DE7007897U

DE7007897U - Spritzgussmaschine.

Info

Publication number: DE7007897U
Application number: DE7007897U
Authority: DE
Inventors: Engel Thomas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-05
Filing date: 1970-03-04
Publication date: 1970-07-09
Also published as: CH517583A; FR2037529A5; NL7003032A; CA918363A; US3685937A; DE2010151A1; ES377540A1

Description

PATE-NTAWWA-LT ··

DR. HANS ULRICH MAY D 8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSEIa TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN TELEFON CO81O S9 36 82

?Q9?8 iffineheni des 4* MMrz 1970

■ Dr.K./mj

E-13-G-1/836

Thomas Paul Engel in 6056 Heusenstamm/Offenbach am Main

SpritzguSmaschine

Die Neuerung betrif£t eine Hasebiae für den SpritägaS öder das Formen von Materialien durch Spritzen, Blasformen und dergleichen.

An der Herstellung von SpritzguBaaschinen und ähnlichen Vorrichttmgen v±ra seit geraumer Zeit sit erheblichem Aufvand gearbeitet. Die bisherigen Maschinen besitaen im allgemeinen eine"Forderschneclce, welche zerkleinertes Katerial einer Heizkammer ztiführt, von wo es durch einen Stoß eines^olbens in eine Form gedrückt T?ird. Das erhitzte Material, typischerweise ein thermoplastisches Material, Vie z.B. Polyätigrlen oder Polyvinylchlorid, befindet sich in seinem geschmolzenen Zustand, ist zähflüssig uad übt auf die Wände der lompressionskamaer einen erheblichen Zug aas, während es aus der lozspressionskaisaier in die Form gedrückt vird. i)ieser Strömungs-■ffiderstanö £3hri za einer Y&rrlng&nxsg der vcss ΈοΏζ&α auf ^gebrachten

wirksamen Kraft, sodaß die Kraft, welche auf das die Enden der Form füllende Material wirkt, erheblich geringer ist als die durch den Kolben aufgebrachte Kraft.

Die Neuerung soll diesen Nachteil beheben»

Durch die Neuerung wird eine Spritzgußmaschine geschaffen, die eine Compressionskammer, Einrichtungen zur Zuführung des zu formenden Materials in die Korapressionskaniiner, Vorrichtungen zum Spritzen des in der iCompressionskamraer befindlichen Materials in eine Form oder durch ein Mundstück besitzt und gekennzeichnet ist durch eine Vorrichtung, welche auf das in der Korapressionskammer befindliche Material während des Spritzens eine Vielzahl dynamischer Stöße ausübt.

Eine Ausführungsforai der neuerungsgemäßen Maschine ist zur Durchführung von Spritzgußverfahren bestimmt, und ihre Einrichtung zum Spritzen des zu formenden Materials in eine Form zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zur Veränderung des Volumens der Kompressionskanmier zwischen vorbestimmten Grenzen, und zur Bewegung der : Form relativ zur in der Korapressionskammer befindlichen Mater'iaiimasse im Sinne einer Verringerung des Volumens der Kompressions-= kammer, ^obei die dynamischen Stöße das Füllen der Form während des Spritsens begünstigen.

Die Kompressionskaiamer kann eine zweiteilige Korapressionskanmier sein, deren einer Teil innerhalb des anderen teleskopartig verschiebbar ist. Stattdessen kann eins Mehrzahl von Teilen vorgesehen sein. QeisäS einem Merkmal der Neuerung ist die hin- land !!ergehende Bewegung des Solbens oder Stempels quer oder senkrecht sur Sichtung der- Bewegung der Form während des Aufbringens von Druck auf das in der- rW^gZskhiiBkMm^ befindliche Material.

Bei dieser Maschine wird das Material in die Kompre*sionsk eingeführt, in dieser auf eine Form- oder Spritxteeperatur erhitxt und aus der Kammer in eine Form oder durch ein Mundstück gespritzt* wobei wenigstens während des Spritzens des Materials auf das i» Kompressionskammer befindliche Material eine Mehrzahl dynaraijch«? Stöße ausgeübt wird.

Das Material kann durch Spritzen in eine Fora geforat werden, das Spritzen kann durchgeführt werden, indea die Form relativ *tt dem in der rompressionskaaimer befindlichen Körper des Materials bewegt wird, wobei die mehreren dynamischen Stöße das Füllen der Form fördern.

