AT504784B1

AT504784B1 - MOLD

Info

Publication number: AT504784B1
Application number: AT8772007A
Authority: AT
Inventors: Josef Dipl Ing Giessauf; Mustafa Kahveci
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-08-15
Also published as: DE102008023479A1; DE102008023479B4; AT504784A4

Description

2 AT 504 784 B12 AT 504 784 B1

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug für Spritzgießmaschine mit zumindest zwei Formhälften, wobei die beiden Formhälften eine Kavität zum Einspritzen von plastifiziertem Kunstoff bilden, Wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich, insbesondere eine Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist. Weiters betrifft die 5 Erfindung eine Schließeinheit für Spritzgießmaschine mit einem Formwerkzeug, wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich, insbesondere eine Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen aus thermoplastischem Kunststoff, wobei plasti-fizierter Kunststoff in ein Formwerkzeug, eingespritzt wird, wobei das Formwerkzeug zumindest io einen Bereich, insbesondere eine Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist.The invention relates to a mold for injection molding machine with at least two mold halves, wherein the two mold halves form a cavity for injecting plasticized plastic, wherein the mold has at least one area, in particular a coating which has a higher degree of absorption in the IR range. Furthermore, the invention relates to a closing unit for injection molding machine with a molding tool, wherein the molding tool has at least one area, in particular a coating, which has a higher degree of absorption in the IR range. Finally, the invention relates to a method for the production of plastic molded parts made of thermoplastic material, plasticized plastic is injected into a mold, wherein the mold at least io an area, in particular a coating, which has a higher degree of absorption in the IR range.

Beim Spritzgießen von plastifiziertem Kunststoff in ein Formwerkzeug einer Spritzgießmaschine erstarrt während und nach dem Einspritzen des Kunststoffes die Schmelze von der Formwerk-15 zeugwand zur plastischen Seele des Formkörpers hin. Beim Stand der Technik wird die Formwerkzeugwand häufig gekühlt, damit der plastifizierte Kunststoff schneller erstarrt. Diese Maßnahme verringert die Zykluszeit für einen Spritzvorgang, um somit rascher Kunststoffformteile herzustellen. Vor allem beim Spritzgießen von dünnen Formteilen oder in Kavitäten mit langen Fließwegen oder filigranen Oberflächenstrukturen besteht die Gefahr einer unvollständigen 20 Füllung der Kavität oder einer mangelnden Oberflächenabformung. Beim Stand der Technik ist man daher dazu übergegangen, die Formwerkzeugwand vor dem eigentlichen Einspritzvorgang zu erwärmen. Dieses Erwärmen hat jedoch den Nachteil, dass sehr viel Energie erforderlich ist, um das Formwerkzeug auf die entsprechende Temperatur zu bringen, begründet durch die hohe Wärmekapazität und die Größe des Formwerkzeuges. Für eine raschere Wärmeabfuhr 25 nach dem Spritzgusszyklus schlägt die gattungsbildende DE 103 30 550 B4 vor, die Wandungen des Formhohlraums mit einer Schicht aus einem im Infrarotbereich „schwarzen Material“, d.h., einem Material mit hohem Absorptionsgrad, zu beschichten. Diese Maßnahme trägt dazu bei, einen raschen Wärmeübergang zu ermöglichen, wodurch die Abkühlung des Formteils beschleunigt wird, da die Wärmeübertragung an die Werkzeugwand durch Wärmeleitung und so Strahlung erfolgt. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn nach Abkühlen und damit verbundenem Schrumpfen des Formteils kein unmittelbarer Kontakt zur Wärmeleitung zur Formwerkzeugwand besteht. Allerdings sind die Zykluszeiten bei der in der DE 103 30 550 B4 vorgeschlagenen Maßnahme immer noch nicht optimal und die Formteile kühlen rascher ab, sodass es wiederum zu einer zu raschen (teilweisen) Erstarrung des Formteils während des Füllens 35 kommt.During injection molding of plasticized plastic into a mold of an injection molding machine, during and after the injection of the plastic, the melt from the mold 15 solidifies towards the plastic core of the molded article. In the prior art, the mold wall is often cooled so that the plasticized plastic solidifies faster. This measure reduces the cycle time for an injection process, thus producing plastic molded parts more quickly. In particular, in the injection molding of thin moldings or in cavities with long flow paths or filigree surface structures there is a risk of incomplete filling of the cavity or a lack of surface molding. In the prior art, therefore, it has gone over to heat the mold wall before the actual injection process. However, this heating has the disadvantage that a lot of energy is required to bring the mold to the appropriate temperature, due to the high heat capacity and the size of the mold. For more rapid heat removal 25 after the injection molding cycle, DE 103 30 550 B4 suggests coating the walls of the mold cavity with a layer of infrared material "black material", i.e., a material with a high degree of absorption. This measure helps to allow a rapid heat transfer, whereby the cooling of the molding is accelerated, since the heat transfer to the mold wall by heat conduction and so radiation takes place. This is particularly advantageous if there is no direct contact with the heat conduction to the mold wall after cooling and associated shrinkage of the molded part. However, in the case of the measure proposed in DE 103 30 550 B4, the cycle times are still not optimal and the moldings cool more rapidly, so that too rapid (partial) solidification of the molded part occurs during filling 35.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Formwerkzeug, eine Schließeinheit sowie ein Verfahren jeweils der eingangs genannten Gattung zu entwickeln, bei denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind und mit denen ein schnellerer Spritzzyklusablauf bei er-40 höhter Qualität der Formkörper möglich ist.Object of the present invention is to develop a mold, a clamping unit and a method respectively of the type mentioned, in which the disadvantages of the prior art are avoided and with which a faster injection cycle cycle at he-40 higher quality of the molded body is possible.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.This object is solved by the features of the independent claims.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe gelöst, indem mit 45 einer Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquelle, dem - vorzugsweise beschichteten -Bereich zumindest abschnittsweise, zumindest vor dem Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff in die Kavität des Formwerkzeuges, Energie zugeführt wird.In a method of the type mentioned in the introduction, this object is achieved by supplying energy to the heating means, preferably IR radiation source, at least in sections, at least before the injection of plasticized plastic into the cavity of the molding tool.

