CH254321A - Verfahren und Einrichtung zur Formung von plastischen Materialien. - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Einrichtung zur Formung von plastischen Materialien.



   Vorliegende Erfindung betrifft die Formung von plastischen Materialien.



   Beim Formen von plastischen Materialien   n:lch    den gebräuchlichen Verfahren, bei wel  chen    Hochdruck verwendet wird, wirkt der Druck auf das Material in einer Druckkammer. Zu formende Materialien, welche durch    Wärme plastisch werden, werden der : Kam-      mer    in körnigem Zustand zugeführt, in der gleichen Kammer allmählich erhitzt und dann durch eine Düse in eine konische Bohrung getrieben, welche nach den Formeingüssen und Hohlräumen der Form führt.   



   Um tm eine gleichmässige Erhitzung des Ma-    terials in der Druckkammer zu erzielen, ist, gewöhnlich ein Verdrängerkörper in dieselbe cingesetzt, welcher verursacht, dass das Material in dünner Schicht längs den erhitzten Wänden der   Kammer    bewegt wird.



   Der Widerstand, welchen Verdrängerkörper und Düse   dem    Durchgang des Materials im noch nicht ganz plastischen Zustand entgegensetzen, ist aber sehr hoch und vermindert die Geschwindigkeit des Formverfahrens, so dass das Material in der Form sich zu verfestigen anfängt, bevor letztere ganz gefüllt ist, was ebenfalls den Druck, welcher nötig ist, um das Material in seine endgültige Form zu bringen, erhöht. Der hohe   Pressdruck    hat das Bestreben, die geschlossene Form zu öffnen und erfordert die Verwendung von schweren   Forniklammern    oder andern Schliessvorrichtungen sowie einer massiv gebauten Formeinrichtung und verursacht dadurch verhältnismässig hohe Betriebskosten.



   Zweck vorliegender Erfindung ist, zu vermeiden, dass der   Formungsdruck    auf das   Formmaterial,    bevor es sich in der Form befindet, angewendet wird.



   Gemäss dem Verfahren nach vorliegender Erfindung werden zum Erzeugen des zum Einbringen des Materials in den Formhohlraum erforderlichen Druckes andere Mittel verwendet als nachher, um das Material im   Formhohlmum    unter Druck zu setzen.



   Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens umfasst Mittel zur Zufuhr des Forrnmaterials unter Druck durch Kanäle in die Form, Mittel, um die Form gegen den Zufuhrkanal abzuschliessen, und Mittel, um das Material in der Form zu pressen.



   Das erfindungsgemässe   Verfahren    wird nachstehend an Hand von in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen von Einrichtungen zur Formung von pla  tischen    Materialien beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 im Schnitt eine Einrichtung mit drei Druckstufen zur Formung von thermoplastischem Material.



   Fig. 2 zeigt ein Detail von Fig. 1 im Schnitt.  



      Fig. 3 zeigt im Schnitt eine andere Ein-    richtung mit drei Druckstufen.



   Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein   Fülltrichter    1 vorgesehen, aus welchem das körnige Material unter Schwerewir  frung    der Heizkammer   Ä    zugeführt wird.



  Mit 2 sind elektrische Heizelemente bezeichnet, 3 ist ein Thermostat, welcher die Temperatur des   Heizzylinders    regelt, und 4 eine Förderschnecke, welche von einem   Motor    5 angetrieben wird. Die Antriebswelle 6 der   Förderschneeske    4 ist axial verschiebbar, um mittels einer Nocke 7 einen Ausschalter 8 zu betätigen. Das   Material    wird durch die Förderschnecke von der Heizkammer A, in welcher es plastisch wird, in einen   Druckzylin-    der B, in welchem weiter Wärme angewandt werden kann, und durch den Kanal C in die Form gefördert.

   Sobald der Gegendruck des   Materials    gegen die Pressung der Schnecke ein gewisses   Mass    überschreitet, so wird die Zufuhrvorrichtung ausgeschaltet, indem die
Schnecke axial entgegen dem Druck der Fe der 9 verschoben wird, - wobei der   Ausschal-    ter 8 für den   Stromkreis    des Motors 5 betätigt wird, Der Motor könnte aber auch durch andere Mittel ausgeschaltet werden -Zum Beispiel durch ein Überlastungsrelais.



