DE19515741C2 - Verfahren und Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers.

Eine derartige Spritzgießvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers unter Verwendung dieser Spritzgießvorrichtung ist in der US 5 098 637 beschrieben.

Bei dieser bekannten Spritzgießvorrichtung ist der den Formhohlraum mit dem zusätzlichen Hohlraum verbindende Kanal stets geöffnet und läßt sich das Volumen dieses zusätzlichen Hohlraums verändern, indem ein als Schraube ausgebildeter Einsatz in dem zusätzlichen Hohlraum mehr oder weniger herein- oder herausgeschraubt wird.

Diese bekannte Vorrichtung und das Verfahren haben sich bei vielen Anwendungsfällen bewährt, jedoch hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei Teilen, die bereichsweise Verdickungen, wie verdickte Randbereiche oder Stege oder Rippen, aufweisen, die allein mit einem Hohlraum versehen werden sollen, Schwierigkeiten auftraten, da das unter Druck stehende Gas beim Eindringen in die bereits im Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze auch in Bereiche vordringen konnte, die nicht hohl ausgebildet sein sollten, insbesondere in relativ dünnwandige Bereiche, so daß hier eine ungewollte Bauteilschwächung eintreten konnte.

Des weiteren stellte sich bei der bekannten Vorrichtung als nachteilig heraus, daß sich das Volumen des zusätzlichen Hohlraums nicht entsprechend den jeweiligen Bedingungen eines Spritzgießzyklus verstellen ließ, sondern sich allenfalls eine Anpassung an unterschiedliche Bauteilgeometrien oder Kunststoffmaterialien während des Stillstandes der Spritzgießvorrichtung durchführen ließ.

Bei einer weiteren aus der DE 39 13 109 C2 bekannten Vorrichtung ist das Volumen des zusätzlichen Hohlraums unveränderlich, jedoch ist in dem den Formhohlraum mit dem zusätzlichen Hohlraum verbindenden Kanal eine Absperrvorrichtung angeordnet, die dazu dient, das Verdrängen der noch schmelzflüssigen Seele des Kunststoffkörpers mittels eines unter Druck stehenden Fluids erst dann zuzulassen, wenn der Formhohlraum zunächst vollständig mit Kunststoffschmelze ausgefüllt ist. Des weiteren soll das Verdrängen des noch schmelzflüssigen Kunststoffs so durchgeführt werden, daß der Rest der auszutreibenden schmelzflüssigen Seele jede Ausflußöffnung pfropfenartig derart verschließt, daß dabei keine Wanddickenverringerung des Kunststoffkörpers auftritt. Da indessen das Verdrängen der auszutreibenden, schmelzflüssigen Seele ohne Gegendruck erfolgt und die Schußmenge einer Spritzgießmaschine beim Spritzgießen von Kunststoffkörpern von Schuß zu Schuß schwanken kann, ist bei dieser Vorrichtung nicht bei jedem Schuß gewährleistet, daß tatsächlich die Ausflußöffnung stets pfropfenartig verschlossen ist. Auch ein Wiederverschließen der Absperrvorrichtung kann nicht gewährleisten, daß die Ausflußöffnung tatsächlich stets pfropfenartig verschlossen ist. Ist des weiteren bei dieser bekannten Vorrichtung beispielsweise das Schußvolumen der Spritzgießmaschine größer als das Volumen des Formhohlraums, baut sich, wenn der Formhohlraum gefüllt ist oder die Absperrvorrichtung verschlossen wird, schlagartig ein sehr hoher Druck auf, so daß die Spritzgießmaschine eine dementsprechend hohe Schließkraft aufweisen muß, so daß die diesbezüglichen Vorteile des Spritzgießens mit Einbringen eines unter Druck stehenden Gases in die bereits in dem Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze, nämlich die Möglichkeit, große Kunststoffkörper auf Spritzgießmaschinen mit verhältnismäßig niedriger Schließkraft fertigen zu können, nicht mehr gegeben sind.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Spritzgießvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu verbessern und ein Verfahren sowie eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweisen hohlen Kunststoffkörpers zur Verfügung zu stellen, mit denen sich diese hohlen Bereiche mit wiederholbar gleichmäßiger Wandstärke gezielt herstellen lassen, ohne daß eine aufwendige, rechnergestützte Regelung des Schußvolumens innerhalb enger Grenzen erforderlich ist.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers vorgeschlagen, das aus den Schritten:

