DE102005015491A1 - Method for injection moulding of plastics with monitored rate of change of pressure with displacement for accurate determination of backing pressure during cooling phase - Google Patents

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Abstract

A method for improved injection moulding of plastics monitors the rate of change of pressure with displacement/time to characterize the particular plastic and thereby determine the backing pressure required during the cooling phase, i.e. to ensure that sufficient backfill is applied to correct for shrinkage. The monitored pressure gradient is compared with machine stored gradients to generate the optimum pressure gradient for the injection process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformteilen, das die Schritte umfasst: a) Plastifizieren von Kunststoff in einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, b) Einspritzen von plastischer Masse mittels der Einspritzschnecke, c) wobei ein bestimmter erster Schmelzedruck erzeugt wird, um eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges volumetrisch zu füllen, d) Überwachen des Schmelzedruckes durch Messen, e) Ändern des Schmelzedruckes auf einen zweiten bestimmten Schmelzedruck, um der materialabhängigen Schwindung beim Abkühlen entgegenzuwirken.The Invention relates to a method for injection molding plastic moldings, comprising the steps of: a) plasticizing plastic in a plasticizer and injection screw, b) injection of plastic mass by means of the injection screw, c) wherein a certain first melt pressure is generated to a cavity an injection mold fill volumetrically, d) Monitor the melt pressure by measuring, e) changing the melt pressure on a second specific melt pressure to the material-dependent shrinkage on cooling counteract.

Bei der Herstellung von Kunststoffteilen wird klassifizierte Kunststoffmasse in ein Werkzeug eingebracht. Nachdem die Kavität volumetrisch gefällt ist steigt der Druck in der Schmelze stärker an. Dieser Druck ist meist höher als er für die Formfüllung erforderlich wäre, es tritt somit eine Druckspitze auf. Dieser plötzliche Druckanstieg wird heute als Kenngröße genutzt, um vom Einspritzdruck auf den Nachdruck umzuschalten, um ausreichend Material nachzuführen, welches durch Schwindung während des Abkühlprozesses vom Kavitätsvolumen verloren geht.at The production of plastic parts is classified plastic mass placed in a tool. After the cavity is volumetrically precipitated increases the pressure in the melt stronger at. This pressure is usually higher as he for the mold filling would be required It thus occurs on a pressure peak. This sudden increase in pressure is today used as a parameter, to switch from the injection pressure to the holding pressure to sufficient Track material, which by shrinkage during the cooling process from the cavity volume get lost.

Sind jedoch nun Fließeigenschaften des Kunststoffes aufgrund von Chargenschwankungen bei der Herstellung unterschiedlich, müssen die Umschaltwerte (Zeit, Weg oder Druck) nachjustiert werden, um ein Überspritzen der Form bei Viskositätsabnahme oder ein unvollständiges Formfüllen bei Viskositätszunahme zu verhindern.are but now flow properties of the plastic due to batch variations in production different, must the switching values (time, distance or pressure) are readjusted to an overspray the mold with viscosity decrease or an incomplete one form filling at viscosity increase to prevent.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren anzubieten, bei dem das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck in Abhängigkeit der Materialeigenschaften erfolgen kann.The The object of the invention is to provide an improved process, in which the switching from injection pressure to holding pressure in dependence the material properties can be done.

Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c), also nach dem volumetrischen Füllen, der Druckgradient aus Druck und Zeit oder Druck und Wegeinheit ermittelt wird und dann die Änderung vom ersten Schmelzedruck, also dem Einspritzdruck, auf den zweiten Schmelzedruck, den Nachdruck in Abhängigkeit dieses ermittelten Druckgradienten erfolgt.The solution the object is in connection with the preamble of the claim 1, characterized in that after step c), ie after the volumetric To fill, the pressure gradient of pressure and time or pressure and path unit determined and then the change from the first melt pressure, ie the injection pressure, to the second Melt pressure, the reprint depending on this determined Pressure gradient occurs.