Der Vorteil liegt darin, daß die Hauptmenge des Materials in der Kompressionskammer in Ruhe bleibt und sich nicht relativ zu den Vänden der Kammer selbst bewegt. Auf diese Veise wird der Zähflüssigkeitszug oder Strömungswiderstand des sich relativ zu üen feststehenden Wänden der ICompressionskammer bewegenden Materials erheblich verringert, wodurch die auf das in iund ia der Nähe der Form befindliche Material aufgebrachte Druckkraft tusä <3is Forsusgs-= kräfte innerhalb der Form selbst sehr viel größer sind.

Außerdem wird durch die Vielzahl von Impulsen, die auf das geschmolzene Material während des Formongsvorgangs ausgeübt verden, das Füllen der äußeren Teile der Fons durch äas geschmolzene Material begünstigt.

Die Maschine gemäß der Neuerung wird erläutert durch die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. Hierin seigen:

-ff-

Fig. 1 eine Ansicht der Maschine teilweise ia -Schnitt;

Fig. 2 eine andere .Ansicht der Maschine der Fig. 1 _f vbbei sich die Form in der Füllstellung befindet und

Fig. 3 eine weitere .Ansicht der Maschine der Fig. 1, ^äröbei sich die Fora in der Öffnungsstellung befindet tmd der geforste Gegenstand daraus herausgenommen oder ausgeworfen

Die Maschine besitzt einen Block 11, der in einein Teil als Avdc- — in die Maschine ausgebildet ist* wobei die Wände des Aufgabetrichters nach onten konvergieren und in einen Zylinder 13 münden, der Bit einer waagerechten Vorkammer 14 in Verbindung steht. Die Vorkammer 14 nfiindet an ihrem hinteren Ende in eine XompressionskcLiffiier 16, die von einem inneren Teleskopelement 17< das am Block 11 befestigt ist, und einem beweglichen äußeren Teleskopelesent 18 begrenzt vizä* Das bewegliche Teleskopelement 18 ist von Heizelementen 19 larageben, velche zum Erhitzen des Materials in der iCompressionskajiinier 16 dienen. Der Haupt teil der Kompressionskammer 16 wird von einem torpedoähnlichen Element 20 eingenommen, das auch ein Heizelement 21 enthält, welches zum Erwärmen des Materials in der Kompressionskamuier 16 beiträgt.

Das bewegliche Teleskopeleznent 18 steht an seinem hinteren Ende mit einer Form 22 in Verbindung; di<5 aus a^ei Formhälften 22 a bzw. 22 b besteht, welche ±i einer Quer -kopfanorndung 23 a und 23 b gehalten sind. Das hintere Element 23 b der Quer kopfanordnung ist mit der BetätigungfeM:Uriö^^^"e*3äee7Qnicht gezeigten) hydrav-

lischen Stempels verbunden, der auf die zweite Forahalfte 22 b den Foradruck aasübt, -wodurch sie an die Forahälfte 22 a angedrückt und mit dieser als geschlossene Foraanordnung 22 zusaaaen mit dem beweglichen äußeren Teleskopelement 18 nach vorn gegen den Block 11 der Maschine gedrückt -wird, wodurch das Volumen der Kompressionskausner 16 verringert wird.

Die Vorrichtung zur Einführung des Materials in die Vorkaiper besteht aus einem Stempel 30, der mit einer hin- und hergehenden Bewegung in den Zylinder 13 hinein und aus diesem heraus bewegt

Das obere Ende des Stempels 30 ist als verdickter Abschnitt 31 ausgebildet» der in einer Bohrung 32 einer Verbindungsstange 33 gleitet, die den hin- und hergehenden Teil einer allgemein mit 34 bezeichneten Exzenterpresse bildet. An der Verbindungsstelle des verdickten Abschnitts 31 mit dem Stempel 30 ist ein Ringflansch 35 vorgesehen, dev das Ausmaß des Eindringens des verdickten Abschnitts 31 in die Verbindungsstange 33 begrenzt. Der verdickte Abschnitt 31 ist mit einer Ringnut 36 versehen, die mit einem Querzylinder 37 zusammenwirkt, x/enn der verdickte Abschnitt 31 soweit wie möglich in die Bohrung 32 hinein geschoben ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Im Zylinder 37 gleitet ein Riegel 38, der zwischen einer Verriegelungsstellung, in welcher ein Ende des Riegels 38 in die Nut 36 eingreift und den Stempel 30 mit der Verbindungsstange 33 verschiebungsfest koppelt, und einer Entriegelungsstellung, in welcher die Verbindungsstange 33 bezüglich des Stempels 30 hin- und herbeweglich ist, verschiebbar ist.

