DE102006049415B4

DE102006049415B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines einen Hohlraum mit mindestens zwei Abschnitten oder mehrere Hohlräume aufweisenden Bauteils aus Kunststoff

Info

Publication number: DE102006049415B4
Application number: DE102006049415.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Pme Fluidtec De GmbH
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2026-10-17
Also published as: DE102006049415A1; DE102006049415B8

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines einen Hohlraum mit mindestens zwei Abschnitten oder mehrere Hohlräume aufweisenden Bauteils aus Kunststoff,bei dem in eine Spritzgießform flüssiger Kunststoff eingespritzt wird, und anschließend in den flüssigen Kunststoff eine Materie unter Druck eingeleitet wird um den Kunststoff in der Spritzgießform zu verteilen und den Hohlraum oder die Hohlräume im Bauteil auszubilden,dadurch gekennzeichnet,dass ein erster Abschnitt des Hohlraums oder ein erster Hohlraum mit einer Flüssigkeit ausgeformt wird und hierzu eine Flüssigkeit unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird,und dass ein zweiter Abschnitt des Hohlraums oder ein zweiter Hohlraum mit einem Gas ausgeformt wird und hierzu ein Gas unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird,und dass ein dritter Abschnitt des Hohlraums oder ein dritter Hohlraum mit einem Festkörper ausgeformt wird und hierzu ein aus dem Festkörper bestehendes Projektil unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus Kunststoff mit einem Hohlraum, welcher mindestens zwei unterschiedliche Abschnitte oder mehrere unterschiedliche Hohlräume aufweist, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2.
Bei derartigen Verfahren und Vorrichtungen wird zunächst eine flüssige Kunststoffschmelze in eine Spritzgießform eingeleitet, und anschließend ein von der Kunststoffschmelze abweichendes Fluid unter Druck in die Kunststoffschmelze eingeführt, um die Schmelze in der Spritzgießform zu verteilen und gleichzeitig einen Hohlraum in der Kunststoffschmelze auszubilden. Als Fluid wird entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas eingesetzt. Verfahren, bei denen als Flüssigkeit Wasser verwendet wird, werden als Verfahren der Wasserinjektionstechnik bezeichnet. Verfahren, bei denen ein Gas eingesetzt wird, werden als Verfahren der Gasinjektionstechnik bezeichnet. Nach der Abkühlung des Bauteils auf eine vorgegebene Temperatur wird die Spritzgießform geöffnet und das Bauteil entnommen. Anschließend kann das nächste Bauteil hergestellt werden. Der Zyklus beginnt erneut mit dem Befüllen der Spritzgießform mit flüssiger Kunststoffschmelze.
Derartige Verfahren sind aus der DE 10 2005 048 082 A1 , DE 199 47 984 A1 , EP 1 023 981 A1 , DE 34 01 644 A1 , JP H07- 29 078 B2, JP 2000 - 197 852 A und der DE 195 18 963 A1 bekannt.
Die DE 10 2005 048 082 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit Gasunterstützung. Dabei wird eine vorgewählte Menge Kunststoffschmelze in eine Kavität eingespritzt und anschließend ein Gas mit ausreichendem Druck in die Schmelze eingeleitet. Unmittelbar vor der Gaseinspritzung wird in die Gasleitung ein Kühlmedium eingebracht.
Die DE 199 47 984 A1 offenbart eine Spritzgießmaschine zur Herstellung von Kunststoffteilen, beispielsweise Zahnbürstenkörpern. Die Spritzgießmaschine weist eine Spritzgießform mit einer gemeinsamen Einspritzdüse zum Einspritzen eines Kunststoffmaterials und zum Injizieren von Gas oder Flüssigkeit in den Formhohlraum auf. Die Einspritzdüse ist mit einer als Hohlnadel ausgebildeten Verschlussnadel ausgestattet.
Die EP 1 023 981 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes aus faserhaltigem thermoplastischem Kunstharz. Eine Spritzgussform weist hierzu eine feststehende erste Formkomponente, eine bewegliche zweite Formkomponente und eine während des Formvorgangs hin- und her bewegte dritte Formkomponente auf. Beim Einfüllen der flüssigen Kunststoffschmelze weist die dritte Formkomponente eine erste Position auf und begrenzt zusammen mit der ersten und der zweiten Formkomponente eine erste Kavität mit einem ersten Volumen. Nach dem Einfüllen der Kunststoffschmelze in die erste Kavität wird die dritte Formkomponente in eine zweite Position bewegt, in der sie zusammen mit der ersten und zweiten Formkomponente eine zweite Kavität mit einem zweiten Volumen begrenzt, wobei das zweite Volumen größer ist als das erste Volumen. Gleichzeitig oder anschließend wird an mehreren Positionen in die Kunststoffschmelze ein Gas eingeleitet, wodurch sich in der Kunststoffschmelze mehrere Hohlräume ausbilden und sich die Kunststoffschmelze in der zweiten Kavität ausbreitet. Alle Hohlräume werden dabei durch ein übereinstimmendes Gas erzeugt. Die Hohlräume begrenzen eine oder mehrere Rippen in dem Bauteil.