Der Druckgradient ist hauptsächlich abhängig von der Type des Materials, genauer von den elastischen Eigenschaften. Ist die Kavität volumetrisch gefüllt, so wirkt das Massepolster vor der Schneckenspitze wie eine Feder, die eine gewisse Federkonstante besitzt und komprimiert wird. „Weiche" Materialien in dieser Hinsicht sind beispielsweise ungefüllte Polyolefine, „harte" Materialien sind beispielsweise hochgefüllte Polyamide oder Metallfeedstocks.Of the Pressure gradient is mainly dependent on the type of material, more precisely on the elastic properties. Is the cavity volumetrically filled, so the mass cushion in front of the screw tip acts like a spring, which has a certain spring constant and is compressed. "Soft" materials in this For example, unfilled polyolefins are "hard" materials for example, highly filled Polyamides or metal feedstocks.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen dass der ermittelte Druckgradient mit einem in der Maschinensteuerung hinterlegten materialspezifischen Druckgradienten verglichen wird.Further education is provided that the determined pressure gradient with a in the machine control deposited material-specific pressure gradient is compared.

Vorteilhafterweise wird der materialspezifische Druckgradient experimentell ermittelt und als Master in der Maschinensteuerung hinterlegt, um dann für die Änderungen des Schmelzedruckes verwendet zu werden.advantageously, the material-specific pressure gradient is determined experimentally and deposited as master in the machine control, then for the changes the melt pressure to be used.

Die experimentell ermittelten Druckgradienten können in einer Materialdatenbank eingepflegt werden, so dass bei Auswahl des entsprechenden Materialtyps der Umschaltdruckgradient in der Maschinensteuerung automatisch gesetzt wird.The experimentally determined pressure gradients can be found in a material database be entered, so that when selecting the appropriate material type the switching pressure gradient in the machine control automatically is set.

Dieses erfindungsgemäße neuartige Verfahren hat den Vorteil, dass das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck nicht in Abhängigkeit des zu füllenden Volumens der Werkzeugkavität, sondern von dem eingespritzten Material abhängig ist.This inventive novel Method has the advantage that the switching of injection pressure on reprint not dependent of the to be filled Volume of the mold cavity, but depends on the injected material.

Zur Verdeutlichung des Verfahrens werden drei Figuren dargelegt, es zeigtto Clarification of the method, three figures are presented, it shows

1 den Druckverlauf beim Einspritzen 1 the pressure curve during injection

2 einen Druckverlauf eines niedrigviskosen Materials und 2 a pressure curve of a low-viscosity material and

3 den Druckverlauf eines hochviskosen Materials 3 the pressure curve of a highly viscous material

In der 1 ist der Druckverlauf beim Einspritzen dargestellt. Der Druck ist über die Zeit aufgetragen und in die drei Phasen Einspritzen, Halten, also Nachdruck, und Abkühlen aufgeführt. Während des Einspritzens steigt der Druck zunächst stark an, geht in einen leichten Anstiegsbereich über und steigt schlagartig zu einer Druckspitze 2 an. Diese Druckspitze 2 wird standardgemäß als Umschaltpunkt herangezogen, an dem sich dann eine Haltephase, nämlich die Nachdruckzeit, mit ei nem konstanten Druckverlauf anschließt, bis der Druck im Abkühlbereich auf Null sinkt. Der Vollständigkeit halber sind noch der Hub (gestrichelte Linie) und die Geschwindigkeit (gepunktete Linie) in der Figur dargestellt.In the 1 the pressure curve during injection is shown. The pressure is plotted over time and in the three phases of injection, holding, so reprint, and cooling listed. During injection, the pressure initially increases sharply, goes into a slight rise range and abruptly increases to a pressure peak 2 at. This pressure peak 2 is used as standard switching point, then followed by a holding phase, namely the holding pressure, with egg nem constant pressure curve, until the pressure in the cooling zone drops to zero. For completeness, the stroke (dashed line) and the speed (dotted line) are still shown in the figure.

