DE3938086A1 - Entlueftungseinrichtung fuer formgebende werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für formgebende Werkzeuge, bei welcher zum Entlüften von Formnestern in einer das Formnest einschließenden Wand des Werkzeuges ein Metallplättchen eingesetzt ist.

Bei der Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen, wie sie bei der Verarbeitung von Kunststoff-Formteilen benötigt werden, stellt sich immer wieder die Frage, durch welche technischen Maßnahmen die Hohlraumentlüftung der Formne­ ster am besten erreicht werden kann.

Beim Füllen der Formnester von Spritzgieß- und Druckguß­ werkzeugen für Kunststoffteile muß nämlich die von der in das Werkzeug eingebrachten Kunststoffschmelze ver­ drängte Luft in ausreichend kurzer Zeit aus dem Werkzeug entweichen können. Falls die Luft Gelegenheit hätte, sich während des Füllvorganges über ein gewisses Maß hinaus zu verdichten und zu erwärmen, könnten Verfärbun­ gen und Verbrennungen der Spritzlinge auftreten. Außer­ dem nimmt das fertige Spritzteil an Stellen, an denen sich im Werkzeug ein Lufteinschluß bilden konnte, leicht eine narbige oder rauhe Oberfläche an, oder es kommt zu einer mangelhaften Wiedergabe der Formnestkonturen. Fer­ ner können sich vorzeitige Verschleißerscheinungen am Werkzeug selbst einstellen.

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung dieser für den Spritz- oder Gußvorgang schädlichen, in der Fachlitera­ tur als Dieseleffekt bezeichneten Vorgänge, die Trenn­ ebene der Formen aufzurauhen oder mit Riefen zu verse­ hen, damit die eingeschlossene Luft durch diese aufgrund der Aufrauhung nicht mehr gasdichten Trennflächen ent­ weichen kann. In Fällen, in denen das Formnest sich au­ ßerhalb einer Trennebene der Form befindet, war es auch schon üblich, an der am meisten gefährdeten Stelle, z. B. am tiefsten Punkt eines kuppel- oder haubenförmigen Formnestes, in die Formwand ein Sinterplättchen einzu­ setzen.

So ist aus der DE-OS 29 48 318 die Verwendung eines me­ tallischen Sinterplättchens in einer Entlüftungseinrich­ tung für formgebende Werkzeuge, insbesondere für bei der Verarbeitung von Kunststoff-Formteilen verwendete Spritzgießwerkzeuge bekannt. Hierbei wird die aus dem Formnest abzuführende Luft nach Durchtritt durch die statistisch unregelmäßig verlaufenden Luftdurchtrittska­ näle des Sinterplättchens mittels einer hinter dem Sin­ terplättchen vorbeifließenden Spülflüssigkeit abgesaugt. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß sich, bedingt durch den unregelmäßigen Verlauf der Luftdurchtrittskanäle im Sintermetall und aufgrund der bei hohem Druck und hoher Temperatur mit großer Geschwindigkeit auftreffenden Luftmoleküle, die Luftdurchtrittskanäle, von der Form­ seite ausgehend, verhältnismäßig schnell mit Schmutzpar­ tikeln und vom Spritzgießvorgang herrührenden Rückstän­ den zusetzen. Dies führt zu einer fortschreitenden Funktionsverschlechterung der Entlüftungsvorrichtung.

