DE19640510C1 - Device and method for injection molding plastic parts with undercuts or cavities - Google Patents

Device and method for injection molding plastic parts with undercuts or cavities

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Abstract

The invention relates to a device for injection moulding of plastic parts with undercuttings, which comprises an injection moulding tool having at least two parts and the separated moulding elements forming the undercuttings. Said moulding elements, which are shaped as loose cores of a subliming substance, e.g. solid CO2, can be positioned in solid aggregate state on the inlets of the injection moulding tools. Once the injection has been completed the injection moulding tools have been opened, they are converted to the gaseous aggregate state.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen, die mit Hinter­ schneidungen oder Hohlräumen versehen sind.The invention relates to an apparatus and a method for injection molding plastic parts with rear cuts or cavities.

Beim Spritzgießen von Formteilen aus Kunststoff werden wenigstens zweiteilige Spritzgießwerkzeuge verwendet, die die äußere Oberfläche und gegebenenfalls nach außen offene Hohlräume des Formteils abbilden. Weist das Formteil bezüglich der Entformungsrichtung Hinterschnei­ dungen auf, müssen zusätzlich Kerne oder Schieber vorge­ sehen werden, die in einem oder beiden Werkzeugteilen oder auch an zusätzlichen dritten Werkzeugteilen geführt sind. Die Kerne bzw. Schieber werden vor dem Abspritzen des Werkzeugs in Position gefahren und nach dem Spritz­ gießvorgang so verschoben, daß das Spritzgußteil nach Öffnen des Spritzgießwerkzeugs, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Auswerfern entformt werden kann. Solche Spritzgießwerkzeuge sind kostenaufwendig und funktionsan­ fällig. Zudem bilden sich an der Oberfläche des Formteils überall dort, wo Trennflächen zwischen Kernen, Schiebern und Werkzeug vorhanden sind, Abdruckmarken oder Grate.When molding plastic parts used at least two-part injection molds, the the outer surface and possibly the outside Show open cavities in the molded part. Know that Shaped part with respect to the direction of demoulding core, sliders have to be pre-selected are going to see that in one or both tool parts or performed on additional third tool parts are. The cores or sliders are sprayed before the tool in position and after spraying casting process postponed so that the injection molded part after Open the injection mold, if necessary under With the help of ejectors can be removed. Such  Injection molds are expensive and functional due. In addition, form on the surface of the molded part wherever dividing surfaces between cores, sliders and tools are available, impression marks or burrs.

Hohle Formteile und auch solche mit annähernd geschlosse­ nen Hohlräumen lassen sich in der vorstehend wiedergege­ benen Weise nicht herstellen. Die übliche Herstellung solcher Formteile geschieht im Blasverfahren oder Vakuum­ tiefziehverfahren. Voraussetzung hierfür ist, daß der Kunststoff als Folie vorliegt. Bei beiden Verfahren sind der Wandstärke des fertigen Formteils Grenzen gesetzt. Daneben ist auch ein Spritzgießverfahren, die sogenannte Gasinnendrucktechnik, bekannt, bei der das Spritzgieß­ werkzeug formfüllend abgespritzt und nach dem Erstarren der Wandbereiche des Spritzgußteils, die Schmelze aus dem Inneren ausgeblasen wird. Gegenüber dem Blas- und Vakuum­ tiefziehverfahren hat das Gasinnendruckverfahren den Vorteil, daß keine Einfallstellen auftreten. Zudem kann das Kunststoffgranulat unmittelbar - ohne den Umweg über eine Folie - verarbeitet werden. Das Verfahren ist aber sehr aufwendig und erfordert die Rückführung der über­ schüssigen Schmelze.Hollow molded parts and also those with an almost closed one Nen cavities can be reproduced in the above Do not make the same way. The usual manufacturing such molded parts are done by blowing or vacuum deep drawing process. The prerequisite for this is that the Plastic is available as a film. Both procedures are there are limits to the wall thickness of the finished molded part. There is also an injection molding process, the so-called Internal gas pressure technology, known in which the injection molding Hosed mold to fill and after solidification the wall areas of the injection molded part, the melt from the Is blown out inside. Opposite the blowing and vacuum The internal gas pressure process has the deep drawing process Advantage that there are no sink marks. It can also the plastic granulate directly - without the detour via a film - to be processed. But the procedure is very complex and requires the return of the over shot melt.

