DE1729334B2 - Spritzgießform zum Herstellen von becher- oder hülsenförmigen Behältern aus thermoplastischem Kunststoff, mit einem in einem Kernstempel angeordneten Verriegelungselement - Google Patents

Description

Spritzdruck, da eine Entriegelung sonst ja überhaupt nicht eintreten könnte. Dies bedeutet aber, daß zwischen dem Entriegeln und dem Auftreten des höchsten Spritzdruckes, d. h. gerade dann, wenn zur Vermeidung von unregelmäßigen Wandstärken am herzustellenden Behälter eine Verriegelung des freien Stempelendes gegenüber der Matrize am notwendigsten wäre, die Verriegelung gelöst ist.

Dieser Nachteil kann für relativ dickwandige Behälter, wh sie gemäß den drei Vorschlägen hergestellt werden, noch in Kauf genommen werden. Für die Herstellung extrem dünnwandiger Behälter, beispielsweise Trinkbecher, sind nun jedoch Spritzgießformen der in den genannten Druckschriften beschriebenen Art, bei welcher Stempel und Matrize bei Erreichen eines bestimmten Grenzdruckes entriegelt werden, ungeeignet. Die Verriegelung der beiden Formteile ist ja insbesondere im e^ten Teil des Spritzzyklus am notwendigsten, nämlich solange der Formhohlraum noch nicht ausreichend mit Spritzmaterial gefüllt ist. Dies ist jedoch diejenige Phase des Spritzzyklus (Einspritzphase), in welcher die höchsten Drücke auftreten. Eine Vorrichtung gemäß den erwähnten Vorschlägen würde daher unter den hier interessierenden Spritzbedingungen sogleich nach Be- as ginn des Einspritzens entriegeln und könnte daher ihre Funktion nicht erfüllen.

Weiter wurde auch schon vergeblich versucht das erwähnte Problem ohne bewegliche Verrieg ;lungselemente durch besondere Fixierung des Stempels oder starre Abstützrippen zu lösen.

Bei einer bekannten Konstruktion dieser Art wurde der Stempel lose angeordnet, so daß er sich den beim Einspritzvorgang entstehenden Druckverhältnissen zwischen Stempel und Matrize optimal anpassen können sollte. Zweck dieser Überlegung war, die bestmögliche Zentrierung von Stempel zu Matrize zu erreichen. Eine solche lose, schwimmende Anordnung des Stempels bedeutet aber in jedem Fall ein unkontrolliertes Element während des Einspritz-Vorganges, so daß in dieser entscheidenden Phase einer der wichtigsten Teile zur Formbildung der exakten Führung bzw. Verriegelung entzogen ist.

Um die Zentrierung von Stempel zu Matrize zu verbessern, wurde sodann wie in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt, auch versucht, den Stempel 1, die Abstreifplatte 2 und die Matrize 3 mittels konischer Fassungen genau zu zentrieren, und derart eine größere Stabilität und eine bessere Zentrierung zu erreichen. Diese Konstruktionen w^;esen jedoch den Nachteil auf, daß im entscheidenden Moment der Einspritzung von Kunststoff der Stempel 1 infolge des a\ial gerichteten Druckes aus der konischen Zentrierung herausgedrückt vird (gestrichelt dargestellt), und somit die exakt*· Zentrierung des Stempels 1 in der Matrize 3 nicht mehr gesichert ist.

Schließlich sind auch Spritzgießformen mit starr angeordneten Abstützrippen bekannt, doch eitstehen bei solchen Formen an den Stellen der Rippen, dünne oder sogar unausgefüH'e Stellen, was für viele Verwendungszwecke solcher Behälter unbrauchbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spritzgießform zu schaffen, bei der die Verriegelung des freien Stempelendes gegenüber der Matrize auch während der Einspritzphase mit dem höchsten Spritzdruck bestehen bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Spritzgießform der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Verschiebevorrichtung als ein fremdgesteuertes, doppeltwirkendes Zylinder-Kolben-Aggregat ausgebildet ist.

Dadurch wird erreicht, daß die beiden Foimteile während der ganzen Einspritzphase, bei welcher der höchste Spritzdruck auftritt, gegeneinander verriegelbar und erst in der Nachdruckphase, in welcher das Spritzgießen bei einem niedrigeren Spritzdruck beendet wird, entriegelbar sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Verriegelungselement und/oder der mit ihm bei der Verriegelung in Berührung kommende Teil der Matrize eine Mehrzahl von mit Abstand zueinander angeordnete Erhebungen aufweist, welche in der Verriegelungsstellung am gegenüberliegenden Teil anliegen.

