DE3108828A1

DE3108828A1 - Spezialverfahren zum spritzgiessen von kunststoffteilen mit hohl- oder gegeneinander verjuengten gekruemmten formen sowie kern zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3108828A1
Application number: DE19813108828
Authority: DE
Inventors: Daniel Farges les Chalon Hager
Original assignee: Ozen SA
Current assignee: Ozen SA
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1981-03-09
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2477462B1; FR2477462A1; IT1138721B; IT8120219A0

Description

Spezialverfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegeneinander verjüngten gekrümmten Formen sowie Kern zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Spezialverfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegeneinander gekrümmten/ verjüngten Formen. Die Erfindung betrifft gleichzeitig den zur Durchführung des Verfahrens benutzten Kern.

Verschiedene Verfahren verwenden einen zerstörbaren Kern zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl- oder gegenverjüngten Formen und sind als solche bekannt.

Die Schwierigkeit des Spritzgießens der vorerwähnten Teile beruht im wesentlichen auf der Präzision des Formgusses: Der Oberflächenzustand der benutzten Kerne muß ausgezeichnet sein und der Kern darf sich während des Spritzvorganges nicht verformen.

Ein besonders durch die französische Patentschrift Nr. 1366921 bekanntgewordenes Verfahren besteht in der Verwendung von Kernen aus Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt. Die bei der Durchführung des Verfahrens allgemein auftretenden Nachteile sind folgende:

- Da die Schmelztemperatur des eingespritzten Kunststoffes über derjenigen des Metalls oder der Legierung des Kernes liegt, bildet das Gleichgewicht der Temperaturen des eingespritzten Materials und des Kernes ein für die Nutzanwendung dieses Verfahrens bedeutendes Hindernis.

- Der Vorgang der Rückgewinnung des Kernes durch Schmelzen ist

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relativ langsam, da eine Wiedererhitzung des Ganzen auf eine Temperatur erforderlich ist, die immer niedriger als die Schmelztemperatur des Kunststoffes ist.

Die Erfindung bezweckt die Herstellung der Kunststoffteile durch Spritzgießen ohne Auftreten der vorerwähnten Nachteile.

Ein Verfahren nach der Erfindung zum Spritzgießen von Kunststoffteilen in Hohl- oder gekrümmter, gegenverjüngter Form mit Hilfe eines Metallkernes mit niedrigem Schmelzpunkt ist dadurch gekennzeichnet, daß der Kern vor Durchführung des Spritzvorganges mit Kunststoff auf niedrige Temperatur gebracht wird.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung bringt man den Kern auf niedrige Temperatur, indem man ihn in einem Gefrierapparat verweilen lässt, wobei die Temperatur des Kernes im Augenblick des Spritζvorganges -2o°C bis -4o°C beträgt, während eine um den Kern im Augenblick des Einspritzens gebildete, dünne Lufthülle dem so erzielten Kunststoffteil eine bessere Oberflächenbeschaffenheit verleiht.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung setzt man in das Innere des schmelzbaren Kernes eine groß dimensionierte Spindel aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit , wobei diese Spindel selbst im Kontakt mit der metallischen Spritzform steht und so eine gute Ableitung der Wärmemenge während des Spritzvorganges ermöglicht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gewinnt man den Kern nach dem Spritzvorgang dadurch zurück, daß man das Gußstück mit seinem Kern in ein Bad mit kochendem Wasser oder mit einer warmen Flüssigkeit eintaucht, dann das Gußstück mit seinem Kern darin bewegt , bis der letztere entfernt ist.

Nach einem noch weiteren Merkmal der Erfindung beschleunigt man das Herausnehmen des Kernes durch Zentrifugieren,insbesondere hinsichtlich der axialsymmetrischen Teile, z.B„ für die Turbinen.