Damit ist es möglich, gezielt jene Bereiche zu erwärmen, an denen während des Spritzgießvor-50 ganges eine höhere Temperatur erforderlich ist. An diesen Stellen wird die Formwerkzeugwand-temperatur gezielt erhöht, um die Erstarrung der plastifizierten Kunststoffmasse so zu verzögern, dass eine vollständige Füllung der Kavität vor dem Erstarren der Kunststoffmasse möglich ist. Beim Abkühlen lässt die so erzielte gleichmäßige Kavitätfüllung den Nachdruck durch verbesserte Druckübertragung auch in anspritzferneren Bereichen länger einwirken, sodass im 55 gesamten Formwerkzeug eine optimale Kühlzeit an den einzelnen Bereichen möglich ist. Ins- 3 AT 504 784 B1 besondere bei sehr dünnen Kunststoffteilen (mit einer Dicke von bis zu etwa 1 mm) oder Formteilen mit langem Fließweg kann ein solches Verfahren günstig sein. Als besonders günstig hat sich erfindungsgemäß ein Formwerkzeug für Spritzgießmaschine mit zumindest zwei Formhälften, wobei die beiden Formhälften eine Kavität zum Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff bilden, wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich - vorzugsweise mit einer Beschichtung - aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist, erwiesen, bei dem der vorzugsweise beschichtete Bereich auf zumindest einem Einsatz angeordnet ist, welcher in die Kavität des Formwerkzeuges einbringbar ist.This makes it possible to specifically heat those areas where a higher temperature is required during the injection molding process. At these points, the mold wall temperature is purposefully increased in order to delay the solidification of the plasticized plastic mass so that a complete filling of the cavity before the solidification of the plastic material is possible. During cooling, the uniform cavity filling achieved in this way allows the holding pressure to be maintained for a longer time through improved pressure transmission, even in zones remote from the spraying, so that an optimal cooling time at the individual areas is possible in the entire mold. Especially with very thin plastic parts (with a thickness of up to about 1 mm) or molded parts with a long flow path, such a method may be favorable. According to the invention, a mold for injection molding machine with at least two mold halves, wherein the two mold halves form a cavity for injecting plasticized plastic, has to be particularly favorable, the mold having at least one area, preferably with a coating, which has a higher degree of absorption in the IR range has, proven, in which the preferably coated region is arranged on at least one insert, which is insertable into the cavity of the mold.

Indem man die im bevorzugten Fall beschichteten Bereiche auf einem Einsatz anordnet, der in die Kavität des Formwerkzeuges eingebracht wird, kann sehr gezielt an jenen Bereichen eine höhere Temperatur durch Einbringen von Wärmeenergie erzielt werden. Eine Beschichtung mit im Infrarotbereich höherem Absorptionsgrad wird beispielsweise in der DE 103 30 550 B4 gezeigt und kann erfindungsgemäß zum Beispiel aus Titannitrid (TiN), Chromnitrid (CrN), chemisch Nickel, Hartchrom, Eisenoxid (Gasox), Aluminiumoxid, Armoloy bestehen erzielt werden. Zusätzlich oder alternativ kann dieser Bereich durch Plasmanitrieren der Oberfläche erzielt werden. Herkömmliche metallische Formwerkzeugoberflächen reflektieren Infrarotstrahlung, die insbesondere für Wärmezufuhr günstig ist, in hohem Maße, während die erfindungsgemäßen Beschichtungen einen sehr hohen Absorptionsgrad, d.h. einen hohen Absorptionskoeffizient aufweisen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Summe aus reflektierter und absorbierter Intensität im Wesentlichen der Gesamtintensität entspricht und der Absorptionsgrad jener Teil der auftreffenden Wärmestrahlung ist, der von Fläche absorbiert, d.h. aufgenommen wird, während der Reflexionsgrad der reflektierte Teil ist. Unter Infrarotstrahlung wird in der Regel jener Teil des elektromagnetischen Spektrums aufgefasst, der sich an den langwelligen Teil des sichtbaren Lichtes anschließt (in der Regel wird diesem Bereich elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 780 nm bis 1 mm zugeschrieben). Der Absorptionsgrad einer erfindungsgemäßen Beschichtung kann dabei über 80% betragen, während beispielsweise unbeschichtete Metalle wie Aluminium oder Stahl einen Absorptionsgrad von unter 40% aufweisen. Die Anbringung der Beschichtung auf einem Einsatz ermöglicht es rasch, entsprechende Maßnahmen vorzunehmen. Die Beschichtung kann durch an sich bekannte Verfahren erfolgen, beispielsweise PVD, CVD etc. Die Schichtdicke hängt von den Belastungen im Formwerkzeug ab, kann aber vom Durchschnittsfachmann in Abhängigkeit vom Kunststoff, den Temperaturen und den Dimensionen des Formkörpers rasch ermittelt werden. Auch die Dicke des Einsatzes richtet sich nach den Belastungen, allerdings ist er vorteilhaft (aus Stabilitätsgründen) mit einer Dicke von einigen Millimetern gefertigt.By arranging the coated in the preferred case areas on an insert, which is introduced into the cavity of the molding tool, a higher temperature can be achieved by introducing thermal energy very targeted to those areas. A coating with a higher degree of absorption in the infrared range is shown for example in DE 103 30 550 B4 and according to the invention can be obtained, for example, from titanium nitride (TiN), chromium nitride (CrN), chemically nickel, hard chrome, iron oxide (Gasox), aluminum oxide, Armoloy. Additionally or alternatively, this area can be achieved by plasma nitriding the surface. Conventional metallic mold surfaces reflect infrared radiation, which is particularly favorable for heat input, to a great extent, while the coatings according to the invention have a very high degree of absorption, i. have a high absorption coefficient. It should be noted at this point that the sum of reflected and absorbed intensity is substantially equal to the total intensity and the absorbance is that portion of the incident heat radiation that absorbs from area, i. while the reflectance is the reflected part. Infrared radiation is usually understood to mean that part of the electromagnetic spectrum which adjoins the long-wave part of the visible light (as a rule electromagnetic radiation with a wavelength of 780 nm to 1 mm is attributed to this area). The degree of absorption of a coating according to the invention can be more than 80%, while, for example, uncoated metals such as aluminum or steel have an absorption factor of less than 40%. The application of the coating on an insert makes it possible to quickly take appropriate action. The coating can be carried out by methods known per se, for example PVD, CVD etc. The layer thickness depends on the loads in the mold, but can be quickly determined by the average person skilled in the art depending on the plastic, the temperatures and the dimensions of the molding. The thickness of the insert depends on the loads, but it is advantageous (for stability reasons) made with a thickness of a few millimeters.

