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TECHNISCHES
GEBIET
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Diese
Erfindung betrifft das Spritzgießen und insbesondere ein Verfahren
und Werkzeug, das Spannungs- und Strömungsberechnungen und Regeleinrichtungen
zur Überwachung
und Aufrechterhaltung optimaler Schmelzedrücke geschmolzenen Plastiks
nutzt, während
es von einer Spritzgießmaschine
verarbeitet wird.
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STAND DER
TECHNIK
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Wenn
geschmolzenes Plastik von einer Spritzgießmaschine verarbeitet wird,
tritt das Plastik in eine Formkavität ein, wo es abgekühlt wird,
um eine gewünschte
Teilform zu bilden. Während
die Kühlung
stattfindet, zieht sich das Plastik in der Kavität zusammen. Infolge dieser
Zusammenziehung schrumpft das Teil tatsächlich hinsichtlich der Größe, und
auf der Oberfläche
des Teils bilden sich Mulden oder vertiefte Stellen. Einsenkungen
und Mulden haben für
Spritzgießverarbeiter
größere Probleme
verursacht, seit das Spritzgießen erstmalig
entwickelt wurde. Mehrere Verfahren sind in dem Bestreben des Eliminierens
dieser Probleme entwickelt worden. Einige Beispiele sind das gasunterstützte Spritzgießen, das
Thermoplast-Schaumguss-Verfahren, das flüssiggasunterstützte Spritzgießen etc.
Darüber
hinaus wurden bei dem Formverfahren Treibmittel zum Mischen mit
dem geschmolzenen Plastik verwendet, um in dem Plastik inerte Gase
zu erzeugen. Diese Gase sorgen in dem Plastik für internen Druck, der es der
Plastik ermöglicht,
die Kavität
der Form vollständiger zu
füllen,
und das Plastik gegen die Kavitätenwände drückt. Dies
trägt wiederum
dazu bei, Einsinkungen auf der Oberfläche der Plastikteile zu reduzieren.
Auch wurde Gasgegendruck in der Formkavität zur Verbesserung der Oberflächenglätte der
Formteile verwendet.
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US-A-4675141
beschreibt ein Verfahren des Kontrollierens von Druckgas, vor und
nach dem Einspritzen eines geschmolzenen Materials, in einer Formkavität. Die Patentschrift
lehrt die Versorgung der Formkavität mit einer hohen Temperatur,
hohem Gasdruck, um die Viskositätsdifferenz
des geschmolzenen Materials zwischen dem Einspritzstartpunkt und
dem Einspritzvollendungspunkt zu minimieren.
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US-A-3988403
beschreibt ein weiteres Verfahren der Verwendung von Druckgas in
der Formkavität.
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Diese
vorbekannten Verfahren sind alle auf Grund der großen Zahl
von Variablen im Formverfahren problematisch. Variierende Einspritzdrücke und
Einspritzgeschwindigkeiten, variierende Schmelzedrücke und -temperaturen,
variierende Kavitätsbedingungen
und unkontrolliertes Austreten von Gasen tragen alle zu einem instabilen
Formumfeld bei. Diese verschiedenen Probleme im Formverfahren verursachen
die Verbrennung und Spaltung von Polymerketten und erzeugen interne
Spannungen innerhalb des Plastiks, die in dem Plastik bleiben, während das
Plastikmaterial in der Kavität
abkühlt.
Diese internen Spannungen verursachen Schrumpfungen, Einsinkungen
und konkave oder konvexe Verformungen des zu formenden Plastikteils.
Darüber
hinaus führen
diese verschiedenen Spritzgießprobleme
zu einer Zersetzung des Plastikmaterials, während es durch eine Spritzgießmaschine
verarbeitet wird. Im Allgemeinen erzeugen erratische Variationen
hinsichtlich des Drucks, der Temperatur und der Einspritzgeschwindigkeit
eine Materialaufspaltung und verursachen interne Probleme im Plastik,
die im geformten Endprodukt erkennbar sind.
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Ein
weiterer Nachteil von vorbekannten Systemen ist, dass die Plastikschmelzeströmung in
diesen Systemen auf Grund von Änderungen
in der Kavitätsgeometrie,
während
sich das geschmolzene Plastik in die Kavität der Form bewegt, Druckänderungen
ausgesetzt ist. Auf Grund dieser Druckänderungen werden bestimmte
Bereiche der Kavität
schneller als andere Bereiche gefüllt, was dadurch verschiedene
Kühlcharakteristika
in verschiedenen Bereichen der Kavität zur Folge hat. Diese Kühlvariationen
verursachen eine Inkonsistenz in der Richtung der Plastikerhärtung, was
Oberflächenspannungen,
Bindenähte
oder Einsinkungen zur Folge hat.
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Es
ist wünschenswert,
ein ausgewogeneres Spritzgießverfahren
zu entwickeln, bei dem der Druck des geschmolzenen Plastiks straffer
und gleichmäßiger kontrolliert
wird, während
sich das Plastik durch die Spritzgießmaschine bewegt. Es ist weiterhin
wünschenswert,
ein Spritzgießverfahren
zu entwickeln, bei dem auf das Plastik wirkende Drücke ausgeglichen
sind, um die Probleme, auf die oben hingewiesen wurde und die von Variationen
in den Polymerkettenbedingungen verursacht werden, zu eliminieren,
um interne Spannungen im Plastik zu reduzieren. Das endgültige Ziel
eines derartigen Spritzgießverfahrens
wäre die Produktion
eines Endprodukts, das der Kavitätsoberfläche der
Form nahezu perfekt entspricht und von internen Spannungen, die
zu Schrumpfungen, Einsinkungen und konkaven oder konvexen Verformungen
daran führen,
vollkommen befreit ist und über
in hohem Maße
verbesserte mechanische Eigenschaften verfügt. Darüber hinaus kann das Teilgewicht
reduziert werden, was für
die Hersteller bedeutende Materialeinsparungen bedeuten wird.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Nach
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren der Einspritzung geschmolzenen
Plastiks in eine in einer Form gebildeten Formkavität vorgesehen,
wobei das geschmolzene Plastik infolge der Schrumpfung unter Spannung
gesetzt wird, während
das geschmolzene Plastik in der Formkavität eingeschränkt wird, wobei das Verfahren
Folgendes umfasst:
Versorgen der Formkavität mit Druckgas, bevor das geschmolzene
Plastik in die Formkavität
gespritzt wird;
Unter-Druck-Setzen des geschmolzenen Materials
vor dem Einspritzen;
Einspritzen des geschmolzenen Materials
gegen das Druckgas in die Formkavität, um einen resultierenden
internen Gegendruck in dem geschmolzenen Plastik herzustellen;
Aufrechterhalten
des Gegendrucks entsprechend der Schrumpfungsspannung im geschmolzenen
Plastik, während
das geschmolzene Material in die Kavität gespritzt wird; und
Aufrechterhalten
einer Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck und dem Schmelzedruck
des geschmolzenen Plastiks für
einen beträchtlichen
Teil der Einspritzung.