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Ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendeter Kern ist dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Metallteil von geringer Dicke entsprechend der Gegenhülle (Formschräge) der in Formen zu gießenden Teile und aus einer niedrigschmelzenden Legierung besteht, und um eine massive Spindel (Stift, Zapfen) von großen Dimensionen herum aus einem gut wärmeleitenden Metall und mit einem relativ hohen Schmelzpunkt angeordnet ist.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind elektrische Widerstände in den Kern eingebaut, dergestalt, daß um diesen Kern zu schmelzen, es genügt, diese Widerstände an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.

Die beispielshalber und ohne Einschränkung beigefügte Zeichnung ermöglicht ein besseres Verständnis der Merkmale der Erfindung, und zwar sind

Fig. 1 bis 3 Ansichten mit einem Spritzteil und dessen Kern im Axialschnitt mit einer Darstelking der aufeinanderfolgenden Phasen des Verfahrens nach der Erfindung, und

Fig. 4 und 5 Ansichten des Teiles und seines Kernes nach Abwandlun der Erfindung.

Nach einer bekannten und in Fig. 1 veranschaulichten Anordnung verwendet man zum Spritzgießen eines Kunststoffteiles mit Hohloder Formschrägeform einen niedrigschmelzenden Kern, der in das Innere des Einspritzhohlraumes 2 der Form 3 eingesetzt wird, dann wird der geschmolzene Kunststoff in den um den Kern herum freibleibenden Raum eingespritzt, um ein Formstück 4 (Fig. 2) zu erhalten. Um den Kern zurückzugewinnen, bringt man ihn zum Schmelzen, indem man das auf seinen Kern (Fig. 3) aufgespritzte Teil 4 in ein Bad mit kochendem Wasser oder in ein Bad mit einer geeigneten warmen Flüssigkeit eintaucht. Die Temperatur des Bades wird gemäss den entsprechenden Schmelztemperaturen des Kernes 1 und des das Teil 4 bildenden Kunststoffes gewählt.

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Nach der Erfindung bringt man den Kern vor Durchführung des Spritzvorganges auf niedrige Temperatur. Man kann beispielsweise den Kern in einem Gefrierapparat verweilen lassen, um so seine Temperatur auf -2o°C bis -4o°C zu bringen, was zu folgenden Vorteilen führt:

- Die im Kern gespeicherten, großen Wärmemengen verhindern jedes Erweichen des im Kontakt mit dem geschmolzenen Kunststoff befindlichen Kernes und gewährleisten so die Beibehaltung der genauen geometrischen Form des Spritzgußteiles. Es sei bemerkt, daß die Kunststoffschmelze unter Drücken eingespritzt wird, die 5oo bis 1ooo bar im Einspritzzylinder erreichen können.

- Die Erfahrung zeigt, daß sich um den kalten Kern herum im Augenblick des Einspritzens eine dünne Lufthülle bildet. Diese Lufthülle verleiht dem Teil 4 eine gute Oberflächenbeschaffenheit in der Nähe des Kernes 1.

Bei der Wahl der Bestandteile der Legierung für die Herstellung des niedrigschmelzenden Kernes kann man selbstverständlich den genannten Schmelzpunkt verändern: Ein hoher Schmelzpunkt bringt die Gefahr einer Beschädigung des aufgespritzten Kunststoffteiles, während ein zu niedriger Schmelzpunkt zu einer Verformung des Kernes während des Einspritzvorganges führt, wobei diese Verformung selbstverständlich für die geometrischen Maße und Eigenschaften des aufgespritzten Teils nachteilig ist. Die Wahl der Legierung erfolgt somit nach Maßgabe des verwendeten Kunststoffes.

