DE4019103A1 - Spritzgiessverfahren fuer kunststofformteile mittels einer spritzgiessanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren für Kunst­ stofformteile mittels einer Spritzgießanlage, die mit einer mindestens zwei Spritzgießwerkzeuge beinhaltenden Werkzeugkombination, einer der Anzahl der Spritzgießwerkzeuge entsprechenden Stückzahl von Spritz­ aggregaten und einer gemeinsamen Schließeinheit zum Öffnen und Schließen der Spritzgießwerkzeuge der Werkzeugkombination ausgerüstet ist, wobei die Zuhaltekräfte für die Werkzeuge von der Schließeinheit auf die Spritzgießwerzeuge übertragbar sind.

Im Spritzgießverfahren hergestellte Kunststofformteile können als Hohl­ körper oder auch als massive Teile ausgebildet sein. Die Größe und die Gestalt ergibt sich aus dem jeweiligen Verwendungszweck. Mittels der Spritzaggregate wird die Schmelze in den Formraum des zugeordneten Werkzeuges gespritzt. Im Normalfall ist die Spritzgießanlage mit zwei Spritzaggregaten und zwei Spritzgießwerkzeugen ausgerüstet. Jedem Spritzaggregat ist auch ein Spritzgießwerkzeug zugeordnet. Bei den bisher bekannten Spritzgießverfahren erfolgt das Einspritzen der Schmelze in die Spritzgießwerkzeuge gleichzeitig. Die auf die Werkzeuge einwirkenden Zuhaltekräfte sind nur während des Einspritzens der Schmelze in die Spritzgießwerkzeug notwendig. Während der nachfolgenden Erstarrung durch Abkühlung der Schmelze können die Zuhaltekräfte abge­ baut werden. Die für ein Werkzeug benötigte Zuhaltekraft ergibt sich insbesondere aus der Größe des Kunststofformteiles. Die Zuhaltekraft für ein Spritzgießwerkzeug kann beispielsweise beim Spritzen eines Müllgroßbehälters im Bereich von 2000 MP. Durch das gleichzeitige Ein­ spritzen der Schmelze mit hohem Druck ergibt sich, daß die Gesamtzu­ haltekraft das Produkt aus der Zuhaltekraft für ein Spritzgießwerk und der Anzahl der Spritzgießwerkzeuge ergibt, d. h. bei zwei Spritzgieß­ werkzeugen ist die Gesamtzuhaltekraft doppelt so groß wie die Zuhalte­ kraft für ein Spritzgießwerkzeug. Die Schließeinheit muß demzufolge auf die Gesamtzuhaltekraft ausgelegt werden. Außerdem ergibt sich ein hoher Energiebedarf, um diese Gesamtzuhaltekraft aufzubringen. Das Arbeitsspiel zum Herstellen eines Kunststofformeteiles mittels eines Spritzgießwerkzeuges setzt sich aus der Zeit für das Einspritzen der Schmelze in das Werkzeug, der Zeit für das Erstarren der Schmelze unter gleichzeitiger Abkühlung und der Zeit für die Entformung des Kunst­ stofformteils zusammen. Die Zeit für das Einspritzen der Schmelze ist im Verhältnis zur Abkühlungszeit relativ gering. Beispielsweise kann dieses Verhältnis im Bereich von 1 : 8 bis 1 : 10 liegen. Die als Spritzparameter zu sehenden Zeiten sind besonders von der Größe des Werkstückes bzw. von der benötigten Menge der Schmelze abhängig. Außer den bereits genannten Nachteilen ist es mit den bisher bekannten Spritzgießverfahren nur möglich, daß gleiche Spritzgießwerkzeuge in der Spritzgießanlage eingesetzt werden bzw. gleiche Kunststofformteile hergestellt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Spritzgieß­ verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die durch die mehrfache Aufbringung der Zuhaltekraft für ein Werkzeug sich ergebenden Nachteile beseitigt werden, ohne daß die Leistung einer Spritzgießanlage wesentlich vermindert wird. Darüber hinaus soll die Möglichkeit geschaffen werden, in Gestalt und Farbe voneinander ab­ weichende Kunststofformteile innerhalb der einzelnen Arbeitsspiele her­ zustellen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem das Einspritzen der Schmelze in die Spritzgießwerkzeuge der Werkzeugkombi­ nation nacheinander im zeitlichen Versatz erfolgt, wobei der Zeitab­ stand zwischen zwei Einspritzungen im wesentlichen der Zeit für das Einspritzen der Schmelze in ein Spritzgießwerkzeug innerhalb eines Ar­ beitsspieles beträgt. Im praktischen Einsatz wird das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßigerweise mit zwei Spritzaggregaten und zwei Spritz­ gießwerkzeugen betrieben. Die aus den Spritzgießwerkzeugen gebildete Werkzeugkombination ist im Sinne eines Doppelwerkzeuges anzusehen. Die einzelnen Spritzwerkzeuge können mittels Formaufspannwerkzeugen an ent­ sprechend ausgelegten Aufspannplatten angeordnet sein. Durch das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist es nunmehr möglich, daß unabhängig von der Anzahl der Spritzgießwerkzeug der Spritzgießanlage die daraus sich ergebende mehrfache Aufbringung der Zuhaltekraft entfallen kann. Aus dem Gleichgewicht der Kräfte ergibt sich diese Tatsache. Die durch das Einspritzen der Schmelze erzeugten Kräfte wirken bei dem erfindungs­ gemäßen Verfahren immer nur auf ein Werkzeug ein, so daß trotz der ein­ fachen Zuhaltekraft das Kräftegleichgewicht bestehen bleibt. In der Praxis hat sich gezeigt, daß die Zuhaltekraft zu Beginn des Einsprit­ zens der Kunststoffschmelze in das Werkzeug am größten sein muß. Der nächstfolgende Spritzvorgang sollte beginnen, sobald der vorhergehende beendet ist. Aus technischen Gründen kann es auch notwendig werden, daß zwischen zwei Einspritzvorgängen ein zeitlicher Abstand liegt. Denkbar ist jedoch auch bei entsprechenden Formteilen, daß sich zwei Einspritz­ vorgänge zeitlich überlappen. Da die Zeit für das Einspritzen der Schmelze gegenüber der Abkühlungszeit bzw. der Zeit des gesamten Arbeits­ spieles verhältnismäßig klein ist, ergibt sich zwar insgesamt eine län­ gere Zeit für ein Arbeitsspiel, die jedoch im Hinblick auf die Leistung einer Anlage vernachlässigt werden kann. Obwohl aufgrund der Spritz­ parameter auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angestrebt werden sollte, daß die Spritzgießwerkzeuge bzw. die damit hergestellten Kunst­ stofformteile gleichartig sein sollten, ist es durchaus denkbar, daß auch in Form und Größe stark voneinander abweichende Kunststofformteile in einem Arbeitsspiel produziert werden. Beispielsweise ist das erfin­ dungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Müllgroßbehältern geeignet, die bekanntlich in gleicher Form in unterschiedlichen Farben herge­ stellt werden. Außerdem ist es möglich, Müllgroßbehälter gleicher bzw. unterschiedlicher Farbe und unterschiedlicher Größe herzustellen. Eine mehr theoretische Lösung wäre beispielsweise mittel eines Werk­ zeuges den Rumpf und mittels des anderen Werkzeuges den Deckel eines Müllgroßbehälters zu spritzen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ein­ spritztvorgänge so steuerbar sind, daß die Reihenfolge der Einsprit­ zungen der Schmelze in die Werkzeuge von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel in einer veränderbaren Folge durchführbar sind. Dadurch ist es möglich, die Spritzgießanlage möglichst gleichmäßig zu belasten und die Abkühl­ zeiten der Werkzeuge gleichzuhalten. Ist eine Spritzgießanlage mit zwei symmetrisch zur Mittelebene der Spritzgießanlage angeordneten Werkzeugen versehen, wird die Reihenfolge der Einspritzungen von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel gewechselt, d. h. bei gleicher Betrachtungsweise würde bei einem ersten Arbeitsspiel die Kunststoffschmelze zuerst in das linke Spritzgießwerkzeug und anschließend in das rechts Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Beim nächstfolgenden Arbeitsspiel würde die Kunststoff­ schmelze dann zuerst in das rechte Spritzgießwerkzeug und anschließend in das linke Spritzgießwerkzeug eingespritzt. Dieser Wechsel wird dann laufende fortgeführt. Dadurch ergibt sich ein Ausgleich der unterschied­ lichen Abkühlzeiten, die durch den zeitlichen Versatz der Einspritzungen bedingt sind. Die Abkühlzeit ist nämlich für das Werkzeug am größten, in welches zuerst die Kunststoffschmelze eingespritzt wurde. Entfiele der zuvor beschriebene Wechsel, würde sich das Werkzeug, in das die Kunststoffschmelze zuletzt eingespritzt wird, aufgrund der kürzeren Ab­ kühlzeit der Laufe der Zeit stärker aufheizen als das andere Werkzeug.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die Erfindung noch näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht einer Spritzgießanlage im Schnitt.