Mittels der erfindungsgemäßen Spritzgußform lassen sich nicht nur geringere Wandstärken und damit kleinere Verhältnisse von Wandstärke zu Fließweg bei gleichzeitig verbesserten Toleranzen erzielen, sondern es lassen sich insbesondere auch höhere Schußgeschwindigkeiten erreichen, da ja der Spritzdruck im Rahmen der Fonnfestigkeit und der Formschließkräfte sehr hoch gewählt werden kann. Mit der Spritzgießform nach der Erfindung lassen sich heute ohne weiteres Wandstärken von nur 0,3 mm, bei einer Toleranz von ± 0,02 mm, Wandstärke-zu-Fließweg-Verhältnisse von 1 :260 und Schußgeschwindigkeiten von 15 bis 30 Schuß pro Minute erreichen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 und 2 bekannte Spritzgießformen mit Zentrierung des Stempels gegenüber der Matrize,

F i g. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzgießform, welche zur Herstellung von Trinkbechern bestimmt ist, und

F i g. 4 eine Detaildarstellung der Verriegelungszone einer Ausführungsform, bei welcher sich die beiden Teile in der Verriegelungsstellung in einer Mehrzahl von getrennten Berührungsflächen berühren.

Die in F i g. 3 dargestellte Spritzgießform weist einen Kernstempel 21 und eine Matrize 22, 22 a mit einem Bodenteil 22 a auf, zwischen denen bei geschlossener Spritzgießform der Formhohlraum 23 für den herzustellenden Becher gebildet wird.

Um nun beim Einspritzen der Spritzgießmasse ein seitliches Verschieben des Kernstempels 21 innerhalb der Matrize 22 und damit ungleiche Wandstärken am herzustellenden Becher zu vermeiden, ist innerhalb des Kernstempels 21 ein stößelartiger Verriegelungsteil 24 axial verschiebbar angeordnet. Dieser Verriegelungsteil 24 kann zur gegenseitigen Verriegelung des Kernstempels 21 gegenüber dem Bodenteil 22 a der Matrize 22 durch Verschiebung in seiner Axialrichtung in eine Ausnehmung 25 im Bodenteil 22 a der Matrize 22 verschoben werden.

Da während des Einspritzzyklus wie erwähnt nur eine sehr kurze Zeit zur Verriegelung der beiden Foimteile (Kernstempel 21 und Bodenteil 22a) zur Verfugung steht, muß der stößelartige Verriegelungsteil 24 zur Vermeidung einer Ausnehmung im Bodentei! des hergestellten Bechers sehr schnell hin- und herbewegt werften. Um diese hohen Verschiebegeschwindigkeiten und einen hohen Anpreßdruck in der Verriegelungsstellung zu erreichen, wird der Verriegelungstei! 24 hydraulisch betätigt, wozu am

unteren Teil des letzteren ein doppeltwirkendes Zylinder-Kolben-Aggregat 26 angeordnet ist.

Der Kernstempel 21 ist mit einer leistungsfähigen Kühlung bekannter Art (nicht dargestellt) versehen, so daß die zur Erstarrung des in die Spritzgießform eingespritzten Kunststoffes benötigten Zeiten minimal gehalten werden können. Die bei der Konstruktion des Kühlsystems zu beachtenden Richtlinien sind dem Fachmann bekannt; sie sind z.B. in der Broschüre von Mörwald, Karl, »Einblick in die Konstruktion von Spritzgußwerkzeugen« (Verlag Brunke Garreis, Hamburg 1965), in?besondere S 28 bis 33, beschrieben.

Um eine gleichmäßige und trotzdem sehr rasche Einspritzung des Spritzmaterials in die Spritzgießform zu erreichen, ist konzentrisch zum Verriegelungsteil 24 am Bodenteil 22 α der Matrize 22 eine Vierfacheinspritzdüse 27 angeordnet. Diese ist zweckmäßig wie in der schweizerischen Patentschrift 461788 beschrieben ausgebildet, d. h. als Heißkanal-Mehrfachdüse, bei der innerhalb jedes Zufuhrkanals ein Wärmeleitkern 28 vorgesehen ist, welcher sich bis in die betreffende Einspritzöffnung 29 erstreckt.