• - Einspritzen einer Kunststoffschmelze in einen Formhohlraum,
• - Einbringen eines unter Druck stehenden Gases in die bereits in den Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze spätestens wenn der Formhohlraum mit Kunststoffschmelze gefüllt ist,
• - Verdrängen eines Teils der noch fließfähigen Kunststoffschmelze aus dem hohl auszuführenden Bereich des Kunststoffkörpers in einen zusätzlichen, mit dem Formhohlraum über einen Kanal verbundenen, volumenveränderlichen Hohlraum, gegen die Kraft einer kraft- oder druckbeaufschlagten, beweglichen Trennwand im zusätzlichen Hohlraum, wobei die Kraft zunächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums erzeugte Kraft, spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze eingebrachten erzeugte Kraft ist,
• - Abkühlen und Verfestigen der Kunststoffschmelze,
• - Druckentlasten des durch Einbringen von Gas gebildeten hohlen Bereichs und
• - Entformen des Kunststoffkörpers und des in den zusätzlichen Hohlraum verdrängten Kunststoffs

besteht.

Vorzugsweise kann die die Trennwand beaufschlagende Kraft durch ein Druckmedium, insbesondere durch das auch in die Kunststoffschmelze eingebrachte, unter Druck stehende Gas erzeugt werden, dessen Druck einstellbar ist.

Wenn der Druck und das Volumen des die Trennwand beaufschlagenden Gases so eingestellt und bemessen werden, daß sich nach Verdrängen eines vorbestimmten Volumens der Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum und entsprechendem Zurückweichen der Trennwand ein Druckgleichgewicht beiderseits der Trennwand einstellt, wird genau die Menge der Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum verdrängt, die zum kontrollierten Erzeugen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers erforderlich ist. Des weiteren läßt sich dieser Gasdruck aufgrund der dadurch auf die Trennwand ausgeübten Kraft dazu verwenden, das Auswerfen des in den zusätzlichen Hohlraum verdrängten und verfestigten Kunststoffs beim Entformen zu bewirken.

Die auf den Kolben wirkende Kraft, d. h. im Falle der Verwendung des unter Druck stehendes Gases, der Druck dieses Gases ist so bemessen, daß der Kunststoff, selbst wenn er während des Füllens des Formhohlraums bereits in den Bereich des Kanals zum zusätzlichen Hohlraum fließt, in diesen Hohlraum nicht übertreten kann, solange der Einspritzvorgang des Kunststoffs noch mit einem vorbestimmbaren, niedrigen Druck abläuft, d. h. solange die eingespritzte Kunststoffschmelze benachbart zu den Wandbereichen bzw. in den Bereichen des Formhohlraums mit geringem Querschnitt noch nicht zu erstarren begonnen hat.

Während des Füllens des Formhohlraums und auch noch zu Beginn des Einbringens des unter Druck stehenden Gases in die bereits im Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze kann der Druck des den Kolben beaufschlagenden Gases gleich dem Druck des in die Kunststoffschmelze eingebrachten Gases sein. In dem Moment, in dem der Formhohlraum mit so viel Kunststoffschmelze gefüllt ist und sich diese Kunststoffschmelze in der Nähe der Innenwände des Formhohlraums abgekühlt und verfestigt hat, daß das Verdrängen der im Kern noch fließfähigen Kunststoffschmelze beginnen kann, muß der auf den Kolben wirkende Gasdruck vermindert werden, um ein Zurückweichen und damit ein Verdrängen von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum zuzulassen.

Ist dagegen das Schußvolumen der Spritzgießmaschine größer als das Volumen des Formhohlraums, wird gegen Endes des Einspritzens der Kunststoffschmelze in den Formhohlraum eine Teilmenge direkt in den zusätzlichen Hohlraum verdrängt und der beaufschlagte Kolben weicht zurück, ohne daß dabei eine merkliche Erhöhung des Spritzdrucks auftritt, so daß die Schließkraft der Spritzgießmaschine nicht verändert zu werden braucht.