Ein weiteres Verfahren ist in der DE 31 08 828 A1 beschrie­ ben. Eine Metallegierung mit einem Schmelzpunkt deutlich niedriger als der des Kunststoffs wird entsprechend ausgeformt in einem stark unterkühlten festen Zustand als Formelement beim Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hohlräumen oder Hinterschneidungen eingesetzt. Nach Aushärten des Kunststoffs wird das metallische Formele­ ment durch Erwärmen des ganzen Bauteils oder durch selek­ tives Erwärmen des Formelementes mittels eines angelegten elektrischen Stroms aufgeschmolzen und entfernt. Another method is described in DE 31 08 828 A1 ben. A metal alloy with a melting point clearly will be lower than that of the plastic accordingly molded in a strongly supercooled solid state as Molded element in the injection molding of plastic parts Cavities or undercuts. After Hardening the plastic becomes the metallic formula ment by heating the entire component or by selec active heating of the shaped element by means of an applied electric current melted and removed.  

Nachteilig bei diesem Verfahren ist neben dem hohen Aufwand zum Aufbringen der Schmelzenergie auch die Bela­ stung des Kunststoffs durch die erneute Erwärmung und die Gefahr unerwünschter Rückstände an den Hohlraumflächen des Kunststoffs.A disadvantage of this method is the high one The Bela is also involved in applying the melt energy the plastic by reheating and Danger of undesirable residues on the cavity surfaces of the plastic.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit deren Hilfe Kunststoffteile mit Hinterschneidungen oder Hohlräumen in einfachen zweiteiligen Spritzgießwerkzeugen hergestellt werden können, ohne daß der Kunststoff erneut erwärmt werden muß und ohne die Gefahr verbleibender Rückstände beim Ausschmelzen von Kernen.The invention has for its object a Vorrich tion and to propose a procedure with the help Plastic parts with undercuts or cavities in simple two-part injection molding tools can be heated without the plastic again must and without the risk of remaining residues when melting out cores.

Zur Lösung der Aufgabe bei Kunststoffteilen mit Hinterschneidungen geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung, bestehend aus einem wenigstens zweiteiligen Spritzgießwerkzeug und die Hinterschneidungen abbilden­ den, gesonderten Formelementen, die zum Entformen des Spritzgußteils unter Änderung ihres Aggregatzustands entfernbar sind. Eine solche bekannte Vorrichtung zeich­ net sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß die Form­ elemente als lose Kerne aus einem sublimierenden Stoff ausgebildet und in festem Aggregatzustand in Aufnahmen des Spritzgießwerkzeugs positionierbar und nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs durch Sublimieren in den gasförmigen Aggregatzustand überführ­ bar sind.To solve the problem with plastic parts with The invention is based on undercuts Device consisting of an at least two-part Show the injection mold and the undercuts the, separate form elements that are used to demold the Injection molded part changing its physical state are removable. Such a known device draw net according to the invention in that the shape elements as loose cores made of a sublimating fabric trained and in solid state in recordings of the injection mold can be positioned and after Spray and open the injection mold Sublimation converted to the gaseous state are cash.