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Auch
erfindungsgemäß vorgesehen
ist ein Werkzeug zum Einspritzen geschmolzenen Plastiks in eine Formkavität mit einem
Schmelzbehälter,
der über
Mittel verfügt,
geschmolzenes Plastik unter Druck zu setzen, wobei das Werkzeug
Folgendes umfasst:
eine Quelle von Druckgas in selektiver Verbindung
mit der Formkavität,
um die Formkavität
mit Druckgas zu versorgen;
erstes Mittel, um den Gasdruck in
der Kavität
zu bestimmen;
zweites Mittel, um den Schmelzedruck des geschmolzenen
Plastiks im Schmelzbehälter
zu bestimmen; und gekennzeichnet durch:
eine Regeleinrichtung,
die mit dem ersten Mittel und zweiten Mittel verbunden ist, um den
bestimmten Druck des Gases in der Kavität und die bestimmten Schmelzedrücke im Schmelzbehälter zu überwachen
und um die bestimmten Drücke
mathematisch zu verarbeiten, um ein Signal zu erlangen, damit das
Unter-Druck-Setzen des geschmolzenen Plastiks, das in die Formkavität gespritzt
wird, kontrolliert und eine Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck
und dem Schmelzedruck des geschmolzenen Plastiks für einen
beträchtlichen
Teil der Einspritzung aufrechterhalten werden kann.
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Ein
Spritzgießwerkzeug
zur Verwendung in der Spritzgießvorrichtung
der Erfindung ist ebenfalls beschrieben.
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Dieser
Erfindung liegt die Feststellung zugrunde, dass es beim Einspritzen
geschmolzenen Plastiks in eine Formkavität wünschenswert ist, das System
vorher mit Druck zu belasten, wodurch für Bedingungen gesorgt wird,
unter denen Druckänderungen
messbar werden, und kontrollierbare Druckdifferenzen zwischen dem
Druck von Gas in der Formkavität
und dem Druck des geschmolzenen Plastiks geschaffen werden können. Durch
die Bereitstellung einer Echtzeit-Regeleinrichtung mittels eines
geschlossenen Regelungssystems können
der Gasdruck und der statische Schmelzedruck des geschmolzenen Materials
ermittelt und von der Einrichtung mathematisch überwacht werden, um hinsichtlich
der Einspritzung und Erhärtung
des Plastiks in die Formkavität
optimale Druckbedingungen zu schaffen. Diese Druckkontrolle mittels
eines geschlossenen Regelungssystems auf der Grundlage von Druckdifferenzen,
die vom vorprogrammierten Übergang
einer vorher belasteten Schmelze in eine Formkavität erzeugt
werden, schafft die Möglichkeit
der Kontrolle des statischen Drucks der Schmelze während des
Einspritz- und Erhärtungszyklus
und der Schaffung optimaler Druckbedingungen für die Schmelze hinsichtlich
der Einspritzung und Erhärtung,
während
sich die Schmelze aus dem Schmelzbehälter bewegt und in der Formkavität erhärtet.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren
zur Verwendung mit einer Spritzgießmaschine, das Folgendes umfasst:
(a) Erzeugen von internem Gegendruck innerhalb geschmolzenen Plastiks,
während
Plastikgranulat in der Spritzgießmaschine plastifiziert wird;
und (b) Unter-Druck-Setzen von Luft innerhalb einer Kavität einer
Form in der Spritzgießmaschine
bis zu einem Luftdruckstand, die im Wesentlichen gleich dem internen
Gegendruck ist, um den internen Gegendruck auszugleichen, während das
geschmolzene Plastik in die Kavität gespritzt wird, wodurch ein
im Wesentlichen hinsichtlich des Drucks ausgewogenes Formumfeld
für das
Plastik geschaffen wird.
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Weiterhin
beschrieben ist ein Verfahren zur Reduzierung interner Spannungen
in Plastikteilen, die in einer Formkavität von geschmolzenem Plastik
gebildet werden, das von einer Spritzgießvorrichtung in die Formkavität gespritzt
wird. Das Verfahren umfasst Folgen des: (a) Unter-Druck-Setzen der
Kavität
bis zu einem vorher festgelegten Luftdruck; (b) Bedienen der Spritzgießvorrichtung
zur Entwicklung geschmolzenen Plastiks bei einem ersten Schmelzedruck,
der gleich dem vorher festgelegten Luftdruck ist; (c) Übertragen
des geschmolzenen Plastiks an die Formkavität, wenn der vorher festgelegte
Luftdruck und der erste Schmelzedruck gleich werden; und (d) anschließendes Erhöhen des
Schmelzedrucks auf einen zweiten Schmelzedruck und Aufrechterhalten
einer im Wesentlichen konstanten Differenz zwischen dem Luftdruck
in der Formkavität
und dem zweiten Schmelzedruck während
eines beträchtlichen
Teils einer vorher bestimmten Zeitspanne, in der das geschmolzene
Plastik in die Formkavität
gespritzt wird, wodurch auf das geschmolzene Plastik wirkende Druckbedingungen
so optimiert werden, dass interne Spannungen in den gebildeten Plastikteilen
reduziert werden.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren
zur Verwendung mit einer Spritzgießmaschine mit einer Form mit
einer Kavität,
die darin zur Aufnahme geschmolzenen Plastiks gebildet wird, und
einer hydraulischen Einheit zur Erzeugung eines Einspritzdrucks,
um die Formkavität
bei einem vorher festgelegten Schmelzedruck mit geschmolzenem Plastik
zu füllen.
Das Verfahren umfasst Folgendes: (a) Versorgen der Kavität mit Luft
bei einem vorher festgelegten Luftdruck; (b) Ermitteln des Schmelzedrucks
während
der Einspritzung; (c) Ermitteln des Luftdrucks in der Kavität während der
Einspritzung; und (d) Bereitstellen einer Regeleinrichtung zur Überwachung
des ermittelten Schmelzedrucks und des ermittelten Luftdrucks und
zur Erzeugung von Signalen an die hydraulische Einheit, um den Schmelzedruck
auf den gewünschten
Stufen zu halten.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren
zur Verwendung mit einer Spritzgießmaschine mit einer Form darin.
