DE839714C - Spritzgußmaschine für plastische, insbesondere warmhärtbare Kunststoffe - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1952

C 3493 XIl I 39 a

l>ic Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgußmaschine für plastische Kunststoffe, insbesondere solcher auf der Basis warmhärtbarer Kunstharze.

Es sind schon zahlreiche Yerfahretuind Maschinen für Spritzgiißformung der verschiedenen Arten plastischer Stoffe vorgeschlagen worden. Einige dieser Entwicklungen befaßten sich zwar auch mit der Spritzguüformuug von wärmehärtbaren Kunststoffen, behandelten aber meistens Spritzgul.iformung geringer Mengen von Kunstharz, worin bei jedem Arbeitsgang die gesamte Menge des plastisch gemachten Kunststoffes aufgebraucht wird. Diese Beschränkung war durch die physikalischen und chemischen Veränderungen bedingt, die in wärmehärtbaren Kunststoffen auftreten, wenn sie über eine gewisse Temperatur hinaus erwärmt werden, die man I lärtungstemperatur nennt. Neuerdings sind auch Maschinen für Spritzgul.iformung von warmhärtbaren Kunststoffen entwickelt worden, bei denen größere Mengen von Kunststoffen gebraucht werden, bei denen aber kleinere Dosen des Materials kurz vor der Einspritzung in die Form auf eine Temperatur, die über der Härtungstemperatur liegt, erhitzt werden. Diese Entwicklungen hatten aber nur teilweise Erfolg. Bei einem dieser Verfahren wurde z. B. die Düse, nachdem genügend Kunststoff zur Füllung der Form hindurchgegangen war, schnell abgekühlt, um vorzeitiges Erhärten des Kunststoffes in ihr zu verhindern. Trotzdem traten bei diesen und ähnlichen Verfahren Schwierigkeiten in der Düse auf, da die Wärrrie des in der Form befindlichen Kunststoffes, der durch Hitze erst vollständig gehärtet wird, sich durch Leitung auf die Düse überträgt und meistens den in der Düse befindlichen Kunststoff ebenfalls härtet. Wenn das eintritt, wird die Düse durch einen harten unschmelzbaren

Pfropfen verstopft, und der nächste Arbeitsgang der Maschine ist so lange verhindert, bis die Düse wieder gereinigt ist.

Die Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten durch Verwendung eines zweiteiligen Erhitzers, der von zugehörigen Formteilen getragen und durch den das Material erst beim Eintritt in die Form erhitzt wird, sowie ferner durch Anordnung einer Isolierung, die eine Wärmeübertragung von

ίο den Formteilen und dem Erhitzer auf den Einspritzzylinder verhindert. Der Erhitzer kann aus elektrischen Heizelementen bestehen, die den Heizkanal umgeben, durch den das Material hindurchgespritzt wird, und der derart komisch ausgebildet ist,daß das Material, wenn es in der Form und im Erhitzerkanal erhärtet ist, durch Trennung der Formhälften aus dem Kanal leicht herausgenommen werden kann. Vorzugsweise wird der Verbindungskanal zwischen dem Erhitzerkanal und dem Einspritzzylinder beispielsweise durch Wasserschlangen auf einer Temperatur gehalten, die unterhalb der Erhärtungstemperatur liegt. Dazu dienen z. B. Kühlwasser-. schlangen im Bereich dieses Verbindungskanals.
Bei einer solchen Anordnung ist eine Erhärtung des Materials in der Düse unmöglich, da die erforderliche Erhitzung des Materials erst in der Form selbst bzw. beim Eintritt in dieselbe stattfindet. Natürlich können auch thermoplastische Kunststoffe oder Kunstharze <in der neuen Spritzgußmaschine verarbeitet werden. Spritzgußformung thermoplastischer Kunststoffe jedoch bringt nicht so große Schwierigkeiten mit sich wie Spritzgußformung wärmehärtbarer Kunststoffe, da die durch Temperaturänderung hervorgerufenen Veränderungen bei den ersteren umkehrbar sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.

In den Zeichnungen stellt

Fig. ι eine hydraulische Presse teilweise im Schnitt mit einer Zuführungseinrichtung für Kunststoff und einer Form nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den unteren Teil der Form, in der beispielsweise ein Steuerrad für ein Kraftfahrzeug hergestellt werden kann,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3 dar.

