DE102016102415A1

DE102016102415A1 - Device and method for the production of workpieces made of plastic

Info

Publication number: DE102016102415A1
Application number: DE102016102415.5A
Authority: DE
Inventors: Adrian Retzbach; Andreas Maucher; Wolfgang Schinköthe
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2016-02-11
Publication date: 2017-08-17

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff weist mehrere einen Formhohlraum (4) bildende Wandungen (3, 3a) und eine auf den Formhohlraum (4) einwirkende induktive Heizeinrichtung (5) auf. Eine zwischen der induktiven Heizeinrichtung (5) und dem Formhohlraum (4) angeordnete Wandung (3a) weist wenigstens einen elektrisch isolierenden Spalt (6) auf. Zwischen dem Spalt (6) und dem Formhohlraum (4) ist ein Teil (7) der Wandung (3a) vorhanden.A device (1) for the production of workpieces made of plastic has a plurality of a mold cavity (4) forming walls (3, 3a) and an acting on the mold cavity (4) inductive heating device (5). A wall (3a) arranged between the inductive heating device (5) and the mold cavity (4) has at least one electrically insulating gap (6). Between the gap (6) and the mold cavity (4) a part (7) of the wall (3a) is present.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff, mit mehreren einen Formhohlraum bildenden Wandungen und mit einer auf den Formhohlraum einwirkenden induktiven Heizeinrichtung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff mittels einer solchen Vorrichtung. The invention relates to a device for producing workpieces made of plastic, with a plurality of walls forming a mold cavity and with an inductive heating device acting on the mold cavity. Furthermore, the invention relates to a method for producing workpieces made of plastic by means of such a device.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der DE 10 2011 075 107 A1 beschrieben. Einen ähnlichen Stand der Technik beschreibt auch die DE 10 2006 039 780 B4 . A generic device is in the DE 10 2011 075 107 A1 described. A similar state of the art also describes the DE 10 2006 039 780 B4 ,

Bekannte Spritzgießwerkzeuge und damit durchgeführte Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mittels Spritzgießen nutzen ein dynamisches Temperaturprofil während des Spritzgießprozesses, um Zykluszeiten zu verringern und die Bauteilqualität zu verbessern. Das Ziel einer solchen variothermen Prozessführung besteht in einer möglichst schnellen Erwärmung und anschließenden Abkühlung des auch als Kavität bezeichneten Formhohlraums des Spritzgießwerkzeugs. Zur Einbringung der für eine rasche Erwärmung benötigten Energie in das Spritzgießwerkzeug werden häufig induktive Heizeinrichtungen eingesetzt. Dabei wird eine auch als Induktor bezeichnete Spule mit einem starken Wechselstrom beaufschlagt, wodurch ein starkes elektromagnetisches Wechselfeld entsteht. Wenn in diesem elektromagnetischen Wechselfeld ein elektrischer Leiter angeordnet wird, werden Wirbelströme in den elektrischen Leiter induziert, die aufgrund des Ohmschen Widerstands eine Joulesche Verlustleistung generieren. Dadurch ergibt sich unmittelbar in dem elektrischen Leiter unter Ausschluss von Wärmeleitung eine Erwärmung. Known injection molding tools and thus performed process for the production of workpieces by injection molding use a dynamic temperature profile during the injection molding process to reduce cycle times and improve the quality of components. The aim of such a variotherm process management is to heat as quickly as possible and then cooling the mold cavity of the injection mold, which is also referred to as a cavity. Induction heaters are often used to introduce the energy needed for rapid heating into the injection mold. In this case, a coil, also referred to as an inductor, is acted upon by a strong alternating current, whereby a strong alternating electromagnetic field is produced. If an electrical conductor is arranged in this electromagnetic alternating field, eddy currents are induced in the electrical conductor, which generate a Joule power loss due to the ohmic resistance. This results in a heating directly in the electrical conductor with the exclusion of heat conduction.

