DE19613134A1

DE19613134A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffgegenständen

Info

Publication number: DE19613134A1
Application number: DE1996113134
Authority: DE
Inventors: Helmut Eckardt; Juergen Ehritt
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1996-04-01
Filing date: 1996-04-01
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-04-02
Also published as: DE19613134C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffgegenständen mit einer oder mehreren Hohlstellen, das die Schritte aufweist:

- Schließen eines Formwerkzeugs mit mindestens einer Kavität;
- Einspritzen einer ausreichenden Menge Kunststoffschmelze in die mindestens eine Kavität des Formwerkzeugs entlang eines Schmelzefließwegs, der sich von einer Kunststoffplastifiziereinheit durch eine Kunststoffeinspritzdüse bis ins Formwerkzeug erstreckt;
- Gleichzeitiges und/oder anschließendes Eingeben eines ersten Druckfluids, insbesondere Druckgases, in die Schmelze mittels mindestens einer Fluideinspritzdüse, so daß die ins Formwerkzeug eingebrachte Schmelze unter Hohlraumbildung in der Kavität verteilt und an die Kavitätswandungen des Formwerkzeugs angepreßt wird;
- Abkühlenlassen des so hergestellten Formteils auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Kunststoffschmelze;
- Entlastung der Kavität vom Druck des Druckfluids; und
- Entformen des Formteils.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Als vorteilhaftes Fertigungsverfahren für Kunststoff-Formteile hat sich das sog. Gasinnendruck-Verfahren durchgesetzt, wie es beispielsweise aus der US 4,101,617 bekannt ist. Hierbei wird Kunststoffschmelze in die Kavität eines Formwerkzeugs eingespritzt. Vor der Aushärtung wird Druckgas in die Schmelze injiziert, so daß sich in der Schmelze ein Hohlraum bildet.

Formteile werden beim Gasinnendruckverfahren üblicherweise also so hergestellt, daß zunächst eine bestimmte Menge Kunststoff eingespritzt wird, die nicht ausreichend ist, das Formnest vollständig zu füllen. Unmittelbar danach oder mit entsprechender zeitlicher Überlappung wird das Gas in die Schmelze eingespritzt. Das Gas treibt die zuerst eingespritzte Schmelze voran und bewirkt dadurch die vollständige Füllung, d. h. die vollständige Kontaktnahme der Schmelze mit der Kavitätsoberfläche.

Aufgrund des großen Viskositätsunterschieds zwischen Schmelze und Gas neigt das Gas dazu, schnellstmöglich zum Ende der Fließfront zu gelangen, wo der Druck der Schmelze dem Atmosphärendruck entspricht. Das hat eine starke Beschleunigung der Schmelzefront zur Folge, es besteht die Gefahr, daß aufgrund des Geschwindig keitsunterschiedes Umschalt- und Fließmarkierungen sichtbar werden bzw. das injizierte Gas durch die Schmelze durchbricht. Formteile mit ungleichmäßiger Oberflächenstruktur sind die Folge.

Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es bekannt, das Formteil zunächst vollständig mit Schmelze zu füllen und danach mit Hilfe des Gases die durch das Gas verdrängte Schmelze in eine Nebenkavität auszutreiben.

Ein Verfahren dieser Art ist in der DE 39 13 109 C2 beschrieben. Dort wird eine Produktionsweise von hohlen Kunststoffkörpern offenbart, bei der der Formhohlraum zunächst vollständig mit Kunststoffschmelze ausgefüllt und nach dem Einsetzen des Erstarrens der Schmelze an den Wänden des Formhohlraums die noch schmelzflüssige Seele des Kunststoffkörpers mittels des Fluids in mindestens eine außerhalb des Formhohlraums angeordnete und mit diesem verbundene entformbare Nebenkavität ausgetrieben wird. Damit ist es möglich, Kunststoffkörper herzustellen, die auch bei komplizierter geometrischer Form eine einwandfreie Oberfläche, insbesondere ohne Fließmarkierungen, aufweisen, die auch im Falle weniger, verhältnismäßig enger Hohlräume in einem weitgehend massiven Kunststoffkörper keine Einfallstellen in der Oberfläche zeigen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß das in die Nebenkavität verdrängte Material "Abfall" ist und vor einer erneuten Verarbeitung wieder eingemahlen werden muß. Weiterhin bedeutet der Einsatz eines Überlaufs (= Nebenkavität), daß ein zusätzlicher kostentreibender Prozeßschritt notwendig wird, nämlich das Entformen der Nebenkavität nach jedem Spritzgießzyklus.

