NL8300623A

NL8300623A - Thick-walled thermoplastic pipe connections - injection moulded in three phases to produce sealed skins with finer crystalline structure

Info

Publication number: NL8300623A
Application number: NL8300623A
Authority: NL
Original assignee: Wavin Bv
Priority date: 1983-02-18
Filing date: 1983-02-18
Publication date: 1984-09-17

Abstract

A moulding in thermoplastics such as polyalkenes, and a connecting piece in particular for thermoplastic tubes, is produced with a thick wall which has on each surface a skin of the same material as its inner core but with finer crystalline structure, the skin being rigid and sealed. Polymer is injection moulded with low viscosity and at high injection speed, first, further injection is carried out at low speed and pressure, and, in a third phase, while the polymer starts to cool, low viscosity material is injected at higher pressure. The equipment used as a heated injector. In the first, high-speed injection phase no polymer orientation takes place. The mould tools have thin inner liners with adjacent cooling bores for rapid action. After initial cooling, the moulding formed can be ejected e.g. together with the core tool and immersed in coolant until the core of the moulding has sufficiently cooled.

Description

' . \sflpw 82.5126/vdV/Rdm/sme - ^". \ sflpw 82.5126 / vdV / Rdm / sme - ^

Korte aanduiding: Matrijs voor het spuitgieten van vormstukken uit kunststof en spuitinstallatie voorzien van deze matrijs.Short designation: Mold for injection molding of plastic moldings and spraying installation provided with this mold.

Door Aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:The Applicant mentions as inventor:

Roelof van der Vijgh te Zwolle.Roelof van der Vijgh in Zwolle.

De uitvinding heeft betrekking op een matrijs voor spuitgieten van vormstukken uit kunststof, in het bijzonder koppelstukken voor buisleidingen, welke matrijs is voorzien van met elkaar samenwerkende matrijsdelen.The invention relates to a mold for injection molding of molded parts from plastic, in particular connecting pieces for pipelines, which mold is provided with mold parts co-operating with one another.

5 Voor het spuitgieten van dergelijke koppelstukken wordt gebruik gemaakt van matrijzen, die in hun eenvoudigste vorm uit twee matrijshelften bestaan, die tezamen eventueel onder toepassing van een kerndeel een vormholte insluiten. Bij het spuitgieten van dunwandige koppelstukken worden spuitgiet-10 machines gebruikt, die een grote sluitkracht, van bijvoorbeeld 1200 ton bij injectiespuiten en 800 ton bij vloeispui-ten moeten kunnen opwekken. Om deze grote sluitkrachten, die noodzakelijk zijn in verband met de drukken en materiaaloppervlakten te kunnen weerstaan, worden de matrijzen uit staal, 15 meestal een hoogwaardig staaL, vervaardigd. De hiervoor gebruikte matrijzen zijn dan ook kostbaar. Bij het spuitgieten van dikwandige vormstukken, kunnen belangrijk lagere drukken gebruikt worden en voor het vervaardigen van een dergelijk vormstuk kan gebruik worden gemaakt van een machine, die 20 slechts een sluitkracht van 300 ton heeft.For the injection molding of such coupling pieces use is made of molds, which in their simplest form consist of two mold halves, which together optionally enclose a mold cavity using a core part. Injection molding machines are used in the injection molding of thin-walled coupling pieces, which must be able to generate a high closing force, for example of 1200 tons in syringes and 800 tons in fluxes. In order to withstand these high closing forces, which are necessary in connection with the pressures and material surfaces, the molds are made of steel, usually a high-quality steel. The dies used for this are therefore expensive. When injection molding thick-walled moldings, considerably lower pressures can be used, and a machine which has only a closing force of 300 tons can be used to manufacture such a molded article.

Het spuiten van dikwandige vormstukken is bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage 7311557, waarbij ook gebruik wordt gemaakt van lage drukken. Een kern van de matrijs, bijvoorbeeld voor het vormen van een koppelstuk 25 uit kunststof voor buisleidingen, is uit de matrijs uitneem-baar om tezamen met het nog niet geheel afgekoelde vormstuk naar een koelstation te worden vervoerd, zodat geen lange koeltijden in de matrijs noodzakelijk zijn, omdat met een tweede kern reeds met een volgende cyclus begonnen kan worden 30 gedurende de afkoelperiode van het voorgaande vormstuk. Dit betekent een belangrijke besparing in de vervaardigingstijd van de vormstukken met de matrijs.Spraying thick-walled moldings is described, for example, in Dutch patent application 7311557, which also uses low pressures. A core of the mold, for example for forming a coupling piece 25 of plastic for pipelines, can be removed from the mold to be transported together with the not yet completely cooled molding to a cooling station, so that no long cooling times in the mold are necessary. because a second core can already start the next cycle during the cooling period of the previous molding. This represents a significant saving in the manufacturing time of the moldings with the mold.