  Bereits durch diese erste Druckstufe wird   Material in    die Formhohlräume eingebracht.



   Die zweite Druckstufe, durch welche die Form mit plastisch gemachtem Material gefüllt wird, weist einen Stössel 10 auf, der mit einem doppeltwirkenden, hydraulisch betätigten   Kolben    11 verbunden ist, welch letzterer in einem Zylinder 12 sich bewegt. Beim Vorwärtsbewegen des Stössels 10 wird die   Durcbtrittsöffnung    von der   I(amnzer    A nach dem Raum B abgeschlossen, so dass der ganze Druck dem Stössel 10 zum Füllen des Materials in die Form, und zwar ein höherer Druck als in der vorangehenden Stufe, zur Verfügung steht.



   Ein kleiner hydraulischer Kolben 13 ist in einer axialen Bohrung des   Kolbens    11 vorgesehen und mit einem Stössel 14 verbunden, der durch eine   axiale.BohrUng    des   Stössels    10 hindurchgeht. Das Verhältnis der Fläche des Kolbens 11 zur Fläche des Stössels 10 ist kleiner als das Verhältnis der Fläche des   Kol-    bens 13- zur Fläche des Stössels 14, so dass der durch letzteren ausgeübte spezifische Druck grösser ist als derjenige, welcher durch den grösseren Stössel 10 ausgeübt wird, wenn beide Kolben unter dem gleichen hydrauli  schen    Druck stehen.   



   Beide B : olben werden zweckmässig durch    Drucköl betätigt, das abwechselnd durch die Leitungen 15 und 16   zu- bzw.    abgeführt   wird;    die zugehörige Pumpe und die Steuermittel sind in der Zeichnung nicht dargestellt.



   Sobald Drucköl durch die Leitung 15 zuge  führt    wird und durch die Leitung 16 entwei   chen kann, beginnt der : Kolben 11 seine Vor-    wärtsbewegung, welche so lange   andauert    bis Gleichgewicht zwischen dem Oldruck auf die   Kolbenfläche    und dem Widerstand des   Materials in der : Kammer B sich einstellt.   



  Dabei wird der Formhohlraum mit Material gefüllt. Der   Kolben    13 bleibt zunächst relativ zum   Kolben    11 still. Nun wird der Öldruck so gesteigert, dass er die Federbelastung des in einem eingeschraubten Zapfen 18 vorgesehenen Rückschlagventils 19 überwindet.



  Dadurch gelangt das Drucköl auf die linke Seite des   Kolbens    13 und treibt letzteren vor  warts.    Das durch den Stössel 14 verdrängte Material drückt den Stössel 10 etwas zurück. bis der Stössel 14 in die Bohrung C, welche die   Kammer    B mit dem Formhohlraum 20 verbindet, eintritt. Nun wirkt der ganze Druck des Stössels 14 auf das Material in der Form und verursacht, dass alle Formhohlräume vollkommen ausgefüllt und Verluste durch Schwinden während des Härtens ersetzt werden.



   Der Hauptteil der Masse, das heisst mehr als 50% (vorzugsWeise   über-65%),    wird in den Hohlraum der Form durch den Druck der ersten Stufe eingefüllt.



   Während des ganzen Verfahrens müssen die beiden Formhälften 21 und 22 zusam  mengekiemmt    werden, um zu verhindern, dass sie durch den Druck des plastischen Materials auseinandergetrieben werden,  
Sobald das Material in der Form sich erhärtet hat, welcher Prozess durch Wasserkühlung der Form beschleunigt werden kann, wird die Schliessvorrichtung geöffnet und die Form geöffnet. Beim Öffnen der Form wird das im zylindrischen Raum C verbleibende erhärtete Material durch den Stössel 14 ausgetrieben, und der fertig geformte   Körper      wird    aus der Formplatte 21 mittels der Aus  rlossbolzen    23, der Ausstossplatte 24 und der festen Anschläge 25 ausgetrieben.



