NL8300622A - Werkwijze voor het spuitgieten van dikwandige vormstukken en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze. - Google Patents

Description

'* ::1¾ 82.5125/vdV/Rdm/sme ^

Korte aanduiding: Werkwijze voor het spuitgieten van dikwan- dige vormstukken en inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijze.

Door Aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:

Roelof van der Vijgh te Zwolle

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het spuitgieten van dikwandige vormstukken uit kunststof in een spuitgietmatrijs, waarbij het kunststofmateriaal met geringe druk en in plastische toestand in de matrijsholte wordt 5 geïnjecteerd, waarna onder handhaving van de toevoer de druk een weinig wordt verhoogd tijdens de afkoeling van het in de vormholte geïnjecteerde materiaal. Bij het spuitgieten van vormstukken met een geringe wanddikte, bijvoorbeeld een wanddikte van 2 tot 5 mm, ontstaan geen problemen in verband 10 met de uiteindelijke vormgeving van het produkt, omdat hierbij hoge drukken worden toegepast, die hoge sluitkrachten van de matrijshelften noodzakelijk maken. De afkoeling vindt in de matrijs plaats en de daardoor ontstane krimp wordt door de kern opgevangen. Inzakkingen van het materiaal in de wanden 15 ten gevolge van het krimpen van materiaal komen bij deze hoge drukken praktisch niet voor, terwijl door de algehele afkoeling in de matrijs nauwelijks vormveranderingen ten gevolge van krimp optreden.

Bij het vervaardigen van dikwandige vormstukken dient 20 niet alleen de vullingsgraad van de vormholte onder controle te worden·gehouden, doch ook het temperatuurverloop van het te injecteren materiaal.

In het boek "Grundzüge der Spritzgiesstechnik" van Walter Mink, 3e uitgave, 1966 van Zechner & Hüthig Verlag 25 GmbH te Speyer, Wenen en Zürich is op pagina’s 251-254 aangegeven op welke wijze de persdrukken nauwkeurig kunnen worden geregeld en op welke wijze de vullingsgraad van een vormholte voor een dikwandig vormstuk onder controle kan worden gehouden.

In het algemeen moet de te verwerken kunststof zeer heet, 30 tot dicht bij de chemische ontledingstemperatuur zijn om het 8300622 - 2 - materiaal in een zeer plastische toestand in de matrijsholte te kunnen brengen. Voorts is op de betreffende pagina’s aangegeven dat het spuitgieten met een lagere stromingssnelheid dient te geschieden dan wanneer dunwandige vormstukken zouden 5 worden gespoten. Het met kleine stromingssnelheid aanspuiten, waardoor het vullen van de vorm gelijkmatig en langzaam geschiedt, zou het vormen van een ruw ongelijkmatig oppervlak, alsmede het vormen van gietgallen en scheurvorming moeten voorkomen. Verder is in verband met de sterke krimp van het 10 materiaal tijdens afkoeling een druk gehandhaafd van hogere waarde, vergelijkbaar met de druk die bij het spuitgieten van dunwandige vormstukken wordt gebruikt. Ondanks deze richtlijnen is het steeds moeilijk gebleven vormstukken te vervaardigen die qua maatvoering binnen de vereiste fabricatie-15 toleranties moeten liggen en het vormstuk een glad uiterlijk zonder inzakkingen en krimpholtes te geven.

De uitvinding heeft tot doel het spuitgieten van dik-wandige vormstukken mogelijk te maken zonder dat de genoemde nadelen optreden en volgens de uitvinding wordt dit bereikt 20 met een nieuwe werkwijze die daaruit bestaat, dat het in de vormholte van de matrijs injecteren van het kunststofmateriaal in drie fasen geschiedt, waarbij in een eerste fase kunststofmateriaal met hoge stroomsnelheid in de vormholte wordt geïnjecteerd, in een tweede fase het kunststofmateriaal met la-25 gere stroomsnelheid en lage druk wordt ingebracht en in een derde fase, de eindfase van het vullen, bij reeds geheel gevulde vormholte, de toevoer van kunststofmateriaal in zeer plastische toestand wordt gehandhaafd onder hogere doch nog steeds voor spuitgieten lage druk. Tijdens deze eindfase wordt 30 de afkoeling van het vormstuk ingeleid.