Außerdem ist nachteilig, daß sich das Sintermetallplätt­ chen an der formseitigen Begrenzungswand nur durch rela­ tiv aufwendige funkenerosive Abtragungsverfahren an die Kontur oder Höhe der Formwand anpassen läßt, da herkömm­ lich bei der Werkstoffbearbeitung zur Anwendung gelan­ gende Schleif- oder Fräsverfahren bereits zum Verstopfen der Sintermetalloberfläche sowie deren Luftdurchtritts­ kanälen führen würden. Ferner nimmt das Sintermetall­ plättchen, bedingt durch seine Kapillarwirkung, auf der formabgewandten Rückseite Verschmutzungen und Kalkrück­ stände aus dem Spülmedium auf, was ebenfalls zu einer vorzeitigen Funktionseinbuße des Sintermetalls führt. Auch ist störend, daß aufgrund der unregelmäßigen Ober­ flächenstruktur eines Sintermetalls im Zusammenwirken mit der bekannt guten Oberflächenabbildungsfähigkeit von Kunststoff-Formmassen, auf der Oberfläche der Spritz­ gieß-Formteile unvorhersehbare Erhöhungen und Unebenhei­ ten auftreten. Diese erschweren insbesondere im Präzisi­ onsspritzguß die Entformung von glatten, in Entformungs­ richtung verlaufenden Flächen. Für die Herstellung po­ lierglatter Oberflächen mit Design-Wirkung ist die im Stand der Technik offenbarte Vorgehensweise daher unge­ eignet. Ferner konnte das direkt in die Form eingesetzte Sinterplättchen, welches aus Festigkeitsgründen nur re­ lativ klein sein konnte, die aus dem Formnest zu ver­ drängende Luft nicht in ausreichend kurzer Zeit an die Außenluft ableiten.

Aus der Fachzeitschrift "Der Konstrukteur", Juni 1989, Seiten 86 und 87, ist ein auf dem Gebiet der Mikrotech­ nik, einem Teilgebiet der Kernverfahrenstechnik für kerntechnische Applikationen, entwickelter metallischer Mikrostrukturkörper bekannt. Hierbei werden Mikrostruk­ turkörper für die Wirkungsgradoptimierung des Trenndü­ senverfahrens zur Urananreicherung verwendet, da Trennelemente in Form kilometerlanger Schlitzdüsen mit kleinsten Abmessungen von wenigen tausendstel Milli­ metern bei extrem hoher Formtreue über die gesamte Pro­ duktionslänge erforderlich sind. Der Mikrostrukturkörper entsteht durch die stapelpaketartige Zusammenfügung von mittels profilierter Mikrodiamanten geritzten Metallfo­ lien. Derartige, mechanische Mikrostrukturen aufweisende Körper enthalten ca. 10 000 Mikrokanäle pro Quadratzen­ timeter bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität. Die Kanäle können hierbei in so dichter Packung angeord­ net werden, daß der massiv erscheinende Metallkörper in Richtung der Kanäle praktisch durchsichtig wird. Der Kanaldurchmesser beträgt hier etwa 0,04 mm.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausge­ hend vom vorgenannten Stand der Technik und unter Ver­ meidung der angeführten Nachteile, eine einfach herzu­ stellende Formentlüftungseinrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist, eine möglichst große Gasmenge in mög­ lichst kurzer Zeit abzuführen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei der im Stand der Technik bekannten Entlüftungseinrichtung anstelle eines metallischen Sinterplättchens ein metal­ lischer Mikrostrukturkörper Anwendung findet.

Durch die erfindungsgemäße Ersetzung des bekannten Sin­ termetallplättchens durch einen an sich ebenfalls be­ kannten Mikrostrukturkörper gleicher Größe aus Stahl ist die mechanische Bearbeitbarkeit mit allen im Spritzgieß­ formenbau üblichen Verfahren uneingeschränkt möglich.

Die eingangs geschilderten Funktionsverschlechterungen bei Sinterplättchen reduzieren sich aufgrund der exak­ ten, gleichbleibenden Gestalt der Mikrokanäle auf ca. 10%, sowohl hinsichtlich der Wirkung an sich, als auch hinsichtlich deren zeitlichen Verlaufs. Ferner ist eine mechanische Reinigung der Oberfläche und mittels geeigneter Flüssigkeiten nebst Ausblasen mit Preßluft auch eine tiefgreifende Säuberung der Mikro­ strukturen selbst möglich. Letztlich kann der Werkstoff und die Oberfläche der Mikrostrukturkörper, sowie die Größe der Mikrokanäle den spezifischen Anforderungen der kunststoffverarbeitenden Industrie optimal angepaßt wer­ den. Durch die Vermeidung von Lufteinschlüssen (sog. Dieseleffekt) werden Ausschußteile weitgehend vermieden, wobei gleichzeitig eine Beschleunigung der Zykluszeiten bei den Verarbeitungsmaschinen eintritt.

