DE3820574C2

DE3820574C2 -

Info

Publication number: DE3820574C2
Application number: DE19883820574
Authority: DE
Inventors: Konrad 5100 Aachen De Boeme; Herbert 4680 Gemmenich De Gawehn; Georg Menges; Paul 5100 Aachen De Mohren
Original assignee: AGIA AG fur INDUSTRIELLE ANWENDUNGSTECHNIK ZUG CH
Current assignee: AGIA AG fur INDUSTRIELLE ANWENDUNGSTECHNIK ZUG CH
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1992-01-30
Also published as: DE3820574A1

Description

Die Erfindung betrifft einen verlorenen Formkern zur Herstellung eines hohlen und insbesondere hinterschnittenen Kunststoff-Formkörpers der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art sowie dessen Verwendung.The invention relates to a lost mandrel for Production of a hollow and in particular undercut plastic molded body the type mentioned in the preamble of claim 1 as well as its use.

Das Arbeiten mit verlorenen Formkernen ist eine wohlbekannte Technik, die zur Herstellung von Kunststoff-Hohlformkörpern dann eingesetzt wird, wenn eine komplexe geometrische Hohlraum konfiguration die einfacher zu handhabenden landläufigen Formgebungsverfahren versagen läßt.Working with lost mold cores is a well known Technology used for the production of hollow plastic moldings is used when a complex geometric cavity configuration the easier to use common Shaping process fails.

In der Kunststofftechnik werden als verlorene Formkerne üblicher weise Kerne benutzt, die zusammen mit dem Formkörper aus dem Formwerkzeug ausgeworfen und anschließend aus diesem Formkörper durch Zerlegen, Brechen, Zertrümmern, Ausschmelzen oder durch Heraus lösen entfernt werden.In plastics technology, lost mold cores are more common wise cores used together with the molded body from the Ejected mold and then through from this molded body Disassembling, breaking, smashing, melting or by pulling out solve be removed.

Problematisch wird dieses bekannte Arbeiten mit verlorenen Formkernen in der Kunststofftechnik dann, wenn die so herge stellten Hohlformkörper exakt strukturierte und dimensionier te Innenwandflächen aufweisen sollen. Diese Aufgabe wird zwar durch die Zertrümmerungskerne durchaus zufriedenstellend ge löst, jedoch stellt das Entfernen der Kerntrümmer aus den Hohl räumen des Formkörpers einen Verfahrensschritt dar, dessen Auf wand das erzielte Ergebnis in Frage stellt.This known working with lost becomes problematic Mold cores in plastics technology when that is the case made hollow moldings precisely structured and dimensioned te should have inner wall surfaces. This task does quite satisfactory due to the smashing cores triggers, however, removing the core debris from the cavity clear the molded body is a process step, the Auf wall questions the result achieved.

In der Praxis haben sich daher als verlorene Formkerne in der Kunststofftechnik vor allem Schmelzkerne bewährt. Solche Kerne werden aus einem bei relativ niedriger Temperatur schmelzenden Material, meist einem Metall oder einer Legierung, hergestellt. Als Werkstoff kommen daher Metalle und Legierungen in Frage, deren Schmelzpunkt zum einen selbstverständlich deutlich über der Temperatur der zur Herstellung des Kunststoff-Formkörpers zu verarbeitenden Polymerschmelze liegt, zum anderen aber auch nicht so hoch ist, daß durch sein Ausschmelzen der hergestellte Kunststoff-Formkörper beschädigt oder in seiner Oberfläche be einträchtigt wird.In practice, therefore, have been found as lost mold cores in the Plastics technology, especially melt cores, has proven itself. Such cores become from a melting at a relatively low temperature Material, usually a metal or an alloy. Metals and alloys are therefore suitable as materials, their melting point, of course, on the one hand, clearly above the temperature of the manufacture of the plastic molded body polymer melt to be processed, but also on the other is not so high that by melting it the one produced Plastic molded body damaged or in its surface be is impaired.

Der Aufwand bei der Verarbeitung von Schmelzkernen ist jedoch relativ hoch, da für die Herstellung der Schmelzkerne, für das Ausschmelzen und für das Wiedergewinnen des Kernwerk stoffs spezielle Anlagen bereitgestellt werden müssen. Dabei ist vor allem bei der Verwendung von Metall als Werkstoff für die Schmelzkerne darauf zu achten, daß das Metall so verlustfrei wie möglich im Kreislauf gehalten wird. However, the effort involved in processing enamel cores is relatively high because for the production of the melting cores, for melting and recovering the core plant special equipment must be provided. It is especially when using metal as a material for the Melting cores make sure that the metal is so lossless kept in circulation as possible.

