DE10160903B4

DE10160903B4 - Method of cooling molds in the manufacture of plastic injection molded parts

Info

Publication number: DE10160903B4
Application number: DE2001160903
Authority: DE
Inventors: Silke Bergheim; Wolfgang Volker; Thaddäus Poloczek
Original assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: DE10160903A1; DE10160903C5

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen, bei dem durch eine durch Erwärmung gewonnene Kunststoffschmelze (7) unter Druck in eine wenigstens ein Formteil (2, 3) umfassende Spritzgussform eines Formwerkzeuges (1) gepresst wird und anschließend unter Ausbildung eines Spritzgussteils erkaltet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des Formwerkzeugs (1) verdichtetes Gas in einen Hohlraum (11, 11', 12, 12') des Formteils (2, 3) unter Druck eingefüllt und durch nachfolgende Entspannung des verdichteten Gases eine Kühlwirkung erzielt wird.method for the production of plastic injection molded parts, in which by a by heating recovered plastic melt (7) under pressure in an at least a molding (2, 3) comprising injection mold of a molding tool (1) is pressed and then cooled to form an injection molded part, characterized that for cooling of the mold (1) compressed gas in a cavity (11, 11 ', 12, 12 ') of the molded part (2, 3) filled under pressure and by subsequent Relaxation of the compressed gas, a cooling effect is achieved.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen, bei dem durch eine durch Erwärmung gewonnene Kunststoffschmelze unter Druck in eine wenigstens ein Formteil umfassende Spritzgussform eines Formwerkzeuges gepresst wird und anschließend unter Ausbildung eines Spritzgussteils erkaltet. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Formwerkzeug zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The Invention relates to a process for the production of plastic injection molded parts, by a by heating obtained plastic melt under pressure in at least one Molded comprehensive injection mold of a molding tool and then cooled to form an injection molded part. The invention relates further to a mold for performing such a method.

In Kunststoff-Spritzgussverfahren eingesetzte Formteile werden gekühlt, wobei derzeit in der Regel wasserführende Kühlkanäle zum Einsatz kommen, die sich durch das Formteil hindurch erstrecken. Problematisch bei diesen Gegenständen ist jedoch eine deutliche Trägheit der Kühlwirkung, die zu einer Verschlechterung der Produktqualität und zu langsamen Produktionszyklen führt.In Plastic injection molding used moldings are cooled, wherein currently usually water-bearing Cooling channels are used come, which extend through the molding. Problematic at these objects but is a significant inertia the cooling effect, which leads to a deterioration in product quality and slower production cycles leads.

Eine schnellere Temperierung das Formteile und damit eine Verkürzung der Zykluszeit für aufeinanderfolgende Spritzgussvorgänge wird bei einem Verfahren erreicht, das in der DE 692 06 405 T2 ( EP 0 574 475 B1 ) beschrieben ist. Bei diesem vorbekannten Verfahren kommen Formteile aus gesintertem Material zum Einsatz, die kommunizierende Poren enthalten. In den Formteilen sind Expansionskammern angeordnet, die mit Kapillaren, die der Zuführung eines verflüssigten Gases dienen, strömungsverbunden sind. Beim Austritt aus den Kapillaren in die Expansionskammern entspannt das Gas und geht unter starker Abkühlung in den gasförmigen Zustand über. Das auf diese Weise gewonnene kalte Gas strömt durch die Poren des Formteils ab und kühlt dieses ab.A faster tempering of the molded parts and thus a shortening of the cycle time for successive injection molding operations is achieved in a method that in the DE 692 06 405 T2 ( EP 0 574 475 B1 ) is described. In this prior art method, moldings of sintered material are used which contain communicating pores. In the mold parts expansion chambers are arranged, which are flow-connected with capillaries, which serve to supply a liquefied gas. When leaving the capillaries in the expansion chambers, the gas relaxes and goes on with strong cooling in the gaseous state. The obtained in this way cold gas flows through the pores of the molding and cools it off.

Problematisch bei diesem vorbekannten Kühlsystem ist der aufwändige Aufbau der Formteile und der Kältetransport durch stochastisch im Formteil verteilte Poren zur Kunststoffschmelze, der keine gezielte Kältebeaufschlagung einzelner Abschnitte des zu kühlenden Spritzgussteils erlaubt.Problematic in this prior art cooling system is the elaborate one Structure of the molded parts and the refrigeration transport stochastically distributed in the molding pores to the plastic melt, the no targeted Kältebeaufschlagung individual sections of the to be cooled Injection molded part allowed.

