DE2640607B1 - Verfahren und Form zum Kuehlen von Formlingen aus Kunststoff - Google Patents

Description

Strömungszeit das Kühlgas in gasförmigem Zustand aus einer oder aus mehreren steuerbaren öffnungen aus dem Formhohlraum austritt und daß der Formling danach in ein Kühlbad eingeführt wird.

Dabei wird nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung so vorgegangen, daß das verflüssigte Kühlgas in gleichmäßiger Verteilung den Formling umströmt und gleichzeitig durch die öffnung oder durch die öffnungen aus dem Formhohlraum austritt. Das verflüssigte Kühlgas kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres bei geschlossener und unter Schließdruck stehender Spritzgießform sowie bei geschlossenen öffnungen in den Formhohlraum eingeführt werden, so daß erst im Anschluß daran die Öffnung bzw. die Öffnungen für das Austreten des Kühlgases geöffnet werden. Das verflüssigte Kühlgas kann insbes. aber auch bei spaltbreit geöffneter Spritzgießform praktisch drucklos eingeführt werden.

Die Erfindung nutzt die überraschende Tatsache, daß ein verflüssigtes Kühlgas, wird es in der beschriebenen Weise zwischen Formling und Formhohlraumwandung eingebracht, sich fast augenblicklich über die gesamte Oberfläche des noch nicht erhärteten und standfesten Kunststofformlings verteilt, wenn das Austreten des Kühlgases durch die an geeigneten Stellen angeordneten Öffnungen gesteuert wird. Der Formling im Formhohlraum ist im allgemeinen, wie die Erfindung erkannt hat, hinreichend komprimierbar (sei es durch Gaseinschluß oder weil er ohnehin aus Schaumstoff besteht oder Schaumstoff aufweist), um den beschriebenen Ausbreitungseffekt des Kühlgases zuzulassen. Es bildet sich überraschenderweise gleichsam eine Abschreckschale an der Oberfläche des Kunststofformlings, die den Formling insgesamt hinreichend stabil macht, um ihn aufzustoßen und ihn mit dem Ausstoßen oder unmittelbar nach dem Ausstoßen in ein Kühlbad einzuführen. Die Abschreckschale kann so dünn gewählt werden, daß ohne das nachgeschaltete Kühlbad der von der Spritzgießform befreite Formling noch nicht »stehen« würde. Selbst wenn die Abschreckschale sehr dünn gewählt ist, tritt regelmäßig bei der weiteren Abkühlung in dem Kühlbad kein störender Abkühlungsverzug auf. Daher können Konstruktionen verwirklicht werden, die anders durch Spritzgießen gar nicht gefertigt werden können. Die statisch bereits tragende Schale vermeidet Einfallstellen, so daß die Formlinge stets eine glatte Oberfläche aufweisen. Im Ergebnis kann folglich die Taktzeit erheblich reduziert werden, und zwar auf ein viertel bis sogar ein zehntel der sonst üblichen Vorkühlzeit in der Spritzgießform. Mit anderen Worten kann mehr oder weniger augenblicklich nach dem Einspritzen des Kunststoffes in den Formhohlraum auch das Eindringen des verflüssigten Kühlgases erfolgen und mehr oder weniger unmittelbar danach auch die Form geöffnet und der Ausstoßvorgang durchgeführt werden. Im Rahmen der Erfindung kann wie üblich mit mechanischen oder mit pneumatischen Ausstoßern gearbeitet werden. Selbst wenn beim Ausstoßen der Formling im Bereich der Ausstoßer ein wenig verformt wird, bildet sich diese Verformung überraschenderweise nachträglich zurück. Das gilt selbst dann, wenn die Fugen der Spritzgießform, ggf. mit zusätzlichen Ventilausbildungen, als öffnung funktionierten und sich bei Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Formteile ein wenig voneinander abheben oder ein wenig voneinander abgehoben werden. Schließlich läßt sich unschwer eine gezielte Strömung des Kühlgases erreichen

