DE102004042250B3

DE102004042250B3 - Verfahren zum Regeln des Fluiddurchflusses beim fluidunterstützten Spritzgiessen

Info

Publication number: DE102004042250B3
Application number: DE102004042250A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Eckardt
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2024-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Fluiddurchflusses bei der Herstellung von hohlen Kunststoffteilen durch Spritzgießen, das die Schritte umfasst: Plastifizieren von Kunststoff mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke (1), Einbringen einer vorgegebenen Menge Kunststoff in eine Kavität (2) eines Spritzgießwerkzeuges (3), Einspritzen von Fluid in die noch plastische Kunststoffmasse über eine Einspritzstelle (6), wobei durch das eingebrachte Fluid die Kunststoffmasse an die Wandung der Kavität (2) gepresst wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Volumenstrom des Fluids in Abhängigkeit vom Druck des Fluids im Bereich der Einspritzstelle (6) zumindest zeitweise geregelt oder gesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Fluiddruckes bei der Herstellung von hohlen Kunststoffteilen durch Spritzgießen, das die Schritte umfaßt: Plastifizieren von Kunststoff mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, Einbringen einer vorgegebenen Menge Kunststoff in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges, Einspritzen von Fluid in die noch plastische Kunststoffmasse über eine Einspritzstelle, wobei durch das eingebrachte Fluid die Kunststoffmasse an die Wandung der Kavität gepresst wird.

Gattungsgemäße Verfahren sind im Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die DE 37 34 164 ein Verfahren, bei dem hohle Kunststoffkörper mittels gasunterstütztem Injektionsverfahren hergestellt werden. Die Eingabe des Gases erfolgt hierbei druckkontrolliert.

Das fluidunterstützte Spritzgießen ist also ein Verfahren, mit dem Formteile mit Hohlräumen erzeugt werden können. Insbesondere bei Verwendung von nicht kompressiblen Fluiden ist es möglich, gleichmäßig ausgestaltete Hohlräume bei kurzen Kühlzeiten zu erreichen. Bei dieser Technik hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das nicht kompressible Fluid in möglichst kurzer Zeit in die bereits im Werkzeug befindliche Schmelze einzuspritzen.

Für die Einspritzung des nicht- kompressiblen Fluids ist es erforderlich, Menge und Druck des eingespritzten Mediums zu kontrollieren. Dazu ist es bekannt, entweder den Volumenstrom zu steuern oder den Druck, wobei sich jeweils die zweite Größe einstellt.

In Versuchen hat sich bewährt, den Druck des Fluids zu regeln und dadurch auf den Volumenstrom Einfluß zu nehmen. Insbesondere bei Werkzeugen mit mehreren Kavitäten hat es sich gezeigt, daß trotz Regelung des Druckes beim Einspritzen unterschiedliche Volumenströme über der Zeit auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Fluidvolumenstrom während der Füllung des Formnestes möglichst gleichmäßig zu halten, um eine gleichmäßige Geschwindigkeit der Fließfront zu erhalten.

Die Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gelöst, daß der Volumenstrom des Fluids in Abhängigkeit vom Druck des Fluids im Bereich der Einspritzstelle zumindestens zeitweise geregelt oder gesteuert wird. Es wird somit eine Korrelation zwischen eingespritztem Volumenstrom und dem Spritzdruck des Mediums erreicht. Diese zeitweise Regelung oder Steuerung des Volumenstroms kann für mehrere Werkzeuge sowie für mehrere Einspritzstellen an einer Kavität, aber auch für mehrere Einspritzstellen an einem Werkzeug mit mehreren Kavitäten erfolgen. Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, daß bei dem Einsatz mehrerer Einspritzstellen die Regelung oder Steuerung getrennt für jede Einspritzstelle erfolgt. Die jeweilige Regelung oder Steuerung des Volumenstromes erfolgt mittels einer Druck- oder einer Volumenregelung.

Die Erfindung umfaßt eine Regelung des Fluidvolumens in Abhängigkeit vom Druck. In jedem Fall wird das Fluidvolumen über der Zeit durch den Druck beeinflußt. Es kann ein gewünschter Volumenstrom geregelt werden, wobei der Druck als Führungsgröße verwendet wird.