In der Regel weisen derartige (beschichtete) Bereiche an der Oberfläche eine geringfügige Rauhigkeit auf. Dies kann für bestimmte Formteile, die eine besonders hohe Oberflächengüte im Sinne einer Glattheit aufweisen müssen (z.B. Linsen oder optische Elemente) nachteilig sein. Daher kann vorgesehen sein, dass der Bereich oder eine Beschichtung auf der der Kavität abgewandten Seite des Einsatzes angeordnet ist. An dieser Stelle zeigt sich besonders deutlich der Vorteil der Erfindung, da nämlich der Einsatz gesondert erwärmt werden kann und in die Formhälfte eingebracht werden kann, ohne dass die Oberfläche des Formkörpers durch beschichteten Bereiche in der Formhälfte beeinflusst wird. Der Bereich mit erhöhtem IR-Absorptionsvermögen kann in diesem Fall auch durch andere Formen, wie Sandstrahlen erfolgen, da die Oberflächengüte weniger problematisch ist. Kombinationen von Sandstrahlen und Beschichten sind natürlich auch in allen Varianten möglich.As a rule, such (coated) areas have a slight roughness on the surface. This can be detrimental to certain moldings which must have a particularly high surface finish in terms of smoothness (e.g., lenses or optical elements). It can therefore be provided that the region or a coating is arranged on the side of the insert facing away from the cavity. At this point, the advantage of the invention is particularly clear, namely since the insert can be heated separately and can be introduced into the mold half without the surface of the molded article being influenced by coated regions in the mold half. The region with increased IR absorbency can in this case also be effected by other forms, such as sandblasting, since the surface quality is less problematic. Combinations of sandblasting and coating are also possible in all variants.

Die einfachste Variante sieht vor, dass die Beschichtung auf der der Kavität zugewandten Seite angeordnet ist. Damit kann z.B. mit einer einfachen externen oder internen Infrarotlichtquelle oder Energiequelle, die im IR-Bereich strahlt, die Beschichtung vor dem Einspritzen erwärmt werden.The simplest variant provides that the coating is arranged on the side facing the cavity. Thus, e.g. With a simple external or internal infrared light source or energy source that radiates in the IR range, the coating can be heated prior to injection.

In der bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Einsatz bereichsweise formschlüssig und / oder kraftschlüssig an einer der beiden Formhälften einbringbar ist, damit keine 4 AT 504 784 B1In the preferred embodiment, it is provided that the insert is partially insertable and / or non-positively on one of the two mold halves, so that no 4 AT 504 784 B1

Spannungen am Einsatz und im (beschichteten) Bereich auftreten. Die entsprechende Formhälfte kann hierfür entsprechende Ausnehmungen aufweisen.Stresses occur on the insert and in the (coated) area. The corresponding mold half can have corresponding recesses for this purpose.

Weiters kann vorgesehen sein, dass der Einsatz mit einem Verbindungselement mit einer der beiden Formhälften verbindbar ist. Dabei ist besonders günstig vorgesehen, wenn das Verbindungselement derart ausgebildet ist, dass der Einsatz relativ zur Formhälfte, die mit dem Einsatz verbindbar ist, bewegbar angeordnet ist. Damit kann der Einsatz vom Formwerkzeug bzw. der Formhälfte abgehoben werden, um einerseits einen raschen Wärmetransport in das Formwerkzeuginnere zu verhindern oder diesen zumindest zu verlangsamen. Andererseits ist eine leichtere Zugänglichkeit für eine Wärmequelle gewährleistet. Im einfachsten Fall ist dabei vorgesehen, dass das Verbindungselement eine Feder aufweist. Weiters kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement hydraulisch und / oder pneumatisch und / oder elektrisch aktu-ierbar ist, sodass der Einsatz relativ zur Formhälfte, die mit dem Einsatz verbindbar ist bewegbar ist.Furthermore, it can be provided that the insert with a connecting element with one of the two mold halves is connectable. It is provided particularly favorable when the connecting element is designed such that the insert is arranged movable relative to the mold half, which is connectable to the insert. Thus, the insert can be lifted from the mold or the mold half, on the one hand to prevent rapid heat transfer into the mold interior or at least slow it down. On the other hand, easier accessibility for a heat source is ensured. In the simplest case, it is provided that the connecting element has a spring. Furthermore, it may be provided that the connecting element is hydraulically and / or pneumatically and / or electrically aktu-ierbar, so that the insert relative to the mold half, which is connectable to the insert is movable.