Aus der DE 33 22 312 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Spritzgussteilen bekannt, bei dem eine verbesserte Kühlwirkung durch den Einsatz von tiefkalten verflüssigten Gas erzielt wird. Das tiefkalte verflüssigte Gas wird dabei durch Zuleitungen in der Gießform geführt und verdampft beim Kontakt mit der erhitzten Gießform.From the DE 33 22 312 A1 is a method for producing injection-molded parts is known in which an improved cooling effect is achieved by the use of cryogenic liquefied gas. The cryogenic liquefied gas is guided through supply lines in the casting mold and evaporates on contact with the heated casting mold.

Nachteilig bei diesem Gegenstand ist, dass Verwendung von tiefkaltem verflüssigtem Gas eine aufwändige Wärmeisolierung der entsprechenden Zuleitungen erforderlich macht, durch welche die Aufwärmzeit der Gießform nach Beendigung eines Formzyklus verlängert wird. Der fortgesetzte Kälteeintrag kann zudem zu einer Unterkühlung der Gießform führen, weshalb es fallweise erforderlich ist, die Flüssiggaskühlung nur für kleine Bereiche der Gießform vorzusehen.adversely in this subject is that use of cryogenic liquefied Gas an elaborate thermal insulation the corresponding supply lines required by which the warm-up time the mold is extended after completion of a molding cycle. The continued cold entry can also cause hypothermia the mold to lead, why it is occasionally necessary to provide liquid gas cooling only for small areas of the mold.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, die Temperierung von Formteilen, die bei der Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen eingesetzt werden, zu verbessern und damit insbesondere die Zykluszeit für aufeinanderfolgende Spitzvorgänge zu verkürzen.task According to the present invention, the temperature control of moldings, which used in the manufacture of plastic injection molded parts be improved, and thus in particular the cycle time for successive Spitz operations To shorten.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung nit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.This is solved Task by a method having the features of the claim 1 and by a device with the features of the claim 7th

Erfindungsgemäß ist also ein Formteil der Spritzgussform eines Formwerkzeugs mit einem Hohlraum ausgestattet, in den ein verdichtetes Gas unter Druck eingefüllt wird. Nachdem der Hohlraum mit Gas befüllt worden ist, wird das Gas entspannt, wodurch es sich in sehr kurzer Zeit sehr stark abkühlt. Auf diese Weise können dem Formteil zeitgenau Kühlpulse appliziert und dadurch eine schnelle Temperierung des Kunststoff-Formteils bewirkt werden.According to the invention is thus a molding of the injection mold of a mold with a cavity equipped, in which a compressed gas is filled under pressure. After the cavity is filled with gas has been, the gas is released, which makes it very short Time cools down very much. That way you can the molded part timely cooling pulses applied and thus a rapid tempering of the plastic molding be effected.

Um ein vorbestimmtes Temperaturprofil im Formteil zu erzeugen, ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Kühlpulsen vorzusehen. Dabei wird das Gas intermittierend dem Hohlraum zugeführt und jeweils anschließend entspannt. Die Parameter, die zu einer bestimmten Kühlpulsfolge, und damit zu einem bestimmten Temperaturprofil führen, werden dabei beispielsweise empirisch vor einem Produktionszyklen bestimmt. Geeignete Parameter sind beispielsweise der Anfangsdruck oder die Anfangstemperatur des verdichteten Gases oder der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Kühlpulse.Around to produce a predetermined temperature profile in the molding is it is advantageous to have a plurality of successive cooling pulses provided. The gas is intermittently fed to the cavity and in each case subsequently relaxed. The parameters related to a particular cooling pulse train, and thus lead to a specific temperature profile, for example determined empirically before a production cycle. Suitable parameters are for example the initial pressure or the initial temperature of the compressed gas or the time interval of successive Cooling pulses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Parameter der Kühlpulse, wie etwa die Stärke oder der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Kühlpulse, während des Kunststoff-Spritzvorgangs zu regeln. Dabei wird die Temperatur im Formteil oder in der Kunststoffschmelze, bzw. dem Kunststoff-Spritzgussteil laufend oder in kontinuierlichen Abständen erfasst und als Regelgröße zur Berechnung der entsprechenden Parameter eingesetzt.A advantageous development of the invention provides, the parameters the cooling pulses, like the strength or the time interval of successive cooling pulses, while to regulate the plastic injection process. This is the temperature in the molding or in the plastic melt, or the plastic injection-molded part running or in continuous intervals recorded and as a control variable for calculation the appropriate parameters used.

