Gießvorrichtung mit beheizbarer Nebenkavität

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gießvorrichtung, insbesondere Spritzgießvorrichtung, zur Erzeugung von wenigstens teilweise hohlen Gegenständen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Aus der EP 0 757 936 A ist beispielsweise eine derartige Gießvorrichtung bekannt, bei welcher die Verdrängungsvorrichtung eine Projektilinjektionsvorrichtung ist, welche nach einem Befüllen der Hauptkavität mit fließfähigem Gießmaterial und öffnen einer Strömungsverbindung von der Hauptkavität zur Nebenkavität unter Verwendung von unter Druck stehendem Fluid ein Projektil durch das Gießmaterial in der Hauptkavität treibt. Dabei ver- drängt das Projektil Gießmaterial aus der Hauptkavität in die Nebenkavität, in welcher es schließlich auch selbst landet.

Neben der Projektilinjektionstechnik (PIT) ₁ bei welcher fließfähiges Gießmaterial in der Hauptkavität durch einen starren Körper verdrängt wird, der sich längs einer Trajektorie in die Hauptkavität hinein und in der Regel durch diese hindurch bewegt, sind auch Verdrängungsvorrichtungen bekannt, bei welchen Gießmaterial aus der Hauptkavität durch „gestaltlose" Fluide verdrängt wird. Als Beispiel hierfür seien die Gasinjektionstechnologie (GIT) und die Wasserinjektionstechnologie (WIT) genannt. Bei der Gasinjektionstechnolo- gie wird unter Druck stehendes Gas in die mit fließfähigem Gießmaterial befüllte Hauptkavität eingeblasen, so dass Gießmaterial durch das eingeblasene Gas verdrängt wird. Bei der Wasserinjektionstechnologie gilt entsprechendes, wobei anstelle eines Gases Wasser als das verdrängende Fluid verwendet wird.

Gattungsgemäße Gießvorrichtungen, bei denen Gas- oder/und Wasserinjektionstechnologie zum Einsatz kommen, sind aus US 5 759 459 A und EP 1 282 500 A bekannt.

Wenn in dieser Anmeldung von einem „Einfüllen" von fließfähigem Gießmaterial in eine Hauptkavität durch die Füllvorrichtung die Rede ist, so ist damit nicht ausschließlich das vollständige Befüllen der Hauptkavität bezeichnet. Vielmehr soll auch der Fall umfasst sein, dass eine Hauptkavität nur teilweise mit fließfähigem Gießmaterial befüllt wird, so dass durch anschließende Aktivierung der Verdrängungsvorrichtung zunächst das Gießmaterial aus dem ursprünglichen Befüllungszustand in noch ungefüllte Bereiche der Hauptkavität verdrängt wird und lediglich ein überschussanteil von Gießma- terial in die Nebenkavität gelangt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Gießvorrichtung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gießvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Nebenkavität ist dabei zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, beheizbar. Durch die Beheizbar- keit der Nebenkavität ist die Voraussetzung geschaffen, dass das in der Nebenkavität aufgefangene Gießmaterial in der Nebenkavität nicht mehr erstarrt und somit als fließfähiges Gießmaterial in der Nebenkavität für eine weitere Verwendung in einem Gießverfahren bereitgestellt bleiben kann.

Es ist mit anderen Worten also eine Heizvorrichtung an der Gießvorrichtung derart angeordnet und ausgebildet, dass die Nebenkavität durch diese Heiz- Vorrichtung beheizbar ist, insbesondere so beheizbar ist, dass das in die Nebenkavität hinein verdrängte Gießmaterial fließfähig gehalten werden kann. Es soll also bevorzugt die Nebenkavität auf eine Temperatur beheizbar sein, welche über der Erweichungs- oder Schmelztemperatur des verwendeten Gießmaterials liegt.

Um unnötige Hohlräume in der Nebenkavität zu vermeiden und damit einen unnötig hohen Energieeintrag durch die der Nebenkavität zugeordnete Heizvorrichtung, ist vorzugsweise ein Volumen der Nebenkavität veränderlich.

