NO180526B - Fremgangsmåte til spröytestöpning av en hul plastgjenstand - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til sprøytestøpning av en hul plastgjenstand i et støpeformhulrom i et sprøytestøpeapparat hvor en flytende plastmasse injiseres inn i støpeformhulrommet som har en fasong som definerer minst en del av gjenstanden, og i støpeformhulrommet innføres det én eller flere gassmengder under trykk, hvoretter den injiserte plast bringes til å størkne, gassen ventileres fra støpeformhulrommet, og plastgjenstanden fjernes fra støpeformhulrommet.

Den foreliggende oppfinnelse har befatning med sprøytestøpning av plast og gjenstander som derved fremstilles, og vedrører nærmere bestemt sprøytestøpning av plastgjenstander som omfatter innvendige hule partier.

Foreliggende søknad korresponderer til US-patentskrift 4.781.554, "Apparatus and Method for the Injection Molding of Thermoplastic"; US-patentskrift 4.943.407 "Method and Apparatus for the Injection Molding of Plastic Articles"; og US-patentskrift 5.069.859 "Method and System for Localized Fluid-Assisted Injection Molding and Body Formed Thereby". Alle disse patentskrifter har samme søker som den foreliggende søknad.

De vanligste utfordringer som møter en produkt- utvikler innen teknikken med sprøytestøpning av plast, er å konstruere en gjenstand med tilstrekkelig styrke tilpasset til produktets anvendelsesområde og med jevn overflatekvalitet slik at den får et tiltalende utsende samtidig som man bør unngå for høy vekt, materialforbruk og tidssyklus. Hva angår konstruksjonen må det ofte foretas et kompromiss mellom styrke og plate-tykkelse. En forholdsvis tykkere plastdel i gjenstanden, såsom en avstivningsribbe vil føre til høyere vekt, materialbehov, tidssyklus og fremme dannelsen av synkemerker og andre over-flatedefekter som følge av termiske gradienter i området ved det tykkere parti.

Innen sprøytestøpeteknikken er det kjent å anvende trykkluft i forbindelse med sprøytestøpning av plastgjenstander. Som trykkfluid anvendes det typisk nitrogengass som ledes inn i støpeformhulrommet ved eller like før avslutningen av plastinnsprøytningen. Trykkfluidet tjener til flere formål. For det første muliggjør trykkfluidet at gjenstanden kan fremstilles med hule innvendige partier slik at det spares både vekt og plastmateriale. For det andre oppretter trykkfluidet inne i støpeformhulrommet et utoverrettet trykk slik at plasten trykkes mot formover-flåtene, mens gjenstanden størkner. For det tredje nedsettes syklustiden etterhvert som gassen migrerer gjennom det mest flytende innervolum av plasten og fortrenger plasten i disse områder hvor det ellers ville være behov for en lengre kjølesyklus. For det fjerde vil formen utøve sin maksimal kjølevirkning når plasten er skjøvet mot formoverflaten.

Imidlertid, når dimensjonene til den støpte gjenstand øker, må gassen gjøre mere arbeid for å migrere gjennom støpeformhulrommets volum for å medvirke under dannelsen av gjenstanden inne i hulrommet. Dersom trykket av gassen er for høyt under innstrømningen i støpeformhul-rommet er det fare for at det dannes sprekker i plasten eller blåse ut plasten inne i støpeformhulrommet, dvs. at gassen ikke holdes på plass inne i plasten. Følgelig eksisterer det praktiske begrensninger under tilpasningen av gassinnsprøytning innen sprøytestøpnings-teknikken.

I denne anledning skal det også henvises til US-patentskrift 4.101.617 som omhandler sprøyestøpefremstil-ling et lukket hullegeme av plast. En flytende plastmasse injiseres i et formhulrom hvoretter det innføres en gass under trykk som fortrenger en del av plastmassen og bringer denne til å fylle det totale formhulrom som til-svarer den utvendige form av det ønskede produkt. Den nødvendige volumøkning ivaretas ved at en av sprøyteform-halvdelene forskyves eller trekkes tilbake i takt med gassinnføringen.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en ny metode for fremstilling av hule plastgjenstander, og særlig når det gjelder hvordan den nødvendige volumøkning i formhulrommet skal ivaretas når det innføres én eller flere gasser.