Het voordeel hiervan is, dat tijdens het koelen van de wand het materiaalvolume in de matrijsholte gelijk blijft, zodat geen krimpholten ontstaan.

De nieuwe werkwijze volgens de uitvinding bestaat daarom 35 ook daaruit dat een materiaalstroom van vloeibaar kunststofmateriaal tussen de spuitinrichting en de kern van de wand van het vormstuk onder verhoogde doch relatief lage druk wordt gehandhaafd totdat verstarring van de wandkern door af- 8300622 - 3 - s koeling optreedt. Het vormstuk wordt bij voorkeur daarna geforceerd gekoeld. Dit kan geschieden doordat het vormstuk na de eerste koelperiode, tijdens welke nog materiaal wordt toegevoegd, uit de matrijs wordt verwijderd en bijvoorbeeld met 5 een koelvloeistof wordt nagekoeld in de tweede koelperiode.

Het is van belang dat de produkthuid tussen de twee koelpe-rioden niet weer opwarmt. Voorts wordt een dikwandig vormstuk dat nauwkeurig binnen vervaardigingstoleranties moet liggen, verkregen doordat het vormstuk eventueel tezamen met 10 gedeelten van vormbepalende onderdelen van de spuitgietmatrijs uit de matrijs wordt verwijderd en in koelvloeistof wordt gedompeld totdat de kern van de wand van het vormstuk een temperatuur vrijwel overeenkomend met de omgevingstemperatuur heeft bereikt.

15 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het uitvoeren van de nieuwe werkwijze en deze inrichting omvat een spuitgietmatrijs en inrichting voor het verhitten en toevoeren van het kunststofmateriaal. Om nu geheel overeenkomstig de nieuwe werkwijze dikwandige vormstukken met 20 deze inrichting te kunnen vervaardigen, is de inrichting volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat tussen tenminste één aanspuitopening van de vorraholte van de matrijs en de spuit-gietinrichting voor elke aanspuitopening een aanspuitbus is aangebracht, welke aanspuitbus een zo grote doortocht bezit, 25 dat het plastische kunststofmateriaal in deze aanspuiting invriest gelijktijdig met de kern van de wand, zodat zonder dat het opbouwen van een hoge druk vereist is, de vormholte tot het laatst toe gevuld blijft. Eventueel kan de aanspuitbus van de verwarmingselementen of een verwarmingselement 30 voorzien zijn. Verder is een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze zodanig uitgevoerd, dat de vormholte van de matrijs de configuratie van het vormstuk bepalende vormdelen en/of kerndelen bevat en dat tenminste één gedeelte hiervan uit de matrijs verwijderbaar is en naar een koelbad transpor-35 teerbaar is met het vormstuk. Het is hierbij mogelijk om direct, aan de van het vormstuk afgekeerde zijde van de vorm- of kerndelen, die uit relatief dun hoogwaardig vormvast materiaal kunnen bestaan, met een koelmedium in aanraking te laten 8300622

* V C

- 4 - komen, zonder dat eerst grote afstand via een warmteoverdra-gend materiaal overbrugd behoeven te worden. Het uit de matrijs verwijderen van het vormstuk heeft verder het voordeel dat het vormstuk zeer snel tot op lage temperatuur kan worden ge-5 koeld. Afgezien hiervan kan met een tweede stel vorm- of kerndelen de produktiecyclus worden vervolgd, zodat de produktie wordt verhoogd.