Durch die Verringerung des Werkzeugverschleißes können außerdem Reparaturkosten erspart und bessere Ausla­ stungsgrade der Verarbeitungsmaschinen erzielt werden.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Mikrostrukturkörper auf einen mit Entlüftungs­ bohrungen versehenen Stützkörper aufgesetzt, dessen Stirnseite mehrere konzentrische Nuten, die mit radialen Schlitzen untereinander verbunden sind, eingearbeitet hat. Die Entlüftungsbohrungen münden in einem von Spül­ flüssigkeit durchflossenen Absaugraum, der zweckmäßig an Zu- und Abströmleitungen für die Spülflüssigkeit ange­ schlossen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Absaugraum mit einem der Zuführung der Spülflüs­ sigkeit dienenden, in einem offenen Vorratsbehälter für Spülflüssigkeit mündenden Steigrohr und einem an eine Saugpumpe angeschlossenen Saugrohr verbunden. Auf diese Weise steht der Saugraum immer unter einem Unterdruck, welcher die schnelle Absorption der durch den Mikro­ strukturkörper tretenden Gase durch die Spülflüssigkeit fördert.

Eine besonders leicht in das Werkzeug einzusetzende und besonders leicht zu wartende Entlüftungseinheit, welche gegebenenfalls auch für mehrere verschiedene Werkzeuge verwendet werden kann, entsteht dadurch, daß der Stütz­ körper Teil eines in die Wand des formgebenden Werkzeugs einsetzbaren Halters bildet, welcher Anschlüsse für die Spülmittelleitungen trägt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Absaug­ raum von einem zylinderförmigen, durch die Formwand ra­ genden Teil des Halters umschlossen, dessen formseitige Begrenzungswand mit von dem Mikrostrukturkörper abge­ deckten Nuten und Verbindungsschlitzen, sowie den Ent­ lüftungsbohrungen versehen ist. Vorteilhaft sind in dem in die Formwand einsetzbaren Halter konzentrisch zuein­ ander je eine im Absaugraum des Halters mündende Zufluß­ leitung und eine Abflußleitung für das Spülmittel ange­ ordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der den Mikrostrukturkörper tragende Halter mit ei­ nem Schraubgewinde zum Einschrauben des Halters in die Formwand versehen.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung, welche sich besonders zur Anwendung bei räum­ lich beengten Verhältnissen und zum Entlüften von an In­ nenwänden des formgebenden Werkzeuges liegenden Formne­ stern eignet, ist an dem den Mikrostrukturkörper tragen­ den Halter ein in die Formwand einsetzbarer Paßzylinder ausgebildet, wobei der in die Formwand eingesetzte Hal­ ter mittels einer an einem äußeren Bund des Halters an­ greifenden Druckhülse befestigt ist.

Soweit der Halter in eine Trennwand des Werkzeuges ein­ gesetzt ist, kann die Druckhülse sich an außerhalb der das Formnest umhüllenden Wand liegenden Werkzeugteilen abstützen. Für an beliebiger Stelle verwendbare Halter ist es günstig, wenn die Druckhülse mittels eines Schraubgewindes in ihrer Arbeitsstellung gehalten wird.

Vorteilhaft trägt schließlich noch der Halter ein Schraubgewinde zum Ansetzen einer Abzugsvorrichtung.

In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft dargestellt. Hierbei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Ent­ lüftungseinrichtung,

Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine mit einem Schraubge­ winde versehene Druckhülse.

