DE3027698A1

DE3027698A1 - Spritzgussverfahren und spritzgussvorrichtung

Info

Publication number: DE3027698A1
Application number: DE19803027698
Authority: DE
Inventors: Isago Asaki Saitama Miura; Takashi Miura; Kentaro Fukuoka Mori
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE3027698C2

Description

Spritzgußverfahren und Spritzgußvorrichtung
Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Spritzgußverfahren und eine Spritzgußvorrichtung für Gummi, gummiartige Substanzen oder Kunstharze mit Vernetzungsreaktion. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf entsprechende Verfahren und Vorrichtungen zum Spritzpreßformen. Das Rohmaterial wird hierbei in eine Form überführt, in der es durch Vulkanisieren oder durch Vernetzen aushärtet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, womit die Zeitdauer verkürzt werden kann, die zum Vulkanisieren oder Aushärten des Materials notwendig ist. In der folgenden Beschreibung wird hierzu Bezug auf Gummi genommen. Die Erfindung kann aber in gleicher Weise auf andere Materialien Anwendung finden, beispielsweise gummiartige Substanzen und Kunstharze.
Beim Spritzgußverfahren von Gummi soll das Rohmaterial sobald vulkanisiert werden, als es in den Formhohlraum eingespritzt worden ist. Die bekannten Spritzgußverfahren erfüllen diese Zielsetzung aber nicht oder nur unvollkommen, obgleich zahlreiche Anstrengungen darauf gerichtet wurden. Es ist beispielsweise notwendig, beim herkömmlichen Verfahren das Rohmaterial wenigstens 120 Sekunden lang zu vulkanisieren, nachdem es in den Formhohlraum eingespritztworden ist. Zum Vulkanisieren werden üblicherweise vier bis zehn Minuten im Formhohlraum benötigt, und zwar bei einer üblichen Formtemperatur von etwa 1500 C.
Bevor der Stand der Technik im einzelnen beschrieben wird, sollen zunächst die thermischen Eigenschaften von Gummi erläutert werden, Nachdem alle notwendigen Bestandteile, beispielsweise Vulkanisiermittel, der Gummimilch beigemischt worden sind und nachdem die Mischung geknetet worden ist, hängt das Vulkanisieren des Rohgummis von der Wärme-Vergangenheit ab, wobei die Temperatur und die Zeit Parameter sind. Die Vulkanisierungsrate hängt sehr stark von der Temperatur ab. Beispielsweise eine Erhöhung der Temperatur um 100 C verkürzt die Vulkanisierungszeit um etwa die Hälfte.
Theoretisch kann gesagt werden, daß das Vulkanisieren innerhalb von 15 Sekunden beendet ist, wenn die Temperatur des Rohmaterials im Formhohlraum bei beispielsweise 1800 C liegt. Ublicherweise wird Rohgummi bei einer niedrigen Temperatur von beispielsweise zwischen 750 C und 1200 C behandelt, bevor es injiziert wird, um ein Anvulkanisieren zu vermeiden, Ist das Material einmal anvulkanisiert, so verliert es in nicht umkehrbarer Weise seine Strömungsfähigkeit. Beim Stand der Technik wird daher die Temperatur des Rohgummis niedrig genug gehalten, bevor dies injiziert wird und nach dem Injizieren in den Formhohlraum wird das Rohgummi auf eine Vulkanisierungstemperatur erwärmt. Das bedeutet, daß üblicherweise sowohl die Erwärmungszeit wie auch die Vulkanisationszeit im Formhohlraum aufgewendet werden müssen. Dies ist einer der Gründe, aus dem die Vulkanisierungszeit beim Stand der Technik nicht abgekürzt werden kann.
Es wurden auch Anstrengungen unternommen, um die Temperatur des Rohgummis stärker anzuheben, und zwar kurz bevor dem Injizieren des Rohgummis in den Formhohlraum, um die Erwärmungszeit im Formhohlraum zu verkürzen0 Beim herkömmlichen Verfahren wird hierbei jedoch die Wärme dem Rohmaterial durch Bauteile vor dem Injizieren übertragen, beispielsweise beim Komprimieren, Transportieren zum Schneckenkopf, beim Erweichen oder Transportieren. Das bedeutet, daß die Heizgeräte sich außerhalb dicker Bauteile befinden oder Strömungswege des Heizmediums befinden sich in diesen dicken Strukturen.