   Nun werden die Stössel 10 und 14 durch    Umsebahnug uns der ölzufuhr auf Röhre 16 und    des   Ölablasses    auf Rohr 15 zurückgezogen.



  Ein zweites Ventil 17 ist im gleichen Zapfen    18 vorgesehen, um Öl l entweichen zu lassen      uild    die Rückbewegung des Kolbens 13 zu gestatten.



   Ein Beispiel einer geeigneten   Schliessvor-    richtung für die Form ist schematisch   in    Fig. 1 und 2 gezeigt und weist eine Anzahl von Passbolzen 26 mit Sehlitzen 27 auf, mit welchen Schliessstangen 28, die mit Schrägflächen versehen sind, zusammenwirken; diese Stangen werden durch einen nicht gezeigten Mechanismus längsverstellt.



   Die Materialmenge für eine Formung ist   acht    durch den Inhalt des Zylinders B beschränkt,   weil    die Förderschnecke das Material durch den Zylinder B hindurch in die Form fördern kann, solange der Durchflusswiderstand gering ist. Erst wenn letzterer infolge der zunehmenden Füllung der Form ansteigt, wird die Zufuhr vom Stössel 10 der zweiten Stufe übernommen.



   Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. 1. Bei dieser Ausführungsform sind die Stössel 10 und 14 der zweiten und dritten Druckstufe voneinander unabhängig; der Stössel 14 startet immer vom gleichen Punkt aus, unabhängig von der   End-    stellung des Stössels 10, und schliesst den Raum B bald nach seinem Bewegungsbeginn.



  Die Zufuhrvorrichtung 4 ist ähnlich einer Zahnradpumpe, mit einem gewissen Spiel zwischen den Zähnen, um die Reibung des   plastiselien    Materials klein zu halten,   ans-    gebildet. Diese Vorrichtung kann beispiels  oTeise    durch einen nicht gezeigten Motor mit   Übersetzungsgetriebe    angetrieben sein, wobei ein   Maximalaussehalter    vorgesehen sein kann, welcher den Motor bei Überlast ausschaltet.



  Mittels einer zusätzlichen Heizvorrichtung 2a wird das Plastischmachen des Materials in dem zur zweiten Druckstufe gehörigen Raum B vervollständigt.



   Bei beiden vorbeschriebenen Ausführungsformen der Formeinrichtung können elektrisch oder von Hand betätigte Ventile vorgesehen sein, um den Hohlraum der einen Druckstufe gegen den vorhergehenden abzuschliessen, bevor Druck auf das im abge  sehiossenen    Raum vorhandene Material einwirken gelassen wird.



   Der Raum C, aus welchem das Material in die Form gepresst wird, ist direkt mit den Einläufen der Form verbunden, ohne   Zwi-    schenschaltung einer Düse oder eines konischen   Eingusskanals.    Dieser Raum bildet tatsächlich einen Teil des   Formhohlraumes,    und das in ihm nach Anwendung des endgültigen Druckes verbliebene Material erhärtet mit dem geformten Artikel und wird mit letzterem nach Beendigung der Formungsoperation ausgestossen.



   Um diesen erhärteten Rückstand, der mehr oder weniger Abfall ist, auf ein Minimum zu reduzieren, wird der Raum für die letzte Druckstufe so klein als möglich gemacht. Die Schwierigkeit im   Feststellen    die  ses    erwünschten   Minimalirhaltes    des Raumes der letzten Druckstufe besteht darin, dass es unvermeidliche Änderungen in der Zufuhr und dem   Füllen    der Form gibt infolge von Unterschieden in der Dichte des Materials, Ungenauigkeiten in der Regulierung der Zufuhr usw., welche in der Praxis bewirken, dass die   Endstellungen    der Presskolben bei einer Reihenfolge von Druckstössen nicht die gleichen sind.