Bevorzugt wird das Formteil zusätzlich zur Kühlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer konventionellen Kühlung unterzogen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Wasserkühlung durch im Formteil hindurchgeführte Kanäle handeln, oder aber – im Falle von porenhaltigen Formteilen aus gesintertem Metall – um die Zuführung eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels in die Poren des Formteils, wie dies beispielsweise in den Druckschriften DE 692 06 405 T2 oder der US 5 021 203 beschrieben wird, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.Preferably, the molding is subjected to conventional cooling in addition to the cooling according to the inventive method. This may be, for example, a water cooling through passages guided in the molding, or - in the case of porous moldings from ge sintered metal - to the supply of a gaseous or liquid coolant in the pores of the molding, as for example in the publications DE 692 06 405 T2 or the US 5 021 203 is described, which is incorporated herein by reference.

Spritzgegossene Teile zeigen oft störende Einfallstellen an der Oberfläche, die darauf zurückzuführen sind, dass Spritzgussteile an Stellen mit großer Wanddicke beim Abkühlen einer stärkeren Schrumpfung unterworfen sind. Abhilfe schafft hier das "Gasinnendruckverfahren" (GID), bei dem ein Gas in die noch weiche Seele eines Spritzgussteiles gedrückt wird. Dadurch entsteht zum einen ein Hohlraum, aufgrund dessen die Wandstärke des Spritzgussteils gemindert wird, zum anderen wird die aushärtende Schmelze durch das eingeführte Gas bis zum Erkalten an die Formteilwand gepresst. Um die Ausbildung derartiger Einfallstellen zu vermeiden, sieht somit eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, die Kunststoffschmelze zumindest im Bereich bestimmungsgemäß verdickter Wände des Spritzgussteils einem GID – Verfahren zu unterziehen.injection molded Parts often show disturbing sink marks on the surface, which are due to that injection molded parts in places with large wall thickness when cooling a stronger shrinkage are subject. The remedy here is the "Gas Innendruckverfahren" (GID), in which a gas is pressed into the still soft soul of an injection molded part. This creates on the one hand a cavity, due to which the wall thickness of Injection molding is reduced, on the other hand, the hardening melt through the introduced Gas pressed until it cools to the molding wall. To the training avoiding such sinking, thus sees a special appropriate training the invention, the plastic melt at least in the area of thickened walls of the intended purpose Injection molded part of a GID process to undergo.

Ein bevorzugtes Gas zum Kühlen des Formkörpers ist Kohlendioxid, das in gasförmigem, flüssigem oder überkritischem Zustand dem Hohlkörper zugeführt wird und das bei einem Entspannungsvorgang, bei der das Kohlendioxid zumindest teilweise in Gasform übergeht, eine besonders gute Kühlwirkung entfaltet.One preferred gas for cooling of the molding is carbon dioxide that is in gaseous, liquid or supercritical Condition is supplied to the hollow body and that in a relaxation process in which the carbon dioxide at least partially in gaseous form, a particularly good cooling effect unfolds.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt vorzugsweise ein Formwerkzeug mit den in Anspruch 7 aufgeführten Merkmalen zum Einsatz. Dieses Formwerkzeug umfasst eine Spritzgussform mit einem Formteil, in welchem Formteil wenigstens ein Hohlraum vorgesehen ist, der mit einer Quelle für ein verdichtetes Gas sowie mit einer Entspannungseinrichtung zur Druckentlastung des Hohlraumes strömungsverbunden ist.to execution the method according to the invention Preferably comes a mold with the features listed in claim 7 for use. This mold comprises an injection mold with a molding in which molding at least one cavity provided is that with a source for a compressed gas and with a relaxation device for Pressure relief of the cavity is fluidly connected.

