DE19627495A1 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zwei unterschiedlichen Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zwei unterschiedlichen Medien, insbesondere von Formteilen mit einem Innenhohlraum nach dem Gasinnendruckver­ fahren.

Das Gasinnendruckverfahren zur Herstellung insbesondere von aus Kunststoff bestehenden Formteilen ist bekannt, bei dem in einen Formhohlraum oder eine Formwerkzeugskavität Kunststoff über einen Einguß beispielsweise von einem Schneckenextruder kommend, eingespritzt wird, und unter Druck stehendes Gas, wie N₂-Gas, Druckluft oder dergleichen, an einer oder mehreren Stellen eingeleitet wird, um den Innenhohlraum in dem zu fertigenden Formteil auszubilden. Derartige Fertigungsverfahren werden unter anderem insbesondere auch auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik eingesetzt.

Da bei dem Einleiten des zweiten Mediums, wie des Druckgases, noch schmelzflüssiger Kunststoff als erstes Medium in der Formwerkzeugskavität enthalten ist, muß dieser zur Ausbildung des Innenhohlraums vor der Fertigstellung des Formteils in gesteuer­ ter Weise derart verdrängt werden, daß die Außenform des Formteils geschlossen bleibt, und das Kunststoffmaterial sich an die Wandung der Formwerkzeugskavität zur Erzeugung einer Fertigoberfläche zuverlässig anlegt und auch Schrumpfungen beim Verfestigen des Kunststoffmaterials kompensiert werden. Bei einem derartigen Verfahren wird daher beispielsweise eine Nebenkavität vorgesehen, in welche das aus der Formwerkzeugskavität verdrängte Kunststoffmaterial verdrängt wird, und die über eine quer­ schnittsverengte kommunizierende Verbindung, welche gegebenen­ falls öffen- und schließbar ist, mit der Formwerkzeugskavität in kommunizierender Verbindung steht. Das in der Nebenkavität beim Überlauf des Kunststoffmaterials sich befindende Material wird nach der Fertigstellung des Formteils abgetrennt und fällt als Abfallmaterial an. Nach einer anderen Verfahrensweise wird bei der Einleitung des zweiten Mediums, wie des Druckgases, das Kunststoffmaterial aus der Formwerkzeugskavität über die Eingußstelle beispielsweise in Richtung zum Schneckenextruder zurückgedrückt, so daß man dort ebenfalls eine außerhalb der eigentlichen Formwerkzeugskavität liegende Nebenkavität, in diesem Fall an der Eingußstelle und im Schneckenextruder, hat. Hierbei geht zwar kein Kunststoffmaterial verloren, aber bei empfindlichen Stoffmischungen kann dieses Zurückdrücken des Kunststoffmaterials aus der eigentlichen Formwerkzeugskavität zu Schwierigkeiten führen.

Die Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren zur Her­ stellung von Formteilen aus zwei unterschiedlichen Medien bereitzustellen, mit dem sich die vorstehend genannten Schwierig­ keiten überwinden lassen, und bei dem insbesondere eine wirt­ schaftliche Herstellung von Kunststoff-Formteilen nach dem Gasinnendruckverfahren erzielt wird.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zwei unterschiedlichen Medien, insbesondere von Formteilen mit einem Innenhohlraum nach dem Gasinnendruckver­ fahren bereitgestellt, bei dem ein erstes Medium zur Ausfüllung einer Formwerkzeugskavität eingebracht wird und durch Einleiten eines zweiten Mediums eine Innendruckbeaufschlagung erfolgt, welches sich durch die folgenden Schritte auszeichnet:

• a) In die Formwerkzeugskavität wird wenigstens ein Kernteil eingelegt,
• b) anschließend wird die verbleibende Rest-Formwerkzeugskavität im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium ausge­ füllt,
• c) das Kernteil wird aus der Formwerkzeugskavität zur Bildung einer entsprechenden Innenkavität entnommen, und
• d) dann wird das zweite Medium über wenigstens eine Einfüh­ rungsstelle mit Überdruck in die Formwerkzeugskavität eingebracht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren benötigt man somit keine zusätzlich zu der eigenen Formwerkzeugskavität vorgesehene Nebenkavität, so daß man diese Verfahrensweise auch kurz als "Innenkavitätsverfahren" bezeichnen kann. Der für einen Innen­ hohlraum im fertiggestellten Formteil erforderliche Freiraum wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren innerhalb der Formwerkzeug­ skavität dadurch bereitgestellt, daß vor dem Einbringen des ersten Mediums wenigstens ein Kernteil in die Formwerkzeug­ skavität eingelegt wird. Anschließend wird dann die noch verbleibende Rest-Formwerkzeugskavität, das heißt die Formwerk­ zeugskavität minus des Raums des wenigstens einen Kernteils, im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium ausgefüllt, wozu beispielsweise dieses Medium über einen Schneckenextruder und einen Einguß an dem Formwerkzeug eingeführt werden kann. Nach dem Befüllen wird die Eingußseite geschlossen, und das wenigstens eine Kernteil wird aus der Formwerkzeugskavität entnommen, so daß bei abgezogenem Kernteil eine Innenkavität entsprechend dieses Kernteils zurückbleibt, welche zur Verdrängung des ersten Mediums genutzt werden kann, wenn nach dem Abziehen des Kernteils ein zweites Medium, wie ein Druckgas oder dergleichen, eingeleitet wird, so daß sich die mit Hilfe des Kernteils geschaffene Innenkavität teilweise wieder mit dem schmelzflüssigen ersten Medium in der Formwerkzeugskavität ausfüllt. Die Einleitung des zweiten Mediums kann an einer oder mehreren Stellen erfolgen oder das Einleiten kann auch intermittierend vorgenommen werden, was gegebenenfalls von der Gestalt des Formteils, der Größe desselben oder den Eigenschaften des ersten Mediums abhängig ist. Die Einleitung des zweiten Mediums erfolgt dann so lange, bis schließlich ein durchgehender Innenhohlraum im Formteil vorhanden ist, welcher mit dem zweiten Medium ausgefüllt ist.

Somit gestattet das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Kunststoffteilen beispielsweise nach dem Gasinnendruckver­ fahren ohne zusätzliche Nebenkavität, so daß weder bei der Herstellung überschüssiges Abfallmaterial anfällt, noch sich Schwierigkeiten im Hinblick auf die Zubereitung des ersten Mediums ergeben, wenn es sich hierbei um ein empfindliches Medium handelt.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird das erste Medium von einem Kunststoff­ material gebildet, welches vorzugsweise über einen Schnecken­ extruder und einen Einguß in die Formwerkzeugskavität eingebracht wird. Vorzugsweise ist das zweite Medium ein Gas, wie ein Druckgas, beispielsweise N₂-Gas, Druckluft oder dergleichen.

Alternativ kann das zweite Medium ein zweites Kunststoffmaterial oder ein anderes beliebiges zweites Material sein, wobei dieses zweite Medium auch über mehrere über die Formwerkzeugskavität verteilte Einführungsstellen eingebracht werden kann.

Gegebenenfalls kann das zweite Medium intermittierend, druckgere­ gelt, druckgesteuert oder dergleichen eingebracht werden.

Obgleich voranstehend in bevorzugter Weise das Verfahren im Zusammenhang mit Kunststoffmaterialien beschrieben worden ist, ist der Erfindung hierauf natürlich nicht beschränkt, sondern in gleicher oder ähnlicher Weise können auch Formteile aus anderen Materialien, wie Metall, Leichtmetall oder dergleichen herge­ stellt werden. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Form des zweiten Mediums können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch Formteile mit einem Schichtaufbau hergestellt werden, welche beispielsweise einen Innenkern aus einem anderen Material als dem Außenbereich haben können.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 bis 5 schematische Schnittansichten der wesentlichen Verfahrensschritte nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Formwerkzeug 1 im ungefüllten Zustand dargestellt. Mit 2 ist schematisch ein Einguß angedeutet, über welchen beispielsweise ein erstes Medium, wie ein Kunststoff­ material, bzw. eine Kunststoffschmelze, über einen Schnecken­ extruder in eine Formwerkzeugskavität eingebracht werden kann. Mit 4 ist beispielhaft eine Einleitungsstelle für ein zweites Medium, wie Druckgas, N₂-Gas, Druckluft oder dergleichen, oder auch ein zweites Kunststoffmaterial oder ein anderes Material bezeichnet. Innerhalb der Formwerkzeugskavität 3 befindet sich beispielsweise wenigstens ein Kernteil 5.