Wenn die Wärme durch dicke Strukturen in üblicher Art und Weise übertragen wird, spricht das Rohmaterial sehr langsam auf diesen Wärmeübergang an. Dies macht es aber sehr schwer, die Temperatur des Rohmaterials kurz bevor dieses in die Form injiziert wird anzuheben.
Beim Spritzgußverfahren wird eine vorbestimmte Menge an Rohmaterial intermittierend übertragen. Die Wärmekapazität der Strukturen und die Masse des Rohmaterials, die gleichzeitig erwärmt werden, sind beim herkömmlichen Verfahren groß. Man benötigt daher verhältnismäßig lange, um ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem Rohmaterial und der Heizung zu erhalten. Dies ist einer der Nachteil des herkömmlichen Verfahrens. Das bedeutet, der Vulkanisierungsgrad des Materials, das in einem frühen Stadium des Injizierens erwärmt wird, ist anders als derjenige von Material, das in einem späteren Stadium erwärmt worden ist. Diese Materialanteile haben also verschiedene Wärme-Vergangenheiten.
Die danach hergestellten Artikel sind also nicht gleichförmig.
Gummi wird eher als Wärmeisolator als als guter Wärmeleiter betrachtet. Die Wärmeleitfähigkeit von Gummi beträgt beispielsweise ein fünfhundertstel von Stahl, ein fünftel von Wasser und ist sechsmal größer als Luft.
Die Wärmekapazität von Gummi ist mehr als als viermal größer als diejenige von Stahl, obgleich sie von dem Mischungsverhältnis der Bestandteile des Gummis abhängt.
Daraus folgt ein weiterer Nachteil des herkömmlichen Spritzgußverfahrens. Das Rohmaterial wird aus seiner Umgebung nach dem Injizieren in die Form erwärmt und das bedeutet, daß die Erwärmungszeit bis zum Erwärmen der Innenteile des Artikels ausreichen muß. Zusätzlich tragen die erwähnten unterschiedlichen Wärme-Vergangenheiten der einzelnen Bestandteile zu einer Ungleichförmigkeit des Produktes bei. Die ungleichmäßige Vulkanisierung stellt daher ein ernstes Problem dar, insbesondere wenn das Produkt dick ist oder eine sich ändernde Dicke hat.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgußverfahren und eine Spritzgußvorrichtung vorzuschlagen, die die erwähnten Nachteile vermeidet. Die Erfindung schlägt ein Verfahrens und eine Vorrichtung vor, wobei der Betrag an erwärmtem Rohmaterial kleiner ist als 10 % der Injektionsmenge an Rohmaterial, und zwar erfolgt die Erwärmung auf eine hohe Temperatur kurz vor dem Injizieren des Materials, während dies zum Formhohlraum strömt, wobei es dann kontinuierlich in den Formhohlraum injiziert wird und dabei diese Temperatur beibehält.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die Zeit zu verkürzen, die zum Vulkanisieren benötigt wird, beispielsweise auf 10 bis 15 Sekunden. Rohmaterial wird auf eine hohe Temperatur erwärmt, die fast die gleiche ist wie die in der Form (170 bis 1800 C), und zwar kurz bevor das Material in den Formhohlraum erfindungsgemäß injiziert wird. Man braucht also nicht mehr darauf zu warten, bis das Material in der Form erwärmt ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Temperatur des Rohmaterials sehr stark kurz vor dem Injizieren des Materials in die Form anzuheben. Aus diesem Zweck wird eine Heizeinrichtung mit kleiner Wärmekapazität verwendet, die direkt das Rohmaterial kontaktiert. Eine Zwangskonvektion für den Wärmeübergang wird benutzt, um die Wärme vom Heizgerät zum Rohmaterial übergehen zu lassen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Rohmaterial gleichförmig zu erwärmen. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Heizgerät mit kleiner Wärmekapazität, wie vorstehend erwähnt, verwendet wird, und daß der Betrag an gleichzeitig erwärmtem Rohmaterial nur ein Teil des Betrages für eine Injektionsmenge dieses Materials beträgt. Eine kleine Wärmekapazität und eine kleine Menge an Rohmaterial, die gleichzeitig zu erwärmen ist, führt in kurzer Zeit zu einem thermischen Gleichgewicht zwischen dem Rohmaterial und dem Heizgerät.