Zweckmäßigerweise besteht zwischen dem Hohlraum und einem punkt- oder linienförmigen Bereich auf der Oberfläche des Kunststoff-Spritzgussteils eine wärmeleitendende, jedoch gasdichte Verbindung. Beispielsweise wird eine solche Verbindung durch ein gut wärmeleitendes Material zwischen Hohlraum und der dem Spritzgussteil zugewandten Formfläche des Formteils realisiert.Conveniently, exists between the cavity and a point or line area on the surface the plastic injection-molded part a thermally conductive, but gas-tight Connection. For example, such a connection is through good heat conducting Material between the cavity and the mold part facing the injection molded part Realized molding.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Hohlraum wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der an die beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Oberfläche des Kunststoff-Spritzgussteils zugewandte Formfläche angrenzt. Der Kanal kann dabei durch das Formteil selbst hindurchgeführt oder aber in einem mit dem Formteil innigst verbundenem Einsatz aus einem gut wärmeleitendem Material aufgenommen sein.A advantageous development of the invention provides that as a cavity at least one channel is provided to the intended use the surface the plastic injection molded part facing mold surface adjacent. The channel can thereby passed through the molding itself or in a with The insert intimately connected insert made of a good heat-conducting material be included.

Bevorzugt ist der Kanal längs solchen Bereichen der Formfläche des Formkörpers angeordnet, die beim bestimmungsgemäßem Einsatz an verstärkten Wandabschnitten des Kunststoff-Spritzteils angrenzen.Prefers the channel is longitudinal such areas of the molding surface of the molding arranged during normal use of reinforced wall sections adjoin the plastic injection molded part.

Das Formteil kann zweckmäßigerweise mit zusätzlichen Kühleinrichtungen, wie Kanäle oder durchlässige Poren für ein Kühlmittel, versehen sein.The Molded part can expediently with additional Cooling equipment, like channels or permeable Pores for a coolant, be provided.

Anhand der Zeichnungen sollen nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.Based the drawings are intended below an embodiment of the invention be explained in more detail.

In schematischen Ansichten zeigen:In schematic views show:

1: einen Teil eines erfindungsgemäßes Formwerkzeug im Längsschnitt und 1 a part of a mold according to the invention in longitudinal section and

2: die Regelung einer Gaszuführung in das Formwerkzeug aus 1 in einem Blockschaltbild. 2 : the regulation of a gas supply into the mold 1 in a block diagram.

Das in 1 ausschnittsweise gezeigte Formwerkzeug 1 zur Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen umfasst eine Spritzgussform mit zwei Formteilen 2, 3. Zwischen den Formteilen 2, 3 ist ein von Formflächen 4, 5 begrenzter Formhohlraum gebildet, der im bestimmungsgemäßen Einsatz des Formwerkzeugs 1 dazu bestimmt ist, eine Kunststoffschmelze 7 aufzunehmen, aus der sich nach ihrer Erstarrung ein Kunststoff-Spritzgussteil ergibt. Der in 1 gezeigte Ausschnitt umfasst einen Bereich, in dem die Wand des zu formenden Spritzgussteil eine punkt- oder linienförmige Verstärkungszone 8 aufweist, beispielsweise eine der Stabilisierung dienende Verstärkungsrippe.This in 1 partially shown molding tool 1 for the production of plastic injection molded parts comprises an injection mold with two moldings 2 . 3 , Between the moldings 2 . 3 is one of molding surfaces 4 . 5 limited mold cavity formed in the intended use of the mold 1 destined to a plastic melt 7 take up, from which results after their solidification, a plastic injection molded part. The in 1 The detail shown comprises a region in which the wall of the injection molded part to be molded has a point or line-shaped reinforcement zone 8th has, for example, a stabilizing rib serving for stabilization.

Die Erstarrung der Kunststoffschmelze 7 wird durch Wärmeleitung von der Kunststoffschmelze 7 in die Formteile 2, 3 hinein bewirkt. Um diesen Prozess zu beschleunigen, werden die Formteile 2, 3 gekühlt. Hierzu sind in den Formteilen 2, 3 jeweils Kühlkanäle 10, 10', 10'', 10''' für ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, angeordnet. Derartige wasserführende Kühlkanäle 10, 10', 10'', 10''' sind bekannter Stand der Technik.The solidification of the plastic melt 7 is due to heat conduction from the plastic melt 7 in the moldings 2 . 3 into it. To speed up this process, the moldings 2 . 3 cooled. These are in the moldings 2 . 3 each cooling channels 10 . 10 ' . 10 '' . 10 ''' for a cooling medium, for example water, arranged. Such water-carrying cooling channels 10 . 10 ' . 10 '' . 10 ''' are known prior art.

