DE102005049640A1 - Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren - Google Patents

Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren Download PDF

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Abstract

Es wird ein Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung geschrieben. Das Formwerkzeug besteht mindestens aus wenigstens zwei Formwerkzeughälften (7, 8) mit einer Kavität (6), einer Zuleitung (1) für die Reaktionsmischung, einer Speicherkammer (5) zur Aufnahme der Reaktionsmischung, mit einem Kolben (3), der in der Speicherkammer (5) beweglich angeordnet ist, und einem Anschluss (12), der die Zuleitung (1) mit einem Mischkopf (13) für das Reaktionsgemisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (4) des Kolbens (3) im ausgefahrenen Zustand einen Teil der Formwerkzeug-Innenwand (14) bildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren mittels Polyurethan-Formmassen.
  • Es besteht Bedarf an Formteilen insbesondere aus Polyurethanen (PUR), die ein vergleichsweise geringes Bauteilvolumen von maximal etwa 15 cm3 bezogen auf das PUR aufweisen. Typische Anwendungen sind im Elektrik- bzw. Elektronikbereich das Ummanteln von elektronischen Bauteilen wie Platinen, Schaltern etc. Derzeit werden viele dieser Bauteile im thermoplastischen Spritzgussverfahren hergestellt, stoßen aber wegen des hohen Formwerkzeuginnendrucks sowie der hohen Temperatur der Thermoplastschmelze an technische Grenzen. Der Kunststoff PUR ist hierbei prozesstechnisch überlegen und wird im Reaktionsspritzgießverfahren (auch RIM genannt) zu Formteilen verarbeitet. Die Qualität eines im RIM-Prozess mit PUR hergestellten Formteils hängt unter anderem ganz wesentlich von der Bauteilgeometrie und der Füllzeit ab. Wird die Kavität des Formwerkzeuges zu schnell gefüllt, können Lufteinschlüsse in dem PUR-Kunststoff und Dichteprobleme die Folge sein, insbesondere wenn Einleger (Bauelemente die mit dem Kunststoff verbunden werden sollen, z.B. elektronische Bauteile) in das Kunststoffformteil eingeschlossen werden sollen.
  • Es wird also von der Reaktionsgießmaschine ein gewisser Volumenstrom an PUR- Reaktionsgemisch benötigt, der hinreichend klein ist, um eine kleine Kavität langsam genug füllen zu können.
  • Nach derzeitigem Stand der Technik können Hochdruckmaschinen minimale Volumenströme in der Größenordnung von ca. 10-15 cm3/s erreichen. Die dosierbare Menge eines einzelnen "Schusses" (d.h. der Mindestaustragsmenge an PUR Reaktionsgemisch) liegt im Bereich von ca. 1 cm3. Je nach Bauteilgeometrie sind zudem Füllzeiten von 2-3 Sekunden und länger erforderlich, um möglichst fehlstellenfreie Kunststoffformteile zu erzeugen. Das minimale Volumen von herzustellenden Bauteilen nach derzeitigem Stand der Technik liegt somit bei ca. 20-45 cm3, je nachdem ob Füllstoffe verarbeitet werden sollen oder nicht.
  • Es besteht zwar die Möglichkeit, durch Mehrfachwerkzeuge oder Blindkavitäten den Volumenstrom pro Bauteil zu reduzieren, dies ist aber nicht immer gewünscht.
  • Die WO 96/41715 A1 beschreibt die Füllung einer Kavität unter Verwendung eines so genannten Speicherkolbens. Dieser ist senkrecht zur Trennebene des Werkzeuges angeordnet und wird direkt aus dem Mischkopf befüllt. Bei der Befüllung wird der Speicherkolben zurückgedrängt. Damit der hierfür notwendige Druck aufgebaut werden kann, muss der Zugang zur Kavität während des Füllens zunächst verschlossen werden. Nach Öffnen der Kavität kann der Speicherkolben ausgedrückt werden und füllt die Kavität über ein Angusssystem. Diese Lösung ist technisch deutlich aufwendiger als die in dieser Erfindung beschriebene und hinterlässt zusätzlich einen Anguss am Formteil, der nachträglich abgetrennt werden muss.