Erfindungsgemäß wird der Betrag an Rohmaterial, der gleichzeitig erwärmt werden soll, vorzugsweise auf einen Betrag angesetzt, der kleiner ist als 10 % der Injektionsmenge. Das Rohmaterial wird erwärmt, während es durch den erwärmten Strömungsweg strömt. Die Wärmeerzeugung im Heizgerät und die vom hindurchströmenden Material abgeführte Wärmemenge sind in der kurzen Zeit praktisch gleich, so daß sich ein thermisches Gleichgewicht einstellt.
Das Rohmaterial für eine Injektion wird daher sehr gleichförmig erwärmt, bevor es in den Formhohlraum injiziert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit deren Hilfe gleichförmig vulkanisierte Produkte hergestellt werden können, und zwar unabhängig von der Form der Produkte und der Wanddicke der Produkte. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Rohmaterial gleichförmig vor dem Injizieren des Materials erwärmt wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt: Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer neuartigen Spritzgußvorrichtung mit einem intermittierenden Heizgerät; Figur 2 in vergrößertem Maßstab ein Detail von Fig. X, nämlich dessen intermittierendes Heizgerät; Figur 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des intermittierenden Heizgeräts nach der Erfindung; Figur 4 stärker schematisiert eine dritte Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung, wobei zusätzlich als Blockdiagramm die elektrische Steuerung und Stromversorgung gezeigt ist.
In den Zeichnungen sind für dieselben Bauteile dieselben Bezugsziffern verwendet worden.
Figur 1 zeigt die wesentlichen Teile der neuartigen Vorrichtung, nämlich eine Spritzgußmaschine 20 mit einer intermittierenden Heizvorrichtung 22. Ein Plastifizierzylinder 24 ist zylinderförmig ausgebildet und enthält eine auf Drehung angetriebene Schnecke 26, mit der Rohmaterial 28 geknetet und transportiert wird. Das Rohmaterial wird durch einen Einfülltrichter 30 dem Plastifizierzylinder zugeführt. Ein Strömungsweg 32 für Heizmedium ist in der Zylinderwand 34 des Zylinders 24 ausgebildet. Heizmedium mit einer vorbestimmten Temperatur strömt durch den Strömungsweg 32 und steuert dadurch die Temperatur des Rohmaterials 28 im Plastifizierzylinder 24. Ein Ende 36 der Schnecke 26 ist mit einem zeichnerisch nicht dargestellten Kolben verbunden, der hydraulisch betätigt wird, so daß die Schnecke 26 sich im Plastifizierzylinder 24 vor und zurück bewegen kann.
Das Rohmaterial wird anfänglich in einer Kammer 38 am vorderen Ende der Schnecke 26 gespeichert. Entsprechend der gesteuerten Bewegung des Kolbens wird eine Injektionsmenge des Rohmaterials aus der Kammer 38 durch eine Düse 40 in einen Formhohlraum 48 injiziert.
Eine Form 42 besteht aus einem beweglichen Teil 44 und einem festen Teil 46. Der Formhohlraum 48 ist innerhalb des beweglichen Teils 44 ausgebildet. Beide Teile 42 und 46 sind miteinander verklammert. Strömungswege 50 und 52 für Heizmedium sind durch die Form 42 gebohrt. Heizmedium mit einer vorbestimmten Temperatur wird zwangsweise durch die Strömungswege 50 und 52 geleitet, um die Form 42 zum Vulkanisieren auf einer vorbestimmten Temperatur zu halten.
Erfindungsgemäß ist eine intermittierende Heizeinrichtung 54 vorgesehen, die einen Strömungsweg 56 ausbildet, der die Düse 40 und die Form 42 miteinander verbindet.
Figur 2 zeigt vergrößert, daß der Strömungsweg 52 aus einem einzigen oder mehreren Rohren aus beliebigem Material besteht, das praktisch dieselben Eigenschaften wie die elektrische Widerstandsheizung hat, beispielsweise aus nicht rostendem Stahl oder Kohlenstoffstahl. Der Strömungsweg 56 hat außerdem eine Buchse 58 an einem Ende und ein Verbindungsstück 6n am anderen Ende, Das aus der Düse 40 ausgedrückte Rohmaterial strömt durch den Strömungsweg 56 zum Formhohlraum 48. Elektroden 62 und 64 sind so angeordnet, daß beide Enden des Strömungsweges 56 elektrisch miteinander verbunden sind. Elektrischer Strom wird über eine einstellbare Spanniingsquelle, die in Fig. 1 und 2 nicht gezeigt ist, den Elektroden 62 und 64 zugeleitet.
