DE3736046A1 - Verfahren zur herstellung von formteilen sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung von Formteilen aus flüssigem, jedoch aushärt­ barem Material, insbesondere Kunststoff, unter Verwendung einer Form, die im Inneren mit einem Hohlraum versehen ist, der über eine Angußöffnung mit dem zunächst flüssigen Material beschickt wird, welches dort aushärtet und dann die Entformung vor­ genommen wird sowie desweiteren einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Gebiet der Kunststofftechnik befaßt sich be­ kanntermaßen überwiegend mit der Herstellung von Gegenständen aus zunächst flüssigem Material, welches nach dem Einbringen in eine entsprechende Form jedoch aushärtet und das gewünschte Formteil ergibt. Die hierfür eingesetzten Formen bestehen notwendigerweise aus mehreren, lösbar miteinander verbundenen Teilen, die nach dem Aushärten ge­ trennt werden, um das im Inneren befindliche und in seiner Gestalt durch einen Hohlraum bestimmte Formteil freizugeben. Als verwendbare Materialien kommen in erster Linie Kunststoff und hierbei insbesondere Thermoplaste sowie Wachse und Kera­ mik in Betracht. Über eine vom Hohlraum nach außen führende Angußöffnung wird das Material im flüssigen Zustand eingebracht, die dort befind­ liche Luft verdrängt und die Aushärtung abgewar­ tet bzw. vollzogen. Dabei erfolgt das Entweichen über die in der Form verlaufenden und von dem Hohlraum ausgehenden Trennflächen. Zur Vermei­ dung von Gas- und Luftsäcken sowie zur Ver­ kürzung des Arbeitstaktes wird generell das flüs­ sige Material unter Druck in der Hohlraum einge­ bracht und die darin befindliche Luft möglichst vollständig nach außen verbracht. Dies erfordert die Verwendung einer Presse mit Druckkammer oder einer Spritzgießmaschine, deren Leistungsfähig­ keit die Qualität des Produktes und den Arbeits­ takt bestimmt.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaf­ fung eines Herstellungsverfahrens mit zugehöriger Vorrichtung zur Aufgabe gemacht, mit deren Hilfe bei geringerem technischen Aufwand und gleichlan­ gem Arbeitstakt dieselbe Produktqualität erreichbar wird.

Als Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß vor und/oder während der Be­ schickung im Hohlraum ein Unterdruck und damit in der Angußöffnung ein Druckgradient erzeugt wird.

Der im Hohlraum herrschende Unterdruck während der Beschickung ist in zweierlei Hinsicht bedeutend: Zum einen wird beim Evakuieren die Luft nahezu vollständig entfernt, so daß die Ausbildung von Gas- und Luftsäcken mit Sicherheit ausgeschlossen ist, und zum anderen wird das über die Angußöff­ nung einzubringende Material aufgrund des dort herrschenden Druckgradienten angesaugt, beschleu­ nigt in den Hohlraum eingesaugt und folglich der Arbeitstakt verkürzt. Dabei steht im Rahmen der Erfindung grundsätzlich frei, ob das Material über eine drucklose Beschickungseinrichtung oder bereits unter Druck in die Angußöffnung eingebracht wird. Unter allen Umständen ist jedoch sichergestellt, daß der von außen aufzubringende Druck und der entsprechend hierzu erforderliche apparative Auf­ wand gegenüber dem Stande der Technik geringer ist um bei gleichem Arbeitstakt die identische Produktqualität zu erhalten. Umgekehrt läßt sich unter Beibehaltung des bisherigen apparativen Aufwandes sowie des von außen aufgebrachten Druckes bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens eine höhere Produktqualität und/oder ein kürzerer Arbeitstakt und demzufolge eine Erhöhung der Schußfolge und eine Verbesserung des Wirkungs­ grades erreichen.

Zur Durchführung des soeben geschilderten Verfah­ rens werden zwei unabhängig voneinander und/oder gleichzeitig realisierbare Vorrichtungen vorge­ stellt. Beiden gemeinsam ist, daß zur Herauslö­ sung des ausgehärteten und damit fertigen Formtei­ les die Form aus wenigstens zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen zusammengesetzt ist. Im Inneren befindet sich ein die Gestalt des fertigen Form­ teiles bestimmender Hohlraum. Die durch die Teile definierte Trennfläche geht von diesem Hohlraum aus, führt nach außen und dient einerseits der Freilegung des fertigen Formteiles und anderer­ seits zur Ableitung der im Hohlraum sich ansammeln­ den Luft- und Gasmengen. Diese Merkmale sind sämt­ lichen vorgeschlagenen Vorrichtungen gemeinsam.