    •
  • Die Aufgabe bestand somit darin, ausgehend von den bekannten Vorrichtungen für das Reaktionsgießverfahren ein neues Werkzeug für das Reaktionsspritzgießverfahren mittels Polyurethan-Formmassen zu gestalten, so dass auch Kavitäten mit einem Volumen für die Kunststoffmasse von deutlich kleiner als 15 cm3 in ausreichend langen Zeiten (2 bis 3s und mehr) gefüllt werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Formwerkzeug der eingangs genannten Art eine spezielle Vorkammer mit einem Kolben angebracht wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren mittels Polyurethan-Formmassen bestehend mindestens aus wenigstens zwei Formwerkzeughälften mit einer Kavität, einer Zuleitung für die Reaktionsmischung, einer Speicherkammer zur Aufnahme der Reaktionsmischung, mit einem Kolben, der in der Speicherkammer beweglich angeordnet ist und einem Anschluss, der die Zuleitung mit einem Mischkopf für das Reaktionsgemisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Kolbens im ausgefahrenen Zustand einen Teil der Formwerkzeug-Innenwand bildet.
  • Ausgefahrener Zustand des Kolbens meint hier, dass der Kolben in der Speicherkammer bis zu deren Ende vorgeschoben ist. Die Stirnseite des Kolbens bildet dabei ein Wandstück der Kavität des Formwerkzeuges.
  • Grundgedanke der Erfindung ist, das Reaktionsgemisch nicht direkt in die Bauteilkavität einzutragen, sondern erst in eine Speicherkammer vor der eigentlichen Bauteilkavität. Die Speicherkammer ist mit der Bauteilkavität verbunden. Die Speicherkammer muss so gestaltet werden, dass sie sich mit Hilfe eines Kolbens ausdrücken lässt. Dabei strömt das Reaktionsgemisch aus der Speicherkammer in die Bauteilkavität. Die variabel gestaltbare Geschwindigkeit des Kolbens beim Ausdrücken der Kammer bestimmt dann den Volumenstrom zur Füllung der Bauteilkavität. Hier kann die Zeit bis zur Gelierung (oder davor) des PUR-Systems ausgeschöpft werden.
  • Eine bevorzugte Ausführung des Formwerkzeuges ist so gestaltet, dass der Anschnitt der Zuleitung für das Reaktionsgemisch im Bereich nahe der Stirnseite des Kolbens im eingefahrenen Zustand des Kolbens in der Speicherkammer liegt. Eine besonders bevorzugte Variante hierzu ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anschnitt der Zuleitung für das Reaktionsgemisch direkt an der Stirnseite des Kolbens im eingefahrenen Zustand des Kolbens in der Speicherkammer liegt. Hiermit wird ein sicheres Befüllen der Kavität erreicht, ohne dass durch die hohe Fließgeschwindigkeit der Mischung beim Einlass in die Speicherkammer Material vorzeitig in die Kavität gelangt.
  • In einer Ausführungsform liegt der Kolben der Speicherkammer in der Trennebene der Formwerkzeughälften. Die beim Verfahren des Kolbens auftretenden Reibungskräfte können durch Verwendung von Werkstoffen mit geringerer Steifigkeit als der des Werkzeugwerkstoffs minimiert werden (z.B. Kolben teflonbeschichtet). Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Befüllung der Speicherkammer über einen Anschnitt an der Stirnseite des Kolbens erfolgen kann. Dadurch kann eine möglichst laminare, wandhaftende und Lufteinschluss freie Strömung erzielt werden, selbst bei vergleichsweise hohen Volumenströmen. Außerdem ist die genannte Ausführungsform technisch leicht umzusetzen und leicht zu reinigen. Bei einer anderen Ausführungsform fährt der Kolben senkrecht zur Trennebene oder in einem Winkel dazu. In dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, dass der Kolben keine erhöhten Reibungskräfte durch die Schließkraft des Werkzeuges erfährt, da er nicht in der Trennebene liegt. Es müssen daher auch keine Maßnahmen getroffen werden, diese Reibungskräfte zu reduzieren.