Der Siegel 38 trägt an seinem hinteren Ende einen Kolben 4O₉ der in einem Druckluftzylinder 41 verschiebbar ist, v/elcher mit Luft-

Zuleitungen 42 dzv. 43 versehen ist.

Das äußere Teleskopelement 18 ist mit einem Paar nach oben vorstehender Anschläge 45 und 46 versehen, die jeder mit Mikrcschaltem 47 bzw. 48 zusammenwirken. Sine Feder 49 ist zwischen einem vom inneren Teleskopeiement 17 getragenen einstellbaren Anschlag 50 und einem am vorderen Ende des beweglichen äuBeren Teleskopelements 18 vorgesehenen Flansch 51 angeordnet.

Der Arbeitszyklus der oben beschsiebenen Maschine ist vie folgts Das zu formende Material wird in den Aufgabetrichter 12 im Block gegeben und die Vorkammer 14 und Kompressionskammer 16 werden au Anfang mit dem Material gefüllt. Wenn der Riegel 38 nicht in die Nut 36 eingreift, steht der Stempel 30 im Zylinder 13 im wesentlichen still und die Verbindungsstange 33 bewegt sich relativ zum Stempel 30 hin- und her und schlägt bei oder kurz vor dem unteren Totpunkt jeder Hin- und Herbewegung auf den Flansch 35 des Stempels 30_t wodurch auf das in den Kammern 14 und 16 enthaltene Material ein Stoß ausgeübt wird.

Bei Beginn des Formens werden die Formhälften 22 a und 22 b durch die Kraft zusammengedrückt„ die vom hydraulischen Stempel über die Stempelstange 24 ausgeübt wird_s und die fos^jesetzt ausgeübte Kraft drückt die Formanordnung 22 zusammen mit dem äußeren Teleskopelement 18 in der Maschine nach vorne₀ sodaß sich das äußere Teleskopelement über die Außenfläche des inneren Teleskopelements 17 schiebt und dadurch in der Kompressionskammer 16 der Formungsdruck erzeugt wird. Das zu formende Material wird in die Form 22 gedrückt, während gleichzeitig dem in den Kammern 14 und 16 befindliches. Material ein Impuls erteilt wird, der das Füllön der Form begünstigt. Das forgesetzte Andrücken der Formanordnung 22

besirkt eine xorgeset2te Vorwärtsbewegung der Form, wobei die Feder 49 dazu dient, den Widerstand gegen die Bewegung des äußeren Teleskopeleaents 18 allmählich zu steigern, vat ein öff&e« der Form infolge des erhöhten Fluiddruck der von dem darin enthaltenen geformten Material ausgeübt ^ird» xu verhindern*

Die kontinuierliche Yorvärtsbeweguigdes Teleskopeleisents IZ setzt ' sich fort, bis der Anschlag 45 d^n HlkroschaXter 47 auslöst- Da-

durch wird sin (nicht gezeigtes) Luftventil geöffnet, sodaß I

Druckluft durch die Leitung 43 zur SUckseite des iColbsrvs 40 gelangt, und den XoZb^n 40 vnü den Siegel 38 nach.voen in Singriff in die Ringnut 36 isa Stsnpel 30 druckt, wodurch der Stempel 3D

über die Verbindungsstange 33 bes-egungsfest axt der Exzenterpresse j
t 34 gekuppelt ist· Die Hin- und Herbewegung des IColbens 30 bevirit die Einführung von ia Aufgäbetrichter 12 befindlichefljMaterial * in die Vorlcaimner 14. Gleichzeitig vird der auf die Stange 24 ausj geübte Formungsdruclc soweit verringert, daß nur noch der Schließdruck der Fora allein aufrechterhalten vird, und die forgesetzte Hin- lind Herbewegung desStempels 30 treibt -sreiteres Katerdal ia die Vorkammer 14 und von dort in die IComppessionskammer I6_f vodurch die Komprassionskammer 16 vergröBert und das äußere Teleskopelement 18 in der Maschine nach hinten bewegt vird» bis ein Anschlag 46 den Mikroschalter 48 auslöst. Bei Auslösung des Mikroschalters 48 wird ein (nicht gezeigtes) zweites Luftventil geöffnet, welches Druckluft über die Leitung 42 auf der anderen Seite desKolbens 40 zuführt und dadurch den Kolben 40 und den Riegel 38 außer Eingriff mit derNut 36 und dem Stempel/bringt, wodurch die Verbindungsstange 33 bezüglich des Stempels 30 frei hin-und hergehen, kann, nachdem eine vorbestinsnte Menge des formbaren Materials in die Kompressionskamraer 16 eingeführt worden ist«

