DE102017204797A1

DE102017204797A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff sowie Bauteil hergestellt nach dem Verfahren

Info

Publication number: DE102017204797A1
Application number: DE102017204797.6A
Authority: DE
Inventors: Oliver Dünkelmann; Hartmut Wolf
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-09-27
Also published as: WO2018172141A1; CN110709224A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen, umfassend wenigstens zwei sich parallel zueinander erstreckende Rohre, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, unter Verwendung wenigstens eines Extruders und eines Spritzgießwerkzeugs (2), dessen Kavität wenigstens zwei Läufe (8) als Formhohlräume aufweist, welche jeweils die Kontur eines der Rohre abformen, und dessen Kavität einen mit den Läufen (8) kommunizierenden weiteren Formhohlraum (9) aufweist, der das Anschlussbauteil abformt, sowie unter Verwendung wenigstens einer Injektionsvorrichtung (4) zur Injektion eines Fluids unmittelbar in wenigstens einen Lauf (8) der Kavität und/oder oder gegen wenigstens ein durch den Lauf (8) der Kavität zu treibendes Projektil (7), wobei zunächst die Kavität mit einer thermoplastischen Formmasse gefüllt wird und sodann parallel durch jeden der Läufe (8) der Kavität unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse ein Fluid und/oder ein Projektil (7) getrieben wird ().

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spritzgießvorrichtung zur Herstellung des Bauteils sowie ein Bauteil, welches vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wurde. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Einfüllvorrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter in einem Kfz. Die Einfüllvorrichtung ist als sogenanntes Doppelrohr ausgebildet und umfasst ein einen Befüllkanal bildendes Einfüllrohr und ein sich parallel dazu erstreckendes Entlüftungsrohr.
Derartige Einfüllvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise aus der EP 2 923 875 A1 ist eine Einfüllvorrichtung zum Einfüllen von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeugtank bekannt, die ein Einfüllrohr und ein Entlüftungsrohr umfasst, wobei das Entlüftungsrohr einstückig mit dem Einfüllrohr ausgebildet ist und das Entlüftungsrohr durch eine Quetschung mit dem Einfüllrohr verbunden ist. Die Einfüllvorrichtung gemäß EP 2 923 875 A1 wird durch Blasformen hergestellt, wobei die Quetschung eine die beiden Rohre verbindende Materialbrücke bildet. Das in dieser Druckschrift beschriebene Verfahren eignet sich grundsätzlich zur Herstellung von Doppelrohren, die monolithisch miteinander verbunden sind, in einem Arbeitsgang und aus einem Vorformling.
Grundsätzlich benötigen Einfüllrohre ein sogenanntes „Kopfvolumen“ zur Aufnahme von überschüssiger Flüssigkeit, die beim Abschalten aus der Entlüftungsleitung nach oben drückt. Die Entlüftungsleitung wird an dieses Kopfvolumen angeschlossen und verläuft weitestgehend parallel zu dem Einfüllrohr entlang bis zu dem zu befüllenden Behälter. Obwohl diverse Verfahren zum Extrusionsblasformen von Doppelrohren bekannt sind, werden die beiden Rohre, die der Befüllung und der Entlüftung des Behälters dienen, häufig aus separaten Rohrabschnitten gefertigt, weil an diesen ein Anschlussbauteil, wie beispielsweise ein spritzgegossenes Kopfteil, befestigt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff bereitzustellen, das wenigstens zwei sich parallel zueinander erstreckende Rohre umfasst, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Spritzgusswerkzeug und ein mit dem Verfahren hergestelltes Bauteil bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff umfassend wenigstens zwei Rohre, die einstückig an ein dieses verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, unter Verwendung eines Extruders und eines Spritzgusswerkzeugs, dessen Kavität wenigstens zwei Läufe als Formhohlräume aufweist, welche jeweils die Kontur eines der Rohre abformen, und dessen Kavität einen mit den Läufen kommunizierenden weiteren Formhohlraum aufweist, der das Anschlussbauteil abformt, sowie unter Verwendung wenigstens einer Injektionsvorrichtung zur Injektion eines Fluids unmittelbar in wenigstens einen Lauf der Kavität und/oder gegen wenigstens ein durch den Lauf der Kavität zu treibendes Projektil, wobei zunächst die Kavität mit einer thermoplastischen Formmasse gefüllt wird und sodann durch jeden der Läufe der Kavität unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse ein Fluid und/oder ein Projektil getrieben wird.