  • Wichtig bei der Auslegung der Speicherkammer ist ihr Volumen. Das Volumen der Speicherkammer sollte in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens so groß sein wie das Volumen der zu füllenden Bauteilkavitätbereiche. Ist die Kammer zu klein, strömt bereits beim Füllen der Speicherkammer Reaktionsgemisch in die Bauteilkavität. Je nach Geometrie der Bauteilkavität und abhängig davon, ob und wo Einleger vorgesehen sind, könnte es bereits in dieser Phase zu unerwünschten Lufteinschlüssen kommen. Ist die Geometrie der Bauteilkavität oder die Lage von Einlegern jedoch günstig, kann auch eine nur 80% des Bauteilvolumen fassende Speicherkammer immer noch zu Gutteilen führen. Eine zu groß dimensionierte Speicherkammer hätte keine negativen Konsequenzen. Eine leichte Überdimensionierung wäre sogar hilfreich, um mehr Reaktionsgemisch in die Kavität füllen zu können, als diese eigentlich fasst. Ist die Kavität voll und strömt immer noch Reaktionsgemisch nach, kann dieses an dafür vorgesehenen Entlüftungspunkten aus der Kavität austreten und dabei ggf. noch Lufteinschlüsse mitnehmen (standardmäßige Werkzeugentlüftung).
  • Eine weitere bevorzugte Ausführung des Formwerkzeuges ist so ausgeführt, dass die Zuleitung in der Trennebene der Werkzeughälften angeordnet ist.
  • Um einen vorzeitigen Eintritt von Reaktionsgemisch in die Kavität des Formwerkzeuges zu verhindern, wird in einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung das Verhältnis von Breite zu Länge der Speicherkammer mindestens 1 zu 3, bevorzugt mindestens 1 zu 4 gewählt. Die Längenausdehnung der Speicherkammer ist typischerweise parallel zur Schwerkraftrichtung angeordnet.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführung der Vorrichtung, bei der die Speicherkammer der Schwerkraftrichtung nach angeordnet ist und deren Öffnung zur Kavität nach oben weist, d.h. am höchsten Punkt der Speicherkammer angebracht ist.
  • Ein weiterer wichtiger Auslegungspunkt ist die Angussgestaltung für die Speicherkammer. Die Füllung der Speicherkammer erfolgt mit dem Volumenstrom der Reaktionsgießmaschine, also einem für die Bauteilkavität in der Regel zu hohen Volumenstrom. Da die Angussanbindung an die Speicherkammer aber so ausgeführt werden kann, das eine wandhaftende Strömung mit ausreichend geringer Geschwindigkeit entsteht, kann der Lufteintrag beim Befüllen der Speicherkammer trotz hohem Volumenstrom ausreichend klein gehalten werden.
  • Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des neuen Formwerkzeugs zur Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung.
  • Als Reaktionsmischung kommen grundsätzlich folgende Komponenten in Frage:
    Als Reaktionsmischung kommen grundsätzlich alle Mischungen von Polyolkomponenten inklusive der Hilfs- und Zusatzstoffe mit Polyisocyanaten in Frage. Die Polyolkomponenten inklusive der Hilfs- und Zusatzstoffe und die Polyisocyanate werden bevorzugt im Bereich von 90 bis 120 % des stoichometrischen Verhältnisses miteinander umgesetzt.