Das Verfahren umfasst Folgendes: (a) Festsetzen einer maximalen
Spannung, unter die das Plastik zu setzen ist, während das Plastik in der Form
verarbeitet wird; (b) Erzeugen von Gegendruck innerhalb des Plastiks,
der im Wesentlichen gleich der festgesetzten maximalen Spannung
ist, vor der Einspritzung des Plastiks in die Form; und (c) Aufrechterhalten
des Gegendrucks im Plastik, der mindestens gleich der festgesetzten
maximalen Spannung ist, während
das Plastik in die Form gespritzt wird.
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Des
Weiteren beschrieben ist ein Verfahren zur Reduzierung interner
Spannungen in Plastikteilen, die in einer Formkavität von geschmolzenem
Plastik gebildet werden, das in die Formkavität gespritzt wird. Das Verfahren
umfasst Folgendes: (a) Unter-Druck-Setzen der Kavität bei einem
vorher festgelegten Luftdruck; (b) Unter-Druck-Setzen der Schmelze
bei einem ersten Druck, der gleich dem vorher festgelegten Luftdruck
ist; (c) Übertragen
des ge schmolzenen Plastiks an die Kavität, wenn die Drücke gleich
werden; und (d) anschließendes
Erhöhen
des Schmelzedrucks auf einen zweiten Druck für die Einspritzung.
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Ebenfalls
beschrieben zur Verwendung mit einer Spritzgießmaschine ist ein Spritzgießverfahren,
das Folgendes umfasst: (a) Berechnung einer maximalen Spannung,
unter die ein in einer Spritzgießmaschine zu formender Plastikschuss
gesetzt wird, wobei die Spannung das Ergebnis einer volumetrischen
Schrumpfung ist, die eintritt, während
das Plastik in einer Kavität
einer Form in der Maschine abgekühlt
wird; (b) Unter-Druck-Setzen eines Plastikschusses auf einen ersten
Schmelzedruck, während
das Plastik in einem Zylinder der Spritzgießmaschine plastifiziert wird,
wobei der erste Schmelzedruck im Wesentlichen gleich der berechneten
maximalen Spannung ist; (c) Unter-Druck-Setzen der Luft in der Kavität bei einem
Luftdruck, der im Wesentlichen gleich dem ersten Schmelzedruck ist;
(d) Beginnen der Einspritzung des Plastikschusses in die Kavität in einer
laminaren Strömungsart,
wobei geschmolzenes Plastik in Beziehung auf einen Punkt, an dem Plastik
in die Kavität
eintritt, konzentrisch in die Kavität strömt; (e) Erhöhen des Schmelzedrucks auf
dem Plastikschuss auf einen zweiten Schmelzedruck, während der
Luftdruck in der Kavität
im Wesentlichen konstant gehalten wird und eine im Wesentlichen
konstante Differenz zwischen dem Luftdruck in der Kavität und dem zweiten
Schmelzedruck während
eines beträchtlichen
Teils einer Zeitspanne, in der der Plastikschuss in die Kavität gespritzt
wird, aufrechterhalten wird; (f) Ermitteln des ersten und zweiten
Schmelzedrucks und Erzeugung von darauf hinweisenden Feedback-Signalen;
(g) Empfangen der Feedback-Signale, Vergleichen der Feedback-Signale
mit Bezugswerten und Erzeugen von Signalen zur Kontrolle des ersten
und zweiten Schmelzedrucks; und (h) Rückkehr zu Schritt (b).
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Weiter
beschrieben ist eine Form zur Verwendung in einer Spritzgießmaschine,
die eine vordere Hälfte und
eine hintere Hälfte
der Form umfasst. Die vordere Hälfte
umfasst eine Öffnung,
die hierdurch zur Aufnahme geschmolzenen Plastiks von der Spritzgießmaschine
gebildet wird. Die vordere Hälfte
und die hintere Hälfte
wirken zur Bildung einer Kavität
dazwischen zusammen, und die Kavität ist in fluidischer Verbindung
mit der Öffnung,
um geschmolzenes Plastik davon aufzunehmen. Eine Vielzahl von Entlüftungen
wird in der hinteren Hälfte
oder vorderen Hälfte
gebildet, wobei die Entlüftungen
erste und zweite Enden haben. Das erste Ende jeder der in Vielzahl
vorhandenen Entlüftungen
ist in fluidischer Verbindung mit der Kavität. Die Entlüftungen sind gemäß der folgenden
Formel aufgebaut, um einen im Wesentlichen konstanten Luftdruck
in der Kavität zu
halten, während
die Kavität
mit Plastik gefüllt
wird: A = 0,24241·W·√T1/(C·P1), wobei
A eine Querschnittsfläche einer
Entlüftung
ist, W das Ausströmen
von Druckluft durch die Entlüftung
in Pfund pro Sekunde ist (wobei 1 Pfund pro Sekunde 0,45 Kilogramm
pro Sekunde entspricht), C ein Strömungskoeffizient ist, P1 der
Luftdruck in der Kavität
in Pfund pro Quadratzoll ist (wobei 1 Pfund pro Quadratzoll 703,07
Kilogramm pro Quadratmeter entspricht) und T1 eine Temperatur in
der Kavität
in Grad Fahrenheit ist (wobei Grad Fahrenheit in Grad Celsius durch
die Subtraktion von 32 und die Multiplikation mit 5/9 umgerechnet
wird). Ein Kanal wird in der vorderen Hälfte oder hinteren Hälfte gebildet,
wobei der Kanal mit dem zweiten Ende jeder der in Vielzahl vorhandenen
Entlüftungen
in fluidischer Verbindung ist, um Druckluft in die und aus der Kavität durch
die Entlüftungen
zu übertragen.
Ein Paar Ventile sind in selektiver fluidischer Verbindung mit dem
Kanal vorhanden. Eines der Ventile des Paars ist so angepasst, dass
es selektiv Druckgas von einer pneumatischen Leitung aufnimmt, um
den Kanal mit Druckluft zu versorgen, und das andere der Ventile
des Paars ist so angepasst, dass es selektiv das Ausströmen von
Druckluft aus dem Kanal zulässt.
