DE3206157A1 - Lining for plastic-processing machines, in particular injection-moulding or extrusion machines and process for its production - Google Patents

Abstract

The walls of an injection-moulding or extrusion machine coming into contact with the polymer melt are provided with a lining of glass carbon. As a result, the pressure loss of the polymer melt is reduced considerably, whereby an orientation of the molecules during the throughflow is reduced, the melting temperature is lowered and the cross-section of the flow channels can be lessened.

Description

Auskleidung für Kunststoff-verarbeitende Maschinen, Lining for plastics processing machines,

insbesondere Spritzguß- oder Extrusionsmasehinen und Verfahren zu ihrer Herstellung =================================================== Die Erfindung bezieht sich auf eine Auskleidung für mit der Kunststoff-Schmelze in Berührung kommende Wände einer Kunststoff-verarbeitenden Maschine, insbesondere einer Spritzguß-oder Extrusionsmaschine. in particular injection molding or extrusion machines and processes their manufacture ========================================================================== === The invention refers to a lining for those coming into contact with the plastic melt Walls of a plastic processing machine, in particular an injection molding or Extrusion machine.

Bei Spritzgußmaschinen wird die Kunststoff-Schmelze aus dem Plastifizierzylinder durch eine enge Düsenbohrung in das Werkzeug gespritzt. Beim sogenannten Punktanguß kann der Einspritzkanal des Werkzeuges einen Durchmesser unter 1 mm haben. In injection molding machines, the plastic melt is extracted from the plasticizing cylinder injected through a narrow nozzle bore into the tool. With the so-called point gate the injection channel of the tool can have a diameter of less than 1 mm.

Dadurch entsteht im Einspritzkanal und auch in der Düsenbohrung während des Einspritzvorganges ein hoher Druckverlust, der bis zu 1500 bar betragen kann. Durch die hohe Fließgeschwindigkeit und Scherung der Kunststoff-Schmelze in den engen Strömungskanälen werden die langen Fadenmoleküle in Fließrichtung ausgerichtet. Da der Schrumpf bei der anschließenden Kühlung n der Längsrichtung der orientierten Moleküle stärker ist als senkrecht dazu, entstehen im Spritzling innere Spannungen, Verzug und gelegentlich sogar Spannungsrisse.This occurs in the injection channel and also in the nozzle bore during during the injection process there is a high pressure loss, which can be up to 1500 bar. Due to the high flow rate and shear of the plastic melt in the The long thread molecules are aligned in the direction of flow through narrow flow channels. Since the shrinkage during the subsequent cooling n is the longitudinal direction of the oriented Molecules is stronger than perpendicular to it, internal tensions arise in the molded part, Warpage and occasionally even stress cracks.

5 wurde bereits versucht, den Druckverlust dadurch zu verringern, daß die Wände der Strömungskanäle mit einer ha>-tungsvermindernden Beschichtung aus PTPE versehen werden. EIne derartige beschichtung ergab zwar gegenüber unbeschichteten annalen eine Verringerung des Druckabfalls um einige Prozent, jedoch sre eine stärkere Verminderung äußerst wünschenswert. 5 an attempt has already been made to reduce the pressure loss by that the walls of the flow channels with a moisture-reducing coating made of PTPE. Such a coating resulted in comparison to uncoated annalen a reduction in pressure drop of a few percent, but a greater one Reduction highly desirable.

Außerdem war das mechanische Wiaerstandsvermögen von PTFE sicht ausreichenQ.In addition, the mechanical resistance of PTFE was sufficient.

bei geringerem Druckverlust kann die Schmelzentemperatur gesenkt werden, wodurch eine kürzere Abkühlzeit des Spritz- lings und damit insgesamt eine kürzere Taktzeit erreicht wird. the melt temperature can be lowered with a lower pressure loss resulting in a shorter cooling time for the spray lings and with it overall a shorter cycle time is achieved.