Als sublimierender Stoff kommen solche Substanzen in Frage, die bei Raumtemperatur fest sind oder nur langsam sublimieren, bei erhöhter Temperatur jedoch schnell in die Gasphase übergehen, ohne daß eine flüssige Übergangs­ phase entsteht. Hierfür bietet sich insbesondere Trocken­ eis (festes CO2) an. Bei der erfindungsgemäßen Vor­ richtung müssen an dem zweiteiligen Spritzgießwerkzeug lediglich entsprechende Aufnahmen für die festen Kerne zur Ausbildung der Hinterschneidungen vorhanden seid. Die festen Kerne werden mittels der Aufnahmen positioniert, das Spritzgießwerkzeug geschlossen und anschließend abgespritzt. Sobald die Spritzgußmasse den Kern umfließt, bildet sich an dessen Grenzfläche eine dünne Gasschicht, die als Isolationsschicht wirkt. Die hohe Sublimationsen­ thalpie - bei festem CO2 573 KJ/kg - vermindert in Verbindung mit dem Spritzdruck ein weiteres Sublimieren des Kerns. Nach dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs und Entformen des Spritzgußteils sublimiert der Kern in kurzer Zeit vollständig. Bei der erfindungsgemäßen Vor­ richtung entfallen die bisher für die Kerne bzw. Schieber notwendigen Führungen und Antriebe. Auch bilden sich am Spritzgußteil keine oder nur unbedeutende Abdruckmarken. Zudem können die Kerne beliebig komplizierte Form haben bzw. lassen sich Hinterschneidungen mit entsprechend verwickelter Form herstellen.Suitable subliming substances are those substances which are solid at room temperature or sublimate only slowly, but at high temperature quickly pass into the gas phase without a liquid transition phase being formed. Dry ice (solid CO 2 ) is particularly suitable for this. In the device according to the invention, only corresponding receptacles for the fixed cores for forming the undercuts must be present on the two-part injection mold. The fixed cores are positioned using the receptacles, the injection mold is closed and then hosed down. As soon as the injection molding compound flows around the core, a thin gas layer forms at its interface, which acts as an insulation layer. The high sublimation thalpie - with solid CO 2 573 KJ / kg - in conjunction with the injection pressure reduces further sublimation of the core. After opening the injection mold and demolding the injection molded part, the core sublimes completely in a short time. In the case of the device according to the invention, the guides and drives previously required for the cores or slides are eliminated. Also, no or only insignificant impression marks are formed on the injection molded part. In addition, the cores can have any complicated shape or undercuts with a correspondingly complex shape can be produced.

Bei Kunststoffteilen mit nicht entformbaren, zur Oberflä­ che des Kunststoffteils offenen Hohlräumen wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit einem wenig­ stens zweiteiligen Spritzgießwerkzeug gelöst, mit einem den Hohlraum abbildenden, durch Änderung seines Aggregat­ zustands entfernbaren Kern, wobei der in festem Aggregat­ zustand in das Spritzgießwerkzeug eingelegte Kern aus einem sublimierenden Stoff besteht, der nach dem Absprit­ zen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs in den gasförmigen Zustand überführbar ist.For plastic parts with non-demouldable, for surface open spaces of the plastic part Task through a device with a little at least two-part injection mold, with one imaging the cavity by changing its aggregate state-removable core, the one in solid aggregate state inserted in the injection mold a sublimating substance, which after the sprit zen and opening the injection mold in the gaseous Condition is transferable.