Zur Durchführung des Verfahrens wird des weiteren eine Spritzgießvorrichtung vorgeschlagen, bei der erfindungsgemäß in einem zusätzlichen, im Formwerkzeug außerhalb des Formhohlraums angeordneten, mit diesem über einen Kanal verbundenen Hohlraum eine bewegliche Trennwand angeordnet ist, auf die eine das Volumen des zusätzlichen Hohlraums in Richtung des Formhohlraums verkleinernde Kraftbeaufschlagung wirkt, die zunächst für eine kontrollierte Aufnahme von Kunststoffschmelze durch Volumenvergrößerung des zusätzlichen Hohlraums größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums erzeugte Kraft, spätestens jedoch bei Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze im Formhohlraum eingebrachten Gases auf die Trennwand ausgeübte Kraft ist.

Die Trennwand kann vorzugsweise aus einem in einer Bohrung abgedichtet verschiebbaren Kolben bestehen, der zu Beginn des Spritzvorgangs an einem Anschlag, der das kleinstmögliche Volumen des zusätzlichen Hohlraums definiert, anliegt, wobei die Kraftbeaufschlagung des Kolbens vorzugsweise durch ein Druckmedium, insbesondere durch das unter Druck stehende, in die Kunststoffschmelze einzubringende Gas erfolgen kann.

Da bei Verwendung von unter Druck stehendem Gas zum Einbringen in die bereits im Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze der Druck dieses Gases in der Regel höher ist als der Einspritzdruck der fließfähigen Kunststoffschmelze, ist bevorzugterweise in einer mit der Bohrung für den Kolben verbundenen Druckmediumleitung ein Druckregelventil und/oder ein Durchflußregelventil angeordnet. Das Druckregelventil dient dazu, den auf den Kolben wirkenden Druck des Druckgases auf einen vorbestimmbaren Wert, der mindestens gleich dem Spritzdruck und kleiner als der Gasdruck des in die bereits im Formhohlraum eingespritzten Kunststoffschmelze eingebrachten Gases ist, einzustellen, um auf diese Weise eine kontrollierte Aufnahme von Kunststoffschmelze im zusätzlichen Hohlraum zu erreichen, während mittels des Durchflußregelventils ein gesteuertes Rückweichen des Kolbens während der Aufnahme von Kunststoffschmelze im zusätzlichen Hohlraum bewirkt wird.

Da der auf den Kolben wirkende Gasdruck beim Öffnen des Formwerkzeugs zum Entformen des Kunststoffkörpers und des in den zusätzlichen Hohlraum gelangten Kunststoffs nicht vollständig auf Atmosphärendruck herabgesetzt wird, sondern vorzugsweise auf einem einstellbaren Wert stehenbleibt, läßt sich der Kolben als Auswerfer für die in den zusätzlichen Hohlraum verdrängte und verfestigte Kunststoffschmelze verwenden.

Um in diesem Fall ein Herausfallen des Kolbens aus seiner Bohrung unter der Wirkung des Gasdrucks zu vermeiden, kann der Kolben einen Dichtring aufweisen und sich eine Druckentlastungsbohrung von der mit Druckmedium beaufschlagten Kolbenseite zu einem Bereich unterhalb des Dichtrings erstrecken. Sobald der Kolben aus seiner Bohrung so weit herausgewandert ist, daß die Druckentlastungsbohrung in Verbindung mit der Umgebungsluft steht, kann das Gas durch die Entlastungsbohrung entweichen, so daß sich der Kolben nicht weiterbewegt.