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Form zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, die von der eingangs definierten gattungsgemäßen Vorrichtung ausgeht und die zur Erzielung einer gezielten und gleichmäßigen Strömung des Kühlgases dadurch gekennzeichnet ist, daß die öffnung bzw. die öffnungen gleiche Strömungswiderstände und daß Bohrungen und Düsen für das Einführen des verflüssigten Kühlgases so angeordnet sind, daß die Strömungswege für das Kühlgas von der Düse zu der bzw. den Öffnungen im wesentlichen gleich lang sind. Dabei können im allgemeinen die öffnung oder die öffnungen in an sich bekannter Weise im Bereich der Trennfugen der Spritzgießform angeordnet sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es, in den öffnungen im Bereich der Trennfugen Einstellmittel für den Strömungswiderstand anzuordnen bzw. auszubilden. Die Düsen selbst weisen zweckmäßigerweise in an sich bekannter Weise einen porösen Sintermetalldüsenkörper auf, damit der Kunststoff nicht in die Düsenbohrungen eintreten kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Schnitt durch eine für das Verfahren eingerichtete Spritzgießform zum Spritzgießen von Formungen aus thermoplastischem Kunststoff,

F i g. 2 den linken Teil des Gegenstandes der F i g. 1 in anderer Ausführungsform,

F i g. 3 entsprechend einem vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Fig. 1, eine andere Ausführungsform,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 3 und

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform des Gegenstandes der F i g. 3.

Die in den Figuren dargestellte Form dient zum Spritzgießen und Kühlen von Formungen aus thermoplastischem Kunststoff im Wege des Schaumformspritzens. Man erkennt eine zweiteilige Spritzgießform 1, 2, zugeordnete Bauteile 3 einer Einrichtung zur Montage der Spritzgießform mit den Formteilen 1, 2 sowie zum Auffahren und Zufahren, und die Auswerfervorrichtung mit den Auswerfern. Die Formteile 1 und 2 mögen gekühlt sein und Kühlmittelbohrungen aufweisen, was nicht gezeichnet worden ist.

Die Auswerfer 4 sind mechanische Auswerferelemente, die mit der Spritzgießform 1, 2 integriert sind. Sie können zugleich für die Kühlmitteleinführung eingerichtet und dazu mit Düsenköpfen 5 ausgerüstet sein. Es versteht sich von selbst, daß entsprechende Kühlmittelleitungen 6 zu diesen Düsenköpfen 5 führen. Dabei ist jedoch im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform die Anordnung so getroffen, daß Düsen 7 für die Zuführung eines verflüssigten Kühlgases vorgesehen sind, die nicht als Ausstoßer funktionieren. Auch solche sind in den F i g. 2 bis 4 dargestellt worden. Man erkennt, daß die Düsenköpfe 5 oder Düsen 7 z. B. aus porösem Werkstoff bestehen oder solche Einsätze aufweisen. Andererseits könnte auch mit Schlitzdüsen oder dergleichen gearbeitet werden.

Um im Anschluß an den Kühlmittelstoß oder anstelle eines Kühlmittelstoßes auch andere Stoffe einzuführen, sind im Ausführungsbeispiel die Düsenköpfe 5 oder Düsen 7 über ein Hochdruckventil 8 an unterschiedliche Druckmittelleitungen 6, 9, 10 anschaltbar. Dabei mag die Leitung 6 für die Zuführung des verflüssigten Kühlgases dienen, sie ist über eine Pumpe 11 nach Art

einer Dieselpumpe ο. dgl. an ein entsprechendes Kühlmittelreservoir 12 angeschlossen. Man kann nach der Kühlmitteleinführung, z.B. zum Zwecke des Ausstoßens, auch andere Druckmittel einführen, z. B. Druckluft, dazu dienen die Pumpen 13 mit Reservoiren 14. Im Ergebnis kann das Spritzgießen von Gegenständen aus thermoplastischem Kunststoff so durchgeführt werden, daß die Formlinge F zunächst einem Kühlmittelstoß unterworfen werden.