Aus der DE 34 01 644 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgussteilen mit Aussparungen bekannt. Dabei werden die Aussparung mittels Formstempeln erzeugt, die nach einer Konturfüllphase in den Formhohlraum eingefahren werden und dabei Kunststoffschmelze verdrängen.
Die JP H07- 29 078 B2 offenbart ein Verfahren zum Beschichten der Innenwandfläche eines Rohres mit einer Kunststoffschmelze. Die Beschichtung erfolgt durch das Herauspressen der Kunststoffschmelze aus dem Rohr durch einen verformbaren porösen Festkörper. Der Festkörper, welcher aus einem Polyethylenschaum gebildet sein kann, wird durch ein eingeleitetes Fluid von einem Rohrende zum anderen Rohrende verschoben. Zum Komprimieren des Fluids, z.B. Druckluft ist ein Kompressor vorgesehen, der mit der Röhre verbunden ist.
Die JP 2000 - 197 852 A offenbart ebenfalls ein Verfahren zum Beschichten der Innenwandfläche eines Rohres mit einer Kunststoffschmelze. Das Rohr besteht aus einem Rohrabschnitt mit großem Durchmesser und einem Rohrabschnitt mit kleinem Durchmesser. An dem Rohr ist eine Ansaugeinrichtung vorgesehen, die einen verformbaren, projektilartigen Festkörper ansaugt und durch das Rohr bewegt. An der Verbindungsstelle zwischen den beiden Rohrabschnitten zieht sich der Festkörper zusammen und wird in den Rohrabschnitt mit kleinem Durchmesser hinein gesaugt um schließlich zum Auslass zu gelangen. Es können auch Abzweigrohre vorgesehen sein, die deren Innenwände ebenfalls mit einer Kunststoffschmelze beschichtet werden. Die Auslasse dieser Abzweigrohre sind über ein Öffnungs-/Schließventil mit der Ansaugeinrichtung verbunden. Auch in diesem Fall wird aus dem Einlass des Rohres mit großem Durchmesser ein Kunststoffmaterial eingespritzt und ein verformbarer, projektilartiger Festkörper eingesetzt. Kunststoffschmelze und Festkörper werden in das Innere des Abzweigrohres gesaugt. Durch die Bewegung des Festkörpers zum Auslass des Abzweigrohres wird die Innenwandfläche des Abzweigrohres mit Kunststoffschmelze beschichtet.
Die DE 195 18 963 A1 offenbart ein Gasinnendruckverfahren zum Spritzgießen komplizierter Formteilgeometrien mit Haupt- und Nebenformhohlräumen. Es können mehrere sich in einer Längsrichtung erstreckende Hauptformhohlräume und hierzu in einem Winkel angeordnete Nebenformhohlräume ausgebildet sein. Zum Austreiben der nach dem Erstarren der Kunststoffschmelze fließfähigen Seele aus den Haupt- und Nebenformhohlräumen werden durch mehrere Düsen Fluide in die Haupt- und Nebenformhohlräume eingeleitet.
In bevorzugter Weise wird Gas zur Ausbildung eines Hohlraums in dem Bauteil verwendet, wenn der Hohlraum einen Kanal mit kleinem Querschnitt darstellt oder eine Schrumpfungskompensation erfolgen soll. Hohlräume, die aus einem Kanal mit großem Durchmesser bestehen, werden bevorzugt durch Flüssigkeiten, insbesondere Wasser ausgeformt.