   Um diese Schwierigkeit zu überwinden, können zwei verschiedene Verfahren angewendet werden. Beim ersten Verfahren, das in Fig. 3 dargestellt ist, wird die letzte    Druckstufe    mittels eines Stössels i4 von unveränderlicher Ausgangsstellung durchge  führt,' so    dass der für die letzte Druckstufe vorgesehene Raum immer der gleiche ist, während der Raum der vorangehenden Stufe, welcher von Druckstoss zu Druckstoss sich ändern   kann,    von dem der folgenden Stufe unmittelbar nach Beginn der Bewegung des Stössels 14 abgeschlossen wird.



   Beim zweiten Verfahren, dargestellt in Fig. 1, wird ein   gewisses    Zeitintervall zwischen dem Beginn der Tätigkeit des Stössels 14 der letzten Druckstufe und dem Abschlie  ssen    der vorangehenden Stufe vorgesehen. während welchem der Raum der vorangehenden Stufe gegen den der letzten Stufe noch nicht abgeschlossen und einer gewissen Ausdehnung fähig ist, so dass vom Stössel 14 verdrängtes Material in den Raum B eintreten kann, ohne dass der Druck über die für diese vorangehende Stufe bestimmte Druckgrenze erhöht wird.



   Die Ausführung der Erfindung ist natürlich nicht auf die vorbeschriebenen konstruktiven Ausführungsformen der Formeinrich  tung    beschränkt; während das Verfahren auch nicht beschränkt ist auf die Formung von thermoplastischen Materialien, sondern es kann auch mit Vorteil auf ohne vorherige Erwärmung erhärtende   Materialien      ange-    wandt werden.   



   PATENTANsPRUOH 1:
Verfahren zur : Formung von plastischen    Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erzeugen des zum Einbringen des Materials in den Formhohlraum erforderlichen Druckes andere Mittel verwendet werden als nachher, um das Material im Formhohlraum unter Druck zu setzen.   

Claims (1)

1. UNTERANSPRUCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Füllen der Form zuerst ein kleinerer, dann ein höherer Druck auf das Material ausgeübt wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in der ersten Druckstufe plastisch gemacht wird.

   3. Verfahren nach Patentunspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Druckstufe in den Formhohlraum mehr als 65% der für das Füllen der Form nötigen Materialmenge eingefüllt wird.

   PATENTANSPRUCH II: Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch Mittel, um das zu verformende Material unter Druck durch Kanäle in die Form einzuführen, durch Mittel, um die Form gegen den Zufuhrkanal abzuschliessen, und durch Mittel, um das Material im Formhohlraum unter Druck zu setzen.

   UNTERANSPRÜGRE: 4. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch Mittel, um das Material in einen Druckzylinder zu pressen, und durch mittels Druck gesteuerte Organe, um diese Fördermittel abzustellen, wenn der sich entgegenstellende Druck einen vorbestimmten Betrag erreicht hat.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben vorgesehen ist, um die Form gegen den Zufuhrkanal abzuschliessen und um das Material im Formhohlraum zu pressen.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch einen Vorratsbehälter für das Material und eine mechanische För deryorrichtung, welche Material aus dem Vorratsbehälter entnimmt und durch Kanäle in den Formhohlraum schafft, ferner durch eine auf den Druck des Materials ansprechende Abstelleinrichtung für die Fördervorrichtung.

   7. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind um das Material vor dem Einbringen in die Form durch Wärme plastisch zu machen.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 5, dadurch gekennzeich- net, dass der Kolben zum Erzeugen des Druk lies in der Form in einem Kolben gelagert ist, um das Material in die Form hineinzupressen.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch II iiiid Unteransprüchen 5 und 8, dadurch ge kennzeichnet, dass die gleiche Druckflüssig- keils quelle vorgesehen ist, um die beiden Kolben zu betätigen und dass das Verhältnis der I(olbenfläche, auf welche die Druckflüs sigkeit wirkt, zur Fläche der auf das Material wirkenden Stössel verschieden ist.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stössel für die letzte Druckstufe in einem mit dem Formhohlraum unmittelbar verbundenen Kanal arbeitet und dass der Hub dieses Stössels so bemessen ist, dass durch eine weitere Vorwärtsbewegung des Stössels nach Beendigung des Formverfahrens im Kanal verbliebenes Material völlig ausgestossen werden kann.