Man entnimmt aus den Figuren insbesondere, daß die Spritzgießform aus mehreren Formteilen 1, 2 mit Trennflächen 16 zusammengesetzt ist. Die Bohrungen und Düsen 7 sind für die Führung eines verflüssigten Kühlgases ausgelegt, z.B. auch wärmeisoliert. Sie funktionieren so als Öffnungen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 sind die Trennflächen 16 durch Bearbeitung und Passung so aufgebaut, daß sie überall gleichen Strömungswiderstand aufweisen. Sie funktionieren so als öffnungen. Die Bohrungen und die Düsen 7 sind so angeordnet, daß das verflüssigte Kühlgas bzw. das daraus verdampfte Kühlgas zwischen Düse 7 und den Trennflächen 16 im wesentlichen gleich lange Strömungswege findet. So wird der Kunststoff im Formhohlraum überall gleichmäßig umströmt, und es entsteht die erwünschte Abschreckschale. Zum gleichen Ergebnis führt die Ausführungsform nach Fig.2. Hier

ίο ist zwischen den Trennflächen 16 ein elastisches Dichtungsmittel 17 angeordnet. Im Bereich der Trennflächen 16 sind öffnungen 18 mit Überströmventilen 19 vorgesehen. Ebensolche können auch beim Einspritzen des Kunststoffes in Funktion treten, um die Luft aus dem Formhohlraum austreten zu lassen. Die Düsen 7 sind poröse Flachdüsen, die einen Sintermetalldüsenkörper 15 (F i g. 3) aufweisen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kühlen von Formungen aus Kunststoff, insbesondere von Formungen aus Schaumkunststoff, bei dem der Kunststoff in den Formhohlraum einer mehrteiligen, aus mit Trennflächen aufeinandergesetzten Formteilen bestehenden Form eingebracht, in dem Formhohlraum durch Einwirken eines Kühlmittels unmittelbar auf die Oberfläche des Formlings vorgekühlt und bei dem anschließend die Form geöffnet, der Formling mit einer gekühlten Oberflächenschale ausgestoßen und danach fertiggekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Einbringen des Kunststoffes in den Formhohlraum einer Spritzgießform ein verflüssigtes Kühlgas zwischen die Wandung des Formhohlraumes und der angrenzenden Oberfläche des Formlings eingeführt wird, daß während einer einstellbaren Strömungszeit das Kühlgas in gasförmigem Zustand aus einer oder aus mehreren steuerbaren öffnungen aus dem Formhohlraum austritt und daß der Formling danach in ein Kühlbad eingeführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Kühlgas in gleichmäßiger Verteilung den Formling umströmt und gleichzeitig durch die öffnung oder durch die Öffnungen aus dem Formhohlraum austritt.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Kühlgas bei geschlossener und unter Schließdruck stehende Spritzgießform sowie bei geschlossenen öffnungen in den Formhohlraum eingeführt wird und daß anschließend die öffnung bzw. die öffnungen geöffnet werden.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Kühlgas bei spaltbreit geöffneter Spritzgießform praktisch drucklos eingeführt wird.

5. Form zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, die aus mehreren Formteilen unter Fugenbildung zusammengesetzt ist und deren Formteilwandungen Bohrungen, öffnungen und Düsen für die Einführung eines fluiden Mediums in den Formhohlraum aufweisen sowie für die Führung eines verflüssigten Kühlgases ausgelegt, z. B. auch wärmeisoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung bzw. die öffnungen gleiche Strömungswiderstände aufweisen und daß Bohrungen und Düsen (7) für das Einführen des verflüssigten Kühlgases von der Düse (7) zu der bzw. den Öffnungen im wesentlichen gleich lang sind.

6. Form nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung bzw. die öffnungen in an sich bekannter Weise im Bereich der Trennfugen (16) der Spritzgießform (1,2) angeordnet sind.

