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DE2639484A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen aus kunststoffgranulat - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen aus kunststoffgranulat

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DE2639484A1
DE2639484A1 DE19762639484 DE2639484A DE2639484A1 DE 2639484 A1 DE2639484 A1 DE 2639484A1 DE 19762639484 DE19762639484 DE 19762639484 DE 2639484 A DE2639484 A DE 2639484A DE 2639484 A1 DE2639484 A1 DE 2639484A1
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plastic
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hot gas
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Bruno Stillhard
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Buehler AG
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Description

GEBRtJEDER BUEHLER AG
9240 U ζ w i 1
PM 040 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoffgranulat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoffgranulat, wobei in einer Vorkammer durch ein dieser zugeführtes Heissgas die Oberfläche der Körner einer jeweils für einen Formteil erforderlichen Kunststoffschüttung dünnschichtig plastifiziert bzw. nach vorgängigem Benetzen mit einem reaktionsfähigen monomeren Vorprodukt einer Oberflächenpolymerisation unter-
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zogen und anschliessend die verschweissbar gewordene Kunststoffschüttung schlagartig in den Formhohlraum einer Giessform gepresst wird.
Ein kürzlich der Fachwelt vorgestelltes Verfahren ermöglicht dank der niedrigen Wärmeleitfähigkeit von Kunststoffen eine wirtschaftliche Herstellung auch dickwandiger Formteile mit Wandstärken über 10 mm.
Gemäss diesem Schlagsinterverfahren soll die Wärme, die zum Verschweissen der Körner einer für einen Formteil erforderlichen Granulatschüttung notwendig ist, durch ein kurzzeitiges Ueberhitzen der Kornoberflächen mittels eines heissen Gases in den granulierten Rohstoff eingebracht worden. Nachdem die Oberflächenschicht der Körner über die Schmelztemperatur hinaus aufgeheizt worden ist, wobei der Kern der Körner kalt bleibt, wird die ganze Schüttung durch schlagartiges Einpressen in einen Giessformhohlraum zusammengesintert.
Wegen der relativ geringen Wärmemenge, die den einzelnen Kunststoffkörnern zugeführt wurde, vollzieht sich nach deren Zusammensintern rasch ein Temperaturausgleich zwischen Oberfläche und Kern derselben.
Die kurze Abkühl zeit ist zudem von der Wandstärke des Formteils unabhängig. Bei gekürzten Standzeiten sollen Formteile mit geringer Schwindung und verbesserter Festigkeit r.eulW.r.n. 709881/0585
Die Formteilherstellung aus warmfesten Kunststoffen kann mit Hilfe dieses Verfahrens direkt erfolgen, indem während des Verpressens eine Polymerisation den Korngrenzen entlang stattfindet.
Hierzu wird das fertigpolymerisierte Kunststoffgranulat mit einer Korngrösse zwischen etwa 0,1 und 10 mm zunächst mit einem reaktionsfähigen flüssigen Monomer benetzt. Anschliessend erfolgt ein kurzzeitiges Erhitzen des benetzten Granulates durch ein Heissgas, wobei das Monomer die Kornoberfläche zu übernetzen beginnt. In diesem Zeitpunkt wird die Schüttung verpresst. Es lassen sich dadurch warrnfeste Formteile mit ebenfalls geringem Schwund und erhöhter Festigkeit bei gekürzten Standzeiten erzielen, wobei der bislang übliche Umweg über das Pressen von Rohlingen und deren spanende Bearbeitung vermeidbar wird.
Die beim Kunststoffspritzgiessen üblichen Geschwindigkeiten bzw. Drücke, welche im geschilderten Verfahren für das Verpressen des verschweissbaren Granulates zur Anwendung kommen, erweisen sich insbesondere bei grösseren Fliessweg-Wandstärkeverhältnissen als ungenügend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der beschriebenen Art anzugeben, mit dessen Hilfe massgetreue und auch dickwandige Formteile mit gleichmässig dichtem Gefüge und glatter Oberfläche auch bei einem grossen Fliessweg-Wandstärkeverhältnis schnell herstellbar sind.
