AT503970A2 - Verfahren zum spritzgiessen eines formteils aus kunststoff und spritzgiessvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen eines Formteils aus Kunststoff in einer Spritzgießvorrichtung, wobei schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in die Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingespritzt wird und wobei zur Bildung eines Hohlraums im Inneren des Formteils in das noch schmelzflüssige Kunststoffmaterial ein Fluid mittels mindestens eines Einspritzelements injiziert wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Spritzgießvorrichtung zum Spritzgießen eines Formteils aus Kunststoff.

Das Spritzgießen mit Fluidunterstützung ist lange bekannt. Üblicherweise wird dabei nach einer Vorfullung der Kavität eines Spritzgießwerkzeugs mit Kunststoff ein Fluid - ein Gas oder eine Flüssigkeit, z. B. Wasser - in den noch nicht erstarrten Kunststoff eingespritzt. Diese Technik ist beispielsweise in der DE 100 07 994 C2 und in der DE 10114 415 B4 beschrieben. Aus diesen Schriften ist es bekannt, dass das Fluid, insbesondere Wasser, über einen Einspritzbaustein oder eine Injektionsdüse in die Kunststoffschmelze eingespritzt wird.

Aus der DE 102 24 334 Al ist es bekannt, dass es für die Einspritzung des Fluids vorteilhaft ist, wenn Injektoren verwendet werden, die ein gesteuertes Öffiien und Schließen des Injektors oder, bei mehreren, der Injektoren erlauben.

Die Betriebsweise der Injektoren beim Einspritzen sieht üblicherweise vor, dass gleichzeitig oder nach dem Öffnen des Injektors die Fluideinspritzung beginnt. Bei der Einspritzung von Fluiden, insbesondere Wasser, muss dieses Fluid in kurzer Zeit in die Schmelze eingespritzt werden. ·· ·· ·· ··♦♦ ··♦♦ « ······ · · ·♦ ······ · ··· · ······ ♦ · · ········ · · 2 ..............

Dabei hat es sich als nachteilig erwiesen, dass bei Beginn der Einspritzung des Fluids ein, wenn auch nur kurzer, Zeitraum vergeht, bis der vorgewählte Druck oder das Volumen des Fluids für die Einspritzung aufgebaut sind. Außerdem befindet sich in den Leitungen zwischen der Druck- oder MengenerzeugungsVorrichtung (z. B. dem Druckventil oder der Pumpe) und dem Fluidinjektor Luft, die bei der Einspritzung des Fluids zunächst komprimiert werden muss, bis das Fluid, insbesondere Wasser, in die Schmelze eindringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fluidinjektionsprozess in Bezug auf die Reproduzierbarkeit und Qualitätsschwankungen zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen des Fluids in das Kunststoffmaterial so erfolgt, dass zunächst ein Verschlusselement des Einspritzelements in eine Position gebracht wird, in der der Austritt von Fluid aus dem Einspritzelement und in das Kunststoffmaterial unterbunden ist, dass dann bei mit dem Verschlusselement verschlossenen Fluidaustritt des Einspritzelements in einer Fluidversorgungsleitung, die das Einspritzelement mit Fluid versorgt, ein Überdruck im Fluid aufgebaut wird und dass beim Vorliegen eines definierten Vorspanndruckes im Fluid und/oder beim Vorliegen eines definierten Zeitpunktes der Fluidaustritt des Einspritzelements geöffnet wird, um den Eintritt des Fluids in das Kunststoffmaterial zu ermöglichen.

Dabei können das Öffnen und/oder das Schließen des Fluidaustritts des Einspritzelements in gesteuerter oder geregelter Weise erfolgen; in letzterem Falle kann zum Regeln des Öffnens und/oder des Schließens des ·· ·· ·· ···· ···« · ······ ·· ·♦ • · · · ·· · ··· · ······ · · · ·*······ · · 3 ..............

Fluidaustritts die Verschiebebewegung des Verschlusselements herangezogen werden.

Als Fluid kann beispielsweise Wasser oder Gas eingesetzt werden.

Die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffinaterial kann vorzugsweise gemäß einem vorgegebenen Druckprofil oder alternativ auch gemäß einem vorgegebenen Volumenstrom in geregelter Weise erfolgen.