Ebenso ist es möglich, einen den Kolben in seiner Endstellung festhaltenden mechanischen Anschlag vorzusehen, der vorzugsweise aus einer aus der Bohrung für den Kolben abgedichtet herausgeführten Kolbenstange bestehen, deren außen liegender Kopf in der Endstellung des Kolbens zur Anlage an den Anschlag kommt. Als Druckmedium zur Kraftbeaufschlagung des Kolbens läßt sich auch Hydraulikflüssigkeit verwenden, die in der Regel an einer Spritzgießmaschine stets zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers mit Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs und

Fig. 2 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Formwerkzeugs für einen anderen, bereichsweise hohlen Kunststoffkörper mit abgewandeltem Einbringen des Gases und mit einem anderen Kanal zwischen dem Formhohlraum und dem zusätzlichen Hohlraum.

Von einer in Fig. 1 dargestellten Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers 37 sind zwei Formwerkzeughälften 22, 24 dargestellt, zwischen denen eine Trennfuge 23 vorhanden ist. In der Formwerkzeughälfte 22 ist ein zusätzlicher Hohlraum 25 in Form einer zylindrischen Bohrung 27 geschaffen, die von der Trennfuge 23 ausgeht und blind in der Formwerkzeughälfte 22 endet. In der Bohrung 27 ist ein Kolben 29 verschiebbar geführt und gegenüber der Bohrung 27 mittels eines Dichtrings 31 abgedichtet.

In der Formwerkzeughälfte 24 ist ein Formhohlraum 36 angeordnet, der sich über einen Angußkanal 34 und eine Bohrung 30 in einem Einsatz 28 von einer Einspritzdüse 26 aus mit gießfähiger Kunststoffschmelze füllen läßt. An einer Bohrung 32 im Einsatz 28 ist eine Druckgasleitung 39 angeschlossen, so daß sich Druckgas über die in der Bohrung 30 mündende Bohrung 32 in die bereits in den Formhohlraum 36 eingespritzte Kunststoffschmelze einbringen läßt.

Der Formhohlraum 36 steht mit dem zusätzlichen Hohlraum 25 über einen im Bereich der Trennfuge 23 verlaufenden Kanal 38 in Verbindung. Eine Kolbenseite 35 läßt sich über eine Druckgasleitung 48 mit Druckgas beaufschlagen. Dazu dient eine Druckgasquelle 40, die über Druckgasleitungen 56 einerseits über ein Absperrventil oder ein Druckregelventil 41 mit der Druckgasleitung 39 und andererseits über ein Absperrventil oder ein Druckregelventil 47 mit der Druckgasleitung 48 in Verbindung steht, die ihrerseits bis zur Bohrung 27 auf der druckbeaufschlagten Kolbenseite 35 geführt ist.

Aus der Druckgasleitung 39 läßt sich das Druckgas über ein Absperrventil und ggf. ein Durchflußregelventil 43 in einen Auffangbehälter 45 oder in die freie Atmosphäre leiten. Demselben Zweck dient ein Absperrventil 49 und ggf. ein Durchflußregelventil 50 zum Ableiten des Druckgases aus der Leitung 48 in einen Auffangbehälter 51 oder in die freie Atmosphäre.

Da es sich bei dem Druckgas in der Regel um Stickstoff handelt, kann das Zurückführen in die Auffangbehälter 45, 51 dazu dienen, den abgeleiteten Stickstoff aufzufangen und zur Wiederverwendung der Druckgasquelle 40 zuzuführen. Ist eine solche Wiederverwendung nicht erforderlich oder nicht gewünscht, kann der Stickstoff in die freie Atmosphäre abgeleitet werden.

Zum Herstellen eines Kunststoffkörpers 37 mit einem hohlen Bereich 44 wird fließfähige Kunststoffschmelze mittels einer nicht dargestellten Spritzgießmaschine durch die Einspritzdüse 26, die Bohrung 30 im Einsatz 28 und den Angußkanal 34 in den Formhohlraum 36 eingespritzt.

Während des Einspritzens der Kunststoffschmelze ist der Kolben 29 durch Öffnen des Absperr- oder Druckregelventils 47 auf seiner Kolbenseite 35 mit Druck beaufschlagt und befindet sich daher in der gestrichelt dargestellten, oberen Stellung, in der der Kolben 29 mit seiner Stirnfläche an der Formwerkzeughälfte 24 im Bereich der Trennfuge 23 anliegt.