Durch ein derartiges veränderliches Volumen der Nebenkavität kann außerdem die Voraussetzung dafür geschaffen sein, fließfähiges Gießmaterial aus der Nebenkavität hinaus zu verdrängen und damit an einen anderen Ort zu fördern.

Weiterhin ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Nebenkavität Teil einer Fördervorrichtung ist, welche dazu ausgebildet ist, in der Nebenkavität aufgenommenes fließfähiges Gießmaterial zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus der Nebenkavität hinaus zu fördern.

Um möglichst große konstruktive Freiheit beim Aufbau der Gießvorrichtung zu haben, ist die Fördervorrichtung gesondert von der Füllvorrichtung ausgebildet. Ebenso ist eine der Nebenkavität zugeordnete Heizvorrichtung vorzugsweise gesondert von einer der Füllvorrichtung zugeordneten Heizvor- richtung ausgebildet.

Die zum Einfüllen von Gießmaterial in die Hauptkavität vorgesehene Füllvorrichtung umfasst einen Gießmaterialvorrat, in welchem zum Einfüllen in die Hauptkavität vorgesehenes fließfähiges Gießmaterial bereitgestellt ist oder/und einen in die Hauptkavität mündenden Füllkanal, welcher auch als „Heißkanal" bezeichnet wird. Durch diesen strömt Gießmaterial beim Einfüllen in die Hauptkavität.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Nebenkavität mit wenigstens einer der Füllvorrichtungsbaugruppen aus Gießmaterialvorrat und Füllkanal in Strömungsverbindung steht oder bringbar ist, so dass fließfähiges Gießmaterial durch die Fördervorrichtung von der Nebenkavität weg zu wenigstens einer der Baugruppen hin förderbar ist. Die Nebenkavität kann unmittelbar in eine der Baugruppen öffnen oder kann durch Zwischenanordnung eines Strö- mungskanals in Strömungsverbindung mit wenigstens einer der genannten Baugruppen stehen oder bringbar sein.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise das fließfähige Gießmaterial der Neben-

kavität in den Füllstrom an Gießmaterial der Füllvorrichtung zum Einfüllen von Gießmaterial in die Hauptkavität eingeleitet werden. Dies hat vor allem den Vorteil, dass Gießmaterial in jedem Gießvorgang an der gleichen Stelle und in der gleichen Menge in die Hauptkavität eingefüllt werden kann, was die Reproduzierbarkeit der erzeugten Gießprodukte verbessert.

Zur konstruktiven Realisierung der erfindungsgemäß vorgesehenen Fördervorrichtung kann die Nebenkavität beispielsweise ein Kolben-Zylinder-System umfassen, wobei wenigstens ein Teil der Nebenkavität durch Zylinder- wände und wenigstens eine Kolbenwand begrenzt ist. Alternativ kann der Nebenkavität auch eine Förderschnecke zugeordnet sein. Diese Förderschnecke kann in der Nebenkavität angeordnet sein oder diese durchsetzen.

Durch die vorgesehene Fördervorrichtung kann die Nebenkavität unmittelbar mit der Hauptkavität derart in Strömungsverbindung stehen oder zumindest bringbar sein, dass fließfähiges Gießmaterial durch die Fördervorrichtung aus der Nebenkavität in die Hauptkavität förderbar ist. Dadurch kann Gießmaterial, welches bei einem Gießvorgang in der Nebenkavität aufgefangen und dort fließfähig gehalten wurde, in einem nachfolgenden Gießvorgang das Füllen der Hauptkavität mit Gießmaterial zumindest unterstützen.

Auch hier kann die Nebenkavität unmittelbar durch eine öffnung mit der Hauptkavität in Strömungsverbindung stehen oder bringbar sein. Es kann jedoch auch die Nebenkavität durch Zwischenanordnung eines Strömungs- kanals mit der Hauptkavität in Strömungsverbindung stehen oder zumindest bringbar sein. Das Vorsehen eines Strömungskanals hat den Vorteil, dass die Nebenkavität mit größerer Freiheit hinsichtlich ihres Anbringungsortes an der Gießvorrichtung vorgesehen sein kann.