Eine spezielle Ausführungsform ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens ein weiterer Kanal vom Hohlraum nach außen führt, der über einen seichten Schlitz mit dem Hohlraum und außenseitig mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung steht. Es werden neben der Angußöffnung zusätzlich ein oder mehrere Kanäle vorgeschlagen, die unmittelbar vom Hohlraum nach außen führen und zur Evakuierung eingesetzt werden. Um ein Eindringen des zunächst flüssigen Materials in den Kanal zu unterbinden ist der hohlraumseitige Einlaß als seichter Schlitz d. h. hinreichend eng gewählt. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung wird vorgeschlagen, den oder die Kanäle in Bezug auf die Angußöffnung peripher, d. h. möglichst weit entfernt von der Angußöffnung anzuordnen. Sinn und Zweck dieser Maßnahme beste­ hen in der Tatsache, daß sich das flüssige Materi­ al im Hohlraum ausgehend von der Angußöffnung aus­ breitet, die darin befindliche Luft in die periphe­ ren, d. h. angußfernen Bereiche des Hohlraumes ver­ drängt und erst zuletzt diese Bereiche mit Ma­ terial erfüllt. Wenn nun der oder die Kanäle von diese Stellen ausgeht, werden einerseits die evtl. vorhandenen Luftblasen optimal erfaßt und anderer­ seits ist ein Evakuieren nahezu während des gesam­ ten Beschickungsvorganges möglich, der erst gegen Ende der Kanal hohlraumseitig verschlossen wird.

Im Hinblick auf die Anordnung des oder der Kanäle wird weiter vorgeschlagen, diese zumindest teil­ weise in der Trennfläche verlaufen zu lassen.

Zur Abdichtung gegen atmosphärische Luft sind in der Trennfläche verlaufende und mit Dichtungen aus­ gelegte Nuten vorgesehen. Gegenüber dem Stande der Technik ist es nicht mehr erforderlich während des Beschickungsvorganges die in der Form befindliche Luft über die Trennfläche nach außen zu pressen. Dies ist einzig Aufgabe der Kanäle, weshalb die Einbringung von Dichtungen von Vorteil ist.

Unabhängig oder gleichzeitig zu der eben be­ schriebenen Vorrichtung läßt sich der Erfindungs­ gedanke durch eine Vorrichtung realisieren, bei der die Absaugung einzig oder zusätzlich über die Angußöffnung erfolgt. Hierzu wird außenseitig auf die Angußöffnung eine Adapterdüse mit darin verschiebbarer Spritzdüse aufgesetzt, der Innen­ raum der Adapterdüse abgedichtet und über ein entsprechendes Kanalsystem mit einem Unterdruck­ erzeuger verbunden. Evakuiert werden neben dem Hohlraum auch der Innenraum der Adapterdüse. Die Einbringung des flüssigen Materials erfolgt über die Spritzdüse, die sich zunächst in gewissem Abstand zur Angußöffnung befindet und dann zur Einbringung des Materials auf die Angußöffnung zu verschoben wird. Die Spritzdüse wird in aller Regel an der Angußöffnung unmittelbar aufliegen und nach außen, d. h. zur Adapterdüse hin abge­ dichtet sein, damit das ausgebrachte Material vollständig in die Form einfließt.

Eine wesentliche Konsequenz des Erfindungsgedan­ kens ist, daß die Verwendung und Einbringung von Material mit Hilfe von Druckkammern überflüssig wird, da der im Hohlraum herrschende Unterdruck bzw. Druckgradient für das Einbringen des Materials alleine schon vollständig ausreicht. Das bedeutet allerdings nicht, daß die Verwendung von Druckkam­ mern bzw. Spritzdruckkammern deshalb ausgeschlos­ sen ist. Deshalb wird in einer zweckmäßigen Ausge­ staltung die Anbringung einer drucklosen Beschik­ kungseinrichtung auf die Angußöffnung vorgeschla­ gen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, indem anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläu­ tert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit Adapter- und Spritzdüse,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit druckloser Beschickungseinrichtung.

Fig. 1 zeigt teilweise in Querschnittsdarstellung und teilweise in Seitenansicht eine erfindungsge­ mäße Vorrichtung, bei der eine aus einem Ober- und Unterteil bestehende Form 1, 2 schraffiert wieder­ gegeben ist, in deren Inneren ein Hohlraum 5 ausge­ bildet ist. Für die Erfindung entscheidend ist, daß von dort Kanäle 3 ausgehen, die über Bohrungen 6, 7 zu einem Anschluß 8 geführt sind. Am gegenüber­ liegenden Ende dieses Kanalsystemes 3, 6, 7 auf Seiten des Hohlraums 5 befindet sich ein Schlitz, dessen Aufgabe darin besteht, das einzufüllende Ma­ terial vor dem Eindringen in das Kanalsystem 3, 6, 7 abzuhalten. Der Hohlraum 5 ist über eine vertikal nach oben führende Angußöffnung 20 zugänglich. Die beiden Teile 1, 2 der Form definieren eine durch den Hohlraum 5 verlaufende Trennfläche 32. An diese Ebene angrenzend finden sich im Unter­ teil 2 der Form mit Dichtungen 4 versehene Nuten 25. Die Form 1, 2 ist im Spanntisch 21, 23 be­ festigt.