Bei den bekannten Lösungen werden meist unterhalb der an den Formhohlraum angrenzenden Wandung kanalförmige Strukturen eingesetzt, in denen die induktive Heizeinrichtung bzw. der Induktor angeordnet ist. Eine schnelle Erwärmung der Wandung ergibt sich nur, wenn diese kanalförmigen Strukturen in der Nähe des Formhohlraums angeordnet sind, so dass die zur Wärmeleitung erforderlichen Strecken minimal gehalten werden können. Gleichzeitig müssen die Spritzgießwerkzeuge sehr hohen Einspritzdrücken von mehreren 1000 bar widerstehen, was zu entsprechenden Festigkeitsanforderungen an dieselben führt. In the known solutions channel-shaped structures are usually used below the adjoining the mold cavity wall channel in which the inductive heating device or the inductor is arranged. A rapid heating of the wall is obtained only if these channel-shaped structures are arranged in the vicinity of the mold cavity, so that the distances required for heat conduction can be minimized. At the same time the injection molds must withstand very high injection pressures of several 1000 bar, which leads to corresponding strength requirements on the same.

Es besteht also ein Zielkonflikt zwischen einer möglichst nahen Anordnung der induktiven Heizeinrichtung an dem Formhohlraum einerseits und der ausreichenden Festigkeit des Spritzgießwerkzeugs andererseits, zumal die kanalförmigen Strukturen, in denen die induktive Heizeinrichtung angeordnet ist, nicht beliebig klein ausgeführt werden können, da die Induktoren zur Ermöglichung eines hohen Stromflusses einen ausreichend großen Querschnitt aufweisen müssen. Thus, there is a conflict of objectives between the closest possible arrangement of the inductive heating device to the mold cavity on the one hand and the sufficient strength of the injection mold on the other hand, especially since the channel-shaped structures in which the inductive heating device is arranged, can not be made arbitrarily small, since the inductors to enable a high current flow must have a sufficiently large cross-section.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff zu schaffen, mit der eine gezieltere Erwärmung der gewünschten Bereiche derselben erreicht werden kann. It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus for producing workpieces made of plastic, with which a more targeted heating of the desired areas thereof can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst. According to the invention, this object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Durch den erfindungsgemäß in der zwischen der induktiven Heizeinrichtung und dem Formhohlraum angeordneten Wandung vorgesehenen elektrisch isolierenden Spalt wird bewirkt, dass die durch die induktive Heizeinrichtung in die Wandung induzierten Wirbelströme entlang des Spalts durch die Wandung fließen, da der direkte Weg durch den elektrisch isolierenden Spalt unterbrochen ist. Es wird also ein gerichtetes Fließen der Wirbelströme erreicht. By virtue of the electrically insulating gap provided according to the invention in the wall arranged between the inductive heating device and the mold cavity, the eddy currents induced in the wall by the inductive heating device flow through the wall along the gap, since the direct path is interrupted by the electrically insulating gap is. Thus, a directed flow of the eddy currents is achieved.

Durch den elektrisch isolierenden Spalt wird also der ansonsten ideale Stromflusspfad für die Wirbelströme unterbrochen, so dass sich die Wirbelströme aufgrund des Vorhandenseins eines Teils der Wandung in dem Bereich zwischen dem Spalt und dem Formhohlraum nahe an dem zu erwärmenden Formhohlraum schließen und damit für eine unmittelbare Erwärmung des Formhohlraums bzw. des sich darin befindenden Kunststoffmaterials sorgen. Thus, the otherwise ideal current flow path for the eddy currents is interrupted by the electrically insulating gap, so that the eddy currents close due to the presence of part of the wall in the region between the gap and the mold cavity close to the mold cavity to be heated and thus for immediate heating of the mold cavity or of the plastic material located therein.