Da Spritzgießverfahren der in Rede stehenden Art und die dazu notwen­ digen Spritzgießanlagen in der Branche bekannt sind, wird auf eine Beschreibung einer kompletten Anlage verzichtet. Die Fig. 1 zeigt einen Düsenkopf 10, dem zwei nicht dargestellten Spritzaggregaten zuzurech­ nen ist. Außerdem zeigt die Fig. 1 einen Heißkanalverteiler 11, von dem aus die Kunststoffschmelze den ebenfalls nicht dargestellten Spritz­ gießwerkzeugen zugeführt wird. Nicht dargestellt sind außerdem die den Spritzgießwerkzeugen zugeordnete Schließeinheit. Der Düsenkopf 10 ist vor Beginn der Spritzvorgänge in Pfeilrichtung verfahrbar. An der dem Heißkanalverteiler 11 zugeordneten Stirnseite sind zwei gewölbte Zen­ trieransätze 13 vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen des Heißkanalverteilers 11 eingreifen. Der Düsenkopf 10 ist mit zwei Durch­ strömkanälen 14, 15 für die Kunststoffschmelze versehen. In Strömungs­ richtung gesehen, enden diese zentrisch in den Zentrieransätzen 12. Ebenfalls in Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze gesehen verlaufen diese Durchströmkanäle 14, 15 zunächst divergierend zueinander. Der dem Heißkanalverteiler 11 zugewandte Bereich der Durchströmkanäle 14, 15 verläuft dann parallel zueinander. Jeder Durchströmkanal 14, 15 steht mit dem nicht dargestellten Spritzaggregat leitend in Verbindung. Auch der Heißkanalverteiler 11 ist mit zwei Durchströmkanälen 16, 17 ver­ sehen, die jedoch winkelförmig ausgebildet sind. Bei an den Heißkanal­ verteiler 11 herangefahrenem Düsenkopf 10 stehen die einander zugeord­ neten Bereiche der Durchströmkanäle 14 bis 17 fluchtend zueinander. Die gegenüberliegenden Endbereiche sind nach außen abgewinkelt, so daß die Kunststoffschmelze zu dem zugeordneten Spritzgießwerkzeug geleitet wird. Dies wird durch die Pfeile I und II angedeutet. Der Düsenkopf 10 und Heißkanalverteiler 11 sind durch Heizkörper 18 beheiz­ bar.