Das Verfahren gemäß der Erfindung macht sich die sogenannte Fluidinjektionstechnik und/oder Projektilinjektionstechnik zu Nutze. Bei einem solchen Spritzgussverfahren wird beispielsweise ein auf einem Injektor platziertes Projektil durch die Kavität des mit einer thermoplastischen Formmasse gefüllten Spritzgusswerkzeugs getrieben, wobei die schmelzeflüssige Seele der thermoplastischen Formmasse beispielsweise in eine Nebenkavität verdrängt wird. So hergestellte Rohre haben einen definierten Innendurchmesser und lassen sich mit einem definierten konstanten Innendurchmesser verhältnismäßig einfach und reproduzierbar herstellen. Alternativ kann das Fluid unmittelbar die thermoplastische Formmasse verdrängen.
Die Erfindung kombiniert die Injektionstechnik (WIT, GIT, PIT)in geschickter Art und Weise mit einem herkömmlichen Spritzgießverfahren, sodass sich mit dem Verfahren gemäß der Erfindung in vorteilhafte Art und Weise einstückig hergestellte, verhältnismäßig komplexe Strukturen mit zwei oder mehr einstückig mit diesen verbundenen Rohren herstellen lassen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Formmasse synchron und parallel aus beiden Läufen der Kavität zu verdrängen. Hierzu kann beispielsweise die Formmasse in einem oder mehreren Läufen der Kavität jeweils durch das Fluid unmittelbar verdrängt werden. Alternativ kann vorgesehen sein, die Formmasse in einem der Läufe durch das Fluid unmittelbar zu verdrängen, wohingegen durch einen anderen der Läufe ein Projektil getrieben wird. Schließlich kann auch im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, durch mehrere Läufe der Kavität Projektile zu treiben.
Unter Einstückig im Sinne der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, dass die Rohre und das betreffende Anschlussbauteil monolithisch ausgebildet sind.
Ein Anschlussbauteil im Sinne der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise als ein Anschlussgehäuse eine Einfüllvorrichtung bzw. eines Einfüllrohres für einen Fluidbehälter ausgebildet sein. Das Verfahren eignet sich insbesondere dazu, ein Bauteil herzustellen, welches ein Anschlussgehäuse mit in dieses einmündenden Rohren aufweist, die einstückig an das Anschlussbauteil angeformt sind.
Die Injektionsvorrichtung gemäß der Erfindung ist zur Injektion eines unter Druck stehenden Fluids, beispielsweise zur Injektion von Wasser oder einem Gas in die Kavität ausgebildet, wobei die Injektionsvorrichtung zweckmäßigerweise wenigstens einen Projektilträger aufweist, der mit einem oder mehreren Fluidkanälen durchsetzt sein kann und an seinem zur Aufnahme des Projektils ausgebildeten Ende eine Injektionsdüse ausbildet. Als Injektionsvorrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann eine Gas-oder Wasser Injektionsvorrichtung (GIT-Injektor/WIT-Injektor) vorgesehen sein.
Als Spritzgießwerkzeug im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung werden diejenigen Teile der Spritzgießvorrichtung bezeichnet, die eine den herzustellenden Artikel definierende Kavität bilden. Das Spritzgießwerkzeug im Sinne der Erfindung kann weitere bewegliche Formteile wie Schieber, bewegliche Formkerne und dergleichen aufweisen.
Als thermoplastische Formmasse im Sinne der Erfindung kann jedes beliebige thermoplastische Polymer vorgesehen sein. Beispielsweise kann als thermoplastische Formmasse ein thermoplastischer Kunststoff vorgesehen sein, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Polyethylen hoher Dichte, Polyamid, Polyamid 6, Polyamid 12, Polyurethan, Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polyketone, Polystyrol, PPA (partiell aromatische Polyamide),thermoplastische Polymere auf Olefinbasis, vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis, thermoplastische Polyesterelastomere und thermoplastische Copolymere.
Bei einer zweckmäßigen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Projektile synchron, , durch die Läufe der Kavität getrieben werden, wobei durch jeweils einen Lauf ein Projektil getrieben wird.