Bewährt hat sich auch eine Betriebsweise, bei der die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffinaterial erst erfolgt, nachdem die Kavität weitgehend oder vollständig mit Kunststoffinaterial gefüllt ist. Es ist auch nur eine Teilfüllung der Kavität mit Schmelze möglich, woraufhin durch die Fluideingabe das Kunststoffinaterial verteilt und an die Kavitätswände gedrückt wird. Durch die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffinaterial kann dieses auch in mindestens eine Nebenkavität ausgetrieben werden; eine alternative oder additive Maßnahme ist, dass durch die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffinaterial dieses in den Schneckenvorraum einer Plastifiziereinheit zurückgetrieben wird.

Eine spezielle Ausgestaltung des Verfahrens sieht weiter vor, dass mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffinaterialien zur Ausbildung des Formteils eingesetzt werden.

Das Kunststoffinaterial kann in die Kavität auch bei einem in dieser aufgebauten Gasgegendruck eingespritzt werden.

Die vorgeschlagene Spritzgießvorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch Mittel zum Öffnen und Schließen eines Verschlusselements des ·· ·· Μ ···· ···· « ······ · · ·· ··»··· · ··· Φ ······ · » · ··«····· · 0 4 ........... ···

Einspritzelements und Mittel zum Aufbau eines Überdrucks im Fluid in einer das Einspritzelement mit Fluid versorgenden Fluidversorgungsleitung bei geschlossener Stellung des Verschlusselements.

Das Verschlusselement kann einen in einem axialen Endbereich angeordneten Ventilsitz aufweisen, wobei das Verschlusselement einen axial verschieblichen Grundkörper aufweist. Das Mittel zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements kann dabei einen Aktuator umfassen, mit dem der Grundkörper des Verschlusselements axial bewegt werden kann. Der Grundkörper kann als zylindrischer Körper ausgebildet sein, der zumindest abschnittsweise in einer Bohrung im Verschlusselement angeordnet ist. Der Grundkörper kann ferner in einem dem Ventilsitz benachbarten Bereich eine im Durchmesser vergrößerte Führungsfläche aufweisen, die in einem Bohrungsbereich gleitend angeordnet ist.

Die Mittel zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements des Einspritzelements können als ein hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-System oder als elektrische, insbesondere servo-elektrische Elemente ausgebildet sein.

In Versuchen hat sich herausgestellt, dass die erfindungsgemäße Betriebsweise und die dazu vorgesehene Vorrichtung zu deutlich besseren Ergebnissen führen.

Das Verfahren und die Vorrichtung weisen namentlich folgende Besonderheiten auf:

Die Schmelze wir in den Angusskanal oder in das Werkzeug über einen Fluidinjektor eingespritzt. Dieser Injektor ist so ausgelegt, dass der Weg des ·· ···· ···· • · · ♦ · · · · ······ ♦ ··· • t ♦ · · · · • · · ·· ·· · 5 ...... *· *··

Fluids durch Öffnen oder Verschließen über geeignete Steuerelemente beeinflusst wird. Neben den erwähnten hydraulischen oder pneumatischen Einheiten sind auch elektrische oder servo-elektrische Elemente geeignet, die direkt oder über entsprechende Mittel, wie z. B. Gewindestangen und Gelenke, ein gezieltes Öffnen und Schließen der Verschlusselemente ermöglichen.

Die Öffnungs- und Schließbewegung kann in gesteuerter oder geregelter Weise erfolgen, wobei auch die Öffnungs- und Schließhübe beeinflusst werden können. Die Auslegung der Steuerelemente erfolgt in der Weise, dass der Fluidinjektor auch bei vollem Anliegen des Fluid- und namentlich des Wasserdruckes geschlossen bleibt. Die Öffnung der Einspritzdüse für das Fluid erfolgt erst zu einem vorwählbaren Zeitpunkt nach Beginn der Fluidinjektion bzw. des Aufbaus des Fluiddruckes. Es findet somit ein Vorspannen des Fluids, d. h. ein Unterdrucksetzen, vor der Fluidinjektion statt.

