SE506043C2 - Förfarande vid formsprutning - Google Patents

Description

506 043 dessutom att orsaka turbulens i smältan. Denna turbulens fortplantar sig in i formrummet och kommer att ge så kallade flytlinjer i detaljen. Dessutom kommer den värmeenergi som nålen på grund av friktionsvärmen tagit upp att i sin tur värma upp nålventilsätet och det material som skall stelna i formrummet. Detta är bland annat orsaken till de karakteristiska ojämnheter som ofta finns runt materialintaget på formsprutade plastdetaljer.

Genom föreliggande uppfinning har ovanstående problem kunnat lösas, varvid formsprutade produkter med en betydande minskning av missfärgning, utan behov av efterberarbetning och minskad risk för nedbrytning av polymera material kunnat åstadkommas. Uppfinningen avser således ett förfarande vid ett formsprutnings- förlopp med hjälp av ett varmkanalsystem där smält termoplast eller lågsmältande metall injiceras genom varmkanalsystemet och en inloppsventil. Uppfinningen kännetecknas av att inloppsventilen är placerad vid varmkanalens ände och innefattar en företrädesvis ring eller hylsformad mikroporös kylkropp, samt kanaler för kommunicering av kylmedia från en försörjningskälla till kylkroppen.

En förutbestämd mängd smält termoplast eller metallsmälta tillåts passera genom varmkanalen och inloppsventilen in i ett formverktygs formrum där termoplasten eller metallsmältan börjar stelna. Vid en förutbestämd tidpunkt i formsprutnings- förloppet tillåts ett kylmedia genomflyta kylkroppen via kanalerna varvid kyl- kroppen genom att kylas ned i sin tur kyler ned den termoplast eller metallsmälta som kylkroppen omger. Smältan stelnar då till en plugg vilken förhindrar vidare kommunikation av smält termoplast respektive metallsmälta medan termoplasten eller metallsmältan i formrummet tillåts stelna, varefter formverktyget öppnas, detaljen tas ut och formsprutningsförloppet kan upprepas. Vid behov kan varmkanalsystemet utformas så att dess värmeinnehåll kan användas för att smälta pluggen. Detta åstadkommes lämpligen genom att varmkanalen förses med en värmeledande mantel vilken är placerad mellan smältans flytväg och kylkroppen.

Därigenom kommer pluggen att smälta så snart tillförseln av kylmedia till kylkroppen upphör. Detta kan då samordnas med öppningen av formrummet så att pluggen har smält innan nästa formsprutningsförlopp inleds. Lämpligen är kylkroppens yta tätad, åtminstone på ytor som är i kontakt med smältan.

Därigenom förhindras kylmediumet att blandas med smältan.

Kylkroppen kan alternativt placeras inuti varmkanalen så att den omges av smältan. Kylkroppen ges då lämpligen en strömlinjeformad utformning och är upphängd i två eller flera anordningar vilka ansluter till varmkanalens ytterväggar. Därvid kan upphängningsanordningarna förses med kanaler för kommunicering av kylmedia. Dessutom är då lämpligen kylkroppens yta tätad så att kylmediumet ej blandas med smältan. 506 045 Företrädesvis används en uppvärmningsanordning, vilken är placerad i anslutning till inloppsventilen, för uppvärmning av pluggen. Därmed kan denna värmas upp så att den helt eller delvis smälter inför öppnandet av formrummet och avlägsnandet av den färdiga detaljen och/eller inför injiceringen av smält termoplast respektive metallsmälta i nästa formsprutningsförlopp. Därigenom kan storleken på den så kallade ingötstappen styras genom att värmen och uppvärmningstiden styrs så att önskat resultat uppnås. Ingötstappen kan därför ges en i det närmaste obetydlig storlek utan efterberarbetning.

Lämpligtvis används en temperatursensor, vilken är placerad i anslutning till kylkroppen. Med hjälp av denna temperatursensor kan tillförseln av kylmedia och/eller värmeenergi till inloppsventilen styras under hela eller delar av form- sprutningsförloppet. Därmed kan temperaturen i inloppsventilen avpassas till de olika nivåer som lämpar sig till respektive delförlopp.

Företrädesvis används elenergi för att försörja uppvärmningsanordningen. Enligt i en utföringsform av uppfinningen används minst en, företrädesvis två till tre separata stavformade värmeelment vilkas spets är riktade in mot inloppsventilen såsom uppvärmningsanordning. Enligt en 'annan utföringsform av uppfinningen används ett ringformat värmeelement placerat i omedelbar anslutning till kylkroppen, företrädesvis mellan formrummet och kylkroppen som uppvärmningsanordning. Ett värmeisolerande skikt placeras lämpligen mellan uppvärmningsanordningen och formrummet, så att inte termoplasten i detta oavsiktligen uppvärms.