Um die Orientierung der Makromoleküle zu vermeiden, kann der Querschnitt der Strömungskanäle ein bestimmtes Mindestmaß nicht unterschreiten. Dies hat bei Stangen-, Band-, Pilz- und Scheibenangüssen sowie bei Spritzgußwerkzeugen mit mehreren Formnestern, denen die Schmelze durch ein Kanalsystem zugeführt wird, einen großen Materialverlust zur Folge, da der in den Kanälen nach Beendigung des Formvorganges verbleibende, erstarrte Kunststoff in der Regel thermisch geschädigtes Regenerat darstellt. Auch bei Extrusionsmaschinen würde eine Verringerung des Druckverlustes der Kunststoff-Schmelze in der formgebenden Düse erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen, da der Materialausstoß vom Druckverlust abhängig ist, und somit ein geringerer Druckverlust einen erhöhten Ausstoß ermöglichen würde.In order to avoid the orientation of the macromolecules, the cross-section the flow channels do not fall below a certain minimum. This has at Bar, band, mushroom and disc sprues as well as injection molding tools with several Mold cavities, to which the melt is fed through a channel system, have a large one Loss of material as the result of the in the channels after completion of the molding process remaining solidified plastic is usually thermally damaged regenerated material represents. In the case of extrusion machines, too, there would be a reduction in the pressure loss the plastic melt in the shaping nozzle has considerable economic advantages bring with it, since the material output depends on the pressure loss, and thus a lower pressure loss would enable an increased output.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auskleidung für mit der Kunststcff-Schmelze in Berührung kommende Wände, insbesondere die Wände der Strömungskanäle, wie Düsenbohrungen, Einspritz- und Verteilerkanäle, zu schaffen, it der der Druckverlust der Kunststoff-Schmelze während des .»-crmvorganges erheblich verringert wird. The invention has for its object to provide a lining for with walls that come into contact with the plastic melt, in particular the walls of the To create flow channels such as nozzle bores, injection and distribution channels, The pressure loss of the plastic melt during the. »- crm process is considerable is decreased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auskleidung aus Glaskohlenstoff besteht. This object is achieved according to the invention in that the lining consists of vitreous carbon.