Problematisch beim Arbeiten mit metallischen Schmelzkernen ist weiterhin der meist recht hohe Energieverbrauch beim Aus schmelzen der Kerne. Auch sind die Kosten für die Spezialle gierungen, aus denen die Schmelzkerne in der Regel bestehen, durchaus beachtlich.Problematic when working with metallic enamel cores is still the usually quite high energy consumption when off melt the kernels. Also the cost of the specialty alloys that usually make up the melting cores, quite remarkable.

Man ist daher seit langem bemüht, den Aufwand für die Schmelz kerntechnik zumindest dadurch zu vermindern, daß man statt der teueren metallischen Werkstoffe für die Schmelzkerne andere, billigere Werkstoffe einsetzt, die sich möglichst auch besser handhaben, insbesondere leicht aus dem Formkörper entfernen lassen. Vor diesem Hintergrund sind bereits Versuche zur Verwendung von Wasser als Formkernmaterial bekannt. Dabei hat Wasser den erkennbaren Vorteil, daß es nach dem Fertigungs prozeß zum einen von alleine ausschmilzt, zum anderen nicht im Kreislauf gehalten, also nicht rückgewonnen und aufgearbeitet werden muß. Dabei zeigt das Ergebnis dieser Versuche, daß unter der Verwendung von Eis als Werkstoff für den verlorenen Schmelz formkern durchaus brauchbare Kunststoff-Formkörper herstellbar sind. Lediglich die Innenwandflächen der Hohlräume der solcher art hergestellten Kunststoff-Formteile entsprechen nicht den Ansprüchen der Praxis. Das Abschmelzen der Kernoberflächen er folgt bei der Berührung mit der heißen Polymerschmelze schneller als die Zeit, die zum Erlangen einer ersten Formstabilität des Polymers im Kernbereich erforderlich ist. One has therefore been trying for a long time, the effort for melting to reduce nuclear technology at least by replacing the expensive metallic materials for the melting cores uses other, cheaper materials, which if possible also handle better, especially easily from the molded body have it removed. Against this background there are already attempts known to use water as the mold core material. Here Water has the noticeable advantage that after manufacturing process on the one hand melts by itself, on the other hand not in the Cycle kept, so not recovered and processed must become. The result of these experiments shows that under the use of ice as a material for lost enamel Mold core can be used to produce usable plastic moldings are. Only the inner wall surfaces of the cavities of such Art molded plastic parts do not correspond to Practice requirements. The melting of the core surfaces follows faster when touching the hot polymer melt than the time it takes to achieve the first dimensional stability of the Polymers in the core area is required.

Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE-GM 18 73 327 ist ein verlorener Formkern bekannt, dessen Innenkern aus einem schmelzbaren Material, insbesondere einer niedrig schmelzenden Legierung, besteht, der mit einer Ummantelung aus einem elastisch verformbaren Material umgeben ist. Bei der Herstellung dieses bekannten verlorenen Formkerns wird der metallische Innenkern in die separat vorgefertigte Ummantelung eingebracht. Dieses Herstellungsverfahren bedingt, daß die Vorsprünge des Formkerns, die den Hinterschneidungen im Fertigteil entsprechen, ausschließlich an der Ummantelung angeordnet sind, da anderenfalls, wenn der Innenkern ausgedehnte konvexe Bereiche auf seiner Oberfläche aufweisen würde, ein Einbringen des Innenkerns in die Ummantelung unmöglich wäre. Der eigentliche Kern, nämlich der Innenkern, dient lediglich zu Versteifungszwecken und weist aus den oben beschriebenen Gründen eine relativ einfache Geometrie auf. Da die Ummantelung selbst elastisch verformbar ist, ist dieser Formkern, insbesondere wenn größere Hinterschneidungen gefertigt werden sollen, nicht für Formverfahren, bei denen größere Drücke und damit relativ hohe mechanische Belastungen des Formkerns auftreten, geeignet. Somit ist dieser Formkern insbesondere nicht für Spritzgießverfahren geeignet.From the German utility model DE-GM 18 73 327 a lost form core known, the inner core from a fusible material, especially a low melting one Alloy, which consists of a casing with a elastically deformable material is surrounded. In the preparation of this well-known lost mold core becomes the metallic one Inner core in the separately prepared sheathing introduced. This Manufacturing process requires that the projections of the mandrel, that correspond to the undercuts in the finished part, are only arranged on the casing, otherwise, if the inner core has extensive convex areas on its Would have surface, an introduction of the inner core into the shroud would be impossible. The real core, namely the inner core serves only for stiffening purposes and has a relatively simple one for the reasons described above Geometry on. Because the casing itself is elastically deformable , this is the mandrel, especially when there are larger undercuts should be manufactured, not for molding processes, at which higher pressures and therefore relatively high mechanical loads of the mold core occur, suitable. So this is Mold core especially not suitable for injection molding processes.