Zur Beseitigung der vorstehend genannten Nachteile liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das eine gute Kontrolle des Schmelzeflusses und der Gasausbreitung beim Einspritzen erlaubt, fertige und gute Formteile ohne "Abfall", also ohne Einsatz von Nebenkavitäten, liefert und Teile mit einwandfreier Oberflächenqualität erzeugt.

Die Lösung der Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß in die mindestens eine Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) zumindest zeitweise mindestens ein zweites Druckfluid, insbesondere Druckgas, mit einem Druck (p_GG) eingegeben wird, der größer als der Atmosphärendruck ist, wobei das zweite Druckfluid auf die Kunststoffschmelze wirkt und der Ausbreitung der Kunststoffschmelze in der Kavität (2) entgegenwirkt.

Das gesetzte Ziel wird also auf die Weise erreicht, daß zunächst vor dem Einspritzen der Schmelze in der Kavität ein Gasdruck erzeugt wird, der höher ist als der Atmosphärendruck. Gegen diesen Gasdruck erfolgt nun die Schmelzeeinspritzung. Der Gasdruck, gegen den die Schmelzefront fließt, bewirkt, daß am Ende der Schmelzefront der Massedruck dem Gasdruck entspricht. Dadurch wird bewirkt, daß das in die Schmelze eingespritzte Gas nicht so leicht zur Schmelzefront gelangt, da dort der Schmelzedruck < 1 bar ist.

Außerdem wird erreicht, daß insbesondere bei dickwandigen Formteilen und Formteilen mit Wanddickenveränderungen und Rippen infolge des über den Gasgegendruck aufgebauten Widerstands, gegen den die Schmelze fließen muß, die Schmelze beim Füllen der Kavität immer Wandkontakt behält und gegen die Werkzeugwand mit ausreichend hohem Druck gepreßt wird. Deshalb werden sonst ggf. auftretende Falten, Markierungen und Glanzunterschiede sicher vermieden.

Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß das zweite Druckfluid an einer möglichst weit von der Schmelzeeingabestelle entfernten Stelle oder an mehreren Stellen in die Kavität (2) eingegeben wird.

Der Druck (p_GG) des zweiten Druckfluids kann in Abhängigkeit

- der Zeit nach dem Start des Spritzgießzyklus,
- des in die Kavität (2) eingespritzten Schmelzevolumens,
- der Schneckenposition,
- des Drucks der Kunststoffschmelze im Werkzeug,
- des Drucks der Kunststoffschmelze im Schneckenvorraum (p_SV),
- des Drucks der die Schnecke axialverschiebenden Hydraulik und/oder
- des Drucks des ersten Druckfluids (p_GI)

gesteuert oder geregelt werden. Dieser Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) kann weiterhin gemäß einem vorgegebenen Profil gesteuert oder geregelt werden. Hierfür sind verschiedene Ausgestaltungen denkbar:

Der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) kann in einem vorgegebenen Verhältnis zum Druck des ersten Druckfluids (p_GI) stehen. Er kann kleiner als der Druck des ersten Druckfluids (p_GI) sein. Er liegt vorteilhafterweise im wesentlichen in einem Bereich zwischen 5 und 100 bar. Häufig wird er im wesentlichen konstant sein.