Lämpligtvis används ett ventilsystem vilket är anslutet till de med kylkroppen kommunicerande kanalerna, varvid kylkroppen förutom anslutningen till kylmedia även kan anslutas till ett värmemedium genom att ventilsystemet växlar mellan två försörjningskällor. Såsom kylmedium respektive värmemedium används lämpligen en gas såsom koldioxid, vätgas, luft, argon, helium, kvävgas, och blandningar av tvâ eller flera därav. För att hetta upp den gas som används som värmemedium används lämpligen en uppvärmningskammare vilken är placerad mellan ventil- systemet och försörjningkällan.

Uppfinningen illustreras ytterligare med hjälp av bilagda figurer som visar olika utföringsformer av uppfinningen varvid, -Figur 1 visar schematiskt, i genomskärning, en del av ett formverktyg där en termoplastsmälta just injicerats och en plugg just stelnat. 506 043 -Figur 2 visar schematiskt, i genomskärning, en annan utföringsform av uppfinningen där plastsmältan just injicerats och en plastplugg just stelnat.

-Figur 3 visar schematiskt i genomskärning, ytterligare en utföringsform av uppfinningen där plastsmältan just injicerats och en plastplugg just stelnat.

I Figur 1 visar i genomskärning en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen, Det illustrerade förfarandet innefattar ett formsprutningsförlopp med hjälp av ett varmkanalsystem 1 där smält termoplast 2' injiceras genom en inloppsventil 3.

Inloppsventilen 3 är placerad vid varmkanalens l ände och innefattar en mikroporös kylkropp 4, samt kanaler 5 för kommunicering av kylmedia från en försörjningskälla 6 till kylkroppen 4. En förutbestämd mängd smält termoplast tillåts passera genom varmkanalen 1 och inloppsventilen 3 in i ett formverktygs 7 formrum 8 där termoplasten börjar stelna. Vid en förutbestämd tidpunkt i förloppet tillåts ett kylmedia genomflyta kylkroppen 4 via kanalerna 5 varvid kylkroppen 4 genom att kylas ned i sin tur kyler ned den termoplast som « kylkroppen 4 omger varvid plasten stelnar till en plugg 10 vilken förhindrar vidare kommunikation av smält termoplast genom ventilen 3 medan termoplasten i formrummet 8 tillåts stelna helt, varefter formverktyget öppnas, detaljen tas ut och förloppet kan upprepas. En temperatursensor 11, placerad i anslutning till kylkroppen 4 användes för att styra tillförseln av kylmedia och värmeenergi till ventilen. Därigenom kan temperaturen i inloppsventilen under hela formsprutnings- förloppet avpassas till de olika nivåer som lämpar sig till respektive delforlopp.

Ett ringformat värmeelement 9" (fig. 2), är placerat omedelbar anslutning till kylkroppen 4. Innan formverktyget öppnas, används värmeelementen 9" (fig. 2) för att smälta den del av den stelnade plastpluggen 10 som är placerad närmast detaljen . Ett ventilsystem 12 är anslutet till de med kylkroppen kommunicerande kanalerna 5, så att kylkroppen 4 förutom anslutningen till kylmedia även växelvis ansluts till ett värmemedium genom att ventilsystemet 12 växlar mellan sina två försörjningskällor 6' respektive 6". En uppvärmningskammare 13 placerad mellan ventilsystemet 12 och försörjningkällan 6" används för att hetta upp den gas som används som värmemedium. Därigenom smältes återstoden av plastpluggen 10 innan injektion av smält termoplast i nästa formsprutningscykel inleds.

Förfarandet enligt uppfinningen kan även användas vid formsprutning av metallprodukter, där den ingående metallen har låg smälttemperatur, företrädesvis < 600°C. Exempel på lämpliga metaller är tenn, bly och zink men även metallegeringar kan användas, såsom exempelvis legeringar med aluminium, tenn, bly, zink eller magnesium. Förfarandet enligt uppfinningen kan även användas vid 506 043 formsprutning av kompositer där en termoplast används för att binda samman metallgranuler, varvid de plastbelagda metallgranulerna sprutas in i formrummet.

Nedkylningen av kylkroppen åstadkommes lämpligen genom att en gas under tryck tillåts strömma in i kylkroppen där den tillåts expandera. Gasen kan lämpligtvis vara så trycksatt att den övergått i vätskeform, vilket t. ex. låter sig göras, inom ett rimligt temperaturintervall, med bland annat koldioxid. Gasen kommer när den expanderar, på grund av sitt relativa energiinnehåll att kyla kylkroppen. Det i gasen upptagna värmet kommer att transporteras bort med hjälp av gasgenomströmningen.

Det i figur 2 illustrerade förfarandet överensstämmer huvudsakligen med det som ovan beskrivits tillsammans med figur 1. Vid förfarandet enligt figur 1 har man dock placerat två stavformade värmeelement 9' i omedelbar anslutning till kyl- kroppen 4. De stavformade elementens spets är riktade in mot inloppsventilen 3.