Eine Dichtung begrenzt die Kavität
und ist zwischen der vorderen Hälfte
und der hinteren Hälfte
positioniert, um ein Ausströmen
von Druckluft aus der Kavität
zwischen der vorderen Hälfte
und der hinteren Hälfte
der Form zu verhindern, während
die Kavität
mit geschmolzenem Plastik gefüllt
wird.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem ein hinsichtlich des Drucks ausgewogenes Formumfeld zum
Kühlen
des geschmolzenen Plastiks geschaffen wird, kann vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem die Zersetzung von Plastikmaterial infolge verbesserter
Verarbeitungskontrollen verringert ist, kann auch vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem weniger Turbulenz erzeugt wird, während das geschmolzene Plastik
in die Kavität
einer Form gespritzt wird, kann vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem Oberflächenspannungen
am Endprodukt in hohem Maße
verringert sind, kann weiterhin vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem Schrumpfungen, Einsinkungen und konkave oder konvexe Verformungen
des Formteils reduziert sind, kann auch vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem geschmolzenes Plastik auf konsistente, gerichtete Weise
abkühlt
und erhärtet,
kann vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist ein Spritzgießverfahren,
bei dem die Verarbeitungszykluszeit reduziert ist und das Teilgewicht
reduziert ist, kann weiterhin vorgesehen sein.
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Ebenfalls
beschrieben ist eine Form, die zur Aufrechterhaltung eines gewünschten
Luftdrucks in einer Kavität
in der Lage ist, kann auch vorgesehen sein.
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Diese
und andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden beim Lesen der folgenden Beschreibung hierfür zusammen
mit Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung einer Spritzeinheit für eine Spritzgießmaschine,
die über
ein Form- und Druckregelungssystem verfügt, das gemäß der vorliegenden Erfindung
damit verbunden ist;
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2 ist
eine Draufsicht einer hinteren Hälfte
einer Form gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine vertikale durch 2 erstellte Schnittzeichnung
einer Spritzgussform gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
eine graphische Darstellung eines Schmelzedruck- und Luftdruckzyklus
in einer Spritzgießmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ist
eine graphische Darstellung eines Druckdifferenzprofils zwischen
einem Schmelzedruck und einem Luftdruck in einer Spritzgießmaschine
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine Spritzgießmaschine 10 einschließlich einer
Spritzeinheit 12 zur Verwendung mit dem vorliegenden Verfahren
gezeigt. Kunststoffharz bewegt sich vom Trichterfüllgerät 14 in
den Zylinder 16 der Spritzgießmaschine. Hitze vom Zylinder 16 und
rotierende Bewegungen der Schraube 18 führen dazu, dass das Kunststoffharz
schmilzt und ein von der Maschine zu formender Plastikschuss gebildet
wird. Der Plastikschuss wird von der Maschine unter Druck gesetzt.
Der Schmelzedruck des Plastikschusses wird gemessen und durch einen
Schmelzedruckaufnehmer 20 reguliert. Ein positives Sperrventil
ist oben im Zylinder 16 vorgesehen, um Austreten von Plastik
durch die Öffnung
zu verhindern und das Unter-Druck-Setzen von geschmolzenem Plastik
im Zylinder 16 zu ermöglichen.
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Eine
Form 22 wird in die Spritzgießmaschine 10 eingeführt. Die
Form 22 umfasst eine vordere Hälfte 24 und eine hintere
Hälfte 26.
Die vordere Hälfte 24 hat
eine Öffnung 28,
die hierdurch zur Aufnahme des Schusses geschmolzenen Plastiks von
der Spritzgießmaschine
gebildet wird. Die vordere Hälfte 24 und
die hintere Hälfte 26 der
Form 22 wirken zusammen, um eine Kavität 30 dazwischen zu
bilden. Die Kavität 30 ist in
fluidischer Verbindung mit der Öffnung 28 zur
Aufnahme des Schusses geschmolzenen Plastiks hierdurch. Der Schuss
geschmolzenen Plastiks wird in die Kavität 30 gedrückt und
darin gehalten, um ein Plastikteil zu kühlen und zu bilden, das mit
der Form der Kavität übereinstimmt.
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Aufnehmer
sind zum Ermitteln von Drücken
während
des Formverfahrens vorgesehen. Der Einspritzdruck für die Spritzeinheit 12 wird
vom Einspritzdruckaufnehmer 32 überwacht. Die Kavität 30 der
Form 22 wird durch die pneumatische Leitung 34 mit
Luftdruck versorgt. Der Luftdruck in der Kavität 30 wird vom Luftdruckaufnehmer 36 überwacht.
Der Luftdruckaufnehmer befindet sich in einer Entlüftung, so
dass der Kavität
ein tatsächlicher
Druckmesswert entnommen werden kann. Die Entlüftung mit dem Druckaufnehmer
wird nicht mehr zum Kanal 44 übertragen. Eine Gummidichtung 38 ist
zwischen der vorderen Hälfte
und der hinteren Hälfte 26 der
Form 22 vorgesehen, um das Entweichen von Druckluft aus
der Kavität 30 der
Form zu verhindern. Wenn geschmolzenes Plastik unter hohem Druck
in eine Form gespritzt wird, gehen die vordere Hälfte 24 und die hintere
Hälfte 26 einer
Form oft ein wenig auseinander, wodurch ein Ausweichen von Druckluft
daraus möglich
ist. Die Gummidichtung 38 ist so konstruiert, dass dieses
Entweichen von Druckluft aus der Kavität verhindert wird.
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Eine
Regeleinrichtung 40 ist mit der Spritzgießmaschine 10 vorgesehen.
Die Regeleinrichtung 40 empfängt Drucksignale von den Druckaufnehmern 20, 32, 36,
vergleicht diese Drucksignale mit vorher festgesetzten Bezugswerten
und sendet Signale an die Spritzgießmaschine, um die Drücke entsprechend
zu regulieren.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird eine Vielzahl von Entlüftungen 42 in
fluidischer Verbindung mit der Kavität 30 gezeigt. Der
Zweck dieser Entlüftungen
ist, das Austreten von Druckluft und -gasen zu ermöglichen, während geschmolzenes
Plastik in die Kavität 30 gespritzt
wird. Ein Kanal 44 ist um die Kavität 30 in fluidischer Verbindung
mit den Entlüftungen 42 vorgesehen.