Der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) kann gemäß einem vorgegebenen Profil zu- oder abnehmen. Er kann bei der Einspritzung von Schmelze in die Kavität (2) zunächst ansteigen und anschließend gemäß einem vorgegebenen Profil abfallen. Umgekehrt kann er zunächst auch abfallen und anschließend gemäß einem vorgegebenen Profil wieder ansteigen.

Als zweites Druckfluid kann - wie auch für das erste - Luft, Stickstoff, Argon oder ein anderes flüchtiges Medium zum Einsatz kommen.

Alternativ kann es vorteilhaft sein, daß der Druck des ersten Druckfluids (p_GI) in Abhängigkeit des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) gesteuert oder geregelt wird.

Das zweite Druckfluid kann temperiert, also aufgeheizt oder abgekühlt, werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch gut beim Einsatz zweier oder mehrerer Kavitäten in einem Werkzeug. Dann kann vorgesehen werden, daß Kunststoffschmelze gleichzeitig in mehrere Kavitäten (2) eingespritzt wird und daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in allen Kavitäten gleich groß ist. Alternativ dazu kann in diesem Falle der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in den einzelnen Kavitäten auch unterschiedlich groß sein.

Im Falle mehrerer Kavitäten ist es angezeigt, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in jeder Kavität unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt wird.

Zwecks sparsamen Einsatz (Recycling) von zweitem Druckfluid, das normalerweise aus einer Gaserzeugungs- bzw. -versorgungseinheit stammt, ist fortbildungsgemäß vorgesehen, daß das zweite Druckfluid nach seinem Gebrauch in einen Zwischenspeicher verbracht wird und für nachfolgende Spritzgießzyklen wiederverwendet wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist folgende Elemente auf:

- ein aus mindestens zwei Hälften bestehendes Formwerkzeug (1) mit mindestens einer Kavität (2),
- eine Kunststoffplastifizierungseinheit (4, 5) und eine Kunststoff einspritzdüse (3),
- mindestens eine Fluideinspritzdüse (7) zur Eingabe eines ersten Druckfluids.

Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch Mittel (8) zum Einspritzen mindestens eines zweiten Druckfluids in die mindestens eine Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) mit einem Druck (p_GG), der größer als der Atmosphärendruck ist, wobei das zweite Druckfluid auf die Kunststoffschmelze wirkt und der Ausbreitung der Kunststoff schmelze in der Kavität (2) entgegenwirkt.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Mittel (8) zum Einspritzen des zweiten Druckfluids an einer möglichst weit von der Schmelzeeingabestelle entfernten Stelle oder an mehreren Stellen in der Kavität (2) angeordnet sind.

Ein vorteilhafter Betrieb ergibt sich für die Vorrichtung, wenn Mittel für die Steuerung oder Regelung des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) vorgesehen sind, die diesen in Abhängigkeit

- der Zeit nach dem Start des Spritzgießzyklus,
- des in die Kavität (2) eingespritzten Schmelzevolumens,
- der Schneckenposition,
- des Drucks der Kunststoffschmelze im Werkzeug,
- des Drucks der Kunststoffschmelze im Schneckenvorraum (p_SV),
- des Drucks der die Schnecke axialverschiebenden Hydraulik und/oder
- des Drucks des ersten Druckfluids (p_GI).

steuern oder regeln.

Ferner kann vorgesehen sein, daß Mittel für die Steuerung oder Regelung des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) gemäß einem vorgegebenen Profil vorhanden sind.

Schließlich ist vorgesehen, daß Abdichtmittel (II) vorhanden sind zum gasdichten Abdichten der Werkzeugteile (I) gegen den Atmosphären druck.