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Erfindungsgemäss kennzeichnet sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, dass das Vorpressen mit entsprechend denjenigen beim Metal]druckgiessen erhöhten Geschwindigkeiten bzw. Drücken durchgeführt wird.
Die mit der Einpressgeschwindigkeit quadratisch ansteigende kinetische Energie kann zusammen mit dem höheren Enddruck trotz vorhandener grösserer Fliesswiderstände die erforderliche Verdichtung des FormteiIgefüges gewährleisten, so dass das Gas den zusammengedrückten Zwischenräumen entweicht und die Kunststoffkörner miteinander verschweissen.
Ein intensiver P]astifizier- bzw. Polymerisationsvorgang lässt sich am zweckmässigsten in einer sog. Sprudelschicht einleiten, in welcher das unter Druck der Vorkammer zuströmende Heissgas gleichzeitig die eindosierte Kunststoffschüttung auflöst. Die Kornoberflächen können dabei den langen Flugbahnen der Körner entlang nach allen Seiten hin frei der Wirkung des heissen Gases ausgesetzt werden.
Eine zusätzliche Verstärkung des durch die angestiegene kinetische Energie verbesserten Verschweissungseffektes ist durch Anwendung der Spritzprägemethode erreichbar. Es kann hierbei die zu Beginn der Einpressbewegung noch geringfügig geöffnete Giessform bei zu Ende gehender Formfüllung geschlossen werden.
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In gewissen Fällen kann es ferner von Vorteil sein, die verschweissbare Kunststoffschüttung in einen evakuierten Formhohlraum einzupressen.
Die Erfindung bezieht sich weiters auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des zuvor angegebenen Verfahrens, mit einer schliessbaren Giessform, einer mit deren Formhohlraurn verbindbaren Vorkammer, einer Kunststoff-Dosiereinrichtung zum Eindosieren einer Kunststoffschüttung jeweils für einen Formteil in die Vorkammer, einer Heissgas-Zuführeinrichtung und einem Zylinder-Kolbenaggregat zum Einpressen der verschweissbar gemachten Kunststoffschüttung in den Formhohlraum.
Zur Realisierung des eingangs vorgestellten Schlagsinterverfahrens ist auch eine Vorrichtung vorgeschlagen worden. Sie besteht im wesentlichen aus einer Giessform, einer Werkzeugvorkammer und einer Förderschnecke mit einem als der Presskolben ausgebildeten Schneckenkopf. Diese Teile sind miteinander fluchtend, an einem Gestell derart angeordnet, dass die zwischen Giessform und Förderschnecke liegende Werkzeugvorkammer vom Schneckenkopf in Richtung der Giessform und zurück durchfahren werden kann.
Die Werkzeugvorkammer ist mit diametral gegenüberliegenden porösen Wandpartien ausgebildet, durch welche ein Heissluftstrom rechtwinklig zur Hubrichtung des Schneckenkopfes erzeugt werden kann.
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Um bei der Förderschnecke den unerwünschten Plastifiziereffekt auszuschalten, ist deren Gehäusebohrung im Bereich des Schneckenkopfes aufgeweitet.
In der der Werkzeugvorkammer abgewandten fciinterwand der Giessform ist ein Gegenstempel geführt, der ebenfalls bis hinein in die Werkzeugvorkainmer verschiebbar ist.
Während der Plastifizierung jeweils einer Kunststoffschüttung, welche zuvor durch die Förderschnecke in die Werkzeugvorkammer gelangt} durch den Heissluftstrom, wird die Vorkammer einerseits durch den in der zurückgezogenen Stellung befindlichen Schneckenkopf und andererseits durch den in seiner ausgefahrenen Stellung verharrenden Gegenstempel geschlossen gehalten. Der Gegenstempel trennt somit in der Plastifizierphase den Formhohlraum von der Werkzeugvorkammer»
Nachdem die Kornoberflächen über die Schmelztemperatur hinaus erhitzt worden sind, wird der Heissluftstrom abgestellt und die Förderschnecke mit ihrem Kopf als dem Pressstempel voran durch die Werkzeugvorkammer gejagt. Bei gleichzeitigem Zurückdrängen des Gegenstampels erfolgt das Einpressen der Kunststoffschüttung in den Formhohlraum.