  • Was die Polyolkomponente betrifft, werden bevorzugt Polyether eingesetzt, die mindestens 2 gegenüber Isocyanaten aktive Wasserstoffatome aufweisen, mit einem Molekulargewicht zwischen 100 und 5000, bevorzugt 120 bis 1500, besonders bevorzugt 300 bis 800. Diese werden z.B. erhalten durch Polyaddition von Alkylenoxiden, wie beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Dodecyloxid oder Styroloxid, vorzugsweise Propylen- und/oder Ethylenoxid, an aromatische Mono-, Di- oder Polyamine, wie Anilin, Phenylendiamin, Toluylendiamine, 2.2'-Diaminodiphenylmethan, 2,4'-Diaminodiphenylmethan, 4.4'-Diaminodiphenylmethan oder Gemische dieser Isomere.
  • Weiterhin werden als langkettige Polyole insbesondere auch Polyetherpolyole, Polyetheresterpolyole und Polyesterpolyole oder auch Rizinusoel eingesetzt. Geeignete organische Polyhydroxylverbindungen sind alle beliebigen, aus der Polyurethanchemie bekannten Verbindungen, die mindestens 2, vorzugsweise 2 bis 8, besonders bevorzugt 2 bis 4 alkoholisch gebundene Hydroxylgruppen aufweisen. Hierzu gehören beispielsweise die bekannten linearen oder ver zweigten Polyetherpolyole des Molekulargewichtsbereichs 150 bis 8000, vorzugsweise 150 bis 4000. Geignete Polyetherpolyole sind die an sich bekannten Alkoxylierungsprodukte geeigneter Startermoleküle, wie z.B. Wasser, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol, Butendiol, Butindiol, Bisphenol A, Trimethylolpropan, Glyzerin, Sorbit, Sucrose oder beliebige Gemische derartiger Startermoleküle unter Verwendung von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid als Alkoxylierungsmittel. Geeignete Polyesterpolyole sind beispielsweise solche auf Basis der genannten Alkohole und mehrbasigen Säuren, wie beispielsweise Adipinsäure, Phthalsäure oder Hexahydrophthalsäure oder auch Rizinusoel.
  • Als kurzkettige Polyole, insbesondere mit Molekulargewichten von 62 bis 400 sind beispielsweise Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Glyzerin, Tripropylenglykol oder Tetrapropylenglykol geeignet. Ebenfalls geeignet sind Aminoalkohole wie beispielsweise Triethanolamin.
  • Als beliebige mögliche Hilfs- und Zusatzstoffe zu der Reaktionsmischung werden insbesondere Farbstoffe, Weichmacher, Füllstoffe, wie z.B. Aluminiumhydoxide, bzw. -oxide, Kreide und Dolomit, Verstärkungsmaterialien wie Glasfasern oder Glaskugeln oder Hohlkugeln, Katalysatoren wie z.B. tertiäre Amine, wie Tetraethylendiamin oder Dimethylbenzylamin oder Katalysatoren auf metallorganischer Basis, wie z.B. Zinn(II)-octoat, Dibutylzinndilaurat, oder organische Wismutverbindungen, wasseradsorbierende Zusatzmittel, wie z.B. Zeolithe, Flammschutzmittel, wie z.B. die in der Polyurethanchemie für diesen Zweck eingesetzten posphororganischen Verbindungen und Verlaufshilfsmittel. Die gegebenenfalls mitzuverwendenden Hilfs- und Zusatzstoffe werden im Allgemeinen der Polyolkomponente zugemischt, obwohl grundsätzlich auch ihre Abmischung mit der Polyisocyanatkomponente in Betracht kommen kann.