In der Zeichnung sind erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele darge stellt:

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung, in

Fig. 2 ist die Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens zu vier Zeitpunkten skizziert,

Fig. 3 zeigt die Anwendung des Verfahrens beim Einsatz von zwei Kavitäten in einem Werkzeug,

Fig. 4 stellt den Fall dar, wenn mit dem Verfahren spezielle Form teile gefertigt werden sollen, in

Fig. 5 ist die zeitliche Abfolge bei der Herstellung eines Rippen teils zu sehen, wobei das Rippenteil in der Seitenansicht skizziert ist,

Fig. 6 zeigt den Schnitt A-B durch dieses Teil, in

Fig. 7 ist die zeitliche Abfolge bei der Herstellung des Rippenteils gemaß Fig. 5 zu sehen, wenn ein konventionelles Verfahren zum Einsatz kommt,

Fig. 8 zeigt den entsprechenden Schnitt C-D zu Fig. 6, in

Fig. 9 ist schließlich die Schnittansicht durch ein erfindungsge mäßes Werkzeug in der Vorderansicht skizziert.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung zu sehen. Ein zweiteiliges Formwerkzeug 1 beinhaltet eine Kavität 2, also einen Hohlraum, der die äußere Oberfläche eines herzustellenden Formteils 6 definiert. Die beiden Formhälften sind mit einer Dichtung 11 versehen, so daß sie gasdicht abgeschlossen sind. An das Werkzeug ist eine Kunststoffplastifiziereinheit 4, 5 angeschlossen, die aus einem Schneckenzylinder 4 und aus einer darin rotatorisch und axial bewegbaren Schnecke 5 besteht. Die Verbindung zwischen Formwerkzeug 1 und Kunststoffplastifiziereinheit 4, 5 wird durch eine Kunststoffeinspritzdüse 3 hergestellt.

In der Kavität 2 ist eine Fluideinspritzdüse 7 angeordnet, die gegebenenfalls derart beweglich ist, daß sie aus dem Formhohlraum herausfahrbar ist, was u. U. für die Entformung des fertigen Formteils wichtig ist. Mit dieser Fluideinspritzdüse wird ein erstes Druckfluid, im vorliegenden Fall unter Druck stehender Stickstoff aus einer nicht dargestellten Quelle bzw. Versorgungseinheit, in die Kavität 2 eingegeben. Dieses Druckgas dient zur Verteilung der Schmelze in der Kavität 2 und drückt sie an die Wandungen des Werkzeugs 1. Die Fluideinspritzdüse 7 kann an einer beliebigen Stelle des Werkzeugs angebracht werden; sie kann z. B. auch konzentrisch mit der Kunststoffeinspritzdüse 3 angeordnet sein, wodurch Schmelze und erstes Fluid durch dieselbe Werkzeugöffnung eingegeben werden. Anstelle der direkt in die Kavität ragenden Fluideinspritzdüse können also alternativ oder additiv auch andere bekannte Begasungselemente vorgesehen sein, z. B. Fluiddüsen, die in die Kunststoffeinspritzdüse 3 oder in den Anguß integriert sind. Sinnvoll kann es auch sein, mehrere Fluideinspritzdüsen 7 zu verwenden.

Weiterhin sind zwei Mittel 8 zum Einspritzen eines zweiten Druckfluids vorgesehen. Als Druckfluid kommt im gegenständlichen Falle wieder Stickstoff zum Einsatz. Diese Mittel 8 können Düsen nach ähnlicher Art der Fluideinspritzdüsen 7 sein. Es kann auch vorgesehen werden, daß diese Mittel aus kleinen Bohrungen bestehen, die in der Wand der Kavität 2 eingearbeitet sind. Im skizzierten Fall befinden sich Verbindungskanäle 10 zwischen den Mitteln 8 und der Kavität 2, so daß ein zweites Druckfluid - injiziert über die Mittel 8 - in die Kavität 2 wirksam werden kann.

Der Produktionsverlauf eines Formteils 6 sieht folgendermaßen aus, s. Fig. 2:
Zuerst wird die Kavität 2 über die Mittel 8 und die Kanäle 10 mit Druckgas beaufschlagt, s. Fig. a). Der zur Anwendung kommende Druck p_GG (Gegendruck des zweiten Druckfluids) wird durch die - nicht dargestellte - Maschinensteuerung bestimmt. Der Druck p_GG liegt in jedem Falle über dem Atmosphärendruck (1 bar), vorzugsweise zwischen 5 und 100 bar.