Zusätzlich sind bei dem Formwerkzeug 1 im Bereich der Verstärkungszone 8 Kühlkanäle 11, 11', 12, 12'' für ein verdichtetes Gas, im Ausführungsbeispiel flüssiges oder überkritisches Kohlendioxid, vorgesehen. Bei den Kühlkanälen 11, 11' handelt es sich um Bohrungen im Formteil 2, die in ihrem Querschnitt dem Außenumfang der Verstärkungszone 8 angepasst sind und in geringem Abstand zur Formfläche 4 im Bereich der Verstärkungszone 8 angeordnet sind. Die Kühlkanäle 12, 12' sind demgegenüber in innigst mit dem Formteil 3 verbundenen Einsätzen 13, 13' aus einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, angeordnet. Die Einsätze 13, 13' sind in Nuten 14, 14', die gegenüber der Verstärkungszone 8 im Formteil 3 angeordnet sind, aufgenommen und erstrecken sich mit einer Kühlfläche 15, 15' bis zum Rand der Kunststoffschmelze 7. Zwischen den beiden Einsätzen 13 und 13' ist ein Temperaturfühler 16 eingebaut, der die Temperatur in der Randzone der Kunststoffschmelze 7 misst. Im Ausführungsbeispiel umschließen Einsätze 13, 13' die Kühlkanäle 12, 12' vollständig; es ist jedoch beispielsweise auch vorstellbar, dass die Kühlkanäle in die Oberfläche 5 des Formteils 3 eingefräst und mit einem entsprechenden, gut wärmeleitenden Einsatz lediglich abgedeckt werden.In addition, in the mold 1 in the area of the reinforcement zone 8th cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 '' for a compressed gas, liquid or supercritical carbon dioxide in the embodiment provided. At the cooling channels 11 . 11 ' it concerns holes in the molding 2 , which in their cross section to the outer periphery of the reinforcing zone 8th is are fitting and a short distance to the mold surface 4 in the area of the reinforcement zone 8th are arranged. The cooling channels 12 . 12 ' In contrast, are in intimate with the molding 3 affiliated operations 13 . 13 ' from a good heat conducting material, such as copper, arranged. The stakes 13 . 13 ' are in grooves 14 . 14 ' opposite to the reinforcement zone 8 in the molding 3 are arranged, received and extend with a cooling surface 15 . 15 ' to the edge of the plastic melt 7 , Between the two inserts 13 and 13 ' is a temperature sensor 16 installed, the temperature in the edge zone of the plastic melt 7 measures. In the exemplary embodiment, inserts enclose 13 . 13 ' the cooling channels 12 . 12 ' Completely; However, it is also conceivable, for example, that the cooling channels in the surface 5 of the molding 3 are milled and only covered with a corresponding, good thermal conductivity use.

Die Kühlkanäle 11, 12 sind mit einer – aus 2 ersichtlichen – Zuleitung 18 strömungsverbunden, die an einen Drucktank 19 angeschlossen ist. Im Drucktank 19 wird beispielsweise Kohlendioxid unter Druck im flüssigen Zustand bei Umgebungstemperatur gespeichert. In der Zuleitung 18 ist ferner ein Ventil 20, das den Zustrom von flüssigem Kohlendioxid zu den Kanälen 11, 12 im Formwerkzeug 1 regelt, sowie ein Entspannungsorgan 21 zum Entspannen des in den Kanälen 11, 12 befindlichen flüssigen oder überkritischen Kohlendioxids vorgesehen. Das Ventil 20 und das Entspannungsorgan 21 sind mittels einer elektronischen Steuereinheit 23 steuerbar, die zugleich mit dem Temperaturfühler 16 über eine Messleitung 24 datenverbunden ist.The cooling channels 11 . 12 are with a - off 2 apparent - supply line 18 fluidly connected to a pressure tank 19 connected. In the pressure tank 19 For example, carbon dioxide is stored under pressure in the liquid state at ambient temperature. In the supply line 18 is also a valve 20 that the flow of liquid carbon dioxide to the channels 11 . 12 in the mold 1 regulates, as well as a relaxation organ 21 to relax in the channels 11 . 12 provided liquid or supercritical carbon dioxide. The valve 20 and the relaxation organ 21 are by means of an electronic control unit 23 controllable, which at the same time with the temperature sensor 16 via a measuring line 24 is data-connected.

