DE3621379A1 - Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von fliess- bzw. bindenahteinkerbungen in spritzgiessteilen aus thermoplast - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur beseitigung von fliess- bzw. bindenahteinkerbungen in spritzgiessteilen aus thermoplastInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Beseitigung von in den Bereichen
der Fließ- bzw. Bindenähte befindlichen Ein
kerbungen der Oberfläche von durch Spritzgießen
aus Thermoplast hergestellten Formteilen.
Fließ- bzw. Bindenahteinkerbungen entstehen,
wenn während der Formfüllung innerhalb der Spritz
gießform zum Beispiel zwei oder mehrere Fließ
ströme der Schmelze aufeinander zu fließen, die
etwa ballig profilierten Fließstromfronten anein
anderstoßen und dabei sich nur unvollständig
abplatten.
Die jeweilige Lage der Fließ- bzw. Bindenähte
ist aus der jeweiligen Art der Formgeometrie
und der Formfüllung zu ermitteln.
Zur Verbesserung der Formteiloberflächenqualität
hat man bislang die Formteiloberflächen poliert,
um damit die Einkerbungen für das bloße Auge
unsichtbar zu machen.
Diese Maßnahme ist aber relativ zeitraubend und
kostenintensiv.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren
der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen
Art derart zu verbessern, daß eine wesentliche
Vereinfachung und Verbilligung der Beseitigung
der Einkerbungen erreichbar ist.
Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekenn
zeichnet, daß man beim Spritzgießen die Schmelze
während der Formfüllung in den Formnestwandbereichen
der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte
solange zumindest nahe der Erweichungstemperatur
bzw. der Kristallitschmelztemperatur des Thermo
plast hält, bis die Formfüllung abgeschlossen
ist, insbesondere derart, daß man in den Bereichen
der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte
die Kontakttemperatur der Schmelze, also die
Temperatur, welche die Randzonen der Schmelze
bei Kontakt mit der Formnestwand aufweisen, kurz
zeitig anhebt.
Durch diese Maßnahmen wird in den Bereichen der
vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte das
Einfrieren der mit der Formnestwand in Berührung
kommenden Randzonen der Schmelze solange verzögert,
bis die Fließströme der Schmelze auch in den
Bereichen der Formnestwände lückenlos zusammengepreßt
und eingeebnet sind, so daß eine Entstehung der
eingangs beschriebenen Einkerbungen der Ober
flächen nunmehr von vornherein ausgeschlossen
ist.
Hierzu ist es möglich, daß man die Schmelze in
den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte gegen
über der Formnestwand vorzugsweise mit Kunststoff
kurzzeitig isoliert, insbesondere derart, daß
man vor der Füllung der Form die Formnestwand
mit Kunststoff beschichtet.
Eine unter Umständen bevorzugte Variante ist
dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze in den
Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw.
Bindenähte kurzzeitig aufheizt.
Vorteilhafte Maßnahmen sind hierzu in den
Ansprüchen 6 bis 8 offenbart.
Eine weitere, bei allen Thermoplasten anwendbare
Möglichkeit zur Anhebung der Kontakttemperatur
besteht darin, daß man die Formnestwand, insbe
sondere elektrisch aufheizt, womit man vorzugsweise
vor der Füllung der Form, insbesondere unmittelbar
nach dem Auswerfen des zuvor gefertigten Form
teiles beginnt, um möglichst kurze Zykluszeiten
zu erreichen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens
besteht darin, daß man die Fließströme der Schmelze
miteinander verwirbelt, indem man während der
Kompressionsphase, also in der Phase, in welcher
der höchste Fülldruck herrscht, nahe der voraus
bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte einen geringen
Teil der Schmelze aus der Form vorzugsweise in
einen Speicher ableitet.