Dann wird Kunststoffschmelze in für die Herstellung des Formteils 6 ausreichender Menge von der Kunststoffplastifiziereinheit in die Kavität 2 eingespritzt, s. Fig. b). Im Angußbereich herrscht im wesentlichen der Schmelzedruck im Schneckenvorraum p_SV, s. Fig. 1. Die Schmelze füllt - zumindest teilweise - die Kavität 2 aus. Der Druck p_GG bewirkt, daß auf die Schmelze, die in ihrem Endbereich den Schmelzedruck p_SE (s. Fig. 1) aufweist, ein Gegendruck ausgeübt wird, so daß sie sich nicht ungehindert in der Kavität ausbreiten kann (s. Pfeile).

Im nächsten Prozeßschritt, s. Fig. c), wird in das Innere der Schmelze das erste Druckfluid injiziert, dessen Druck der Gasinnendruck p_GI ist, s. Fig. 1. Anschließend wird also Druckgas in die Schmelze mittels der Fluideinspritzdüse 7 injiziert. Diese ist im vorliegenden Fall als Fluideinspritzdüse ausgebildet, die im Angußbereich des herzustellenden Artikels wirksam ist. Alternativ ist es genauso mög lich - dieser Fall ist jedoch nicht dargestellt -, daß die Begasungsdüse 7 in die Kunststoffeinspritzdüse 3 integriert ist, z. B. als torpedoförmiger Düsenkörper.

Die Gaseingabe hat die beim Gasinnendruck-Verfahren üblichen Gründe:
Zum einen wird das Formteil hohl und damit leichter, andererseits wird Kunststoffmaterial eingespart. Vor allem wird dadurch aber erreicht, daß das Gas die Schmelze an die Kavitätswand drückt und so die abküh lungsbedingte Schrumpfungsneigung des sich verfestigenden Kunststoffs ausgleicht, wodurch eine gute Oberfläche ohne Einfallstellen erreicht wird. Durch die Fluideingabe in die Schmelze bildet sich also eine Gasblase aus, deren Entwicklung mit dem Gegendruck p_GG gesteuert werden kann: Ist der Gegendruck p_GG groß genug, wird die Gasblase im Inneren der Schmelze komprimiert, wäre er Null, könnte es sogar zu einem Durchbrechen des Gases durch die Schmelze kommen.

Durch entsprechende Beeinflussung des Gegendruckes p_GG wird erreicht, daß sich die Gasblase in gewünschter Weise ausbildet, wie es für das Zyklusende in der Fig. d) zu sehen ist.

Wenn die das Formteil 6 formende Schmelze genügend abgekühlt ist, kann das Formwerkzeug 1 entformt werden, das Formteil 6 wird also entnommen. Vor der Öffnung der beiden Werkzeughälften muß jedoch sowohl der erste als auch der zweite Fluiddruck abgebaut sein. Hierzu wird z. B. mittels geeigneter Ventile - nicht dargestellt - der jeweilige Gasfließweg freigegeben. Der Abbau des Drucks des zweiten Druckfluids wird in der Regel bereits mit der vollständigen Kontaktnahme der Schmelze mit der Kavitätswandung abgeschlossen sein.

In Fig. 3 ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines Mehrkavitätenwerkzeugs dargestellt. Das Werkzeug 1 weist im vorliegenden Falle zwei Kavitäten 2 auf, die geometrisch gleich sind. Diese werden von einem gemeinsamen Schmelzeanguß mit Kunst stoffschmelze versorgt. Im Angußbereich sind zwei Fluideinspritzdüsen 7 angeordnet, mit denen das erste Druckfluid, also das Gas für das "Aufblasen" der Schmelze, injiziert wird. Der Gasinnendruck p_GI ist im vorliegenden Falle für beiden Kavitäten gleich, da geometrische Ähnlichkeit beider Kavitäten gegeben ist. Ebenfalls gleich ist der durch die Injektionsmittel 8 bzw. 10 aufgebaute Druck p_GG in den Kavitäten 2.