Der Strom wird intermittierend eingeschaltet, um eine Joul1sche Wärme entsprechend dem Strom an Rohmaterial zu erzeugen. Das heißt, daß die Joul'sche Wärme erzeugt wird, wenn das Rohmaterial im Strömungsweg 56 fließt, um die Temperatur des Rohmaterials zu erhöhen, kurz bevor dieses in den Formhohlraum 48 injiziert wird.
Der Strömungsweg 56 kann wie folgt konstruiert sein.
Mehrere Rohre mit kleineren Radien sind in einem größeren Rohr angeordnet. Der Strömungsweg wird dann zwischen den kleinen Rohren und/oder innerhalb des größeren Rohres ausgebildet.
Die Wärmekapazität der intermittierenden Heizeinrichtung 54 soll klein sein, um eine schnelle Erwärmung zu erzielen.
Der Wärmeübergang der Heizeinrichtung 54 soll groß sein, um schnell die Temperatur des Rohmaterials zu erhöhen.
Es wird daher bevorzugt, wenn der Strömungsweg 56 aus mehreren dünnwandigen Rohren besteht.
Das aus der Düse 40 ausströmende Rohmaterial wird von der Joul'schen Wärme so stark erwärmt, daß das Material schnell vulkanisiert. Es wird in den Formhohlraum 48 unter Beibehaltung dieser Temperatur injiziert. Elektrische Spannung wird an die Heizeinrichtung 54 nur dann angelegt, wenn das Rohmaterial strömt. Strömt eine Injektionsmenge an Rohmaterial durch den Strömungsweg 56, d.h. wenn der FormhohlrauA mit dem Rohmaterial gefüllt ist, so wird die Heizeinrichtung 54 abgeschaltet. Die Temperatur des Rohmaterials wird auf eine vorbestimmte Temperatur dadurch angehoben, daß die Heizeinrichtung entsprechend der Strömung des Rohmaterials eingeschaltet wird.
üblicherweise wird die Heizeinrichtung 54 mit niedriger Spannung und hoher Stromstärke betrieben, beispielsweise mit einer Spannung von weniger als 10 Volt und einer Stromstärke zwischen 300 und 3000 Ampere. Die der Heizeinrichtung zugeführte Strommenge reicht aus, diese sehr stark zu erwärmen, wenn sich die Heizeinrichtung in Luft befindet.
Strömt aber das Rohmaterial durch die Heizeinrichtung, so wird die erzeugte Wärme abgeführt und die Temperatur der Heizeinrichtung bleibt konstant, so daß auch die Temperatur des Rohmaterials die vorbestimmte Vulkanisierungstemperatur annimmt und nicht zu hoch wird. Das Rohmaterial wird also auf eine vorbestimmte Vulkanisierungstemperatur erwärmt, und zwar sehr schnell, ohne daß das Material unnötig stark erwärmt wird.
Falls notwendig, kann ein nicht benötigter Teil des erwärmten Rohmaterials dadurch abgeführt werden, daß eine in den Figuren nicht gezeigte sogenannte Kaltkörperquelle (cold slug well) eingesetzt wird.
Um zu erreichen, daß die Menge des nicht notwendigen Anteils des erwärmten Rohmaterials klein ist, und um zu erreichen, daß die Temperatur des erwärmten Rohmaterials gleichmäßig ist, soll das Volumen des Strömungsweges 56 kleiner sein als eine Injektionsmenge und vorzugsweise kleiner als 10 % einer Injektionsmenge.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Heizeinrichtung 54 aus nahtlosen Rohren aus rostfreiem Stahl.