Während dieser Zeit ist das Material in der Form 22 erstarrt und/oder gehärtet. Bei Rückkehr des äußeren Teleskopelements 18 in seine Ausgangs- oder Grundstellung vird die Stempelstange 24 von der Maschine aus nach hinten zurückgezogen, um die Formhälften 22 a und 22 b zu trennen, wie in Fig. 3 gezeigt, und das geformte Material nach unten, in einen geeigneten Aufnahmebehälter abzugeben. Anschließend drückt der durch die Stempelstange 24 wirkende Formschließstempel die zveite Formhälfte 22 b in Schließberührung mit der Formhälfte" 22 a, und der oben beschriebene Formungszyklus wird wiederholt.

Wie ersichtlich kann die in die Form 22 einzuführende Materialmenge durch Einstellung der Verschiebungsstrecke des Teleskopelements 18 geregelt werden. Zu diesem Zweck sind der Mikroschalter 47 und Anschlag 50 beide hinsichtlich ihrer Stellung einstellbar, wodurch die Verschiebungsstrecke des Teleskopelements 18 und damit das Volumen des in die Form eingepressten Materials genau geregelt werden 'können.*

Zwischen der Vorkammer 14 und der Xorapressionskaramer 16 kann ein Ventil eingebaut sein, um einen Rückfluß von Polymer aus der Σοη-pressionskaismer in die Vorkammer und von dort zum Stempel 30 während des Spritzvorgangs zu verhindern.

Wie ersichtlich ist die erfindungsgemäße Maschine auch zum Blasformen geeignet und lcarin siit irgendeinem hochmolekularen thermoplastischen Polymer,typisckerweise Polyäthylen, Polystyrol und iüyvinylchlorid benutzt werden=

Der Strömungswiderstand des iia inneren Teleskopabschnitt bewegten Materials ist vollständig beseitigtj der eiasige Strömungswi-derstazid ergibt sich, aus der Vorwärtsbewegung des äußeren Teleskop-

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abschnitts bezüglich des zu formenden Materials, das im wesentlichen stationär bleibt _t außer in dem zur Form führenden Teil der Maschine •and selbstverständlich der Bewegung des Materials bezüglich der Form und in diese selbst ο

Die folgenden Beispiele wurden unter Verwendung der oben'beschriebenen Maschine ausgeführt.

Beispiel 1

Körner von Polyäthylen, das unter der Handelsbezeichnung "Hostalen Gl$" verfügbar ist und ein Molekulargewicht von etva 1 Millionen besitzt, wurden in den Aufgabetrichter 12 gegeben. Das Polymer wurde in den Aufgabetrichter in Form heißer Teilchen geringer Größer eingegeben» Das Material wurde zu Anfang zusammengepreßt und in der Vorkammer 14 auf eine Temperatur von 150 ⁰C erhitzt. Das Material gelangte zur Kompressionskammer 16 und wurde dort auf eine Temperatur von 25O°C srhitst«, DIs Temperatur der Form blieb bsi durchschnittlich 40 ⁰C, die Form diente zur Herstellung eines Zahnrads von 130 nsm Durchmesser und einem Gewicht von etwa 200 g. Der Spritzzy3clus betrug 3 Minuten, und beim Entformen erhielt man ein Zahnrad mit ausgezeichneter Form und frei von Einschlüssen und Verformungen.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Polyäthylens, das unter der Handelsbezeichnung ^MLiapolen 5261 Zⁿ verfügbar ist. Diese PoXyathylensorte hat eia Molekulargewicht von etwa 300,000. Das Polymer wurde in eines unregelmäßigen Stroa von Tlranpen τχηδ. Stangan in den Aufgabetrichter 12 eingeführt- Die !Temperatur betrag In der Vorkammer- 150 ⁰C und la €er Soapressionsjcamaer 225 ⁰C, Die betrag 4 ⁰C waä öle Zykluszeit etwa 2 Minuten. Bas

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gleiche Zahnrad wiirde wiederum mit perfekter Form, ohne Einschlüsse oder Verformungen erzeugt.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Polypropylens » das unter der Handelsbezeichnung "Novolen BASF 1300" verfügbar ist. Das Polymer wurde in den Aufgabetrichter 12 in Form eines Kaltofenstroms von feinverteilten Teilchen eingeführt. Die Temperatur der Vorkammer betrug 150^uC_r die der Kompressionskammer 250⁰C und die Formtemperatur 40 ⁰C.

