DE6608434U

DE6608434U - Spritzgussvorrichtung.

Info

Publication number: DE6608434U
Application number: DE19676608434
Authority: DE
Original assignee: Celanese Corp
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1966-02-01
Filing date: 1967-01-31
Publication date: 1971-09-23
Also published as: GB1157844A; FR1509828A; NL6701546A; BE693495A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREiSLER DR.-1NG. SCHÖNWALD

DR.-1NG. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREiSLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

Ke/du

Celanese Corporation,

522 Fifth Avenue, New York J>6, New York (V.St.A.)

Spritzgußvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Vorrichtung zum Gebrauch beim Spritzgießen.

Beim Spritzgießen von Kunststoffen wird ein Strahl von geschmolzenem Kunststoff aus einer Heizkammer durch eine Angußöffnung in den Füllraum der Form gedruckt. Wenn dieser Strahl von geschmolzenem Kunststoff plötzlich mit hoher Geschwindigkeit durch die Angußöffnung schießt^ werden Teile des Kunststoffs in den Füllraum der Form vor der Hauptwelle des Kunststoffs geschleudert. Diese Teile erkalten und erstarren, bevor der Füllraum der Form vollständig gefüllt ist, und verursachen auf diese Weise die Bildung von Oberflächenfehlern auf dem Spritzling.

Diese Spritzfehler auf der Oberfläche des Spritzlings sind gewöhnlich auf den Bereich des Füllraums der Form unmittelbar neben der Angußöffnunc beschränkt. In gewissen Fällen kann jedoch ein Teil des Kunststoffs,der vorzeitig in der Nahe der AngußöfPnung erstarrt ist, durch die vorrückende Welle von geoc jnolzenem Material länrn der Wand des FUllrc'iutnes geschoben werden, so daß uxe für diese Frscheinung charakteristischen Spritzfehler über wesentliche Teile eines 3pritülinps verteilt sein können.

Zu den vorgeschlagenen Methoden zur Verringerung von Spritzfehlern durch Kunstsoffteile, die zu Beginn des Spritzens aus dem Strahl herausgeschleudert werden und vorzeitig erstarren, gehört die Regelung der Füllgeschwindigkeit des Püllraums der Form, z.B. durch Verwendung einer Vorrichtung, die einen federbelasteten Hilfskern aufweist, der vor der Angußöffnung so angeordnet ist, daß er durch die vorrückende Welle des geschmolzenen Kunststoffs allmählich verdrängt wird. Methoden dieser Art sind häufig zufriedenstellend bei amorphen Kunststoffen, z.B. Cellulosederivaten, Polystyrol, Polymethylmethacrylat oder Polyvinylchlorid, die über einen weiten Bereich von Temperaturen erstarren und eine weit gerringere Neigung zur Bildung von Spritzfehlern der beschriebenen Art haben als kristalline Kunststoffe, z.B. Oxymethylenpolymere, Polyäthylen, Polypropylen und Polyamide, die schneller vom geschmolzenen in den festen Zustand übergehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch Verwendung von federbelasteten Hilfskernen, die vor dem sog. Nadelpunktanguß angeordnet sind, dessen Durchmesser beispielsweise nur 0,63 mm betragen kann, das Auftreten der Spritzfehler der beschriebenen Art beim Spritzgießen dieser kristallinen Kunststoffe nicht verhindert wird. Es wurde angenommen, daß durch das Auftreffen eines Strahls von geschmolzenem kristallinem Kunststoff* durch eine beli^= bige Angußöffnung auf einen Vorsprung in einem Füllraum eine schnelle Abkühlung und somit Erstarrung von Teilen des geschmolzenen Kunststoffs eintritt und auf diese Nielse die genannten Spritzfehler in stärkerem ^aße auftreten, als dies sonst der Fall wäre.