Aufgrund der hohen Frequenzen, die bei einer solchen induktiven Erwärmung regelmäßig eingesetzt werden, fließen die Wirbelströme konzentriert an der Außenfläche des elektrischen Leiters, d. h. der den Formhohlraum begrenzenden Wandung. Dadurch, dass zwischen dem Spalt und dem Formhohlraum ein Teil der Wandung verbleibt, fließen die entlang des Spalts fließenden Wirbelströme dann unmittelbar an dem Formhohlraum vorbei und erwärmen so die Wandung in unmittelbarer Nähe des Formhohlraums. Dadurch wird ein in den Formhohlraum eingespritzter Kunststoff innerhalb einer sehr kurzen Zeit erwärmt bzw. dessen Temperatur wird aufrecht erhalten, wodurch das Kunststoffmaterial, je nach Ansteuerung der induktiven Heizeinrichtung, länger in seinem geschmolzenen Zustand verbleiben kann. Dadurch wird beispielsweise im Falle zweier unterschiedlicher, in einem Bereich zusammentreffender Schmelzefronten eine sehr gute Verbindung derselben erreicht, was wiederum zu einer weniger deutlichen, im Idealfall nicht erkennbaren Bindenaht bei derartigen Bauteilen führt. Due to the high frequencies that are regularly used in such inductive heating, the eddy currents flow concentrated on the outer surface of the electrical conductor, d. H. the wall delimiting the mold cavity. Characterized in that a part of the wall remains between the gap and the mold cavity, the eddy currents flowing along the gap then flow directly past the mold cavity and thus heat the wall in the immediate vicinity of the mold cavity. Thereby, a plastic injected into the mold cavity is heated within a very short time or its temperature is maintained, whereby the plastic material, depending on the control of the inductive heating device, can remain in its molten state longer. As a result, for example, in the case of two different melt fronts meeting in one area, a very good connection thereof is achieved, which in turn leads to a less clear, ideally not recognizable weld line in such components.

Die Wirbelstromverluste werden also in unmittelbarer Nähe des Formhohlraums erzeugt. Dadurch können sehr kurze Zykluszeiten bei der Herstellung der Werkstücke bei gleichzeitig sehr hohen Temperaturen innerhalb des Formhohlraums im Moment des Einspritzens des Kunststoffs erreicht werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Oberflächengüte der hergestellten Bauteile, einer Reduzierung von Bindenähten bzw. Fließmarken und einer Erhöhung der Aspektverhältnisse. The eddy current losses are thus generated in the immediate vicinity of the mold cavity. This allows very short cycle times in the Production of the workpieces are achieved at the same time very high temperatures within the mold cavity at the moment of injection of the plastic. This leads to an increase in the surface quality of the manufactured components, a reduction of weld lines or flow marks and an increase in the aspect ratios.

Insbesondere lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung bei Werkstücken einsetzen, bei denen lange Fließwege für das Kunststoffmaterial vorhanden sind und hohe optische Oberflächenqualitäten gewünscht werden. In solchen Fällen ist eine hohe Temperatur der Werkzeugform erforderlich. In particular, the device according to the invention can be used for workpieces in which long flow paths for the plastic material are present and high optical surface qualities are desired. In such cases, a high temperature of the mold is required.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht damit eine konturnahe, äußerst energieeffiziente induktive Erwärmung von Vorrichtungen zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff, insbesondere von Spritzgießwerkzeugen. Durch die konturnahe Erwärmung kann außerdem die Energieeffizienz bei der Herstellung der Werkstücke verbessert werden, da gegenüber herkömmlichen Prozessen die benötigte Energiemenge verringert werden kann. The solution according to the invention thus enables contour-near, extremely energy-efficient inductive heating of devices for the production of workpieces made of plastic, in particular of injection molds. In addition, the close-to-contour heating can improve the energy efficiency in the production of the workpieces, since the required amount of energy can be reduced compared to conventional processes.

Um zum einen eine hohe Effizienz bezüglich der Erwärmung des Formhohlraums zu erreichen und zum anderen eine einfache Fertigung der Vorrichtung bzw. deren Bauteile zu gewährleisten, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Spalt über die gesamte Breite oder Länge der Wandung verläuft. In order to achieve a high efficiency with respect to the heating of the mold cavity on the one hand and on the other to ensure a simple production of the device or its components, can be provided in an advantageous development of the invention that the gap extends over the entire width or length of the wall ,

Um insbesondere bei größeren herzustellenden Werkstücken und damit entsprechend groß dimensionierten Formhohlräumen eine ausreichende Erwärmung des gesamten Formhohlraums zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass in Richtung der Länge oder Breite der Wandung mehrere Spalte vorgesehen sind. In order to achieve a sufficient heating of the entire mold cavity, in particular for larger workpieces to be produced and thus correspondingly large-sized mold cavities, it can further be provided that a plurality of gaps are provided in the direction of the length or width of the wall.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass in dem wenigstens einen Spalt ein Isolationsmaterial, insbesondere ein von Luft unterschiedliches Isolationsmaterial, angeordnet ist. Durch die Anordnung eines Isolationsmaterials, insbesondere eines von Luft unterschiedlichen Isolationsmaterials, in dem elektrisch isolierenden Spalt wird eine sich möglicherweise durch den Spalt ergebende Schwächung der Wandung zumindest teilweise kompensiert, wodurch eine ausreichende Festigkeit bzw. Steifigkeit der Wandung gewährleistet werden kann. A further advantageous embodiment of the invention may consist in that in the at least one gap an insulating material, in particular a different insulation material from air, is arranged. By arranging an insulating material, in particular an insulation material different from air, in the electrically insulating gap, a weakening of the wall, possibly resulting from the gap, is at least partially compensated, whereby sufficient strength or rigidity of the wall can be ensured.