Diese Betriebsweise hat diverse Vorteile:

Bei druckgeregeltem Einspritzen des Fluids erfolgt die Einspritzung in die Schmelze erst, wenn der gewünschte Druck auch tatsächlich erreicht ist oder ein ausreichend hoher Druck zum Eindringen in die Schmelze vorhanden ist. Beim erfindungsgemäßen Verfahren hat die Zeit für den Aufbau des gewünschten Druckes keinen störenden Einfluss auf den Prozess der Fluidinjektion.

Auch bei volumengeregeltem Einspritzen hat die Anlaufphase der Pumpe durch das verzögerte Öffnen des Fluidinjektors keinen störenden Einfluss auf den Füllprozess. 6 Μ ···· ····

Der Fluidinjektor wird während der Vorfüllung der Kavität mit Schmelze umströmt. Bei der Fluidinjektion, insbesondere der Wasserinjektion, bildet sich im Bereich der Verschlusselemente des Fluidinjektors eine erstarrte Randschicht, die beim Einspritzen des Fluids durchbrochen werden muss.

Bei dem bisher üblichen langsamen Druck- oder Volumenaufbau ist zu beobachten, dass diese erstarrte Kappe nicht immer gleichmäßig aufgebrochen wird. Abhängig davon ergeben sich unterschiedliche Ausbildungen des Formteil-Hohlraumes, was unerwünscht ist.

Es hat sich gezeigt, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung diese Nachteile zuverlässig vermieden werden. Durch die Vorspannung des Fluids wird die erstarrte Kappe sicher und gleichmäßig weggesprengt. Die Ausbildung des Hohlraums und die Wanddickenverteilung sind gleichmäßig. Besonders bei schnell erstarrenden Rohstoffen, wie z. B. PA 6 und PA 66 mit und ohne Verstärkung, bringt das erfmdungsgemäße Verfahren deutliche Vorteile.

Bei Formteilen, die mit der Fluidinjektion, insbesondere der Wasserinjektion, hergestellt werden, sind manchmal angussnah oder in einem Abstand vom Anguss Masseanhäufungen zu beobachten, die gelegentlich zu Vakuolen in der Wandung fuhren können. Diese Fehlstellen, die z. B. von einer zumindest zeitweise zu geringen Menge und/oder einem zeitweiligen Druckeinbruch an eingespritztem Fluid herrühren können, können durch das Vorspannen des Fluids vor der Einspritzung in die Schmelze vermieden werden.

Die für dieses Verfahren geeigneten Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass die Steuermittel so ausgelegt sind, dass auch bei Anliegen des vorgewählten Fluiddruckes oder des infolge der vorgewählten Menge sich • · ·· · · ········ • · ♦ · · · ·· • · · · ·· · ··· ······ · · • · t ·· · · · · 7 ........... ergebenden Fluiddruckes kein Öffnen des Fluidinjektors erfolgt. Das oder die Verschlusselemente öffnen erst dann, wenn die dafür vorgesehenen Betätigungsmittel aktiviert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass über zwei entsprechende Kolben-Zylinder-Einheiten unterschiedliche Kolbenflächen eingesetzt werden, über die die auftretenden Drücke gesteuert oder geregelt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die zwischen Druckregelventil bzw. Pumpe und dem Fluidinjektor befindliche Luft komprimiert oder verdrängt wird und somit das Fluid, insbesondere Wasser, direkt am Injektor anliegt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Fluidinjektion direkt ohne störendes Luftpolster aus den Leitungen beginnt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch den im Fluidinjektor beim Öffnen bereits anliegenden Fluiddruck sehr kurze Füllzeiten erreicht werden können, da der Druck sich nicht erst aufbauen muss.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Arten der Fluidinjektion.

So kann zunächst eine bestimmt Menge Kunststoff und danach dass Fluid eingespritzt werden, in der Weise, dass die vollständige Füllung des Formnestes infolge der Fluideinspritzung erfolgt.

Es ist auch möglich, zunächst die Kavität vollständig oder überwiegend vollständig mit Schmelze zu füllen und durch zeitversetztes Einspritzen des Fluids Teile der Schmelze in eine oder mehrere Nebenkavitäten zu verdrängen.

Auch ist es möglich, nach der zunächst erfolgten vollständigen oder überwiegend vollständigen Füllung durch die Fluideinspritzung Teile der Schmelze in den Schneckenvorraum zurückzudrücken.