Värmeelementen 9* användes för att smälta plastpluggen 10 i samband med i slutdelen av formsprutningsförloppet. Formverktyget öppnas och den Färdiga detaljen tas ut sedan plastpluggen endast delvis smält. Plastpluggen 10, eller kvarvarande delar av plastpluggen 10, tillåts sedan smälta helt innan formrummet, efter att ha stängts, på nytt kan fyllas med smält termoplast, injicerad genom inloppsventilen 3.

Det i figur 3 illustrerade förfarandet överensstämmer huvudsakligen med det som beskrivits tillsammans med figur 1. Vid förfarandet enligt figur 3 har dock varmkanalen försetts med en värmeledande mantel l', vilken överför värme från varmkanalen l så att plastpluggen 10 kan smälta när tillförseln av kylmedia till kylkroppen 4 upphör. Därigenom krävs ingen tillförsel av värme från någon annan värmekälla än den som redan finns i varmkanalen.

Uppfinningen begränsas inte av de visade utföringsformerna, då dessa kan varieras på olika sätt inom uppfinningens ram. Exempelvis kan kylkroppen 4 genom speciell utformning och med hjälp av växelvis anslutning mellan kylmedium och värmemedium såsom illustrerat i figur 1 helt ersätta funktionen av värmeelement 9; respektive 9". De stavformade värmeelementen 9' som illustreras i figur 2 kan även ersättas av det ringformade värmeelement 9" som illustreras i figur i i förfarandet enligt figur 2.

Claims (1)

1. 506 043 PATENTKRAV 1. Förfarande vid ett formsprutningsförlopp med hjälp av ett varmkanalsystem (1) där smält termoplast (2') eller lågsmältande metall (2") injiceras genom varm- kanalsystemet (1) och en inloppsventil (3) k ä n n e t e c k n at av att inlopp- sventilen (3) är placerad vid varmkanalens (1) ände och innefattar en företrä- desvis ring eller» hylsformad mikroporös kylkropp (4), samt kanaler (5) för kommunicering av kylmedia från en försörjningskälla (6) till kylkroppen (4), varvid en förutbestämd mängd smält termoplast respektive metallsmälta tillåts passera genom varmkanalen (1) och inloppsventilen (3) in i ett formverktygs (7) formrum (8) där termoplasten respektive metallsmältan börjar stelna varef- ter, vid en förutbestämd tidpunkt i formsprutningsförloppet, ett kylmedium till- låts genomflyta kylkroppen (4) via kanalerna (5), varvid kylkroppen (4) genom att kylas ned i sin tur kyler ned den termoplast eller metallsmälta som kylkrop- pen (4) omger varvid smältan stelnar till en plugg (10) vilken förhindrar vidare kommunikation av smält termoplast respektive metallsmälta genom inloppsven- tilen (3) medan termoplasten respektive metallsmältan tillåts stelna i formrum- met, varefter formverktyget öppnas, detaljen tas ut och formsprutningsförlop- pet kan upprepas. Förfarande enligt krav l k ä n n e t e c k n a t av att, en uppvärmningsanord- ning (9) vilken är placerad i anslutning till inloppsventilen (3) används för upp- värmning av pluggen (10), varvid denna kan värmas upp så att den helt eller delvis smälter inför öppnandet av formrummet och avlägsnandet av den färdiga detaljen och/eller inför injicering av smält termoplast respektive metallsmälta i nästa formsprutningsförlopp. Förfarande enligt krav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n a t av att en temperatursen- sor (ll), placeras i anslutning till kylkroppen (4) varvid tillförseln av kylmedia och/eller värmeenergi till ventilen kan styras med hjälp av sensorn (ll) och temperaturen i inloppsventilen, under hela eller delar av formsprutningsförlop- pet, kan avpassas till de olika nivåer som lämpar sig till respektive delförlopp. Förfarande enligt krav 2 eller 3 k ä n n e t e c k n a t av att elenergi användes _ för att försörja uppvärmningsanordningen (9). Förfarande enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a t av att minst en, företrädesvis tvâ till tre separata stavformade värmeelment (9') vilkas spets är riktade in mot inloppsventilen (3) användes såsom uppvärmningsanordning (9). 506 043 . Förfarande enligt krav 4 k ä n n e t e c k n a t av att ett ringformat värmeele- ment (9") placerat i omedelbar anslutning till kylkroppen (4), företrädesvis mellan formrummet (8) och kylkroppen (4) används som uppvärmningsanord- ning (9). _ Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att ett ventilsystem (12) ' ansluts till de med kylkroppen (4) kommunicerande kanalerna (5), varvid kyl- kroppen (4) förutom anslutningen till kylmedia även kan anslutas till ett värme- medium genom att ventilsystemet (12) växlar mellan två försörjningskällor (6' respektive 6"). . Förfarande enligt något av kraven 1 - 7 k ä n n e t e c k n a t av att en gas an- vänds som kylmedium respektive värmemedium. _ Förfarande enligt krav 8 k ä n n e t e c k n a t av att en uppvärmningskamma- re (13) placerats mellan ventilsystemet (12) och försörjningkällan (6") för att hetta upp den gas som används som värmemedium.