Ved den foreliggende oppfinnelse tas det sikte på å kunne støpe styrkegjenstander med forholdsvis store dimensjoner, såsom for eksempel en kanalseksjonert rammedel for et motorkjøretøy eller en kjøleskapdør eller panseret på et kjøretøy omfattende en avstivningsbjelke.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at en del av plastmassen fortrenges fra støpeformhulrommet og inn i ett eller flere spill-hulrom som er strømningsforbundet med støpeformhulrommet, idet fortrengningen forårsakes av nevnte gassmengde-innføring.

Når det det innføres en første og en andre gassmengde, ifølge en foretrukket utførelse av oppfinnelsen, innføres gassmengdene enten stort sett simultant, eller ifølge en forutbestemt sekvens, i støpeformhulrommet på adskilte lokaliseringer og ved trykk som er tilstrekkelige til å fortrenge deler av plasten til motsatt anordnete spillhulrom som er i strømningsforbindelse med støpeformhulrommet.

Ved hjelp av denne utførelse kan det med vellykket resultat støpes plastgjenstander med forholdsvis større dimensjoner, og man kan utnytte fordelene med gass-sprøytestøpeteknikker.

Mere detaljert omfatter fremgangsmåten en innledende innsprøyting av en flytende plastmengde i et formhulrom som har en fasong som definerer minst én del av den plastgjenstand som skal støpes. Ved eller like før avslutningen av plastinn-sprøytingen, introduseres det en gassmengde under trykk i støpeformhulrommet for å fortrenge en del av den fortsatt flytende plast. Det fortrengte plastmengde strømmer gjennom en kanal fra støpeformhulrommet og inn i et tilkoplet spill-hulrom eller -reservoar. Reservoaret kan eventuelt fungere: i) som et tillegg til den ferdige gjenstand, ii) som en separat gjenstand, eller iii) som et hulrom for å oppta overskudd av plastmateriale for gjenoppmaling. Det er generelt den varmeste og mest flytende plastmengde som fortrenges. I denne for-bindelse kan innføringen av gassmengden under trykk tidstil-passes for å regulere mengden av den forskjøvne plastmengde, dvs. at jo lenger innføringen forsinkes, desto kjøligere og mindre flytende blir plastmassen i støpeformhulrommet.

Nå den hule plastgjenstand utformes med en innvendig integrert vegg kan det introdusere to eller flere gassladninger under trykk. Hver gassladning oppretter en celle eller et hulrom inne i gjenstanden, og cellene adskilles av membraner som fungerer som innvendige integrerte vegger slik at gjenstandens styrkeegenskaper forsterkes.

Ventileringen av gassen fra støpeformhulrommet kan gjennomføres ved å bevege en støttemekanisme for en del av den injiserte størknede plast slik at gassen kan strømme gjennom det ustøttede plastparti i reservoaret, gjennom formromkanalen eller gjennom en ubetydelig del av selve gjenstanden.

Andre fordeler og trekk ved den foreliggende oppfinnelse vil bli tydeligere i forbindelse med den etterfølgende be-skrivelse av de beste utførelser for

gjennomføring av opp-finnelsen.