Nachdem eine bestimmte Menge fließfähiger Kunststoffschmelze in den Formhohlraum 36 eingespritzt ist, wird das Absperrventil 41 geöffnet und Druckgas über die Leitung 39 und die Öffnung 32 in die bereits im Formhohlraum 36 eingespritzte Kunststoffschmelze eingebracht.

Beginnt das Einbringen des Druckgases in die Kunststoffschmelze, bevor der Formhohlraum 36 vollständig mit Kunststoffschmelze gefüllt ist, wird das Einspritzen des Kunststoffs fortgesetzt, bis die zum Herstellen des bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers 37 benötigte Menge eingespritzt ist. Während dieses fortgesetzten Einspritzens der Kunststoffschmelze wird bereits Druckgas in die Kunststoffschmelze eingebracht und bildet darin einen Hohlraum 44 und preßt dabei gleichzeitig die Kunststoffschmelze gegen die Wandflächen 46 des Formhohlraums 36.

Ob nun das Druckgas bereits in die Kunststoffschmelze eingebracht wird, bevor der Formhohlraum 36 vollständig mit Kunststoffschmelze gefüllt ist oder ob das Einbringen des Druckgases erst dann beginnt, wenn der Formhohlraum 36 vollständig mit Kunststoffschmelze gefüllt ist, bedeutet dies in beiden Fällen, daß der im Formhohlraum 36 herrschende Druck noch verhältnismäßig niedrig ist, so daß die durch den den Formhohlraum 36 mit den zusätzlichen Hohlraum 25 verbindenden Kanal 38 fließende Kunststoffschmelzenfront auf den druckbeaufschlagten Kolben 29 trifft und diesen erst dann verschieben kann, wenn der Druck im Formhohlraum 36 höher als der auf die Kolbenseite 35 wirkende Gasdruck ist. Dieser Gasdruck läßt sich durch das Ventil 47 bzw. das Ventil 49 und das Durchflußregelventil 50 steuern, so daß das Zurückweichen des Kolbens 29 in gesteuerter Weise so erfolgt, daß eine kontrollierte Aufnahme von Kunststoffschmelze durch Volumenvergrößerung des zusätzlichen Hohlraums 25 bewirkt wird.

Nach dem Abkühlen und Verfestigen der Kunststoffschmelze im Formhohlraum 36 und im zusätzlichen Hohlraum 25 wird der Gasdruck aus dem hohlen Bereich 44 über den Angußkanal 34, die Bohrung 30, die Öffnung 32, die Druckgasleitung 39, das Absperrventil 32 und das Durchflußregelventil 43 mit kontrollierter Geschwindigkeit entlüftet, bis im wesentlichen Druckgleichgewicht zwischen dem hohlem Bereich 44 und der Außenatmosphäre herrscht. Nunmehr lassen sich die Formhälften 22, 24 auseinanderfahren und der Kunststoffkörper 37 sowie der sich im zusätzlichen Hohlraum 25 befindliche Kunststoff entformen. Zum Entformen des Kunststoffkörpers 37 lassen sich übliche Auswerferstifte verwenden, während zum Entformen des im zusätzlichen Hohlraum 25 befindlichen Kunststoffs der Kolben 29 verwendet wird, der aufgrund der Druckbeaufschlagung der Kolbenseite 35 wie ein Auswerferstift wirkt.

Während der Kunststoffkörper 37 gemäß Fig. 1 einen nicht näher definierten hohlen Bereich 44 aufweist, ist in Fig. 2 erkennbar, daß ein Kunststoffkörper 52 mit verhältnismäßig geringer Wandstärke einen zur Trennfuge 23 benachbarten Randbereich größerer Wandstärke aufweist, der durch Einbringen von Druckgas hohl geblasen werden soll. Bei dem Kunststoffkörper 42 kann es sich z. B. um eine längliche Stoßstange für ein Kraftfahrzeug handeln, denen Randbereich 53 verstärkt ist. In diesem Fall wird der Formhohlraum über einen nicht dargestellten Angußkanal vollständig mit Kunststoffschmelze gefüllt. Ein Ende des verdickten Randes 53 ist über einen Tunnelkanal 54 mit dem zusätzlichen Hohlraum 25 verbunden. Der Kolben 29 befindet sich in seiner oberen Stellung, da die Kolbenseite 35 über eine mit der Druckgasleitung 48 in Verbindung stehende Bohrung 56 mit Druckgas einstellbaren Drucks beaufschlagt ist. Das entgegengesetzte Ende des verdickten Randes 53 läßt sich über eine Hohlnadel 55 mit Druckgas über die daran angeschlossene Druckgasleitung 39 mit Druckgas beaufschlagen.