Nachdem die Abkühl zeit abgelaufen, die Förderschnecke zurückgezogen und die Giessform geöffnet sind, wirft der Gegenstempel den Formteil aus.
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Ein Nachteil dieser Vorrichtung liegt zunächst darin, dass die Förderschnecke samt deren bei Kunststoff-Spritzgiessmaschinen üblichem Antrieb als Pressstempel relativ lang-' sam und der am Ende des Einpresshubes ausgeübte Verdichtungsdruck oft unzulänglich ist.
Ein weiterer Nachteil, dass ein Gegenstempel erforderlich ist, der bei der Einpressbewegung eine bremsende Gegenkraft entfaltet.
Der Umstand, dass der Formteil im wesentlichen zwischen dem Schneckenkopf und dem Gegenstempe] zusammengepresst, wird, lässt nur einfache Formteile zu.
Nachteilig ist ferner, dass die Geometrie der Werkzeugvorkammer und. die Anordnung des Strömungskreises für die Heissluft lediglich die Ausbildung einer Wirbelschicht mit einem verhältnismässig engen Spielraum für die Bewegung der Einzelkörner gestattet. Die letzteren sind daher der Wirkung der Heissluft nur in beschränkten Masse zugänglich. Dies kann eine unvollkommene Plastifizierung der Kunststoffschüttung zur Folge haben.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, eine Vorrichtung der besagten Gattung zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Anordnung überwindet.
Erfindungsgemäss ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Erhöhung der Einpressgeschwindigkeit bzw. des Einpressdruckes gegenüber ,05"JS1PΕψ1 einer Kunststoff-Spritz-
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einrichtung zwischen der Vorkammer und dem Formhohlraum ein ähnlich der Schusseinheit einer Kaltkarnmer-Druckgiessmaschine ausgebildetes Pressaggregat vorgesehen ist.
Das derart beschaffene Pressaggregat ermöglicht mit seiner diejenige einer herkömmlichen Kunststoff-Spritzeinrichtung weitaus übersteigenden Pressleistung trotz der entsprechend den heutigen Anforderungen immer komplizierter werdenden Formteil- und damit Formhohlraumgentaltung kurze Zykluszeiten bei der Herstellung der Formteile.
Durch die massive Geschwindigkeits- bzw. Druckerhöhung können die Faktoren der Formtei1 quälität, welche ja von diesen Grossen abhängig sind, günstig beeinflusst werden. Bei guter Massgenauigkeit und glatter Oberfläche der Formteile sind in deren Gefüge keine Dichteschwankungen, Fehlerstellen oder Gaseinschlüsse zu erwarten.
Die Verwendung eines Gegenstempels kann bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung entfallen.
Um eine wirksame Plastifizierung bzw. Polymerisation der Kornoberflächen, welche in der Vorkammer durch das unter Druck dieser zugeführte Heissgas gleichzeitig in der Gesamtheit der eindosierten Kunststoffschüttung eingeleitet wird, rasch durchführen zu können, ordnet man vorteilhaft der Einfüllöffnung des Pressaggregates eine aus drei Zonen gebildete Vorkammer zu.
Es kann dabei die erste, zylindrische Vorkammerzone an ihrem
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einen Ende mit der Einfüllöffnung des Pressaggregates, an ihrem andern Ende mit der Eingangsöffnung gleichen Durchmessers der zweiten, konisch gestalteten Zone sowie an ihrer Mantelfläche mit der Druckseite der Heissgas-Zuführeinrichtung in Verbindung stehen.
Die zweite, konische Zone kann sich mit ihrer den grössten Durchmesser aufweisenden Ausgangsöffnung der dritten, ebenfalls zylinderförmigon Zone gleichen Durchmessers anschliessen, welche letztere in diesem Anschlussbereich mit der Kunststoff-Dosiereinrichtung und an ihrem der zweiten Zone abgewandten Ende mit der Saugceite der Heissgas-Zuführeinrichtung verbunden int.
Es empfiehlt sich, die Druckseite der Heissgas-Zuführeinrichtung über mehrere Mündungen an die erste Vorkarnmerzone anzuschliessen, wobei an deren Zylindermantel fläche die Mündungen auf der gleichen Höhe symmetrisch verteilt, zur Mantelfläche geneigt und gegen die zweite, konische Zone hin gerichtet angeordnet werden können.
