DE4319306A1 - Angußloses Spritzgießen von synthetischen Harzen mit einem Ventileingußkanal - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Methode und eine Vorrichtung zum angußlosen Spritzgießen eines synthetischen Harzes. Dabei ist ein neuer Ventileingußkanal vorgesehen, um eine intermittierende Temperatursteuerung zum gezielten Verändern der Eigenschaften eines geschmolzenen oder verflüssigten Harzmaterials angrenzend an den Eingußkanal zu bewirken, so daß ein präziser Gießvorgang ohne das Hinterlassen einer unsauberen Angußmarkierung durchgeführt werden kann.

Der Stand der Technik ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt, die zwei herkömmliche angußlose Spritzgußvorrichtungen zeigen.

In den Figuren ist mit der Referenznummer 1 ein Eingußkanal, 2 ein Formenhohlraum und 3 ein Angußverteiler bezeichnet. Ein Ventilstift 4 ist innerhalb des Angußverteilers 3 angeordnet. Die Spitze 4a des Ventilstiftes 4 kann mit dem Rand 1a des Eingußkanal in Eingriff gelangen, um den Eingußkanal 1 zu verschließen. Der Ventilstift 4 der Ventilmittel 5 kann wechselweise in seiner axialen Richtung bewegt werden.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die herkömmliche Vorrichtung mit einer Ventilanordnung versehen, die das Öffnen oder Schließen des Ventils durch Festhalten und Freigeben der Ventilspitze 4a des Ventilstiftes 4 in Bezug auf den Eingußkanal 1 durch wechselweise Bewegung des Kolbenkörpers 7 durch eine hydraulische Drucksteuerung bewirkt.

Eine andere konventionelle Ventilanordnung ist in Fig. 6 gezeigt und weist einen Kolbenkörper 11 auf, der in Richtung des Eingußkanals durch eine Schraubenfeder 10 in einer hohlen Kammer 9 eines in einem Angußverteiler 3 vorgesehenen vergrößerten Teiles 8 vorgespannt ist. Daher steht das Ende eines Ventilstiftes normalerweise in Eingriff mit dem internen Ende eines Eingußkanales 1, um durch die Schraubenfeder 10 den Eingußkanal 1 zu schließen.

Wenn der Spritzgußvorgang gestartet wird, wird der Ventilstift 4, der in Eingriff mit dem Eingußkanal 1 steht, durch einen vorbestimmten Einspritzdruck gegen die Schraubenfeder 10 angehoben. Wenn der Vorgang beendet ist, reduziert sich der Einspritzdruck und der Ventilstift 4 gelangt an seinen Enden in Eingriff mit dem Eingußkanal 11, um automatisch das Ventil zu schließen. In den Zeichnungen enthält die Vorrichtung eine Blockheizung, um extern die Angußverteileranordung 3 zu heizen, einen Temperatursensor 13 zum Erfassen der internen Temperatur in dem Angußverteiler 3, einen Verteiler 14 und Verdrahtung 15.

In dem oben beschriebenen Gießverfahren wird die Temperatur in der Umgebung des Eingußkanals nicht gesteuert, wobei unvermeidlich ist, daß sie die Umgebungstemperatur der Gußmasse annimmt. Entsprechend tendiert der Ventilstift 4 dazu, aufgrund der geringen Kühlung des Eingußkanals auf eine hohe Temperatur aufgeheizt zu werden, was zu vielen Problemen bei dem äußeren Erscheinungsbild oder der mechanischen Festigkeit des Spritzgußproduktes führt. Auf der anderen Seite führt die geringe Heizung des Eingußkanals durch den Temperatursturz der Gießmasse infolge der Wärmeabstrahlung oft zu einer Uneinheitlichkeit der Harzviskosität und Verschlechterung der Produkte, sowie schlechter Wirkungsweise oder Beschädigung des Ventilstiftes. Weitere Defekte sind nachfolgend aufgelistet:

1. Schrumpfung, Riefen oder fädenziehen der Produkte infolge einer geringen Kühlung des Ventilstiftes;

2. Anwachsen des Harzes an dem Eingußkanalabschnitt infolge der Verflüssigung des Harzes an dem Eingußkanal, was die Bewegung des Ventilstiftes verzögert;