Um eine besonders hohe Isolationswirkung zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass das Isolationsmaterial einen Keramikwerkstoff aufweist. Da Keramikwerkstoffe nicht nur eine gute elektrisch isolierende Wirkung, sondern auch eine sehr hohe Festigkeit aufweisen, gewährleistet dies, dass die beim Spritzgießen auftretenden Einspritzdrücke durch die Wandung unterhalb des Formhohlraums aufgenommen werden können. In order to achieve a particularly high insulation effect, it may further be provided that the insulation material comprises a ceramic material. Since ceramic materials not only have a good electrical insulating effect, but also a very high strength, this ensures that the injection pressures occurring during injection molding can be absorbed by the wall below the mold cavity.

In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wandung zumindest in einem Teil des an den Spalt angrenzenden Bereichs eine Schicht aus einem elektrisch gut leitenden Material aufweist. Durch den Einsatz eines elektrisch gut leitenden Materials in dem an den Spalt angrenzenden Bereich der Wandung kann gesteuert werden, an welcher Stelle bzw. in welchem Bereich die durch die induktive Heizeinrichtung induzierten Wirbelströme Joulesche Wärmeverluste generieren und damit für eine entsprechende Erwärmung der Wandung sorgen. Eine Schicht aus einem elektrisch gut leitenden Material führt dabei zu geringeren Jouleschen Wärmeverlusten und damit zu einer geringeren Aufheizung bzw. Erwärmung des betreffenden Bereichs. Daher wird man die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material dort anbringen, wo im Prinzip keine Erwärmung erwünscht ist, um in den entsprechenden anderen Bereichen eine umso bessere Erwärmung zu erreichen. In a further, very advantageous embodiment of the invention, provision can be made for the wall to have a layer of an electrically highly conductive material at least in a part of the region adjoining the gap. By using an electrically highly conductive material in the region of the wall adjacent to the gap, it can be controlled at which point or in which region the eddy currents induced by the inductive heating device generate Joule heat losses and thus ensure a corresponding heating of the wall. A layer of electrically highly conductive material leads to lower Joule heat losses and thus to a lower heating or heating of the area concerned. Therefore, one will attach the layer of electrically highly conductive material where, in principle, no heating is desired to achieve in the corresponding other areas, a better heating.

Eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material galvanisch aufgebracht ist. A particularly simple and cost-effective production of the device according to the invention results when the layer of the electrically highly conductive material is applied galvanically.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material Kupfer aufweist. Die Verwendung von Kupfer ist hinsichtlich des Verhältnisses aus Kosten und hoher elektrischer Leitfähigkeit sehr vorteilhaft. Furthermore, it can be provided that the layer of the electrically highly conductive material comprises copper. The use of copper is very advantageous in terms of the cost-to-high electrical conductivity ratio.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wandung in dem Bereich zwischen dem Spalt und dem Formhohlraum keine Beschichtung oder eine Beschichtung aus einem Material mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand aufweist. Durch den Verzicht auf eine Beschichtung der Wandung in dem Bereich zwischen dem Spalt und dem Formhohlraum oder zumindest das Verwenden einer Beschichtung aus einem Material mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand, weist die Wandung in diesem Bereich einen höheren Widerstand auf, so dass dort höhere Joulesche Wärmeverluste generiert werden und dieser Bereich entsprechend stärker erwärmt wird. Dies führt zu einer besseren Erwärmung des Formhohlraums. In a further advantageous embodiment of the invention can be provided that the wall in the region between the gap and the mold cavity has no coating or a coating of a material having a relatively high resistivity. By eliminating coating of the wall in the area between the gap and the mold cavity, or at least using a coating of a material having a relatively high resistivity, the wall in this area has a higher resistance, so there higher Joule heat losses be generated and this area is heated accordingly more. This leads to a better heating of the mold cavity.