• Fig. 1 viser et flytskjema som angir hovedtrinnene som anvendes under gjennomføring av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et skjematisk sidesnitt av et sprøytestøpe-apparat for plast som er tilpasset for utøvelse av fremgangs-måten ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 viser et topplanriss av apparatet følge fig. 2. Fig. 4 viser et annet skjematisk snitt av et sprøyte-støpeapparat for plast, og som viser et alternativt arrangement for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser et skjematisk sidesnitt av et ytterligere sprøytestøpeapparat for plast og som er innrettet til å støpe hule plastgjenstander som omfatter en innvendig integrert vegg, i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 viser et plansnitt av apparatet som skjematisk er vist på fig. 5. Fig. 7 viser et snitt tilsvarende som på fig. 5 hvori den innvendige vegg er forskjøvet fra den midtre plassering sammenliknet med fig. 5. Fig. 8 viser et plansnitt av apparatet ifølge fig. 7 . Fig. 9 viser et plansnitt av ytterligere et sprøyte-støpeapparatet for plast. Fig. 10 viser et forstørret skjematisk sidesnitt av apparatet ifølge fig. 9, delvis bortbrudt, og illustrerer en utførelse av et ventileringstrinn. Fig. 11 viser et tilsvarende snitt som på fig. 10, idet det illustreres en andre utførelse av ventilerings-trinnet. Fig. 12A viser tilsvarende snitt som på fig. 10, idet det illustreres en tredje utførelse av ventilerings-trinnet. Fig. 12B viser et snitt av den tredje utførelse etter ventileringen. Fig. 13A viser et snitt tilsvarende som på fig. 10, idet det illustreres en fjerde utførelse av ventilerings-trinnet. Fig. 13B viser et snitt av den fjerde utførelse etter ventileringen. Fig. 1 viser et flytskjema over de trinn som utføres under gjennomføringen av fremgansgmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

Ifølge trinn 10 innsprøytes det en smeltet plast-mengde i et formhulrom fra en sprøytestøpemaskin. Plasten er en vil-kårlig termoplast og fungerer spesielt gunstig med glass eller mineralholdige termoplastpolyester vanlig kjent under vare-merket "Valox of general Electric". Mengden er tilstrekkelig for å danne den gjenstand som skal støpes, men er fortrinnsvis mindre enn den mengde som helt ville fylle støpeformhulrommet.

Under trinn 12 introduseres en trykkgassladning i formen når injiseringen av den smeltede plastmengde er nesten avsluttet.

I trinn 14 opprettholdes gasstrømmen i formen hva gjelder trykk og varighet, samt både i mengde og i tid som er tilstrekkelig til å fortrenge en kontrollert mengde av plasten fra støpeformhulrommet og inn i et spillhulrom som står i strømningsforbindelse med støpeformhulrommet. Gassen har en tendens til å fortrenge den varmeste og mest flytende plast-mengde i støpeformhulrommets midtre parti. Følgelig får den støpte plastgjenstand et hult indre hvor den lav-viskøse plastmengde er blitt fortrengt. Nærværet av gassen fører følgelig til besparelser både i vekt og materialforbruk. Ytterligere fordeler omfatter bedre overflatekvalitet som følge av det utoverrettede trykk som gassen utøver, og den nedsatte tidssyklus som følge av fortrengningen av den for-holdsvis varme plast fra gjenstandens midtre parti.

Under trinn 16 får gjenstanden størkne inne i støpe-formhulrommet samtidig som at trykket i den innvendige

gassen opprettholdes.

Under trinn 18 ventileres trykkgassen fra det indre av den støpte gjenstand under den innledende åpning av formen. Det finnes en rekke ventileringsmåter såsom det som beskrives i det forannevnte US-patentskrift 4.101.617 (Friederich) eller slik det beskrives i forannevnte US-patentskrift 4.781.554.

Under trinn 20 fjernes plastgjenstanden fra formen.

Under trinn 22 fjernes den avledete eller fortrengte plastmasse fra spillhulrommet eller reservoaret. I enkelte tilfeller kan trinnene 20 og 22 utføres under en felles ut-støtningsoperasjon av både støpegodset som er dannet i gjenstand-hulrommet og spillgods-hulrommet.

Fig. 2 og 3 viser respektive skjematiske side- og plansnitt av et apparat for sprøytestøping av plast generelt angitt ved 24, og som er inrettet for gjennom-føring av frem-gansgmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse.