3. Je mehr sich der Radius des Eingußkanals vergrößert, um so größer ist der erforderliche Radius für den Ventilstift;

4. Die Abdichtung des Eingußkanals wird unbefriedigend infolge von ungeschmolzenen oder ausgehärteten Harzteilen am Eingußkanalrand aufgrund von geringem Temperaturanstieg an dem Eingußkanal, wenn ein hochviskosess Harz wie Polycarbonat benutzt wird; und

5. Gießschwierigkeiten, wenn Harze benutzt werden, für die eine feine Anpassung der Temperatur im Bereich des Eingußkanals erforderlich ist, wie beispielsweise Polyamid oder PET Harze.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen.

Dies wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1. Danach sieht die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zum angußlosen Spritzgießen eines synthetischen Harzes, unter Verwendung einer neuen Ventileingußkanalanordnung vor, die einen Ventilstift einschließt, der in einem Angußverteiler angeordnet und wechselweise bewegbar ist, wobei der Eingußkanal durch die Spitze des Ventilstiftes geöffnet und geschlossen wird. Der Eingußkanal steht unter diskontinuierlicher Temperatursteuerung bei der zu jeder Zeit beim Öffnen oder Schließen des Eingußkanals durch den Ventilstift eine lokale Erwärmung oder Kühlung erfolgt.

Die Aufgabe wird weiter durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in dem Anspruch 2 beansprucht ist. Danach sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum angußlosen Spritzgießen vor, die einen Angußverteiler aufweist, der Temperaturaufrecht­ erhaltungsmittel zum Speichern eines geschmolzenen synthetischen Harzes umfaßt; einen Eingußkanal in Verbindung mit einem Hohlraum; einen Ventilstift zum Öffnen und Schließen des Eingußkanals, der innerhalb des Angußverteilers angeordnet ist; und eine diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung.

Die vorliegende Erfindung sieht weiter eine Vorrichtung zum angußlosen Spritzgießen vor, die die oben erwähnte diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung einschließt, welche eine Spitzenheizung um die konische Peripherie, die sich von der Umgebung des Eingußkanals rückwärts über den Eingußkanalrand erstreckt, aufweist. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung weiterhin Zwangskühlungsmittel, wobei ein Kühlmedium um die Peripherie des Eingußkanals gebracht wird, um diskontinuierlich den Eingußkanal zu kühlen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schließt die diskontinuierliche Temperatursteuerungseinrichtung Zwangskühlungsmittel ein, bei denen ein Kühlmedium innerhalb des Ventilstiftes zur diskontinuierlichen Kühlung der Spitze des Ventilstiftes zirkulieren.

Die vorliegende Erfindung sieht somit eine intermittierende geheizte Spitze oder Zwangskühlungsmittel in der Nähe des Eingußkanals vor. Des weiteren ist es viel effektiver eine Spitze vorzusehen, die sowohl intermittierende Heizmittel als auch Zwangskühlmittel umfaßt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren stellen dar:

Fig. 1 und 2 vertikale Schnittansichten des Hauptaufbaus der zwei Ausführungsformen und zeigen die Grundanordnung und die spezielle Anordnung, um ein Verfahren zum angußlosen Spritzgießen gemäß der Erfindung zu bewirken;

Fig. 3 ein vertikale Schnittansicht einer anderen Ausführungsform;

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels;

Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht einer konventionellen Ausführungsform; und

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht einer weiteren konventionellen Ausführungsform.

Die zwei Ausführungsformen, die den grundsätzlichen Aufbau zeigen, sind unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschrieben, wobei der Grundaufbau gegenüber den Teilen identisch ist, die die Eingußkanalanordnung, die von der Angußverteileranordnung getrennt oder mit dieser eine Einheit bilden.