Zweckmässig wird die Axiallänge der ersten Vorkammerzone zwischen den Mündungen und der zweiten Zone g]eich dem dreifachen Durchmesser der ersten Zone gewählt.
Der Neigungswinkel der konischen Wand der zweiten Vorkarnmerzone gegen deren Längsachse ist je nach dem Reibwert des Kunst-
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Stoffgranulates zwischen einem unteren Grenzwert von 15 und einem oberen solchen von 30° wählbar.
Die geschilderten Massnahmen ermöglichen das Auflösen der in der Vorkammer befindlichen Kunststoffschüttung in eine Sprudelschicht, in welcher die Oberflächen sämtlicher Granulatkörner simultan dem Plastifizier- bzw. Polymerisationsprozess unterzogen v/erden können.
Die Innenfläche der zweiten, konischen Vorkammerzone kann mit einem Gleitbelag versehen sein, um ein Ankleben der Kunststoffkörner zu verhindern.
Den Druckzylinder des Pressaggregates bildet man mit Vorteil bis zu dessen Einmündung in den Formhohlraum mit einer gleichbleibenden Innenquerschnlttsflache aus.
Die Druckfläche des darin verfahrbaren Pressstempels kann dann nach vollendetem Einpresshub die Rolle einer den Formteil mitgestaltenden Giessformpartie übernehmen.
In vielen Fällen empfiehlt es sich, im Anschluss an den Formhohlraum eine Entlüftungseinrichtung vorzusehen.
Eine einfache Heissgas-Zuführeinrichtung lässt sich mit einem Gebläse, einem von dessen Druckseite zu den Mündungen in der Mantelfläche der ersten Vorkammerzone führenden Druckrohr und einem von der dritten Vorkammerzone zur Saugseite
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des Gebläses verlaufenden Saugrohr verwirklichen, wobei im Druckrohr eine vom Druckmittel durchströmte Heizeinrichtung und ein Sperrventil angeordnet sein sollen.
Als die Kunststoff-Dosiereinrichtung kann im Falle, dass die Heissgas-Zurühreinrichtung einen geschlossenen Strömungskreis bildet, mindestens ein Zellenrad und ein von diesem in die dritte, zylindrische Vorkammerzone verlaufendes Fallrohr zur Verwendung gelangen.
Es kann sich vorteilhaft erweisen, die Mündung des letzteren im Anschlussbereich der dritten und zweiten Vorkammerzone tangential an den zylindrischen Mantel der dritten Vorkammerzone anzuordnen.
Die Erfindung soll am Beispiel der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform näher erläutert werden.
Die Figur veranschaulicht schematisch die teilweise geschnittenen Hauptteile einer Maschine zum Herstellen von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoffgranul at gemäss der Erfindung.
Es sind dies eine Giessform 1, eine Entlüftungseinrichtung?, ein Pressaggregat 3, eine Vorkammer 4, eine Heissgas-Zuführeinrichtung 5 und eine Kunststoff-Dosiereinrichtung 6.
Auf die Darstellung der zum Verständnis der Erfindung nicht benötigten Maschinenteile wurde der Uebersichtl ichkeit wegen verzichtet. 70 9881/0565
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Die Giessform 1 besteht aus einer ortsfesten Formhälfte 11 und einer beweglichen solchen 12, welche In gesc stand der Giessform 1 einen Forrnhoh] raum 13 umschliessen.
Die ortsfeste Formhälfte 11 ist an einem feststehenden Formträger 14 befestigt. Der letztere ist an einem teilweise weggebrochenen Maschinengestell 15 verankert und mit Hilfe von Säulen 16 mit einem nicht gezeigten ortsfesten Schild verbunden, das einen ebenfalls nicht dargestellten Antrieb zum Schliessen und Oeffnen der Giessform aufnimmt.
Der Formschliessantrieb steht über Kraftübertragung^organe, wie ein solches beispielsweise die Stange 17 sein kann, mit einem längs der Säulen 16 verschiebbaren Formträger 18 in Verbindung, an dem die bewegliche Formhälfte 12 montiert Ist.