Zur leichteren Auswechslung des Einsatzes kann vorgesehen sein, dass der Einsatz lösbar mit einer der zumindest zwei Formhälften befestigbar ist. Auch kann vorgesehen sein, dass der Einsatz unlösbar mit einer der beiden Formhälften befestigt ist, beispielsweise über die Verbindungselemente. An sich sind dem Fachmann geläufige Verbindungsmittel denkbar. Für einen wirtschaftlicheren Ablauf kann zum Einsparen vom Energie vorgesehen sein, dass eine Isolierschicht zwischen Formhälfte und Einsatz angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Isolierschicht eine Gasschicht aufweist. Dazu kann der Einsatz geringfügig abgehoben sein, damit sich zwischen Formteil und Einsatz ein Luftspalt ausbildet. Es kann aber auch eine geschäumte Schicht vorgesehen sein, wie z.B. geschäumtes Aluminium. Weiters ist optional eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die an der Formhälfte, die mit dem Einsatz verbindbar ist, angeordnet ist. Gleichzeitig sollte sie auf der der Kavität abgewandten Seite des Einsatzes angeordnet sein.For easier replacement of the insert can be provided that the insert is detachably fastened with one of the at least two mold halves. It can also be provided that the insert is fixed inseparably with one of the two mold halves, for example via the connecting elements. As such, connecting means known to the person skilled in the art are conceivable. For a more economical process can be provided to save energy, that an insulating layer between the mold half and insert is arranged. It can be provided that the insulating layer has a gas layer. For this purpose, the insert may be slightly raised, so that forms an air gap between the molding and use. However, a foamed layer may also be provided, such as e.g. foamed aluminum. Furthermore, a cooling device is optionally provided, which is arranged on the mold half, which is connectable to the insert. At the same time it should be arranged on the side facing away from the cavity of the insert.

Bei einer Schließeinheit der eingangs genannten Gattung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Formwerkzeug eine Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquel!e, zugeordnet ist, die derart angeordnet ist, dass dem Bereich, vorzugsweise mit Beschichtung, durch die Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquelle, zumindest bereichsweise Energie zuführ-bar, vorzugsweise durch Bestrahlen, ist.In a closing unit of the type mentioned above, the invention provides that a heating device, preferably IR Strahlungsquel! E, is assigned to the mold, which is arranged such that the area, preferably with coating, by the heater, preferably IR radiation source, at least Area supply energy bar, preferably by irradiation, is.

Diese kann weiters gekennzeichnet sein durch eine Steuereinrichtung, welche derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb die Heizeinrichtung zumindest vor dem Schließen des Formwerkzeuges aktiviert. Weiters kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung im Betrieb die Heizeinrichtung auch während des Einspritzens von plastifiziertem Kunststoff aktiviert lässt. Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung die Heizeinrichtung nach dem Einspritzen vom plastifiziertem Kunststoff in die Kavität des Formwerkzeuges deaktiviert. Wie bereits für das Formwerkzeug näher erläutert, kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung auf der der Kavität abgewandten Seite angeordnet ist. In diesem Fall ist besonders günstig vorgesehen, wenn die Heizeinrichtung zwischen Formwerkzeug und Einsatz anordenbar ist.This may further be characterized by a control device which is designed such that it activates the heater during operation at least before closing the mold. Furthermore, it can be provided that during operation the control device also activates the heating device during the injection of plasticized plastic. Finally, it can be provided that the control device deactivates the heating device after injection of the plasticized plastic into the cavity of the molding tool. As already explained in more detail for the mold, it can be provided that the coating is arranged on the side facing away from the cavity. In this case, it is particularly favorable if the heating device can be arranged between the molding tool and the insert.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung werden anhand der Figuren und Figurenbeschreibungen erläutert. Es zeigenFurther advantages and details of the invention will be explained with reference to the figures and the description of the figures. Show it

Fig. 1 ein Formwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,1 shows a mold for carrying out the method according to the invention,

Fig. 2 eine erste Ausführungsvariante für ein Formwerkzeug und Fig. 3 eine zweite Ausführungsvariante für ein Formwerkzeug.Fig. 2 shows a first embodiment of a mold and Fig. 3 shows a second embodiment of a mold.

