DE19515741C3 - Verfahren und Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Spritz­ gießvorrichtung zum Herstellen eines wenigstens be­ reichsweise hohlen Kunststoffkörpers.

Eine derartige Spritzgießvorrichtung und ein Verfah­ ren zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hoh­ len Kunststoffkörpers unter Verwendung dieser Spritz­ gießvorrichtung 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 Volu­ men dieses zusätzlichen Hohlraums verändern, indem ein als Schraube ausgebildeter Einsatz in dem zusätzli­ chen Hohlraum mehr oder weniger herein- oder heraus­ geschraubt wird.

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

Des weiteren stellte sich bei der bekannten Vorrich­ tung als nachteilig heraus, daß sich das Volumen des zusätzlichen Hohlraums nicht entsprechend den jeweili­ gen Bedingungen eines Spritzgießzyklus verstellen ließ, sondern sich allenfalls eine Anpassung an unterschiedli­ che Bauteilgeometrien oder Kunststoffmaterialien wäh­ rend des Stillstandes der Spritzgießvorrichtung durch­ führen ließ.

Bei einer weiteren aus der DE 39 13 109 C2 bekann­ ten Vorrichtung ist das Volumen des zusätzlichen Hohl­ raums unveränderlich, jedoch ist in dem den Formhohl­ raum mit dem zusätzlichen Hohlraum verbindenden Kanal eine Absperrvorrichtung angeordnet, die dazu dient, das Verdrängen der noch schmelzflüssigen Seele des Kunststoffkörpers mittels eines unter Druck stehen­ den Fluids erst dann zuzulassen, wenn der Formhohl­ raum zunächst vollständig mit Kunststoffschmelze aus­ gefüllt ist. Des weiteren soll das Verdrängen des noch schmelzflüssigen Kunststoffs so durchgeführt werden, daß der Rest der auszutreibenden schmelzflüssigen See­ le jede Ausflußöffnung pfropfenartig derart verschließt, daß dabei keine Wanddickenverringerung des Kunst­ stoffkörpers auftritt. Da indessen das Verdrängen der auszutreibenden, schmelzflüssigen Seele ohne Gegen­ druck erfolgt und die Schußmenge einer Spritzgießma­ schine beim Spritzgießen von Kunststoffkörpern von Schuß zu Schuß schwanken kann, ist bei dieser Vorrich­ tung nicht bei jedem Schuß gewährleistet, daß tatsäch­ lich die Ausflußöffnung stets pfropfenartig verschlossen ist. Auch ein Wiederverschließen der Absperrvorrich­ tung kann nicht gewährleisten, daß die Ausflußöffnung tatsächlich stets pfropfenartig verschlossen ist. Ist des weiteren bei dieser bekannten Vorrichtung beispiels­ weise das Schußvolumen der Spritzgießmaschine grö­ ßer als das Volumen des Formhohlraums, baut sich, wenn der Formhohlraum gefüllt ist und die Absperr­ vorrichtung verschlossen wird, schlagartig ein sehr ho­ her Druck auf, so daß die Spritzgießmaschine eine dem­ entsprechend hohe Schließkraft aufweisen muß, so daß die diesbezüglichen Vorteile des Spritzgießens mit Ein­ bringen eines unter Druck stehenden Gases in die be­ reits in dem Formhohlraum eingespritzte Kunststoff­ schmelze, nämlich die Möglichkeit, große Kunststoff­ körper auf Spritzgießmaschinen mit verhältnismäßig niedriger Schließkraft fertigen zu können, nicht mehr gegeben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Spritzgießvorrichtung der eingangs er­ wähnten Art zu verbessern und ein Verfahren sowie eine Spritzgießvorrichtung zum Herstellen eines wenig­ stens bereichsweisen hohlen Kunststoffkörpers zur Ver­ fügung zu stellen, mit denen sich diese hohlen Bereiche mit wiederholbar gleichmäßiger Wandstärke gezielt herstellen lassen, ohne daß eine aufwendige, rechnerge­ stützte Regelung des Schußvolumens innerhalb enger Grenzen erforderlich ist.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein Ver­ fahren 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 ver­ bundenen, volumenveränderlichen Hohlraum, gegen die Kraft einer kraft- oder druckbeaufschlagten, beweglichen Trennwand im zu­ sätzlichen Hohlraum, wobei die Kraft zunächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Form­ hohlraums erzeugte Kraft, ein Zurückweichen der beweglichen Trennwand ohne merkliche Erhöhung des Spritzdrucks jedoch zu­ läßt, falls mehr Kunststoffschmelze in den Formhohlraum eingspritzt wird, als er aufnehmen kann, so daß eine Teilmenge aus dem Formhohlraum direkt in den zusätzlichen Hohlraum über­ tritt und wobei diese Kraft spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum mittels des unter Druck stehendem Gases kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze eingebrachten Gases er­ zeugte Kraft ist,
• - Abkühlen und Verfestigen der Kunststoff­ schmelze,
• - 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 beaufschla­ gende 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 Trenn­ wand beaufschlagenden Gases so eingestellt und be­ messen werden, daß sich nach Verdrängen eines vorbe­ stimmten Volumens der Kunststoffschmelze in den zu­ sätzlichen Hohlraum und entsprechendem Zurückwei­ chen der Trennwand ein Druckgleichgewicht beider­ seits der Trennwand einstellt, wird genau die Menge der Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum ver­ drängt, die zum kontrollierten Erzeugen eines wenig­ stens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers erforder­ lich 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 ab­ läuft, d. h. solange die eingespritzte Kunststoffschmelze benachbart zu den Wandbereichen bzw. in den Berei­ chen 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 ste­ henden Gases in die bereits im Formhohlraum einge­ spritzte 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 Kunststoff­ schmelze in der Nähe der Innenwände des Formhohl­ raums abgekühlt und verfestigt hat, daß das Verdrängen der im Kern noch fließfähigen Kunststoffschmelze be­ ginnen kann, muß der auf den Kolben wirkende Gas­ druck vermindert werden, um ein Zurückweichen und damit ein Verdrängen von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum zuzulassen.

