DE2412241A1 - In einem formwerkzeug gegossenes oder gespritztes werkstueck und zu dessen herstellung dienendes formwerkzeug - Google Patents

Description

• In einem Formwerkzeug gegossenes oder gespritztes Werkstück und zu dessen flerstelung dienendes Formwerkzeug Die Erfindung betrifft ein in einem Formwerkzeug gegossenes oder gespritztes, zumindest teilweise dickwandiges WerkstUck aus einem Werkstoff, der auf Grund einer exothermen Reaktion mehrerer Komponenten, insbesondere Polyurethanen, entstanden ist, und ferner ein zur Herstellung des Werkstockes dienendes Formwerkzeug. Bei derartigen Werkstücken, die aus ungeschäumten Materialien oder aus geschäumten Materialien mit oder ohne eine porenfreie Außenhaut bestehen können, wobei der Schaum weich, halbhart oder hart sein kann, tritt-an den Stellen unvermeidlicher,großer Wandstärken eine Materialanhäufung auf, die verschiedene Nachteile hat. Zunächst wird das Werkstfick bei teuren Ausgangsmaterialien im Preis hoch liegen, wenn auf Grund großer Wandstärken viel Material verarbeitet werden nuß.
• Das Spritz- bzw. Gießvolumen ist dabei so groß, daß unter Umständen eine vorhandene Herstellungaschine nicht ausreicht.
• Insbesondere ergeben sich auf Grund großer Wadstärken Probleme der Wärmeabfuhr, wenn mehrere Xonponenten in das Formwerkzeug eingegeben werden, die miteinander unter Wärmeerzeugung zu einem fertigen Kunststoffteil reagieren. Die Wärmeentwicklung ist hierbei umso größer, je größer die Materialanhäufung wst, und wird so groß bei unzureichender Wärmeabfuhr über das Formwerkzeug wegen der schlechten WtErmeleitfähigkeit der Kunststoffe, insbesondere bei Schäumen, daß die Formstandzeit, d.h. die Zeit nach dem Füllen bis zur Entformung, unvertretbar lang wird, I bei Polyurethanen bei andstärken ab 10 mm Wandstärke.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Werkstücken mit zumindest teilweise großen Wandstärken, die Formstandzeit trotz der Wärmeentwicklung auf Grund der exothermen Reaktion der Somponenten auf das bisher übliche Maß ( Ei üblichen Wanditärken) herabzusetzen oder sogar noch darüber hinaus zu verkürzen.
• Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein oder mehrere, vor dem Gießen bzw. Spritzen des Werkstückes in das Formwerkzeug ii Bereich der großen Wandstärken eingelegte Füllstticke. Mit Hilfe derartiger Füllstücke ist es möglich, die zu gießendes bzw. zu spritzenden Wandstärken trotz großer Wandstlrken des Werketückes so klein zu halten, daß die Formstandzeiten von vertretbarer Dauer sind oder sogar über übliche Zeiten hinaus verkürzt werden. Auf Grund der kleinen zu gießende bzw. zu spritzenden Wandstärken kann nämlich die aus dem Werkstück nach außen abzuführende Wärme auf kurzen Wegen an das Formwerkzeug abgeführt werden.
• Ferner können sich gleichzeitig die Vorteile ergeben, daß durch Füllstücke aus billigem Material teures Gieß- bzw.
• Spritzinaterial gespart wird oder daß das Gieß- bzw. Spritzvolumen gegenüber dem Werkstückvolumen verkleinert wird.
• Ferner ergibt sich durch Einlegen von Füllstücken großer Festigkeit die Moglichkeit, einen geschäumten werkstückkern vorzusehen. In kompakten Spritzlingen Verstärkungen vorzusehen ist allgemein bekannt (z.B. nach DT-OS 1 756 873). Die Erfindung geht jedoch über eine solche Lehre hinaus, zumal die Füllstücke keineswegs unbedingt auch eine Verstärkung des Werkstückes herbeiführen sollen.
• ach einer Weiterentwicklung der Lrfindung wird das Füllstück als iiohlkörper ausgebildet. Dadurch können Preis und Gewicht des Füllstückes und damit auch des Werk stückes gesenkt werden.
• Falls eln solches Hohlkörperfüllstück nach einem weiteren Erfindungsmerkmal an seinen beiden Enden offen ausgebildet und im Randbereich des WerkstUckes angeordnet wird, kann das Füllstück zwecks raacherer Abkühlung des gegossenen bzw.
• gespritzten Werk stücks als Durchflußorgan eines Xühlmittels eingesetzt werden, wobei das Kühlmittel über das Forwwerkzeug su- und abgeführt wird. Durch diese Maßnahme wird nicht nur grundsätzlich die Formstandzeit herabgesetzt, sondern es wird auch ermöglicht, die gegossene bzw. gespritzte Wandstärke des Werkstückes größer zu wählen als ohne Kühlung. Ist die Grenze der Wandstärke bei Polyurethanverarbeitung z.E. 10 mm, um zu einer annehmbaren Formstandzeit zu gelangen, so kennen nunmehr mit einer solchen Innenkühlung gegossene bzw. gespritzte Wandstärken über lo mm gewählt werden, zumal dann wenn die Temperatur des XUhlmittels entsprechend niedrig vorgesehen wird. Zur besseren Wärmeabfuhr können hohle Füllstücke aus Metall, z.B. Kupferrohre, eingesetzt werden.