In Fig. ι ist eine hydraulische Presse 20 mit einem festen oberen Joch 22 und einem in Bezug auf dieses beweglichen unteren Joch 24, das von einem Kolben 26 getragen wird, der in dem hydraulischen Zylinder 28 läuft, veranschaulicht. Das Joch 24 wird von zwei senkrechten Säulen 30 geführt, so daß bei einer Bewegung des Kolbens 26 das Joch 24 sich in genauer Ausrichtung mit dem Joch 22 bewegt. Von dem Joch 22 wird ein oberer Formteil 32 gehalten, während das untere Joch 24 den unteren Formteil 34 trägt. In den beiden Forrrihälften befinden sich einander ergänzende Ausnehmungen 36, so daß die Form vollständig ist, wenn die beiden Teile aufeinander zu liegen kommen, wie das in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Vorrichtung 38 zum Zuführen von Material, die an der Presse 20 angebracht ist, besteht aus einem Zylinder 40 mit einem Kolben 42, der durch die bei 44 angedeutete Vorrichtung hydraulisch betätigt wird. Der Kolben 42 gleitet in dem Zylinder 40, in dem sdch ein Leitkörper 46 befindet, der als Verteiler für den Kunststoff dient. Der Zylinder 40 wird in seinem oberen Teil durch elektrische Heizwicklungen 48 erwärmt und in seinem Unterteil durch den Kühler 50 gekühlt. Der untere Teil des Zylinders 40 steht über einen schrägen Einlaßkanal 52 mit dem Vorratsbehälter 54 in Verbindung, der mit pulverförmigem Kunststoff 56 gefüllt ist. Der Einlaßkanal 52 ist mit einem zweiten Zylinder 58 verbunden, in dem sich ein Kolben 60 befindet, der eine öffnung 62 aufweist, die sich mit dem Einlaß 52 überdeckt, wenn sich der Kolben in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet. Wird der Kolljen 42 durch die Vorrichtung 44 nach unten bewegt, so geht der Einfüllkolben 60 ebenfalls nach unten, wodurch die öffnung 62 sich nicht mehr mit dem Einlaß 52 überdeckt. Im unteren Totpunkt jedoch deckt sich die öffnung 62 mit dem Kanal 64 des Vorratsbehälters 54, wodurch pulverförmiger Kunststoff in die öffnung 62 hineinfließt und sie anfüllt. Bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Kolbens 60, wenn die öffnung 62 sich wieder mit dem Einfüllkanal 52 deckt, fällt der in ihm enthaltene Kunststoff in den Einfüllkanal 52.

Dieser pulverförmige Kunststoff gelangt dann in den Hauptzylinder 40, wenn der Kolben 42 seinen unteren Totpunkt erreicht. So wird bei jedem Hub des Kolbens 60 jedesmal ein abgemessenes Quantum Kunststoff in den Zylinder 40 eingefüllt und beim Rückgang des Kolbens 42 aus dem Zylinder 40 wieder ausgestoßen. Das obere Ende des Zylinders 40 hat einen Halsteil 66, der in einer Düse 68 endet, die vorzugsweise kugelig ausgebildet ist. Die Kugeldüse paßt genau an eine entsprechende Eingußmulde

70, in der sie eingeklemmt wird und deren Hälften an den oberen und unteren Formteilen 32 und 34 sitzen. Daraus erhellt, daß l>ei jedem Umlauf des Kolbens 42 eine kleine Ladung Kunststoff in die Form eingespritzt wird, da die Düse 68 mit der Form in Verbindung steht.

Durch die um den Einspritzzylinder 40 gelegte Heizwicklung 48 wird der in ihm befindliche Kunststoff bis zu einem gewissen Grade plastisch gemacht. Er wird aber nur auf eine Temperatur erwärmt, die unter der Härtungstemperatur liegt und für die einzelnen Kunststoffe verschieden ist. Die Eingußmulde 70, in der die Düse 68 eingespannt ist, wird vollständig von den Formteilen 32 und 34 getragen und kann, falls notwendig, von den wärmeführenden Teilen isoliert werden. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird die Eingußmulde jedoch durch den Umlauf von Flüssigkeit in den Kanälen

71, deren Temperatur kontrolliert wird, im wesentlichen auf der gleichen Temperatur gehalten wie der obere Teil des Zylinders 40. Auf diese Weise hält die in den Kanälen 71 umlaufende Flüssigkeit die

Temperatur der Eingußmulde 70 um den erforderlichen Betrag unterhalb der Temperatur, bei der eine nicht umkehrbare Umwandlung des Kunststoffes erfolgt, und verhindert gleichzeitig einen Wärmeübergang von der Form auf den Einspritzzylinder. Falls der Flüssigkeitsumlauf durch die Kanäle 71 nicht ausreichen sollte, um das zu erreichen, kann die Eingußmulde, wie oben schon erwähnt, noch isoliert werden.

Die Düse 68 liegt in einer Achse mit dem durch die Eingußmulde 70 führenden Kanal 72 und steht außerdem mit einem Erhitzer 74 in Verbindung, durch den ein Kanal 76 hindurchgeht, der ebenfalls in gleicher Achse mit der Düse liegt. Der Kanal 76 hat den in Fig. 4 dargestellten Querschnitt, der nach jeder Seite hin abnimmt, so daß der in ihm erhärtete Kunststoff beim Auseinandernehmen der Form 'leicht entfernt werden kann. Der Erhitzer 74 ist durch eine Zwischenlage 78 von dem übrigen Teil der Form und von der kühleren Eingußmulde 70 isoliert, die er dadurch bis zu einem gewissen Grade von der übrigen Form abschirmt. Der Erhitzer 74 besteht aus einer Anzahl in Längsrichtung neben dem Kanal 76 liegender Heizelemente 80. Diese Heizelemente müssen imstande sein, das durch den Kanal 76 gedrückte Material auf eine Temperatur von ungefähr 195⁰ C zu erhitzen, wenn dieses Material normalerweise bei ungefähr 175⁰ C erhärtet. Es ist klar, daß diese Temperatur durch entsprechende Regelung des Heizstromes kontrolliert werden kann. Wenn so der Kunststoff durch den Kanal 76 des Erhitzers 74 gedrückt wird, wird er auf eine Temperatur erwärmt, die über der Härtungstemperatur liegt, und anschließend in die Form gespritzt, die im vorliegenden Fall eine Einlage 82 enthält, wie sie in Steuerrädern gebraucht wird. Selbstverständlich können die Formen je nach Bedarf ausgebildet sein.