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

Zur Durchführung des Verfahrens wir es weiteren eine Spritzgießvorrichtung vorgeschlagen, bei der erfin­ dungsgemäß in einem zusätzlichen, im Formwerkzeug außerhalb des Formhohlraums angeordneten, mit die­ sem über einen Kanal verbundenen Hohlraum eine be­ wegliche 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 Form­ hohlraums erzeugte Kraft ein Zurückweichen der beweglichen Trennwand ohne merkliche Erhöhung des Spritzdrucks jedoch zu­ läßt, falls gegen Ende mehr Kunststoffschmelze in den Formhohl­ raum eingespritzt wird, als er aufnehmen kann, so daß eine Teil­ menge direkt in den zusätzlichen Hohlraum übertritt, spätestens jedoch bei Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzli­ chen Hohlraum mittels des unter Druck gesetzten Gases kleiner als die durch den Druck des in die Kunststoffschmelze im Formhohlraum eingebrach­ ten 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 Kraftbeauf­ schlagung des Kolbens vorzugsweise durch ein Druck­ medium, 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 einge­ spritzte Kunststoffschmelze der Druck dieses Gases in der Regel höher ist als der Einspritzdruck der fließfähi­ gen Kunststoffschmelze, ist bevorzugterweise in einer mit der Bohrung für den Kolben verbundenen Druck­ mediumleitung ein Druckregelventil und/oder ein Durchflußregelventil angeordnet. Das Druckregelventil dient dazu, den auf den Kolben wirkenden Druck des Druckgases auf einen vorbestimmbaren Wert, der min­ destens gleich dem Spritzdruck und kleiner als der Gas­ druck des in die bereits im Formhohlraum eingespritz­ ten Kunststoffschmelze eingebrachten Gases ist, einzu­ stellen, 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 Öff­ nen des Formwerkzeugs zum Entformen des Kunst­ stoffkörpers und des in den zusätzlichen Hohlraum ge­ langten Kunststoffs nicht vollständig auf Atmosphären­ druck herabgesetzt wird, sondern vorzugsweise auf ei­ nem einstellbaren Wert stehenbleibt, läßt sich der Kol­ ben als Auswerfer für die in den zusätzlichen Hohlraum verdrängte und verfestigte Kunststoffschmelze verwen­ den.