Gemäß Fig. 1 ist in der äußeren Wand 1 eines formgeben­ den Werkzeuges eine Bohrung 1a angebracht, welche ein Formnest 1b des Werkzeuges mit der Außenluft verbindet. Die Bohrung 1a setzt sich nach außen hin in einem Schraubgewinde 1d fort, welches einen größeren Durchmes­ ser aufweist, als die Bohrung 1a, so daß zwischen ihnen eine Anschlagschulter 1c verbleibt. In das Schraubgewin­ de 1d ist bis zur Anschlagschulter 1c ein mit einem Schraubgewinde 2a versehenes Halterteil 2 eingeschraubt. Das Halterteil 2 trägt an seinem äußeren Umfang ein zum Ansetzen eines Schraubenchlüssels geeignetes Sechskant­ profil 2b. Am formseitigen Ende des Halterteils 2 ist ein zylindrischer Stützkörper 3 angelötet, welcher einen zylinderförmigen Absaugraum 3a umschließt. Die formsei­ tige Begrenzungswand 3b des Absaugraums 3a ist mit Ent­ lüftungsbohrungen 3c und konzentrischen Nuten mit radia­ len Verbindungsschlitzen 3d versehen. Die Nuten und Ver­ bindungsschlitze 3d, sowie die Entlüftungsbohrungen 3c sind von außen durch einen auf den zylindrischen Stütz­ körper 3 aufgelöteten oder aufgeschweißten metallischen Mikrostrukturkörper 4 abgedeckt, welcher bündig mit der Wand des Formnestes 1b abschließt.

In eine Ausnehmung 2c des Halterteils 2 ist ein Halte­ ring 5 eingesetzt, welcher ein Rohr 6 konzentrisch und mit Abstand zu den Innenwänden des Absaugraumes 3a hält. Der Haltering 5 ist mit Ausnehmungen 5a versehen, welche eine an den Außenwänden des Rohres 6 entlang verlaufende Flüssigkeitsströmung erlauben. Der Innenraum des Rohres 6 ist mittels eines Durchbruches 6a mit dem außerhalb des Rohres liegenden Flüssigkeitsraum verbunden. Auf diese Weise kann durch das Innere des Rohres 6 in den Absaugraum 3a in Pfeilrichtung zuströmende Flüssigkeit außen am Rohr entlang wieder abfließen und dabei die durch die Nuten und Verbindungsschlitze 3d, sowie die Entlüftungsbohrungen 3c in den Absaugraum 3a eintreten­ den Gasteilchen mitreißen.

In eine Ausnehmung 2d des Halterteils 2 ist konzentrisch zum Rohr 6 ein weiteres Rohr 7 eingesetzt, dessen Innen­ durchmesser größer als der Außendurchmesser des Rohres 6 ist, so daß die aus dem Absaugraum 3a kommende Flüssig­ keit auch im Bereich des Rohres 7 das Rohr 6 umströmen kann. Die freien Enden der Rohre 6 und 7 sind in ein Anschlußstück 8 eingesetzt, welches das Rohr 6 mit einer Zuströmöffnung 8a und das Rohr 7 mit einer Abströmöff­ nung 8b für die Spülflüssigkeit verbindet. Die Zuström­ öffnung 8a ist in nicht näher dargestellter bekannter Weise mit einem Steigrohr 9 verbunden, welches in einen offenen Vorratsbehälter 10 für Spülflüssigkeit ragt. Die Abströmöffnung 8b ist mittels einer Leitung 11 an die Saugseite einer Umwälzpumpe 12 angeschlossen, welche die dem Vorratsbehälter 10 entnommene Spülflüssigkeit über eine Verbindungsleitung 13 wieder in den Vorratsbehälter 10 zurückbefördert. Auf diese Weise wird aus dem Absaug­ raum 3a laufend die durch das Steigrohr 9 zuströmende Spülflüssigkeit sowie das durch die Nuten und Verbin­ dungsschlitze 3d, sowie die Entlüftungsbohrungen 3c ein­ tretende Gas abgesaugt, wobei die vom abströmenden Spül­ mittel mitgerissenen und in den Vorratsbehälter 10 ge­ förderten Gasteilchen durch die freie Flüssigkeitsober­ fläche des Vorratsgefäßes 10 entweichen können.

