DE4112364A1 - Spritzgiessverfahren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Einspritzanlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-PS 30 24 197 und aus der DE-PS 38 37 713 bekannt.

In der Praxis hat sich insbesondere bei komplizierten und filigranen Formen, wie sie in der Schmuckindustrie bei der Gestaltung von Schmuckstücken häufig auftreten, gezeigt, daß eine zu hohe Temperatur der Spritzgießform eine zum Teil erhebliche Qualitäts­ minderung durch deren thermische Ausdehnung nach sich zieht. Die Spritzgießform ist überfüllt, was bei präzisen und teuren Gußteilen zum Ausschuß führt und somit die Rentabilität beeinträchtigt. Darüber hinaus ist die Abkühlzeit der zum Einspritzen verwendeten thermoplastischen Masse sehr lange, was entsprechend eine Verlang­ samung des Arbeitsprozesses und damit einen ungenügenden Stück­ durchsatz zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese aus der hohen Temperatur der Spritzgießform resultierenden Nachteile zu beheben, insbesondere den Ausschuß zu verringern und den Arbeitsprozeß zu beschleunigen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht daher darin, durch eine kontrollierte Kühlung der Form über die Auflageplatte und die Anpreßplatte die thermischen Probleme und die daraus folgenden negativen Einflüsse auf die Wirtschaftlichkeit dieser Spritzgieß­ verfahren auf ein Minimum zu reduzieren.

Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine automatische Steuerung der Dauer der Kühlzeit vor, in Abhängigkeit von der jeweiligen Spritzgießform, so daß einerseits eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist, andererseits aber eine unnötig lange Verweildauer der Spritzgießform zwischen Auflageplatte und Anpreßplatte vermieden werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das verwendete Kühlmittel einen geschlossenen Kreislauf durchläuft und insbesondere vor dem Rücklauf in ein Kühlmittelreservoir eine im Arbeitsbereich der Spritzgießvorrichtung angeordnete Kühlplatte durchläuft. Das Kühlmittel ist hier zwar durch das Durchlaufen von Auflageplatte und Anpreßplatte auf eine höhere Temperatur gebracht, d. h., es weist nicht mehr die ursprüngliche, im Kühlmittelreservoir eingestellte Temperatur auf, die Temperatur ist jedoch noch niedrig genug, um eine Kühlplatte vorzukühlen, auf der die Spritzgießformen vor der Verarbeitung abgestellt werden; diese "Vorbereitungskühlung" der Spritzgießformen bewirkt eine weitere Verbesserung des Arbeits­ ergebnisses und insbesondere eine weitere Abkürzung des Einspritz- und Abkühlzyklus.

Ein Ausführungsbeispiel einer Spritzgießvorrichtung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ausführbar ist, wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtdarstellung eines Spritz­ gießarbeitsplatzes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kühlmittelkreis­ laufes,

Fig. 3 Schnittdarstellungen der Auflageplatte,

Fig. 4 Schnittdarstellungen der Anpreßplatte, und

Fig. 5 Schnittdarstellungen der Kühlplatte.

Der in Fig. 1 dargestellte Spritzgießarbeitsplatz beinhaltet die eigentliche Spritzgießvorrichtung 10, bei der eine Spritzgießform, insbesondere eine zweiteilige Gummiform 20 zwischen einer Auflage­ platte 11 und einer Anpreßplatte 12 eingespannt wird. Eine solche Spritzgießvorrichtung ist in der DE-PS 30 24 197 ausführlich dargestellt und braucht deshalb hier nicht näher erläutert zu werden.

Diese Spritzgießvorrichtung arbeitet mit einem Wachskessel 30 zusammen, d. h., die Einspritzdüse des Wachskessels 30 wird in Kontakt mit einer Einspritzöffnung der Gummiform 20 gebracht und die thermoplastische Masse (beispielsweise Wachs beim Wachsausschmelz­ verfahren) wird eingespritzt. Ein solcher Wachskessel ist beispiels­ weise aus der DE-30 37 593 bekannt.

Spritzgießeinrichtung 10 mit der gerade zu verarbeitenden Gummiform 20 und Wachskessel 30 befinden sich gemeinsam auf einer Arbeits­ platte 50, die ebenfalls noch eine Steuereinheit 60 trägt. Eine solche Steuereinheit 60 kann insbesondere vorgesehen sein, um den Spritzgießvorgang zu steuern, wenn Auflageplatte und/oder Anpreß­ platte in Zusammenarbeit mit individuellen Gummiformen 20 ausge­ staltet sind; insbesondere wenn die Gummiform auf einer Seite (in Fig. 1 durch Punkte angedeutet) Kodieröffnungen aufweist, die von Kodierstiften in der Anpreßplatte und/oder der Auflageplatte abgetastet werden. Die Steuereinheit kann (in Fig. 1 abgesetzt dargestellt) auch entsprechende Anzeige- und Display-Vorrichtungen enthalten, die der Bedienungsperson die Betriebsparameter wie z. B. Druck und Temperatur anzeigt.