Grundsätzlich kann die verdrängte Formmasse in eine in dem Spritzgießwerkzeug vorgesehenen Nebenkavität gefördert werden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist allerdings vorgesehen, die verdrängte Formmasse in den Extruder zurückzuführen. Dies hat sich insbesondere im Hinblick auf einen ressourcenschonenden Umgang mit der thermoplastischen Formmasse als vorteilhaft erwiesen. Erfindungsgemäß kann beispielsweise vorgesehen sein, den Anguss in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs auf einer Seite des Spritzgießwerkzeugs vorzusehen, wohingegen auf einer gegenüberliegenden Seite des Spritzgießwerkzeugs die Injektionsvorrichtung vorgesehen ist.
Die verdrängte Formmasse kann über einen Kaltverteiler oder über einen Heißkanal in den Extruder zurückgeführt werden.
Wenn die Projektile und die zugehörigen Läufe der Kavität eine unterschiedliche lichte Weite oder einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, ist es zweckmäßig, die Geschwindigkeit, mit welcher die Projektile durch die Läufe getrieben werden, zu steuern. Die Erfindung sieht daher auch eine solche Steuerung vor.
Bei einer Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Geschwindigkeit der Projektile jeweils über den Druck und/oder den Volumenstrom des zu injizieren Fluids zu steuern.
Alternativ ist bei dem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, die Geschwindigkeit der Projektile durch eine Steuerung des von der verdrängten Formmasse erzeugten Gegendrucks zu bewerkstelligen.
Beispielsweise kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Volumenstrom des die Projektile treibenden Fluids so gesteuert oder geregelt wird, dass die Projektile synchron durch die Läufe getrieben werden, insbesondere dann, wenn der Querschnitt oder die lichte Weite der Läufe und damit der Querschnitt oder die äußeren Abmessungen der Projektile unterschiedlich sind.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Volumenstrom der von dem Projektil verdrängten Formmasse so gesteuert oder geregelt wird, dass die Projektile synchron durch die Läufe getrieben werden. Synchron bedeutet, dass die Projektile etwa zeitgleich die vorgesehene Endlage, beispielsweise einen Endanschlag erreichen.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Injektion des Fluids eine einzige Pumpe verwendet wird, mit der die Projektile parallel im Sinne von zeitgleich mit dem Fluid beaufschlagt werden.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff umfassend wenigstens zwei sich vorzugsweise parallel zueinander erstreckende Rohre, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, umfassend wenigstens einen Extruder, ein Spritzgießwerkzeug, dessen Kavität wenigstens zwei Läufe als Formhohlräume aufweist, welche jeweils die Kontur eines der Rohre abformen, und dessen Kavität einen mit den Läufen kommunizierenden weiteren Formhohlraum aufweist, der das Anschlussbauteil abformt, sowie eine Injektionsvorrichtung mit wenigstens einem Injektor zur Injektion eines Fluids unmittelbar in einen der Läufe der Kavität und/oder gegen ein durch wenigstens einen der Läufe der Kavität zu treibendes Projektil.
Die Vorrichtung ist zweckmäßigerweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 ausgebildet.
Wenn das nach dem Verfahren herzustellende Bauteil beispielsweise als Anschlussbauteil ein Anschlussgehäuse umfasst, in welches die mit diesem zu verbindenden Rohre münden sollen, erfordert ein verhältnismäßig geringer Abstand der in das Anschlussgehäuse einmündenden Rohre zueinander eine besondere Ausbildung der Injektionsvorrichtung.
Eine Injektionsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung erfordert die Verwendung von Werkzeugeinsätzen als Injektoren. Um den Anforderungen des zu fertigenden Bauteils gerecht zu werden, können beispielsweise Kombinationen von Gas- und Wasserinjektoren als separate Werkzeugeinsätze vorgesehen sein.
Vorzugsweise umfasst die Injektionsvorrichtung mehrere nebeneinander angeordnete Injektoren, von welchen wenigstens einer einen Projektilträger aufweist.