In Anspruch 10 ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angegeben. Dabei wird nach dem Erwärmen der Wandung mittels der induktiven Heizeinrichtung ein Kühlmedium in den elektrisch isolierenden Spalt eingeleitet. Auf diese Weise erfolgt die Kühlung unmittelbar an der Stelle der Energieeinbringung, wodurch die Wärmeleitstrecke auf ein Minimum reduziert wird und sich die zur Herstellung der Werkstücke erforderliche Zykluszeit noch weiter reduzieren lässt. In claim 10, a method for producing workpieces made of plastic by means of a device according to the invention is given. In this case, after the heating of the wall by means of the inductive heating device, a cooling medium is introduced into the electrically insulating gap. In this way, the cooling takes place directly at the site the energy input, whereby the heat transfer path is reduced to a minimum and can be reduced even further, the cycle time required for the production of the workpieces.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt. Hereinafter, an embodiment of the invention with reference to the drawing is shown in principle.

Es zeigt: It shows:

1 eine sehr schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Werkstücken aus Kunststoff; 1 a very schematic plan view of an inventive device for the production of workpieces made of plastic;

2 einen Schnitt nach der Linie II-II aus 1; und 2 a section along the line II-II 1 ; and

3 einen Schnitt nach der Linie III-III aus 1. 3 a section along the line III-III 1 ,

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von nicht dargestellten Werkstücken bzw. Bauteilen aus Kunststoff. Die Vorrichtung 1 weist ein Spritzgießwerkzeug 2 mit mehreren Wandungen 3 auf, die einen Formhohlraum 4 bilden. Von den Wandungen 3 des Spritzgießwerkzeugs 2 ist im vorliegenden Fall lediglich eine Wandung 3a dargestellt. In den Formhohlraum 4 wird zur Herstellung des jeweiligen Werkstücks geschmolzenes Kunststoffmaterial eingespritzt. Diese Einspritzung des geschmolzenen Kunststoffmaterials in den Formhohlraum 4 kann in an sich bekannter Weise erfolgen und wird daher hierin nicht näher beschrieben. 1 shows a plan view of a device 1 for the production of workpieces or components made of plastic, not shown. The device 1 has an injection mold 2 with several walls 3 on top of a mold cavity 4 form. From the walls 3 of the injection mold 2 in the present case is only one wall 3a shown. In the mold cavity 4 molten plastic material is injected to produce the respective workpiece. This injection of the molten plastic material into the mold cavity 4 can be done in a conventional manner and therefore will not be described in detail herein.

Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 eine in den 2 und 3 dargestellte, auf den Formhohlraum 4 wirkende induktive Heizeinrichtung 5 auf. Die induktive Heizeinrichtung 5, durch die eine variotherme Beheizung des Spritzgießwerkzeugs 2 durchgeführt wird, kann in an sich bekannter Weise ausgebildet sein, weshalb hier nicht näher auf dieselbe eingegangen wird. Die induktive Heizeinrichtung 5 kann sich auch in einer nicht dargestellten Öffnung innerhalb des Spritzgießwerkzeugs 2, insbesondere innerhalb der Wandung 3a, befinden. Furthermore, the device 1 one in the 2 and 3 shown, on the mold cavity 4 acting inductive heating device 5 on. The inductive heating device 5 , by which a variothermic heating of the injection mold 2 is carried out, can be formed in a conventional manner, which is why not discussed here in detail. The inductive heating device 5 may also be in an opening, not shown, within the injection mold 2 , especially within the wall 3a , are located.

Insbesondere in der Darstellung von 2 ist zu erkennen, dass die zwischen der induktiven Heizeinrichtung 5 und dem Formhohlraum 4 angeordnete Wandung 3a einen Spalt 6 aufweist, der, wie nachfolgend beschrieben, elektrisch isolierend wirkt. Zwischen dem Spalt 6 und dem Formhohlraum 4 ist ein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichneter Teil der Wandung 3a vorhanden. Especially in the presentation of 2 It can be seen that the between the inductive heating device 5 and the mold cavity 4 arranged wall 3a a gap 6 has, which, as described below, acts electrically insulating. Between the gap 6 and the mold cavity 4 is one with the reference numeral 7 designated part of the wall 3a available.