In der Fig. 1 ist ein Formwerkzeug 1 für eine nicht gezeigte Spritzgießmaschine erkennbar, das zwei Formhälften 2, 3 aufweist. Im geschlossenen Zustand bilden die beiden Formhälften 2, 3 eine Kavität, in die plastifizierter Kunststoff einspritzbar ist. Das Formwerkzeug 1 weist im Bereich der ersten Formhälfte 2 einen Bereich auf, der eine Beschichtung 7 aufweist, die im Infra- 5 AT 504 784 B1 rotbereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist als die übrige Oberfläche des Formwerkzeuges 1 innerhalb der Kavität. Die beiden Formhälften 2, 3 sind jeweils auf Formaufspannplat-ten 4, 5 aufgespannt. Zur Führung der beiden Formhälften 2, 3 sind auf einer Formhälfte Bolzen 9 angedeutet, die in Öffnungen der Formhälfte 3 eingreifen und zur Zentrierung dienen. Zwischen den beiden Formhälften 2, 3 ist eine Heizeinrichtung 8 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Infrarotstrahlungsquelle darstellt. Diese bestrahlt die beschichteten Bereiche 7 vor dem Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff in die Kavität des Formwerkzeuges 1 und führt so Energie zu. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Formhälften 2, 3 vollständig auseinander bewegt - beim erfindungsgemäßen Verfahren ist dies nicht zwingend erforderlich, es reicht, wenn die Heizeinrichtung 8 zwischen die beiden Formhälften 2, 3 einbringbar ist, sodass die beschichteten Bereiche 7 bestrahlbar sind. Auch könnte die Heizeinrichtung 8 in das Formwerkzeug 1 oder in die eigentliche Schließeinheit integriert sein und automatisch nach dem Öffnen und der Entnahme des Formkörpers zum beschichteten Bereich 7 bewegt und aktiviert werden. Die übrigen Verfahrensschritte sind an sich bekannt: Nach dem Schließen des Formwerkzeuges wird plastifizierte Kunststoffmasse in die Kavität eingespritzt und das Formwerkzeug zugehalten bis der Formkörper gebildet ist. Danach wird das Formwerkzeug geöffnet und das Formteil entnommen. Danach beginnt der nächste Spritzgießzyklus. Um den Energieverbrauch zum Erwärmen des Bereiches 7 gering zu halten kann der Bereich zwischen Heizeinrichtung 8 und Formwerkzeug 1 bzw. der Formhälfte 2 zumindest Bereichsweise eingehaust werden. Dazu kann eine Box vorgesehen sein. Die Einhausung ist im Idealfall zum Bereich 7 hin offen und auf den übrigen Bereichen mit einer stark reflektierenden Oberfläche (z.B. aus hochglanzpoliertem Metall oder einer Spiegelschicht) versehen, sodass die Strahlungsenergie im Wesentlichen auf den Bereich 7 konzentriert wird. Es versteht sich, dass die Einhausung entsprechend ausgebildet ist, dass der Teil der Energie, der nicht dem Bereich 7 direkt zugeführt wird, sodann durch Reflexion zugeführt wird. Es sei hier auf an sich bekannte Formen aus Heizstrahlern, die einen bestimmten Bereich oder eine bestimmte Fläche strahlen sollen, verwiesen.FIG. 1 shows a mold 1 for an injection molding machine, not shown, which has two mold halves 2, 3. When closed, the two mold halves 2, 3 form a cavity into which plasticized plastic can be injected. In the region of the first mold half 2, the mold 1 has a region which has a coating 7 which has a higher absorption coefficient in the infrared region than the remaining surface of the mold 1 within the cavity. The two mold halves 2, 3 are each clamped on Formaufspannplat-th 4, 5. To guide the two mold halves 2, 3 bolts 9 are indicated on a mold half, which engage in openings of the mold half 3 and serve for centering. Between the two mold halves 2, 3, a heater 8 is provided, which represents an infrared radiation source in the illustrated embodiment. This irradiates the coated areas 7 prior to the injection of plasticized plastic into the cavity of the molding tool 1 and thus supplies energy. In the example shown, the two mold halves 2, 3 moved completely apart - in the method according to the invention, this is not absolutely necessary, it is sufficient if the heater 8 between the two mold halves 2, 3 can be introduced, so that the coated areas 7 are irradiated. The heating device 8 could also be integrated in the mold 1 or in the actual closing unit and be moved and activated automatically after the opening and removal of the shaped body to the coated area 7. The remaining process steps are known per se: After closing the molding tool, plasticized plastics material is injected into the cavity and the molding tool is closed until the molding is formed. Thereafter, the mold is opened and removed the molding. Then the next injection molding cycle begins. In order to keep the energy consumption for heating the region 7 low, the region between the heating device 8 and the mold 1 or the mold half 2 can be enclosed at least in regions. For this purpose, a box may be provided. The enclosure is ideally open to area 7 and provided with a highly reflective surface (e.g., highly polished metal or mirror layer) on the remaining areas such that the radiant energy is concentrated substantially on area 7. It is understood that the housing is designed in such a way that the part of the energy which is not directly supplied to the area 7 is then supplied by reflection. Reference is here made to known forms of radiant heaters, which are to radiate a certain area or a specific area.

Der Verfahrensablauf kann also wie folgt zusammengefasst werden: Zuerst wird der Bereich 7 durch eine Heizungsquelle 8 oder Energiequelle erwärmt, anschließend wird in den Formhohlraum (Kavität) des geschlossenen Formwerkzeuges 1 plastifizierte Kunststoffmasse eingespritzt. Im Idealfall wird noch nachgedrückt bis die Kavität vollständig gefüllt ist. Anschließend wird das Formwerkzeug 1 durch Kühleinrichtungen gekühlt, damit der plastifizierte Kunststoff erstarrt. Abschließend wird das Formwerkzeug 1 geöffnet und das Formteil entnommen. Jetzt schließt sich wieder ein Heizvorgang des Bereiches 7 an usw. Ein solcher Verfahrensablauf lässt sich z.B. durch eine entsprechende Steuereinrichtung steuern.The process sequence can therefore be summarized as follows: First, the area 7 is heated by a heating source 8 or energy source, then plasticized plastic compound is injected into the mold cavity (cavity) of the closed mold 1. Ideally, it is pressed until the cavity is completely filled. Subsequently, the mold 1 is cooled by cooling devices, so that the plasticized plastic solidifies. Finally, the mold 1 is opened and removed the molding. Now, again, a heating process of the area 7 follows, and so on. controlled by a corresponding control device.