"Gegenstand der Erfindung ist eine Spritzgußvorrichtung, die die Herstellung von verbesserten Spritzlingen aus geschrolzenen kristallinen Kunststoffen ermöglicht und gekennzeichnet ist durch einen Füllraum, der den geschmolzenen kristallinen Kunststoff aufnimmt, einen Angußkanal, der den geschmolzenen kristallinen Kunststoff durch eine Angußöffnung, die eine

Weite in der Größenordnung von J,2 mm oder mehr hat, in den Füllraum führt, und einen Vorsprung,der im Füllraum der Form dicht an der Angußöffnung angeordnet ist, den Weg, den der als Strahl aus der Angußöffnung austretende geschmolzene Kunststoff nimmt, versperrt und in einer Richtung im rechten Winkel zu diesem Weg in eine Stellung einziehbar ist, in der er den Weg nicht mehr versperrt.

Mit dieser Anordnung erwies, es sich als möglich., auch bei Verwendung kristalliner Kunststoffe Spritzlinge herzustellen, die keine Spritzfehler der eingangs beschriebenen Art aufweisen. Dadurch, daß der Vorsprung eingezogen wird, wenn der Füllraum der Form mit geschmolzenem Kunststoff fast gefüllt ist,.wird verhindert, daß durch den Vorsprung ein Loch oder tiefer Lunker ira Spritzling gebildet wird. Vorzugsweise wird der den Weg des geschmolzenen Kunststoffs versperrende Vorsprung durch Federspannung in einer Lage "gehalten, in der die Oberseite des Vorsprungs dem Kunststoff zugewandt ist, auch wenn die Form geschlossen ist. Durch geeignete k'ahl der Federspannuog karm der Vorsprung gegen die Federspannung durch den Druck des den Füllraum ausfüllenden geschmolzenen Kunststoffs in die eingezogene Stellung gedrückt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der ÄbbiMunger* erläutert.

Fig. 1 zeigt als Teilansicht in Draufsicht der erfindungsgemäßen Spritzgußvorrichtung.

Fig. 2A-2B sind Querschnitte durcn die in Fig. 1 abgestellte Vorrichtung: längs der Linien 2-2 von Fig. 1 und veranschaulicher; verschiedene Phasen des Spritzgießens,

Ein Formhalter (Fig. l) Io ist mit einem Ausschnitt versehen, in den eine Form fest eingesetzt ist. Die Form 12 bildet einen Füllraum 14 für die Aufnahme von geschmolzenem Kunststoff aus den Angußkanal 16 durch eine Angußöffnung l8. Über dem Füllrau^i4 ist ein (nicht dargestellter)

Deckel angeordnet, der die Oberseite des Füllraumes bildet. Der geschmolzene Kunststoff wird aus einer geeigneten (nicht dargestellten) Heizkammer unter Druck durch den Angußkanal ΐβ dem Füllraum 14 zugeführt, so daß ein Strahl des geschmolzenen Kunststoffs an der Angußöffnung l8 gebildet wird.

Ein Vorsprung 2o ist verschiebbar in der Form 12 und im Halter Io unmittelbar vor der Angußöffnung angeordnet. Wenn der geschmolzene Kunststoff aus der Angußöffnung herausschießt, trifft er auf die Oberfläche des Vorsprungs 2o und wird zerteilt. Auf diese Weise wird verhindert, daß Teile des geschmolzenen Kunststoffs von der Vorderseite der Hauptwelle des geschmolzenen Kunststoffs herausspritzen.

Damit der Vorsprung 2o die Bildung von Spritzfehlern wirksam verhindert, muß die Angußöffnung l8 wesentDich größer sein als ein sog. Nadelpxxnktanguß. Es hat sich gezeigt, daß mit einer Angußöffnung einer Weite von etwa 3j2 nra oder mehr, z.B. bis zur Breite des Vorsprungs 2o_# ausgezeichnete Ergebnisse erhalten werden. Es ist nicht notwendig, daß der Vorsprung 2o solche Abmessungen hat oder so im Verhältnis zu dem aus der Angußöffnung l8 in den Füiiraum lH eintretenden Strom a«s g^schssolsenes Kussfesfeoff angeordnet ist, daß der Strom in seiner ganzen Breite auf Sen Vorsprung trifft. Zur Erzielung bester Ergebnisse kann es zwectaaäSig sein, die Breite des Vorsprungs 2o so zu wählen, daß sie ;*enigstens der Tiefe des Piillrauras 14 entspricht.