Das Verfahren kann in Verbindung mit den Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren verwendet werden. Dabei können die zwei oder mehr Rohstoffe mit Zeitversatz in gleiche oder unterschiedliche Kavitäten eingespritzt werden, die auch durch geeignete Werkzeugmittel voneinander getrennt sein können. Besonders vorteilhaft hat sich auch die Verbindung der Erfindung mit dem Co-Injektions-Verfahren - Sandwich-Verfahren -erwiesen.

Das Einspritzen von einer oder mehreren Kunststoffen gegen einen im Werkzeug aufgebauten Gasgegendruck bietet insbesondere bei dickwandigen und treibmittelhaltigen Kunststoffen in Verbindung mit der Erfindung Vorteile.

Die verwendeten Kunststoffe können Thermoplaste oder auch wärmehärtende Kunststoffe wie z. B. Duroplaste und Elastomere sein. Die verwendeten Kunststoffe können mit geeigneten Zusätzen versehen sein, z. B. Füll- und Verstärkungsstoffen, chemischen und/oder physikalischen Treibmitteln und anderen für den Prozess der Fluidinjektion oder für die herzustellenden Formteile vorteilhaften Zusatzstoffen.

Die Werkzeuge für das erfindungsgemäße Verfahren können gekühlt, temperiert oder beheizt werden, abhängig von Kunststoff, Produkt und gewünschten Eigenschaften. Durch geeignete Mittel können Kühlen, Temperieren und Heizen auch zyklisch erfolgen, z. B. während des Herstellprozesses eines Formteils. Der Fluidinjektor für das ·· ·· ·· ···· ···· • ·· ·♦ · ·· ······ · *·· ······ · # • · · · · ·· · v 9 ........... erfindungsgemäße Verfahren kann gekühlt, temperiert oder beheizt werden, abhängig von Kunststoff, Produkt und gewünschten Eigenschaften.

Durch geeignete Mittel können Kühlen, Temperieren und Heizen auch zyklisch erfolgen, z. B. während des Herstellprozesses eines Formteils.

Abhängig von Stückzahl, Rohstoff, Formteil, Eigenschaften oder anderen Faktoren kommen Werkzeuge mit einer oder mehreren Kavitäten zum Einsatz. Abhängig von Stückzahl, Rohstoff, Formteil, Eigenschaften oder anderen Faktoren können ein oder mehrere Fluidinjektoren pro Kavität verwendet werden.

Als Fluid eignen sich neben Gas insbesondere Wasser oder Öl, aber auch andere Fluide.

In den Zeichnungen sind Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Schnitt durch ein Einspritzelement in geschlossener Position des Fluidaustritts,

Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 in geöffneter Position des Fluidaustritts,

Fig. 3 a den axialen Endbereich eines Einspritzelements gemäß einer ersten Ausgestaltung des Fluidaustritts in geschlossener (oben) und geöffneter (unten) Position des Fluidaustritts,

Fig. 3b in der Darstellung gemäß Fig. 3a eine zweite Ausgestaltung des Fluidaustritts, ·· ·· ·· ···· ···· • · · i · · ·· ······ » ··· ······ · · io • · · ·· ·· · ·

Fig. 3c in der Darstellung gemäß Fig. 3a eine dritte Ausgestaltung des Fluidaustritts,

Fig. 4 in der Darstellung gemäß Fig. 1 schematisch den Schnitt durch ein Einspritzelement gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung,

Fig. 5 ein Einspritzelement für Fluid mit Mitteln zum Öffnen und Schießen eines Verschlusselements und mit Leitungen für Kühlfluid,

Fig. 6 eine Spritzgießvorrichtung unter Verwendung von Neben- oder Überlaufkavitäten im Spritzgießwerkzeug,

Fig. 7 das Spritzgießwerkzeug einer Spritzgieß Vorrichtung unter Verwendung einer Neben- oder Überlaufkavität und

Fig. 8 das Spritzgießwerkzeug einer Spritzgießvorrichtung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Einspritzelements 5, das auch als Fluidinjektor, Fluidinjektionsbaustein, Einspritzbaustein für Fluide oder Fluideinspritzdüse bezeichnet werden kann. Das Einspritzelement 5 ist der Baustein, durch den Fluid in die Kavität 2 eines Spritzgießwerkzeugs 3 eingespritzt wird.