In der Fig. 2 ist eine Variante eines Formwerkzeuges 1 gezeigt mit denselben Bezugszeichen gemäß der Fig. 1. Auf zwei Formaufspannplatten 4, 5 sind jeweils zwei Formhälften 2, 3 aufgespannt, die in geschlossenem Zustand eine Kavität zum Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff bilden. Der Übersichtlichkeit halber ist in keiner der Darstellungen ein Einspritzkanal dargestellt. Auf der ersten Formhälfte 2 ist nun ein Einsatz 6 angeordnet, der einen beschichteten Bereich 7 aufweist. Der Einsatz 6 ist im Wesentlichen formschlüssig in die Formhälfte 2 einbringbar und über Verbindungselemente 10, die als Federn ausgebildet sind, mit der Formhälfte 2 verbunden. Zur Führung und zur Zentrierung sind Bolzen 9 vorgesehen. Eine Heizeinrichtung 8, die vorzugsweise als Infrarotstrahlungsquelle ausgebildet ist, führt vor dem Einspritzvorgang dem Einsatz 6 über die Beschichtung 7 Energie zu und erwärmt so den Einsatz 6. Die Federn bzw. Verbindungselemente 10 bewirken, dass sich im geöffneten Zustand des Formwerkzeuges 1 der Einsatz 6 von der Formhälfte 2 abhebt. Damit kann gezielt nur der Einsatz 6 bestrahlt werden, ohne dass auch die Formhälfte 2 bestrahlt wird bzw. besteht kein unmittelbarer (wärmeleitender) Kontakt zwischen Einsatz 6 und Formhälfte 2 ausgenommen der Verbindungselemente 10, sodass nur ein geringerer Wärmeabtransport in das Innere der Formhälfte 2 erfolgt. Der Wärmeverlust durch Wärmetransport in das Formwerkzeug 1 ist somit minimiert. Es ist also der Einsatz 6 im von der Formhälfte 2 abgehobenen Zustand gezielt erwärmt und insbesondere in den Bereichen 7 mit einer höheren Temperatur versehen. Nach 6 AT 504 784 B1 dem Schließen des Formwerkzeuges 1 drückt die Formhälfte 3 den Einsatz 6 auf die Formhälfte 2, an der der Einsatz 6 formschlüssig anliegt. Anschließend kann plastifizierter Kunststoff in die Kavität eingespritzt werden. Der Übersichtlichkeit halber wurde darauf verzichtet die in der Formhälfte 2 angeordneten Kühleinrichtungen zu zeigen.In FIG. 2, a variant of a molding tool 1 is shown with the same reference numerals according to FIG. 1. Two mold halves 2, 3 are clamped onto two mold mounting plates 4, 5, which in the closed state form a cavity for injecting plasticized plastic. For the sake of clarity, an injection channel is not shown in any of the illustrations. On the first mold half 2, an insert 6 is now arranged, which has a coated area 7. The insert 6 is substantially form-fit in the mold half 2 can be introduced and connected via connecting elements 10 which are formed as springs, with the mold half 2. For guiding and centering bolts 9 are provided. A heating device 8, which is preferably embodied as an infrared radiation source, supplies energy to the insert 6 via the coating 7 before the injection process and thus heats the insert 6. The springs or connecting elements 10 cause the insert 6 to open in the opened state of the molding tool 1 from the mold half 2 lifts. Thus, only the insert 6 can be selectively irradiated without the mold half 2 being irradiated or there is no direct (heat-conducting) contact between insert 6 and mold half 2, except for the connecting elements 10, so that only a lesser heat dissipation takes place into the interior of the mold half 2 , The heat loss through heat transfer into the mold 1 is thus minimized. Thus, it is the insert 6 in the lifted state of the mold half 2 specifically heated and provided in particular in the areas 7 with a higher temperature. After closing the molding tool 1, the mold half 3 presses the insert 6 onto the mold half 2, against which the insert 6 bears in a form-fitting manner. Subsequently, plasticized plastic can be injected into the cavity. For the sake of clarity, it has been omitted to show arranged in the mold half 2 cooling devices.

In der Fig. 3 ist ein Formwerkzeug 1 erkennbar mit denselben Bauteilen gemäß der Fig. 2. Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass der beschichtete Bereich 7 auf der der Formhälfte 2 zugewandten Seite angeordnet ist, mit der der Einsatz 6 über die Verbindungselemente 10, die wiederum als Federn ausgebildet sind, verbunden ist. Vor dem eigentlichen Einspritzvorgang wird über die Heizeinrichtung 8, nunmehr die „Rückseite“, d.h., die der Kavität abgewandte Seite des Einsatzes 6 bestrahlt. Die Heizeinrichtungen 8 könnten jedoch auch in die Formhälfte 2 integriert sein. Die Verbindungselemente 10 könnten genauso gut hydraulisch und/oder pneumatisch aktivierbar sein, d.h. mittels Beaufschlagung von Druck von der Formhälfte 2 abhebbar sein. Die Verbindung 10 kann sowohl lösbar als auch unlösbar sein.3 is a mold 1 can be seen with the same components according to FIG. 2. The essential difference is that the coated area 7 is arranged on the side facing the mold half 2, with which the insert 6 via the connecting elements 10, which in turn are designed as springs, is connected. Prior to the actual injection process, the heater 8, now the "backside", i.e. the side of the insert 6 facing away from the cavity, is irradiated. However, the heaters 8 could also be integrated into the mold half 2. The connecting elements 10 could as well be hydraulically and / or pneumatically activated, i. be lifted by applying pressure from the mold half 2. The compound 10 can be both detachable and insoluble.