Bei Betrieb dieser Spritzgießform wird der stößelartige Verricgelungsteil 24 derart gesteuert, daß er beim höchsten auftretenden Einspritzdruck am stärksten in die Ausnehmung 25 im Bodenteil 22 a gepreßt wird, d.h. daß die Verriegelung zwischen Kemsierope! 21 und Matrize 22 zu diesem kritischen Zeitpunkt am stärksten ist. Erst in der darauffolgenden sogenannten Nachdruckphase wird der Verriegelungsteil 24 zurückgezogen, d. h. die Verriegelung gelöst, so daß auch der zwischen dem Verriegelungsteil 24 und der Ausnehmung 25 irr Bodenteil 22 c der Matrize 22 gelegene Teil des herzustellenden Bechers mit Spritzgießmasse aufgefüllt werden kann.

j η Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform weist nur eine einzige zentral angeordnete Einspritzdüse 35 auf, welche nicht näher dargestellt ist. Das Verriegelungselement 32 ist als ein im Kernstempel 31 in axialer Richtung verschiebbares, kühlbarcs Eimatzstück ausgebildet. Dieses weist in dem Bereich, welchei in der Verriegelungsstellung mit der Matrize 33 zusammenwirkt, eine Reihe von als Rippen ausgebildete Erhebungen 34 auf, so daß sich die beiden Teile in der Vemegelungsstellung in einer Mehrzahl von

ao voneinander getrennten Berührungsflächen berühren.

Zu demselben Zwecke könnte auch das Einsatzstück glatt und die Matrize 33 mit Rippen versehen sein, oder es könnten beide Teile Rippen aufweisen.

Das Einsatzstück wird auf analoge Weise wie dei

aj, Verriegelungsteil 24 in F i g. 3 in der Nachdruck-| phase zurückgezogen, se daß die in der Einspritzphase im Bereich der Rippen entstandenen dünner| Stellen ganz oder teilweise aufgefüllt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Im allgemeinen führt man das Spritzen extrem Patentansprüche: dünnwandiger Behälter in zwei Phasen durch. In der eigentlichen Einspritzphase, weiche größenordnungs-

1. Spritzgießform zum Herstellen von becher- mäßig 0,2 sek dauert, wird mit einem Druck von oder hülsenförmigen Behältern aus thermoplasti- 5 1000 bis 1600 kg/cm² gearbeitet und der Formhohlschem Kunststoff, mit einer Matrize und einem raum möglichst schnell vollständig oder mindestens Kemstempel, in welchem mindestens ein stößel- annähernd vollständig mit der Spriizgießmasse geartig ausgebildetes Verriegelungselement an- füllt. In einer darauffolgenden Nachdruckphase, geordnet ist, das durch eine im Kernstcmpel an- welche größenordnungsmäßig 0,1 sek dauert, wird geordnete, mit ihm verbundene, axiale Verschie- io bei einem Druck, der nur noch etwa halb so groß ist, bevorrichtung zur Abstützung des Kernstempels wie in der Einspritzphase, der gefüllte Formhohlgegenüber der Matrize während der Formfüllung raum noch eine gewisse Zeit unter Druck gehalten in eine Ausnehmung der Matrize formschlüssig oder noch vollständig gefüllt und anschließend unter einführbar und das frühestens nach Füllung des Druck gehalten.

größten Teils der Spritzgießform aus der Ausneh- 15 Zur Lösung des Problems einer Zentrierung des mung ausziehbar ist, dadurch gekenn- Stempels während des Spritzvorganges wurden bezeichnet, daß die Verschiebevorrichtung als reits verschiedene Vorschläge gemacht,
ein fremdgesteuertes, doppeltwirkendes Zylin- Es ist bereits bekannt (vgl. französische Patentder-Kolben-Aggregat (26) ausgebildet ist schrift 962 726), den Stempel mittels eines gegen (F i g. 3). ao Federkraft verschiebbaren Bolzens in seiner Lage zu

2. Spritzgießform nach Anspruch 1, dadurch sichern, wobei der Bolzen in der Ausgangsstellung an gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement der Stirnseite des Stempels angreift und bei Errei-(32) und/oder der mit ihm bei der Verriegelung chung eines bestimmten Druckes in der Spritzmasse in Berührung kommende Teil der Matrize (33) zurückweicht, um die Herstellung eine* vollständig eine Mehrzahl von mit Abstand zueinander an- 25 geschlossenen Bodens am Spritzling zu ermöglichen, geordnete Erhebungen (34) aufweist, welche in Weiter ^;st es bekannt (vgl. deutsche Patentschrift der Verriegelungsstellung am gegenüberliegenden 1 166 457), den Stempel gegen Federdruck in axialer Teil anliegen (Fig. 4). Richtung verschiebbar zu lagern und in der Ausgangsstellung an seiner Stirnseite derart formschlüs-