Die Druckluft und -gase bewegen sich durch die Entlüftungen in
den Kanal. Ein erstes Ventil 46 ist in selektiver fluidischer
Verbindung mit dem Kanal 44 vorgesehen, um den Kanal 44 mit
Druckluft von der pneumatischen Leitung 44 zu versorgen. Ähnlich ist
ein zweites Ventil 48 in selektiver fluidischer Verbindung
mit dem Kanal 44 vorgesehen, um daraus Druckluft entweichen
zu lassen. Der Zweck dieses mit einer Dichtung und Ventilen versehenen
Entlüftungssystems
ist, Entlüftungsöffnungssteuermöglichkeiten
unmittelbar vor der Schmelzeströmung
anstatt außerhalb
der Form bereitzustellen. Auf diese Weise kann Kavitätsluftdruck
erzeugt werden, um dem Schmelzedruck Widerstand entgegenzusetzen,
während
geschmolzenes Plastik in die Kavität gespritzt wird.
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Einem
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Verwendung mit der oben beschriebenen Vorrichtung
liegt die Tatsache zugrunde, dass jede in die Kavität gespritzte
volumetrische Einheit geschmolzenen Plastiks auf Grund der Anpassung
der Oberflächenspannungskräfte bei
der Abkühlung
schrumpft und im festen Teil beträchtliche Spannungen aufgebaut
werden. Diese Bedingungen können
durch die Bildung von Gaseinschlüssen
im geschmolzenen Plastik abgeschwächt werden. Diese Gaseinschlüsse wirken
als Schmiermittel, indem sie im Wesentlichen die Fluidität der Schmelze ändern und
das Ausmaß des
Ein spritzdrucks vermindern, der für die Einspritzung des geschmolzenen
Plastiks in die Kavität
erforderlich ist. Die Gaseinschlüsse
bewirken, dass das geschmolzene Plastik viel biegsamer und einfacher
zu handhaben ist. Auch kann die vorhergesagte volumetrische Differenz
zwischen dem Volumen der Formkavität und dem Volumen eines von der
Kavität
geformten festen Teils als Grundlage dafür verwendet werden, das geschmolzene
Plastik im Zylinder bei ausreichendem Druck vorzumischen, um der
volumetrischen Schrumpfung Widerstand entgegenzusetzen und die internen
Spannungen zu eliminieren.
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Durch
die Erzeugung einer bestimmten gewünschten Menge von Gaseinschlüssen und
Feuchtigkeit in dem geschmolzenen Plastik kann ein Niveau von partiellem
Druck der Gaseinschlüsse
und Feuchtigkeit hergestellt werden, bei dem die Bewegung des Druckgases
und der Feuchtigkeit abgebrochen wird. Auch kann die Zerlegung der
Gase abgebrochen werden, und für
die Gase kann bewirkt werden, dass sie mittels ausgewogener Oberflächenspannungskräfte eine
statische Position beibehalten. Darüber hinaus werden negative Drücke in dem
erhärtenden
Plastik eliminiert.
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Das
in 2 gezeigte Entlüftungssystem schafft die Möglichkeit,
in der Kavität
einen konstanten Gasdruckwiderstand aufrechtzuerhalten, der eine
ungleichmäßige Strömungsverteilung
des geschmolzenen Plastiks in der Kavität eliminiert. Das geschmolzene
Plastik wird im Wesentlichen konzentrisch im Kavitätenraum in
Bezug auf die Öffnung 28 verteilt.
Dies schafft die einzigartige Möglichkeit,
dass die Schmelze in der Kavität wandert
und in der Kavität
bei den gleichen Druckcharakteristika in allen Bereichen des Teils
erhärtet.
Dies eliminiert auch die Möglichkeit,
dass in dem geschmolzenen Plastik eingeschlossene Gase an die Oberfläche des
Plastikschusses wandern. Die Zuführgeschwindigkeit
des geschmolzenen Plastiks in die Kavität wird in allen Bereichen der
Kavität
konstant gehalten. Diese konstante Zuführgeschwindigkeit schafft zusammen
mit den in den Gaseinschlüssen
und der Feuchtigkeit erzeugten internen Drücken wegen des vorherigen unter Druck
stattfindenden Kontakts des geschmolzenen Plastiks mit den Kavitätenwänden den
Vorteil der Erhöhung
der Abkühlgeschwindigkeiten.
Dieser unter Druck stattfindende Kontakt ermöglicht dem geschmolzenen Plastik
infolge der Wärmeabgabe
durch die Wände
der Kavität
eine schnellere Abkühlung.
Erhöhte
Abkühlgeschwindigkeiten
haben eine beträchtliche
Zykluszeitverminderung zur Folge, was zu erheblichen Einsparungen
für den
Hersteller führt.
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Das
Kontrollieren des Luftdrucks in der Kavität der Form schafft die Möglichkeit
der Erzeugung eines ausgewogenen Formumfelds für das geschmolzene Plastik.
Die Verarbeitung des geschmolzenen Plastiks unter diesen Bedingungen
verhindert die Zersetzung und Spaltung der Polymere, die bei Vorhandensein
von Feuchtigkeit normalerweise von Abbauprodukten chemisch angegriffen
werden.
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Infolge
des Druckausgleichs zwischen dem Luftdruck in der Kavität und dem
Schmelzedruck wird die Entwicklung von Oberflächenspannung in dem Plastik
vermieden. Tatsächlich
verursacht dieses ausgewogene Drucksystem eine gerichtete Erhärtung des
Plastiks. Mit anderen Worten, das geschmolzene Plastik kühlt von der
Oberfläche
des geschmolzenen Plastiks bis zur Mitte des Plastiks in einer konstanten,
geraden Linie ab. Diese gerichtete Erhärtung eliminiert Oberflächenspannungen,
die zu Schrumpfungen, Einsinkungen und konkaven oder konvexen Verformungen
des Teils führen.
Das Endergebnis dieses Prozesses ist die Produktion eines Teils,
das von Schrumpfungen und Einsinkungen frei, vollkommen spannungsunbelastet
und eine beinahe exakte Kopie der Kavitätsoberfläche ist. Darüber hinaus
bringt dieser Prozess Teile hervor, die neben einer verbesserten
strukturellen Integrität
starke mechanische Eigenschaften und Aufbaustabilität aufweisen.
