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Die
Erfindung betrifft ein Formwerkzeug für Spritzgießmaschine
mit zumindest zwei Formhälften, wobei die beiden Formhälften
eine Kavität zum Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff
bilden, wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich, insbesondere
eine Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren
Absorptionsgrad aufweist. Weiters betrifft die Erfindung eine Schließeinheit
für Spritzgießmaschine mit einem Formwerkzeug,
wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich, insbesondere eine
Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich einen höheren
Absorptionsgrad aufweist. Schließlich betrifft die Erfindung
ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen aus thermoplastischem
Kunststoff, wobei plastifizierter Kunststoff in ein Formwerkzeug,
eingespritzt wird, wobei das Formwerkzeug zumindest einen Bereich,
insbesondere eine Beschichtung, aufweist, welcher im IR-Bereich
einen höheren Absorptionsgrad aufweist.
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Beim
Spritzgießen von plastifiziertem Kunststoff in ein Formwerkzeug
einer Spritzgießmaschine erstarrt während und
nach dem Einspritzen des Kunststoffes die Schmelze von der Formwerkzeugwand
zur plastischen Seele des Formkörpers hin. Beim Stand der
Technik wird die Formwerkzeugwand häufig gekühlt,
damit der plastifizierte Kunststoff schneller erstarrt. Diese Maßnahme
verringert die Zykluszeit für einen Spritzvorgang, um somit
rascher Kunststoffformteile herzustellen. Vor allem beim Spritzgießen
von dünnen Formteilen oder in Kavitäten mit langen
Fließwegen oder filigranen Oberflächenstrukturen
besteht die Gefahr einer unvollständigen Füllung
der Kavität oder einer mangelnden Oberflächenabformung.
Beim Stand der Technik ist man daher dazu übergegangen,
die Formwerkzeugwand vor dem eigentlichen Einspritzvorgang zu erwärmen. Dieses
Erwärmen hat jedoch den Nachteil, dass sehr viel Energie
erforderlich ist, um das Formwerkzeug auf die entsprechende Temperatur
zu bringen, begründet durch die hohe Wärmekapazität
und die Größe des Formwerkzeuges. Für
eine raschere Wärmeabfuhr nach dem Spritzgusszyklus schlägt
die gattungsbildende
DE
103 30 550 B4 vor, die Wandungen des Formhohlraums mit
einer Schicht aus einem im Infrarotbereich „schwarzen Material",
d. h., einem Material mit hohem Absorptionsgrad, zu beschichten. Diese
Maßnahme trägt dazu bei, einen raschen Wärmeübergang
zu ermöglichen, wodurch die Abkühlung des Formteils
beschleunigt wird, da die Wärmeübertragung an
die Werkzeugwand durch Wärmeleitung und Strahlung erfolgt.
Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn nach Abkühlen und
damit verbundenem Schrumpfen des Formteils kein unmittelbarer Kontakt
zur Wärmeleitung zur Formwerkzeugwand besteht. Allerdings
sind die Zykluszeiten bei der in der
DE 103 30 550 B4 vorgeschlagenen Maßnahme immer
noch nicht optimal und die Formteile kühlen rascher ab,
sodass es wiederum zu einer zu raschen (teilweisen) Erstarrung des
Formteils während des Füllens kommt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Formwerkzeug, eine Schließeinheit
sowie ein Verfahren jeweils der eingangs genannten Gattung zu entwickeln,
bei denen die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind und
mit denen ein schnellerer Spritzzyklusablauf bei erhöhter
Qualität der Formkörper möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche
gelöst.
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Bei
einem Verfahren der eingangs genannten Gattung wird diese Aufgabe
gelöst, indem mit einer Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquelle,
dem – vorzugsweise beschichteten – Bereich zumindest
abschnittsweise, zumindest vor dem Einspritzen von plastifiziertem
Kunststoff in die Kavität des Formwerkzeuges, Energie zugeführt
wird.