Unmittelbar neben der Spritzgießvorrichtung 10 befindet sich eine Kühlplatte 13, auf der mehrere Gummiformen 20 abgestellt werden, bevor sie zur Durchführung des Einspritzvorganges zwischen Auflage­ platte 11 und Anpreßplatte 12 eingespannt werden. In dem gesamten in Fig. 1 dargestellten System sind Kühlmittel-Leitungen 40 integriert, durch die ein Kühlmittel strömt, das über einen Eingang E eingespeist und über einen Ausgang A nach Durchströmung der Auflageplatte 11, der Anpreßplatte 12 und der Kühlplatte 13 über einen Ausgang A wieder abgezogen wird, insbesondere einem Kühlmittelreservoir 14 zugeführt wird, wo eine vorgegebene Temperatur des Kühlmittels mit Hilfe eines Thermostaten gesteuert und eingehalten werden kann.

Fig. 2 zeigt ein Strömungsdiagramm des Kühlmittels:

Aus dem Kühlmittelreservoir 14 wird das auf die gewünschte Temperatur gebrachte Kühlmittel zum Eingang E des Spritzgießarbeits­ platzes gefördert (durch geeignete, nicht im einzelnen dargestellte Pumpeinrichtungen) und verteilt sich dort im wesentlichen zu gleichen Teilen auf die Auflageplatte 11 und die Anpreßplatte 12, in dem es dort mäanderartig angebrachte Kühlmittel-Leitungen 11A, 12A durchströmt und eine gleichmäßige Kühlung der entsprechenden Ober­ fläche der Platten bewirkt. Die derart abgekühlten Platten bewirken dann ihrerseits die erwünschte Abkühlung der Spritzgießformen 20 bzw. des in diese eingespritzten Wachses bzw. einer anderen geeigneten thermoplastischen Masse.

Dadurch nimmt das Kühlmittel zwangsläufig Wärme auf, jedoch sind Leitungsquerschnitte und Kühlmitteltemperatur so vorgewählt, daß bei entsprechender Durchflußmenge das Kühlmittel bei Verlassen von Auflageplatte 11 und Anpreßplatte 12 immer noch eine niedrigere Temperatur als die Umgebungstemperatur aufweist. Dieses "temperierte" Kühlmittel gelangt dann in entsprechende Kühlschlangen 13A der Kühlplatte 13 zur Vorkühlung der Gummiformen. Über den Ausgang A am Spritzgießarbeitsplatz wird das Kühlmittel dann wieder in das Kühlmittelreservoir 14 zurückgeleitet, es handelt sich hier also um einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf mit einem zwei­ stufigen Kühlvorgang, nämlich der eigentlichen Hauptkühlung der jeweils dem Einspritzvorgang unterworfenen bzw. abkühlenden Gummi­ form, die gerade zwischen den beiden Platten 11 und 12 sich befindet und einer nachgeschalteten Stufe, die als Vorkühlung der demnächst zur Verarbeitung anstehenden Gummiformen eingesetzt wird. Es ist grundsätzlich natürlich auch möglich, auf diese Vorkühlstufe (Kühlplatte 13) zu verzichten und das Kühlmittel unmittelbar nach Verlassen von Auflageplatte 11 bzw. Anpreßplatte 12 wieder dem Kühlmittelreservoir 14 zuzuführen.

Die Kühlplatte kann auch zweckmäßigerweise nach dem Abschluß des Einspritzvorganges zur Nachkühlung der Gummiformen verwendet werden, sofern die Temperatur des Kühlmittels noch einen zusätzlichen Kühleffekt gewährleistet. Dadurch wird der Abkühlvorgang aus dem Arbeitsbereich zwischen Auflageplatte 11 und Anpreßplatte 12 herausgenommen und der Verfahrensablauf weiter beschleunigt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen konkrete Ausgestaltungen von Auflageplatte 11 (Fig. 3) und Anpreßplatte 12 (Fig. 4), wobei durch Dreiecke der jeweilige Strömungsverlauf in den entsprechenden Kühlmittelkanälen 11A bzw. 12A symbolisiert ist.