Durch das Vorhandensein des Spalts 6 werden die durch die induktive Heizeinrichtung 5 in die Wandung 3a induzierten Wirbelströme auf die gewünschte Art und Weise geleitet. Konkret fließen im vorliegenden Fall die Wirbelströme zwar innerhalb der Wandung 3a entlang der induktiven Heizeinrichtung 5, da dieser Weg jedoch durch den Spalt 6 unterbrochen ist, fließen sie gemäß den mit "A" bezeichneten Pfeilen am Rand des Spalts 6 zu dem zwischen dem Spalt 6 und dem Formhohlraum 4 sich befindenden Teil 7 der Wandung 3a und auf der gegenüberliegenden Seite des Spalts 6 entlang desselben wieder in Richtung der induktiven Heizeinrichtung 5. Da die induktive Heizeinrichtung 5 mit sehr hohen Frequenzen betrieben wird, fließen die Wirbelströme dabei konzentriert an der Außenfläche der Wandung 3a. Da es sich bei den Wirbelströmen um Wechselströme handelt, deren Richtung sich laufend umkehrt, sind die Pfeile "A" selbstverständlich als Momentaufnahmen zu sehen, d.h. die Wirbelströme fließen zu einem anderen Zeitpunkt in die der Pfeilrichtung entgegengesetzte Richtung. By the presence of the gap 6 be through the inductive heater 5 in the wall 3a induced eddy currents in the desired manner. Specifically, in the present case, the eddy currents flow within the wall 3a along the inductive heating device 5 However, this way through the gap 6 is interrupted, they flow according to the arrows marked "A" at the edge of the gap 6 to the one between the gap 6 and the mold cavity 4 part 7 the wall 3a and on the opposite side of the gap 6 along it again in the direction of the inductive heating device 5 , As the inductive heating device 5 operated at very high frequencies, the eddy currents flow concentrated on the outer surface of the wall 3a , Since the eddy currents are alternating currents, whose direction is constantly reversed, the arrows "A" are of course to be seen as snapshots, ie the eddy currents flow at a different time in the direction opposite to the direction of the arrow.

Um in dem Bereich entlang des Spalts 6 möglichst geringe Joulesche Wärmeverluste zu erzeugen, ist dieser Bereich vorzugsweise mit einer nicht dargestellten Schicht aus einem elektrisch gut leitenden Material versehen. Die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material kann vorzugsweise galvanisch aufgebracht werden. Die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material sollte nicht aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Beispielsweise kann die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material Kupfer aufweisen. Durch die Schicht aus dem elektrisch gut leitenden Material wird die Tatsache, dass die Wirbelströme insbesondere im äußeren Bereich der Wandung 3a strömen, verstärkt und diese werden in den Randbereich des Spalts 6 gelenkt. Dadurch werden, wie bereits erwähnt, in dem Bereich entlang des Spalts 6 geringe Joulesche Wärmeverluste erzeugt, was zu bevorzugen ist, da die induktive Heizeinrichtung 5 dazu dient, den Formhohlraum 4, in den der geschmolzene Kunststoff eingespritzt wird, zu erwärmen. Die Dicke der Schicht aus dem gut leitenden Material, die erforderlich ist, um die Jouleschen Wärmeverluste zu minimieren, lässt sich für einen Fachmann sehr einfach berechnen, weshalb hierin nicht näher darauf eingegangen wird. To be in the area along the gap 6 To generate the lowest possible Joule heat losses, this area is preferably provided with a layer, not shown, of a highly electrically conductive material. The layer of the electrically highly conductive material may preferably be applied by electroplating. The layer of electrically highly conductive material should not be made of a ferromagnetic material. By way of example, the layer of the electrically highly conductive material may comprise copper. Due to the layer of electrically highly conductive material is the fact that the eddy currents in particular in the outer region of the wall 3a flow, amplified and these are in the edge region of the gap 6 directed. Thereby, as already mentioned, in the area along the gap 6 low Joule heat generated, which is preferable because the inductive heating 5 to serve the mold cavity 4 in which the molten plastic is injected, to heat. The thickness of the layer of the highly conductive material required to minimize Joule heat loss can be calculated very easily for a person skilled in the art, which is why it will not be discussed further here.