Es ist ein einteilig dargestelltes Einspritzelement 5 dargestellt, der im linken Teil ein Verschlusselement 6 mit Ventilsitz 13 aufweist und im rechten Teil Mittel 12 zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements. 11 ·· • · · • · · • · · • · · ·· ·· ·« ···· ··· • • • • • • ·· • ··· • • • • • • • • · ·· ·· ·· ···

Das Fluid wird durch eine Fluidversorgungsleitung 8 injiziert. Ein durch einen Steuermedien-Abfluss 19 eingebrachtes hydraulisches oder pneumatisches Medium bewirkt ein Zurückziehen des Verschlusselements 6 und damit ein Schließen der Einspritzdüse bzw. des Ventilsitzes 13. Diese Position des Einspritzelements 5 ist in Fig. 1 dargestellt und mit A bezeichnet. Der Ventilsitz 13 verhindert ein Austreten des Fluids.

Sobald das hydraulische Medium auf einen Steuermedien-Zufluss 18 gegeben und der Steuermedien-Abfluss 19 druckentlastet wird, öffnet das Verschlusselement 6 im Baustein und ermöglicht die Einspritzung des Fluids durch einen Fluidaustritt 7. Diese Situation ist in Fig. 2 dargestellt und mit B bezeichnet.

Nur angedeutet sind Dichtflächen 20, durch die Fluid gegen das Formnest und gegen die Atmosphäre sowie Fluid gegen die Hydraulik bzw. Pneumatik abgedichtet wird. Es werden hier Dichtelemente eingesetzt, die den hohen Drücken und den Bewegungen standhalten.

Nur angedeutet ist ein Wegmesselement 21 zur Wegerfassung des stangen-förmigen Grundkörpers 14 des Verschlusselements 6. Hiermit können der Öffnungsweg und die Öffiiungs- und Schließgeschwindigkeit zwecks Regelung bzw. Steuerung erfasst werden.

In den Figuren 1 und 2 zu erwähnen ist noch eine Bohrung 15, die den stangenförmigen Grundkörper 14 des Verschlusselements 6 aufnimmt und führt. ·· #· ·· ···· ···♦ «····· · · · ······ · ··· ··♦··· · · • · · t · · · ♦ · 12 *· ..........

Fig. 3 zeigt verschiedene Ausführungsformen des Ventilsitzes 13 des Einspritzelements 5 mit dem Verschlusselement 6. Oben sind jeweils die geschlossenen Positionen A und unten die geöffneten Positionen B dargestellt.

In Fig. 3a ist ein stechender Injektor dargestellt. Fig. 3b zeigt einen ziehenden Injektor. Fig. 3c zeigt eine Ausführungsform mit seitlichem Fluidaustritt. Das sind nur einige Ausführungsformen. Andere Ausführungen sind möglich.

Fig. 4 zeigt das Verschlusselement 5 analog zu Fig. 1 bzw. Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, dass das Verschlusselement 6 eine Führung 16 zwischen Ventilsitz (Dichtfläche) 13 und der Führung des Grundkörpers 14 in der Bohrung 15 aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass beim erfindungsgemäßen Vorspannen des Einspritzelements 5 mit Fluid und beim Einspritzen erhebliche Seitenkräfte auf das Verschlusselement 6 einwirken, die durch die Führung 16 abgefangen werden. Diese Führung 16 kann durch Stege, mehrere Führungsflächen, ein eingefrästes Gewinde oder andere Maßnahmen realisiert werden. Zu beachten ist, dass die Führung 16 den Fluss des durchströmenden Fluids möglichst wenig behindern darf. Die Führung 16 ist in einem entsprechenden Bohrungsbereich 17 aufgenommen und geführt.

Fig. 5 zeigt ein Einspritzelement 5 (Fluidinjektor), wobei ein Injektorkopf dargestellt ist, der in den Formnesthohlraum hineinragt, und ein Verschlusselement 6 samt Mittel 12 zum öffnen und Schließen des Fluidaustritts. Durch die Fluidversorgungsleitung 8 wird das Fluid eingespritzt.