Der Innendurchmesser dieser Rohre liegt bei 1,5 mm und der Außendurchmesser bei 2,0 mm. Das Rohmaterial wird mit einem Druck von 2500 Kp/cm² injiziert. Bei dieser Ausführungsform ergeben sich sehr gute Resultate. Das bedeutet, daß das gesamte Rohmaterial in den Formhohlraum ohne Anvulkanisieren injiziert wird und auch nicht an der Innenfläche der Rohre anhaftet. Alles Material wird auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, bevor es in den Formhohlraum injiziert wird.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion der Heizeinrichtung benötigt keinerlei Verstärkung. Mit anderen Worten besteht die Heizeinrichtung lediglich aus dünnwandigen Rohren.
Dadurch wird die Wärmekapazität der Heizeinrichtung sehr klein. Eine kleine Wärmekapazität der Heizeinrichtung ermöglicht es, die Temperatur der Heizeinrichtung schnell und genau entsprechend dem jeweiligen Wärmebedarf zu änder, der wiederum von dem durch die Heizeinrichtung hindurchströmenden Material abhängt. Wird die Heizeinrichtung ausgeschaltet, sobald kein Material mehr durch die Heizeinrichtung hindurchströmt, so kühlt die Heizeinrichtung sehr schnell ab.
Dieses schnelle und sehr genaue Ansprechen der Heizeinrichtung ist wichtig, um die Temperatur des Rohmaterials, das gleichzeitig injiziert wird, anzuheben und um das nachfolgende Rohmaterial, das für den nächsten Artikel benötigt wird, thermisch nicht zu beeinflussen.
Ist der Formhohlraum mit erwärmtem Rohmaterial gefüllt, so strömt kein Rohmaterial mehr durch die Heizeinrichtung.
Damit das Rohmaterial in der Heizeinrichtung nicht anvulkanisiert, wird die Heizeinrichtung kurz vorher abgestellt, beispielsweise eine Sekunde, bevor das Rohmaterial aufhört zu strömen. Dies ist möglich, weil die Wärmekapazität der Heizeinrichtung und des Rohmaterials in der Heizeinrichtung erfindungsgemäß sehr klein ist.
Nicht anvulkanisiertes Rohmaterial in der Heizeinrichtung wird für das nächste Spritzgußstück verwendet. Beim nachfolgenden Injizieren wird die Heizeinrichtung eingeschaltet kurz bevor das neue Material wieder strömt, um das in der Heizeinrichtung verbliebene Material auf der vorbestimmten Temperatur zu halten. Diese Zeit beträgt beispielsweise eine Sekunde.
Praktisch alles Rohmaterial wird daher ohne Verluste durch Anvulkanisieren verwendet.
Falls das Rohr für den Injektionsdruck nicht stark genug ist, kann es mit einem äußeren Isolator, der das Rohr abdeckt, verstärkt werden.
Weil das Rohr als Heizung benutzt wird, kann anvulkanisiertes Rohmaterial vom Injektionsdruck ausgeworfen werden, falls durch irgendeine Fehlbetätigung Material im Rohr anvulkanisiert worden ist. Es kennen auch Stangen mit einem Durchmesser,der praktisch mit dem Innendurchmesser der Rohre übereinstimmt, verwendet werden, um anvulkanisiertes oder anhaftendes Rohmaterial aus den Rohren auszustoßen.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der neuartigen Vorrichtung. Die intermittierende Heizvorrichtung 22 ist dort in ein oberes Teil 66 und ein unteres Teil 68 unterteilt. Wenn beide Teile miteinander verklammert sind, wird der Strömungsweg zwischen beiden Teilen ohne Lecks ausgebildet. Sind beide Teile voneinander getrennt, so wird die Innenfläche des Strömungsweges 56 der Luft ausgesetzt. Der obere Teil 66 ist mit dem beweglichen Teil 44 der Form 42 mittels einer Schraube 70 verbunden, um zusammen mit der Form geöffnet und geschlossen werden zu können. Die Buchse 58 ist an einem Ende des Strömungsweges 56 vorgesehen und eine Verbindungsstange 60 am anderen Ende. Die Düse 40, die Buchse 58, die Verbindungsstange 60 und der Einlaß des Formhohlraumes 48 können somit dicht miteinander verbunden werden, und bilden dann einen Strömungsweg für das Rohmaterial aus. Die Düse 40 und die Buchse 58 sowie die Verbindungsstange 60 und der Einlaß des Formhohlraumes können abgebaut werden, wenn die Form 42 offen ist.