Der oben beschriebene Strömungskanal, welcher dazu ausgebildet ist, fließfähiges Gießmaterial von der Nebenkavität weg zu fördern, kann unabhängig davon, wohin er führt, in vorteilhafter Weise zumindest abschnittsweise durch eine Kanal-Heizvorrichtung beheizbar sein, so dass das Risiko einer

unerwünschten Erstarrung von Gießmaterial im Strömungskanal vermieden oder reduziert werden kann.

Die Nebenkavität kann an einem Gießwerkzeug, insbesondere an einem die Hauptkavität enthaltenden Formwerkzeug vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Nebenkavität auch mit einer Heißkanalbaugruppe der Füllvorrichtung ausgebildet sein, vorzugsweise integral mit dieser. Dabei bedeutet „integral", dass die Nebenkavität nicht ohne weiteres von der Heißkanalbaugruppe trennbar ist, wenngleich die Trennbarkeit zu Reparaturzwec- ken gegeben sein kann, jedoch mit verhältnismäßig hohem Aufwand, etwa durch Werkzeugangriff.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert werden. Die einzige Figur stellt dar: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Gießvorrichtung.

In der einzigen Figur dieser Anmeldung ist eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Gießvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet.

Diese Gießvorrichtung 10 umfasst eine Füllvorrichtung 12, eine Verdrängungsvorrichtung 14, ein Formwerkzeug 16 mit einer Hauptkavität 18 darin, sowie eine am Formwerkzeug 16 durch eine Halterung 17 angebrachte Nebenkavität 20.

Die Hauptkavität 18 und die Nebenkavität 20 stehen durch einen Strömungskanal 22 in Strömungsverbindung miteinander. Der Strömungskanal 22 kann durch ein nicht dargestelltes Ventil gezielt verschlossen und geöffnet werden.

Die Füllvorrichtung 12 umfasst einen Gießmaterialvorrat 24, in welchem

Rohmaterial - in dem in der Figur gezeigten Beispiel einer Spritzgießvorrichtung als der Gießvorrichtung 10 thermoplastischer Kunststoff - bevorratet ist.

Ausgehend von dem Gießmaterialvorrat 24 gelangt Gießmaterial in den beheizten Bereich einer an sich bekannten Extrusionsschnecken-Förderein- richtung 26, in welcher in an sich bekannter Weise Gießmaterial, hier also thermoplastischer Kunststoff, aufgeschmolzen und in Förderrichtung V gefördert wird.

Die Füllvorrichtung 12 umfasst weiterhin einen Heißkanal 28, mittels welchem fließfähiges Gießmaterial von der Extrusionsschnecken-Förderein- richtung 26 durch einen Abschnitt des Formwerkzeugs 16 hindurch in die Hauptkavität 18 gelangt, und zwar unter dem Förderdruck der Extrusions- schnecken-Fördereinrichtung 26.

Die Verdrängungsvorrichtung 14 ist eine sogenannte „Projektilinjektionsvor- richtung", welche ein Projektil 30 aus Metall, insbesondere Stahl, Keramik oder Glas oder Kunststoff längs einer Projektileindringrichtung P in die Hauptkavität 18 hinein anzutreiben vermag.

Der Antrieb des Projektils 30 erfolgt dabei durch Ausstoß von unter Druck stehendem Fluid, Gas oder Flüssigkeit, insbesondere Druckluft oder unter Druck stehendes Wasser, welches das Projektil 30 vor sich hertreibt.

Beim Eindringen des Projektils 30 in Hauptkavität 18 verdrängt dieses dann, wenn die Hauptkavität 18 zuvor vollständig mit fließfähigem Gießmaterial befüllt wurde, weiterhin fließfähiges Gießmaterial durch den Strömungskanal 22 in die Nebenkavität 20 hinein.

Die Nebenkavität 20 ist dabei an ihrer Mündung 20a zum Strömungskanal 22 hin mit einem an sich bekannten Rückschlagventil (Mündungs-Ventil) ausgestattet, welches eine Strömung von Gießmaterial vom Strömungskanal 22 in die Nebenkavität 20 hinein, jedoch nicht aus dieser heraus in den Strömungskanal 22 gestattet.