8300623 - 2 - α Λ8300623 - 2 - α Λ

Het spuitgieten van vormstukken, in het bijzonder dik-wandige koppelstukken, kan echter nog belangrijk goedkoper geschieden, wanneer de matrijskosten gereduceerd kunnen worden .Injection molding of moldings, in particular thick-walled coupling pieces, can, however, be carried out even more cheaply if the mold costs can be reduced.

5 Volgens de uitvinding is dit mogelijk met een matrijs van de aan het begin beschreven soort, die daardoor is gekenmerkt, dat de de vormholte omsluitende matrijsdelen uit een warmtegeleidend gietbaar materiaal met een betrekkelijke geringe vastheid zijn vervaardigd, in welk gietbaar materiaal 10 een wapening is gebed, waarvan tenminste één gedeelte aan de configuratie van de vormholte is aangepast.According to the invention this is possible with a mold of the type described at the outset, characterized in that the mold parts enclosing the mold cavity are made of a heat-conducting castable material of relatively low strength, in which castable material 10 is a reinforcement. prayer, at least one part of which is adapted to the configuration of the mold cavity.

Het bijzondere hiervan is dat het gieten van matrijsdelen een zeer economische produktiemethode is en het mogelijk is een koelkanalensysteem zodanig in de matrijsdelen aan te 15 brengen, dat de koeling van het spuitgietprodukt optimaal geschiedt, hetgeen in het bijzonder voor dikwandige vormstukken van grote betekenis is. Tenminste één gedeelte van de wapening kan uit tegen gieten bestand buismateriaal worden vervaardigd, waarvan tenminste één gedeelte als koelkanaal is uit-20 gevoerd en op het koelsysteem van de spuitgietinrichting aan-sluitbaar is.Immers in een stalen matrijs moeten de koelkana-len worden geboord, zodat geen om de de vormholte liggende gebogen kanalen kunnen worden toegepast.Het uit buismateriaal bestaande gedeelte van de wapening kan nauwkeurig overeenkom-25 stig de configuratie van de vormholte gemodelleerd worden en bij het gieten in het materiaal van de matrijsdelen worden ingegoten.The special feature of this is that the casting of mold parts is a very economical production method and it is possible to arrange a cooling channel system in the mold parts in such a way that the cooling of the injection molded product takes place optimally, which is of great importance, in particular for thick-walled moldings. At least one part of the reinforcement can be made of cast-resistant tubular material, at least one part of which is designed as a cooling channel and can be connected to the cooling system of the injection molding machine. The cooling channels must be drilled in a steel mold. so that curved channels surrounding the mold cavity cannot be used. The tubular part of the reinforcement can be accurately modeled according to the configuration of the mold cavity and poured into the material of the mold parts during casting.

Doordat het warmtegeleidend gietbare materiaal een betrekkelijk geringe vastheid kan hebben, zijn de matrijsdelen 30 bijvoorbeeld vervaardigd uit een gegoten warmtegeleidend epoxyhars of van gegoten aluminium.Since the thermally conductive castable material may have a relatively low strength, the mold parts 30 are manufactured, for example, from a cast thermally conductive epoxy resin or from cast aluminum.

Bij een matrijs met gegoten matrijsdelen is het ook mogelijk plaatselijk de wanden van de vormholte van een voering of bekleding van een materiaal met grotere vastheid dan 'het 35 gegoten materiaal te voorzien. Door het toepassen van deze bekleding is het mogelijk dat koelkanalen door deze zijn afgedekt, hetgeen vooral van belang is wanneer dikwandige vormstukken moeten worden gespoten, die een optimale koeling ver- 8300623 - 3 - MW . * ’f* -Ü eisen. Voorts is volgens de uitvinding de matrijs zodanig uitgevoerd, dat de tot de vormkerndelen behorende matrijsdelen met hun inwendige koelkanalen op een koelsysteem aangesloten kunnen blijven als zij zich op afstand van de ma-5 trijshelften bevinden. De koeling van het vormstuk kan dan doorgaan gedurende het traject dat de vormkerndelen naar een koelstation doorlopen. Buiten de matrijs kunnen de kernkoel-kanalen aangesloten worden op een afzonderlijk koelsysteem van het waterbad.In the case of a mold with molded mold parts, it is also possible locally to provide the walls of the mold cavity with a lining or coating of a material of greater strength than the molded material. By using this coating it is possible that cooling channels are covered by this, which is particularly important when thick-walled moldings have to be sprayed, which provide optimum cooling. 8300623-3 MW. * F * -Ü requirements. Furthermore, according to the invention, the mold is designed in such a way that the mold parts belonging to the mold core parts can remain connected to a cooling system with their internal cooling channels if they are located at a distance from the mold halves. The cooling of the molding can then continue during the path that the molding core parts pass to a cooling station. Outside the mold, the core cooling channels can be connected to a separate cooling system of the water bath.