Um die Erwärmung des Formhohlraums 4 zu verbessern, ist in dem Bereich zwischen dem Spalt 6 und dem Formhohlraum 4 der Wandung 3a, also dem Teil 7 der Wandung 3a, vorzugsweise keine Beschichtung vorgesehen. Dadurch weist dieser Bereich einen höheren ohmschen Widerstand auf, wodurch höhere Joulesche Wärmeverluste generiert werden, was eine entsprechend verbesserte Erwärmung des Formhohlraums 4 zur Folge hat. Die Wandung 3a besteht vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff, der einen erheblich höheren ohmschen Widerstand als das elektrisch gut leitende Material der Schicht aufweist, die sich in dem an den Spalt 6 angrenzenden Bereich befinden kann. Alternativ ist es auch möglich, in dem Teil 7 der Wandung 3a eine Beschichtung aus einem Material mit einem relativ hohen spezifischen Widerstand einzusetzen, wie zum Beispiel eine Beschichtung aus einer Chrom-Nickel-Legierung oder eine Beschichtung auf Basis von Blei. To the heating of the mold cavity 4 to improve is in the area between the gap 6 and the mold cavity 4 the wall 3a So the part 7 the wall 3a , preferably no coating provided. As a result, this region has a higher ohmic resistance, whereby higher Joule heat losses are generated, resulting in a correspondingly improved heating of the mold cavity 4 entails. The wall 3a is preferably made of a steel material having a considerably higher ohmic resistance than the electrically highly conductive material of the layer, which is in the gap 6 can be located adjacent area. Alternatively it is also possible in the part 7 the wall 3a To use a coating of a material with a relatively high resistivity, such as a coating of a chromium-nickel alloy or a coating based on lead.

Der Spalt 6 sollte von dem Formhohlraum 4 einen derartigen Abstand aufweisen, dass die Wandung 3a trotz des Vorhandenseins des Spalts 6 eine ausreichende Festigkeit aufweist. Beispielsweise kann dieser Abstand in Abhängigkeit von der Höhe des Einspritzdrucks 5 bis 15 mm, insbesondere 8 bis 10 mm, betragen. Um die Festigkeit der Wandung 3a zu erhöhen, kann in dem Spalt 6 in nicht dargestellter Weise ein Isolationsmaterial, insbesondere ein von Luft unterschiedliches Isolationsmaterial, angeordnet sein, das beispielsweise einen Keramikwerkstoff aufweisen oder aus einem Keramikwerkstoff bestehen kann. Dadurch wird die elektrische Isolationswirkung des Spalts 6 aufrechterhalten. The gap 6 should from the mold cavity 4 have a distance such that the wall 3a despite the presence of the gap 6 has sufficient strength. For example, this distance depending on the height of the injection pressure 5 to 15 mm, in particular 8 to 10 mm, amount. To the strength of the wall 3a can increase in the gap 6 in an unillustrated manner, an insulating material, in particular a different air from insulation material may be arranged, for example, have a ceramic material or may consist of a ceramic material. As a result, the electrical insulation effect of the gap 6 maintained.

Der Spalt 6 sollte eine derartige Breite aufweisen, dass ein Überschlagen der Spannung von der einen Seite des Spaltes 6 auf die andere Seite desselben verhindert wird. Die erforderliche Breite des Spalts 6 lässt sich für den Fachmann in Kenntnis der Spannung, mit dem die induktive Heizeinrichtung 5 betrieben wird, ohne weiteres berechnen. Aus Festigkeitsgründen sollte der Spalt 6 andererseits so dünn bzw. schmal wie möglich ausgeführt sein. Bei entsprechenden Spannungen kann eine Breite des Spalts 6 von 1 mm oder weniger erreicht werden. The gap 6 should have such a width that a roll over the voltage from one side of the gap 6 to the other side of the same is prevented. The required width of the gap 6 can be for the expert in the knowledge of the voltage with which the inductive heating device 5 is operated, without further calculation. For reasons of strength, the gap should 6 on the other hand be as thin or narrow as possible. At appropriate voltages, a width of the gap 6 of 1 mm or less.