Opgemerkt wordt, dat het uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7311557 op zichzelf bekend is gespoten, bij voorkeur 10 dikwandige, vormstukken uit een matrijs te verwijderen en deze buiten de matrijs gedeeltelijk op kernen geheel te laten afkoelen. Hierbij worden twee stellen kernen toegepast, waarvan één stel in de matrijs en een ander stel buiten de matrijs afwisselend wordt gebruikt. Het gaat hierbij hoofdzakelijk 15 om de verkorting van de spuitcyclus en niet om een hoge vul-lingsgraad van de matrijsholte te verkrijgen.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een vormstuk vervaardigd volgens de nieuwe werkwijze volgens de uitvinding, welk vormstuk daardoor is gekenmerkt, dat de wanddikte van 20 het vormstuk 6 mm of meer bedraagt.

De uitvinding wordt nu aan de hand van de bijgaande tekening nader toegelicht, waarin: fig. 1 een doorsnede door een gedeelte van een spuit-gietmatrijs met een gedeelte van een spuitinrichting uitge-25 voerd voor het spuitgieten van dikwandige vormstukken; en fig. 2 een zijaanzicht van een dikwandig vormstuk dat wordt gekoeld of afgeschikt in een daartoe bestemd bad, toont.

Bij de nieuwe werkwijze voor het spuitgieten van dik-30 wandige vormstukken uit kunststof in een spuitgietmatrijs, waarbij het kunststofmateriaal met geringe druk en in zeer plastische toestand in de matrijsholte wordt gebracht, waarna onder handhaving van de toevoer de druk een weinig wordt verhoogd tijdens de beginnende afkoeling van het in de vormholte 35 aanwezige materiaal. Een belangrijke verbetering wordt bereikt doordat het in de vormholte van de matrijs brengen van het kunststofmateriaal in drie fasen geschiedt, waarbij in een eerste fase het kunststofmateriaal met hoge stroomsnel- 8300622 S5WW· r 9 φ.

- 5 - heid in de vormholte wordt geïnjecteerd en in een tweede fase de vormholte wordt gevuld met het kunststofmateriaal bij lage stroomsnelheid (en lage druk) in de eindfase van het vullen van de vormholte, een derde fase wordt bij geheel gevulde 5 vormholte de toevoer van kunststofmateriaal in zeer plastische toestand gehandhaafd onder hogere doch nog steeds voor spuitgieten lage druk. De afkoeling van het vormstuk wordt in deze fase ingeleid. Dit zal worden toegelicht aan de hand van fig. 1 waarin de spuitmond van een spuitgietinrichting 10 van het schroeftype met het cijfer 1 is aangegeven. De spuitgietinrichting is zodanig ingericht dat deze na het injecteren aoor draaien van de schroef materiaal in gesmolten toestand kan afgeven. De verbinding tussen spuitgiet-unit en matrijsholte wordt gevormd door de aanspuitbus 5, welke van verwar-15 mingselementen k voorzien kan zijn. In de spuitgietinrichting wordt het kunststofmateriaal, dat door de arcering 6 is aangegeven, tot een zeer plastische toestand verhit om vervolgens via de aanspuitbus 5 op een temperatuur die nog geen chemische ontleding van het kunststofmateriaal veroorzaakt in de 20 matrijsholte komen. De opbrengst van de spuitgietmachine met het spuitmondstuk 1 is zodanig dat het materiaal met grote snelheid in de matrijsholte kan stromen. Dit is de eerste fase van het injecteren. Hierbij wordt de vormholte gedeeltelijk met kunststofmateriaal 6* gevuld, terwijl in een twee-25 de fase van het vullen, het kunststofmateriaal met lagere stroomsnelheid en lage druk, teneinde het kunststofmateriaal goed tegen de vormholte omgevende wanden te laten aandrukken.

Een navulling van het kunststofmateriaal tijdens het begin van de koeling vindt plaats bij iets verhoogde druk. Hiermee 30 wordt dus de eindfase van het vullen van de vormholte bereikt.