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 Entla­ stungsbohrung entweichen, so daß sich der Kolben nicht weiterbewegt.

Ebenso ist es möglich, einen den Kolben in seiner Endstellung festhaltenden mechanischen Anschlag vor­ zusehen, der vorzugsweise aus einer aus der Bohrung für den Kolben abgedichtet herausgeführten Kolben­ stange besteht, 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 er­ läutert. In der Zeichnung zeigen:

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

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

Von einer in Fig. 1 dargestellten Spritzgießvorrich­ tung zum Herstellen eines wenigstens bereichsweise hohlen Kunststoffkörpers 37 sind zwei Formwerkzeug­ hälften 22, 24 dargestellt, zwischen denen eine Trennfu­ ge 23 vorhanden ist. In der Formwerkzeughälfte 22 ist ein zusätzlicher Hohlraum 25 in Form einer zylindri­ schen 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 ge­ führt 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 Einspritz­ düse 26 aus mit gießfähiger Kunststoffschmelze füllen läßt. An einer Bohrung 32 im Einsatz 28 ist eine Druck­ gasleitung 39 angeschlossen, so daß sich Druckgas über die in der Bohrung 30 mündende Bohrung 32 in die bereits in den Formhohlraum 36 eingespritzte Kunst­ stoffschmelze 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 Absperr­ ventil oder ein Druckregelventil 41 mit der Druckgaslei­ tung 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 42 und ggf. ein Durchflußregelven­ til 43 in einen Auffangbehälter 45 oder in die freie At­ mosphäre leiten. Demselben Zweck dient ein Absperr­ ventil 49 und ggf. ein Durchflußregelventil 50 zum Ab­ leiten des Druckgases aus der Leitung 48 in einen Auf­ fangbehälter 51 oder in die freie Atmosphäre.

Da es sich bei dem Druckgas in der Regel um Stick­ stoff handelt, kann das Zurückführen in die Auffangbe­ hälter 45, 51 dazu dienen, den abgeleiteten Stickstoff aufzufangen und zur Wiederverwendung der Druckgas­ quelle 40 zuzuführen. Ist eine solche Wiederverwen­ dung 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 einge­ spritzt.

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

Nachdem eine bestimmte Menge fließfähiger Kunst­ stoffschmelze 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 Kunst­ stoffschmelze, 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 gleich­ zeitig die Kunststoffschmelze gegen die Wandflächen 46 des Formhohlraums 36.

Ob nun das Druckgas bereits in die Kunststoffschmel­ ze eingebracht wird, bevor der Formhohlraum 36 voll­ ständig 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 verhältnis­ mäßig niedrig ist, so daß die durch den den Formhohl­ raum 36 mit dem zusätzlichen Hohlraum 25 verbinden­ den Kanal 38 fließende Kunststoffschmelzenfront auf den druckbeaufschlagten Kolben 29 trifft und diesen erst dann verschieben kann, wenn der Druck im Form­ hohlraum 36 höher als der auf die Kolbenseite 35 wir­ kende Gasdruck ist. Dieser Gasdruck läßt sich durch das Ventil 47 bzw. das Ventil 49 und das Durchflußregelven­ til 50 steuern, so daß das Zurückweichen des Kolbens 29 in gesteuerter Weise so erfolgt, daß eine kontrollierte Aufnahme von Kunststoffschmelze durch Volumenver­ größerung des zusätzlichen Hohlraums 25 bewirkt wird.