Falls die Spritzgießmaschine in einem Spritzzyklus mehr Kunststoffschmelze in den Formhohlraum spritzt, als der Formhohlraum aufnehmen kann, strömt dieser überschüssige Teil der Kunststoffschmelze ohne wesentliche Erhöhung des Einspritzdrucks bzw. des im Formhohlraum herrschenden Drucks über den Tunnelkanal 54 in den zusätzlichen Hohlraum 25 und verschiebt den Kolben 29 gegen den Druck des Druckgases um einen dem überschüssigen Volumen entsprechenden Weg. Nunmehr wird am entgegengesetzten Ende des verdickten Randes 53 Druckgas durch die Hohlnadel 55 in den noch schmelzflüssigen Kernbereich des verdickten Randes 53 eingebracht und verdrängt diesen noch schmelzflüssigen Anteil in den zusätzlichen Hohlraum 25 unter Bildung eines hohlen Bereichs im verdickten Rand 53.

Wenn die in Fig. 1 dargestellten Ventile 47, 49 verschlossen sind, bewirkt die Verschiebung des Kolbens 29 durch die in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdrängte Kunststoffschmelze eine Gasdruckerhöhung, bis Druckgleichgewicht auf beiden Seiten des Kolbens 29 herrscht. Der Gasdruck in dem hohlen Bereich im verdickten Rand 53 wird solange aufrechterhalten, bis der Kunststoffkörper 52 so weit abgekühlt und verfestigt ist, daß er sich entformen läßt. Damit der Kunststoffkörper 52 aufgrund des in ihm herrschenden Gasdrucks beim Entformen nicht zerplatzt, wird der Gasdruck zunächst über die Hohlnadel 55 in kontrollierter Weise entlüftet, indem das in Fig. 1 dargestellte Absperrventil 42 geöffnet wird, so daß das Gas durch das Durchflußregelventil 43 gesteuert abfließt.

Nach dem Druckausgleich mit der Außenatmosphäre bzw. mit dem niedrigen Druck in einem Auffangbehälter werden die Formhälften 22, 24 auseinander gefahren, worauf sich der Kunststoffkörper 52 aus der Form entnehmen läßt und der im zusätzlichen Hohlraum 25 befindliche Kunststoff durch den mit Gasdruck beaufschlagten Kolben 29 ausgestoßen wird.

Die Hohlnadel 55 kann ggf. zurückziehbar gestaltet sein, um den Fluß der Kunststoffschmelze nicht zu beeinträchtigen und um ein Verstopfen durch die Kunststoffschmelze zu verhindern.

Ist der Druck des von der Druckgasquelle 40 gelieferten Druckgases höher als der zur Bildung des hohlen Bereichs 44 in Fig. 1 bzw. des hohlen Bereichs im verdickten Rand 53 in Fig. 2 erforderliche Druck, kann das Absperrventil 41 als Druckregelventil ausgebildet sein. Ist der Druck des von der Druckgasquelle 40 gelieferten Druckgases gleich dem zum Einbringen in die Kunststoffschmelze erforderlichen, kann das Ventil 41 als Absperrventil gestaltet sein.

Das Ventil 42 kann dann ebenfalls als Absperrventil gestaltet sein, wenn der Haltedruck während des Verfestigens des Kunststoffkörpers 37 bzw. 52 gleich dem Druck des in die bereits im Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze eingebrachten Gases ist. Soll der Haltedruck niedriger sein, läßt sich das Ventil 42 als Druckregelventil gestalten, so daß sich nach einer gewissen Zeit der niedrigere Haltedruck über dieses Druckregelventil 42 einstellen läßt.