Beim Einsatz des Formwerkzeugs 1 wird die Kunststoffschmelze 7 unter hohem Druck in den Hohlraum zwischen den Formflächen 4, 5 eingepresst. Durch den Kontakt mit den Formflächen 4, 5 der gekühlten Formteile 2, 3 wird der Kunststoffschmelze 7 Wärme entzogen, wodurch bereits während der Formfüllung zumindest in den Randbereichen der Kunststoffschmelze 7, die den Formflächen 4, 5 benachbart sind, Erstarrung einsetzt.When using the mold 1 becomes the plastic melt 7 under high pressure in the cavity between the molding surfaces 4 . 5 pressed. By contact with the mold surfaces 4 . 5 the cooled moldings 2 . 3 becomes the plastic melt 7 Heat removed, thereby already during the mold filling at least in the edge regions of the plastic melt 7 that the molding surfaces 4 . 5 are adjacent, solidification sets in.

Um Einfallstellen oder Blasen an der Oberfläche des fertigen Spritzgussteils zu vermeiden, wird die Kunststoffschmelze im Bereich der Verstärkungszone 8 einem Gasinnendruckverfahren (GID) unterzogen. Dabei wird in die noch flüssige Kunststoffschmelze 7 Gas mit hohem Druck eingepresst. Dadurch bildet sich durch Verdrängen der Kunststoffschmelze 7 im Innern der Verstärkungszone 8, beabstandet von den Formflächen 5, 4, ein Hohlraum 25 aus. Nachdem die Kunststoffschmelze 7 etwas abgekühlt ist, wird nochmals Gas mit etwa 400bar in den Hohlkörper 25 eingepresst. Nach der vollständigen Erstarrung und Aushärtung der Kunststoffschmelze 7 kann das Gas aus dem Hohlraum 25 zurückgewonnen werden.In order to avoid sink marks or bubbles on the surface of the finished injection molded part, the plastic melt is in the region of the reinforcement zone 8th subjected to an internal gas pressure (GID). This is in the still liquid plastic melt 7 Pressed gas at high pressure. This forms by displacing the plastic melt 7 inside the reinforcement zone 8th spaced from the forming surfaces 5 . 4 , a cavity 25 out. After the plastic melt 7 has cooled down a little more gas with about 400bar in the hollow body 25 pressed. After complete solidification and curing of the plastic melt 7 can the gas from the cavity 25 be recovered.

Während des Erstarrungsvorgangs werden die Formteile 2, 3 gekühlt. Dies erfolgt zum einen dadurch, dass durch die Kanäle 10, 10', 10'', 10''' kontinuierlich eine Wasserkühlung stattfindet, zum anderen wird der Bereich um die Verstärkungszone zusätzlich durch Entspannung des verdichteten Gases in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' gekühlt, wie dies im folgenden genauer beschrieben wird.During the solidification process, the moldings 2 . 3 cooled. This is done firstly by the fact that through the channels 10 . 10 ' . 10 '' . 10 ''' On the other hand, the area around the reinforcement zone is additionally enhanced by relaxation of the compressed gas in the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' cooled, as will be described in more detail below.

Die Entspannungskühlung in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' wird dadurch erreicht, dass vor Beginn des Kühlvorgangs die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12' mit flüssigem Kohlendioxid einer vorgegebenen, beispielsweise der Umgebungstemperatur entsprechenden, Temperatur gefüllt werden, das aus dem Drucktank 19 durch die Zuleitung 18 herangeführt wurde. Nach Beendigung des Befüllvorgangs wird das Ventil 20 geschlossen und damit die Strömungsverbindung zwischen dem Drucktank 19 und den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' unterbrochen. Anschließend wird das Entspannungsorgan 21 geöffnet. Dabei erfolgt eine schlagartige Entspannung des in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' befindlichen Kohlendioxids, wobei dieses vom flüssigen in den gasförmigen Zustand bzw. in Kohlendioxidschnee übergeht, wobei letzterer rasch sublimiert. Der Entspannungsvorgang führt zu einer starken Abkühlung des Kohlendioxids in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12', und damit zu einer Abkühlung der Formteile 2, 3 zumindest im Bereich um die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12' herum. Das bei der Entspannung entstehende Kohlendioxidgas wird über eine Ableitung 26 abgeführt und steht einer Wieder- bzw. Weiterverwertung zur Verfügung.The expansion cooling in the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' is achieved in that before the start of the cooling process, the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' be filled with liquid carbon dioxide of a predetermined, for example, the ambient temperature corresponding to the temperature from the pressure tank 19 through the supply line 18 was introduced. After completion of the filling process, the valve 20 closed and thus the flow connection between the pressure tank 19 and the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' interrupted. Subsequently, the relaxation organ 21 open. There is a sudden relaxation of the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' carbon dioxide, which passes from the liquid to the gaseous state or in carbon dioxide snow, the latter sublimating rapidly. The relaxation process leads to a strong cooling of the carbon dioxide in the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' , and thus to a cooling of the moldings 2 . 3 at least in the area around the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 ' around. The resulting during the relaxation of carbon dioxide gas is via a derivative 26 discharged and is available for recycling or further utilization.