Hierdurch erhält man nunmehr eine Durchströmung
der zueinander fließenden Fließströme miteinander,
woraus sich eine Umlagerung der Makromoleküle
in einem Zustand größtmöglichster Unordnung ergibt,
aus welcher erheblich höhere Festigkeiten des
Formteiles als bisher resultieren.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbe
schriebenen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch,
daß der Spritzgießform Isolierungen oder Heizungen
derart zugeordnet sind, daß während des Ein
spritzens bis zur Beendigung der Kompressions
phase die Kontakttemperatur der Schmelze mindestens
annährend der Erweichungs- bzw. der Kristallit
schmelztemperatur des Thermoplast gleicht und
anschließend rapide absinkt.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Randschichten
der Schmelze in den Bereichen der Fließ- bzw.
Bindenähte erst nach dem vollständigen Füllen
der Spritzgießform abkühlen, so daß bislang unver
meidbare Einkerbungen der Formteiloberfläche
von vornherein ausgeschlossen sind. Dabei ist
es vorteilhaft, wenn die Isolierungen zumindest in
den Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw.
Bindenähte,bevorzugter Weise jedoch über die gesamte
Formnestwand sich erstreckend angeordnet sind, um
auch evtl. Grenzlinien auszuschließen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung kennzeichnet
sich hierzu ferner dadurch, daß Isolierungen
niedriger Wärmespeicherfähigkeit und geringer
Dicke, insbesondere aus Kunststoff vorgesehen
sind, welche einen relativ kurzzeitigen Wärme
stau in der Schmelze zwangsläufig sicherstellen.
Eine unter Umständen bevorzugte Variante besteht
darin, daß abschalbare Heizungen derart angeordnet
sind, daß letztere nur in den Bereichen der voraus
bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte kurzzeitig
heizen, welchen bevorzugterweise Temperaturmeß
und Steuergeräte zugeordnet sein können.
Eine, unter anderem fertigungstechnisch besonders
günstige Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Spritzgießform elektrische Widerstands
heizungen, insbesondere in Form von Heizpatronen,
zugeordnet sind, die in die Wand der Spritzgießform
mit möglichst geringem Abstand vom Formnest,
insbesondere austauschbar eingefügt sind, wobei
der Abstand der Heizungen von der benachbarten
Formnestwand etwa 2 mm beträgt, um möglichst
kurze Aufheizzeiten der Formnestwand bis zur
Soll-Temperatur zu erhalten.
Weitere Möglichkeiten zum Aufheizen sind in den
Ansprüchen 22 bis 24 gekennzeichnet.
Um in den Bereichen der Fließ- bzw. Bindenähte
auch die Festigkeit zu verbessern, sind in der
Spritzgießform ein oder mehrere, nahe der voraus
bestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte angeordnete,
nach außen führende, enge Kanäle vorgesehen,
deren lichten Querschnitte jeweils so ausgebildet
sind, daß die Kanäle vom Thermoplast nur während
der Kompressionsphase durchströmbar sind und
vorzugsweise zudem in einen an sich geschlossenen
Speicher münden.
Dies hat den Vorteil, daß während der Kompressions
phase durch die Ableitung von Teilen der Schmelze
die Fließströme miteinander verwirbelt werden
und dadurch die Makromoleküle eine etwa filzartige
Struktur erhalten, welche bislang unerreichte
Festigkeiten ergibt.
Das Verfahren wird im folgenden anhand von in
den Zeichnungen beispielsweise dargestellten
Vorrichtungen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 ein aus Thermoplast hergestelltes Formteil
in der Vorderansicht;
Fig. 2 einen Teil einer Spritzgießform in der
Vorderansicht;
Fig. 3 desgleichen gemäß der Linie III-III der
Fig. 2 gesehen;
Fig. 4 einen Teil einer weiteren Spritzgießform
in der Vorderansicht.
In den Formteil 1 gemäß der Fig. 1 sind die
Fließströme eingezeichnet, die sich bei der Füllung
der Spritzgießform über einen Anschnitt (Anguß) 2
ergeben, wenn der Fließstrom durch ein Hindernis,
hier ein Formkern 3, zur Bildung eines Durchbruches
im Formteil 1 in zwei Teilströme aufgeteilt wird,
die nach dem Passieren des Hindernisses wieder zu
sammenfließen.