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Damit
ist es möglich, gezielt jene Bereiche zu erwärmen,
an denen während des Spritzgießvorganges eine
höhere Temperatur erforderlich ist. An diesen Stellen wird
die Formwerkzeugwandtemperatur gezielt erhöht, um die Erstarrung
der plastifizierten Kunststoffmasse so zu verzögern, dass
eine vollständige Füllung der Kavität
vor dem Erstarren der Kunststoffmasse möglich ist. Beim
Abkühlen lässt die so erzielte gleichmäßige
Kavitätfüllung den Nachdruck durch verbesserte
Druckübertragung auch in anspritzferneren Bereichen länger
einwirken, sodass im gesamten Formwerkzeug eine optimale Kühlzeit
an den einzelnen Bereichen möglich ist. Insbesondere bei
sehr dünnen Kunststoffteilen (mit einer Dicke von bis zu
etwa 1 mm) oder Formteilen mit langem Fließweg kann ein
solches Verfahren günstig sein. Als besonders günstig
hat sich erfindungsgemäß ein Formwerkzeug für
Spritzgießmaschine mit zumindest zwei Formhälften,
wobei die beiden Formhälften eine Kavität zum
Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff bilden, wobei das Formwerkzeug
zumindest einen Bereich – vorzugsweise mit einer Beschichtung – aufweist,
welcher im IR-Bereich einen höheren Absorptionsgrad aufweist,
erwiesen, bei dem der vorzugsweise beschichtete Bereich auf zumindest
einem Einsatz angeordnet ist, welcher in die Kavität des Formwerkzeuges
einbringbar ist.
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Indem
man die im bevorzugten Fall beschichteten Bereiche auf einem Einsatz
anordnet, der in die Kavität des Formwerkzeuges eingebracht wird,
kann sehr gezielt an jenen Bereichen eine höhere Temperatur
durch Einbringen von Wärmeenergie erzielt werden. Eine
Beschichtung mit im Infrarotbereich höherem Absorptionsgrad
wird beispielsweise in der
DE
103 30 550 B4 gezeigt und kann erfindungsgemäß zum
Beispiel aus Titannitrid (TiN), Chromnitrid (CrN), chemisch Nickel,
Hartchrom, Eisenoxid (Gasox), Aluminiumoxid, Armoloy bestehen erzielt
werden. Zusätzlich oder alternativ kann dieser Bereich
durch Plasmanitrieren der Oberfläche erzielt werden. Herkömmliche
metallische Formwerkzeugoberflächen reflektieren Infrarotstrahlung,
die insbesondere für Wärmezufuhr günstig
ist, in hohem Maße, während die erfindungsgemäßen
Beschichtungen einen sehr hohen Absorptionsgrad, d. h. einen hohen
Absorptionskoeffizient aufweisen. An dieser Stelle sei angemerkt,
dass die Summe aus reflektierter und absorbierter Intensität
im Wesentlichen der Gesamtintensität entspricht und der
Absorptionsgrad jener Teil der auftreffenden Wärmestrahlung
ist, der von Fläche absorbiert, d. h. aufgenommen wird,
während der Reflexionsgrad der reflektierte Teil ist. Unter Infrarotstrahlung
wird in der Regel jener Teil des elektromagnetischen Spektrums aufgefasst,
der sich an den langwelligen Teil des sichtbaren Lichtes anschließt
(in der Regel wird diesem Bereich elektromagnetische Strahlung mit
einer Wellenlänge von 780 nm bis 1 mm zugeschrieben). Der
Absorptionsgrad einer erfindungsgemäßen Beschichtung
kann dabei über 80% betragen, während beispielsweise
unbeschichtete Metalle wie Aluminium oder Stahl einen Absorptionsgrad
von unter 40% aufweisen. Die Anbringung der Beschichtung auf einem
Einsatz ermöglicht es rasch, entsprechende Maßnahmen
vorzunehmen. Die Beschichtung kann durch an sich bekannte Verfahren
erfolgen, beispielsweise PVD, CVD etc. Die Schichtdicke hängt
von den Belastungen im Formwerkzeug ab, kann aber vom Durchschnittsfachmann
in Abhängigkeit vom Kunststoff, den Temperaturen und den
Dimensionen des Formkörpers rasch ermittelt werden. Auch
die Dicke des Einsatzes richtet sich nach den Belastungen, allerdings
ist er vorteilhaft (aus Stabilitätsgründen) mit
einer Dicke von einigen Millimetern gefertigt.