Allerdings ist es im Falle geometrisch ungleicher Kavitäten 2 sinnvoll, nicht mit denselben Druckwerten p_GI bzw. p_GG zu arbeiten. In diesem Falle empfiehlt es sich, den jeweiligen Gegendruck p_GG und auch ggf. den Gasinnendruck p_GI den spezifischen Verhältnissen in den Kavitäten anzupassen, so daß jeweils ein optimaler Schmelzefluß erzielt wird. Unterschiedliche Drücke (p_GG) können aber auch bei geometrisch gleichen Kavitäten 2 angezeigt sein, wenn nämlich Unterschiede im Füllungsverhalten der Kavitäten mit Schmelze gegeben sind.

In Fig. 4 ist der Fall dargestellt, daß ein komplexes Formteil 6 gefertigt werden soll, das insgesamt vier langgestreckte Bereiche aufweist. Im vorliegenden Falle ist vorgesehen, daß das erste Druckfluid (Gas für Gasinnendruck p_GI) über den Schmelzefließweg eingespritzt wird, daß die Fluideinspritzdüse 7 sich also im Anguß- oder Düsenbereich befindet.

Im unteren Bereich von Fig. 4 sind drei langgestreckte Bereiche des Formteils bzw. der Kavität zu erkennen. Damit die Schmelze und das sich in ihr befindliche Gas (Druck p_GI) den gewünschten Flußverlauf nimmt, sind drei Gasgegendrücke p_GG1, p_GG2 und p_GG3 in den jeweiligen Armen der Kavität wirksam. Damit wird erreicht, daß sich trotz unterschiedlicher Randbedingungen in der Rheologie in den drei Armen ein optimaler Schmelzefluß und eine optimale Gasblasenausbildung ergibt.

In Fig. 5 ist für vier aufeinanderfolgende Prozeßzeitpunkte der Flußverlauf von Gas und Schmelze für ein rippenförmiges Formteil skizziert, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt. In der Kavität 2 herrscht vor und/oder während der Schmelzeeinspritzung der Gegendruck p_GG, der größer als der Umgebungsdruck (Atmosphären druck 1 bar) ist. Die Schmelzefront breitet sich - trotz des stark unter schiedlichen Querschnitts des Formteils - gleichmäßig aus, wie es in den Fig. a) und b) zu sehen ist. Wie aus Fig. b) hervorgeht, ist dort bereits mit der Injektion des ersten Druckfluids begonnen worden.

Wie aus den weiteren Fig. c) und d) hervorgeht, breitet sich unter Anwendung des Gegendruckes p_GG sowohl die Schmelze als auch die Gasblase wunschgemäß aus, die Gasblase bleibt also auf den Dickstellenbereich im oberen Abschnitt des rippenförmigen Teils beschränkt.

In Fig. 6 ist der Querschnitt des Formteils entlang der Schnittlinie A-B (s. Fig. 5d) zu sehen. Wie zu erkennen ist, beschränkt sich die Gasblase auf den dicken oberen Teil des Werkstücks.

Anders ist es, wenn ohne das erfindungsgemäße Verfahren gearbeitet wird. Dieser Fall ist in den Fig. 7 und 8 skizziert. Ohne Gegendruck p_GG, also bei p = 1 bar in der Kavität, strömt die Schmelze im oberen Dickstellenbereich schneller voran als im unteren Rippenbereich, s. Fig. 7b). Bei Gaseingabe mittels der Fluideinspritzdüse 7 breitet sich die Gasblase nicht nur wunschgemäß im Dickstellenbereich aus, sondern es kommt zu einem unerwünschten Eintritt des Gases in den Rippenbereich, s. Fig. c) und d). Wie anhand des Schnitts C-D (s. Fig. 7d) in Fig. 8 zu sehen ist, hat sich die Gasblase unerwünschter Weise auch in die Rippe erstreckt.