Vor Beginn der Produktion werden mittels der Schließeinrichtung die Spritzgießwerkzeuge geschlossen und der Düsenkopf 10 an den Heißkanal­ verteiler 11 herangefahren. Danach wird zunächst über die Durchström­ kanäle 14 und 16 Kunststoffschmelze unter hohem Druck in das Spritz­ gießwerkzeug I eingespritzt. Beide Spritzgießwerkzeuge stehen dann bereits unter der für ein Spritzgießwerkzeug erforderlichen Werkzeug­ zuhaltekraft. So früh wie möglich wird anschließend mittels des ande­ ren Spritzaggregates über die Durchströmkanäle 15 und 17 Kunststoff­ schmelze in das Spritzgießwerkzeug II eingespritzt. Da dann die durch das Einspritzen der Schmelze in das Spritzgießwerkzeug I von innen her einwirkenden Kräfte entfallen, bleibt auch trotz der einfachen Zuhalte­ kraft das Spritzgießwerkzeug II geschlossen. Nach der notwendigen Abkühl­ zeit werden dann beide Spritzgießwerkzeug I und II mittels der Schließ­ einheit geöffnet und die Kunststofformteile herausgenommen. Danach werden mittels der Schließeinheit die Werkzeuge I und II wieder geschlos­ sen. Im folgenden Arbeitsspiel wird jedoch zunächst die Kunststoff­ schmelze über die Durchströmkanäle 15, 17 in das Spritzgießwerkzeug II eingespritzt. Anschließend erfolgt dann das Einspritzen in das Spritz­ gießwerkzeug 1. Dieser Wechsel vollzieht sich dann laufend während der Produktion.

Bezugszeichen

10 Düsenkopf
11 Heißkanalverteiler
12 Zentrieransatz
13 Zentrieransatz
14 Durchströmkanal
15 Durchströmkanal
16 Durchströmkanal
17 Durchströmkanal
18 Heizkörper

Claims (3)

1. Spritzgießverfahren für Kunststofformteile mittels einer Spritz­ gießanlage, die mit einer mindestens zwei Spritzgießwerkzeuge beinhal­ tenden Werkzeugkombination, einer der Anzahl der Spritzgießwerkzeuge entsprechenden Stückzahl von Spritzaggregaten und einer gemeinsamen Schließeinheit zum Öffnen und Schließen der Spritzgießwerkzeug der Werkzeugkombination ausgerüstet ist, wobei die Zuhaltekraft für das jeweilige Spritzgießwerkzeug von der Schließeinheit auf das jeweilige Spritzgießwerkzeug übertragbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Einspritzen der Schmelze in die Spritz­ gießwerkzeuge (I, II) der Werkzeugkombination nacheinander im zeitli­ chen Versatz erfolgt, wobei der Zeitabstand zwischen zwei Einspritzun­ gen im wesentlichen der Zeit für das Einspritzen der Schmelze in ein Spritzgießwerkzeug (I oder II) innerhalb eines Arbeitsspieles beträgt.

2. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzvorgänge so steuerbar sind, daß die Reihenfolge des Ein­ spritzens der Schmelze in die Spritzgießwerkzeuge (I, II) von Arbeits­ spiel zu Arbeitsspiel in einer veränderbaren Folge durchführbar ist.

3. Spritzgießverfahren nach Anspruch 2, bei dem die Spritzgießanlage mit zwei Werkzeugen ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß von Arbeitsspiel zu Arbeitsspiel die Reihenfolge des Einspritzens der Schmelze in die Werkzeuge (I, II) gewechselt wird.