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In
der Regel weisen derartige (beschichtete) Bereiche an der Oberfläche
eine geringfügige Rauhigkeit auf. Dies kann für
bestimmte Formteile, die eine besonders hohe Oberflächengüte
im Sinne einer Glattheit aufweisen müssen (z. B. Linsen
oder optische Elemente) nachteilig sein. Daher kann vorgesehen sein,
dass der Bereich oder eine Beschichtung auf der der Kavität
abgewandten Seite des Einsatzes angeordnet ist. An dieser Stelle
zeigt sich besonders deutlich der Vorteil der Erfindung, da nämlich der
Einsatz gesondert erwärmt werden kann und in die Formhälfte
eingebracht werden kann, ohne dass die Oberfläche des Formkörpers
durch beschichteten Bereiche in der Formhälfte beeinflusst
wird. Der Bereich mit erhöhtem IR-Absorptionsvermögen
kann in diesem Fall auch durch andere Formen, wie Sandstrahlen erfolgen,
da die Oberflächengüte weniger problematisch ist.
Kombinationen von Sandstrahlen und Beschichten sind natürlich
auch in allen Varianten möglich.
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Die
einfachste Variante sieht vor, dass die Beschichtung auf der der
Kavität zugewandten Seite angeordnet ist. Damit kann z.
B. mit einer einfachen externen oder internen Infrarotlichtquelle
oder Energiequelle, die im IR-Bereich strahlt, die Beschichtung vor
dem Einspritzen erwärmt werden.
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In
der bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass
der Einsatz bereichsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig
an einer der beiden Formhälften einbringbar ist, damit
keine Spannungen am Einsatz und im (beschichteten) Bereich auftreten. Die
entsprechende Formhälfte kann hierfür entsprechende
Ausnehmungen aufweisen.
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Weiters
kann vorgesehen sein, dass der Einsatz mit einem Verbindungselement
mit einer der beiden Formhälften verbindbar ist. Dabei
ist besonders günstig vorgesehen, wenn das Verbindungselement derart
ausgebildet ist, dass der Einsatz relativ zur Formhälfte,
die mit dem Einsatz verbindbar ist, bewegbar angeordnet ist. Damit
kann der Einsatz vom Formwerkzeug bzw. der Formhälfte abgehoben
werden, um einerseits einen raschen Wärmetransport in das
Formwerkzeuginnere zu verhindern oder diesen zumindest zu verlangsamen.
Andererseits ist eine leichtere Zugänglichkeit für
eine Wärmequelle gewährleistet. Im einfachsten
Fall ist dabei vorgesehen, dass das Verbindungselement eine Feder
aufweist. Weiters kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement
hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch aktuierbar
ist, sodass der Einsatz relativ zur Formhälfte, die mit
dem Einsatz verbindbar ist, bewegbar ist.
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Zur
leichteren Auswechslung des Einsatzes kann vorgesehen sein, dass
der Einsatz lösbar mit einer der zumindest zwei Formhälften
befestigbar ist. Auch kann vorgesehen sein, dass der Einsatz unlösbar
mit einer der beiden Formhälften befestigt ist, beispielsweise über
die Verbindungselemente. An sich sind dem Fachmann geläufige
Verbindungsmittel denkbar. Für einen wirtschaftlicheren
Ablauf kann zum Einsparen vom Energie vorgesehen sein, dass eine
Isolierschicht zwischen Formhälfte und Einsatz angeordnet
ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Isolierschicht eine Gasschicht
aufweist. Dazu kann der Einsatz geringfügig abgehoben sein,
damit sich zwischen Formteil und Einsatz ein Luftspalt ausbildet.