In Fig. 2 ist der Schritt (b) verdeutlich, in welchem nach dem Einlegen des wenigstens einen Kernteils 5 die verbleibende Rest-Formwerkzeugskavität 6 vollständig mit dem ersten Medium, wie dem Kunststoffmaterial, ausgefüllt ist, welches über den Einguß 2 eingebracht worden ist.

In Fig. 3 ist der Schritt (c) verdeutlicht, bei dem das wenigstens eine Kernteil (5) aus der Formwerkzeugskavität 3 herausgenommen oder abgezogen ist, aber das eingefüllte erste Medium noch in schmelzflüssigem Zustand sich befindet. Durch das Herausziehen des Kernteils 5 wird eine Innenkavität 7 mit der dem Kernteil 5 entsprechenden Form gebildet.

Fig. 4 dient zur Erläuterung des Schritts (d), gemäß welchem über die wenigstens eine weitere Einleitungsstelle 4 ein zweites Medium, wie Druckgas eingeleitet wird, mittels welchem eine Gasinnendruckbeaufschlagung im Inneren des ersten Mediums erfolgt, bei der das erste Medium in Richtung zu der gebildeten Innenkavität 7 in noch schmelzflüssigem Zustand verdrängt wird.

In Fig. 5 schließlich ist schematisch zum Beispiel ein fertigge­ stelltes Formteil gezeigt, welches einen durchgehenden Innenhohl­ raum 8 beispielsweise hat, wenn als zweites Medium ein Druckgas eingeleitet wird, welcher aber vollständig von dem ersten Medium umschlossen ist. Die zuvor noch vorhandene Innenkavität 7 ist hierbei mit dem ersten Medium durch Verdrängen bei Einleitung des zweiten Mediums ausgefüllt.

Natürlich können in Abweichung von in der dargestellten Aus­ führungsform auch mehrere Kernteile 5 eingesetzt werden, was von der Gestalt des herzustellenden Formteils, dessen Größe und dergleichen abhängig ist. Selbstverständlich ist die Größe des die Innenkavität 7 bestimmenden Kernteils 5 in entsprechend abgestimmter Weise auf das herzustellende Formteil und beispiels­ weise den hierbei bereitzustellenden Innenhohlraum 8 gewählt.

Wie schon einleitend erwähnt worden ist, ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Anwendung im Zusammenhang mit einem Gasinnendruckverfahren beschränkt, sondern als zweites Medium kann ein anderes Kunststoffmaterial oder ein anderes Material unter Überdruck eingebracht werden, so daß sich gemäß dieser Verfahrensweise auch Verbund-Formteile auf wirtschaftliche Weise herstellen lassen. Auch ist es möglich, diese Verfahrensweise bei der Herstellung von Metallteilen anzuwenden, beispielsweise bei der Herstellung von Leichtmetallteilen mit einem Innenhohlraum oder gegebenenfalls einer Verstärkungs- und/oder Versteifungsein­ lage.

Bezugszeichenliste

1 Formwerkzeug insgesamt
2 Einguß für erstes Medium
3 Formwerkzeugskavität
4 Einleitungsstelle für zweites Medium
5 Kernteil
6 Rest-Formwerkzeugskavität
7 Innenkavität
8 Innenhohlraum.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus zwei unter­ schiedlichen Medien, insbesondere von Formteilen mit einem Innenhohlraum nach dem Gasinnendruckverfahren, bei dem ein erstes Medium zur Ausfüllung einer Formwerkzeugskavität eingebracht wird und durch Einleiten eines zweiten Mediums eine Innendruckbeaufschlagung erfolgt, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• a) in die Formwerkzeugskavität wird wenigstens ein Kernteil eingelegt,
• b) anschließend wird die verbleibende Rest-Formwerkzeugs­ kavität im wesentlichen vollständig mit dem ersten Medium ausgefüllt,
• c) das Kernteil wird aus der Formwerkzeugskavität zur Bildung einer entsprechenden Innenkavität entnommen, und
• d) dann wird das zweite Medium über wenigstens eine Einführungsstelle mit Überdruck in die Formwerkzeug­ skavität eingebracht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium ein Kunststoffmaterial, vorzugsweise einge­ bracht über einen Schneckenextruder, ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium ein Gas, wie N₂-Gas, Druckluft, oder dergleichen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium ein zweites Kunststoffmaterial ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium über mehrere Ein­ führungsstellen eingebracht wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium intermittierend oder auf eine andere Weise geregelt oder gesteuert eingebracht wird.