Elektrische Widerstands-Heizelemente 72 sind im Strömungsweg 56 angeordnet. Die Heizelemente sind mit Isoliermaterial 76 und 78 abgedeckt. Die Heizelemente 72 müssen dünn genug sein, beispielsweise 0,1 mm dick, so daß auch sie eine kleine Wärmekapazität haben. Elektroden 62a,v62b, 64a und 64b sind mit beiden Enden beider Heizelemente 72 verbunden. Diese Elektroden gehen durch den oberen Teil 66 bzw. den unteren Teil 68 und sind mit diesen Teilen verbunden. Sie sind auch voneinander isoliert. Von außen kann daher Strom an die Heizeinrichtung angelegt werden.
Dies erfolgt wiederum intermittierend entsprechend dem Strom des Rohmaterials. Das heißt, Strom wird nur dann angelegt, wenn das Rohmaterial im Strömungsweg 56 strömt.
Der Spalt zwischen den beiden Heizelementen 72 bildet den Strömungsweg 56 aus. Um das Rohmaterial wirksam zu erwärmen, muß der Spalt schmal sein, beispielsweise 1 mm betragen. Das Spaltvolumen soll kleiner sein als eine Injektionsmenge und vorzugsweise kleiner als 10 % einer solchen Injektionsmenge.
Strömungswege 80 und 82 für das Heizmedium sind im oberen Teil 66 und im unteren Teil 68 der Heizvorrichtung 22 angelegt. Die Temperatur des Heizmediums an einem Ende der Heizvorrichtung 22 ist praktisch dieselbe Temperatur, wie diejenige des Rohmaterials an der Düse 40. Sie beträgt beispielsweise 900. Die Temperatur des Heizmediums am anderen Ende der Heizvorrichtung 22 ist praktisch dieselbe wie die der Form 42, sie beträgt beispielsweise 1800. Dadurch erhält die Heizvorrichtung 22 in Strömungsrichtung des Rohmaterials einen Temperaturgradienten.
Die Isoliermaterialien 76 und 78 bestehen aus einer wärmebeständigen, elektrisch isolierenden Beschichtung, beispielsweise aus Polyamid-Imid, Alkyd-Polyester, Silikon usw., vorzugsweise als Lack oder Harz aufgetragen.
Auch kann eine Auskleidung aus Keramik, Emaille oder Glas für die Isolatoren 76 und 78 verwendet werden. Es können auch geformte Silikonmischungen verwendet werden.
Die elektrischen Widerstands-Heizelemente 72 sind dünne Platten aus einer Nickel-Chrom-Legierung, einer Eisen-Chrom-Aluminium-Legierung oder aus anderen elektrischen Widerstandslegierungen. Legierungen, die üblicherweise nicht als elektrische Widerstandslegierungen verwendet werden, beispielsweise rostfreier Stahl, können für die Heizelemente 72 auch eingesetzt werden.
Die Heizelemente 72 brauchen keine dünnen Platten zu sein.
Es können auch Drähte oder Rohre hierfür verwendet werden, vorausgesetzt, daß sich die Heizelemente im Strömungsweg 56 befinden und direkten Kontakt mit dem strömenden Rohmaterial haben.
Die Oberflächender elektrischen Heizelemente 72 sind mit Fluorharz, Silikonharz, Polyamid oder Keramik beschichtet. In diesem Fall wird die Wärme von den Heizelementen 72 durch diese dünne Beschichtung an das strömende Rohmaterial übertragen.
Wenn eine Beschichtung vorgesehen ist, so kann nicht notwendiges Rohmaterial vom Strömungsweg 56 entfernt werden, wenn die innere Oberfläche des Strömungsweges 56 Luft ausgesetzt ist. Dadurch kann der Aufbau des Strömungsweges 56 komplex werden.
Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerung und der Heizung für diese Vorrichtung.
Grenzschalter 92 und 94 sind gleitend an Stangen 96 bzw.
98 befestigt. Ein Vorsprung 100 der Schnecke 26 steht von der Schnecke vor und betätigt die Grenzschalter, wenn die Schnecke hin und her bewegt wird.