Die deutsche Patentschrift DE-PS 4 97 898 beschreibt einen Formkern zur Herstellung von hohlen Radreifen und ähnlichen Hohlkörpern aus Gummi. Auch bei diesem bekannten Formkern wird die Hülle des eigentlichen Kerns separat gefertigt und anschließend mit einem Füllmittel aus einem pulverförmigen Stoff, z. B. Sand, prall gefüllt. Die Hülle des Formkerns muß aus demselben Material bestehen wie das herzustellende Formteil, nämlich aus Gummi, so daß dieser bekannte Formkern nicht zur Herstellung eines Formteils aus einer Polymerschmelze geeignet ist. Außerdem müssen auch hier die Hinterschneidungen am fertigen Formteil durch konvexe Oberflächenbereiche der Gummihülle gebildet werden, so daß aufgrund der elastischen Verformbarkeit dieser Gummihülle auch dieser Formkern nicht zur Verwendung in einem Spritzgießverfahren mit damit verbundenen hohen Drücken geeignet ist.The German patent DE-PS 4 97 898 describes a mold core for the production of hollow wheel tires and the like Hollow bodies made of rubber. Even with this well-known mold core the shell of the actual core is manufactured separately and then with a filler from a powder Fabric, e.g. B. sand, filled to the brim. The shell of the mandrel must be made consist of the same material as the molded part to be manufactured, namely made of rubber, so that this known mold core is not for Production of a molded part from a polymer melt is suitable is. In addition, the undercuts must also be on finished part by convex surface areas of the Rubber cover are formed so that due to the elastic Deformability of this rubber sleeve also not for this mold core Use in one Injection molding process with associated high pressures suitable is.

Der aus der europäischen Patentanmeldung EP 01 70 178 A2 bekannte entfernbare Formkern besteht aus einem unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden Schaumstoff, über den ein Schrumpfschlauch gezogen wird. Auch dieser bekannte Formkern weist also zwei separat vorgefertigte Kernbauteile auf. Zudem ist dieser Formkern nicht zur Verwendung in einem Warmformgebungsprozeß geeignet, da bereits dabei schon die Kernform zerstört wurde. Die Ummantelung des Kerns dient nicht zur Wärmeisolierung zwischen Formteil und Kern, sondern ist im Gegenteil gerade als auf Wärme reagierende Umhüllung ausgelegt.The one known from European patent application EP 01 70 178 A2 Removable mold core consists of a heat shrinking foam over which a shrink tube is pulled. This well-known mandrel also points two separately prefabricated core components. In addition, this is Mold core not for use in a hot molding process suitable because the core shape was already destroyed. The sheathing of the core is not used for thermal insulation between Molding and core, on the contrary it is just as designed to react to heat.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE-OS 16 04 528 beschreibt einen Formkern zur Herstellung von Hohlkörpern, der, wie beim DE-GM 18 73 327 aus elastischem Material besteht, das mit niedrigschmelzenden Substanzen gefüllt ist. Auch bei diesem bekannten Formkern wird der Mantel des eigentlichen Kerns separat hergestellt und anschließend mit einer flüssigen Kernmasse gefüllt.The German published application DE-OS 16 04 528 describes a mandrel for the production of hollow bodies, which, as in the DE-GM 18 73 327 consists of elastic material with low-melting substances is filled. Also at this known core becomes the shell of the actual Kerns made separately and then with a liquid Core mass filled.