ϊη dieser Hinsicht ist ein erheblicher Spielraum gegeben., jedoch wird der Vorsprung 2ο vorzugsweise so im Füllraum lh angeordnet, daß der Abstand zt-.'ischen der Kante der Angußöffnung und der nächsten Fläche des Vorsprungs nicht größer ist als die Gesamtbreite des Vorsprungs. Die hier genannte Vielte oder Breite dec Vorsprungs ist die Dimension des Vorsprungs, die im rechten Winkel zur Fließrichtung des

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ι

geschmolzenen Kunststoffs liegt. Der Abstand zwischen dem Rand der Angußöffnung und dem Vorsprung variiert beispielsweise in Abhängigkeit vom verarbeiteten Kunststoff, Wenn beispielsweise der Kunststoff Füllstoffe oder andere Zusätze enthält, ist es zuweilen zweckmäßig, einen anderen ■ Abstand zu wählen, als wenn diese Zusätze fehlen.

Fig. 2A zeigt den Vorsprung 2o, der in einer Kammer 21

<: angeordnet ist, die durch den Halter Io und die Matrize 12

}■ begrenzt ist. Wenn die Form so ausgebildet wäre,, daß die

Matrise 12 in eine« Sfcüek mit des Halter» Io gearheiteb

\ wäre, könnte die Kairmer 21 durch eine tiefe Ausbohrung im

i Halter Io gebildet werden, wobei ein Gewindestopfen den

I Boden der Kammer bilden würde. Bei der· in Fig. 2A darge-

] stellten Ausführungsfonm ist im Boden der Kammer· 21 eine

i Entlüftung 22 vorgesehen, die verhindert» daß der Vorsprung

] 2o hängen bleibt. Der Vorsprung 2o hat einen oberen Endteil,

* ^v der verschiebbar durch die Bodenflache des iMatrizenhohl-

I Raumes unmittelbar vor der Angußöffnung 18 ragt. Der obere

• Endteil des Yorsprungs 2o erstreckt sich bis zu einer Höhe, : die etwas geringer ist als die Höhe der Seitenwände. die

; den Matrizenhohlraum l4 begrenzen, so daß ein Abstand

: -zwischen dem Ende des oberen Teils und der durch den (nicht

\ dargestellten) Deckel gebildeten Oberseite des Matrizenhohl-

« · rauffis bleibt, wenn der riatrizenhuhlraum Im wesentlichen

I gefüllt ist, fließt geschmolzener Kunststoff in diesen *-

1 Zwiselienraunu Optimale Ergebnisse werden erzielt,, wenn die

] Größe dieses Zwischenraumes 1/4 bis 1/2 der Tiefe des

I Matrizenhohlraumes entspricht. Der Druck des eingespritzten

geschmolzenen Kunststoffs führt dann den Vorsprung 2o nach tj, i unten aus dem Matrizenhohlraum hinausj wie in Fig. 2B dar-

\ gestellt, um zu verhindern,, daiß der Vorsprung während des f_tl

Erstarrens des Kunststoffs ein Loch im Spritzling bildet.

Der Vorsprung 2o weist einen in einem Stück mit ihm gear-

\ beiteten Mittelteil 2J mit vergrößertem Durchmesser auf, der

' sich gefon die Oberseite der Kammer 21 legt und hierbei die

-G-

Auf.värtsbewegung des Vorsprungs 2o begrenzt. Sin unterer Endteil des Vorsprungs 2o schließt sich an den Kittel teil an und ragt nach unten, Mm eine Schraubenfeder 24 aufzunehmen. Die Feder 24 legt, sich gegen den Mittelteil 2j? und drückt den Vorsprung 2o nach oben. Die Spannung der Feder 24 kann so gewählt werden, daß der Vorsprung 2o durch den Druck im Matrizenhohlraum 14 leicht nach unten gedruckt werden kann, oder sie kann so gewählt i-jerden, daß ein erheblicher Druck gegen die Unterseite des den Matrizenhohlraum 14 ausfüllenden halbgeschmolzenen Kunststoffs ausgeübt wird, wodurch die Bildung von Hohlräumen und Einfallstellen im Spritzling während seiner Abkühlung und Erstarrung verhindert wird.