Der Grenzschalter 92 ist an seiner Stange 96 so angeordnet, daß er betätigt wird, wenn die Schnecke 26 das linke Ende ihres Verschiebungsweges erreicht. Der Grenzschalter 94 ist so angeordnet, daß er betätigt wird, kurz bevor die Schnecke 26 das linke Ende ihres Verschiebungsweges erreicht. Der Grenzschalter 94 wird also beispielsweise etwa 2 mm vor Erreichen des linken Endes betätigt.
Um die Vorrichtung zu betätigen, wird ein Schnappschalter 102 eingeschaltet. Elektrischer Strom geht dann durch den Grenzschalter 92 zu einem Zeitrelais 104. Das Zeitrelais 104 hat eine Verzögerungszeit von beispielsweise 0,5 Sekunden und leitet den Impuls um diese Zeit verzögert einer Auswurfeinrichtung 106 zu. Die Schnecke 26 wird also um die entsprechende Zeit verzögert bewegt, wenn der Schnappschalter 102 eingeschaltet ist.
Elektrischer Strom geht durch den Grenzschalter 94 zur Spule eines Magnetschalters 108 und scnließt diesen.
Ist der Magnetschalter 108 geschlossen, so fließt der Strom von einer Spannungsquelle 110 durch einen Hauptschalter 112 zu einem Schiebetransformator 114. Dieser transformiert den Strom zur Eingangsseite eines zweiten Transformators 116, der den Strom auf einen vorbestimmten Spannungswert herabtransformiert, beispielsweise auf eine Spannung von weniger als 10 Volt.
Der Strom wird dann der elektrischen Widerstandsheizung 54 zugeführt. Diese erzeugt also Wärme, sobald der Schnappschalter 102 eingeschaltet wird, während das Rohmaterial um 0,5 Sekunden zeitverzögert zu fließen beginnt.
Die Strömung des Rohmaterials hält an, bis eine gesamte Injektionsmenge durch die Heizeinrichtung 54 gedrückt ist.
Praktisch während dieser Zeit liegt die Heizeinrichtung 54 an Spannung und erwärmt das Rohmaterial in der Heizeinrichtung. Das Rohmaterial wird auf die Vulkanisierungstemperatur erwärmt, während es durch die Heizeinrichtung hindurchströmt. Es wird dann in den Formhohlraum 48 injiziert, wobei es diese Temperatur beibehält.
Wenn die Schnecke 26 kurz vor ihrem linken Ende des Verschiebungsweges ist, beispielsweise 2 mm vor diesem Ende, so wird der Grenzschalter 54 vom Vorsprung 100 betätigt und unterbricht die Stromzufuhr zur Heizeinrichtung 54.
Nachdem diese somit abgestellt ist, verschiebt sich die Schnecke 26 weiter nach links und drückt den Rest an Rohmaterial in den Formhohlraum 48. Erreicht die Schnecke das linke Ende ihres Verschiebungsweges, so wird der Grenzschalter vom Vorsprung 100 betätigt und beendet die Bewegung der Auswurfeinrichtung 106.
Es ist möglich, die Menge an ausgedrücktem Rohmaterial dadurch einzustellen, daß die Position des Grenzschalters 92 justiert wird. Auch kann die Menge an Rohmaterial, das injiziert wird, nachdem die Heizeinrichtung 54 abgestellt worden ist, dadurch justiert werden, daß die Position des Grenzschalters 94 eingestellt wird.
Die Verzögerungszeit wird entsprechend den Eigenschaften und der Menge an Rohmaterial durch Einstellung des Zeitrelais 104 eingestellt.
Die zeitliche Abfolge und die Zeitdauer, während derer die Heizeinrichtung 54 beheizt wird, kann also eingestellt werden, um die Temperatur des Rohmaterials zu steuern, das in der Heizeinrichtung 54 nach dem Injizieren verbleibt. Die Temperatur des verbleibenden Materials muß ausreichend niedrig sein, damit dieses Material vor dem nächsten Spritzguß nicht vulkanisiert. Das verbleibende Rohmaterial muß innerhalb kurzer Zeit auf die Vulkanisierungstemperatur erwärmt werden, und zwar bevor der nächstfolgende Spritzguß beginnt.
Die Heizeinrichtung kann aber auch eingeschaltet sein, wenn der Strom an Rohmaterial anhält. Dadurch wird das in der Heizeinrichtung 54 verbleibende Rohmaterial vulkanisiert.