Nach dem Abkühlen und Verfestigen der Kunststoff­ schmelze im Formhohlraum 36 und im zusätzlichen Hohlraum 25 wird der Gasdruck aus dem hohlen Be­ reich 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 Druck­ gleichgewicht zwischen dem hohlem Bereich 44 und der Außenatmosphäre herrscht. Nunmehr lassen sich die Formhälften 22, 24 auseinanderfahren und der Kunst­ stoffkörper 37 sowie der sich im zusätzlichen Hohlraum 25 befindliche Kunststoff entformen. Zum Entformen des Kunststoffkörpers 37 lassen sich übliche Auswerfer­ stifte verwenden, während zum Entformen des im zu­ sätzlichen Hohlraum 25 befindlichen Kunststoffs der Kolben 29 verwendet wird, der aufgrund der Druckbe­ aufschlagung 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 ver­ hältnismäßig geringer Wandstärke einen zur Trennfuge 23 benachbarten Randbereich größerer Wandstärke aufweist, der durch Einbringen von Druckgas hohl ge­ blasen werden soll. Bei dem Kunststoffkörper 52 kann es sich z. B. um eine längliche Stoßstange für ein Kraft­ fahrzeug handeln, deren Randbereich 53 verstärkt ist. In diesem Fall wird der Formhohlraum über einen nicht dargestellten Angußkanal vollständig mit Kunststoff­ schmelze gefüllt. Ein Ende des verdickten Randes 53 ist über einen Tunnelkanal 54 mit dem zusätzlichen Hohl­ raum 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 beauf­ schlagt ist. Das entgegengesetzte Ende des verdickten Randes 53 läßt sich über eine Hohlnadel 55 mit Druck­ gas 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 we­ sentliche Erhöhung des Einspritzdrucks bzw. des im Formhohlraum herrschenden Drucks über den Tunnel­ kanal 54 in den zusätzlichen Hohlraum 25 und ver­ schiebt 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 verdick­ ten 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 ver­ schlossen sind, bewirkt die Verschiebung des Kolbens 29 durch die in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdräng­ te Kunststoffschmelze eine Gasdruckerhöhung, bis Druckgleichgewicht auf beiden Seiten des Kolbens 29 herrscht. Der Gasdruck in dem hohlen Bereich im ver­ dickten 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 geöff­ net wird, so daß das Gas durch das Durchflußregelventil 43 gesteuert abfließt.

Nach dem Druckausgleich mit der Außenatmosphäre bzw. mit dem niedrigen Druck in einem Auffangbehäl­ ter werden die Formhälften 22, 24 auseinander gefahren, worauf sich der Kunststoffkörper 52 aus der Form ent­ nehmen läßt und der im zusätzlichen Hohlraum 25 be­ findliche Kunststoff durch den mit Gasdruck beauf­ schlagten Kolben 29 ausgestoßen wird.

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

Ist der Druck des von der Druckgasquelle 40 geliefer­ ten Druckgases höher als der zur Bildung des hohlen Bereichs 44 in Fig. 1 bzw. des hohlen Bereichs im ver­ dickten 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 Kunst­ stoffschmelze erforderlichen, kann das Ventil 41 als Ab­ sperrventil gestaltet sein.

Das Ventil 42 kann dann ebenfalls als Absperrventil gestaltet sein, wenn der Haltedruck während des Verfe­ stigens 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 ge­ wissen 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 belie­ ferten 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 Kunst­ stoffschmelze aus dem Formhohlraum 36 in den zusätz­ lichen Hohlraum 25 beginnen soll. Der erforderliche Gegendruck läßt sich in diesem Fall durch ein als Druck­ regelventil ausgebildetes Ventil 49 einstellen und ggf. durch das Durchflußregelventil 50 kontrolliert auf At­ mosphärendruck oder auf den Druck im Auffangbehäl­ ter 51 herabsetzen.

Soll auf die Kolbenseite 35 von vornherein ein niedri­ gerer Druck wirken als der, der durch die Druckgas­ quelle 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 Kol­ bens 29 wird dieser Kolben 29, wie bereits erwähnt, zum Auswerfer für den im zusätzlichen Hohlraum 25 befind­ lichen, 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 Kol­ benseite 35 bis in einen Bereich unterhalb des Dicht­ rings 31 geführt ist und eine Druckentlastung der Kol­ benseite 35 bewirkt, sobald der Kolben 29 bis auf Höhe dieser Druckentlastungsbohrung 33 aus seiner Bohrung 27 herausgetreten ist.