Das zeitweilige thermische Trennen des Einsatzes 6 vom Formwerkzeug (Fig. 2 und Fig. 3) ist auch für andere Heizungsquellen als der Infrarot-Heizung vorteilhaft. So kann man beispielsweise bei Verwendung einer induktiven Heizung sicherstellen, dass die eingebrachte Wärme durch den entstandenen Luftspalt nicht sofort ins Werkzeug abgeführt wird. Die Heizzeit bei einer solchen dynamischen Temperierung kann somit drastisch reduziert werden. Bei Verwendung von anderen Heizungsmethoden können die Bereiche 7 auch z.B. ohne eine Beschichtung auskommen. Bei einer Infrarotstrahlungsquelle ist eine Beschichtung im Bereich 7 allerdings vorteilhaft.The temporary thermal separation of the insert 6 from the mold (Figures 2 and 3) is also advantageous for heating sources other than the infrared heater. For example, when using an inductive heater, it is possible to ensure that the heat introduced is not dissipated immediately into the mold due to the air gap created. The heating time at such a dynamic temperature control can thus be drastically reduced. When using other heating methods, the areas 7 may also be e.g. get along without a coating. In an infrared radiation source, however, a coating in the region 7 is advantageous.

Formwerkzeuge für diese auch variotherme Temperierung genannt, verfügen zur Kühlung z.B. über eine Flüssigkeitstemperierung. Zur vorübergehenden Aufheizung der Formwerkzeugwand während des Einspritzens bieten sich verschiedene technische Möglichkeiten an. Die Erwärmung kann beispielsweise übernehmen: 1. ein Wärmeträgermedium, das entweder in einem separaten Kanal oder sequenziell im selben Temperierkanal wie das Kühlmedium umläuft, 2. oberflächennah angeordnete, metallische oder keramische Heizeinsätze im Werkzeug, die nach dem Prinzip der elektrischen Widerstandsheizung funktionieren, 3. eine Beheizung durch Infrarot (IR)-Bestrahlung, 4. eine induktive Beheizung mithilfe eines elektromagnetischen Wechselfeldes, das von einem extern einwirkenden oder einem in das Werkzeug integrierten Induktor aufgebracht wird, sowie 5. Sonderverfahren wie die Laserstrahlerwärmung oder die dielektrische Erwärmung in einem Kondensator- oder Mikrowellenfeld.Forming tools for this also called variotherme tempering, have for cooling, e.g. via a liquid temperature control. For temporary heating of the mold wall during injection, there are various technical possibilities. The heating can take over, for example: 1. a heat transfer medium circulating either in a separate channel or sequentially in the same temperature control channel as the cooling medium, 2. near the surface, metallic or ceramic heating inserts in the tool, which operate on the principle of electrical resistance heating, 3. heating by means of infrared (IR) radiation, 4. inductive heating by means of an alternating electromagnetic field applied by an externally acting inductor or an inductor integrated in the tool, and special processes such as laser heating or dielectric heating in a capacitor or microwave field.

Die variotherme Formwerkzeugtemperierung kann eine Reihe funktionaler, struktureller und optischer Verbesserungen und Effekte an Spritzgussteilen induzieren oder unterstützen. Zu den funktionalen Effekten zählen selbstreinigende Oberflächen („Lotus-Effekt“), entspiegelte Oberflächen („Mottenaugen-Effekt“), Mikro- und Nanostrukturen wie Kanäle und Stege für die Mikrofluidik sowie besonders glatte Oberflächen zur Widerstandsreduzierung an durchströmten technischen Teilen. Strukturelle Verbesserungen sind z.B. die Reduzierung von mechanischer Schwächung an Bindenähten, die Verringerung von Eigenspannungen beim Spritzprägen von Formteilen mit isotropen (richtungsunabhängigen) optischen Eigenschaften sowie die homogenere Ausrichtung von Glasfasern in technischen Teilen. Günstige optische Effekte können hochwertige Glanzoberflächen in „Klavierlack“-Optik sowie vermiedene Fließmarkierungen und Silberschlieren beim Schaumspritzgießen sein.The variothermic mold temperature control can induce or assist a number of functional, structural, and optical improvements and effects on injection molded parts. Functional effects include self-cleaning surfaces ("lotus effect"), anti-reflective surfaces ("moth-eye effect"), micro- and nanostructures such as channels and webs for microfluidics, and particularly smooth surfaces to reduce drag on technical parts. Structural improvements are e.g. the reduction of mechanical weakening at weld lines, the reduction of residual stresses during injection molding of molded parts with isotropic (non-directional) optical properties as well as the more homogeneous alignment of glass fibers in technical parts. Favorable optical effects can be high-quality gloss surfaces in "piano lacquer" optics as well as avoided flow marks and silver streaks during foam injection molding.

Die variotherme Formwerkzeugtemperierung steht im Spannungsfeld von Qualitätssteigerung und Wirtschaftlichkeit. Sie steigert die Formteilqualität, macht manche Produkte überhaupt erst herstellbar und reduziert gelegentlich den Materialeinsatz. Dazu sind meist eine verlängerte Zykluszeit, ein komplexeres Werkzeug, ein erhöhter apparativer Aufwand und ein größererThe variothermal mold temperature control is in the field of tension of quality improvement and cost-effectiveness. It increases the quality of the molded part, makes some products producible and reduces the use of materials occasionally. These are usually a prolonged cycle time, a more complex tool, increased equipment complexity and a larger