Glaskohlenstoff ist ein verhältnismäßig neuer werkstoff, der durch Pyrolisieren eines Kunststoffes, beispielsweise eInes Phenol-Formaldehyd-Harzes (GB-PS 956452) oder eines anderer Kunststoffes (GB-PS 921235) hergestellt wird. Derartige Glaskohlenstoffe wurden bisher zur Herstellung von Elektroden, von heizkörpern für elektronische Geräte, Elektroden für spektrocherwische Analysen, Schleifkontakte für Potentiometer, Dichrungen, Elektroden für Herzschrittmacher sowie für i:#etallurtische Zwecke verwendet. bberraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich bei Verwendung von Glaskohlenstoff als Auskleidung von Strömungskanälen in Eunststoff-verarbeitenden eschine der Druckverlust der Kunststoff-Schmelze erheblich verringern läßt. Messungen haben ergeben, daß mit einer bestimmten Düse bei gleichem Spritzdruck die Ausstoßmenge an PE-Sehmelze pro Zeiteinheit bei einer erfindungsgemäß ausgekleideten Düse doppelt so groß ist wie bei einer Stahldüse, während bei einer mit PTFE beschichteten Düse die Ausstoßmenge nur etwa 40% größer ist als bei beiner Stahldüse. Aufgrund des verbesserten Gleiteffekts und wegen des Fehlens einer an der Wand haftenden unbewegten Grenzschicht kann die Kunststoff-Schmelze an der Düsenwand abgleiten, so daß die Moleküle nicht in dem aße geschert und dadurch orientiert werden und die vorher erwähnte Gefahr der Entstehung von inneren Spannungen, Verzug und Spannungsrissen bei Spritzgußteilen zum großen Teil vermieden wird. Es erscheint denkbar, daß aufgrund dieses Sachverhalts der Punktanguß, der bisher nur für billige Massenartikel verwendet werden konnte, nun auch beim. Spritzgießen hochwertiger Artikel eingesetzt werden kann, wodurch cer sonst bei anderen Angüssenerforderliche zweite Arbeitsgang für das Entfernen des Angusses und der dadurch bedingte aterialverlust vermieden werden kann. Beim Spritzgießen von Durot#:eren besteht das Problem, daß die Schmelze relativ steif ist und die Fließwege dadurch entsprechend kurz sind, weswegen viele Duromerteile auf wenig wirtschaftliche Art durch Pressen oder Gießen hergestellt werden müssen. Durch die E-windung gelingt es aufgrund des verminderten Druckverlustes, die fließweg zu verlängern, so daß die Anwendung des Spritzgußverfahrens erheblich erweitert wird. Die Schmelzentemperasur kann gesenkt werden, wodurch kürzere Abkühlzeiten des Spritzlings und kürzere Taktzeiten erreicht werden. Die Str-.ungskan2 e können enger ausgeführt werden, was zur Folge hat, daß der aterialverlust verringert wird. Bei Extrudern kann aufgrund des geringeren Druckverlustes der Materialausstoß und damit die lfirtschaftlichkeit erhöht werden. Vitreous carbon is a relatively new material that is made by Pyrolizing a plastic, for example a phenol-formaldehyde resin (GB-PS 956452) or another plastic (GB-PS 921235) is produced. Vitreous carbons of this type were previously used for the production of electrodes and radiators for electronic devices, electrodes for spectrochemical analyzes, sliding contacts for potentiometers, seals, electrodes for pacemakers and for i: #etallurtic tables Purposes used. Surprisingly, it has now been found that when using of glassy carbon as lining of flow channels in plastics processing eschine considerably reduce the pressure loss of the plastic melt leaves. Measurements have shown that with a certain nozzle at the same spray pressure the output quantity of PE-Sehmelze per unit of time in the case of a lined according to the invention Nozzle is twice as large as a steel nozzle, while a PTFE-coated one Nozzle the output volume is only about 40% larger than with a steel nozzle. Because of the improved sliding effect and because of the lack of one adhering to the wall unmoved boundary layer, the plastic melt can slide off the nozzle wall, so that the molecules are not sheared in the ate and thereby oriented and the aforementioned risk of internal tension, warpage and tension cracks occurring is largely avoided in injection molded parts. It seems conceivable that due to this fact is the point gate, which has so far only been used for cheap mass-produced items could be, now also with. Injection molding of high quality articles can be used which would otherwise require a second operation for other sprues The removal of the sprue and the resulting loss of material can be avoided can. The problem with injection molding of Durot #: eren is that the melt is relatively is stiff and the flow paths are accordingly short, which is why many Duromer parts have to be produced in a less economical way by pressing or casting. Due to the reduced pressure loss, the E-turn enables the flow path to extend, so that the application of the injection molding process expanded considerably will. The melt temperature can be lowered, resulting in shorter cooling times of the molding and shorter cycle times can be achieved. The Str-.ungskan2 e can be made tighter, with the result that the loss of aterial is reduced. With extruders, the material output and so that the profitability can be increased.

Die erfindungsgemäße Auskleidung kann auch bei Kalibrierwerkzeugen verwendet werden, in denen die Profilextrudate nach dem Austreten aus der Extrusionsmaschine auf die richtigen Abmessungen gebracht werden. Bei der Konstruktion von Extrusions- und Kalibrierwerkzeugen ergibt sich wegen des geringeren Druckverlustes eine größere Gestaltungsmöglichkeit. The lining according to the invention can also be used for calibration tools are used in which the profile extrudates after exiting the extrusion machine brought to the correct dimensions. In the construction of extrusion and calibration tools, there is a larger one because of the lower pressure loss Design option.

Aufgrund der glasartigen Oberfläche der erfindungsge-Ae Auskleidung wird eine hohe Oberflächengüte des Extrudats erreicht. Due to the glass-like surface of the lining according to the invention a high surface quality of the extrudate is achieved.

