DE2454927A1

DE2454927A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststofformkoerpers

Info

Publication number: DE2454927A1
Application number: DE19742454927
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl Phys Breitfelder; Franz Guschall; Theodor Hoer
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1974-11-20
Publication date: 1976-05-26

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM HERSTELLEN EINES KUNSTSTOF-ORMKÖRPERS Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststofformkörpers, bestehend aus einer zweiteiligen Preßmatrize und Stempeln, welche ein Kunststoffgranulat in der Preßform zusammendrücken, wobei während des Druckvorganges eine in die Vorrichtung eingebaute Heizung das Granulat zum Schmelzen bringt.
Derartige Verfahren und die dafür erforderlichen Vorrichtungen sind als Spritzguß-, oder Spritzpreß- bzw. Extrusionsverfahren bekannt, wobei als Kunststoffe im Extrusions-und Spritzgußverfahren Thermoplaste und in Spritzguß-, Spritzpreß-, Heißpreß- und anderen Preßverfahren Duroplaste verwendet werden, die im plastischen Zustand, als Granulat, oder in Tablettenform verarbeitet werden.
Die thermoplastischen Kunststoffe haben jedoch den Nachteil, daß sie für Anwendungen bei höheren Temperaturen nicht geeignet sind, so daß beispielsweise elektrische Widerstände, 0 welche Betriebstemperaturen bis ca. 400 C und darüber aushalten müssen, mit Thermoplasten nicht zu umkleiden sind.
Diesen Nachteil niedriger maximaler Betriebstemperatur besiten zwar die Duroplaste im allgemeinen nicht, sie erfordern jedoch größtenteils vorbereitende Aufbereitungsarbeiten, wie das Tablettieren, um sie der gewünschten herzustellenden Form entsprechend zu dosieren. Wird der Kunststoff bereits vor dem Schließen des Preßwerkzeuges in die Preßform gegeben und anschließend verpreßt, dann ist die Fixierung des zu umhüllenden zentralen Körpers, beispielsweise eines elektronischen Bauelementes kaum oder überhaupt nicht möglich, so daß dieses Verfahren beispielsweise zum Umhüllen elektrischer Widerstände, die mit Anschlußelementen versehen sind, nicht anwendbar ist.
Ein weiterer und sehr erheblicher Nachteil der bekannten Verfahren zur Herstellung eines Kunststofformkörpers besteht insbesondere bei Verwendung von Duroplasten in den meist langen Anspritzkanälen, die nach der Formgebung vom Formkörper abgetrennt werden und als nicht mehr dem Verfahren zuführbarer Abfall die Materialkosten derartiger Formlinge negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannten Nachteile der Thermoplaste bzw. der Duroplaste und deren Verarbeitungsmethoden zu vereinfachen und ein umweltfreundliches, weil mit minimalem oder überhaupt ohne Abfall an Duroplast arbeitendes Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Kunststofformkörpern bzw. von Umhüllungen für zentrale Körper, wie beispielsweise elektronische.Bauelemente, anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Preßmatrizen-Obertl eine Füllbohrung ist, in welcher ein Preßstempel translatorisch bewegt werden kann, und ein Füilschuh auf dem Preßmatrizen-Oberteil eine hin- und hergehende gleitende Bewegung vollführt. Um die gewünschte Oberflächenform des Kunststoffkörpers ohne nachträgliche Bearbeitungsschritte zu erhalten, schließt der Boden des 'Preßstempels im unteren Totpunkt seiner Translationsbewegung die Preßform bündig ab.
Das Dosierbohrungsvolumen des Füllschuhs ist größer als das Volumen der Preßform, damit das in der Dosierbohrung geschüttet vorliegende Kunststoffgranulat die Preßform im geschmolzenen Zustand allseitig vollständig und dicht ausfüllt.