Door de hoge snelheid van het injecteren in de beginfase, wordt het kunststofmateriaal door de inwendige wrijving zeer plastisch, zodat geen oriëntatie ontstaat en vormvastheid wordt gegarandeerd. Door het aanhouden van de druk en het 35 plastisch houden van het materiaal in de aanspuitbus zal een constante druk in de kern van het plastische materiaal in de vormholte gehandhaafd blijven. Er blijft een verbinding van vloeibaar kunststofmateriaal tussen de spuitgietinrich- 8300622 Λ * 4 - 6 - ting en de kern van de wand van het vormstuk onder verhoogde, doch relatief lage persdruk totdat verstarring van de wand-kern door afkoeling optreedt. De afkoeling kan geschieden door op de gebruikelijke manier de matrijs te koelen en het 5 vormstuk wordt geforceerd nagekoeld, zoals hierna nog zal worden toegelicht. Krimp tijdens de beginfase van het koelen van het materiaal wordt dus steeds aangevuld met plastische kunststof tot in de kern van de wand van het vormstuk, zodat geen zakkingen in de wandoppervlakken of krimpholtes in het 10 inwendige kunnen ontstaan.

Het vormstuk kan hierbij na een eerste koelperiode uit de matrijs worden verwijderd en met een koelvloeistof worden afgeschrikt, bijvoorbeeld doordat het vormstuk (eventueel) tezamen met gedeelten van vormbepalende onderdelen van de 15 spuitgietmatrijs uit de matrijs wordt verwijderd en in koelvloeistof wordt gedompeld totdat de kern van de wand van het vormstuk een temperatuur, ongeveer overeenkomend met de omgevingstemperatuur, heeft bereikt. Dit zal worden toegelicht aan de hand van een beschrijving van de inrichting voor 20 het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding, welke inrichting een spuitgietmatrijs 2, 2a en een spuitgietinrich-ting 1 voor het verhitten en toevoeren van het kunststofma-teriaal omvat. Zoals reeds ter toelichting van de werkwijze met verwijzing naar fig. 1 is vermeld, zijn tussen de aanspuit-25 opening 3 van de vormholte van de matrijs en de spuitgietin-richting 1 voor de aanspuitopening een van een verwarmingselement 4 voorziene aanspuitbus 5 aangebracht, welke aanspuit-bus een zo grote doortocit bezit, dat het zeer plastische kunst-stofmateriaal met grote stromingssnelheid injecteerbaar is.

30 De vormholte van de matrijs bevat een configuratie van het vormstuk bepalende schaaldelen 7 en 7a en/of kerndelen 8, 8a waarvan tenminste één gedeelte uit de matrijs verwijderbaar is voor het naar een koelbad 9 (fig. 2) transporteren van een vormstuk. Door de vormholte bepalende schaaldelen 7» 7a 35 en de kerndelen 8, 8a van een hoogwaardig materiaal te vervaardigen kunnen deze relatief dun zijn uitgevoerd. Hierdoor is het mogelijk de delen snel af te koelen, zodat reeds in 8300622 - • . η.......................

Ί - 7 - de matrijs een goede koeling kan optreden. Het is namelijk mogelijk koelkanalen direct achter de delen 7» 7a, 8 en 8a aan te brengen, zoals voor de matrijskern 10 met het verwijzings-cijfer 11 en voor de matrijsdelen 2 en 2a met de verwijzings-5 cijers 12 en 12a is aangegeven. De kerndelen kunnen tevens gebruikt worden om het vormstuk uit de matrijsdelen 2 en 2a te verwijderen voordat dit geheel is afgekoeld, waarbij het vormstuk op de delen 8 en 8a blijft en naar een koelplaats buiten de matrijs wordt gevoerd. Op deze koelplaats kan het 10 vormstuk zeer sterk worden afgekoeld, zodat van een afschrikken gesproken kan worden. De kerndelen 10, 10a, 10b met hieromheen het vormstuk worden dan direct in het bad, dat gevuld is bijvoorbeeld met water van 4°C, gedompeld, terwijl koelvloeistof van dezelfde temperatuur door de kern stroomt 15 zodat een algehele sterke afkoeling van het vormstuk wordt bereikt. Nadat de kern van de wanden van het vormstuk ongeveer de omgevingstemperatuur heeft bereikt, kan het geheel uit het bad genomen worden waarna de kerndelen 10, 10a en 10b uit het vormstuk worden getrokken. Gedurende de afkoel-20 tijd in het bad 9 kan een tweede stel kerndelen 10, 10a en 10b in de matrijs worden geplaatst, zodat het spuitgieten ook tijdens het afkoelen van het voorgaande vormstuk kan worden voortgezet.