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Nach
der am ehesten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Spritzgießverfahren zur Verwendung mit
einer Spritzgießmaschine
vorgesehen. Der erste Schritt besteht in der Berechnung einer maximalen
Spannung, unter die ein in der Spritzgießmaschine
10 zu formender
Plastikschuss gesetzt wird, wobei die Spannung eine Folge der volumetrischen
Schrumpfung ist, die eintritt, wenn das Plastik in der Kavität
30 der
Form
22 abgekühlt
wird. In der Annahme, dass das zu formende Teil ein länglicher
Stab mit einem rechteckigen Querschnitt ist, gelten die folgenden
Formeln. Die maximale einheitliche Füllmenge, der das Teil infolge
der Schrumpfung ausgesetzt ist, wird folgendermaßen berechnet:
wobei q eine einheitliche
Füllmenge
pro Flächeneinheit,
a die Breite der Kavität,
b die Dicke der Kavität,
h die Höhe
der Kavität,
E ein offensichtlicher Elastizitätsmodul
des Plastiks, k eine auf der Formbeständigkeitstemperatur des Plastiks
basierende Variable und y ein Schrumpfungsfaktor des Plastiks ist.
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Die
Gleichungen zur Berechnung der einheitlichen Füllmenge variieren abhängig vom
Aufbau des Teils und des zu verarbeitenden Plastiks. Natürlich können diese
Formeln in der Maschinensteuereinheit so programmiert werden, dass
der Anwender nur die Eigenschaften des Plastiks zur Bedienung der
Maschine eingeben muss.
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Eine
maximale mechanische Spannung, der der Plastikschuss ausgesetzt
ist, wird daraufhin gemäß der maximalen
einheitlichen Füllmenge
berechnet:
wobei S (mechanisch) eine
maximale mechanische Spannung, unter die das Teil gesetzt wird,
a die Breite der Kavität,
b die Dicke der Kavität,
h die Höhe
der Kavität
und q die einheitliche Füllmenge
pro Flächeneinheit
ist.
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Auch
hier variieren die Gleichungen zur Berechnung der maximalen mechanischen
Spannung abhängig
vom Aufbau des Teils.
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Eine
maximale thermische Spannung, unter die der Plastikschuss gesetzt
wird, wird daraufhin gemäß der folgenden
Formel berechnet: S (thermisch) = dT·L·Ewobei
S (thermisch) eine maximale thermische Spannung ist, unter die das
Teil gesetzt wird, dT eine Änderung der
Temperatur des Plastiks zwischen der Zimmertemperatur und der Temperatur
ist, bei der sich das Plastik in einem Plastikdeformationsbereich
befindet, L ein thermischer Koeffizient und E ein Elastizitätsmodul
des Plastiks ist.
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Schließlich wird
die maximale Spannung, unter die ein Plastikschuss gesetzt wird,
so festgesetzt, dass sie der größere Wert
von S (mechanisch) und S (thermisch) ist.
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Der
nächste
Schritt in dem Prozess ist, einen Plastikschuss bis zu einem ersten
Schmelzedruck unter Druck zu setzen, während das Plastik im Zylinder 16 der
Spritzgießmaschine
plastifiziert wird, wobei der erste Schmelzedruck im Wesentlichen
gleich der berechneten maximalen Spannung ist.
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Die
Kavität 30 wird
daraufhin bis zu einem Luftdruck unter Druck gesetzt, der im Wesentlichen
gleich dem ersten Schmelzedruck ist. Mit der Einspritzung des Plastikschusses
in die Kavität
wird begonnen, sobald der Luftdruck den ersten Schmelzedruck erreicht
hat. Während
das geschmolzene Plastik in die Kavität 30 eintritt, wirkt
der Luftdruck in der Kavität
gegen den Schmelzedruck, um einen Druckausgleich für das geschmolzene
Plastik zu schaffen.
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Während der
Plastikschuss in die Kavität
gespritzt wird, wird der Schmelzedruck auf dem Plastikschuss vom
ersten Schmelzedruck auf einen zweiten Schmelzedruck erhöht, während der
Luftdruck in der Kavität
im Wesentlichen konstant gehalten wird. Darüber hinaus wird eine im Wesentlichen
konstante Differenz zwischen dem Luftdruck in der Kavität und dem
zweiten Schmelzedruck während
eines beträchtlichen
Teils einer Zeitspanne aufrechterhalten, in der der Plastikschuss
in die Kavität
gespritzt wird. Eine Bezugnahme auf 4 und 5 veranschaulicht
dieses Verfahren genauer. Bei der Bezugnahme auf 4 werden
der Luftdruck 50 in der Kavität und der Schmelzedruck 52 des
geschmolzenen Plastiks als eine Zeitfunktion veranschaulicht. Während der
Zeitspanne t1 wird der Luftdruck 50 so aufgebaut, dass
er gleich dem Schmelzedruck 52 ist. Die Zeitspanne t2 ist
eine Relaxationszeit, um zu ermöglichen,
dass der Luftdruck gleich dem Schmelzedruck gemacht werden kann.
Während
t3 beginnt die Einspritzung des geschmolzenen Plastiks in die Kavität, und der
Schmelzedruck erhöht
sich vom ersten Schmelzedruck auf den zweiten Schmelzedruck. Während t4
wird die Druckdifferenz zwischen dem zweiten Schmelzedruck und dem
Luftdruck 50 im Wesentlichen konstant gehalten, wie in 5 gezeigt.
In der Zeit t5 wird der Schmelzedruck 52 vom zweiten Schmelzedruck
auf den ersten Schmelzedruck verringert, und die beiden Drücke werden
während
der Zeit t6 gleich gemacht. Bei t7 wird der Luftdruck 50 in
der Kavität
verringert, und der nächste
Plastikschuss wird vorbereitet.
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Für die vorliegende
Erfindung kommt in Betracht, dass für den Luftdruck oder den Schmelzedruck
keine spezifischen Druckprofile erforderlich sind. Das Entscheidende
an dieser Erfindung ist die vorherige Belastung des Systems und
das Aufrechterhalten einer Druckdifferenz zwischen dem Luftdruck
und dem Schmelzedruck für
einen beträchtlichen
Teil der Einspritzung. Die Druckdifferenz wird in Übereinstimmung
mit den spezifischen Anwendungserfordernissen zum Kontrollieren
des Ausmaßes
des dynamischen Drucks erzeugt, der in statischen Druck umgewandelt
wird, und die Druckdifferenz kann dementsprechend variieren. Deshalb können der
Luftdruck und der Schmelzedruck in Übereinstimmung mit dem jeweiligen
Druckprofil verringert oder erhöht
werden, vorausgesetzt die Druckdifferenz zwischen dem Schmelzedruck
und dem Luftdruck wird im Wesentlichen konstant gehalten. Des Weiteren
ist es keine Erfordernis, dass der Luftdruck ursprünglich so festgelegt
wird, dass er der Berechnung der maximalen Spannung gleich ist.