Vulkanisiertes Rohmaterial kann sehr leicht ausgeworfen werden. Zu diesem Zweck muß die Schaltung nach Figur 4 nur entsprechend in ihrer zeitlichen Abfolge geändert werden.
Eine kleine Elektrizitätsmenge kann auch der Heizeinrichtung 54 zugeführt werden, während der Strom des Rohmaterials anhält, um die Temperatur auf einem vorbestimmten Wert unterhalb der Vulkanisierungstemperatur zu halten.
Schließlich kann auch die der Heizeinrichtung 54 bei fließendem Rohmaterial zugeführte Elektrizitätsmenge variiert werden, um die Temperatur des Rohmaterials zu ändern. Es wird dann eine Injektionsmenge an Rohmaterial in den Formhohlraum 48 injiziert, wobei diese Menge selbst einen Temperaturgradienten aufweist. Ein auf diese Weise hergestelltes Produkt hat unterschiedliche Materialeigenschaften zwischen der Oberfläche und dem Kern.
Das neuartige Verfahren und die neuartige Vorrichtung sind nicht auf Spritzguß und Spritzpreßformen von Gummi beschränkt, sondern können auch bei gummiähnlichen Substanzen, Thermoplasten mit Vernetzungseigenschaften usw. angewendet werden und auch auf Schaumspritzverfahren.
Die Vulkanisierungszeit in dem Formhohlraum kann erfindungsgemäß leicht auf beispielsweise 10 Sekunden verkürzt werden.
Das Verfahren ist stabil und wiederholbar. Insgesamt kann der Formzyklus gekürzt werden.
Die hiernach hergestellten Produkte sind gleichförmig vulkanisiert, und zwar unabhängig von ihrer Dicke und Gestalt.
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Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e bzw. Schutzanspruche: 1. Spritzgußverfahren fr Gummi, gummiartige Substanzen oder Kunstharze mit Vernetzungsreaktion, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial bei einer Temperatur gehalten wird, die so niedrig ist, daß das Material innerhalb kurzer Zeit nicht anvulkanisiert bzw. vernetzt, daß eine Injektionsmenge an Rohmaterial mit Druck intermittierend durch eine DUse ausgespritzt wird, daß das ausgespritzte Rohmaterial auf eine Vulkanisierungstemperatur erwärmt wird, während das Material von der DUse zu einer Form strömt, und daß das erwärmte Rohmaterial in den Formhohlraum eingegeben wird, dessen Temperatur bei der Vulkanisierungstemperatur gehalten wird.
2. Spritzgußverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des beheizten Strömungsweges, der die DUse mit der Form verbindet, weniger als 10 % des Volumens der Injektionsmenge beträgt.
3. Spritzgußverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität der Heizeinrichtung klein ist, und daß die Wärmeübertragungsfläche der Heizeinrichtung groß ist.
4. Spritzgußverfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Heizeinrichtung gesteuert ist, so daß das Rohmaterial während des Fließens erwärmt wird, und daß es nicht erwärmt wird, wenn es nicht fließt.
5. Spritzgußvorrichtung für Gummi, gummiartige Substanzen oder Kunstharze mit Vernetzungsreaktion, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Einrichtung (22), mit der das Rohmaterial (28) auf einer Temperatur gehalten wird, die niedrig genug ist, um das Rohmaterial innerhalb kurzer Zeit nicht anzuvulkanisieren bzw. zu vernetzen, eine Vorrichtung (26), mit der eine Injektionsmenge des Rohmaterials von der Einrichtung durch eine DUse (40) über einen Druck intermittierend gespritzt werden kann, eine Heizeinrichtung (54), die den Strömungsweg (56) des Rolmaterials ausbildet, und die die Düse (40) und eine Form (42) miteinander verbindet, ue das erwärmte Rohmaterial in den Formhohlraum (48) einzuführen, dessen Temperatur auf einer Vulkanisierungstemperatur gehalten ist.
6. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Volumen des beheizten Strömungsweges (56) kleiner als 10 % des Volumens einer Injektionsmenge ist.
7. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekapazität der Heizeinrichtung (54) klein ist, und daß die Wärmeübergangsfläche der Heizeinrichtung groß ist.
8. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung so gesteuert ist, daß das Rohmaterial (28) erwärmt wird, während es strömt, und daß es nicht erwärmt wird, wenn es nicht strömt.