungsöffnung 37 arbeitet.

Die Ausführungsform nach Fig. 2 wird in der gleichen Art wie die Ausführungsform nach Fig. 1 betätigt, mit der Ausnahme, daß das Überströmventil 56 so geschaltet ist, daß es den Zufluß von unter Druck stehendem Öl zu den rechten Kammern der Zylinder 53 zum Vorwärtsbewegen der zweiten Einspritzdüse 52 und den Zufluß von unter Druck stehendem Öl zu den linken Kammern der Zylinder 53 zum Zurückziehen der zweiten Einspritzdüse zuläßt.

Wie voranstehend erwähnt wurde, ist es durch eine Entlüftungsöffnung in einem Gehäuse, das die erste und zweite Einspritzdüse umgibt, möglich, Kunststoff mit hohem Feuchtigkeitsgehalt mit einer Entgasungsspritzgießmaschine spritzzugießen, ohne daß eine Vortrocknung des Kunststoffes erforderlich ist. Zu dem Zeitpunkt, zu dem die in dem Kunststoff enthaltenen flüchtigen Substanzen und die vorhandene Feuchtigkeit entfernt werden, kann ebenso die in dem Formenhohlraum vorhandene Luft entfernt werden, so daß es möglich ist, mit einer herkömmlichen Metallform einen Spritzvorgang in eine evakuierte Metallform auszuführen. Es kann eine Schnecke mit reduzierter Länge eingesetzt werden. Da der Formenhohlraum evakuiert wird, werden Verbrennungsmarkierungen des eingespritzten geschmolzenen Kunststoffes, bewirkt durch adiabatische Kompression, verhindert.

Claims (9)

1. Steuerverfahren zum Entgasungsspritzgießen mit einer Entgasungsspritzgießmaschine, die einen Heizzylinder sowie eine mit einer vorderen Stirnfläche des Heizzylinders verbundene Einspritzdüseneinrichtung mit einer verschließ- und öffenbaren Entlüftungsöffnung und eine drehbare und hin- und herbewegbare Schnecke im Heizzylinder aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgegebene Menge an geschmolzenem Kunststoff durch Vorschieben der drehenden Schnecke bei geschlossener Entlüftungsöffnung dosiert wird, daß nach Beendigung des Dosiervorganges die Schnecke so weit zurückgezogen wird, bis ein Teilvakuum im Heizzylinder vorhanden ist, wodurch flüchtige Bestandteile aus dem Kunststoff entweichen und daß dann durch Zurückziehen des Heizzylinders die Entlüftungsöffnung freigegeben wird und die flüchtigen Bestandteile ausgetragen werden.

2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über Entlüftungsöffnungen der Einspritzdüseneinrichtung die im Formhohlraum vorhandene Luft gleichfalls ausgetragen wird.

3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüchtigen Bestandteile abgesaugt werden.

4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht drehender Schnecke diese über einen Hub zurückgezogen wird, der länger als ein Dosierhub ist.

5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließen der Entlüftungsöffnung und das Zurückziehen der sich nicht drehenden Schnecke entsprechend vorgegebenen Zeitprogrammen vorgenommen wird.

6. Entgasungsspritzgießmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach den Patentansprüchen 1 bis 5, mit einem Heizzylinder, einer mit einer vorderen Stirnfläche des Heizzylinders verbundenen Einspritzdüseneinrichtung mit einer öffen- und schließbaren Entlüftungsöffnung und mit einer drehbaren hin- und herbewegbaren Schnecke im Heizzylinder, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdüseneinrichtung eine erste Einspritzdüse (33), verbunden mit der vorderen Stirnfläche des Heizzylinders (31), eine zweite, zur ersten Einspritzdüse koaxiale Einspritzdüse (36), ein Federelement (35) zwischen der ersten und zweiten Einspritzdüse und ein Gehäuse (34) aufweist, das die erste und zweite Einspritzdüse umgibt und mit dem Heizzylinder bzw. der ersten Einspritzdüse (33) verbunden ist, und
daß die Entlüftungsöffnung (37) in dem Gehäuse (34) im Bereich zwischen der ersten (33) und zweiten (36) Einspritzdüse angeordnet ist.

7. Entgasungsspritzgießmaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Schließen der Entlüftungsöffnung während eines Spritzhubs.

8. Entgasungsspritzgießmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Entlüftungsöffnung eine Absaugeinrichtung angeschlossen ist.

9. Entgasungsspritzgießmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einspritzdüse (52) durch eine Zylinder- Kolbeneinheit (53) mittels eines 4/2-Wegeventiles (56) bewegbar ist.