Die Herstellung der Auskleidung erfolgt ein- oder mehrteilig. Dabei werden die Teile zunächst durch Gießen, Pressen oder Spritzgiefen aus Duromeren geformt und anschließend pyrolisiert. Da die Teile beim Pyrolisieren erheblich schrumpfen, müssen sie zunäschst mit entsprechendem Übermaß hergestellt werden. Falls erforderlich, kann eine mechanische Fertigbearbeitung, beispielsweise mittels Diamant und Ultraschall, erfolgen. Die Eefestigung der Auskleidung an der Wand kann beispielsweise durch Kleben oder durch Einklemmen erfolgen. The lining is produced in one or more parts. Included The parts are first made from thermosets by casting, pressing or injection molding shaped and then pyrolyzed. Since the parts shrink considerably during pyrolysis, they must first be made with a corresponding oversize. If required, mechanical finishing, for example using diamond and ultrasound, take place. The attachment of the lining to the wall can be done, for example Gluing or clamping.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der ein Teil einer Kunststoff-Spritzgußmaschine im Schnitt dargestellt ist. An embodiment of the invention is hereinafter referred to described on the drawing, in which a part of a plastic injection molding machine is shown in section.

Mit 1 ist die Wand einer Spritzgußform bezeichnet, die einen Einspritzkanal 2 enthält, der in eine Vorkammer 3 mündet. 1 with the wall of an injection mold is referred to, which has an injection channel 2 which opens into an antechamber 3.

Die Vorkammer 3 ist durch eine Öffnung 4 mit dem Formnest verbunde. An den Einspritzkanal 2 ist eine Düse 5 angesetzt, Cie r::It den nicht gezeigten Plastifizierzylinder in Verbindung steht. Die Wände der Düse 5, des Einspritzkanals 2 und der Einspritzöffnung 4 sind mit einer Auskleidung 6 bzw. 7, 8 aus Glaskohlenstof versehen. Der Einspritzkanal 2 ist in einer Spitze 9 angeordnet, die in einem Deckel 10 eingeschraubt -st, der Heizpatronen 11 zum Beheizen der Spitze 9 enthält.The antechamber 3 is connected to the mold cavity through an opening 4. A nozzle 5 is attached to the injection channel 2, Cie r :: It the one not shown Plasticizing cylinder is in communication. The walls of the nozzle 5, the injection channel 2 and the injection opening 4 are with a lining 6 or 7, 8 made of glassy carbon Mistake. The injection channel 2 is arranged in a tip 9 in a cover 10 screwed in, which contains heating cartridges 11 for heating the tip 9.

Die Auskleidungen 6, 7 und 8 sind eingeklebt oder wie bei Einsatz 6 eingeklerimt.The linings 6, 7 and 8 are glued in or as in use 6 glued in.

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Claims (2)

Patentansprüche 1) Auskleidung für mit der Kunststoff-Schmelze in Berührung kommende Wände einer Kunststoff-verarbeitenden Maschine, insbesondere einer Spritzguß- oder Extrusionsmaschine, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auskleidung aus Glaskohlenstoff besteht. Claims 1) Lining for with the plastic melt in Coming into contact with walls of a plastics processing machine, in particular an injection molding or extrusion machine, characterized in that the lining is made of vitreous carbon. 2) Verfahren zur Herstellung einer Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung ein- oder mehrteilig durch Gießen, Pressen oder Spritzgießen aus einem Duromer mit Übermaß hergestellt und anschließend pyrolisiert wird, wobei das Übermaß der bei der Pyrolisierung auftretenden Schrumpfung entspricht, und dann mit der auszukleiden#en Wand verklebt oder mechanisch verbunden wird.2) A method for producing a lining according to claim 1, characterized characterized in that the lining is one or more parts by casting, pressing or Injection molding made from a duromer with oversize and then pyrolyzed where the excess corresponds to the shrinkage occurring during pyrolysis, and then glued or mechanically connected to the wall to be lined.