Nach oben zu schließt sich an die Angußöffnungen 20 koaxial eine Adapterdüse 16 an, in welcher eine Spritzdüse 15 verschieblich befestigt ist. Deren vorderes Ende befindet sich im Innenraum 19 des Adapters 16 und kann nach vorne zu bis in Auflageposition an die Form 1 verbracht werden, um dann über die Angußöffnung 20 unmmittelbar den Hohlraum 5 mit dem flüssigen Material beaufschla­ gen zu können. Der Innenraum 19 ist zur Spritzdü­ se 15 hin über eine Dichtung 17 und nach außen über eine Dichtung 18 abgeschlossen und steht le­ diglich über eine entsprechende Bohrung mit dem Anschluß 11 in Verbindung. Der Relativbewegung zwischen Spritzdüse 15 und der Adapterdüse 16 er­ folgt über Bewegungselemente 24. Die Abdichtung zur Form 1 hin erfolgt über Dichtungen 18.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht nun darin, daß die Anschlüsse 8, 11 über Rohrleitungen 12, 14 und einem Ventil 9 mit einem Unterdruckerzeuger 10 in Verbindung stehen. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit den Innenraum 19 der Adapterdüse 16 und gleichzeitig unabhängig über die Kanäle 3 bzw. Bohrungen 6, 7 den Hohlraum 5 mit Unterdruck zu beaufschlagen. Erst bei entsprechenden Unter­ druck sollte der eigentliche Arbeitstakt, nämlich die Beschickung eines Hohlraums 5 mit dem zunächst flüssigen Material erfolgen.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform stimmt mit der in Fig. 1 dargestellten im Hinblick auf die Form 1, 2, den darin befindlichen Hohlraum 5, den entsprechenden Bohrungen und Kanäle 3, 6, 7 und im Hinblick auf den Anschluß an den Unter­ druckerzeuger 10 sowie der Befestigung der Form überein. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die dortigen Ausführungen verwiesen.

An Stelle der Adapterdüse schließt sich an die An­ gußöffnung 20 nach oben zu über einen Schnellver­ schluß 33 eine drucklose Beschickungseinrichtung an bestehend aus Mengenregelventil 29, welches in einem Auslaufstutzen 31 angeordnet ist, Behäl­ ter 26 mit darin befindliche Füllmasse 28 sowie einem außenseitig im Bereich des Behälters 26 an­ geordneten Heizungsmantel 27. Die Dichtung 30 be­ wirkt einen gasdichten Anschluß an die Angußöff­ nung 20. Die gezeigte Vorrichtung erlaubt allein unter Ausnutzung des Atmosphärendruckes den Hohl­ raum 5 zu befüllen. Die Zufuhrregelung und Dosie­ rung der Füllmasse 28 erfolgt über das Mengenre­ gelventil 29.

Um das einzufüllende Material, z. B. bei Thermo­ plast, in fließfähigem Zustand zu bringen bzw. zu halten, dient der den Behälter 26 umgebende Heizmantel 27, welche auf beliebige Weise z. B. elektrisch, mit Heizwasser oder Dampf oder Ther­ moöl beheizbar ist.

Im Ergebnis erhält man durch die Erfindung die Möglichkeit bei letztlich beliebiger Form der Hohlräume 5 und folglich des herzustellenden Formteiles eine qualitative Verbesserung des Er­ gebnisses und eine Verkürzung des Arbeitstaktes zu erreichen. Eine Erhöhung der Wirtschaftlich­ keit ist die Folge.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus flüssigem, jedoch aushärtbarem Material, insbe­ sondere Kunststoff, unter Verwendung einer Form, die im Inneren mit einem Hohlraum versehen ist, der über eine Angußöffnung mit dem zunächst flüssi­ gen Material beschickt wird, welches dort aushär­ tet und dann die Entformung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Beschickung im Hohl­ raum 5 ein Unterdruck und in der Angußöffnung 20 ein Druckgradient erzeugt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer aus wenigstens zwei lösbar miteinander verbundenen Teile gebildeten Form, die im lnneren einen Hohlraum aufweist, der mit einer nach außen führenden Angußöffnung in Ver­ bindung steht und die durch die Teile definierte Trennfläche durch den Hohlraum verläuft, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein weiterer Kanal 3 vom Hohlraum nach außen führt, der über einen seichten Schlitz 22 mit dem Hohlraum 5 und außenseitig mit einem Unterdruckerzeuger 10 in Verbindung steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal 5 bezüglich der Angußöffnung 20 peripher angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, ge­ kennzeichnet durch einen zu­ mindest teilweise in der Trennfläche 32 verlau­ fenden Kanal 5.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer aus wenig­ stens zwei lösbar miteinander verbundenen Teilen gebildeten Form, die im Inneren einen Hohlraum aufweist, der mit einer nach außen führenden An­ gußöffnung in Verbindung steht und die durch die Teile definierte Trennfläche durch den Hohlraum verläuft, dadurch gekennzeich­ net, daß auf der Angußöffnung 20 eine Adapter­ düse 16 mit darin verschiebbarer Spritzdüse 15 be­ festigt ist und der abgedichtete Innenraum 19 der Adapterdüse 16 mit einem Unterdruckerzeuger 10 verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch in der Trennfläche 32 verlaufende und mit Dichtungen 4 versehene Nuten 25.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Angußöffnung 20 eine drucklose Be­ schickungseinrichtung befestigt ist.