En dyse 26 i en plast-sprøytestøpemskin bringes i en korrekt posisjon rett over en innløpsbøssing 28 forbundet med en form. Innløpsbøssingen 28 kan være av den type som er be-skrevet i det forannevnte US-patentskrift 4.943.407. Innløpsbøssingen 28 omfatter en midtre utformet strømings-bane 30 for plasten for å opprette en passasje av smeltet plast gjennom et innløp 34 til et form-hulrom 36.

Den modifiserte innløpsbøssingen omfatter også et gass-innløp 32 for å muliggjøre innføringen og avledning av en gassladning under trykk.

Støpeformhulrommet 36 er i via en formromkanal 38 i strømningsforbindelse med et spillhulrom 40. Spillhulrommet s 4 0 volum kan varieres ved hjelp av velkjente metoder til å kontrollere mengden av fortrengt plastmasse, såsom ved hjelp av en ledeskrue 42.

En støpt gjenstand 4 6 som fremstilles ved fremgangs-måten som er beskrevet i forbindelse med fig. 1, omfatter et inn-vendig hulrom 44 som er dannet i nærvær av og under med-virkning av trykkgassen. Spillhulrommet 4 0 kan være utformet slik at det støpes et integrert vedheng til gjenstanden 46, eller en separat gjenstand, eller ganske enkelt som avfall for gjenoppmaling. Fig. 4 viser et annet skjematisk snitt av et apparat for sprøytestøpning av plast, generelt angitt ved 50, og viser et alternativt arrangement for gjennomføring av prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse. Ifølge dette tilfelle utnytter apparatet 50 første og andre spillhulrom 54 og 56 som er strømningstilkoplet til et formvolum 52 via kanalene 58,60 respektive. Også her er en dyse 2 6 fra en sprøytestøpemaskin tilpasset til en inn-løpsbøssing 28 for å sprøyte en smeltet plastmengde inn i støpeformhulrommet. En gassmengde under trykk ledes gjennom gasskanalen 32 i den modifiserte innløps-bøssing 2 8 og inn i hulrommet 52 for å fortrenge den lavest viskøse plastmasse fra støpeformhulrommet 52 og inn i spill-hulrommene 54 og 56. Når denne fremgangsmåte gjennomføres som ifølge trinnene på fig. 1 frembringes det en støpt gjenstand 64 med et midtre hulrom 62 som følge av fortrengningen av plastmasse ved hjelp trykkluften. Fig. 5 og 6 viser respektive skjematiske side- og plansnitt av et ytterligere apparat til sprøytestøpning av plast generelt angitt ved 70, og som er innrettet til å støpe en hul plastgjenstand 7 8 omfattende en innvendig integrert vegg 80. I dette tilfelle flukter sprøytestøpe-maskinens dyse 2 6 med en bøssing som inndeles i et par formkanaler 74 og 76. Hver av kanalene 74 og 76 er tilkoplet en bøssing 28', som kun er modifisert tilstrekkelig utifrå innløpsbøssingen 28 ifølge fig. 1 slik at den kan anordnes ved endene av kanalene 74,76. I dette eksempel er de to bøssinger 28' anordnet på hver sidekant av støpeformhulrommet 52 for å frembringe en støpt gjenstand med en innvendig integrert midtre vegg 80. Plasseringen av bøssingene 28' som definerer innløpspunkt-ene for gassen, er bestemmende for den endelige posisjon til den innvendige integrerte vegg 80.

I apparatet 70 ifølge fig 5 og 6 innledes gasslad ningene simultant gjennom kanalene 32. Hver gassladning vil utforme en celle slik det er vist ved hulrommene 82 og 84 inne i gjen-standen 78. Cellene er adskilt av en membran som danner en innvendig integrert vegg 80.

Forøvrig er apparatet 70 ifølge figurene 5 og 6 stort sett likt apparatet 50 ifølge fig. 4. Nærmere bestemt omfatter apparatet 70 tilsvarende første og andre spillhulrom 54 og 56 som via kanalene 58 og 60 respektive er tilkoplet til form-hulromment 52.

