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