Nach der Erfindung kann man auch einen Kern 5 verwenden, der aus einem Metallstück von geringer Dicke besteht, das um eine massive Spindel von großen Dimensionen 6 (Fig. 4) angeordnet ist. Die Spindel 6 ist aus einer gut wärmeleitenden Legierung gefertigt, etwa aus einer Aluminiumlegierung, und sie steht selbst in Kontakt mit der Form 3 über Zonen mit starkem Querschnitt, die einen guten Abfluß der Wärmemengen in Richtung zur Form gewährleisten. In diesem Fall bildet die Spindel eine mechanische Stütze des Kernes.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung verwendet man eine Form Γ aus einer weder eisen- noch kupferhaltigen Legierung, vorzugsweise auf Alumiumbasis, z.B. vom Typ "AU4C", was zu folgenden Vorteiler führt:

- Die Form besitzt so eine gute, mechanische Festigkeit, da die Festigkeit der Form mit Rücksicht auf die hohen Einspritzdrücke eine wertvolle Eigenschaft darstellt.

- Eine solche Legierung ist leicht zu bearbeiten.

- Eine solche Legierung besitzt einen guten Wärmeübertragungskoeffizienten.

- Eine solche Legierung verschweißt sich nicht mit dem geschmolzene Metall des Kernes, während die schmelzbaren Metalle sich leicht mit eisen- oder kupferhaltigen Metallen verschweißen.

Um die zur Rückgewinnung des Kernes durch Schmelzen erforderliche Zeit zu verringern, kann man das Teil und seinen Kern im Bad mit warmer Flüssigkeit oder kochendem Wasser hin- und her oder in anderen zusammengesetzten Bewegungen bewegen.

Man kann auch in den Kern (Fig. 5) eingebaute, elektrische Widerstände verwenden: In diesem Fall genügt es, um den Kern zu schmelzen, diese Widerstände an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.

Der Rahmen der Erfindung wird niht überschritten, wenn verschiedene dem Fachmann einleuchtende Abwandlungen benutzt werden:

- Man kann für den Kern raschere Schmelzverfahren anwenden, indem man die elektrischen Widerstände im Kern verteilt oder sich der Induktionssysteme, Mikrowellen, Wirbelströme bedient oder einfach das Ganze so konstruiert, daß ein besserer Abfluß der Wärmemengen in Richtung des Kernes durch Wärmeleitung herbeigeführt wird.

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Dies ermöglicht die Verwendung von hochschmelzenden Legierungen, sei es, daß dies durch die Art des verwendeten Kunststoffes herbeigeführt wird oder einfach durch Verminderung der für den Vorgang der Kernrückgewinnung erforderlichen Zeit.

- Immer, wenn ein rascheres Schmelzen des Kernes bewirkt werden soll, kann man sich eines Systemes von dec Art eines "Wärmeaustauschers" bedienen, indem in den Kern eine Hohlspindel, ein Flügelrohr, eine Rohrschlange oder ein anderer Hohlkörper eingeführt wird, in dessen Innerem eine warme Flüssigkeit umgewälzt wird.

- Um Schmelzlegierung einzusparen, kann man in den Kern Einsätze aus nicht schmelzbarem Material, von geringer thermischer Trägheit einführen, die aus dem Kunststoffteil durch Öffnungen in diesem herausgezogen werden können. Diese Einsätze können beispielsweise aus Kugeln oder Metallplatten bestehen.

- Um das Fertigungszeitmaß zu verbessern, kann man den Kern auf niedrige Temperatur bringen, indem man ihn in ein Gefäss mit Flüssiggas eintaucht.

- Wenn die Schmelztemperatur der zur Herstellung des schmelzbaren Teils des Kernes verwendeten Legierung über 1oo°C liegt, gewinnt man vorteilhaft den Kern zurück, indem man ihn in ein warmes Ölbad eintaucht.

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Leerseite

Claims

PATENTANWALTS

DR.-ING. G. RIEBLING DR.-ING. P. RIEBLING 3108828

Dipl.-Ing., Ing. (grad.) Dipl.-Ing.