  • Als Polyisocyanate für die Reaktionsmischung eignen sich besonders aliphatische, heterocyclische und besonders aromatische Di- und/oder Polyisocyanate, wie sie z.B. von W. Siefen in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75-136 beschrieben werden, beispielsweise solche der Formel Q(NCO)n, in der n eine Zahl von 2 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3 und Q einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 20, vorzugsweise mit 6 bis 13 C-Atomen bedeuten. Auch können solche Polyisocyanate, wie sie in DE-A 28 32 253, Seite 10-11 beschrieben werden, verwendet werden. Besonders bevorzugt werden die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z.B. das 2,4'- und/oder 2,6'-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren („TDI"), Diphenylmethandiisocyanate (4,4'- und/oder 2,4'- und/oder 2,2'-Isomere), Polyphenylpolymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehydkondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden („rohes MDI") und modifizierte Polyisocyanate, die z.B. Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanatgruppen, Harnstoffgruppen und/oder Biuretgruppen aufweisen, insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich von 2,4'- und/oder 2,6'-Toluylendiisocyanat oder vom 4,4'- und/oder 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat ableiten.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Formwerkzeugs das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Reaktionsgemisch aus dem Mischkopf durch die Zuleitung, insbesondere innerhalb von weniger als 1 s in die Speicherkammer eingespritzt wird und anschließend innerhalb der Gelzeit des Reaktionsgemisches das Reaktionsgemisch mit Hilfe des Kolbens in die Kavität gefüllt wird, in der Kavität ausgehärtet und das Formteil anschließend der Kavität entnommen wird.
  • Bevorzugt ist ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass für die Befüllung der Speicherkammer Reaktionsgemisch in einer Menge von höchstens 15 cm3 verwendet wird.
  • Nach dem heutigen Stand der Maschinentechnik ist das Befüllen einer Bauteilkavität mit einem Volumen von weniger als 15 cm3 mit einer Hochdruckreaktionsspritzgießmaschine innerhalb von 2–3 s oder mehr nicht möglich. Der Grund dafür ist die mangelhafte Vermischung der Reaktionskomponenten im Mischkopf, wenn dieser mit einem zu geringen Volumenstrom betrieben wird. Füllt man die Kavität dagegen mit einem für den Mischkopf ausreichend hohen Volumenstrom, werden die Strömungsgeschwindigkeiten im Anschnitt der Kavität und insbesondere um mögliche Einleger herum so groß, das Lufteinschlüsse und Dichteprobleme die Bauteilqualität inakzeptabel machen. Eine Lösung bietet das in der Erfindung beschriebene Formwerkzeug. Durch die besondere Gestaltung der Speicherkammer in Punkten wie ihrer Streckung (Längen- zu Breitenverhältnis), dem Anschnitt mit ausreichend großer Fläche, der wandhaftenden Strömung bei der Füllung und dem Fehlen jeglicher Einleger oder anderer Strömungsbehinderungen kann die Speicherkammer mit einem vergleichsweise hohen Volumenstrom auch ohne Lufteinschlüsse befüllt werden. Die von der Maschinentechnik zur Verfügung gestellten, minimalen Volumenströme von ca. 10–15 cm3/s reichen hierfür aus. Die so ohne Fehlstellen befüllte Speicherkammer kann dann innerhalb der Gelzeit des Reaktionsgemisches so langsam in die Kavität eingespritzt werden, das auch hier keine Lufteinschlüsse auftreten.
  • Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung der oben beschriebenen Technik ist, dass die Stirnseite des Kolbens in ihrer Geometrie frei gestaltbar ist. So kann die Kolbenstirnseite als Negativ der Bauteilgeometrie geformt sein und nach dem Zufahren des Kolbens somit einen Teil der Wand der Kavität darstellen. Dies hätte ein Bauteil ohne anhaftenden Anguss zur Folge.