Auch hier ist das Entscheidende die Entwicklung und Aufrechterhaltung
einer Druckdifferenz zwischen dem Luftdruck und dem Schmelzedruck, wenn
das geschmolzene Plastik in die Kavität gespritzt wird. Für die vorliegende
Erfindung kommen variierende Luftdruck- und Schmelzedruckprofile
in Betracht.
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Eine
Regeleinrichtung 40 ist zur Überwachung des ersten und zweiten
Schmelzedrucks und des Luftdrucks in der Kavität und zur Erzeugung von Signalen
zur Aufrechterhaltung des ersten und zweiten Schmelzedrucks vorgesehen.
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Schließlich wird
das Verfahren durch die Rückkehr
zum Schritt des Unter-Druck-Setzens
des nächsten Plastikschusses
auf einen ersten Schmelzedruck im Zylinder 16 wiederholt.
Dementsprechend werden wiederholt Spritzgussprodukte produziert.
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Weiterhin
bevorzugt wird die Einspritzung des Plastikschusses in die Kavität vom Zylinder 16 bei
relativ geringen Geschwindigkeiten. Die Hersteller bieten gewöhnlich empfohlene
Einspritzgeschwindigkeiten zwischen hohen und niedrigen Geschwindigkeitswerten
an. Es ist wünschenswert,
ein geschmolzenes Plastik in den unteren 10 % der von den Herstellern
empfohlenen Geschwindigkeiten in die Kavität zu spritzen, um die Turbulenz
und Materialzersetzung des Plastiks zu verringern. Ähnlich bieten
die Hersteller hohe und niedrige Einspritzdruckwerte an. Es ist
wünschenswert,
das Plastik bei einem Einspritzdruck in den unteren 10 % der von
den Herstellern empfohlenen Bereiche in die Kavität zu spritzen.
Das Füllen
der Kavität
bei niedrigen Einspritzgeschwindigkeiten und niedrigen Einspritzdrücken verhindert
die Zerstörung
und Zersetzung der Polymerketten.
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Die
vorliegende Erfindung sieht weiterhin ein Spritzgießverfahren
zur Verwendung mit einer Spritzgießmaschine vor, das Folgendes
umfasst: (a) Bildung einer Vielzahl von Entlüftungen 42 in einer
Form zur Verwendung in der Spritzgießmaschine, wobei die Form über eine
darin gebildete Kavität
verfügt,
die Entlüftungen
in fluidischer Verbindung mit der Kavität 30 der Form sind,
um Druckluft aus der Kavität
entweichen zu lassen, während
in der Kavität
ein im Wesentlichen konstanter Luftdruck gehalten wird, gemäß der folgenden Formel:
A = 0,24241·W·√T1/(C·P1), wobei
A eine Querschnittsfläche
einer Entlüftung
ist, W das Austreten von Luft durch die Entlüftung in Pfund pro Sekunde
ist (wobei 1 Pfund pro Sekunde 0,45 Kilogramm pro Sekunde entspricht),
C ein Strömungskoeffizient
ist, P1 der Luftdruck in der Kavität in Pfund pro Quadratzoll
ist (wobei 1 Pfund pro Quadratzoll 703,07 Kilogramm pro Quadratmeter
entspricht) und T1 eine Temperatur in der Kavität in Grad Fahrenheit ist (wobei
Grad Fahrenheit in Grad Celsius durch die Subtraktion von 32 und
die Multiplikation mit 5/9 umgerechnet wird); (b) Bildung eines
Kanals 44 von der Form, der in fluidischer Verbindung mit den
Entlüftungen 42 ist;
(c) Abdichtung der Form, um das Entweichen von Druckluft aus der
Kavität
und aus dem Kanal zu verhindern; (d) Bereitstellung eines ersten
und zweiten Ventils 46, 48 in selektiver fluidischer Verbindung
mit dem von der Form gebildeten Kanal 44, wobei das erste
Ventil 46 selektiv verstellbar ist zwischen einer geschlossenen
Position, wobei verhindert wird, dass Druckluft sich hierdurch bewegt,
und einer offenen Position, wobei Druckluft in den Kanal 44 hierdurch
eintreten darf, und das zweite Ventil 48 selektiv verstellbar
ist zwischen einer geschlossenen Position, wobei verhindert wird,
dass Druckluft sich hierdurch bewegt, und einer offenen Position,
wobei Druckluft hierdurch aus dem Kanal 44 austreten darf;
(e) Berechnung einer maximalen Spannung, unter die ein in der Spritzgießmaschine
geformter Plastikschuss gesetzt wird, wobei die Spannung die Folge
einer volumetrischen Schrumpfung ist, die eintritt, wenn das Plastik
in der Kavität der
Form abgekühlt
wird; (f) Unter-Druck-Setzen eines Schusses geschmolzenen Plastiks
im Zylinder 16 der Spritzgießmaschine auf einen ersten
Schmelzedruck, wobei der erste Schmelzedruck im Wesentlichen gleich der
maximalen Spannung ist; (g) Verstellen des ersten Ventils 46 in
die offene Position; (h) Verstellen des zweiten Ventils 48 in
die geschlossene Position; (i) Einführen von Druckluft durch das
erste Ventil 46 in die Kavität 30, bis der Luftdruck
in der Kavität
im Wesentlichen gleich dem ersten Schmelzedruck ist; (j) Verstellen
des ersten Ventils in die geschlossene Position; (k) Beginnen mit
der Einspritzung des Plastikschusses in die Kavität 30;
(1) Erhöhen
des Schmelzedrucks des Plastikschusses auf einen zweiten Schmelzedruck;
auf diese Weise Erzeugung einer Druckdifferenz zwischen dem zweiten
Schmelzedruck und dem Gasdruck in der Kavität; (m) Aufrechterhalten der
im Wesentlichen konstanten Druckdifferenz zwischen dem zweiten Schmelzedruck
und dem Luftdruck in der Kavität
für einen
beträchtlichen
Teil der Zeitspanne, in der Plastik in die Kavität gespritzt wird; (n) Verstellen
des zweiten Ventils 48 in die offene Position, um Druckluft
aus dem Kanal entweichen zu lassen; und (o) Rückkehr zu Schritt (f).
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Es
versteht sich, dass diese Schritte nicht unbedingt sequenziell ausgeführt werden
müssen.
Variationen in der Reihenfolge der bei diesem Verfahren vorgesehenen
Schritte kommen im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht.