Auch hier baut sich in der Grenzschicht wiederum eine dünne Gashülle um den Kern auf, der im übrigen aber im festen Aggregatzustand verbleibt. Nach dem Entformen sublimiert der Kern vollständig in den gasförmigen Zu­ stand. Das Gas entweicht durch die Öffnung am Spritzguß­ teil. Auf diese Weise lassen sich Hohlräume in beliebiger Form und Größe abbilden. Es reichen minimale Öffnungs­ querschnitte aus, um nach dem Spritzgießen das entstehen­ de Gas abziehen zu lassen. Sofern der Hohlraum und somit der Kern eine annähernd achsensymmetrische Form hat, braucht der den Hohlraum bildende Kern aus dem sublimie­ renden Stoff lediglich in das Spritzgußwerkzeug lose eingelegt zu werden. Praktische Versuche haben gezeigt, daß die in das Werkzeug eintretende Spritzgießmasse bzw. der sich bildenden Gashülle sozusagen selbst zentriert. Bei verwickelten Hohlräumen wird man für den Kern Aufnah­ men oder Kernstützen vorsehen, um den Kern exakt zu positionieren.Here, too, another builds up in the boundary layer thin gas envelope around the core, which, however, in the rest  solid state remains. After demolding The core sublimes completely into the gaseous Zu was standing. The gas escapes through the opening on the injection molding part. In this way, cavities can be created in any way Show shape and size. Minimal opening is sufficient cross-sections to create the after injection molding to have the gas drawn off. If the cavity and thus the core has an approximately axisymmetric shape, needs the core from the sublime forming the cavity loose material only in the injection mold to be inserted. Practical tests have shown that the injection molding compound entering the mold or centered in the gas envelope itself. In the case of entangled cavities, the core is taken up provide or core supports in order to close the core exactly position.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Spritz­ gießen von Kunststoffteilen mit Hinterschneidungen in einem zumindest zweiteiligen Spritzgießwerkzeug mit einem die Hinterschneidung abbildenden, gesonderten Formele­ ment, das zum Entformen des Spritzgußteils unter Änderung seines Aggregatzustands entfernt wird. Eine solches Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß das Formelement aus einem sublimierenden Stoff in festem Aggregatzustand hergestellt und in dem Spritzgießwerkzeug positioniert wird, und daß nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs das Formelement durch Sublimation in den gasförmigen Zustand überführt wird.The invention further relates to a method for spraying pour plastic parts with undercuts in an at least two-part injection mold with a the undercut, separate formulas ment that for demolding the injection molded part under change its physical state is removed. Such one The method is characterized according to the invention in that the form element made of a sublimating fabric in solid Physical state produced and in the injection mold is positioned, and that after spraying and opening of the injection mold, the shaped element by sublimation is converted into the gaseous state.

Weiterhin ist die Erfindung gerichtet auf ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit nicht entform­ baren, zur Oberfläche des Kunststoffteils offenen Hohl­ räumen in einem wenigstens zweiteiligen Spritzgießwerk­ zeug, mit einem den Hohlraum abbildenden, durch Änderung seines Aggregatzustands entfernbaren Kern, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Kern aus einem sublimierenden Stoff in festem Aggregatzustand hergestellt und in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wird, und daß nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgieß­ werkzeugs der Kern in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird. Je nach Form des Hohlraums kann der Kern lose eingelegt und in Aufnahmen des Werkzeugs oder mit­ tels Kernstützen positioniert werden.The invention is also directed to a method for injection molding plastic parts with non-demolding open hollow to the surface of the plastic part clear in an at least two-part injection molding plant  stuff, with a mapping of the cavity, by change its aggregate removable core, which is characterized in that the core of a sublimating substance in a solid state is manufactured and inserted into the injection mold, and that after spraying and opening the injection molding the core in the gaseous state is transferred. Depending on the shape of the cavity, the core can loosely inserted and in tool holders or with be positioned using core supports.

Zum Überführen des Kerns in die Gasphase nach dem Ab­ spritzen reicht die Umgebungstemperatur aus. Die Restwär­ me des Spritzgußteils oder die Wärme des Spritzgießwerk­ zeugs kann die Sublimation noch beschleunigen.For converting the core into the gas phase after the Ab spraying is sufficient for the ambient temperature. The residual heat me of the injection molded part or the heat of the injection molding machine stuff can accelerate sublimation.