In den Zeichnungen ist schematisch eine Beispielvorrichtung dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist:
1 zeigt eine Vorrichtung für ein Werkzeug mit Volumenstromsensor und
2 eine Vorrichtung für ein Werkzeug mit zwei Drucksensoren
Die Erfindung wird wie folgt umgesetzt:
Zwischen Druckregelventil 4 und Fluideinspritzung 6 wird ein Sensor 8 eingesetzt, der den Volumendurchsatz pro Zeit des Fluids mißt. Dieser Wert wird aufgenommen und kann auch graphisch dargestellt werden.
Der gewünschte Volumendurchsatz pro Zeit kann in Form einer Konstanten oder einer Kurve vorgegeben werden. Als Stellgröße zum Erreichen der Sollwerte wird ein Druckregelventil 4 über eine Auswerteeinheit 9 beeinflußt. Ein höherer Druck hat einen größeren Volumenstrom zur Folge, ein geringerer Druck bewirkt einen kleineren Volumenstrom. Über einen Regler wird die Sollkurve für den Druck ermittelt. 1 zeigt hier ein Ausführungsbeispiel.
Alternativ kann der Volumenstrom auch über die Druckdifferenz wie in 2 dargestellt ermittelt werden. Es wird ein erster Druck mittels einem ersten Sensor 10 und ein zweiter Druck mittels eines zweiten Sensors 11 ermittelt und die Differenz in der Auswerteeinheit 9 zur Bestimmung des Volumenstromes herangezogen.
Es ist somit möglich, mit einem vorbestimmten Volumenstrom in die Kavität 2 einzuspritzen, da Druckveränderungen, die auf das Fluid wirken, mittels der Druckmessung 7 aufgenommen und in der Auswerteein heit 9 zu einer Reaktion führen. Dies kann auch dazu führen, dass über das vom Fluidreservoir 5 mehr Fluid zur bereitgestellt wird.
Zur Qualitätssicherung können entweder die Ist-Werte des Fluidvolumenstroms oder des Fluiddruckes oder beide verwendet werden, wobei die graphische Erfassung und die Überwachung von Grenzwerten mit Hilfe einer Hüllkurve möglich ist.
In einer Fortbildung des Verfahrens ist es möglich, von Druck- auf Volumenregelung und umgekehrt zu schalten. Diese Umschaltung kann auch mehrfach hin und her erfolgen, sowohl von der einen Regelung auf die andere als auch umgekehrt. Vorteilhafterweise erfolgt die Umschaltung zeit-, druck- oder volumenabhängig.
Ein weiterer wesentlicher Schritt zur Reduzierung des Kühlvorganges beim Fluidinjektionsverfahren ist der Spülvorgang. Der Spülvorgang setzt nach dem Füllvorgang und eventuell nach einem Druckhalteprozeß ein. Dazu wird ein zweiter Injektor, der zunächst nicht mit Fluiddruck beaufschlagt wurde, mit Druck beaufschlagt, wobei vorher oder gleichzeitig der Druck an der ersten Injektionsstelle abgesenkt wird. Es kann auch der erste Druck beibehalten werden, wenn der zweite Druck höher als der erste gewählt wird. Entscheidend ist ein Druckgefälle zwischen beiden Injektoren.
Das Durchflußvolumen kann über das Druckgefälle zwischen beiden Injektoren beeinflußt werden.
Besonders bewährt hat es sich jedoch, den Volumenstrom des Fluides während der Zirkulation zumindest zeitweise zu steuern oder zu regeln; wobei der Druck als Führungsgröße verändert wird.
Weitere Merkmale sind, daß bei Verwendung von Druckerzeugungseinheiten mit Speichersystem das Fluid für die Füllung des Formteils aus dem Speicher entnommen wird.
Das für die Kühlzirkulation benötigte Fluid kann ebenfalls dem Speicher entnommen werden, es kann jedoch auch direkt der Hochdruckpumpe für das Fluid entnommen werden. Dies kann deshalb sinnvoll sein, wenn lange Spülzeiten bei gleichzeitig größeren Volumenströmen gefordert werden. In diesem Fall muß das Speichervolumen der Anlagen nicht auf dieses große Volumen angepaßt werden.

1: Plastifizier- und Einspritzschnecke
2: Kavität von 3
3: Werkzeug
4: Regelmodul
5: Fluidreservoir
6: Einspritzstelle
7: Druckmessung
8: Sensor für Volumenstromermittlung
9: Auswerteeinheit
10: erster Sensor für Druckmessung
11: zweiter Sensor für Druckmessung

Claims

Verfahren zum Regeln des Fluiddurchflusses bei der Herstellung von hohlen Kunststoffteilen durch Spritzgießen, das die Schritte umfasst: Plastifizieren von Kunststoff mittels einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, Einbringen einer vorgegebenen Menge Kunststoff in eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges, Einspritzen von Fluid in die noch plastische Kunststoffmasse über eine Einspritzstelle, wobei durch das eingebrachte Fluid die Kunststoffmasse an die Wandung der Kavität gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des Fluids in Abhängigkeit vom Druck des Fluids im Bereich der Einspritzstelle zumindest zeitweise geregelt oder gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Volumenstromes für mehrere Werkzeuge erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Volumenstromes für mehrere Einspritzstellen an einer Kavität erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Volumenstromes für mehrere Einspritzstellen an einem Werkzeug mit mehreren Kavitäten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Volumenstromes bei Einsatz mehrerer Einspritzstellen für jede Einspritzstelle getrennt geregelt oder gesteuert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom druck- oder volumengeregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschaltung von Druck- auf Volumenregelung und umgekehrt möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung zeit-, druck- oder volumenabhängig erfolgt.