Weiterhin vorzugsweise zeichnet sich die Vorrichtung gemäß der Erfindung durch einen einzigen Fluidinjektionsblock als Injektor aus, welcher mehrere nebeneinander angeordnete Projektilträger aufweist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass Wasser als Fluid mehreren Projektilträgern mittels einer gemeinsamen Pumpe zugeführt wird. Als Pumpe ist zweckmäßigerweise eine Hochdruckpumpe vorgesehen, die über einen Verteiler an mehrere Projektilträger angeschlossen sein kann.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Wasserzufuhr zu einem Projektilträger eine einstellbare Drossel vorgesehen ist.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass ein Heißkanal zwischen der Kavität und dem Extruder angeordnet ist, an welchen die Läufe jeweils mit einem Abgang angeschlossen sind.
In wenigstens einem Abgang kann eine Pinole mit Nadelverschluss als einstellbare Drossel vorgesehen sein. Über die Drossel lässt sich der Gegendruck der Schmelze bzw. der verdrängten thermoplastischen Formmasse so einstellen, dass darüber die Geschwindigkeit des Projektils gesteuert werden kann.
Die Läufe und die Projektile können einen symmetrischen Querschnitt, beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Läufe und die Profile jeweils einen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen. Auf diese Art und Weise lässt sich beispielsweise in vorteilhafter Art und Weise ein Doppelrohr mit einem etwa runden Gesamtquerschnitt herstellen. Der Begriff Gesamtquerschnitt bezieht sich auf die Hüllkurve einer Anordnung zweier paralleler Rohre.
Obwohl sich das Verfahren dazu eignet, Mehrfachrohre mit sich zueinander parallel erstreckenden Rohrabschnitten herzustellen, ist die Erfindung grundsätzlich so zu verstehen, dass die Rohre des Bauteils sich nicht oder nur über eine Teillänge parallel zueinander erstrecken. Dementsprechend ist es nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Läufe der Kavität sich zueinander parallel erstrecken.
Ein anderer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff, das vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und weiterhin vorzugsweise unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 15 hergestellt wurde. Das Bauteil umfasst wenigstens zwei sich vorzugsweise parallel zueinander erstreckende Rohre aus thermoplastischem Kunststoff, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, wobei das Anschlussbauteil als Anschlussgehäuse eines Einfüllrohres für einen Fluidbehälter ausgebildet ist.
Obwohl das Bauteil bevorzugt zwei sich über wenigstens eine Teillänge parallel zueinander erstreckende Rohre umfasst, ist es im Rahmen der Erfindung, dass die Rohre des Bauteils nicht oder nur teilweise parallel zueinander verlaufen.
Die Rohre des Bauteils können wenigstens über einen Teil ihrer Länge, zumindest insoweit diese sich etwa parallel zueinander erstrecken, über wenigstens eine Materialbrücke einstückig miteinander verbunden sein.
Weiterhin können die Rohre einen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen.
Zweckmäßigerweise bilden die Rohre zwischen sich wenigstens eine Einschnürung, deren Breite zwischen 2 und 6 mm beträgt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert.
Es zeigen:

1 eine vereinfachte Schnittansicht durch ein Spritzgießwerkzeug als Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches zwei separate Injektoren aufweist,
2 eine der 1 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltung des Spritzgießwerkzeugs mit einem Injektor, der als Wasserinjektionsblock mit zwei Projektilträgern ausgebildet ist,
3 eine den 1 und 2 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltung des Spritzgießwerkzeugs mit einem Injektor, der als Wasserinjektionsblock mit zwei Projektilträgern ausgebildet ist,
4a eine schematische Darstellung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Bauteilkontur, wobei Teile des Spritzgießwerkzeugs nicht dargestellt sind,
4b eine Stirnansicht auf die in 4 A dargestellte Bauteilkontur,
5 eine der 4 entsprechende Ansicht einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
6a bis 6c verschiedene Querschnitte durch das Bauteil gemäß der Erfindung.

Zur Erläuterung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird zunächst Bezug genommen auf die 1 und 5. 1 zeigt Teile der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und zur Herstellung des Bauteils gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung wird im Folgenden als Spritzgießvorrichtung 1 bezeichnet. Die Spritzgießvorrichtung 1 umfasst ein Spritzgießwerkzeug 2, einen Extruder 3 sowie eine Injektionsvorrichtung 4. Die Injektionsvorrichtung 4 umfasst einen oder mehrere Injektoren 5. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 umfasst die Injektionsvorrichtung 4 zwei Injektoren 5, von welchen einer als Wasser Injektor (WIT Verfahren) und der andere als Gas Injektor (GIT Verfahren) ausgebildet ist. Der Wasser Injektor 5 umfasst einen Projektilträger 6 zur Aufnahme eines Projektils 7.