Es kann aber auch eine geschäumte Schicht vorgesehen sein,
wie z. B. geschäumtes Aluminium. Weiters ist optional eine
Kühlvorrichtung vorgesehen, die an der Formhälfte,
die mit dem Einsatz verbindbar ist, angeordnet ist. Gleichzeitig
sollte sie auf der der Kavität abgewandten Seite des Einsatzes
angeordnet sein.
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Bei
einer Schließeinheit der eingangs genannten Gattung ist
erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Formwerkzeug
eine Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquelle, zugeordnet
ist, die derart angeordnet ist, dass dem Bereich, vorzugsweise mit
Beschichtung, durch die Heizeinrichtung, vorzugsweise IR-Strahlungsquelle,
zumindest bereichsweise Energie zuführbar, vorzugsweise
durch Bestrahlen, ist.
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Diese
kann weiters gekennzeichnet sein durch eine Steuereinrichtung, welche
derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb die Heizeinrichtung
zumindest vor dem Schließen des Formwerkzeuges aktiviert.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung im Betrieb
die Heizeinrichtung auch während des Einspritzens von plastifiziertem
Kunststoff aktiviert lässt. Schließlich kann vorgesehen
sein, dass die Steuereinrichtung die Heizeinrichtung nach dem Einspritzen
vom plastifiziertem Kunststoff in die Kavität des Formwerkzeuges
deaktiviert. Wie bereits für das Formwerkzeug näher
erläutert, kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung
auf der der Kavität abgewandten Seite angeordnet ist. In
diesem Fall ist besonders günstig vorgesehen, wenn die
Heizeinrichtung zwischen Formwerkzeug und Einsatz anordenbar ist.
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Weitere
Vorteile und Details der Erfindung werden anhand der Figuren und
Figurenbeschreibungen erläutert. Es zeigen
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1 ein
Formwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
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2 eine
erste Ausführungsvariante für ein Formwerkzeug
und
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3 eine
zweite Ausführungsvariante für ein Formwerkzeug.
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In
der 1 ist ein Formwerkzeug 1 für
eine nicht gezeigte Spritzgießmaschine erkennbar, das zwei
Formhälften 2, 3 aufweist. Im geschlossenen Zustand
bilden die beiden Formhälften 2, 3 eine
Kavität, in die plastifizierter Kunststoff einspritzbar
ist. Das Formwerkzeug 1 weist im Bereich der ersten Formhälfte 2 einen
Bereich auf, der eine Beschichtung 7 aufweist, die im Infrarotbereich
einen höheren Absorptionsgrad aufweist als die übrige
Oberfläche des Formwerkzeuges 1 innerhalb der
Kavität. Die beiden Formhälften 2, 3 sind
jeweils auf Formaufspannplatten 4, 5 aufgespannt.
Zur Führung der beiden Formhälften 2, 3 sind
auf einer Formhälfte Bolzen 9 angedeutet, die
in Öffnungen der Formhälfte 3 eingreifen
und zur Zentrierung dienen. Zwischen den beiden Formhälften 2, 3 ist
eine Heizeinrichtung 8 vorgesehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine
Infrarotstrahlungsquelle darstellt. Diese bestrahlt die beschichteten
Bereiche 7 vor dem Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff
in die Kavität des Formwerkzeuges 1 und führt
so Energie zu. Im gezeigten Beispiel sind die beiden Formhälften 2, 3 vollständig
auseinander bewegt – beim erfindungsgemäßen
Verfahren ist dies nicht zwingend erforderlich, es reicht, wenn
die Heizeinrichtung 8 zwischen die beiden Formhälften 2, 3 einbringbar
ist, sodass die beschichteten Bereiche 7 bestrahlbar sind.
Auch könnte die Heizeinrichtung 8 in das Formwerkzeug 1 oder
in die eigentliche Schließeinheit integriert sein und automatisch
nach dem Öffnen und der Entnahme des Formkörpers
zum beschichteten Bereich 7 bewegt und aktiviert werden.