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Die
Bezugnahme auf 4 stellt die Grundlage für die Beschreibung
der Ventile 46, 48 und des Entlüftungssystems
dar, wie in der zweiten oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung vorgesehen. Beginnend mit Schritt (h) der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird das erste Ventil 46 in
die offene Position verstellt und das zweite Ventil 48 in
die geschlossene Position vor der Zeitspanne t1 von 4 verstellt.
Während
der Zeit t1 wird durch das erste Ventil 46 Druckluft in
die Kavität 30 eingeführt, bis
der Luftdruck in der Kavität
im Wesentlichen gleich dem ersten Schmelzedruck ist. Das erste Ventil 46 wird
daraufhin in die geschlossene Position verstellt. Das erste und
das zweite Ventil bleiben geschlossen, während das geschmolzene Plastik
in die Kavität
gespritzt wird. Eine Druckdifferenz wird daraufhin zwischen dem
Luftdruck in der Kavität
und einem zweiten Schmelzedruck für eine beträchtliche Zeitspanne (T4) hergestellt
und aufrechterhalten. Der Schmelzedruck und der Luftdruck werden
daraufhin gleich gemacht (T5, T6), und das zweite Ventil 48 wird
daraufhin in die offene Position verstellt, um Druckluft aus dem
Kanal entweichen zu lassen (T7).
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Der
Zweck dieses geschlossenen Entlüftungssystems
ist, für
das geschmolzene Plastik ein Formumfeld zu schaffen, wobei auf jedes
einzelne Gasmolekül
wirkende Drücke
so ausgeglichen werden, dass nur wenig Gasbewegung im Plastik zwischen
nebeneinander befindlichen Molekülen
stattfindet. Dieses Gleichgewicht verhindert, dass sich Gasmoleküle zur Oberfläche des
Plastiks hinbewegen oder sich mit anderen Gasmolekülen verbinden,
um größere Lunker
oder Zellen zu bilden.
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Ein
Fachmann wird den Nutzen des Hinzufügens chemischer Treibmittel
zu geschmolzenem Plastik zu würdigen
wissen. Chemische Treibmittel sind nützlich für das Kontrollieren der in
der Schmelze bei der Plastifizierung zerlegten und eingeschlossenen
Gasmenge. Diese Treibmittel erzeugen bei der Erhitzung inerte Gase.
Die Gase erzeugen in dem Material Lunker, was zu einer beträchtlichen
Verringerung des Teilgewichts führen
kann, und der Druck dieser Lunker kann genutzt werden, um zum Füllen der
Kavität
beizutragen und das Plastik gegen die Wände der Kavität zu drücken.
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Unter
Bezugnahme auf die 1-3 sieht
die vorliegende Erfindung weiterhin eine Form 22 zur Verwendung
in einer Spritzgießmaschine 10 vor.
Die Form hat eine vordere Hälfte 24 und
eine hintere Hälfte 26,
wobei die vordere Hälfte 24 eine
hierdurch gebildete Öffnung 28 zur
Aufnahme geschmolzenen Plastiks von der Spritzgießmaschine
hat. Die vordere Hälfte 24 und
die hintere Hälfte 26 wirken
zusammen, um dazwischen eine Kavität 30 zu bilden. Die
Kavität 30 ist
in fluidischer Verbindung mit der Öffnung 28, um geschmolzenes
Plastik davon aufzunehmen. Eine Vielzahl von Entlüftungen
werden in der hinteren Hälfte
der Form gebildet, wie in 2 gezeigt.
Die Entlüftungen 42 haben
erste und zweite Enden. Das erste Ende jeder der in Vielzahl vorhandenen Öffnungen
ist in fluidischer Verbindung mit der Kavität 30. Die Entlüftungen
sind gemäß der folgenden
Formel so aufgebaut, dass in der Kavität 30 ein im Wesentlichen
konstanter Luftdruck aufrechterhalten wird, während die Kavität mit Plastik
gefüllt
wird: A = 0,24241·W·√T1/(C·P1), wobei
A eine Querschnittsfläche
einer Entlüftung
ist, W das Ausströmen
von Druckluft durch die Entlüftung
in Pfund pro Sekunde ist (wobei 1 Pfund pro Sekunde 0,45 Kilogramm
pro Sekunde entspricht), C ein Strömungskoeffizient ist, P1 der
Luftdruck in der Kavität
in Pfund pro Quadratzoll ist (wobei 1 Pfund pro Quadratzoll 703,07
Kilogramm pro Quadratmeter entspricht) und T1 eine Temperatur in
der Kavität
in Grad Fahrenheit ist (wobei Grad Fahrenheit in Grad Celsius durch
die Subtraktion von 32 und die Multiplikation mit 5/9 umgerechnet
wird).
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Ein
Kanal 44 wird in der hinteren Hälfte der Form gebildet. Der
Kanal 44 ist in fluidischer Verbindung mit dem zweiten
Ende jeder der in Vielzahl vorhandenen Entlüftungen 42. Die Kavität 30,
die Entlüftungen 42 und
der Kanal 44 werden in 3 gezeigt.
Ein Paar Ventile 46, 48 sind in selektiver fluidischer
Verbindung mit dem Kanal 44. Das erste Ventil 46 ist
so angepasst, dass es selektiv Druckluft von einer pneumatischen Leitung 34 aufnimmt,
um den Kanal 44 mit Druckluft zu versorgen. Das zweite
Ventil 48 ist so angepasst, dass es das Ausströmen von
Druckluft vom Kanal 44 selektiv zulässt.
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Eine
Gummidichtung 38 ist in der hinteren Hälfte der Form vorgesehen und
begrenzt die Kavität
und den Kanal und ist zwischen der vorderen Hälfte und der hinteren Hälfte positioniert,
um das Austreten von Druckluft aus der Kavität und aus dem Kanal zu verhindern,
während
die Kavität
mit geschmolzenem Plastik gefüllt
wird. Bei der Einspritzung neigen die vordere Hälfte und die hintere Hälfte der
Form dazu, ein wenig auseinander zu gehen. Die Gummidichtung 38 verhindert
das Ausströmen
von Druckluft aus der Kavität,
wenn dieses Auseinandergehen eintritt.
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Während die
besten Ausführungsformen
der Erfindung detailliert beschrieben wurden, werden diejenigen,
die mit dem Fachgebiet vertraut sind, das diese Erfindung betrifft,
verschiedene Alternativmodelle und -ausführungsformen bezüglich der
Ausführung
der Erfindung erkennen, wie von den folgenden Patentansprüchen definiert.