Es ist in der ortsfesten Formhälfte 11 ein Entlüftungskanal vorgesehen, über welchen der Formhohlraum 13 mit Hilfe eines Entlüftungsventils 21 mit einem Entlüftungsgebläse 22 verbunden werden kann. Durch den gestrichelt gezeichneten Steueranschluss 23 am Entlüftungsventil 21 wurde eine Fernsteuerverbindurig zur Maschinensteuerung angedeutet.
° Der Druckzylinder 31 des Pressaggregates 3 mündet durch eine
ο» entsprechende Bohrung der ortsfesten Formhälfte 11 und des fest- **■* stehenden Formträgers 14 in den mittleren Bereich des Formen
o> hohlraumes 13 ein. Er weist eine durchgehend konstante
Querschnittsfläche auf, so dass die Druckfläche des darin verfahrbaren Pressstempels 32 nach vollzogenem Einpresshub eine den Formteil mitgestaltenda Partie der Formwand
bildet.
In dem der Giessform 1 abgewandten Endbereich des Druckzylinders 31 befindet sich eine EinfUl1 öffnung 33 für das zu verpressende Material.
Der Pressstempel 32 steht mitte] 53 einer Kolbenstange 34 mit einem in einem zugeordneten hydraulischen Schusszyl index· angeordneten Schussko.lben 36 in Antriebsverbindung.
Die Betätigung des Pressaggregates 3 erfolgt über die beiden Druckleitungen 37 bzw. 38, welche mittels nicht gezeigter Steuerventile bekannter Art wahlweise an einer Druckquelle bzw. an einen Tank ansehliessbar sind.
Die Vorkammer 4 setzt sich aus drei Zonen 41, 42, 43 zusammen.
Der Auslauf 4.11 der ersten, zylindrischen Vorkammerzone
ist gasdicht an die F.infüll öffnung 33 des Druckzylinders
des Pressaggregates 3 angeschlossen.
Es befinden sich oberhalb des Auslaufes 411 an der Zylindermantelfläche der ersten Vorkammerzone 41 mehrere mit der Druckseite der Heissgas-Zuführeinrichtung 5 verbundenen Mündungen 412, welche auf der gleichen Höhe symmetrisch verteilt, zur Mantelfläche geneigt und gegen die zweite, kegelige Vorkammer zone 42 hin gerichtet, sind.
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Zwischen den Mündungen 412 und der nachfolgenden zweiten, kegeligen Vorkammerzone 42 weist die erste Vorkammerzone 41 eine Axiallänge gleich dem Dreifachen ihres Durchmessers auf.
Der Neigungswinkel <jL der konischen Wand der zweiten Vorkammerzone 42 gegen deren Längsachse beträgt 30°.
Die Innenfläche dieser koni schien Wand ist mit einem Gleitbelag versehen.
Die zweite, konische Vorkammerzone 42 schliesst sich mit ihrem den grössten Durchmesser aufweisenden Querschnitt an die dritte, ebenfalls zylindrische Vorkarnmorzone 43 gleichen Durchmessers an. Die letztere steht in diesem AnschJussbe-
von reich mit der Kunststoff-Dosiereinrichtung 6 und an ihrerrMier zweiten Vorkammerzone 42 entfernten Ende mit der Saugseite der Heissgas-Zuführeinrichtung 5 in Verbindung.
Die Heissgas-Zuführeinrichtung 5 besteht aus einem Gebläse 51, dessen Druckseite über ein Druckrohr 52 mit den Mündungen 412 an der ersten Vorkammerzone 4] in Verbindung steht. Im Druckrohr 52 sind eine Heizeinrichtung S3 und oin Sperrventil 54 angeordnet. Der gestrichelt gezeichnete Steueranschluss 55 am Sperrventil 54 deutet eine zur Maschinensteuerung bestehende Fernsteuerverbindung an.
Die Saugseite des Gebläses 5 ist mittels eines Saugrohres 55 an die dritte Vorkammerzone 43 angeschlossen.