Während in dem Schnitt von 2 zu erkennen ist, dass in Richtung der mit "y" bezeichneten Breite der Wandung 3a nur ein Spalt 6 vorgesehen ist, wäre es im Falle eines größeren Formhohlraums 4 auch möglich, mehrere Spalte 6 vorzusehen. Die Anzahl der in diesem Fall vorgesehenen Spalte 6 lässt sich aus der eingebrachten Leistung, der Wärmeleitung in Richtung des Formhohlraums 4 und des erforderlichen Erwärmungsprofils berechnen. While in the cut of 2 it can be seen that in the direction of the width of the wall designated by "y" 3a only a gap 6 is provided, it would be in the case of a larger mold cavity 4 also possible, several columns 6 provided. The number of columns provided in this case 6 can be derived from the introduced power, the heat conduction in the direction of the mold cavity 4 and the required heating profile.

Aus 3 geht dagegen hervor, dass der Spalt 6 über die gesamte, mit "x" bezeichnete Länge der Wandung 3a verläuft. Dadurch wird die elektrisch isolierende Wirkung des Spalts 6 über die gesamte Länge der Wandung 3a erreicht. Gegebenenfalls könnte, in Abhängigkeit von der Form des Formhohlraums 4, der Spalt 6 auch über die gesamte Breite y der Wandung 3a verlaufen. Des Weiteren könnten in Richtung der Länge x der Wandung 3a mehrere Spalte 6 vorgesehen sein. Out 3 on the other hand, it appears that the gap 6 over the whole, with "x" designated length of the wall 3a runs. As a result, the electrically insulating effect of the gap 6 over the entire length of the wall 3a reached. Optionally, depending on the shape of the mold cavity 4 , the gap 6 also over the entire width y of the wall 3a run. Furthermore, in the direction of the length x of the wall 3a several columns 6 be provided.

Um nach dem Heizvorgang eine rasche konturnahe Kühlung des Formhohlraums 4 zu erreichen, kann in nicht dargestellter Weise ein Kühlmedium in den elektrisch isolierenden Spalt 6 eingeleitet werden. Wenn, wie oben angegeben, in dem Spalt 6 ein Isoliermaterial angeordnet ist, ist ein solches Spülen des Spalts 6 nur dann durchführbar, wenn der Spalt 6 nicht vollständig mit dem Isolationsmaterial gefüllt ist. To after the heating process, a rapid conformal cooling of the mold cavity 4 to achieve, in a manner not shown, a cooling medium in the electrically insulating gap 6 be initiated. If, as stated above, in the gap 6 an insulating material is arranged, such a rinsing of the gap 6 only feasible if the gap 6 not completely filled with the insulating material.

Die induktive Heizeinrichtung 5 kann eine innere Kühlung aufweisen, die gegebenenfalls mit der Kühlung des Spalts 6 zusammenwirkend ausgeführt sein kann. The inductive heating device 5 may have internal cooling, optionally with the cooling of the gap 6 can be designed cooperatively.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011075107 A1 [0002]
DE 102006039780 B4 [0002]

Claims

Contraption ( 1 ) for the production of workpieces of plastic, with a plurality of a mold cavity ( 4 ) forming walls ( 3 . 3a ) and with one on the mold cavity ( 4 ) inductive heating device ( 5 ), characterized in that one between the inductive heating device ( 5 ) and the mold cavity ( 4 ) arranged wall ( 3a ) at least one electrically insulating gap ( 6 ), wherein between the gap ( 6 ) and the mold cavity ( 4 ) a part ( 7 ) of the wall ( 3a ) is available.

Device according to claim 1, characterized in that the gap ( 6 ) over the entire width or length of the wall ( 3a ) runs.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that in the direction of the length or width of the wall ( 3a ) several columns ( 6 ) are provided.

Device according to one of claims 1, 2 or 3, characterized in that in the at least one gap ( 6 ) an insulating material, in particular a different air from insulation material, is arranged.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the insulating material comprises a ceramic material.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the wall ( 3a ) at least in a part of the gap ( 6 ) adjacent region has a layer of a highly electrically conductive material.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the layer of the electrically highly conductive material is applied galvanically.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the layer of the electrically highly conductive material comprises copper.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wall ( 3a ) in the area between the gap ( 6 ) and the mold cavity ( 4 ) does not have a coating or a coating of a material having a relatively high resistivity.

Method for producing plastic workpieces by means of a device ( 1 ) according to any one of claims 1 to 9, wherein after heating the wall ( 3a ) by means of the inductive heating device ( 5 ) a cooling medium in the electrically insulating gap ( 6 ) is initiated.