DE10128458A1 - Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Kunststoffformteils - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten KunststoffformteilsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteiles, das zumindest teilweise aus geschäumtem Kunststoff besteht, mit den Schritten: a) Aufbau eines erhöhten Gasdruckes in der Kavität (2) des Werkzeugs (3), b) Einbringen schäumbarer Kunststoffschmelze über eine Einspritzeinheit (1), c) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials, d) Entformen des Kunststoffformteils. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Eintritt der Kunststoffschmelze der gemäß Schritt a) aufgebaute Gasdruck mit einem Gradienten verändert wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteiles, das zumindestens teilweise aus geschäumtem Kunststoff besteht, mit den Schritten:
Aufbau eines erhöhten Gasdruckes in der Kavität des Werkzeugs, Einbringen schäumbarer Kunststoffschmelze über eine Einspritzeinheit, Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials, Entformen des Kunststoffformteils. - Aus der DE 196 13 134 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem ein Gasinnendruck-Teil gefertigt wird, wobei eine direkte Ausbreitung der Kunststoffschmelze in der Kavität bei Einbringen des Druckgases verhindert wird. Dies wird durch Eingabe eines zweiten Gases zwischen das Formwerkzeug und die Schmelze erreicht. Der Druck des zweiten Gases kann auf verschiedene Arten (Zeit, Schneckenposition, Schmelzedruck etc.) gesteuert und/oder geregelt werden.
- Die US 5,558,824 schlägt ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Gasinnendruck-Teil vor, bei dem die Kavität vor Eingabe des Gases in die Schmelze nur teilweise mit Kunststoffschmelze gefüllt ist.
- Bei den bekannten Verfahren wird die Ausbreitung der Schmelze in die Kavität, die durch Eingabe von Gas in die Schmelze ausgelöst wird, beeinflußt, es kann jedoch nicht der Druck an der Fließfrontschmelze zum jeweiligen Zeitpunkt der Einspritzung individuell verändert werden.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzubieten, bei dem der Massefluß und die Masseverteilung der Kunststoffschmelze während des Einspritzvorganges beeinflußt werden kann.
- In Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Eintritt der Kunststoffschmelze der gemäß Schritt a) aufgebaute Gasdruck mit einem Gradienten verändert, insbesondere erhöht, wird.
- Als einzugebendes Gas ist hierbei vorgesehen, Luft, Stickstoff oder Kohlendioxid einzusetzen.
- Vorteilhafterweise wird nach der Erhöhung des Gasdrucks mit vorgegebenem Gradienten der Gasdruck mit einem vorgegebenen Druckprofil gesteuert oder geregelt. Es kann somit die Schmelze individuell beeinflußt werden.
- Nach der Erhöhung des Gasdrucks mit vorgegebenem Gradienten wird der Gasdruck wieder mit einem vorgegebenen Gradienten abgebaut. Die Erhöhung des Gasdrucks erfolgt geregelt oder gesteuert.
- Alternativ ist vorgesehen, dass nach vorgegebener Zeit nach Erhöhung des Gasdrucks dieser gesteuert oder geregelt wieder abgebaut wird oder der Abbau des Gasdrucks zeitabhängig erfolgt.
- Eine weitere Möglichkeit ist es, den Abbau des Gasdrucks in Abhängigkeit vom Weg, den ein Einspritzelement der Einspritzeinheit zurücklegt, durchzuführen. Dies könnte beispielsweise die zurückgelegte Strecke der Einspritzschnecke sein. Aber auch der Druck in der Schmelze in der Einspritzeinheit oder im Werkzeug kann als Kenngröße zum Abbau des Gasdrucks herangezogen werden. Durch diese Maßnahmen ist es möglich, den Massefluß und die Masseverteilung optimal zu beeinflussen. Durch eine geeignete Ausgestaltung ist es möglich, die ansonsten aufwendige Abdichtung zu vereinfachen oder ganz wegzulassen.
- Die gesamten Verfahrensschritte sind ebenfalls denkbar, wenn zur Veränderung des Gasdruckes nicht eine Erhöhung, sondern eine Erniedrigung vorgesehen wird. Generell ist es günstig, wenn der Gradient mindestens 10 bar pro Sekunde beträgt. Der Gradient sollte nicht mehr als 50 bar pro Sekunde betragen, da sonst Probleme mit den Dichtungen im System auftreten können.
- Beim Einsatz diverser Werkstoffe kann es von Vorteil sein, das gemäß Schritt a) von Anspruch 1 eingebrachte Gas zu temperieren, um beispielsweise bestimmte Reaktionen zu beeinflussen; es wird hier beispielsweise an die Aktivierung eines Treibmittels in der Schmelze gedacht. Das Verfahren kann auch beim Mehrkomponentenspritzgießen vorteilhaft eingesetzt werden, wenn nach Durchführung des Schrittes b) gemäß Anspruch 1 ein weiteres schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität injiziert wird. Gleiches gilt auch für die als Gas- Innendruck-Technik bekannte Technologie. Hierzu ist vorgesehen, dass nach Durchführung des Schritts b) gemäß Anspruch 1 ein Fluid in das noch schmelzflüssige Kunststoffmaterials injiziert wird, wobei als Fluid Stickstoff oder Wasser vorgesehen ist.
- Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann ein kurzer hoher Druckstoß auf die Schmelze beim Eintritt in das Werkzeug erzeugt werden und insbesondere bei dünnwandigen Formteilen, die mit einem chemischen oder physikalischen Treibmittel hergestellt werden, ein vorzeitiges Aufschäumen verhindert werden. Außerdem können gezielt bestimmte Bereiche des Formteils beaufschlagt werden, in dem die Gaseingabe über die Auswerferbereiche oder direkt ins Formnest erfolgt und auf diese Weise zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Drücke erzeugt werden, sofern die Gaseingabe über mehrere Ventile erfolgt. Es werden folglich die Schritte nach Anspruch 1 an unterschiedlichen Stellen mit unterschiedlichen Drücken wiederholt.
- Die Anwendung des Verfahren ist auf viele Bereiche der Kunststofftechnik denkbar. Es kann ebenso bei Werkzeugen mit veränderlichem Volumen - atmende Werkzeuge - wie auch bei Mehrfarbenwerkzeugen eingesetzt werden.
- Das Verfahren ist auch nicht auf den Kunststoff begrenzt, es wird vorzugsweise bei thermoplastischen Kunststoffen seinen Einsatz finden, kann aber auch bei Duroplasten verwendet werden.
- In der Zeichnung ist eine Prinzipskizze eines Vorrichtungsaufbaues zur Anwendung des Verfahrens dargestellt.
- Die Figur zeigt eine Einspritzeinheit 1, über die Kunststoffschmelze bereitgestellt wird. Die Kunststoffschmelze kann mit Treibmitteln versetzt sein oder es wird das Treibmittel, hierbei kann es sich um chemisches oder physikalisches Treibmittel handeln, innerhalb der Einspritzeinheit 1 zugegeben.
- Die Kavität 2 des Werkzeugs 3 wird über ein Einspritzelement 5 mit Druckgas beaufschlagt. Das Einspritzelement 5 steht mit einem Reservoir 4 oder einer anderen Druckgaserzeugungseinheit über geeignete Steuerungsmittel 6 in Verbindung.
- Die Kunststoffschmelze wird in die Kavität 2 des Werkzeuges 3 eingegeben, wobei vor, während oder nach Eintritt der Schmelze in die Kavität 2 der aufgebaute Druck in der Kavität mit einem Gradienten erhöht wird. Die Steuerung oder Regelung des Druckaufbaues ist über die Steuerungsmittel 6, die mit der Maschinensteuerung 7 in Verbindung stehen, nach den verschiedensten Methoden möglich.
- Um das Ausbreiten der Kunststoffschmelze in der Kavität 2 zu erlauben, wird der aufgebaute Gasdruck in der Kavität abgebaut. Dies erfolgt ebenfalls in kontrollierter Weise über die Maschinensteuerung 7 und die Steuerungsmittel 6. Die Maschinensteuerung 7 steht zusätzlich mit Messmitteln 8 in Verbindung, um beispielsweise den Druck in der Kavität oder der Einspritzeinheit, oder die Position der Einspritzeinheit, zu erfassen und mittels dieser Messgrößen den Druckabbau in der Kavität 2 zu bestimmen. Bezugszeichenliste 1 Einspritzeinheit
2 Kavität des Werkzeuges 3
3 Werkzeug
4 Reservoir
5 Einspritzelement
6 Steuerungsmittel
7 Maschinensteuerung
8 Messmittel
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteiles, das
zumindestens teilweise aus geschäumtem Kunststoff besteht, mit den
Schritten:
dadurch gekennzeichnet,
dass unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Eintritt der
Kunststoffschmelze der gemäß Schritt a) aufgebaute Gasdruck mit
einem Gradienten verändert wird.
a) Aufbau eines erhöhten Gasdruckes in der Kavität (2) des
Werkzeugs (3).
b) Einbringen schäumbarer Kunststoffschmelze über eine
Einspritzeinheit (1).
c) Aushärtenlassen des Kunststoffmaterials.
d) Entformen des Kunststoffformteils
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Eintritt der
Kunststoffschmelze der gemäß Schritt a) aufgebaute Gasdruck mit einem
Gradienten erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach
der Erhöhung des Gasdrucks mit vorgegebenem Gradienten der
Gasdruck mit einem vorgegebenen Druckprofil gesteuert oder
geregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
nach der Erhöhung des Gasdrucks mit vorgegebenem Gradienten
der Gasdruck wieder mit einem vorgegebenen Gradienten
abgebaut wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gasdruck geregelt erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gasdruck gesteuert erhöht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass nach vorgegebener Zeit nach Erhöhung des
Gasdrucks dieser gesteuert oder geregelt wieder abgebaut wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abbau des Gasdrucks zeitabhängig erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abbau des Gasdrucks in Abhängigkeit vom Weg erfolgt, den ein
Einspritzelement der Einspritzeinheit (1) zurücklegt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abbau des Gasdrucks in Abhängigkeit des Drucks in der Schmelze
in der Einspritzeinheit (1) oder im Werkzeug (3) erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
unmittelbar vor, während oder unmittelbar nach Eintritt der
Kunststoffschmelze der gemäß Schritt a) aufgebaute Gasdruck mit einem
Gradienten erniedrigt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Gradient mindestens 10 bar pro Sekunde beträgt.
13. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Gas, das gemäß Schritt a) von Anspruch 1
eingebracht wird, temperiert wird.
14. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach Durchführung des Schritts b) gemäß
Anspruch 1 ein weiteres schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in die
Werkzeugkavität injiziert wird.
15. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach Durchführung des Schritts b) gemäß
Anspruch 1 ein Fluid in das noch schmelzflüssige Kunststoffmaterial
injiziert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Fluid Stickstoff ist.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Fluid Wasser ist.
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| DE10128458A DE10128458A1 (de) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Kunststoffformteils |
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| Publication Number | Publication Date |
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