In diesem Fall wrde das Zahnrad des Beispiels 1 mit einer Zykluszeit von 2 Minuten hergestellt und zeigte eine ausgezeichnete Form ohne Blasen, Einschluüsse oder Verformungen.

897-9.7.70

Γ

Claims

Schutzansprüehe

ι.] Maschine zum Forsien von thermoplastischem Haterial ait einer Kcsgressionsksisser, Vorrichtungen mos Binführes ües -zu formenden Materials in die Eompressionslcainsier und Vorrichtungen zum Spritzen des in der gospressionslosser befindlichen Materials in eine Eorm oder durch, ein liundstück, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (30 - 37), welche auf das in der Kospressianskaanner (16) befindliche Material während 4es Spritzens eine Mehrzahl d3rnamischer Stöße ausübt.

Spritzgv-flffiasenine nach Anspruch 1 mit Einrichtungen zum Ein

Materials

Einrichtiüagen (17,1 β) zur Veränderung des Volixmens der Xompressionslcammer (16) zwischen vorbestinanten Grenzen itnd Vorrichrungen (24) zvcr Verschiebmig der Forin (22) relativ zu der in der ICompressionslcaiiHner befindlichen Masse des Materials zur Verringerung des Volumens der Kompressionskanrnier, wobei die dynamischen StöBe das Füllen der Form vährend des Spritzens begünstigen.

3. Spritzgußmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das ' die rompressionskaffimer (16) eine Mehrzalil von Teleslcopteilen (17,18) besitzt» die mit Bezug auf einander verschiebbar sind, sodaß das Volumen der Kompressionskammer (16) verkleinert werden kann.

4. Spritzgußmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kompressionskammer (16) zwei relativ zu einander ineinander verschiebbare TeleskopeMente (17,18) auf v/eist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis Z, gekennzeichnet -durch eine Vorkammer (14)_} die mit der Kosipressionskanmier (16) in Ver-

bindung steht, eine Vorrichtung (12) sar Binflihinang des 2a Jar— menden Materials ±a die VorkäBsser, eisen Stempel (30) der in eines lait der Vorkammer in Verbindung stehenden Zylinder (13) Mn- waä. herbeweglich ist, mz das Material in die Ycsrlcsassee vsa die Σ-οβ-pressionskasimer einzuführen, eine Antriebsvorrichtung (34) für de Stempel, velche diesem seine hdzs- und hergehende Belegung erteilt, eine Xupplxmgsvorrichtung (36,38) wodurch die itotaiiebsvorrichtusg voia Stempel getrennt werden kann, 12m die Zu£8fernng von Material in die Vorlkaisser zu unterbrechen w&a den. Druck ±m der Vorkammer tind der Soapressionskasmer aufrechtzuerhalten und wenigstens während des Spritzsns des ia der Xosipressionslkaiiinier entiLS Materials in die Form eine Mehrzahl d^namisc^T? st^«p an<> ri>e Xompressions^annner enthaltene Material auszuüben.

6, Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die iCoropressionslcanmier von einem inneren tsnd einem äußeren Telesiop element begrenzt wird, von denen das äußere Teleskopelement mit einer Form (22 a) in Verbindung steht und wenigstens teilweise über der äußeren Oberfläche des inneren Teleskopelements (17) "und darauf verschiebbar angeordnet ist. das hintere Ende des äußeren Teleskopelements als Angußöffnung der Form ausgebildet ist und das äußere· Teleskopelemeist mit einem Teil der mehrteiligen Form verbunden, und damit verschiebbar ist, sowie ferner gekennzeichnet durch ein angetriebenes druckausübendes Element (24) welches die. Vorrichtung zur Belegung der Form und zum Zusammendrücken derselben sowie zum Druckausüben auf die Fovm und das äußere Teleskopelement in der Weise, das die Teleskopanordnung zusammengedrückt und da*= durch das Volumen der Kompressionskannner (16) verringert und darin enthaltenes Material in die Form gedrückt und ein Spritzgußvorgang bewirkt ψΐτά, bildet.

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I 7» Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn- f

zeichnet, daß ein Element der Teleskopanordnung bezüglich des \ anderen Teleskopelenieats drehbar ist, wodurch das in der Kompressionslcaimner befindliche Material diirchmischt 'iirerden kann.