Gemäß Fig. 2 ist der Halter 2 anstelle des äußeren Schraubgewindes 2a lediglich mit einem glatten Bund 2d versehen, welchem eine Druckhülse 14 anliegt. Die Druck­ hülse 14 ist leicht verschieblich in eine Bohrung 15a eines weiteren Werkzeugteiles 15 eingesetzt und stützt sich im montierten Zustand des Werkzeuges an einem Werk­ zeugteil 16 ab. Die Druckhülse 14 hält dadurch den nach Art eines Paßzylinders in die Formwand 1 eingesetzten Halterteil 3 in seiner Arbeitslage fest.

Zur Erleichterung der Demontage trägt der Halter 2 an seinem äußeren Umfang ein Gewinde 2e, auf welches nach dem Abziehen der Druckhülse 14 ein Abzugswerkzeug für den Halter 2, 3 aufgeschraubt werden kann.

Gemäß Fig. 3 liegt dem Bund 2d des Halters 2 eine Druck­ hülse 18 an, welche mittels eines Gewindes 18a in ein Gewinde 15b der Formwand 15 eingeschraubt ist. Die Druckhülse 18 ist an ihrem vom Halter 2 abgewandten Ende mit Ausnehmungen 18b versehen, in welche ein Schraub­ werkzeug eingesetzt werden kann.

Claims (11)

1. Entlüftungseinrichtung für formgebende Werkzeu­ ge, bei welcher zum Entlüften von Formnestern in einer das Formnest einschließenden Wand ein Metallplättchen eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall­ plättchen als metallischer Mikrostrukturkörper (4) aus­ gebildet ist.

2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrostrukturkörper (4) auf ei­ nen mit Nuten und Verbindungsschlitzen (3d), sowie Ent­ lüftungsbohrungen (3c) versehenen Stützkörper (3) aufge­ setzt ist, und daß die Entlüftungsbohrungen (3c) in ei­ nem von Spülflüssigkeit durchflossenen Absaugraum (3a) münden.

3. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absaugraum (3a) an Zu- und Abströmbohrungen (8a, 8b) für die Spülflüssigkeit angeschlossen ist.

4. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ saugraum (3a) mit einem der Zuführung der Spülflüssig­ keit dienenden, in einem offenen Vorratsbehälter (10) für Spülflüssigkeit mündenden Steigrohr (9) und einem an eine Saugpumpe (12) angeschlossenen Saugrohr (11) ver­ bunden ist.

5. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stütz­ körper (3) einen Teil eines in die Wand des formgebenden Werkzeugs einsetzbaren Halters (2, 3) bildet, welcher An­ schlüsse (8a, 8b) für die Spülmittelleitungen (9, 11) trägt.

6. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ saugraum (3a) von einem zylinderförmigen, durch die Formwand (1) ragenden Teil (3) des Halters (2) umschlos­ sen ist, dessen formseitige Begrenzungswand (3b) mit von dem Mikrostrukturkörper (4) abgedeckten Nuten und Ver­ bindungsschlitzen (3d), sowie Entlüftungsbohrungen (3c) versehen ist.

7. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem in die Formwand (1) einsetzbaren Halter (2, 3) konzentrisch zueinander je ein im Absaugraum (3a) des Halters (2) mündendes Zuflußrohr (6) und ein Abflußrohr (7) für das Spülmittel angeordnet sind.

8. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Mikrostrukturkörper (4) tragende Halter (2, 3) mit einem Schraubgewinde (2a) zum Einschrauben des Halters in die Formwand (1) versehen ist.

9. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Mikrostrukturkörper (4) tragenden Halter (2, 3) ein in die Formwand (1) einsetzbarer Paßzylinder (3) ausgebil­ det ist, und daß der in die Formwand eingesetzte Halter (2, 3) mittels einer an einem äußeren Bund (2d) des Hal­ ters (2, 3) angreifenden Druckhülse (14; 18) befestigt ist.

10. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (18) mittels eines Schraubgewindes (18a) in ihrer Arbeitsstellung gehalten wird.

11. Entlüftungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (2, 3) ein Schraubgewinde (2e) zum Ansetzen einer Ab­ zugsvorrichtung trägt.