Die übrigen Verfahrensschritte sind an sich bekannt: Nach
dem Schließen des Formwerkzeuges wird plastifizierte Kunststoffmasse
in die Kavität eingespritzt und das Formwerkzeug zugehalten
bis der Formkörper gebildet ist. Danach wird das Formwerkzeug
geöffnet und das Formteil entnommen. Danach beginnt der
nächste Spritzgießzyklus. Um den Energieverbrauch
zum Erwärmen des Bereiches 7 gering zu halten
kann der Bereich zwischen Heizeinrichtung 8 und Formwerkzeug 1 bzw.
der Formhälfte 2 zumindest Bereichsweise eingehaust werden.
Dazu kann eine Box vorgesehen sein. Die Einhausung ist im Idealfall
zum Bereich 7 hin offen und auf den übrigen Bereichen
mit einer stark reflektierenden Oberfläche (z. B. aus hochglanzpoliertem Metall
oder einer Spiegelschicht) versehen, sodass die Strahlungsenergie
im Wesentlichen auf den Bereich 7 konzentriert wird. Es
versteht sich, dass die Einhausung entsprechend ausgebildet ist,
dass der Teil der Energie, der nicht dem Bereich 7 direkt
zugeführt wird, sodann durch Reflexion zugeführt
wird. Es sei hier auf an sich bekannte Formen aus Heizstrahlern,
die einen bestimmten Bereich oder eine bestimmte Fläche
strahlen sollen, verwiesen.
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Der
Verfahrensablauf kann also wie folgt zusammengefasst werden: Zuerst
wird der Bereich 7 durch eine Heizungsquelle 8 oder
Energiequelle erwärmt, anschließend wird in den
Formhohlraum (Kavität) des geschlossenen Formwerkzeuges 1 plastifizierte
Kunststoffmasse eingespritzt. Im Idealfall wird noch nachgedrückt
bis die Kavität vollständig gefüllt ist.
Anschließend wird das Formwerkzeug 1 durch Kühleinrichtungen
gekühlt, damit der plastifizierte Kunststoff erstarrt.
Abschließend wird das Formwerkzeug 1 geöffnet
und das Formteil entnommen. Jetzt schließt sich wieder
ein Heizvorgang des Bereiches 7 an usw. Ein solcher Verfahrensablauf
lässt sich z. B. durch eine entsprechende Steuereinrichtung
steuern.
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In
der 2 ist eine Variante eines Formwerkzeuges 1 gezeigt
mit denselben Bezugszeichen gemäß der 1.
Auf zwei Formaufspannplatten 4,5 sind jeweils
zwei Formhälften 2, 3 aufgespannt, die
in geschlossenem Zustand eine Kavität zum Einspritzen von
plastifiziertem Kunststoff bilden. Der Übersichtlichkeit
halber ist in keiner der Darstellungen ein Einspritzkanal dargestellt.
Auf der ersten Formhälfte 2 ist nun ein Einsatz 6 angeordnet,
der einen beschichteten Bereich 7 aufweist. Der Einsatz 6 ist
im Wesentlichen formschlüssig in die Formhälfte 2 einbringbar
und über Verbindungselemente 10, die als Federn
ausgebildet sind, mit der Formhälfte 2 verbunden.
Zur Führung und zur Zentrierung sind Bolzen 9 vorgesehen.
Eine Heizeinrichtung 8, die vorzugsweise als Infrarotstrahlungsquelle
ausgebildet ist, führt vor dem Einspritzvorgang dem Einsatz 6 über
die Beschichtung 7 Energie zu und erwärmt so den
Einsatz 6. Die Federn bzw. Verbindungselemente 10 bewirken,
dass sich im geöffneten Zustand des Formwerkzeuges 1 der
Einsatz 6 von der Formhälfte 2 abhebt.