Die durch die oben beschriebene Entspannungskühlung erzielbare Kühlwirkung hängt von der Stärke und Anzahl der einzelnen dabei erzeugten Kühlpulse sowie von deren zeitlichem Abstand ab. Die Stärke der Kühlpulse wird insbesondere durch den Druck und der Temperatur des flüssigen Kohlendioxids vor der Entspannung, sowie dem Druck des gasförmigen Kohlendioxids nach der Entspannung bestimmt. Die in einer Zeiteinheit abzugebende Kühlpulsfolge kann dabei für einen Formvorgang fest vorgegeben sein. Die Kühlpulsfolge wird in diesem Fall nach einem fest vorgegebenen Programm durch entsprechende automatische Steuerbefehle der Steuereinheit 23 an das Ventil 21, bzw. das Entspannungsorgan 21 bestimmt. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch vorstellbar, die Erzeugung von Kühlpulsen während des Formvorgangs in Abhängigkeit von einer am Temperaturfühler 16 ermittelten Temperatur durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 20 sowie des Entspannungsorgans 21 über die Steuereinheit 23 zu regeln.The cooling effect which can be achieved by the above-described flash cooling depends on the strength and number of the individual cooling pulses generated thereby and on their time interval. The strength of the cooling pulses is determined in particular by the pressure and the temperature of the liquid carbon dioxide before the relaxation, and the pressure of the gaseous carbon dioxide after the relaxation. The cooling pulse train to be delivered in a unit of time can be permanently predefined for a molding process. The cooling pulse train is in this case according to a fixed program by appropriate automatic control commands of the control unit 23 to the valve 21 , or the relaxation organ 21 certainly. However, it is also conceivable within the scope of the invention, the generation of cooling pulses during the molding process in response to a temperature sensor 16 determined temperature by appropriate control of the valve 20 and the relaxation organ 21 via the control unit 23 to regulate.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Abgabe zeitlich und räumlich gut definierter Kühlpulse an die Kunststoffschmelze 7. Insbesondere können Bereiche der Kunststoffschmelze 7, die eine verstärkte Kühlung erfordern, zielgenau mit einem Kühlpuls definierter Stärke und Dauer beaufschlagt werden. Hierdurch kann der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Produktionszyklen für Kunststoff-Spritzgussteile erheblich verkürzt werden. Bei Anwendung eines GID-Verfahrens dient das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch dazu, um durch eine gezielte Kühlung der Kunststoffschmelze 7 im Bereich der Verstärkungszone 8 eine Blasenbildung während der Anwendung des GID-Verfahrens zu verhindern.With the method according to the invention, the delivery is well defined temporally and spatially Cooling pulses to the plastic melt 7 , In particular, areas of the plastic melt can 7 , which require increased cooling, are accurately applied with a cooling pulse of defined strength and duration. As a result, the time interval between successive production cycles for plastic injection molded parts can be considerably shortened. When using a GID method, the method according to the invention is also used, in particular, to achieve targeted cooling of the plastic melt 7 in the area of the reinforcement zone 8th to prevent blistering during application of the GID process.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Kühlung unterschiedlichster Formteile eingesetzt werden. Insbesondere können die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12'' in Formwerkzeugen aus unterschiedlichsten Materialien eingebaut werden. Es ist demgemäss auch möglich, wenngleich die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, die Formteile des Formwerkzeuges aus gesintertem Metall herzustellen, wobei die Formteile kommunizierende Poren enthalten, wie dies beispielsweise in der DE 692 06 405 T2 beschrieben ist.The inventive method can be used for cooling a wide variety of molded parts. In particular, the cooling channels 11 . 11 ' . 12 . 12 '' be installed in molds made of different materials. It is accordingly also possible, although the invention is not limited thereto, to produce the molded parts of the sintered metal mold, the molded parts containing communicating pores, as described, for example, in US Pat DE 692 06 405 T2 is described.