Ferner sind Leitungen 22 dargestellt, die eine Kühlung, Temperierung oder Beheizung des Injektorkopfes oder von Teilen des Injektors ermöglichen.

Fig. 6 zeigt eine Spritzgieß Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist eine Plastifizier- und Einspritzschnecke 24 in einer Plastifiziereinheit 11 mit Schneckenvorraum 10, die bei der Schubschneckenausführung auch die Einspritzung des Kunststoffes vomimmt. Die Kunststoffschmelze wird in das zweiteilige Spritzgießwerkzeug 3 mit den Werkzeughälften 3a und 3b mit der Kavität 2 über den Angusskanal 25 eingespritzt, um das Formteil 23 auszubilden, das in seinem Inneren einen Hohlraum 4 haben soll.

Alternativ zur Schubschnecke ist natürlich auch dankbar, dass das Plastifizieren und das Einspritzen über getrennte Systeme erfolgen, z. B. mit Plastifizierschnecke und Schmelzespeicher zum Einspritzen. Das Fluid wird dabei zwischen der Öffnung des Schmelzesystems und dem Werkzeughohlraum eingespritzt.

Dargestellt sind zwei Nebenkavitäten 9, die über Verschlusselemente 26 mit der Kavität 2 verbunden sind.

Nicht dargestellt sind die Mittel zur Fluidaufbereitung, z. B. eine Druckerzeugungseinheit, elektrische Steuerungs- und Regelungselemente für den Druck oder Volumenstrom des Fluids, die als solche bekannt sind.

Fig. 7 und Fig. 8 zeigen verschiedene Formen der Fluidinjektion.

In Fig. 7 ist ein Werkzeug 3 mit einem Überlauf 9 dargestellt, bei dem ein Fluidinjektor 28 (gezeigt ist eine Einspritzöffhung für Fluid) im Angusskanal und ein weiteres Einspritzelement (Fluidinjektor) 5 im Überlauf 9 angeordnet ist. Durch den Injektor 5 kann z. B. das im Formnest befindliche Fluid aus dem Formteil 23 herausgeblasen werden. Genauso ist es möglich, durch das Einspritzelement 5 das Fluid einzuspritzen und die überschüssige Schmelze zurück in Richtung des Schneckenvorraums 10 (s. Fig. 6) zurückzudrängen.

In Fig. 8 ist dargestellt, wie bei einem Werkzeug 3a, 3b ohne Überlauf oder Nebenkavität durch das Einspritzelement (Injektor) 5 das Fluid eingespritzt wird und dadurch die überschüssige Schmelze zurück in Richtung des Schneckenvorraums 10 (s. Fig. 6) verdrängt wird. Der Ort des Einspritzelements 5 ist also als Ausblasstelle 27 für Fluid ausgebildet. 15 ·· ·· ·· ···· ··· • • • • • • • • • • • • ·· • ·♦· • · • · • • • · • · • • • ·

Bezugszeichenliste:

Spritzgießvorrichtung

Kavität

Spritzgießwerkzeug

Werkzeughälfte

Werkzeughälfte

Hohlraum

Einspritzelement V erschlusselement

Fluidaustritt

Fluidversorgungsleitung

Nebenkavität

Schneckenvorraum

Plastifiziereinheit

Mittel zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements

Ventilsitz

Grundkörper

Bohrung Führungsfläche

Bohrungsbereich

Steuermedien-Zufluss

Steuermedien-Abfluss

Dichtfläche

Wegmesselement

Leitungen für Kühlfluid

16 • · • I ·· ···· ·ΙΜ • · · · · • ·* · ··· * t · · « • · · · · · 23 24 25 26 27 28

Formteil

Plastifizier- und Einspritzschnecke Angusskanal

Verschlusselement zur Nebenkavität Ausblasstelle für Fluid Einspritzöffnung für Fluid A geschlossene Position B geöffnete Position

Claims (19)