Die 1 bis 3 zeigen nur denjenigen Teil der Spritzgießvorrichtung, an welchen die Injektionsvorrichtung 4 angeschlossen ist, wohingegen die 4a und 5 denjenigen Teil der Spritzgießvorrichtung zeigen, an welchen der Extruder 3 angeschlossen ist.
Das Spritzgießwerkzeug 2 ist in bekannter Art und Weise aus mehreren Werkzeugteilen zusammengesetzt und bildet eine Kavität, die in mehrere Formhohlräume unterteilt ist. Die Formhohlräume, die miteinander kommunizieren, definieren die Gestalt des zu fertigenden Bauteils 11. Die Kavität umfasst zwei Läufe 8 als Formhohlräume sowie einen weiteren Formhohlraum 9, der die Kontur eines Anschlussgehäuses 10 des Bauteils 11 definiert. Das Projektil 7 besitzt ein Querschnittsprofil, das dem Querschnittsprofil eines Laufs 8 der Kavität entspricht, und zwar desjenigen Laufs 8 (in 1 links) in welchen der sogenannte PIT Injektor 5 einsetzbar ist. Der andere Lauf 8 der Kavität besitzt eine geringere lichte Weite oder einen geringeren Durchmesser als derjenige Lauf 8, in den der PIT Injektor 5 einsetzbar ist. Der diesem Lauf 8 zugeordnete Injektor 5 ist als Gas Injektor (GIT Injektor) ausgebildet.
Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorgesehen, die Kavität des Spritzgießwerkzeug zunächst mittels des Extruders 3 mit einer thermoplastischen Formmasse zu füllen. Sodann wird etwa zeitgleich die thermoplastische Formmasse aus beiden Läufen 8 der Kavität einerseits mittels des Fluid getriebenen Projektils 7 und andererseits durch ein Fluid unmittelbar in dem Extruder 3 zurück getrieben, wobei das Projektil 7 durch den in 1 links dargestellten Lauf 8 getrieben wird und synchron in dem sich dazu parallel erstreckenden Lauf 8 der Kavität die thermoplastische Formmasse unmittelbar durch den Druck des Fluids verdrängt wird. Das Fluid, in einem Falle Wasser, in dem anderen Fall Gas wird durch Fluidkanäle 14 bereitgestellt, welche die Injektoren 5 durchsetzen.
Wie dies in 4a schematisch dargestellt ist, sind die beiden Läufe 8 über einen Anschnitt bzw. über einen Kaltverteiler 19 an den Extruder 3 angeschlossen.
In 4a ist die Kontur des zu fertigenden Bauteils 11 ohne die dieses umgebenden Teile des Spritzgießwerkzeugs 2 dargestellt. Das Bauteil 11, welches beispielsweise als doppelläufige Einfüllvorrichtung für einen Fluidbehälter ausgebildet ist, umfasst ein erstes Rohr 12 als Einfüllrohr sowie ein zweites Rohr 13 als Entlüftungsrohr und das zuvor erwähnte Anschlussgehäuse 10, an welches das erste und das zweite Rohr 12, 13 einstückig angeformt sind. Wie dies insbesondere der Zusammenschau der 4a und 4b zu entnehmen ist, sind das erste Rohr 12 und das zweite Rohr 13 in das Anschlussgehäuse 10 hinein geführt und münden in dieses.
2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Spritzgießvorrichtung 1 gemäß der Erfindung. In 2 sowie in allen weiteren Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Injektionsvorrichtung 4 umfasst einen einzigen Injektor 5 der als Wasser Injektor mit zwei Projektilträgern 6 ausgestattet ist. Der Injektor 5 bildet einen einzigen Werkzeugeinsatz bzw. Wasserinjektionsblock. Jeder der Projektilträger 6 ist mit einem Projektil 7 bestückt.
Der Begriff Injektionsvorrichtung 4 im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst Mittel zur Bevorratung des Fluids sowie wenigstens eine Hochdruckpumpe zur Druckbeaufschlagung des Fluids.