I apparatet 70 ifølge figurene 7 og 8 innføres gass-ladningen gjennom kanalene 32 i bøssingene 28' i rekke-følge slik at membranen som fungerer som en innvendig vegg 80', er forskjøvet til den ene siden. For eksempel kan tidsintervallet mellom gassladningene være mellom 0,25 og 1.0 sekunder.

Figurene 9 og 10 viser respektive skjematiske plan-og sidesnitt av et ytterligere apparat for sprøytestøpning av plast, generelt angitt ved 70', og som er innrettet til støpning av en hul plastgjenstand. I apparatet 70' anvendes det spillhullrom 54' og 60' som via respektive kanaler 58' og 60' er tilkoplet til støpeformhulrommet.

Under størkningen av plasten understøttes plastmassen i det minste i et av spillhulrommene 54' og 56', av en bevegelig støpeformdel såsom en tapp 86 som er under-støttet inne i apparatets 70' form. Gassen ventileres ved å bevege tappen bort fra den understøttede plast før formen åpnes mot atmos-færen slik at trykkgassen nå blåses gjennom den ustøttede plast inne i spillhulrommet. Deretter strømmer gassen på en kontrollert måte rundt tappen 86, gjennom formen og ut i atmosfæren. Tappen 86 kan beveges i forhold til formen på enhver velkjent måte og understøttes i en utboring 87 i formen slik at det er en klaring på ca 0,13 mm rundt tappen 86 slik at gassen kan strømme rundt tappen 86.

Figurene 11, 12A, og 13B viser alternative utførelser av tappen som generelt er angitt ved 86',86'' og 86''' respektive for ventilering av gassen ut fra gjenstanden. Figurene 12B og 13B viser tappene 86'' og 86''' i de respektive ventileringsposisjoner. Hver av tappene 86', 86'', 86'''omfatter et skråskåret endeparti 88', 88'' og 88''' respektive for å motta og fastholde en del av den størknede plast i et plastreservoar, et fordelingskanalsegment, et innløpsparti eller en ubetydelig del av selve gjenstanden. Når tappene 86', 86'', 86''' beveges bort fra sine respektive under-støttelsespartier for injisert plast fører de respektive endepartier 88', 88'', 88'''en del av plasten med seg slik at det medvirker til et ventileringstrinn, slik det er illustrert på figurene 12B og 13B.

I den utførelse som vises på fig. 11 omfatter tappen 8 6' en midtre utstøterdel 90 som kan betjenes på velkjent måte for å utstøte den størknede plast fra endepartiet 88' etter ventileringen og før den neste syklus.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til sprøytestøpning av en hul plastgjenstand i et støpeformhulrom (36,52) i et sprøytestøpe-apparat (24,50) hvor en flytende plastmasse injiseres inn i støpeform-hulrommet som har en fasong som definerer minst en del av gjenstanden, og det i støpeformhulrommet (36,52) innføres én eller flere gassmengder under trykk, hvoretter den injiserte plast bringes til å størkne, gassen ventileres fra støpe-formhulrommet, og plastgjenstanden fjernes fra støpeform-hulrommet, karakterisert ved at en del av plastmassen fortrenges fra støpeformhulrommet (36,52) og inn i ett eller flere spillhulrom (40,54,56) som er strømningsforbundet med støpeformhulrommet, idet fortrengningen forårsakes av nevnte gassmengdeinnføring.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, hvor det innføres en første og en andre gassmengde, karakterisert ved at gassmengdene innføres, enten stort sett simultant, eller ifølge en forutbestemt sekvens, i støpeformhulrommet (36,52) på adskilte lokaliseringer og ved trykk som er tilstrekkelige til å fortrenge deler av plasten til motsatt anordnete spillhulrom (54,56) som er i strømningsforbindelse med støpeformhulrommet.