In den Formhälften 32 und 34 sind Heizschlangen 84 und 86 vorgesehen, die z. B. durch Dampf geheizt werden können und die den Kunststoff weiter erhitzen und zum Erhärten bringen, wenn die Form restlos gefüllt ist. Sobald die Form gefüllt ist, kann der Strom an den Heizelementen 80 abgeschaltet werden, da die Heizschlangen 84 und 86 dann ausreichen, um den Kunststoff vollständig zum Erhärten zu bringen. Während dieses Erhärtungsvorganges ist die auf den Kunststoff einwirkende Temperatur gewöhnlich so hoch, daß etwas Wärme nach rückwärts in den Teil 70 der Form abzufließen vermag, die aber nicht ausreicht, um ein Erhärten des Kunststoffes in dem Kanal 72 zu bewirken. In keinem Fall kann die Wärme jedoch bis hinter die Düse 68 zurück vordringen, da diese vorzugsweise durch Wasser in der Rohrschlange 88 gekühlt ist.

Nachdem der Kunststoff in der Form vollständig

erhärtet ist, trennt der Kolben 26 die Formhälften 32 und 34 voneinander, worauf der fertige Teil, im vorliegenden Falle ein Lenkhandrad, aus der Form herausgenommen wird. An ihm sitzt dann der Eingußpfropfen, der mindestens die Länge des Erhitzers 74 aufweist. Es liegt auf der Hand, daß etwaiges teilweises Erhärten des Kunststoffes, das in der Eingußmulde 70 durch Wärmeleitung auftritt, unschädlich ist, da sie denselben Querschnitt wie der Durchgang im Erhitzer hat, so daß dieser Teil mit dem Eingußpfropfen zusammen entfernt werden kann. Der Einguß wird dann abgebrochen. Es ist auch klar, daß kein erhärteter Kunststoff in der Form zurückbleibt und daß keine Möglichkeit für ein vorzeitiges Erhärten des Kunststoffes in irgendeinem Teil der Form oder dem Einspritzteil besteht, das schwierig zu reinigen wäre.

In der Praxis wird der Kolben 42 mit Bezug auf die Einspritzmenge, die aus dem Vorratsbehälter 54 in den Zylinder 40 gefördert wird, so bemessen, daß ein Hub des Kolbens 42 genügt, um die Form vollständig zu füllen. Man kann jedoch den gleichen Kolben und die gleiche Zuführungsvorrichtung auch für andere Formen verwenden, wenn man mehrere Kolbenhübe oder nur einen Teil des Hubes ausnutzt. In allen Fällen arbeitet die Maschine zufriedenstellend. Da bei der vorliegenden Konstruktion die Kunststoffzuführung von Zylinder 40 zur Düse 68 notgedrungen im rechten Winkel verläuft, ist in der Verlängerung der Düse 68 ein Reinigungsloch 90 vorgesehen, das normalerweise mit einem Stopfen verschlossen ist, so daß sich nach Herausnahme des Stopfens die Düse 68 durch eine Stange leicht reinigen läßt. Durch die Teilung des Erhitzers, der in der Form eingebaut ist, sind die in früheren Konstruktionen ähnlicher Art von Spritzgußmaschinen für wärmehärtende Kunststoffe aufgetretenen Schwierigkeiten überwunden.

Claims (3)

PaTENTANSPR OCH1E:

1. Spritzgußmaschine für plastische, insbesondere warmhärtbare Kunststoffe mit einer zweiteiligen Spritzgußform und einem Einspritzzylinder, gekennzeichnet durch einen zweiteiligen Erhitzer (74), der von den zugehörigen Formteilen (32, 34) getragen wird und eine Isolierung (78) besitzt, die eine Wärmeübertragung von den Formteilen (32, 34) und dem Erhitzer (74) auf den Einspritzzylinder (40) verhindert.

2. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzer (74) aus elektrischen Heizelementen (80) besteht, die den Heizkanal (76) umgeben, der derart konisch ausgebildet ist, daß der gehärtete Kunststoff nach der Trennung der Formhälften (32, 34) aus dem Kanal (76) leicht herausgenommen werden kann.

3. Spritzgußmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Verbindungskanal (72) zwischen dem Heizkanal (76) und dem Einspritzzylinder (40), der beispielsweise durch Wasserschlangen (71) auf einer Temperatur gehalten werden kann, die unterhalb der Erhärtungstemperatur liegt. iao

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5020 5. 52