    •
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren durch die Beispiele, welches jedoch keine Beschränkung der Erfindung darstellen, näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug mit Blick auf die untere Werkzeughälfte 8
  • 2 einen Längsschnitt durch das Formwerkzeug aus 1 senkrecht zur Trennebene 11
  • 3 die Ansicht aus 1 im Betriebszustand der Befüllung der Speicherkammer mit Reaktionsmischung
  • 4 die Ansicht aus 2 mit ausgefahrenem Kolben 3 und gefüllter Kavität 6
  • 5 eine Aufsicht auf die untere Werkzeughälfte 8 eines erfindungsgemäßen Werkzeuges mit einem Kolben 3 senkrecht zur Trennebene 11
  • 6 einen Längsschnitt durch das Formwerkzeug aus 5 im eingefahrenen Zustand des Kolbens 3
  • 7 ein Formwerkzeug ähnlich dem aus 1, in dem die Zuleitung 1 seitlich in der Speicherkammer 5 mündet.
  • 8 einen Längsschnitt durch das Formwerkzeug aus 7
  • In den Figuren haben die Bezugszeichen die nachstehende Bedeutung:
    • 1
    Zuleitung zur Stirnseite Kolben
    1'
    Zuleitung zur Längsseite Speicherkammer
    2
    Angussfilm
    3
    Kolben
    4
    Kolbenstirnseite
    5
    Speicherkammer
    6
    Formteilkavität
    7
    obere Werkzeughälfte
    8
    untere Werkzeughälfte
    9
    Umlenkung
    10
    Längsseite Speicherkammer
    11
    Trennebene
    12
    Anschluss Mischkopf
    13
    Mischkopf
    14
    Formwerkzeug-Innenwand
    15
    Anschnitt (Öffnung)
    16
    Reaktionsmischung
    17
    Öffnung der Speicherkammer zur Kavität
  • Beispiel 1
  • 1 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Formwerkzeug mit Blick auf die untere Werkzeughälfte 8 mit einem Fächeranguss, der auch an anderen Positionen der Speicherkammer 5 angebracht sein kann, wenn der Kolben 3 in der Trennebene 11 liegt. Der Kolben 3 ist hier ganz eingefahren und deckt einen Teil der Zuleitung 1 ab. Die Öffnung 15 der Zuleitung 1 ist hier direkt an der Stirnseite 4 des Kolbens 3 angebracht und leitet Reaktionsmischung 16 von dem Mischkopf 13 über den Mischkopfanschluss 12 zur Speicherkammer 5. In 2 ist der Längsschnitt durch das Formwerkzeug aus 1 senkrecht zur Trennebene 11 wiedergegeben. Durch die Krümmung 9 gelangt das Reaktionsmischgut 16 in einem ersten Schritt in die Speicherkammer 5. Dies erfolgt in einer Schusszeit von etwa 0,5 s. In 3 ist der Eintritt des Reaktionsgemisches 16 in die Speicherkammer 5 dargestellt, die hier bis zu ihrem Ende gefüllt wurde. Wird der Kolben 3 ausgefahren, tritt das Kunststoffgemisch 16 durch die Öffnung 17 in die Kavität 6 ein. Im vollständig ausgefahrenen Zustand (4) bildet die Stirnseite 4 des Kolbens 3 einen Teil der Innenwand 14 der Kavität 6 des Formwerkzeuges. Das Kunststoffmaterial 16 kann aushärten und das fertige Formteil nach Aushärten des Kunststoffs entnommen werden.
  • Beispiel 2
  • In der Aufsicht nach 5 auf die untere Werkzeughälfte 8 eines anderen erfindungsgemäßen Werkzeuges ist der Kolben 3 senkrecht zur Trennebene 11 angebracht. Eine Angussvariante zeigt 5. Es handelt sich hier um einen Stangenanguss (Zuleitung 1'), der über einen dünnen Spalt 2 (Angussfilm) mit der Speicherkammer 5 verbunden ist. In 6 ist ein entsprechender Schnitt durch die Werkzeugmitte senkrecht zur Trennebene 11 gezeigt. Nachdem der Hauptkanal der Zuleitung 1' gefüllt ist, strömt das Reaktionsgemisch ausreichend langsam und wandhaftend in die Speicherkammer 5. Durch Aufwärtsbewegung des Kolbens 3 kann wieder das Kunststoffgemisch in die Kavität 6 überführt und die Kavität 6 zur Aushärtung des Gemisches geschlossen werden.