Da die Schüttung des Kunststoffgranulates nicht immer gleichmäßig ist, da sie von der idealen. Kugelpackung mehr oder weniger abweichend schwankt, besitzt die Preßform mindestens einen Überlaufkanal, in dem das überschüssige Kunststoffmaterial Platz findet. Der Preßstempel und/oder der sich im Preßmatrizen-Unterteil befindliche Stempel dienen als'Auswerfer. Im Preßmatrizen-Unterteil kann ein weiterer Stempel vorhanden sein, der den sich evtl. im Überlaufkanal ansammelnden Kunststoffüberschuß mit auswirft. Die genaue Dosierung des Granulates wird durch einen Füllschuh erreicht, der senkrecht zur Achse des oberen Preßstempels über die Füllbohrung gleitet, wenn der Preßstempel sich in der oberen Totlage befindet. Der im Preßmatrizen-Unterteil befindliche Stempel dient als Halterung für einen zentralen Körper, welcher allseitig dicht mit Kunststoff umhüllt werden soll. Diese zentrale Körper kann ein elektronisches Bauelement seinj dessen Anschlußelemente aus der Preßform in Höhe der Trennkante zwischen Matrizenober- und -unterteil herausragen, da die Anschlußelemente nicht mitumhüllt und damit elektrisch isoliert werden dürfen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Trennkante zwischen Matrizenober- und -unterteil Ausnehmungen besitzt, die in ihrem Querschnitt genau dem Querschnitt der Anschlußelemente entsprechen und diese Ausnehmungen sich in Kanälen weiter fortsetzen, wobei diese Kanäle vorzugsweise einen größeren Querschnitt besitzen als die Ausnehmungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl als Einfach-, vorzugsweise jedoch als Mehrfachwerkzeug ausgebildet sein, wobei ein Füllschuh mehrere nebeneinander liegende Füllbohrüngen und Preßformen bedient und die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Einlegen eines elektronischen Bauelementes in die geöffnete Preßform, wobei der im Preßmatrizen-Unterteil befindliche Stempel soweit in den Raum der Preßform hineinragt, daß die Anschlußelemente des Bauelementes in Höhe der Trennkante aus der Preßform herausragen, b) Schließen des Preßmatrizen-Unterteiles mit dem Preßmatrizen-Oberteil derart, daß sich die gewünschte Preßform ergibt, c) Auffüllen der Dosierbohrung des Füllschuhs mit Kunststoffgranulat durch gleitendes Hin- und Herbewegen des Füllschuhs unter einem mit Granulat gefüllten Trichter, d) gleitendes Hinbewegen des Füllschuhs zur Füllbohrung, e) Hineinbewegen des Preßstempels in die Dosier- - und in die Füllbohrung bei gleichzeitiger Bewegung des als Halterung dienenden Unterstempels zurück bis zur Formoberfläche bei gleichzeitiger Erwärmung'des Granulates, so daß es den zentralen Körper vollständig und dicht umschließt, f) Auseinander-fahren der beiden Preßmatrizenteile, g) Verwendung des Ober- und des/der Unterstempel als Auswerfer für den Kunststoffkörper, h) Zurückbewegen der Stempel in ihre Ausgangsstellung.
Der Füllschuh wird entweder nach dem gleitenden Hinbewegen zur Füllbohrung oder erst nach dem Zurückbewegen der Stempel in ihre Ausgangsstellung zurückbewegt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Materialabfälle minimal sind, da eine sehr genaue und unmittelbare Materialdosierung gewährleistet ist. Dabei werden gegenüber herkömmlichen Verfahren mindestens 50 % Material eingespart, welches bei herkömmlichen Verarbeitungsefah*en bei Duroplasten nicht mehr in den Verarbeitungsprozeß uÜLücgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, Ps vorbereitende Arbeiten, wie beispielsweise das Tablettieren des Granulates entfallen kann, daß vielmehr das Granulat in handelsüblicher Körnung verwendbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung und Fg. 2 eine Draufsicht auf den Preßmatrizen-Unterteil im geöffneten Zustand.
Fig. l zeigt die aus zwei Teilen bestehende Preßmatrize. Im Preßmatrizen-Oberteil 1 befindet sich eine Füllbohrung 3, in welcher ein Preßstempel 5 translatorisch bewegt werden kann.
Das Volumen der Dosierbohrung 20 ist dem Volumen der Preßform 7 angepaßt, was bedeuten soll, daß die Granulatschüttung im zusammengepreßten und geschmolzenen Zustand dem Volumen der Preßform abzüglich des zentralen Körpers 14 genau entspricht, bzw. minimal größer ist. Ein Füllschuh 4 vollführt auf dem Preßmatrizen-Oberteil 1 eine hin- und hergehende Bewegung und wird dabei genau dosiert mit Granulat 8 gefüllt. Durch gleitendes Hinbewegen des Füllschuhs 4 zur Füllbohrung 3 im Matrizenoberteil 1 wird die Dosierbohrung 20 mit der Füllbohrung 3 genau zur Deckung gebracht. Der Boden 9 des Preßstempels 5 drückt das Granulat in die Preßform 7 und schließt im unteren Totpunkt seiner Translationsbewegung die Preßform 7 bündig ab. Während der Abwärtsbewegung des Preßstempels 5 in die Füllbohrung 3 hinein wird der Unterstempel 6 aus der Preßform-7 herausbewegt, bis sein Boden 10 die Preßform 7 bündig abschließt. Die Preßform 7 besitzt mindestens einen Uberlaufkanal 11, in dem das überschüssige Kunststoffmaterial Platz findet. Dieser Überlaufkanal 11 kann mit mehreren Preßformen 7 eines Mehrfachwerkzeuges über schmale Kanäle 12 verbunden sein. Der im Preßmatrizen-Unterteil 2 angeordnete Unterstempel 5 übernimmt die Funktion eines Auswerfers und kann mit einem weiteren,-mit,dem Unterstempel 6 gleichgeschalteten Stempel 13 verbunden sein, welcher als Hilfsauswerfer für den Überlaufkanal 11 dient.