10 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een spuitgiet- installatie voorzien van een matrijs volgens de uitvinding en voorzien van een inrichting voor het in plastische toestand injecteren van kunststofmateriaal. In het bijzonder voor het spuitgieten van dikwandige vormstukken is de installatie vol-15 gens de uitvinding zodanig uitgevoerd, dat in de installatie een koelbad is opgenomen en een matrijsdeel, in het bijzonder kerndelen, vanuit een positie tussen de matrijshelften tot in het koelbad verplaatsbaar is onder handhaving van de aansluiting van het inwendige leidingssysteem op het koelsysteem 20 van de installatie. Voorts is de spuitgietinstaülatie voorzien van een matrijs volgens de uitvinding en voorzien van een inrichting voor het met lage druk in plastische toestand injecteren van kunststofmateriaal, zodanig ingericht dat tussen de aanspuitopening van de matrijs en de spuitmond van de in-25 jectie-inrichting een aanspuitbus met afzonderlijk verwarmingselement is aangebracht. Hierdoor is het mogelijk het spuitgietmateriaal in plastische toestand in de vormholte van de matrijs te kunnen aanbrengen.The invention also relates to an injection molding installation provided with a mold according to the invention and provided with a device for injecting plastic material in a plastic state. In particular for the injection molding of thick-walled moldings, the installation according to the invention is designed such that a cooling bath is included in the installation and a mold part, in particular core parts, can be moved from a position between the mold halves into the cooling bath while maintaining the connection of the internal piping system to the cooling system 20 of the installation. Furthermore, the injection molding installation is provided with a mold according to the invention and is provided with a device for injecting plastic material with a low pressure in a plastic state, arranged such that between the injection opening of the mold and the nozzle of the injection device with separate heating element. This makes it possible to place the injection molding material in the mold in the mold cavity of the mold.

De uitvinding wordt nu aan de hand van een tekening toe-30 gelicht, waarin: fig. 1 een^ doorsnede door een matrijs volgens de uitvinding met delen van een spuitgietinstallatie eveneens volgens de uitvinding; fig. 2 een doorsnede van bij een matrijs volgens fig. 2 35 behorende kanalen; fig. 3 op kleinere schaal de kerndelen volgens fig. 2 aangebracht in een matrijshelft aangeduid in schematische 8300623 .7 ΐ - 4 - vorm; fig. 4 eveneens in schematische vorm de kerndelen volgens fig. 3 in een koeLbad van de installatie; en fig. 5 een schematische weergave van het trekken van de 5 kerndelen.The invention will now be elucidated with reference to a drawing, in which: Fig. 1 shows a cross section through a mold according to the invention with parts of an injection molding installation also according to the invention; Fig. 2 shows a cross-section of channels associated with a mold according to Fig. 2; fig. 3 on a smaller scale the core parts according to fig. 2 arranged in a mold half indicated in schematic 8300623 .7 ΐ - 4 - shape; Fig. 4 also schematically shows the core parts according to Fig. 3 in a cooling bath of the installation; and Fig. 5 shows a schematic drawing of the 5 core parts.