Eine Regelung der Maße des fertigen Spritzlings wird erreicht, wenn der obere Endteil des Vorsprungs 2o aufgrund der Spannung der Schraubenfeder 24 etwas in den Matrizenhohlraum ragt, auch wenn der Hohlraum mit Kunststoff gefüllt ist. Hierbei bleibt ein leichter Eindruck an der Unterseite dos erstarrten Spritzlings zurück. Die endgültigen Abmessungen des erstarrten Spritzlings sind direkt abhängig von der Gleichmäßigkeit und Größe des Drucks, der auf den geschmolzenen Kunststoff im Matrizenhohlraum 14 ausgeübt wird. Da die Tiefe eines vom Vorsprung 2o hinterlassenen Eindrucks ein direktes Maß für den auf den Spritzling ausgeübten Druck ist, ermöglicht die Prüfung der liefe des Eindrucks eine schnelle, jedoch genaue Aussonderung von nicht paßgerechten Spritzlingen.

Bei der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsform der Erfindung dient ein F.alrizenhohlraum 14 zur Herstellung

gemäß ASTM eines Prüfkörpers von I-Form fuv Zugversuche/ der jedoch eine Dicke von 6,j55 nun hat. Der Vorsprung 2o hat einen Durchmesser von 6,35 mm, und ist direkt vor der Angußöffnung l8 angeordnet. Der Abstand zwischen der Kante der Angußöffnung; des Matrizenhohlraums und der nächsten Oberfläche dos Vorcprungs beträgt 1,6mm. Die Angußöffnung l8 und der

Angußkanal ΐβ sind beide halbrund bei einem Radius von 3,2, ITTTi. Der Abstand zwischen dem oberen Ende des oberen Teils des Vorsprungs 2o und der Oberseite des Matrizenhohlraumsl4 beträgt 2,29 min. Eine Feder 24 mit einer Spannung von 4,54 kg wird verwendet.

Ein Oxymethylencopolymeres des in der U.S.A.-Patentschrift 3 o27 352 beschriebenen Typs wird in den Hohlraum 14 in üblicher Weise gespritzt. Hierbei wird ein Spritzling erhalten, der gute Oberflächenbeschaffenheit aufweist und frei' von Spritzinarkierungen der eingangs beschriebenen Art ist.

Zum Spritzgießen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen sich alle kristallinen Kunststoffe, die sich im geschmolzenen Zustand in eine Form spritzen lassen. Beispielsweise können Spritzlinge aus hochkristallinen Kunststoffen, wie Auetalcopolymeren und -homopolymeren in der Vorrichtung hergestellt werden.

Der Vorsprung 2o kann jede gewünschte Form oder Größe haben, wie sie die Ausbildung der Angußöffnung oder des Matrizenhohlraums erfordert. Der durch die Schraubenfeder 24 auf den Vorsprung 2o ausgeübte Druck kann verstellbar sein, um ihn Änderungen des erforderlichen Spritzdruckes anzupassen» Natürlich kann der Vorsprung 2o nach Belieben von oben oder unten in den Matrizenhohlraum ragen.

Claims

4. Juni 1971 Ke/du

P 16 29 724.8-16

ι/-- j

P-*ά—fc/a nsprüche

1.) Spritzgußvorrichtung zur Herstellung von Spritzgußteilen aus geschmolzenen kristallinen Kunststoffen, bestehend aus dem Formenhohlraum (14) mit darin einmündenden AnguS-kanal (l6) und einem unmittelbar vor der Angußöffnung (lS) angeordneten Stößel, dadurch gekennzeichnet, daßder federbelastete S ößel (2o) sankrecht zur Spritzrichtung in den Formenhohlraum (14) hineinreicht und während des Spritzgießens aus dem Formenhohlraum heraus bewegbar ist.

2.) Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Angußöffnung (18) einen Durchmesser von mindestens 3*2 mm aufweist, vorzugsweise aber größsr ist.

5.) Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des federbelasteten Stößels (2o) etwa der Tiefe des Formenhohlraumes (lh) entspricht.