Claims

7 AT 504 784 B1 Energy use to be accepted. The various process variants are to be analyzed application-specifically with respect to reproducibility, the rate of heating, energy efficiency and controllability and weighed against each other. The mechanically heavily loaded rear wall of a mobile phone housing made of ABS / PC blend has several openings. To ensure that the inevitably resulting weld lines do not become mechanical weak points and that the melt fronts can fuse sufficiently, a high-performance heating system heats the molded part surface. Further variants: - Temporary separation of a thin layer of the cavity surface from the cooled mold area during heating: ancestors during heating, thus no dissipation of heat into the interior of the tool takes place. With the start of injection, the layer is moved back, so it rests again on the tool to withstand the high pressures and to allow water cooling. Actuation hydraulically, pneumatically, electrically or with spring. - Enclosing the area between the energy source and mold with a box, which has a highly reflective metallic surface inside. As a result, no radiation energy is lost. - Construction in the following layers: tool jet with cooling channels, insulating layer, coating. The coating fulfills the task of a good IR absorption, the additional insulating layer has the task to delay the heat dissipation into the tool inside. Since the cooling holes are arranged behind the insulating layer, the optimum thickness of the insulation is a compromise between long heat storage at the surface and, nevertheless, acceptable cooling speed. Use of a porous material as an insulating layer (e.g., foamed aluminum). - Increasing the degree of absorption of the surface. 1. mold for injection molding machine with at least two mold halves, wherein the two mold halves form a cavity for injecting plasticized plastic, wherein the mold has at least one - especially coated - area, which has a higher absorption in the infrared range, characterized in that the - Preferably coated - area (7) on at least one insert (6) is arranged, which in the cavity of the molding tool (1) can be introduced.

2. Forming tool according to claim 1, characterized in that the insert (6) with a connecting element (10) with one of the two mold halves (2, 3) is connectable.

3. Forming tool according to claim 2, characterized in that the connecting element (10) is designed such that the insert (6) relative to the mold half (2, 3), which is connectable to the insert, is arranged movable.

4. molding tool according to claim 3, characterized in that the connecting element (10) has a spring.

5. Forming tool according to claim 3 or claim 4, characterized in that the connecting element (10) hydraulically and / or pneumatically and / or electrically aktuier- 8 AT 504 784 B1 bar, so that the insert relative to the mold half (2, 3), which is connectable to the insert (6) is movable.

6. Forming tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the insert (6) releasably with one of the at least two mold halves (2, 3) can be fastened.

7. mold according to one of claims 1 to 6, characterized in that the insert (6) is permanently attached to one of the two mold halves (2, 3).

8. Mold according to one of claims 1 to 7, characterized in that an insulating layer between the mold half (2, 3) and insert (6) is arranged.

9. Forming tool according to claim 8, characterized in that the insulating layer has a gas layer.

10. Forming tool according to claim 8 or claim 9, characterized by at least one cooling device which is arranged on the mold half (2, 3) which is connectable to the insert (6), and on the side facing away from the cavity of the insert (6) ,

11. Forming tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that the region (7) is arranged on the side facing away from the cavity.

12. Forming tool according to one of claims 1 to 11, characterized in that the region (7) is arranged on the side facing the cavity.

13. Forming tool according to one of claims 1 to 12, characterized in that the insert (6) partially positive and / or non-positively on one of the mold halves (2, 3) can be introduced.

14. Closing unit for injection molding machine with a molding tool, wherein the molding tool has at least one area, in particular with a coating, which in the infrared range has a higher degree of absorption, in particular according to one of claims 1 to 14, characterized in that the molding tool (1) a Heater (8), preferably infrared radiation source, is associated, which is arranged such that the region (7) by the heating device (8), preferably infrared radiation source, at least partially energy can be supplied.

15. Closing unit according to claim 14, characterized by a control device which is designed such that it activates the heating device (8) during operation at least before the closing of the molding tool (1).

16. Closing unit according to claim 15, characterized in that the control device during operation, the heater (8) also activated during the injection of plasticized plastic.

17. Closing unit according to claim 15 or claim 16, characterized in that the control device deactivates the heating device (8) after injection of the plasticized plastic into the cavity of the molding tool (1).

18. Closing unit according to one of claims 14 to 17, characterized in that the region (7) is arranged on the side facing away from the cavity.

19. Closing unit according to claim 18, characterized in that the heating device (8) between the mold (1) and insert (6) can be arranged. 9 AT 504 784 B1

20. Closing unit according to one of claims 14 to 19, characterized in that the heating device (8) is partially housed.

21. Closing unit according to claim 20, characterized in that the housing is temporarily removable, for example by pivoting, is.

22, clamping unit according to claim 20 or claim 21, characterized in that the enclosure is at least partially equipped with a reflective surface which is arranged such that in operation of the heater (8) that part of the energy not directly the area (7) is supplied, at least partially to the area (7) is reflected.

23. A method for producing plastic molded parts made of thermoplastic material, wherein plasticized plastic is injected into a mold, wherein the molding tool has at least one area, in particular with a coating having a higher degree of absorption in the infrared range, in particular with a mold according to one of Claims 1 to 13 or a closing unit according to one of claims 14 to 22, characterized in that with a heating device (8), preferably infrared radiation source, the - preferably coated - area (7) at least in sections, at least before the injection of plasticized plastic in the Cavity of the mold (1), energy is supplied, preferably by irradiation.

24. The method according to claim 23, characterized in that after the injection of plasticized plastic and filling the cavity still plastic is pressed by the plasticizing unit.

25. The method according to claim 23 or claim 24, characterized in that after the complete filling of the cavity with plasticized plastic, the mold is cooled at least partially.

26. The method according to claim 25, characterized in that after the at least partial solidification of the plastic, the mold is opened and the molded part is removed. For this purpose 3 sheets of drawings