Van een spuitgietinstallatie is de spuitmond 1 van een spuitgietmachine zichtbaar. De spuitmond is aangesloten op de matrijs bestaande uit twee matrijshelften 2 en 2a en tussen spuitmond 1 en de aanspuitopening 3 is een van een verwarmings-10 element 4 voorziene aanspuitbus 5 geplaatst, die dient om het reeds plastische kunststofmateriaal, aangegeven door de arcering 6, in plastische toestand in de matrijsholte te injecteren. De in de matrijsholte geïnjecteerde kunststof is met het verwijzingscijfer 6’ aangegeven. De vormholte om-15 sluitende matrijsdelen 2, 2a met de kerndelen 7 en 7a zijn uit een warmtegeleidend gietbaar materiaal met een betrekkelijk geringe vastheid vervaardigd in welk gietbaar materiaal een wapening 8 is ingebed, waarvan tenminste één gedeelte aan de configuratie van de vormholte is aangepast. De matrijsdelen 20 kunnen uit een gegoten warmtegeleidend epoxyhars maar ook uit een gegoten aluminium zijn vervaardigd. Dit is mogelijk omdat bij het spuitgieten van dikwandige vormstukken lage drukken worden toegepast, waardoor ook de sluitkrachten van de matrijs geringer kunnen zijn dan gebruikelijk bij de spuitgietmachines 25 voor dunwandige vormstukken. Tenminste één gedeelte van de wapening is uit tegen gieten van polyester of aluminium bestand buismateriaal vervaardigd. Als materiaal kunnen bijvoorbeeld stalen buizen worden toegepast. Het voordeel van het toepassen van buismateriaal zal nog worden toegelicht.The nozzle 1 of an injection molding machine of an injection molding installation is visible. The nozzle is connected to the mold consisting of two mold halves 2 and 2a and between the nozzle 1 and the spout opening 3 is placed a sprue 5 provided with a heating element 4, which serves to enclose the already plastic plastic material, indicated by the shading 6, inject into the mold cavity in a plastic state. The plastic injected into the mold cavity is indicated by the reference number 6 ". The mold cavity enclosing mold parts 2, 2a with the core parts 7 and 7a are made of a heat-conducting castable material of relatively low strength, in which castable material a reinforcement 8 is embedded, at least one part of which is adapted to the configuration of the mold cavity . The mold parts 20 can be made of a cast thermally conductive epoxy resin, but also of a cast aluminum. This is possible because low pressures are applied in the injection molding of thick-walled moldings, as a result of which the closing forces of the mold can also be less than usual with the injection molding machines for thin-walled moldings. At least one portion of the reinforcement is made of polyester or aluminum resistant tubing. Steel pipes can for instance be used as material. The advantage of using pipe material will be explained further.

30 De wanden van de vormholte kunnen plaatselijk van een voering of bekleding van een materiaal met grotere vastheid dan het gegoten materiaal zijn voorzien. Een dergelijke voering is voor kern 7 met het verwijzingscijfer 9 aangegeven en voor de kern 7a met het verwijzingscijfer 9a. Hierbij kun-35 nen kanalen zijn aangebracht, die door de voering of bekleding zijn afgedekt. Deze kanalen zijn aangegeven met het verwijzingscijfer 10. Tenminste één gedeelte van de wapening 8, 8’ bestaat uit buisleidingen 8 en is op het koelingssysteem 8300623 1» .¾ - 5 - van de met de matrijs samenwerkende installatie aansluitbaar.The walls of the mold cavity may locally be lined or lined with a material of greater strength than the molded material. Such a liner is denoted 9 for core 7 and 9a for core 7a. In this case channels can be provided which are covered by the lining or lining. These channels are indicated by the reference numeral 10. At least one part of the reinforcement 8, 8 consists of pipelines 8 and can be connected to the cooling system 8300623 1 5 of the installation co-operating with the mold.

De buisleidingen kunnen gemakkelijk om de vormholte gebogen worden, zodat zij juist op die plaatsen kunnen liggen waar een snelle en regelmatige koeling noodzakelijk is in de ma-5 trijs. Wanneer de matrijs een uitneembare kern bezit, is het van voordeel dat de tot de vormkerndelen behorende matrijsdelen met hun inwendige leidingssysteem ook bij een positie op een afstand van de matrijshelften op het koelsysteem van de installatie aansloten kunnen blijven, zoals hierna voor 10 een spuitinstallatie voorzien van een matrijs volgens de uitvinding en voorzien van een inrichting voor het in plastische toestand injecteren van kunststofmateriaal, zal worden toegelicht.The pipelines can be easily bent around the mold cavity, so that they can be located exactly where fast and regular cooling is required in the mold. If the mold has a removable core, it is advantageous that the mold parts belonging to the mold core parts with their internal piping system can also remain connected to the cooling system of the installation at a distance from the mold halves, as provided below for a spraying installation. of a mold according to the invention and provided with a device for injecting plastic material in a plastic state will be explained.