7. Form nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den öffnungen im Bereich der Trennfugen (16) Einstellmittel für den Strömungswiderstand angeordnet bzw. ausgebildet sind.

8. Form nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (7) in an sich bekannter Weise einen porösen Sintermetalldüsenkörper (15) aufweisen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kühlen von Formungen aus Kunststoff, insbes. von Formungen aus Schaumkunststoff, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung bezieht sich fernerhin auf eine Form zur Durchführung eines solchen Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (DT-OS 14 79 162) handelt es sich um ein Blasverfahren,

ίο mit dem Hohlkörper, z.B. Flaschen, erzeugt werden. Dabei wird nach dem Aufblasen des Formlings, der sich dabei an die Innenwand einer Hohlform anlegt, das Kühlmittel in den Hohlraum des Hohlkörpers eingeführt. Es kann mit beliebigen Kühlmitteln, auch mit verflüssigtem Kühlgas, ζ. Β verflüssigtem Kohlendioxid, gearbeitet werden, und zwar auch stoßweise. Die bekannten Maßnahmen lassen sich offenbar nicht anwenden, wenn es sich um die Herstellung von nicht hohlen Formungen in Spritzgießformen handelt.

Im Zusammenhang mit nicht gattungsgemäßen Maßnahmen, nämlich zum Zwecke des Ausstoßens eines Formlings beim oder nach dem öffnen einer Spritzgießform ist es bekannt (DT-Gbm 71 02 752), daß nach dem Einbringen eines Kunststoffes in den Formhohlraum einer Form ein gasförmiges Medium zwischen die Wandung des Formhohlraumes und der angrenzenden Oberfläche des Formlings eingeführt wird. Das geschieht jedoch lediglich im Bereich eines sog. Entformungstellers der zentral eine entsprechende Zuführungsdüse aufweist und dient damit ausschl. dem Auswerfen des Formlings aus dem Formhohlraum. Dabei mag im Bereich des Auftreffens der für das Ausstoßen bestimmten Druckluft auf den Formling auch eine zusätzliche Kühlung erreicht werden, dies ist dann jedoch ein unbeachtlicher Nebeneffekt, der im Rahmen der bekannten Maßnahmen in keiner Weise ausgenutzt wird.

Im übrigen ist es allgemein bekannt (BASF Technische Information 82 135, Juli 1970, Kunststoffe, Spritzgießen, Werkzeug) öffnungen zum Entlüften des Formraumes einer Spritzgießform im Bereich der Trennfugen anzuordnen. Das hat jedoch die Probleme um das Kühlen von Formungen aus Kunststoff in Spritzgießformen bisher nicht beeinflußt.

Die bekannte gattungsgemäße Form (DT-OS 14 79 162) besitzt die Bohrungen und Düsen für die Zuführung eines verflüssigten Kühlgases lediglich im Bereich der Düsenanordnung, über die auch der Kunststoff in den Formhohlraum eingeführt wird. Mit derartigen Düsenanordnungen läßt sich im Zuge der Herstellung von Formungen in Spritzgießformen eine gleichmäßige Kühlung nicht erreichen. In vorrichtungsmäßiger Hinsicht ist es im übrigen an sich bekannt (DL-PS 37 765), Düsen zum Einführen eines Mediums in den Formhohlraum einer Spritzgießform mit porösen Sintermetalldüsenkörpern zu versehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren so zu führen, daß beim Herstellen von Formungen durch Spritzgießen in einer Spritzgießform so vorzugehen, daß ein Formling mit einer gekühlten Oberflächenschale entsteht und ausgestoßen sowie danach fertiggekühlt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß unmittelbar nach dem Einbringen des Kunststoffes in den Formhohlraum einer Spritzgießform ein verflüssigtes Kühlgas zwischen die Wandung des Formhohlraumes und der angrenzenden Oberfläche des Formlings eingeführt wird, daß während einer einstellbaren