Teile, die mit den Bezugszeichen 12, 14 und 15 bezeichnet sind, sind identisch mit den gezeigten Bezugszeichen im Zusammenhang mit der zuvor genannten konventionellen Vorrichtung. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Blockheizung 12 vorgesehen, die unabhängig von einem konischen Teil 16 ist, daß einen separaten Eingußkanal 1 einschließt. Der Eingußkanal 1 kann teilweise durch eine Spitzenheizung 17, die in dem konischen Teil 16 vorgesehen ist, geheizt werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Angußverteileranordnung, die eine Blockheizung 12 einschließt. An der Spitze der Anordnung ist eine Spitzenheizungsanordnung vorgesehen, die eine Spitzenheizung 17 einschließt, die als weiterer Kreis getrennt von der Blockheizung 12 gewunden ist.

Jede der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Spitzenheizungen erfordert eine diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung P.

Der Spritzgußvorgang beginnt aus der Bereitschaftsstellung, wie sie in jeder Zeichnung dargestellt ist. Am Anfang ist das Harz in dem Eingußkanal 1 gekühlt und verfestigt und eine Spitzenheizung 17 wird mit Energie versorgt, um den Eingußkanal 1 zu heizen. Wenn das Harz ausreichend geschmolzen ist, um den Eingußkanal zu öffnen, wird der Gießvorgang mit einem gewünschten Einspritzdruck durchgeführt und das geschmolzene Harz wird eingespritzt, um den Formenhohlraum 2 zu füllen. Der Ventilstift 4 bewegt sich dann abwärts, um in Eingriff mit dem Eingußkanal 1 zu gelangen und den Eingußkanal 1 zu schließen. Gleichzeitig wird die Spitzenheizung 17 nicht weiter mit Energie versorgt, damit der Eingußkanal 1 gekühlt wird. Auf diesem Weg wird das in den Formhohlraum gefüllte Harz durch das Kühlwasser in der Gießform gekühlt und verfestigt.

Durch den Trennvorgang aus der Gießform wird das gegossene Erzeugnis aus der Gießform entfernt, die Spitzenheizung 17 erneut mit Energie versorgt, und der Ventilstift 4 in seine ursprüngliche Position zurückgefahren. Danach werden die gleichen Verfahrensschritte wiederholt, um den Spritzgußvorgang fortzusetzen.

Fig. 3, die ein weiteres Ausführungsbeispiel darstellt, umfaßt eine diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung P Zwangskühlmittel 19, die einen ringförmigen Kühlkanal 20, der an der externen Peripherie des Eingußkanals 1 angeordnet ist, eine Zuleitung 21, in der ein Kühlmedium, wie beispielsweise Luft, eingeführt wird, und eine Ableitung 22. Diese Leitungen 21 und 22 sind in der Metallform 23 angeordnet.

Die Spitzenheizung 17 wird nicht mehr mit Energie versorgt, um den Eingußkanal 1 in der gleichen Weise zu kühlen, wie in Fig. 1. Des weiteren werden die Zwangskühlungsmittel 19 durch Einführen eines Kühlmediums durch die Zuleitung 21 in den Kühlkanal 20 betätigt, um eine schnelle Kühlung zu erreichen, und die Erstarrung des gegossenen Harzes fortzuführen.

Dies ist entsprechend anwendbar für Vorrichtungen mit einer Ventileingußkanalkonstruktion für Gießprodukte mit einer größeren Eingußkanalabmessung und größerem Hohlraumvolumen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Zwangskühlungsmittel 19a in der Spitze des Ventilstifts 4 anstelle des Kanals 20 in Fig. 3. Ein länglicher Hohlkörper 24 befindet sich in dem Ventilstift 4 und reicht von dem einen Ende bis in die Nähe der Spitze. Eine schlanke Röhre 25 wird von dem Hohlkörper 24 umschlossen, wobei ein röhrenförmiger Raum zwischen dem Hohlkörper 24 und der Röhre 25 gebildet wird. Die Röhre 25 ist derart geformt, daß sie in der Nähe des Endes des Ventilstiftes 4 offen ist. Des weiteren steht eine Seitenöffnung 27 in Verbindung mit einer Leitung 26, die durch die Form 23, wie z. B. die Druckplatte, führt und für die Zirkulation eines Kühlmediums vorgesehen ist. Ein Kühlmedium wird dem oberen Ende der Röhre 25 zugeführt und bewirkt die Zwangskühlung des Ventilstiftes 4. Die Seitenöffnung 27 ist derart ausgebildet, daß der der Leitung zugewandte Öffnungsabschnitt eine Länge aufweist, die dem Hub des Ventilstiftes 4 entspricht.