Die 2 und 3 verdeutlichen, dass als Bezugsgröße nicht zwingend diese Druckspitze zum Umschalten herangezogen werden muss, sondern der Druckgradient eines jeden Materials als konstante Größe eine geeignetere Bezugsgröße für das Umschalten ist. 2 zeigt den Druckverlauf eines Polypropylens mit einer hohen Viskosität. Auch hier ist ein Druckanstieg zu verzeichnen, der im Umschaltpunkt vorliegt. Betrachtet man in diesem Umschaltpunkt den Druckgradienten zwischen Druck und Zeit und vergleicht diesen mit dem Druckgradienten bei einem Polypropylen mit niedriger Viskosität, wie er in 3 dargestellt ist, so ist festzustellen, dass an der vorherigen Druckspitze Pmax dieses Verhältnis gleich ist.The 2 and 3 clarify that as a reference not necessarily this pressure peak must be used for switching, but the pressure gradient of each material as a constant size is a more appropriate reference for the switching. 2 shows the pressure curve of a polypropylene with a high viscosity. Again, there is a pressure increase, which is present at the switching point. If one considers the pressure gradient between pressure and time in this switchover point and compares this with the pressure gradient a low viscosity polypropylene such as that in 3 is shown, it is to be noted that at the previous pressure peak Pmax this ratio is the same.

Somit kann festgestellt werden, dass einmal für ein Material festgehaltener bzw. ermittelter Druckgradient unabhängig von der vorherrschenden Viskosität im Material konstant bleibt. Folglich ist der materialspezifische Druckgradient eine geeignetere Größe für die Festlegung des Umschaltpunktes zwischen Einspritzdruck und Nachdruck. Die anfangs erwähnten Nachteile können somit vermieden werden.Consequently can be stated once detained for a material or determined pressure gradient independent of the prevailing viscosity remains constant in the material. Consequently, the material specific Pressure gradient a more suitable size for the determination of the switching point between injection pressure and holding pressure. The disadvantages mentioned at the beginning can thus be avoided.

11
Druckverlaufskurve allgemeinPressure curve generally
22
Druckspitzepressure peak
33
Druckverlaufskurve von hochviskosem MaterialPressure curve of highly viscous material
44
Druckverlaufskurve von niedrigviskosem MaterialPressure curve of low viscosity material
55
EinspritzbereichInjection region
66
Nachdruckbereichreprint area
77
Kühlbereichcooling area

Claims (4)

Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformteilen, dass die Schritte umfasst: a) Plastifizieren von Kunststoff in einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, b) Einspritzen von plastischer Masse mittels der Einspritzschnecke, c) wobei ein bestimmter erster Schmelzedruck erzeugt wird, um eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges volumetrisch zu füllen, d) Überwachen des Schmelzedruckes durch Messen, e) Ändern des Schmelzedruckes auf einen zweiten bestimmten Schmelzedruck, um der materialabhängigen Schwindung beim Abkühlen entgegenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) der Druckgradient aus Druck und Zeit oder Druck und Wegeinheit ermittelt wird und die Änderung vom ersten Schmelzedruck auf den zweiten Schmelzedruck in Abhängigkeit dieses Druckgradienten erfolgt.A method of injection molding plastic moldings, comprising the steps of: a) plasticizing plastic in a plasticizing and injection screw, b) injecting plastic mass by means of the injection screw, c) producing a certain first melt pressure volumetrically to a cavity of an injection mold d) monitoring the melt pressure by measuring, e) changing the melt pressure to a second specific melt pressure to counteract the material-dependent shrinkage on cooling, characterized in that after step c) the pressure gradient of pressure and time or pressure and path unit is determined and the change from the first melt pressure to the second melt pressure occurs as a function of this pressure gradient. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Druckgradient mit einem in der Maschinensteuerung hinterlegten materialspezifischen Druckgradienten verglichen wird.Method according to claim 1, characterized in that that the determined pressure gradient with a in the machine control deposited material-specific pressure gradient is compared. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Maschinensteuerung hinterlegte Druckgradient als Master für das Ändern des Schmelzedruckes verwendet wird.Method according to claim 2, characterized in that that the stored in the machine control pressure gradient as Master for change this the melt pressure is used. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die materialspezifischen Druckgradienten experimentell ermittelt werden.Method according to claim 2 or 3, characterized that the material-specific pressure gradients are determined experimentally become.
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