In fig. 2 is een in delen uitneembare vormkern getoond 15 en wel de delen 7» 7a en 7h. Met behulp van slangen kan de vormkern worden aangesloten op het koelsysteem, waarbij via de slang 11 koelvloeistof naar het vormkerndeel Ja wordt gevoerd en van dit kernvormdeel via de slang 11a naar het kern-vormdeel 7b en vandaar via de slang 11b naar het kernvorm-20 deel 7 om vervolgens via de slang 11c te worden afgevoerd. Het voordeel van het toepassen van slangen is, dat de matrijskern gemakkelijk verplaatsbaar is. In de schematische aanduiding van fig. 3 liggen de vormkerndelen 7, 7a en 7b nog in een matrijshelft 2 en bij gesloten matrijs wordt het spuit-25 gietmateriaal 6’ van het vormstuk voorgekoeld, bijvoorbeeld tot een materiaalkerntemperatuur van 60°C. In de installatie is een koelbad 12 (fig. 4) opgenomen dat bijvoorbeeld water met een temperatuur van 4°C bevat, en een matrijsdeel in het bijzonder de vormkerndelen 7, 7a en 7b worden vanuit een po-30 sitie tussen de matrijshelften tot in het koelbad verplaatst onder handhaving van de aansluiting van het inwendige leidingssysteem op het koelsysteem van de installatie en wel door middel van de slangen 11, 11a, 11b en 11c. Het spuit-gietmateriaal 6’ of wel het vormstuk wordt hierbij zover af-35 gekoeld, dat de kern van de wanden van het vormstuk de omgevingstemperatuur, dit is dus de temperatuur van het koelbad, heeft bereikt. Vervolgens wordt het vormstuk met de kerndelen uit het koelbad verwijderd en de kerndelen worden uit het 8300623 - 6 - «J * it vormdeel getrokken, zoals schematisch in fig. 5 is weergegeven. Tijdens de hierboven beschreven handelingen kan een tweede stel vormkerndelen worden geplaatst tussen de matrijshelften om het spuitgieten tijdens het koelen van het 5 voorgaande vormstuk te kunnen voortzetten.Fig. 2 shows a moldable core which can be divided in parts, namely parts 7, 7a and 7h. The mold core can be connected to the cooling system by means of hoses, whereby coolant is fed via the hose 11 to the mold core part Yes and from this core mold part via the hose 11a to the core mold part 7b and from there via the hose 11b to the core mold-20. part 7 to then be discharged via the hose 11c. The advantage of using hoses is that the mold core is easy to move. In the schematic designation of Fig. 3, the mold core parts 7, 7a and 7b are still in a mold half 2 and when the mold is closed, the injection molding material 6 of the molding is pre-cooled, for example to a material core temperature of 60 ° C. The installation includes a cooling bath 12 (fig. 4) which contains, for example, water with a temperature of 4 ° C, and a mold part, in particular the mold core parts 7, 7a and 7b, are moved from a position between the mold halves into the cooling bath moves while maintaining the connection of the internal pipe system to the cooling system of the installation by means of hoses 11, 11a, 11b and 11c. The injection molding material 6 or the molding is hereby cooled to such an extent that the core of the walls of the molding has reached the ambient temperature, i.e. the temperature of the cooling bath. Then, the molding with the core parts is removed from the cooling bath and the core parts are pulled out of the 8300623 - 6 - this molded part, as shown schematically in Fig. 5. During the above-described operations, a second set of molded core parts can be placed between the mold halves to continue injection molding during the cooling of the previous molding.

83006238300623

Claims

Mold for injection molding of plastic moldings, in particular pipe fittings, which mold is provided with mold parts co-operating with each other, characterized in that the mold molds enclosing mold parts are made of a heat-conducting castable material with a relatively low strength , in which precious material a reinforcement is prayer, at least part of which is adapted to the configuration of the mold cavity.

Mold according to claim 1, characterized in that the mold parts are made of a cast thermally conductive polyester and epoxy resin.

Mold according to claim 1, characterized in that the mold parts are made of cast aluminum.

4. Mold according to claim 1, characterized in that at least a part of the reinforcement is made of cast-resistant tubular material.

4 »- 7 -

Mold according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the walls of the mold cavity 20 are provided at least in part with a lining or coating of a material of greater strength than the cast material.

Mold according to claim 5, characterized in that at the location of the lining or lining cooling channels are covered by these.

Mold according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that at least part of the reinforcement consists of pipelines and is designed as a cooling channel. 8300623 # V - 8 - - \

Mold according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the mold parts belonging to the mold core parts can remain connected to the cooling circuit with their internal cooling channels if they are located at a distance from the mold halves.

9. Injection molding installation provided with a mold as claimed in one or more of the claims 1-8 and provided with a device for injecting plastic material in a plastic state, characterized in that the installation comprises a cooling bath and a mold part in particular core parts can be moved from a position between the mold halves to the cooling bath while maintaining the connection of the internal piping system to the cooling system of the installation.

Injection molding installation provided with a mold according to one or more of claims 1 to 8 and provided with a device for injecting plastic material at low pressure in a plastic state, characterized in that between the injection opening of the mold and the nozzle 20 of the injection device is provided with a sprue with separate heating element. 8300623