Een vormstuk vervaardigd volgens de nieuwe werkwijze, 25 heeft het kenmerk, dat de wanddikte van het vormstuk 6 mm of meer bedraagt. Op de hierboven beschreven wijze is het mogelijk geheel nauwkeurig aan de maat zijnde vormstukken te vervaardigen, zonder dat de wand delen van inzakkingen of andere onvolmaaktheden zijn voorzien.

8300622

Claims (8)

1. Werkwijze voor het spuitgieten van dikwandige vormstuk-ken uit kunststof in een spuitgietraatrijs, waarbij het kunst-stofmateriaal met geringe druk en in plastische toestand in de matrijsholte wordt geïnjecteerd, waarna onder handha-5 ving van de toevoer de druk een weinig wordt verhoogd tijdens de afkoeling van het in de vormholte geïnjecteerde materiaal, met het kenmerk, dat het in de vormholte van de matrijs injecteren van het kunststofmateriaal in drie fasen geschiedt, waarbij in een eerste fase het kunststofmateriaal 10 met hoge stroomsnelheid in de vormholte wordt geïnjecteerd, in een tweede fase de vormholte bij lage stroomsnelheid wordt gevuld en in een derde fase bij geheel gevulde vormholte de toevoer van kunststofmateriaal in plastische toestand wordt gehandhaafd onder hogere doch nog steeds voor spuitgieten 15 lage druk, terwijl de afkoeling van het vormstuk wordt ingeleid.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat een verbinding van vloeibaar kunststofmateriaal tussen de spuitgietinrichting en de kern van de wand van het 20 vormstuk onder verhoogde doch voor spuitgieten lage druk wordt gehandhaafd totdat verstarring van de wandkern door afkoeling optreedt.

3. Werkwijze volgens conclusies 1 en 2,met het kenmerk, dat het vormstuk geforceerd wordt gekoeld.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3,met het ken merk, dat het vormstuk na een eerste koelperiode uit de matrijs wordt verwijderd en met een koelvloeistof wordt nagekoeld .

5. Werkwijze volgens conclusies 3 en 4,met het ken-30 merk, dat het vormstuk tezamen met gedeelten van vormbe-palende onderdelen uit de matrijs wordt verwijderd en in 8300622 - 9 - koelvloeistof wordt gedompeld totdat de kern van de wand van het vormstuk een temperatuur ongeveer overeenkomend met de omgevingstemperatuur heeft bereikt.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens 5 één of meer van de conclusies 1-5, omvattende een spuit- gietmatrijs en een spuitgietinrichting voor het verhitten en toevoeren van het kunststofmateriaal, met het kenmerk, dat tussen tenminste één aanspuitopening van de vormholte van de matrijs en de spuitgietinrichting voor elke 10 aanspuitopening een aanspuitbus is aangebracht, welke aan-spuitbus een zo grote doortocht bezit, of van verwarmingselementen is voorzien, dat het plastische kunststofmateriaal er in invriest gelijktijdig of later dan in de kern van de wand, zodat zonder het opbouwen van hoge druk de vormholte 15 tot het laatst toe gevuld blijft.

7. Inrichting volgens conclusie 6,met het kenmerk, dat de vormholte van de matrijs de configuratie van het vormstuk bepalende schaaldelen en/of kerndelen bevat en dat tenminste één gedeelte hiervan uit de matrijs verwij- 20 derbaar is voor het naar een koelbad transporteren van een vormstuk.

8. Vormstuk vervaardigd volgens conclusies 1 - 5, met het kenmerk, dat de wanddikte van het vormstuk 6 mm of meer bedraagt. 8300322