Der Injektor 5 des Ausführungsbeispiels gemäß 2 umfasst zwei Fluidkanäle 14, die an verschiedene Druckmittelquellen oder an eine einzige Druckmittelquelle, beispielsweise an eine gemeinsame Hochdruckpumpe angeschlossen sein können.
Im Übrigen entspricht das Verfahren zur Herstellung des Bauteils 10 unter Verwendung der Spritzgießvorrichtung 1 gemäß 2 etwa demjenigen Verfahren unter Verwendung der Spritzgießvorrichtung 2 gemäß 1. Die Verfahren unterscheiden sich dahingehend, dass zwei Projektile 7 synchron und parallel, d.h. zeitgleich, durch die sich parallel erstreckenden Läufe 8 der Kavität getrieben werden. Beide Läufe 8 besitzen eine unterschiedliche lichte Weite sodass jeweils eine Schmelzefront mit unterschiedlichem Querschnitt zu verdrängen ist.
Die Steuerung der Geschwindigkeit der Projektile 7 kann beispielsweise derart erfolgen, dass in einem Abgang 15 eines der Läufe 8, wie dies beispielsweise in 5 dargestellt ist immer eine Drossel 16 vorgesehen ist, mit welcher der Volumenstrom der verdrängten thermoplastischen Formmasse steuerbar ist. Die Drossel 16 kann beispielsweise als Pinole mit Nadelverschluss ausgebildet sein.
Wie dies aus 5 zu entnehmen ist, ist die Drossel 16 in demjenigen Abgang vorgesehen, der dem Lauf 8 mit dem größern Querschnitt oder mit der größeren lichten Weite zugeordnet ist. Die Abgänge 15 der Läufe 8 der Kavität sind an einen Heißkanal 17 angeschlossen, der wiederum mit dem Extruder 3 kommuniziert.
Eine weitere Variante der Spritzgießvorrichtung 1 gemäß der Erfindung ist in 3 dargestellt. Auch in 3 sind Bauteile, die denjenigen in den 1 und 2 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich nur dahingehend vor dem Ausführungsbeispiel gemäß 2, dass in einer Wasserzufuhr bzw. in einem Fluidkanal 14 eine einstellbare Drossel 16 vorgesehen ist mit welcher der Volumenstrom des dem Projektilträger 5 zugeführten Wassers steuerbar ist. Über die Steuerung des Volumenstroms des Wassers lässt sich die Geschwindigkeit des betreffenden Projektils 7 einstellen, sodass sichergestellt ist, dass beide Projektile 7 synchron durch die sich parallel erstreckenden Läufe 8 getrieben werden.
Die Variante der Spritzgießvorrichtung 1 gemäß 3 kann auf Seiten der Anordnung des Extruders 3 entsprechend der Darstellung gemäß 4a ausgebildet sein, alternativ kann diese Variante der Spritzgießvorrichtung 1 auch entsprechend der Darstellung gemäß 5 ausgebildet sein. Eine Regelung des Volumenstroms des zugeführten Wassers oder Fluids kann zusätzlich oder alternativ zur Steuerung des Gegendrucks der Schmelze bzw. zur Steuerung des Volumenstroms durch einen der Abgänge 15 vorgesehen sein.
4b veranschaulicht beispielsweise als stirnseitige Ansicht des Bauteils 11 die Anordnung des Einfüllrohres 12 und des Entlüftungsrohr 13 in dem Anschlussgehäuse 10.
Die 6a bis 6c zeigen verschiedene Querschnitte durch das Bauteil 11, welches mit dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wird. Das Bauteil 11 gemäß der 6a bis 6c umfasst, wie vorstehend beschrieben, das Anschlussgehäuse 10 sowie ein Einfüllrohr 12 und ein Entlüftungsrohr 13. Dargestellt ist ein Querschnitt durch das Einfüllrohr 12 und das Entlüftungsrohr 13, die über eine Materialbrücke 18 miteinander verbunden sind.
Die in den 6a bis 6c gezeigten Querschnitte sind unsymmetrisch und wurden mittels Projektilinjektion von Projektilen 7 mit nicht rotationssymmetrischem Querschnitt erhalten.