Die Nebenkavität 20 ist durch eine Heizvorrichtung 32 derart beheizbar, dass das in die Nebenkavität 20 verdrängte Gießmaterial in der Nebenkavität 20 fließfähig gehalten werden kann.

Weiterhin ist die Nebenkavität 20 durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung 34 gebildet, so dass die Nebenkavität 20 unter anderem begrenzt ist durch eine Zylinderwand 20b und die Stirnfläche 20c eines längs einer Zylinderachse Z der Kolben-Zylinder-Anordnung 34 beweglichen Kolbens 36. Somit ist das Volumen der Nebenkavität 20 veränderlich.

Die Nebenkavität 20 ist weiterhin durch einen beheizbaren Kanal 38 mit dem Heißkanal 28 verbunden, so dass in der Nebenkavität vorhandenes Gießmaterial, welches durch die Heizvorrichtung 32 fließfähig gehalten wird, durch eine entsprechende das Volumen der Nebenkavität 20 verkleinernde Bewegung des Kolbens 36 aus der Nebenkavität 20 über den beheizbaren Kanal 38 unmittelbar in den Heißkanal 28 gefördert werden kann. Hierzu wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der beheizte Kanal 38 anders als in der schematisch Darstellung der Figur in einem der Mündung 20a näheren Längsendbereich der Nebenkavität 20 in selbige münden kann, um durch eine Bewegung des Kolbens 36 möglichst den gesamten Gießmaterialinhalt der Nebenkavität 20 aus der Nebenkavität 20 hinaus zu fördern. Auch der beheizte Kanal 38 kann zur Sicherstellung der Förderwirkung ein nicht dargestelltes Kanal-Ventil aufweisen, welches Gießmaterial nur in Richtung von der Nebenkavität 20 weg aber nicht in umgekehrter Richtung durchlässt.

Alternativ kann der beheizte Kanal 38 samt des beschriebenen Kanal-Ventils auch weggelassen sein, wobei dann das zuvor angesprochene, nicht dargestellte Mündungs-Ventil an der Mündung 20a der Nebenkavität nicht als einfaches Rückschlagventil sondern als gezielt zu öffnendes und zu schließen- des Ventil ausgebildet sein kann, so dass das Ventil zunächst während des Befüllens der Nebenkavität 20 zunächst geschlossen ist, dann geöffnet wird, um die Verdrängung von Gießmaterial aus der Hauptkavität 18 über den Strömungskanal 22 in die Nebenkavität 20 hinein zu gestatten, dann ge-

schlossen wird, bis der in der Hauptkavität 18 geformte Gegenstand entnommen ist, und dann schließlich geöffnet wird, um ein Ausschieben von fließfähigem Gießmaterial aus der Nebenkavität 20 über den Strömungskanal 22 hinein in die Hauptkavität 18 zu gestatten. Bei geeigneter Dimensionierung des Strömungskanals 22 bzw. Anordnung oder Platzierung der Kolben-Zylinder-Anordnung 34 kann auch daran gedacht sein, ganz ohne Ventil auszukommen.

Mit der in der Figur dargestellten erfindungsgemäßen Gießvorrichtung ist es möglich, durch das Projektil 30 aus der Hauptkavität 18 verdrängtes Gießmaterial ohne aufwändige Zwischenverarbeitung, wie etwa Entnehmen des Gießmaterials aus der Nebenkavität, Schreddern oder Mahlen des erstarrten verdrängten Gießmaterials und erneutes Aufschmelzen desselben in der Füllvorrichtung 12 schneller als bisher dem Produktionsprozess erneut zu- zuführen.

Selbstverständlich kann anstelle der in der Figur gezeigten Projektilinjek- tions-Verdrängungsvorrichtung 14 auch eine Verdrängungsvorrichtung verwendet werden, welche durch Einleiten eines unter Druck stehenden Fluids in die Hauptkavität 18 Gießmaterial in diesem bzw. aus diesem verdrängt. Hierzu kann in an sich bekannter Weise unter Druck stehendes Gas oder eine unter Druck stehende Flüssigkeit in die mit fließfähigem Gießmaterial wenigstens teilweise gefüllte Hauptkavität 18 eingeleitet werden.