Als nachteilig erweist sich bei den bekannten Vorrichtungen, dass Bauteile mit mehreren voneinander getrennten Hohlräumen, welche unterschiedliche Durchmesser oder Formen ausweisen, nicht oder nur mit unzureichender Qualität hergestellt werden können. Dies gilt entsprechend für Bauteile mit einem Hohlraum, der sich in mehrere verschiedenen Abschnitte gliedert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Herstellung von Bauteilen mit mehreren voneinander getrennten Hohlräumen oder Hohlraumabschnitten mit unterschiedlichem Durchmesser oder Form ermöglichen.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Demgegenüber haben das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 2 den Vorteil, dass ein erster Abschnitt eines Hohlraums oder ein erster Hohlraum mit einer Flüssigkeit ausgeformt wird, ein zweiter Abschnitt des Hohlraums oder ein zweiter Hohlraum mit Gas und ein dritter Abschnitt des Hohlraums oder ein dritter Hohlraum mit einem Festkörper ausgeformt wird. Hierzu ist die Vorrichtung mit einem Fluid-Injektor zum Einleiten einer Flüssigkeit unter Druck in die Spritzgießform, mit einem Gas-Injektor zum Einleiten von Gas unter Druck in die Spritzgießform und mit einem Projektil-Injektor ausgestattet. Welcher der drei Hohlräume zuerst ausgeformt wird, hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Die Reihenfolge beim Einleiten von Flüssigkeit, Gas und Festkörper kann dabei durch den Benutzer gewählt werden. Es ist außerdem möglich, die Flüssigkeit, das Gas und den Festkörper gleichzeitig in die Kunststoffschmelze einzuleiten. Dies gilt insbesondere bei Bauteilen mit mehreren von einander getrennten Hohlräumen. Bei derartigen Bauteilen ist für jeden Hohlraum ein Injektor zum Einleiten von Gas oder Flüssigkeit oder Festkörper an der Spritzgießform angeordnet.
Ein dritter Abschnitt des Hohlraums oder ein dritter Hohlraum wird mit einem Festkörper ausgeformt. Hierzu wird ein aus dem Festkörper bestehendes Projektil unter Druck in die Spritzgießform eingeführt. Das Projektil kann entweder in dem Bauteil verbleiben oder zusammen mit überschüssiger Kunststoffschmelze in eine Nebenkavität der Spritzgießform gedrückt und dort als Abfall entnommen werden. Zum Einleiten des Projektils in die Kunststoffschmelze ist die Spritzgießform mit einem Projektil-Injektor ausgestattet.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Bauteile mit Hohlräumen unterschiedlichster Art hergestellt werden. Dies gilt sowohl für die Anzahl der Hohlräume in dem Bauteil als auch für die verschiedenen Formen der Hohlräume.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an der Spritzgießform ein Injektor angeordnet, mit dem sowohl Flüssigkeiten als auch Gase in die Kunststoffschmelze eingeleitet werden können. Dadurch wird eine größere Flexibilität bei der Herstellung des Bauteils erreicht.
Weitere Vorteile können den Ansprüchen entnommen werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines einen Hohlraum mit mindestens zwei Abschnitten oder mehrere Hohlräume aufweisenden Bauteils aus Kunststoff, bei dem in eine Spritzgießform flüssiger Kunststoff eingespritzt wird, und anschließend in den flüssigen Kunststoff eine Materie unter Druck eingeleitet wird um den Kunststoff in der Spritzgießform zu verteilen und den Hohlraum oder die Hohlräume im Bauteil auszubilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abschnitt des Hohlraums oder ein erster Hohlraum mit einer Flüssigkeit ausgeformt wird und hierzu eine Flüssigkeit unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird, und dass ein zweiter Abschnitt des Hohlraums oder ein zweiter Hohlraum mit einem Gas ausgeformt wird und hierzu ein Gas unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird, und dass ein dritter Abschnitt des Hohlraums oder ein dritter Hohlraum mit einem Festkörper ausgeformt wird und hierzu ein aus dem Festkörper bestehendes Projektil unter Druck in die Spritzgießform eingeleitet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung eines einen Hohlraum mit mindestens zwei Abschnitten oder mehrere Hohlräume aufweisenden Bauteils mit einer Spritzgießform, welche mit einer Spritzgießmaschine verbindbar ist, mit einem Einlass an der Spritzgießform zum Einleiten der Kunststoffschmelze in die Spritzgießform und mit einem Fluid-Injektor an der Spritzgießform zum Einleiten einer Flüssigkeit in die Kunststoffschmelze unter Druck zum Verdrängen von Kunststoffschmelze in der Spritzgießform und zum Ausformen eines ersten Abschnitts des Hohlraums oder eines ersten Hohlraums in dem Bauteil, mit einem Gas-Injektor an der Spritzgießform zum Einleiten eines Gases in die Kunststoffschmelze unter Druck zum Verdrängen von Kunststoffschmelze in der Spritzgießform und zum Ausformen eines zweiten Abschnitts des Hohlraums oder eines zweiten Hohlraums in dem Bauteil, und mit einem Projektil-Injektor an der Spritzgießform zum Einleiten eines Projektils in die Kunststoffschmelze unter Druck zum Verdrängen von Kunststoffschmelze in der Spritzgießform und zum Ausformen eines dritten Abschnitts des Hohlraums oder eines dritten Hohlraums in dem Bauteil.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Injektor angeordnet ist, der sowohl als Fluid-Injektor zum Einleiten der Flüssigkeit als auch als Gas-Injektor zum Einleiten des Gases dient.