Bezugszeichenliste

1: Spritzgießvorrichtung
2: Spritzgießwerkzeug
3: Extruder
4: Injektionsvorrichtung
5: Injektor
6: Projektilträger
7: Projektil
8: Läufe der Kavität
9: weiterer Formhohlraum
10: Anschlussgehäuse
11: Bauteil
12: Einfüllrohr
13: Entlüftungsrohr
14: Fluid Kanäle
15: Abgang
16: Drossel
17: Heißkanal
18: Materialbrücke
19: Kaltverteiler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2923875 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen umfassend wenigstens zwei Rohre, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, unter Verwendung wenigstens eines Extruders (3) und eines Spritzgießwerkzeugs (2), dessen Kavität wenigstens zwei Läufe (8) als Formhohlräume aufweist, welche jeweils die Kontur eines der Rohre abformen, und dessen Kavität einen mit den Läufen (8) kommunizierenden weiteren Formhohlraum (9) aufweist, der das Anschlussbauteil abformt, sowie unter Verwendung wenigstens einer Injektionsvorrichtung (4) zur Injektion eines Fluids unmittelbar in wenigstens einen Lauf (8) der Kavität und/oder gegen wenigstens ein durch den Lauf (8) der Kavität zu treibendes Projektil (7), wobei zunächst die Kavität mit einer thermoplastischen Formmasse gefüllt wird und sodann durch jeden der Läufe (8) der Kavität unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse ein Fluid und/oder ein Projektil (7) getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Projektile (7) synchron durch die sich vorzugsweise parallel erstreckenden Läufe (8) der Kavität getrieben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrängte Formmasse in den Extruder (3) zurückgeführt wird oder in eine Nebenkavität gefördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verdrängte Formmasse über einen Kaltverteiler (19) oder über einen Heißkanal (17) in den Extruder (3) zurückgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom des die Projektile (7) treibenden Fluids so gesteuert oder geregelt wird, dass die Projektile (7) gleichzeitig eine Endlage erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Volumenstrom der verdrängten Formmasse so gesteuert oder geregelt wird, dass die Projektile (7) gleichzeitig eine Endlage erreichen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer einzigen Pumpe, mit welchem die Projektile (7) parallel mit dem Fluid beaufschlagt werden.
Vorrichtung zur Herstellung eines Bauteils (11)aus thermoplastischem Kunststoff umfassend wenigstens zwei Rohre, die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, umfassend wenigstens einen Extruder (3), ein Spritzgießwerkzeug (2), dessen Kavität wenigstens zwei Läufe (8) als Formhohlräume aufweist, welche jeweils die Kontur eines der Rohre abformen, und dessen Kavität einen mit den Läufen (8) kommunizierenden weiteren Formhohlraum (9) aufweist, der das Anschlussbauteil formt, sowie eine Injektionsvorrichtung (4) mit wenigstens einem Injektor (5) zur Injektion eines Fluids unmittelbar in einen der Läufe (8) der Kavität und/oder gegen ein durch wenigstens einen der Läufe (8) der Kavität zu treibendes Projektil.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeordnete Injektoren (5), von welchen wenigstens einer einen Projektilträger (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen einzigen Fluidinjektionsblock als Injektionsvorrichtung (4), welcher mehrere nebeneinander angeordnete Projektilträger (6) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, umfassend eine gemeinsame Pumpe, mittels welcher Wasser als Fluid mehreren Projektilträgern (6) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Wasserzufuhr zu einem Projektilträger (5) eine einstellbare Drossel (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen Heißkanal (17) zwischen der Kavität und dem Extruder (3), an welchen die Läufe (8)jeweils mit einem Abgang (15) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Abgang (15) eine steuerbare Drossel (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Läufe (8) und wenigstens eines der Projektile (7) einen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisen.
Bauteil aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend wenigstens zwei sich vorzugsweise parallel zueinander erstreckende Rohre aus thermoplastischem Kunststoff die einstückig an ein diese verbindendes Anschlussbauteil angeformt sind, wobei das Anschlussbauteil als Anschlussgehäuse (10) eines Einfüllrohres für einen Fluidbehälter ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre wenigstens über einen Teil ihrer Länge über wenigstens eine Materialbrücke (18) einstückig miteinander verbunden sind.
Bauteil nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Rohre einen nicht rotationssymmetrischen Querschnitt aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre zwischen sich wenigstens eine Einschnürung aufweisen, deren Breite zwischen 2 und 6 mm beträgt.