Zugelassene Vertreter beim Europeischen Patentamt

Professional Representatives before European Patent Off Ice

Mandalalres agrees pres !'Office europeen des brevets

Mein Zeichen

O 263-ku

Bitte In der Antwort wiederholen

1- J

Ihr Zeichen Ihre Nachricht vom D-8990 Lindau (BodetiSee)

Rennecle 10 - Postfach 3160

9. März 1981

refft Anmelder: OZEN, S.A., 53 Avenue Gabriel Voisin, 717ΟΟ Tournus /FRANKREICH

Patentansprüche

11. Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohl-Wer gewölbten und gegeneinander verjüngten Formen mit Hilfe eines nisdrigschmelzenden Metallkernes, d a du r c h gekennzeichnet , daß man den Kern vor Durchführung des KunststoffSpritzvorganges auf niedrige Temperatur bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß man den Kern auf niedrige Temperatur bringt, indem man ihn in einem Gefrierapparat verweilen lässt, wobei die Temperatur des Kernes im Moment des Einspritzens - 2o°C bis -4o°C beträgt, während eine im Moment des Einspritzens des Kunststoffes um den Kern herum gebildete dünne Lufthülle dem erhaltenen Formstück einen besseren Oberflächenzustand in der Nähe des Kernes verleiht.

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Fernsprecher: Fernschreiber: Telegramm-Adresse' Bankkonten Posts* hfickkontu

Lindau 08382) 054374(pal d) potri-lindilu Bayei Veremshank Lindau (B) Nr 120B578 mLZ /3520074) MuncK-n 29525B09

ti d 5025 Hypo Bank Lindau (Bi Nr 6670-278920 (BL/ /·3520642)

Volksbank Lmuau (B) Nr 51 720000 (BLZ 73;> TO120)

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Innere des schmelzbaren Kernes eine Metallspindel von großen Dimensionen aus einem gut wärmeleitenden Metall einfügt, wobei diese Spindel selbst mit der Spritzform im Kontakt steht und die mechanische Stütze des Kernes bildet, und dabei eine gute Ableitung der Kalorien während des Einspritzens des Kunststoffes gewährleistet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kern nach dem Einspritzvorgang zurückgewinnt, indem man das Formstück und seinen Kern in ein Bad mit kochendem Wasser oder einer geeigneten warmen Flüssigkeit eintaucht, und dann das Teil und seinen Kern hin- und herbewegt.

5. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche verwendeter Kern, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Widerstände in diesen Kern eingebaut werden, so daß es genügt, die Widerstände an eine elektrische Stromquelle anzuschließen.

6. Zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 verwendeter Kern, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Metallstück von geringer Dicke aus einer niedrigschmelzenden Legierung besteht, das um eine massive Spindel von großen Dimensionen aus einem gut wärmeleitenden Metall und mit relativ hohem Schmelzpunkt herum angeordnet ist.

7. Kern nach Anspruch 6,dadurch

gekennze ichnet, daß die aus einer Aluminiumlegierung gefertigte Spindel mit der Form über Zonen mit großem Querschnitt im Kontakt steht, wodurch eine gute Ableitung der Wärmemengen in Richtung der Form gewährleistet ist.

8. Zur Durchführung de$ $fefii&.Uxfe&& ßaibh einem der Ansprüche 1 bis 4 verwendeter Kern, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer weder eisen- noch kupferhaltigen Legierung

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und vorzugsweise auf Alumiumbasis gefertigt ist.

9. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche

1 und 2 verwendeter Kern, dadurch gekennzeich net, daß ein Hohlkörper, in dessen Innerem man eine warme Flüssigkeit hindurchfließen lässt, in den Metallkern mit niedrigem Schmelzpunkt eingesetzt wird.

10. Zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche

1 bis 3 verwendeter Kern, dadurch gekennzeichnet, daß er Einsätze aus nicht schmelzbarem Material und mit geringem Wärmeleitwiderstand einschließt, die aus dem Kunststoffteil durch dessen öffnungen nach dem Schmelzen des Kerns herausgezogen werden können.

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