Damit kann gezielt nur der Einsatz 6 bestrahlt werden,
ohne dass auch die Formhälfte 2 bestrahlt wird
bzw. besteht kein unmittelbarer (wärmeleitender) Kontakt
zwischen Einsatz 6 und Formhälfte 2 ausgenommen
der Verbindungselemente 10, sodass nur ein geringerer Wärmeabtransport
in das Innere der Formhälfte 2 erfolgt. Der Wärmeverlust durch
Wärmetransport in das Formwerkzeug 1 ist somit
minimiert.
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Es
ist also der Einsatz 6 im von der Formhälfte 2 abgehobenen
Zustand gezielt erwärmt und insbesondere in den Bereichen 7 mit
einer höheren Temperatur versehen. Nach dem Schließen
des Formwerkzeuges 1 drückt die Formhälfte 3 den
Einsatz 6 auf die Formhälfte 2, an der
der Einsatz 6 formschlüssig anliegt. Anschließend
kann plastifizierter Kunststoff in die Kavität eingespritzt
werden. Der Übersichtlichkeit halber wurde darauf verzichtet
die in der Formhälfte 2 angeordneten Kühleinrichtungen zu
zeigen.
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In
der 3 ist ein Formwerkzeug 1 erkennbar mit
denselben Bauteilen gemäß der 2.
Der wesentliche Unterschied liegt darin, dass der beschichtete Bereich 7 auf
der der Formhälfte 2 zugewandten Seite angeordnet
ist, mit der der Einsatz 6 über die Verbindungselemente 10,
die wiederum als Federn ausgebildet sind, verbunden ist. Vor dem
eigentlichen Einspritzvorgang wird über die Heizeinrichtung 8,
nunmehr die „Rückseite", d. h., die der Kavität
abgewandte Seite des Einsatzes 6 bestrahlt. Die Heizeinrichtungen 8 könnten
jedoch auch in die Formhälfte 2 integriert sein.
Die Verbindungselemente 10 könnten genauso gut
hydraulisch und/oder pneumatisch aktivierbar sein, d. h. mittels
Beaufschlagung von Druck von der Formhälfte 2 abhebbar sein.
Die Verbindung 10 kann sowohl lösbar als auch unlösbar
sein.
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Das
zeitweilige thermische Trennen des Einsatzes 6 vom Formwerkzeug
(2 und 3) ist auch für andere
Heizungsquellen als der Infrarot-Heizung vorteilhaft. So kann man
beispielsweise bei Verwendung einer induktiven Heizung sicherstellen, dass
die eingebrachte Wärme durch den entstandenen Luftspalt
nicht sofort ins Werkzeug abgeführt wird. Die Heizzeit
bei einer solchen dynamischen Temperierung kann somit drastisch
reduziert werden. Bei Verwendung von anderen Heizungsmethoden können
die Bereiche 7 auch z. B. ohne eine Beschichtung auskommen.
Bei einer Infrarotstrahlungsquelle ist eine Beschichtung im Bereich 7 allerdings vorteilhaft.
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Formwerkzeuge
für diese auch variotherme Temperierung genannt, verfügen
zur Kühlung z. B. über eine Flüssigkeitstemperierung.
Zur vorübergehenden Aufheizung der Formwerkzeugwand während
des Einspritzens bieten sich verschiedene technische Möglichkeiten
an. Die Erwärmung kann beispielsweise übernehmen:
- 1. ein Wärmeträgermedium,
das entweder in einem separaten Kanal oder sequenziell im selben Temperierkanal
wie das Kühlmedium umläuft,
- 2. oberflächennah angeordnete, metallische oder keramische
Heizeinsätze im Werkzeug, die nach dem Prinzip der elektrischen
Widerstandsheizung funktionieren,
- 3. eine Beheizung durch Infrarot (IR)-Bestrahlung,
- 4. eine induktive Beheizung mithilfe eines elektromagnetischen
Wechselfeldes, das von einem extern einwirkenden oder einem in das
Werkzeug integrierten Induktor aufgebracht wird, sowie
- 5. Sonderverfahren wie die Laserstrahlerwärmung oder
die dielektrische Erwärmung in einem Kondensator- oder
Mikrowellenfeld.