11: Formwerkzeugmold
22: Formteilmolding
33: Formteilmolding
44: Formflächeform surface
55: Formflächeform surface
66
77: KunststoffschmelzePlastic melt
88th: Verstärkungszonereinforcement zone
99
10. 10', 10'', 10''''10th 10 ', 10' ', 10' '' ': Kühlkanal (für Wasserkühlung)cooling channel (for water cooling)
11. 11'11th 11 ': Kühlkanalcooling channel
12. 12'12th 12 ': Kühlkanalcooling channel
13. 13'13th 13 ': Einsatzcommitment
14. 14'14th 14 ': Nutgroove

1515: Kühlflächecooling surface
1616: Temperaturfühlertemperature sensor
1717
1818: Zuleitungsupply
1919: Drucktankpressure tank
2020: VentilValve
2121: Entspannungsorganexpansion element
2222
2323: Steuereinheitcontrol unit
2424: MessleitungMeasurement line
2525: Hohlraumcavity
2626: Ableitungderivation

Claims

Process for the production of plastic injection-molded parts, in which by a plastic melt obtained by heating ( 7 ) under pressure in at least one molded part ( 2 . 3 ) comprehensive injection mold of a molding tool ( 1 ) is pressed and then cooled to form an injection molded part, characterized in that for cooling the mold ( 1 ) compressed gas into a cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) of the molded part ( 2 . 3 ) is filled under pressure and a cooling effect is achieved by subsequent relaxation of the compressed gas.

A method according to claim 1, characterized in that to achieve a predetermined temperature profile, a series of cooling pulses is generated in that the compressed gas intermittently into the cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) is filled and then each relaxed.

A method according to claim 2, characterized in that parameters of the cooling pulses, such as pressure or time interval of two cooling pulses, depending on a in the molded part ( 2 . 3 ) and / or on the plastic melt ( 8th ) are controlled continuously or at regular intervals detected temperature.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the molded part ( 2 . 3 ) is cooled in addition to cooling by the compressed gas with a coolant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic melt ( 7 ) at least in the area ( 8th ) thickened walls simultaneously or with a time delay with the compression of the compressed gas in the cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) is subjected to an internal gas pressure process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that as a compressed gas gaseous, liquid or supercritical carbon dioxide is used, which in the relaxation in the cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) at least partially in gaseous form.

Mold for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising at least one molded part ( 2 . 3 ) for the production of plastic injection molded parts, in which molded part ( 2 . 3 ) at least one cavity is provided, which is connected to a source ( 19 ) for a compressed gas and with a relaxation device ( 21 ) for pressure relief of the cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) is fluidly connected.

Mold according to claim 7, characterized in that between the cavity ( 11 . 11 ' . 12 . 12 ' ) and a point or line area ( 15 . 15 ' ) on the surface of the art fabric injection molded part is a thermally conductive, but gas-tight connection.

Shaping tool according to claim 7 or 8, characterized in that as a cavity at least one of the intended use of the surface ( 4 . 5 ) of the plastic injection-molded part facing molding surface of the molding adjacent channel ( 11 . 11 ' . 12 . 12 '' ) is provided.

Molding tool according to claim 9, characterized in that the channel ( 12 . 12 ' ) in one to the surface ( 5 ) of the plastic injection molded part adjacent insert ( 13 . 13 ' ) is taken from good heat conducting material.

Molding tool according to claim 9 or 10, characterized in that the channel ( 11 . 11 ' . 12 . 12 '' ) is arranged along regions of the mold surface, which adjoin the intended use of reinforced wall sections of the plastic injection-molded part.

Mold tool according to one of claims 7 to 11, characterized in that the molded part ( 2 . 3 ) with additional cooling devices, such as channels ( 10 . 10 ' . 10 '' . 10 ''' ) or pores for transporting a coolant is equipped.