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Die Kunststoff-Dosiereinrichtung 6 wird durch einen Speisetrichter 6] mit einem darunter vorgesehenen Zellenrad 62 und einem vorn letzteren zur dritten Vorkammerzono 43 verlaufenden Fallrohr 63 gebildet, wobei das Fallrohr 63 im Anschlussbereich der dritten und zweiton Vorkammerzone 43, 42 tangential in den zylindrischen Mantel der dritten Vorkammerzone 43 einmündet.
Die in der Zeichnung dargestollte Vorrichtung gestattet die folgende Arbeitsweise:
Das aus der Kunststoff-Dosiereinrichtung 6 in den Anschlussbereich der dritten und zweiten Vorkammerzone 43, 4-2 einlangende Granulat gleitet an der konischen Wand der zweiten Vorkammerzone 42 gegen die erste Vorkammerzone 41 hin, bis es durch den aus der letzteren nach oben schiessenden, massiven hei ssen Luftstrahl erfasst wird.
Der heisse Luftstrahl wird in dem durch die Vorkammer 4 und die daran angeschlossene Heissgas-Zuführeinrichtung 5 gebildeten Strömungskreis vom Gebläse 51 erzeugt und in der Heizvorrichtung 53 auf die notwendige Temperatur gebracht.
Die Heizvorrichtung 53 kann ein Wärmeaustauscher oder ein luftdurchströmter elektrischer Heizkörper sein.
Ueber das Sperrventil 54, das vorgängig mit Hilfe eines Befehl signals von der nicht dargestellten Maschinensteuerung aus geöffnet wurde, und die Mündungen 412 strömt die heisse Luft in die erste, zylindrische Vorkammerzone 41. Durch das
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Verhältnis 1:3 der Axiallänge dor ersten Vorkammerzone 4] zwischen den Mündungen 412 und der zweiten Vorkammerzone 42 zum Durchmesser der ersten Vorkammerzone 4] kann eine Strömungsgeschwindigkeit erzie.lt werden, die das Zwei- bis Dreifache der Senkgeschwindigkeit der Kunststoffkörner beträgt.
Der aus der ersten, zylindrischen Vorkammerzone 4] in die sich konisch erweiternde zweite Vorkammerzone 4 2 austretende, geballte heisse Luftstrahl löst die der Wandung der letzteren entlang abgleitende Granulatschüttung in eine Sprudelschicht auf. Die Kunststoffkörner werden in einem zentralen Strom gegen den Deckel der dritten, zylindrischen Vorkammerzone 4 3 emporgeschleudert und dabei die Kornoberflächc durch das heisse Medium erweicht.
Die emporgetragenen Körner sinken dann an der Perinherie der Strömung in der Kammerwandnähe erneut zum Konus der zweiten Vorkammerzone 42 zurück, dessen Gleitbelag 421 ein Ankleben der Körner verhindert. Der geschilderte Vorgang wiederholt sich, bis die Kornoberflächen einer in die Vorkammer 4 eindosierten Kunststoffschü.ttung, die zur Herstellung eines Formteils erforderlich ist, sämtlich plastifiziert sind, bzw. im Falle mit einem flüssigen Monomer benetzten Granulates eine Oberflächenpolymerisation eingeleitet wurde.
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Das .letztere Verfahren erlaubt die direkte Herstel lung von Formteilen aus warmfesten Kunststoffen, wobei die Polymerisationstemperatur bekanntlich tiefer als din Plast if izierungstemperatur ] legt.
Zum schnellen Eindosieren des Granulates in die Vorkammer kann die Kunststoff-Dosiereinrichtung mehrere Zellenräder aufweisen.
Nach der Verschweissbarmachung der in der Vorkammer 4 befindlichen Kunststoffschüttung wird die Zufuhr des Heissluftstromes durch schJiessen des Sperrventils 54 anhand eines von der Maschinensteuerung aus verabfolgten Sperrbefehls unterbrochen.
Das Gebläse 51 kann bei Wahl z.B. eines entsprechend ausgelegten elektrischen Antriebsmotors während der kurzen Sperrzeit weiterlaufen.
Dem Strömungsunterbruch zufolge bricht die Sprudel schicht zusammen, wobei die Kunststoffschüttung durch die Einfüllöffnung 33 in den Druckzylinder 31 des Pressaggregates 3 fällt.