Dabei bilden sich einerseits kreisbogenförmige
Quellströmungen, deren Fließfronten 4 sich annähernd
geradlinig fortbewegen, wobei die Schmelze in
tangentialer Richtung gedehnt und in radialer
Richtung geschert wird.
Andererseits entsteht in dem Bereich, in dem die
beiden Teilströme nach dem Passieren des Hinder
nisses zusammenfließen, eine Bindenaht 5, die bis
lang zu entlang letzterer sich erstreckenden Ein
kerbungen der Oberfläche führte, weil die Rand
zonen der Schmelze bei Kontakt mit der relativ
kühlen Formnestwand fortschreitend einfrieren
und damit in den Bereichen der Bindenaht 5 eine
vollständige Ausfüllung der Form ausschließen.
Zur Vermeidung vorbeschriebener Einschnürungen
können die Formnestwände im Bereich der Binde
naht 5, wie in Fig. 1 in strichpunktierten Linien
dargestellt, mit einer dünnen Isolierung 6 vorzugs
weise aus Kunststoff beschichtet werden, welche eine
niedrige Wärmespeicherfähigkeit aufweisen, daß einerseits
die Kontakttemperatur der Randzonen der Schmelze,
also die Temperatur die die Randzonen der Schmelze
nach dem Kontakt mit der Formnestwand haben,
so lange oberhalb der Erweichungs- bzw. Kristallit
schmelztemperatur gehalten wird, bis eine völlige
Formfüllung erreicht worden ist, andererseits
nach der vollständigen Füllung der Form, wobei
während der Kompressionsphase, also je nach Phase
des Füllvorganges, in welcher der größte Fülldruck
herrscht, und dabei evtl. Einkerbungen im Bereich
der Bindenaht gänzlich eingeebnet worden sind,
der Formteil 1 auch relativ schnell abkühlen
kann.
Aus diesem Grund ist es auch vorteilhaft, die
Formnestwand zumindest im Bereich der Bindenaht 5
zu isolieren.
Gemäß der Fig. 2 und 3 ist zum gleichen Zweck,
wie vorbeschrieben, in eine Spritzgießform 7,
die ein dem vorbeschriebenen Formteil 1 im wesent
lichen entsprechendes Formnest 8 mit einem Kern 3
aufweist, ein elektrischer Patronenheizkörper 9
austauschbar eingefügt.
Letzterer erstreckt sich entlang der Bindenaht 5.
Sein Abstand 10 von der benachbarten Formnest
wand beträgt ca. 2 mm, um eine möglichst kurze
Aufheizzeit der Formnestwand zu erreichen.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Spritzgieß
form 11, die über den Anschnitt 2 gefüllt werden
kann, sind nahe der vorausbestimmbaren Bindenaht 5
am Formnest 8 beginnende und aus letzterem heraus
führende, rinnenförmige Kanäle 12 angeordnet,
die eine maximale Tiefe von 0,05 mm aufweisen.
Diese Kanäle 12 münden in im lichten Querschnitt
wesentlich größer bemessene Speicher 13.
Die maximal 0,05 mm tiefen Kanäle 12 bewirken,
daß ausschließlich während der Kompressionsphase,
also in der Phase,in welcher die Formnester
gänzlich gefüllt werden,ein Teil der Schmelze
aus dem Formnest 8 entweichen kann. Dies hat
zur Folge, daß die Fließströme miteinander verwirbelt
werden, woraus eine erhebliche Erhöhung der Form
festigkeit resultiert.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung
offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden
als erfindungswesentlich angesehen.