Das Ventil 47 kann als Absperrventil ausgebildet sein, wenn der auf die Kolbenseite 35 wirkende Gasdruck gleich dem Druck des von der Druckgasquelle 40 belieferten Druckgases in der Anfangsphase sein kann. In diesem Fall muß der auf die Kolbenseite 35 wirkende Gasdruck spätestens dann auf einen niedrigeren Wert eingestellt werden, wenn das Verdrängen von Kunststoffschmelze aus dem Formhohlraum 36 in den zusätzlichen Hohlraum 25 beginnen soll. Der erforderliche Gegendruck läßt sich in diesem Fall durch ein als Druckregelventil ausgebildetes Ventil 49 einstellen und ggf. durch das Durchflußregelventil 50 kontrolliert auf Atmosphärendruck oder auf den Druck im Auffangbehälter 51 herabsetzen.

Soll auf die Kolbenseite 35 von vornherein ein niedrigerer Druck wirken als der, der durch die Druckgasquelle 40 zur Verfügung gestellt wird, kann das Ventil 47 als Druckregelventil ausgebildet sein.

Verbleibt bis zum Entformen der Kunststoffkörper 37 bzw. 52 ein Gasdruck auf der Kolbenseite 35 des Kolbens 29 wird dieser Kolben 29, wie bereits erwähnt, zum Auswerfer für den im zusätzlichen Hohlraum 25 befindlichen, verfestigten Kunststoff, jedoch muß in diesem Fall verhindert werden, daß der Kolben 29 durch diesen Gasdruck beim Auseinanderfahren der Formhälften 22, 24 aus seiner Bohrung 27 herausgetrieben wird. Dies wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch eine Entlastungsbohrung 33 erreicht, die von der Kolbenseite 35 bis in einen Bereich unterhalb des Dichtrings 31 geführt ist und eine Druckentlastung der Kolbenseite 35 bewirkt, sobald der Kolben 29 bis auf Höhe dieser Druckentlastungsbohrung 33 aus seiner Bohrung 27 herausgetreten ist.

Demgegenüber weist der Kolben 29 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 einen mechanischen Anschlag auf, der aus einer mit dem Kolben 29 fest verbundenen Kolbenstange 57, einem damit verbundenen Kopf 58 und einer Anschlagfläche 60 an der Formwerkzeughälfte 24 besteht. Die Kolbenstange 57 ist mittels eines Dichtrings 59 nach außen abgedichtet und liegt in der in Fig. 2 dargestellten Stellung mit dem Kopf 58 noch nicht an der Anschlagfläche 60 an, da der Kolben 29 mit seinem Kopf an einer Fläche der Formwerkzeughälfte 22 in der Trennfuge 23 anliegt. Werden nun die Formwerkzeughälften 22, 24 in Achsrichtung des Kolbens 29 auseinanderbewegt, um den Kunststoffkörper 52 und den in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdrängten Kunststoff zu entformen, bewegt sich der Kolben 29 aufgrund des auf die Kolbenfläche 35 wirkenden Gasdrucks aus seiner dem Volumen der in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdrängten Kunststoffschmelze entsprechenden, zurückgezogenen Stellung in die in Fig. 2 dargestellte Stellung und darüber hinaus bis zum Anschlag des Kopfes 58 an die Anschlagfläche 60 vor und wirkt dabei als Auswerfer für den in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdrängten und verfestigten Kunststoff, ohne daß der Kolben 29 durch den Gasdruck aus seiner Bohrung 27 herausgetrieben werden und herausfallen kann.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers mit den Schritten:

• - Einspritzen einer Kunststoffschmelze in einen Formhohlraum,
• - Einbringen eines unter Druck stehenden Gases in die bereits in den Formhohlraum eingespritzte Kunststoffschmelze, spätestens wenn der Formhohlraum mit Kunststoffschmelze gefüllt ist,
• - Verdrängen eines Teil der noch fließfähigen Kunststoffschmelze aus dem hohl auszuführenden Bereich des Kunststoffkörpers in einen zusätzlichen, mit dem Formhohlraum über einen Kanal verbundenen, volumenveränderlichen Hohlraum, gegen die Kraft einer kraft- oder druckbeaufschlagten, beweglichen Trennwand im zusätzlichen Hohlraum, wobei die Kraft zunächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums erzeugte Kraft, spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze eingebrachten Gases erzeugte Kraft ist,
• - Abkühlen und Verfestigen der Kunststoffschmelze,
• - Druckentlasten des durch Einbringen von Gas gebildeten hohlen Bereichs,
• - Entformen des Kunststoffkörpers und des in den zusätzlichen Hohlraum verdrängten Kunststoffs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trennwand beaufschlagende Kraft durch ein Druckmedium erzeugt wird, dessen Druck einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmedium das auch in die Kunststoffschmelze eingebrachte Gas ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck und das Volumen des die Trennwand beaufschlagenden Gases so eingestellt und bemessen werden, daß sich nach Verdrängen eines vorbestimmten Volumens der Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum und entsprechendes Zurückweichen der Trennwand ein Druckgleichgewicht beiderseits der Trennwand einstellt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Trennwand ausgeübte Kraft das Auswerfen des in den zusätzlichen Hohlraum verdrängten und verfestigten Kunststoffs durch die Trennwand beim Entformen bewirkt.

6. Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichweise hohlen Kunststoffkörpers (37, 52) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 mit

• - wenigstens einem in einem Formwerkzeug (22, 24) angeordneten Formhohlraum (36),
• - wenigstens einem Angußkanal (30, 34) zum Einspritzen von Kunststoffschmelze,
• - wenigstens einer Öffnung (32, 55) zum Einbringen eines unter Druck stehenden Gases in die bereits in den Formhohlraum (36) eingespritzte Kunststoffschmelze,
• - wenigstens einem im Formwerkzeug (22, 24) außerhalb des Formhohlraums (36) angeordneten und mit diesem über einen Kanal (38, 54) verbundenen, zusätzlichen Hohlraum (25),
• - einer beweglichen Trennwand (29) im zusätzlichen Hohlraum (25) und
• - einer auf die Trennwand (29) im Sinne einer Verkleinerung des Volumens des zusätzlichen Hohlraums (25) in Richtung des Formhohlraums (36) wirkenden Kraft- oder Druckbeaufschlagung, die zunächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums (36) erzeugte Kraft, spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum (25) kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze im Formhohlraum (36) eingebrachten Gases auf die Trennwand (29) ausgeübte Kraft ist.

7. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand aus einem in einer Bohrung (27) abgedichtet verschiebbaren Kolben (29) besteht.

8. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch ein in einer mit der Bohrung (27) für den Kolben (29) verbundenen Druckmediumleitung (48) angeordnetes Druckregelventil (47) und/oder ein Durchflußregelventil (50).

9. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (29) eigen Dichtring (31) aufweist und sich eine Druckentlastungsbohrung (33) von der mit Druckmedium beaufschlagten Kolbenseite (35) zu einem Bereich unterhalb des Dichtrings (31) erstreckt.

10. Spritzgießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand (29) einen Auswerfer für die in den zusätzlichen Hohlraum (25) verdrängte und verfestigte Kunststoffschmelze bildet.

11. Spritzgießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 10, gekennzeichnet durch einen den Kolben (29) in seiner Endstellung in der Bohrung (27) festhaltenden mechanischen Anschlag (58, 60).

12. Spritzgießvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Hohlraum (25) in einer Formwerkzeughälfte (22) am Ende eines durch Druckgasbeaufschlagung hohl auszuführenden Bereichs (44, 53) des Kunststoffkörpers (37, 52) angeordnet ist, der den Formhohlraum (36) mit dem zusätzlichen Hohlraum (25) verbindende Kanal (28, 54) im Bereich der Teilfuge (23) zwischen beiden Formwerkzeughälften (22, 24) liegt und die Öffnung (32, 55) zum Einbringen des unter Druck stehenden Gases in die Kunststoffschmelze am Anfang des durch Druckgasbeaufschlagung hohl auszuführenden Bereichs (44, 53) des Kunststoffkörpers (37, 52) angeordnet ist.