• Das zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstücken dienende Formwerkzeug wird nach einem weiteren Erfindungsgedanken mit Halterungen für das bzw. die Füllstücke versehen. Die Halterungen werden bei der Herstellung des Werkttückes entweder von Gieß- bzw. Spritzmaterial umhüllt und verbleiben somit - von außen - im Werkstück oder werden an den Formwerkzeugwänden angeordnet. Im letzteren Fall ist daher das Füllstück am Werkstück sichtbar. Das kommt dann in Frage, wenn das Füllstück als Kühileitung dient. Hierbei werden in demjenigen Bereich des Formwerkseuges, in dem sich die Enden des hohlen Füllstlickes befinden, Leitungen für ein Kühlmittel angeordnet, und zwar derart, daß jedes Ende des im Foruwerkseug gehalterten Füllstückes mit je einer Leitung verbunden ist. Das zugehörige Arbeitsverfahren nach der Erfindung sieht vor, daß nach dem Gießen bzw.
• Spritzen des Werkstückes, ggf. bereits während des Gießens bzw. Spritzens des Werkstückes, ein Kühlmittel durch das als Hohlkörper ausgebildete Füllstück geleitet wird, vor:ugsweise Wasser von etwa 40°C.
• Die Erfindung wird in der Zeichnung an mehreren Ausfilhrungsbeispielen verdeutlicht. Dabei zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Werkstück mit eingelegtern FUllstUck, Fig. 2 die Vorderansicht dieses Werkstückes, Fig. 3 einen Querschnltt zu dem zu diesem Werkstück passenden Formwerkzeug mit in diesem gehalterten Füllstück, Fig. 4 einen Längsschnitt durch dieses Formwerkzeug gemäß der Linie IV-IV in Fig.l, jedoch mit einer Abwandlung der Ausbildung und Befestigung des Füllstückes und Fig. 5 ein weiteres Werkstück in einem Teilquerschnitt.
• In den Fig.l und 2 ist eine aus Polyurethan.gsspritzte Stoßstange 1 für ein Automobil in vereinfachender Forugebung dargestellt. Sie weist mit Ausnahme des sich über die ganze Länge erstreckenden Mittelteils 2 eine normale, gut beherrschbare Wandstärke 3 auf. Im Mittelteil 2 steigt die Wandstärke 4 jedoch auf über den doppelten Wert der wandstärke 3 an. Da beint Spritzen solcher Wandstärken die oben erwähnten Nachteile auftreten, ist im mittelteil 2 ein Füllstück in Form eines Rohres 5 aus einem billigeren Kunststoff eingelegt, u.,d zwar - wie Fig. 2 zeigt - so, daß das Rohr 5 an der Stoßstange 1 außen nicht sichtbar ist, und ferner so, daß die zu spritzende Wandstärke, z.B. die Wandstärke bei 6 und 7- nicht großer sind als die Wandstärke 3.
• Die Fig.1 läßt ferner eine Halterung 8 erkennen, mittels der das Rohr 5 in dem zugehörigen, in Fig.3 gezeigten Formwerkzeug tO+gehalten wird. Dieses besteht aus den Formwerkzeughälften 11 und 12. In Fig.3 ist das Formwerkzeug 10 in halb geschlossenen Zustand gezeigt. Einige Halterungen 8 sind in der Formwerkzeughälfte 12 eingeklemmt; auf sie wird das Rohr 8 gelegt, ggf. ebenfalls mit einem Klemmeffekt, damit das Rohr 8 beim Spritzen seine Lage nicht verändert. Die Formwerkzeughälfte 12 bewegt sich zum Schließen des Formwerkzeugs 10 nach links, bis die Anschlagflächen 13 und 14 aneinanderstoßen. In den hierbei entstandenen Formhohlraum, der der Stoßstange nach den Fig.1 und 2 entspricht, wird über Leitungen 15 der Kunststoff eingespritzt.
• In, Fig.4 ist ein etwas abgewandeltes Formwerkzeug 16 mit den den Forrnwerkzeughälften 11 und 12 nach Fig.3 entsprechenden Foriwerkzeughälften dargestellt. In der linken Formwerkzeug-+ vor da @ Spritzvorgahg hälfte wird das als Rohr 17 aus Kupfer ausgebildete Füll stück an seinen beiden Enden 18 und 19 gehalten, und zwar mittels Ringwülsten 20, von denen der eine zum Zwecke der Linspannung des Rohres 17 an einem von der linken Fprmwerkzeughälfte lösbaren Teil 21 vorgesehen ist. Zu den Anschluß stellen an den Ringwülsten 20 führen Leitungen 22 und 23, so daß ein über die Leitung 22 zugeführtes Kühlmittel das Rohr 17 durchströmt und über die Leitung 23 abfließen kann. Das das-Rohr 17 durchströmende Kühlmittel führt die beim Spritzen in diesem Bereich den Werkstücken auftretende Wärme ab.
• In,Fig.5 ist einweiterer Spritzling 25 gezeigt, dessen rechter Bereich eine erhebliche Wandstärke 28 aufweist.
• Der Spritzling weist eine porenfreie Außenhaut 26 und einen geschäumten Innenkern 27 auf. Bei der herstellung eines solchen Innenkerns 27 mit einer so großen Wand stärke aus Polyurethanschaum würde die Formstandzeit, wegen der während der Reaktion der Komponenten entstehenden Wärme beträchtlch sein. Daher werden erfindungsgemäß mehrere rechteckige Hohlkörper 29 aus Kunststoff oder Metall eingelegt, die während der Reaktionszeit von einem Kühlmittel durchflossen werden.