Auf dem Unterstempel-6 ruht ein elektronisches Bauelement 14 mit Anschlußdr-ähten 16, die aus der Preßform 7 in Höhe der Trennkante 17 zwischen Matrizen-Oberteil 1 und Matrizen-Unterteil 2 herausragen; Die Trennkante 17 besitzt Ausnehmungen 18, die in ihrem Querschnitt dem Querschnitt der Anschlußdrähte 16 genau entsprechen und die sich in Kanälen 19 fortsetzen.
Fig. 2 zeigt ein in der Preßform 7 zentral lokalisiertes elektronisches Bauelement 14, dessen Anschlüsse 16 aus der Preßform 7 über die Ausnehmungen 18 in Kanäle 19 hineinragen. Ein mehrere Preßformen 7 verbindender Überlaufkanal 11 im Preßmatrizen-Unterteil 2 ist über schmale Kanäle 12 mit den Preßformen 7 verbunden.
PATENTANSPRÜCHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE: (1. Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststofformkörpers, bestehend aus einer zweiteiligen Preßmatrize und Stempeln,-welche ein Kunststoffgranulat in der Preßform zusmmendrücken, wobei während des Druckvorganges eine in die Vorrichtung eingebaute Heizung das Granulat zum Schmelzen bringt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n.e t, daß im Preßmatrizen-Oberteil eine Füllbohrung ist,,in welcher ein Preßstempel translatorisch bewegt werden kann, und ein Füllschuh auf dem Preßmatrizen-Oberteil eine hin-und hergehende gleitende Bewegung vollführt, dessen Dosierbohrung dem Volumen der Preßform angepaßt- ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des Preßstempels im unteren Totpunkt seiner Translationsbewegung die Preßform bündig abschließt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Dosierbohrung größer als das Volumen der Preßform ist, damit das in der Dosierbohrung geschüttet vorliegende Kunststoffgranulat die Preßform im geschmolzenen Zustand allseitig vollständig und dicht ausfüllt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch geke,.nzeichnet, daß die Preßform mindestens einen Überlaufkanal besitzt, in dem das überschüssige Kunststoffmaterial Platz findet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn-zeichnet, daß der Preßstempel und/oder ein vorzugsweise auch im Preßmatrizen-Unterteil befindlicher Stempel als Auswerfer dienen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Preßmatrizen-Unterteil vorzugsweise ein weiterer Stempel vorhanden ist, der den sich evtl. im Überlaufkanal ansammelnden Kunststoffüberschuß mit au-swirft.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß-der Füllschuh senkrecht zur Achse des oberen Preßstempels über die Füllbohrung gleitet, wenn der Preßstempel sich in der oberen Totlage befindet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich im Preßmatrizen-Unterteil befindliche Stempel als Halterung für einen zentralen Körper dient, welcher allseitig dicht mit Kunststoff umhüllt werden soll'.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Körper ein elektronisches Bauelement ist dessen Anschlußelemente aus der Preßform in Höhe der Trennkante zwischen Matrizenober- und -unterteil herausrayen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkante zwischen Matrizenober- und -unterteil Ausnehmungen besitzt, die in ihrem Querschnitt genau dem Querschnitt der Anschlußelemente entsprechen und diese Ausnehmungen sich in Kanälen weiter fortsetzen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle einen größeren Querschnitt besitzen als die Ausnehmungen.
12. Vorrichtung nach Anspruch'l bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie als'Einfach- oder Mehrfachwerkzeug ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffkörpers in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 ,bis 11, gekennzeichnet durch die Gesamtheit der Verfahrensschritte aj Einlegen eines elektronischen Bauelements in die' geöffnete Preßform, wobei der im Preßmatrizen-Unterteil befindliche Stempel soweit in den Raum der Preßform hineinragt, daß die Anschlußelemente des Bauelements in Höhe der Trennkante aus der Preßform herausragen, b) Schließen des Preßmatrizen-Unterteiles mit dem Preßmatrizen-Oberteil derart, daß sich die gewünschte Preßform ergibt, c) Auffüllen der Dosierbohrung des Füllschuhs mit Kunststoffgranulat durch gleitendes Hin- und Herbewegen des Füllschuhs unter einem mit Granulat gefüllten Trichter, d) gleitendes Hinbewegen des Füllschuhes zur Füllbohrung, e) Hineinbewegen des Preßstempels in die,Dosier- und in die Füllbohrung bei gleichzeitiger Bewegung des als Halterung dienenden Unterstempels zurück bis zur Formoberfläche bei gleichzeitiger Erwärmung des Granulates, so daß es den zentralen Körper vollständig und dicht umschließt, f) Auseinanderfahren der beiden Preßmatrizenteile, g) Verwendung des Ober- und des/der Unterstempel als Auswerfer für den Kunststoffkörper, h) Zurückbewegen der Stempel in ihre Ausgangsstellung.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllschuh nach dem Verfahrensschritt d) oder nach dem Verfahrensschritt h) in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff-Überschuß, der sich im Überlaufkanal gesammelt hat, vom Kunststoffkörper entfernt wird.