Claims (27)
1. Verfahren zur Beseitigung von in den Bereichen
der Fließ- bzw. Bindenähte befindlichen Ein
kerbungen der Oberfläche von durch Spritzgießen
aus Thermoplast hergestellten Formteilen, dadurch
gekennzeichnet, daß man beim Spritzgießen die
Schmelze während der Formfüllung in den Form
nestwandbereichen der vorausbestimmbaren Fließ
bzw. Bindenähte (5) solange zumindest nahe der
Erweichungstemperatur bzw. der Kristallitschmelz
temperatur des Thermoplast hält, bis die Form
füllung abgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man in den Bereichen der vorausbestimmbaren
Fließ- bzw. Bindenähte (5) die Kontakttemperatur
der Schmelze, also die Temperatur, welche die
Randzonen der Schmelze bei Kontakt mit der
Formnestwand aufweisen, kurzzeitig anhebt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Schmelze in den Bereichen
der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähten
(5) gegenüber der Formnestwand kurzzeitig isoliert.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß man die Schmelze mit Kunststoff
isoliert, insbesondere derart, daß man vor der
Füllung der Form die Formnestwand mit Kunst
stoff beschichtet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze
in den Bereichen der voraus bestimmbaren Fließ
bzw. Bindenähte (5) kurzzeitig aufheizt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Ultraschall aufheizt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit elektrischen Hochfrequenzwellen aufheizt.
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit Mikrowellen aufheizt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Formnestwand
aufheizt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß man die Formnestwand elektrisch aufheizt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß man mit der Aufheizung vor der
Füllung der Form beginnt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß man die Fließströme
der Schmelze miteinander verwirbelt, indem man
während der Kompressionsphase, also in der Phase,
in welcher der höchste Fülldruck herrscht, nahe
der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte
(3) einen geringen Teil der Schmelze aus der
Form ableitet.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man den Teil der Schmelze in einen Speicher
ableitet.
14. Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen
Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spritzgießform (7) Isolierungen (6) oder
Heizungen (9) derart zugeordnet sind, daß während
des Einspritzens bis zur Beendigung der Kompressions
phase die Kontakttemperatur der Schmelze mindestens
annähernd der Erweichungs- bzw. der Kristallit
schmelztemperatur des Thermoplast gleicht und
anschließend rapide absinkt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die lsolierungen (6) zumindest in den
Bereichen der vorausbestimmbaren Fließ- bzw.
Bindenähte (5) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die Isolierungen (6) niedriger
Wärmespeicherfähigkeit und geringer Dicke, insbe
sondere aus Kunststoff vorgesehen sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn
zeichnet daß abschalbare Heizungen (9) derart
angeordnet sind, daß letztere nur in den Bereichen
der vorausbestimmbaren Fließ- bzw. Bindenähte
(5) kurzzeitig heizen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß den Heizungen (9) Temperaturmeß
und Steuergeräte zugeordnet sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnt, daß der Spritzgießform (7)
elektrische Widerstands-Heizungen (9), insbe
sondere in Form von Heizpatronen,zugeordnet
sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Heizungen (9) in die
Wand der Spritzgießform (7) mit möglichst
geringem Abstand (10) vom Formnest, insbesondere
austauschbar eingefügt sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand (10) der Heizung (9) von der
benachbarten Formnestwand etwa 2 mm beträgt.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzgießform (7)
Ultraschallheizungen zugeordnet sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21,
gekennzeichnet durch elektrische Hochfrequenz-
Heizungen.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Mikrowellen
heizungen angeordnet sind.
25. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzgießform
(11) ein oder mehrere, nahe der vorausbestimm
baren Fließ- bzw. Bindenähte (5) angeordnete,
vom Formnest (8) ausgehende, nach außen führende,
enge Kanäle (12) aufweist, deren lichten Quer
schnitte jeweils so ausgebildet sind, daß die
Kanäle (12) von Thermoplast nur während der
Kompressionsphase durchströmbar sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kanäle (12) in mindestens einen an sich
geschlossenen Speicher (13) münden.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß sowohl die Kanäle (12) als auch
der Speicher (13) zur Formtrennwand hin offen
und so ausgebildet sind, daß beim Entformen des
Formteiles der in die Kanäle (12) und den
Speicher (13) eingedrungene Formstoff mit ent
formbar ist.
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