Mit anderen Worten umfassen die Kühlmittel 19a die schlanke Tube 24, die von dem zentralen Hohlkörper 24 umschlossen wird, einen röhrenförmigen Raum 28 zwischen dem Hohlkörper 24 und der Röhre 25, eine Seitenöffnung 27 in Verbindung mit dem Raum 28 und einer Leitung 26, die sich von der Öffnung 27 weg erstreckt. Ein Kühlmedium wird an einem Einlaß 25b zwangseingefüllt und versorgt die Spitze des Ventilstiftes 4 um lokal und unter Zwang die Ventilspitze 4 zu kühlen.

Wie in dem oben genannten Ausführungsbeispiel erwähnt, gelangt der Ventilstift 4 in Eingriff mit dem Eingußkanal 4, um den Eingußkanal 4 zu schließen. Zur gleichen Zeit wird die Spitzenheizung 17 abgeschaltet und die Zwangskühleinrichtung 19a betätigt, um den Eingußkanal 1 schnell zu kühlen. Ein derartiger Kühlvorgang wird auch während der Kühlperiode des Hohlraums fortgeführt, so daß die Kühl- und Härtezeit minimiert wird, um den Spritzgußzyklus wesentlich zu verbessern.

Zusätzlich zu der wechselseitigen Bewegung des Ventilstiftes 4 bewirkt eine diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung mit einer Spitzenheizung zur lokalen Heizung des Eingußkanals zusammen mit Zwangskühlmitteln eine Lösung für das Problem, das durch die geringe Kühlung des Eingußkanals erzeugt wurde.

Im Ergebnis bewirkt die Erfindung ein verbessertes Spritzgußverfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Erzeugnissen mit einer größeren Eingußkanalabmessung und größeren Formenhohlraum, die auch beim Gießen von Polyamid oder PET Harzen wirkungsvoll ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum angußlosen Spritzgießen eines synthetischen Harzes, unter Verwendung einer neuen Eingußkanalanordnung (1) mit einem Ventilstift (4), der innerhalb eines Angußverteilers (3) angeordnet und darin wechselweise bewegbar ist, und einem Eingußkanal (1), der durch die Spitze, des Ventilstiftes (4) geöffnet und geschlossen wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Einspritzen eines geschmolzenen synthetischen Harzes von dem Eingußkanal in einen Formenhohlraum (2) und
Diskontinuierliches Steuern der Temperatur des Eingußkanals (2) in der Art, daß der Eingußkanal lokal beim Öffnen oder Schließen des Eingußkanals durch den Ventilstift (4) geheizt oder gekühlt wird.

2. Vorrichtung zum angußlosen Spritzgießen mit einem Eingußkanalsteuerungssystem, enthaltend:
Einen Angußverteiler (3) mit Temperaturaufrechterhaltungsmitteln zum Speichern eines geschmolzenen synthetischen Harzes und zum Vorsehen eines Einspritzdurchgangs dafür;
ein Eingußkanal (1) in Verbindung mit einem Hohlraum (2);
ein Ventilstift (4) der in Längsrichtung in dem Angußverteiler (3) angeordnet ist, und zum Öffnen und Schließen des Eingußkanals dient; und
eine diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung (P).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung (P) eine Spitzenheizung (17) um die konische Peripherie aufweist, die sich von der Umgebung des Eingußkanals (1) entgegen der Harzbewegungsrichtung über den Eingußkanalrand erstreckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung außerdem Zwangskühlmittel (19) aufweist, wobei ein Kühlmedium um die Peripherie des Eingußkanals zugeführt wird, um den Eingußkanal diskontinuierlich zu kühlen.

5. Eine Vorrichtung nach Anspruch 2, bei denen die diskontinuierliche Temperatursteuerungsanordnung außerdem Zwangskühlungsmittel (17) aufweist, wobei ein Kühlmedium innerhalb des Ventilstiftes (4) zirkuliert, um diskontinuierlich die Spitze des Ventilstiftes (4) zu kühlen.