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Die
variotherme Formwerkzeugtemperierung kann eine Reihe funktionaler,
struktureller und optischer Verbesserungen und Effekte an Spritzgussteilen
induzieren oder unterstützen. Zu den funktionalen Effekten
zählen selbstreinigende Oberflächen („Lotus-Effekt"),
entspiegelte Oberflächen („Mottenaugen-Effekt"),
Mikro- und Nanostrukturen wie Kanäle und Stege für
die Mikrofluidik sowie besonders glatte Oberflächen zur
Widerstandsreduzierung an durchströmten technischen Teilen.
Strukturelle Verbesserungen sind z. B. die Reduzierung von mechanischer
Schwächung an Bindenähten, die Verringerung von
Eigenspannungen beim Spritzprägen von Formteilen mit isotropen
(richtungsunabhängigen) optischen Eigenschaften sowie die
homogenere Ausrichtung von Glasfasern in technischen Teilen. Günstige
optische Effekte können hochwertige Glanzoberflächen
in „Klavierlack"-Optik sowie vermiedene Fließmarkierungen
und Silberschlieren beim Schaumspritzgießen sein.
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Die
variotherme Formwerkzeugtemperierung steht im Spannungsfeld von
Qualitätssteigerung und Wirtschaftlichkeit. Sie steigert
die Formteilqualität, macht manche Produkte überhaupt
erst herstellbar und reduziert gelegentlich den Materialeinsatz. Dazu
sind meist eine verlängerte Zykluszeit, ein komplexeres
Werkzeug, ein erhöhter apparativer Aufwand und ein größerer
Energieeinsatz hinzunehmen. Die verschiedenen Verfahrensvarianten
sind hinsichtlich der Reproduzierbarkeit, der Geschwindigkeit der
Erwärmung, der Energieeffizienz und der Regelbarkeit anwendungsspezifisch
zu analysieren und gegeneinander abzuwiegen.
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Die
mechanisch stark belastete Rückwand eines Mobiltelefongehäuses
aus ABS/PC-Blend weist mehrere Durchbrüche auf. Damit die
zwangsläufig entstehenden Bindenähte nicht zu
mechanischen Schwachstellen werden und die Schmelzefronten ausreichend
verschmelzen können, sorgt eine Hochleistungsheizung für
die Erwärmung der Formteiloberfläche.
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Weitere Varianten:
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- – Temporäre Trennung einer
dünnen Schicht der Kavitätenoberfläche
vom gekühlten Werkzeugbereich während des Aufheizens:
Vorfahren beim Heizen, dadurch findet keine Ableitung der Wärme
ins Werkzeuginnere statt. Mit Einspritzbeginn wird die Schicht zurückgefahren,
liegt also wieder am Werkzeug an, um den hohen Drücken
stand zu halten und eine Wasserkühlung zu ermöglichen.
Betätigung hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mit
Feder.
- – Einhausung des Bereichs zwischen Energiequelle und
Formwerkzeug mit einer Box, die innen eine stark reflektierende
metallische Oberfläche aufweist. Dadurch geht keine Strahlungsenergie verloren.
- – Aufbau in folgenden Schichten: Werkzeugstrahl mit
Kühlkanälen, Isolierschicht, Beschichtung. Die Beschichtung
erfüllt die Aufgabe einer guten IR-Absorption, die zusätzliche
Isolierschicht hat die Aufgabe, die Wärmeabfuhr ins Werkzeuginnere
zu verzögern. Da hinter der Isolierschicht die Kühlbohrungen
angeordnet sind, ist die optimale Dicke der Isolierung ein Kompromiss
aus langer Wärmespeicherung an der Oberfläche
und trotzdem akzeptabler Kühlgeschwindigkeit.
- – Verwendung eines porösen Materials als Isolationsschicht
(z. B. geschäumtes Aluminium).
- – Erhöhung des Absorptionsgrades der Oberfläche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10330550
B4 [0002, 0002, 0007]