Vorgängig wurde der Pressstempel 3? des letzteren durch Druckbeaufschlagung von dessen Schusskolben 36 mittels nicht gezeigter Steuerventile über die Druckleitung 38 von der kolbenstangenseitigen Druckkammer des Schusszylinders 35 her in seine Ausgangsstellung gemäss der Zeichnung zurück-
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gezogen.
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Zugleich erfolgte das Schliessen der Giessform 1 mittels des nicht dargestellten Formschliessantriebes und der Stange 17.
Nach dem Einfüllen der verschweissbaren Kunststoffschüttung in den Druckzylinder 31 wird auch die volle Druckfläche des Schusskolbens 36 mittels der erwähnten Steuerventile über die Druckleitung 37 beaufschlagt. Die Differenzkraft zwischen der vollen und der kolbenstanjenseitigen Druckfläche des Schusskolbens 36 bewegt diesen samt dem Pressstempel 32 relativ langsam gegen den Formhohlraum 13, bis der letztere, das Granulat vor sich herschiebend, die Einfüll öffnung 33 verschliesst.
Zu diesem Zeitpunkt öffnet die Maschinensteuerung anhand einer nicht veranschaulichten Fernsteuerverbindung zum Steueranschluss 23 das Entlüftungsventil 21, damit der Formhohlraum 13 durch das Entlüftungsgebläse 22 evakuiert wird.
Nach einem all fäll igen, kurzzeitigen Verharren des Pressstempels 32 und anschliessender Druckentlastung der kolbenstangenseitigen Druckkammer des Schuss zy.l iriders 35 über die Druckleitung 38 wird das verschweissbare Kunststoffgranulat schlagartig in den Formhohlraum 13 verpresst, wobei das Entlüftungsventil 21 mit Hilfe eines Sperrbefehls von der Maschinensteuerung aus geschlossen wird.
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Dank dem Pressaggregat 3, das mit Einpressgeschwindigkeiten bzw. Drücken arbeitet, welche denjenigen beim MetalIdruckgiessen entsprechen, füllen die Kunststoffkörner den Formhohlraum 13 auch bei grossen Fliesswcg-Wandstärkeverhältnissen gleichmässig und rasch aus und verschweissen miteinander ohne Lufteinschlüsse, Einfallstellen sowie mit geringem Schwund.
Es lassen sich dadurch Massgenauigkeit, Oberflächenqualität und mechanische Festigkeit erhöhen.
Zu einer weiteren Verstärkung des Verschweissungsoffektes könnte die vor Schussbeginn noch wenige Millimeter offene Giessform 1 am Ende des Einpressvorganges geschlossen werden.
Die bis zum Entformen des FormtcJls notwendige Abkühlzeit und damit auch die Standzeit der Maschine sind im Vergleich zu denjenigen beim herkömmlichen Spritzgiessen kurz und von der Wandstärke unabhängig.
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Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoffgranulat, wobei in einer Vorkammer durch ein dieser zugeführtes Heißgas die Oberfläche der Körner einer jeweils für einen Formteil erforderlichen Kunststoffschüttung dünnschichtig plastifiziert bzw. nach vorgängigem Benetzen mit einem reaktionsfähigen monomeren Vorprodukt einer Oberflächenpolymerisation unterzogen und anschließend die verschweißbar gewordene Kunststoffschüttung schlagartig in den Formhohlraum einer Gießform gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dan Verpressen mit entsprechend denjenigen beim Metalldruckgießen erhöhten Geschwindigkeiten bzw. Drücken durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plastifizier- bzw. Polymerisationsvorgang an der Oberfläche der einzelnen Kunststoffkörner in einer Sprudelschicht eingeleitet wird, in welcher das unter Druck der Vorkammer zugeführte Heißgas gleichzeitig die Kunststoffschüttung auflöst.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu Beginn der Einpreßbewegung noch geringfügig geöffnete Gießform bei zu Ende gehender Formfüllung geschlossen wird.
4-. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verpressen der verschweißbaren Kunststoffschüttung der Formhohlraum evakuiert wird.