In Fig. 9 ist schließlich eine alternative vorrichtungsmäßige Ausbildung der Erfindung dargestellt. In einem gewünschten Querschnitt des Werkzeugs, der in Fig. 9 skizziert ist, ist in das Formwerkzeug 1 ein Gaskanal 9 eingearbeitet, der mit dem zweiten Druckfluid (Gegengas) beaufschlagt ist. Dieser Kanal steht über Verbindungskanäle 10 mit der Kavität 2 des Werkzeugs 1 in Verbindung, so daß sich der Gasgegendruck (p_GG) in gewünschter Höhe in die Kavität auswirken kann. Die Abmessungen der Verbindungskanäle - hier wie auch in Fig. 1 ff - sind so gewählt, daß das zweite Druckfluid aus dem Gaskanal 9 in die Kavität 2 hinein voll wirksam werden kann (Druck p_GG), daß jedoch nach dem Einspitzen von Schmelze in die Kavität 2 durch die Schmelze eintriftsöffnung 3 aufgrund einer geringen Dicke der Kanäle 10 keine Schmelze aus der Kavität 2 in die Kanäle 10 hinein austreten kann.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein - dieser Fall ist jedoch nicht dargestellt -, daß das zweite Druckfluid für den Gasgegendruck an beliebigen Stellen des Werkzeugs hinein gebracht werden kann, wobei beispielsweise Fluideinspritzdüsen ähnlich der in Fig. 1 dargestellen (Bezugszeichen 7) zum Einsatz kommen. Der zur Wirkung kommende Gasdruck (p_GG) kann unterschiedlich hoch gewählt werden (s. Ausführungen zu Fig. 4). Entsprechende Begasungsdüsen werden an geeigneten Orten des Werkzeugs plaziert. In der Regel kommen die Stellen bevorzugt in Betracht, die möglichst weit von der Schmelze eingabestelle entfernt sind.

Die Mittel 8 zum Einspritzen des zweiten Druckfluids dienen dabei wieder sowohl für den Druckaufbau in der Kavität 2 als auch für den Druckabbau, wozu übliche Ventilelemente zu Einsatz kommen. Ein Austreten des Gases nach außen wird wieder durch geeignete Dichtungen unterbunden.

Bezugszeichenliste

1 Formwerkzeug
2 Kavität des Formwerkzeugs
3 Kunststoffeinspritzdüse
4 Schneckenzylinder
5 Schnecke
4, 5 Kunststoffplastifiziereinheit
6 Formteil
7 Fluideinspritzdüse für das erste Druckfluid
8 Mittel zum Einspritzen des zweiten Druckfluids
9 Kanal für zweites Druckfluid
10 Verbindungskanal
11 Dichtung
p_SV Schmelzedruck im Schneckenvorraum
p_SE Schmelzedruck im Endbereich der Schmelze
p_GI Gasinnendruck
p_GG Gegendruck des zweiten Druckfluids

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffgegenständen (6) mit einer oder mehreren Hohlstellen, das die Schritte aufweist:

a) Schließen eines Formwerkzeugs (1) mit mindestens einer Kavität (2);
b) Einspritzen einer ausreichenden Menge Kunststoffschmelze in die mindestens eine Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) entlang eines Schmelzefließwegs, der sich von einer Kunststoff plastifiziereinheit (4, 5) durch eine Kunststoffeinspritzdüse (3) bis ins Formwerkzeug (1) erstreckt;
c) Gleichzeitiges und/oder anschließendes Eingeben eines ersten Druckfluids, insbesondere Druckgases, in die Schmelze mittels mindestens einer Fluideinspritzdüse (7), so daß die ins Formwerkzeug eingebrachte Schmelze unter Hohlraumbildung in der Kavität (2) verteilt und an die Kavitätswandungen des Formwerkzeugs (1) angepreßt wird;
d) Abkühlenlassen des so hergestellten Formteils (6) auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Kunststoff schmelze;
e) Entlastung der Kavität (2) vom Druck des Druckfluids; und
f) Entformen des Formteils; dadurch gekennzeichnet,

daß in die mindestens eine Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) zumindest zeitweise mindestens ein zweites Druckfluid, insbesondere Druckgas, mit einem Druck (p_GG) eingegeben wird, der größer als der Atmosphären druck ist, wobei das zweite Druckfluid auf die Kunststoffschmelze wirkt und der Ausbreitung der Kunststoffschmelze in der Kavität (2) entgegen wirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckfluid an einer möglichst weit von der Schmelzeeingabestelle entfernten Stelle oder an mehreren Stellen in die Kavität (2) eingegeben wird.

3. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (p_GG) des zweiten Druckfluids in Abhängigkeit

gesteuert oder geregelt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) gemäß einem vorgegebenen Profil gesteuert oder geregelt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in einem vorgegebenen Verhältnis zum Druck des ersten Druckfluids (p_GI) steht.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) kleiner ist als der Druck des ersten Druckfluids (p_GI).

7. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) im wesentlichen in einem Bereich zwischen 5 und 100 bar liegt.

8. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) im wesentlichen konstant ist.

9. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) gemäß einem vorgegebenen Profil zunimmt.

10. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) gemäß einem vorgegebenen Profil abnimmt.

11. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) bei der Einspritzung von Schmelze in die Kavität (2) zunächst ansteigt und anschließend gemäß einem vorgegebenen Profil abfällt.

12. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) bei der Einspritzung von Schmelze in die Kavität (2) zunächst abfällt und anschließend gemäß einem vorgegebenen Profil ansteigt.

13. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckfluid Luft, Stick stoff-Argon oder ein anderes flüchtiges Medium ist.

14. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des ersten Druckfluids (p_GI) in Abhängigkeit des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) gesteuert oder geregelt wird.

15. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckfluid temperiert, also aufgeheizt oder gekühlt, wird.

16. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffschmelze gleichzeitig in mehrere Kavitäten (2) eingespritzt wird und daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in allen Kavitäten gleich groß ist.

17. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffschmelze gleichzeitig in mehrere Kavitäten (2) eingespritzt wird und daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in den einzelnen Kavitäten unterschiedlich groß ist.

18. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffschmelze gleichzeitig in mehrere Kavitäten (2) eingespritzt wird und daß der Druck des zweiten Druckfluids (p_GG) in jeder Kavität unabhängig gesteuert oder geregelt wird.

19. Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Druckfluid nach seinem Gebrauch in einen Zwischenspeicher verbracht wird und für nach folgende Spritzgießzyklen wiederverwendet wird.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die aufweist:

- ein aus mindestens zwei Hälften bestehendes Formwerkzeug (1) mit mindestens einer Kavität (2),
- eine Kunststoffplastifiziereinheit (4, 5) und eine Kunststoff einspritzdüse (3),
- mindestens eine Fluideinspritzdüse (7) zur Eingabe eines ersten Druckfluids, gekennzeichnet durch Mittel (8) zum Einspritzen mindestens eines zweiten Druckfluids in die mindestens eine Kavität (2) des Formwerkzeugs (1) mit einem Druck (p_GG), der größer als der Atmosphärendruck ist, wobei das zweite Druckfluid auf die Kunststoffschmelze wirkt und der Ausbreitung der Kunststoffschmelze in der Kavität (2) entgegenwirkt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (8) zum Einspritzen des zweiten Druckfluids an einer möglichst weit von der Schmelzeeingabestelle entfernten Stelle oder an mehreren Stellen in der Kavität (2) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche oder 21, gekennzeichnet durch Mittel für die Steuerung oder Regelung des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) in Abhängigkeit

23. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 22, gekennzeichnet durch Mittel für die Steuerung oder Regelung des Drucks des zweiten Druckfluids (p_GG) gemäß einem vorgegebenen Profil.

24. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 23, gekennzeichnet durch Abdichtmittel (11) zum gasdichten Abdichten der Werkzeugteile (1) gegen den Atmosphärendruck.