Die Kühlmittel-Leitungen 11A, 12A sind so geführt, daß eine möglichst gleichmäßige Kühlung, d. h. Oberflächentemperatur auf der der Gummi­ form zugewandten Seite erreicht und beibehalten wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Kühlmittel-Lei­ tungen 11A, 12A so geführt, daß sie um Öffnungen für Kodierstifte herumlaufen, die vorgesehen sind, um das aus der DE-PS 38 37 713 bekannte Verfahren durchführen zu können, das hier im einzelnen nicht näher erläutert wird. Dieses Verfahren kann in Verbindung mit der vorliegenden Spritzgießvorrichtung sinnvoll dahingehend erweitert werden, daß auf der Oberseite der Gummiform 20 eine ent­ sprechende Bohrung bzw. Vertiefung oder eine Kombination hiervon als "Kodierfeld" eine bestimmte Information über die Kühldauer, d. h. Verweildauer der Spritzgießform zwischen den gekühlten Platten beinhaltet. In entsprechende Bohrungen eingelassene Kodierstifte, beispielsweise ein "Kodierstift kühlen" in der Auflageplatte (Fig. 3). Dessen unteres stöpsel- oder zapfenartiges Ende trifft dann auf die entsprechende Stelle der positioniert zugeordneten Gummiform 20, wo sich entweder eine entsprechende Bohrung oder keine befindet. Mit dieser binären Grundinformation "ja oder nein" lassen sich dann durch Abtastung der Position der Kodierstifte dann beispielsweise zwei einstellbare Kühlzeiten (Verweilzeiten) automatisch einstellen, die beispielsweise entsprechend der Komplexität der auszuspritzenden Formen auf der entsprechenden Gummiform durch das Vorsehen oder Nicht-Vorsehen einer entsprechenden Bohrung vorgegeben werden kann.

Fig. 5 zeigt schließlich Schnittdarstellungen durch die Kühlplatte 13 mit ihren Kühlmittel-Leitungen 13A, die mäanderförmig angeordnet sind.

Allen Platten 11, 12, 13 ist gemeinsam, daß sie zweiteilig aufgebaut sind, nämlich aus einem Unterteil A, in den rinnenartig die Kühl­ mittelkanäle eingelassen sind und aus einem Abdeckteil B, das zumindest im Bereich der Kühlmittelkanäle vorgesehen ist.

Claims (9)

1. Spritzgießverfahren für mehrteilige Spritzgießformen, die während des Einspritzvorganges zwischen einer Auflageplatte und einer Anpreßplatte zusammengehalten werden, insbesondere für die Herstellung von Schmuckteilen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Auflageplatte (11) und/oder die Anpreßplatte (12) von einem Kühlmittel durchströmt wird/werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Auflage­ platte (11) und Anpreßplatte (12) hinsichtlich der Kühlmittel­ strömung parallel geschaltet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Kühlzeit (Verweilzeit der Spritzgießformen (20) zwischen den Platten (11,12) während und gegebenenfalls nach dem Einspritzvor­ gang) individuell einstellbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Kühlzeit auf der Spritzgießform (20) in kodierter Form ent­ halten, von einer der Platten (11,12) abgetastet, einer Steuer­ einrichtung zugeführt und von dieser die Anpreßplatte (12) ent­ sprechend nach Ablauf der derart vorgegebenen Kühlzeit geöffnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel einen geschlossenen Kreislauf durchläuft, der die Auflageplatte (11), die Anpreßplatte (12) und ein thermostat­ gesteuertes Kühlmittelreservoir (14) beinhaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Rücklauf in das Kühlmittelreservoir (14) das Kühlmittel zur Kühlung einer im Arbeitsbereich der Spritzgießvorrichtung (10) angeordneten Kühlplatte (13) zur Vorkühlung und/oder Nachkühlung der Spritzgießformen (20) verwendet wird.

7. Spritzgießvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Auflage­ platte (11), Anpreßplatte (12) und Kühlplatte (13) von mäander­ förmig angeordneten Kühlmittel-Leitungen (11A, 12A, 13A) durchzogen sind.

8. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 4 und Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageplatte (11) oder die Anpreßplatte (12) über mindestens einen Kodierstift (12B) verfügt, der/die in korrespondierende Öffnung(en) der Spritzgießform (20) eintauchen kann/können und dessen/deren Position in binär kodierter Form bei Auflage auf der Spritzgießform (20) je eine definierte Kühldauer repräsentieren.

9. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Auflageplatte (11) und Anpreßplatte (12) zumindest im Bereich der Kühlmittel-Leitungen (11A, 12A, 13A) zweiteilig ausgebildet sind, wobei der eine Teil (A) Kühlmittelrinnen bildet und der andere Teil (B) als oberer Abschluß dieser Kühlmittelrinnen dient.