Claims (9)

Patentansprüche

1. In einem Formwerkzeug gegossenes oder gespritztes, zumindest teilweise dickwandiges Werkstück aus einem Werkstoff, der auf Grund einer exothermen Reaktion mehrerer Komponenten, insbesondere Polyurethanen, entstanden ist, gekennzeichnet durch ein oder mehrere vor dem Gießen bzw. Spritzen des Werkstückes (1 bzw.

9 bzw. 25) in das Formwerkzeug (10 bzw. 16) im Bereich der großen Wandstärken eingelegte Füllstücke (Rohr -5 bzw. 17; Hohlkörper 29>.

2. Werkstück nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein als Iiohlkörper ausgebildetes Füllstück (Rohr 5 bzw. 17; Hohlkörper 29).

3. Werkstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (18,19> des hohlen Füllstückes (Rohr 17) offen und im Randbereich des Werkstückes i9) angeordnet sind.

4. Formwerkzeug zur Herstellung eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Formwerkzeug (10 bzw. 16) halterungen (8 bzw.

Ringwulst 20) für das bzw. die Füllstücke {Rohr 5) vorgesehen sind.

5. Formwerkzeug zur herstellung eines herkstückes nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in demjenigen Bereich des. Formwerkteuges (16), in dem sich die Enden (18,19) des Füllstückes (Rohr 17) befinden, Leitungen (22,23) für ein Kühlmittel-angeordnet sind, derart, daß jedes Ende des im Formwerkzeug gehalterten Füllstückes mit je einer Leitung verbunden ist.

6. Arbeitsverfahren zur Herstellung eines Werkstückes nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Gießen bzw.

Spritzendes Werkstücks (9), ggf. bereits während des Gießens bzw.

Spritzens des Werkstückes, ein Kühlmittel durch das als Hohlkörper ausgebildete Füllstück (Rohr 17) geleitet wird, vorzugsweise Wasser von etwa 40°C.

L e e r-s e i @ e