  • Durch die Geometrie der Speicherkammer 5, die keinerlei Strömungshindernisse enthält und auch schlanker (kanalförmig) gestaltet werden kann, wird erreicht, dass auch beim weiteren Befüllen der Speicherkammer 5 keine Luft in das Kunststoffmaterial 16 eingeschlossen wird. Um zu verhindern, dass bereits beim Füllen der Speicherkammer 5 Reaktionsgemisch 16 in die Bauteilkavität 6 gelangt, wird die Schwerkraft ausgenutzt. Das bedeutet, dass sich der Austritt 17 aus der Speicherkammer 5 in die Bauteilkavität 6 am höchsten Punkt der Speicherkammer 5 befindet.
  • Beispiel 3
  • In der 7 ist ein Formwerkzeug ähnlich dem aus Beispiel 1 gezeigt, in dem aber die Zuleitung 1' seitlich in der Speicherkammer 5 mündet. 8 gibt einen Längsschnitt durch das Formwerkzeug aus 7 wieder. Die Befüllung der Kammer 5, das Ausfahren des Kolbens 3, die Aushärtung des Reaktionsgemisches und die Entnahme des fertigen Formteiles erfolgt analog zu Beispiel 1.

Claims (12)

  1. Formwerkzeug für die Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung bestehend mindestens aus wenigstens zwei Formwerkzeughälften (7, 8) mit einer Kavität (6) einer Zuleitung (1) für die Reaktionsmischung, einer Speicherkammer (5) zur Aufnahme der Reaktionsmischung, mit einem Kolben (3), der in der Speicherkammer (5) beweglich angeordnet ist und einem Anschluss (12), der die Zuleitung (1) mit einem Mischkopf (13) für das Reaktionsgemisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (4) des Kolbens (3) im ausgefahrenen Zustand einen Teil der Formwerkzeug-Innenwand (14) bildet.
  2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschnitt (15) der Zuleitung (1) im Bereich nahe der Stirnseite (4) des Kolbens (3) im eingefahrenen Zustand des Kolbens (3) in der Speicherkammer (5) liegt.
  3. Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschnitt (15) der Zuleitung (1) direkt an der Stirnseite (4) des Kolbens (3) im eingefahrenen Zustand des Kolbens (3) in der Speicherkammer (5) liegt.
  4. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Speicherkammer (5) mindestens so groß ist wie das Volumen der Kavität (6).
  5. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (1) in der Trennebene (11) der Werkzeughälften (7, 8) angeordnet ist.
  6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) in Richtung der Trennebene (11) beweglich angeordnet ist.
  7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) senkrecht zu der Trennebene (11) beweglich angeordnet ist.
  8. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Breite zu Länge der Speicherkammer (5) mindestens 1 zu 3, bevorzugt mindestens 1 zu 4 beträgt.
  9. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkammer (5) der Schwerkraft nach angeordnet ist und ihre Öffnung (17) nach oben weist.
  10. Verwendung des Formwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung.
  11. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Reaktionsspritzgießverfahren insbesondere mittels Polyurethan-Formmassen als Reaktionsmischung unter Verwendung eines Formwerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch aus dem Mischkopf (13) durch die Zuleitung (1), insbesondere innerhalb von weniger als 1 s in die Speicherkammer (5) eingespritzt wird und anschließend innerhalb der Gelzeit des Reaktionsgemisches das Reaktionsgemisch mit Hilfe des Kolbens (3) in die Kavität (6) gefüllt wird, in der Kavität (6) ausgehärtet und das Formteil anschließend der Kavität (6) entnommen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für die Befüllung der Speicherkammer (5) Reaktionsgemisch in einer Menge von höchstens 15 cm3 verwendet wird.
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