17 ·· ·· ·· Μ·· ···· ······ · · · ······ · ··· • · * · · · * • · · « · · · · · Patentansprüche: 1. Verfahren zum Spritzgießen eines Formteils aus Kunststoff in einer Spritzgießvorrichtung (1), wobei schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in die Kavität (2) eines Spritzgießwerkzeugs (3) eingespritzt wird und wobei zur Bildung eines Hohlraums (4) im Inneren des Formteils in das noch schmelzflüssige Kunststoffmaterial ein Fluid mittels mindestens eines Einspritzelements (5) injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen des Fluids in das Kunststoffmaterial so erfolgt, dass zunächst ein Verschlusselement (6) des Einspritzelements (5) in eine Position (A) gebracht wird, in der der Austritt von Fluid aus dem Einspritzelement (5) und in das Kunststofifmaterial unterbunden ist, dass dann bei mit dem Verschlusselement (6) verschlossenen Fluidaustritt (7) des Einspritzelements (5) in einer Fluidversorgungsleitung (8), die das Einspritzelement (5) mit Fluid versorgt, ein Überdruck im Fluid aufgebaut wird und dass beim Vorliegen eines definierten Vorspanndruckes im Fluid und/oder beim Vorliegen eines definierten Zeitpunktes der Fluidaustritt (7) des Einspritzelements (5) geöffnet wird (B), um den Eintritt des Fluids in das Kunststoffmaterial zu ermöglichen. 2. 2. ·· »· ·· ···· ···· • ·# ·· · «· ······ · ··· ······ i • · · · · · · · · 18 ......... Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und/oder das Schließen des Fluidaustritts (7) des Einspritzelements (5) in gesteuerter Weise erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und/oder das Schließen des Fluidaustritts (7) des Einspritzelements (5) in geregelter Weise erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln des Öffnens und/oder des Schließens des Fluidaustritts (7) die Verschiebebewegung des Verschlusselements (6) herangezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wasser eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Gas eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffinaterial gemäß einem vorgegebenen Druckprofil in geregelter Weise erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffmaterial gemäß einem vorgegebenen Volumenstrom in geregelter Weise erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffmaterial erst erfolgt, ·· ···· ···· 19 ........... nachdem die Kavität (2) weitgehend oder vollständig mit Kunststoffmaterial gefüllt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffmaterial dieses in mindestens eine Nebenkavität (9) ausgetrieben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Einspritzung des Fluids in das Kunststoffmaterial dieses in den Schneckenvorraum (10) einer Plastifiziereinheit (11) zurückgetrieben wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffinaterialien zur Ausbildung des Formteils eingesetzt werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial in die Kavität (2) bei einem in dieser aufgebauten Gasgegendruck eingespritzt wird.

14. Spritzgießvorrichtung (1) zum Spritzgießen eines Formteils aus Kunststoff, die ein Spritzgießwerkzeug (3) mit einer Kavität (2) zur Aufnahme schmelzflüssigen Kunststoffmaterials aufweist, wobei mindestens ein Einspritzelement (5) zum Einspritzen eines Fluids vorhanden ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch Mittel (12) zum Öffnen und Schließen eines Verschlusselements (6) des Einspritzelements (5) und Mittel zum Aufbau eines Überdrucks im Fluid in einer das Einspritzelement (5) mit Fluid versorgenden Fluidversorgungsleitung (8) bei geschlossener Stellung (A) des Verschlusselements (6).

15. Spritzgieß Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement (6) einen in einem axialen Endbereich angeordneten Ventilsitz (13) aufweist, wobei das Verschlusselement (6) einen axial verschieblichen Grundkörper (14) aufweist.

16. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (12) zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements (6) einen Aktuator umfasst, mit dem der Grundkörper (14) des Verschlusselements (6) axial bewegt werden kann.

17. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) als zylindrischer Körper ausgebildet ist, der zumindest abschnittsweise in einer Bohrung (15) im Verschlusselement (6) angeordnet ist.

18. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) in einem dem Ventilsitz (13) benachbarten Bereich eine im Durchmesser vergrößerte Führungsfläche (16) aufweist, die in einem Bohrungsbereich (17) gleitend angeordnet ist.

19. Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements (6) des Einspritzelements (5) als hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-System ausgebildet sind.

20. Spritzgießvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (12) zum Öffnen und Schließen des Verschlusselements (6) des Einspritzelements (5) als elektrische, insbesondere servo-elektrische Elemente ausgebildet sind.