30 sig zu halten, daß er in radialer Richtung nicht aus-

weichen kann. Bei Erreichung eines bestimmten

Spritzdruckes wird der Stempel infolge des Druckes in der Spritzgußmasse in axialer Richtung entgegen

Die Erfindung betrifft eine Spritzgießform zum der Federkraft von den formschlüssig wirkenden Herstellen von becher- oder hülsenförmigen Behäl- 33 Verriegelungsmitteln weg verschoben, um die Herlern aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer Ma- stellung eines vollständig geschlossenen Bodens am trize und einem Kemstempel, in welchem mindestens Spritzling zu ermöglichen.

ein stößelartig ausgebildetes Verriegelungselement Weiter ist eine Spritzgießvorrichtung bekannt (vgl. angeordnet ist, das durch eine im Kemstempcl an- USA.-Patentschrift 2 822 578). bei der im Stempel geordnete, mit ihm verbundene, axiale Verschiebe- 40 ein entgegen dem Druck der Feder in axialer Rollvorrichtung zur Abstützung des Kernstempels gegen- tung verschiebbar gelagerter Bolzen vorgesehen ist, über der Matrize während der Formfüllung in eine welcher in seiner Ausgangsstellung an seiner Stirnseite Ausnehmung der Matrize formschlüssig einführbar durch eine Ausnehmung in der Matrize derart form- und das frühestens nach Füllung des größten Teils schlüssig gehalten wird, daß er und mit ihm der der Spritzgießform aus der Ausnehmung ausziehbar 45 Stempel in radialer Richtung nicht ausweichen kann, ist. An dem der Einspritzöffnung gegenüberliegenden

Bei der Herstellung dünnwandiger Becher oder an- Ende ist im Formhohlraum eine Ringhülse in axialer derer Behälter aus Kunststoff nach dem Spritzgieß- Richtung verschiebbar gelagert, welche mit dem Ververfahren bietet die genaue Zentrierung von Kern- riegelungsbolzen in Wirkverbindung sieht. Ist der stempel, im folgenden kurz »Stempel«, und Matrize 50 Formhohlraum bis zur Ringhülse gefüllt, verschiebt während des Spritzvorganges besondere Schwierig- das Spritzgießmaterial die Ringhülse und mit ihr den keiten. Diese sind um so größer, je geringer die Verriegelungsbolzen in axialer Richtung entgegen Wandstärke des herzustellenden Behälters ist. Damit der Federkraft; letzterer wird aus der Ausnehmung heute gespritzte Trinkbecher aus Kunststoff mit Pa- herausgeschoben, so daß ein vollständig geschlossepierbechern konkurrenzfähig sind, dürfen sie eine 55 ner Boden am Spritzling gebildet wird Gegenüber Wandstärke von nicht mehr als größeiiordnung^rr.ä- dem Vorschlag gemäß der deutschen Patentschrift ßig 0,5 mm aufweisen. Dies bedeutet, daß die Wand- 1 166 457 unterscheidet sich diese Vorrichtung somit stärkentoleran7. in der Größenordnung weniger Huu- zunächst dadurch, daß nicht der Stempel als Ganzes dertstelniillimeter liegt. Die geforderten geringen entgegen dem Druck der Feder verschiebbar ist, son-Wandstärken bedingen ihrerseits ein extrem niedriges 60 dem lediglich ein in ihm konzentrisch angeordneter Verhältnis von Wandstärke zu Fließweg; dieses be- Bolzen, weiter dadurch, daß eine Entriegelung erst trägt bei Trinkbechern der erwähnten Wandstärke dann stattfinden kann, wenn der größte Teil des größenordnungsmäßig 1 .· 200. Dies wiederum be- Formhohlraumes mit Spritzgußmasse gefüllt ist.
dingt außerordentlich hohe AnspritzdrücKe, welche All diesen bekannten Vorrichtungen ist gemeinden Stempel ohne weiteres aus seiner zentrischen 65 sam. daß sie bei Erreichen eines bestimmten Druckes Lage in der Matrize zu pressen vermögen. In der in der Spritzgießmasse automatisch entriegeln. Dieser Praxis arbeitet man heute nämlich mit Einspritzdriik- Entriegelungsdruck oder Grenzdruck muß notwenken von 1000 bis 1600 kg/cm² und mehr. digerweise niedriger sein als der höchste auftretende