Demgegenüber weist der Kolben 29 beim Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 2 einen mechanischen An­ schlag auf, der aus einer mit dem Kolben 29 fest verbun­ denen Kolbenstange 57, einem damit verbundenen Kopf 58 und einer Anschlagfläche 60 an der Formwerk­ zeughälfte 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 Formwerkzeug­ hälfte 22 in der Trennfuge 23 anliegt. Werden nun die Formwerkzeughälften 22, 24 in Achsrichtung des Kol­ bens 29 auseinanderbewegt, um den Kunststoffkörper 52 und den in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdräng­ ten Kunststoff zu entformen, bewegt sich der Kolben 29 aufgrund des auf die Kolbenfläche 35 wirkenden Gas­ drucks aus seiner dem Volumen der in den zusätzlichen Hohlraum 25 verdrängten Kunststoffschmelze entspre­ chenden, zurückgezogenen Stellung in die in Fig. 2 dar­ gestellte 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 Hohl­ raum 25 verdrängten und verfestigten Kunststoff, ohne daß der Kolben 29 durch den Gasdruck aus seiner Boh­ rung 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, späte­ stens wenn der Formhohlraum mit Kunststoffschmelze gefüllt ist,
Verdrängen eines Teils der noch fließfähigen Kunststoff­ schmelze aus dem hohl auszuführenden Bereich des Kunststoff­ körpers in einen zusätzlichen, mit dem Formhohlraum über einen Kanal verbundenen, volumenveränderlichen Hohlraum, ge­ gen die Kraft einer kraft- oder druckbeaufschlagten, bewegli­ chen Trennwand im zusätzlichen Hohlraum, wobei die Kraft zu­ nächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums erzeugte Kraft, ein Zu­ rückweichen der beweglichen Trennwand ohne merkliche Erhöhung des Spritzdrucks jedoch zuläßt, falls mehr Kunststoffschmelze in den Formhohlraum eingespritzt wird, als er aufnehmen kann, so daß eine Teilmenge aus dem Formhohlraum direkt in den zu­ sätzlichen Hohlraum übertritt und wobei diese Kraft spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmel­ ze in den zusätzlichen Hohlraum mittels des unter Druck ste­ hendem Gases 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 gekenn­ zeichnet, daß die die Trennwand beaufschlagende Kraft durch ein Druckmedium erzeugt wird, dessen Druck einstellbar ist.

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

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

5. Verfahren nach einem oder mehreren der An­ sprüche 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 bereichsweise 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 so bemessen ist, daß sie zunächst größer ist als die durch den Druck des Kunststoffs während des Füllens des Formhohlraums (36) erzeugte Kraft ein Zurückweichen der beweglichen Trennwand (29) ohne merkliche Erhöhung des Spritzdrucks jedoch zuläßt, falls mehr Kunststoffschmelze in den Formhohlraum (36) eingespritzt wird, als er aufnehmen kann, so daß eine Teilmenge aus dem Formhohlraum (36) direkt in den zusätzlichen Hohlraum (25) übertritt, spätestens jedoch mit Beginn des Austreibens von Kunststoffschmelze in den zusätzlichen Hohlraum (25) mittels des unter Druck gesetzten Gases 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 Druckmedi­ umleitung (48) angeordnetes Druckregelventil (47) und/oder ein Durchflußregelventil (50).

9. Spritzgießvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (29) einen Dichtring (31) aufweist und sich eine Druckentla­ stungsbohrung (33) von der mit Druckmedium be­ aufschlagten Kolbenseite (35) zu einem Bereich un­ terhalb des Dichtrings (31) erstreckt.

10. Spritzgießvorrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Trennwand (29) einen Auswer­ fer für die in den zusätzlichen Hohlraum (25) ver­ drängte und verfestigte Kunststoffschmelze bildet.

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

12. Spritzgießvorrichtung nach einem oder mehre­ ren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der zusätzliche Hohlraum (25) in einer Formwerkzeughälfte (22) am Ende eines durch Druckgasbeaufschlagung hohl auszuführenden Be­ reichs (44, 53) des Kunststoffkörpers (37, 52) ange­ ordnet 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 Öff­ nung (32, 55) zum Einbringen des unter Druck ste­ henden Gases in die Kunststoffschmelze am An­ fang des durch Druckgasbeaufschlagung hohl aus­ zuführenden Bereichs (44, 53) des Kunststoffkör­ pers (37, 52) angeordnet ist.