5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer schließbaren Gießform, einer mit deren Formhohlraum verbindbaren Vorkammer, einer Kunststoff-Dosiereinrichtung zum Eindosieren einer Kunststoffschüttung jeweils
ORIGINAL INSPECTED
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für einen Formteil in die Vorkammer, einer Heißgas-Zuführeinrichtung, und einem Zylinder-Kolbenaggregat zum Einpressen der verschweißbar gemachten Kunststoffschüttung in den. Formhohlraum, dadurch gekennzeichnet?, daß zu einer Erhöhung der Einpreßgeschwindigkeit bzw. des Einpreßdruckes gegenüber denjenigen einer Kunststoffspritzeinrichtung zwischen der Vorkammer* (4) und dem Formhohlraum (13) ein ähnlich der Schußeinheit einer Kaltkammer-Druckgießmaschine ausgebildetes Preßaggregat (3) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auflösung der eindosierten Kunststoffschüttung in eine Sürudelschicht die Vorkammer (4·) drei Zonen (41,42,43) aufweist, wobei die erste, zylindrische Zone (41) an ihrem einen Ende mit der Einfüllöffnung (33) des Preßaggregates (3), an ihrem anderen Ende mit der Eingangsöffnung gleichen Durchmessers der zweiten, konisch gestalteten Zone (42) sowie an· ihrer Mantelfläche mit der Druckseite der Heißgas-Zufuhreinrichtung (5) in Verbindung steht, und sich die zweite, konische Zone (42) mit ihrer den größten Durchmesser aufweisenden Ausgangsöffnung der dritten, ebenfalls zylindrischen Zone (43) gleichen Durchmessers anschließt, welch letztere in diesem Anschlußbereich mit der Kunststoff-Dosiereinrichtung (6) und an ihrem der zweiten Zone (42) abgewandten Ende mit der Saugseite der Heißgas-Zuführeinrichtung (5) verbunden ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckseite der Heißgas-Zuführeinrichtung (5) über mehrere Mündungen (412) an die erste Zone (41) der Vorkammer (4) angeschlossen ist, an deren Zylindermantelfläche die Mündungen (412) auf der gleichen Höhe symmetrisch verteilt, zur Mantelfläche geneigt und gegen die zweite, konische Zone (42) hin gerichtet angeordnet sind.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mündungen (412) und der zweiten Zone (42) die erste Zone (41) eine Axiallänge gleich dem Dreifachen von deren Durchmesser aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Wand der zweiten Vorkammerζone (42) unter einem Winkel (pe) gegen deren Längsachse geneigt ist, dessen unterer bzw. oberer Grenzwert 15° bzw. 30° beträgt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der zweiten, konischen Vorkammerzone (42) mit einem Gleitbelag (421) versehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 5·. dadurch gekennzeichnet, daß der Druckzylinder (31) des Preßaggregates (3) bis zu dessen Einmündung in den Formhohlraum (13) mit einer gleichblßibenden Innenquerschnittsfläche ausgebildet und die Druckfläche des darin verfahrbaren Preßstempels (32) als eine nach vollendetem Einpreßhub den Formteil mitgestaltende Wandpartie der Gießform (1) vorgesehen sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Formhohlraum (13) eine Entlüftungseinrichtung (2) vorgesehen ist.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Heißgas-Zuführeinrichtung (5) ein Gebläse (51), ein von dessen Druckseite zu den Mündungen (412) in der Mantelfläche der ersten Vorkammerzone (41) führendes Druckrohr (52) und ein von der dritten Vorkammerzone (43) zur Saugseite des Gebläses (51) verlaufendes Saugrohr (55) umfaßt, wobei im Druckrohr (52) eine vom Druckmittel durchströmte Heizeinrichtung (53) und ein Sperrventil (54) angeordnet sind.
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14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Dosiereinrichtung (6) mindestens ein Zellenrad (62) und ein von diesem ausgehendes, in die dritte, zylindrische Vorkammerzone (43) einmündendes Fallrohr (63) umfaßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Fallrohres (63) im Anschlußbereich der dritten und zweiten Vorkammerzone (43,42) tangential an den zylindrischen Mantel der dritten Vorkammerzone (43) angeordnet ist.
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