Der Kern aus dem sublimierenden Stoff kann in einer Negativform oder aus einem Formkörper durch mechanisches oder thermisches Bearbeiten hergestellt werden.The core of the sublimating substance can be in one Negative form or from a shaped body by mechanical or thermal processing.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hinterschneidungen, bestehend aus einem wenig­ stens zweiteiligen Spritzgießwerkzeug und die Hin­ terschneidungen abbildenden, gesonderten Formelemen­ ten, die zum Entformen des Spritzgußteils unter Änderung ihres Aggregatzustandes entfernbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Formelemente als lose Kerne aus einem sublimierenden Stoff ausgebil­ det, in festem Aggregatzustand in Aufnahmen des Spritzgießwerkzeugs positionierbar und nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs in den gasförmigen Aggregatzustand überführbar sind.1. Device for the injection molding of plastic parts with undercuts, consisting of a least two-part injection molding tool and the undercutting imaging, separate Formelemen th, which are removable for demolding the injection molded part while changing their physical state, characterized in that the shaped elements as loose cores from one sublimating substance trained, in a solid state in the receptacles of the injection mold can be positioned and after the hosing and opening of the injection mold can be converted into the gaseous state. 2. Vorrichtung mit einem wenigstens zweiteiligen Spritzgießwerkzeug zum Spritzgießen von Kunststoff­ teilen mit nicht entformbaren, zur Oberfläche des Kunststoffteils offenen Hohlräumen, mit einem den Hohlraum abbildenden, durch Änderung seines Aggre­ gatzustands entfernbaren Kern, dadurch gekennzeich­ net, daß der in festem Aggregatzustand in das Spritzgießwerkzeug eingelegte Kern aus einem subli­ mierenden Stoff besteht, der nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs in den gasförmigen Zustand überführbar ist.2. Device with an at least two-part Injection mold for injection molding plastic share with non-demoldable, to the surface of the Plastic part open cavities, with a Cavity imaging, by changing its aggre  Removable core, characterized by net that in the solid state in the Injection mold inserted core from a subli lubricating substance that exists after the hosing and Open the injection mold in the gaseous Condition is transferable. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in wenigstens einer Aufnahme des Spritzgießwerkzeugs oder mittels einer Kunststütze positionierbar ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the core in at least one shot of the Injection mold or using an art support is positionable. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Kern aus festem CO2 (Trockeneis) besteht.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the core consists of solid CO 2 (dry ice). 5. Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit Hinterschneidungen in einem zumindest zweiteiligen Spritzgießwerkzeug mit einem die Hinterschneidung abbildenden, gesonderten Formelement, das zum Ent­ formen des Spritzgußteils unter Änderung seines Aggregatzustandes entfernt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Formelement aus einem sublimieren­ den Stoff in festem Aggregatzustand hergestellt und in dem Spritzgießwerkzeug positioniert wird, und daß nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerk­ zeugs das Formelement durch Sublimation in den gasförmigen Zustand überführt wird.5. Process for injection molding plastic parts with Undercuts in an at least two-part Injection mold with an undercut depicting, separate form element that for Ent mold the injection molded part by changing its Physical state is removed, characterized records that the feature sublimate from a the substance is manufactured in a solid state and is positioned in the injection mold, and that after hosing and opening the injection molding machine the form element by sublimation in the gaseous state is transferred. 6. Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit nicht entformbaren, zur Oberfläche des Kunststoff­ teils offenen Hohlräumen in einem wenigstens zwei­ teiligen Spritzgießwerkzeug, mit einem den Hohlraum abbildenden, durch Änderung seines Aggregatzustands entfernbaren Kern, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem sublimierenden Stoff in festem Aggre­ gatzustand hergestellt und in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wird, und daß nach dem Abspritzen und Öffnen des Spritzgießwerkzeugs der Kern in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird.6. Process for injection molding plastic parts with not demoldable, to the surface of the plastic partially open cavities in at least two part injection mold, with a the cavity imaging, by changing its physical state  removable core, characterized in that the Core made of a sublimating substance in solid aggregate state of the art and placed in the injection mold is inserted, and that after the hosing and Open the injection mold into the core gaseous state of matter is transferred. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern lose in das Spritzgießwerkzeug einge­ legt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the core is loosely inserted into the injection mold is laid. 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kern in wenigstens einer Aufnahme des Spritzgießwerkzeugs oder mittels einer Kern­ stütze positioniert wird.8. The method according to claim 5 or 6, characterized records that the core in at least one shot the injection mold or by means of a core support is positioned. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus festem CO2 (Trockeneis) hergestellt wird.9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the core is made of solid CO 2 (dry ice). 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern in einer Negativform hergestellt wird.10. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized characterized in that the core is in a negative form will be produced. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Formkörper des sublimierenden Stoffs durch mechanisches oder thermisches Bearbeiten hergestellt wird.11. The method according to any one of claims 5 to 9, characterized characterized in that the core from a molded body of the sublimating substance by mechanical or thermal processing is produced. 12. Verwendung von festem CO2 zur Herstellung von Formkernen für das Spritzgießen von Kunststofftei­ len.12. Use of solid CO 2 for the production of mold cores for the injection molding of plastic parts.
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