Nachteilig bei all diesen bekannten Formkernen ist auch, daß aufgrund der relativ großen Dicke und der damit verbundenen großen elastischen Verformbarkeit der Ummantelung die Abbildungsgenauigkeit der Hinterschneidungen am fertigen Formteil oftmals den gestellten Anforderungen nicht entspricht.A disadvantage of all these known mold cores is that due to the relatively large thickness and the associated great elastic deformability of the sheathing the imaging accuracy of the undercuts on the finished molded part often does not meet the requirements.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verlorenen Formkern zur Herstellung von hohlen und insbesondere hinterschnittenen Kunststoff-Formkörpern zu schaffen, der preiswerter herstellbar ist, ohne daß Zugeständnisse an die Abbildungsgenauigkeit der Innenwandflächen der Hohlformkörper hingenommen werden müssen. Based on this prior art, the invention lies Task based on the production of a lost mold core of hollow and especially undercut plastic moldings to create, which is cheaper to produce, without making concessions to the imaging accuracy of the Inner wall surfaces of the hollow molded articles must be accepted.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen verlorenen Form kern nach der Lehre des Anspruchs 1.The invention solves this problem through a lost form core according to the teaching of claim 1.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt also darin, daß der ver lorene Formkern durch eine Pufferschicht, und zwar durch eine relativ dünne Pufferschicht, gegen die Einwirkung der heißen Elastomerschmelze bzw. der heißen plastifizierten Formmasse abgeschirmt wird. Eine solche Pufferschicht, die als Beschichtung ausge bildet ist, wird durch Tauchen, Besprühen oder unmittelbares Auftragen auf den eigentlichen Formkern preiswert eingestellt. Durch diese Beschichtung können auszulösende Salzkerne, auch Salz-Sand-Kerne und andere Kerne relativ geringer mechanischer und/oder thermischer Stabilität, die primär in der Kunststofftechnologie nicht ein setzbar sind, gemäß der Erfindung einer Verwendung auch in der Kunststoff technologie zugeführt werden.The basic idea of the invention is that the ver lorene form core through a buffer layer, namely by a relatively thin buffer layer, against the action of the hot Elastomer melt or the hot plasticized molding compound is shielded. Such a buffer layer, the out as a coating is formed by diving, spraying or immediate application to the actual mold core inexpensive set. Through this coating you can salt cores to be released, also salt-sand cores and other cores are relatively less mechanical and / or thermal Stability that is not primarily in plastic technology are settable, according to the invention of use also in plastic technology.

Ohne weiteres ersichtlich ist weiterhin, daß der Formkern keines wegs auf seiner gesamten Oberfläche beschichtet zu sein braucht. Sicherlich wird eine solche vollständige Beschichtung des eigentlichen Formkerns auf allen jenen Wandbereichen des Formkerns zweckmäßigerweise vorzuziehen sein, die mit der heißen Polymerformmasse in Berührung gelangen. Ist jedoch in bestimmten Anwendungsfällen nur für einen Teil bereich der Innenwand des Kunststoff-Hohlformkörpers die Ein haltung einer exakten Strukturierung und Dimensionierung der Innenwandfläche erforderlich oder gar wünschenswert, so braucht der eigentliche Formkern selbstverständlich auch nur in diesem Abschnitt mit der Beschichtung gemäß der Er findung versehen zu sein. It is also readily apparent that the mandrel is none coated on its entire surface needs to be. Certainly such a complete one Coating the actual mandrel on all expediently to prefer those wall areas of the mandrel be in contact with the hot polymer molding compound. However, in certain applications it is only for a part area of the inner wall of the hollow plastic molded body maintaining an exact structuring and dimensioning of the Inner wall surface required or even desirable, so needs of course, the actual core only in this Section with the coating according to the Er to be provided.

Um bereits in einer relativ dünnen Schichtdicke eine gute Übergangsisolation zur Verfügung zu stellen, und zwar sowohl in thermischer als auch in mechanischer Hinsicht, ist es er forderlich, daß das aus verfahrenstechnischen Gesichtspunkten als Werkstoff der Wahl zur Herstellung der Kernbeschichtung zu verwendende Polymer zumindest partiell vernetzt ist. Unter "Polymer" sind dabei im folgenden grundsätzlich Polymere in engerem Sinn und Harze zu verstehen. Mit anderen Worten, als Werkstoff für den Kernmantel kommen primär ein Elastomer oder eine Duroplast in Betracht. Unter diesen Werkstoffen werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung weiterhin vorzugsweise jene verwendet, die auch bei Raumtemperatur vernetzbar, im Hinblick auf das Elastomer genauer "zumindest partiell ver netzbar" sind. Im Rahmen dieser Merkmalspräferenz werden als Kernmantelwerkstoffe daher vorzugsweise ein Silikonkautschuk, ein Epoxidharz, ein Polyurethanharz oder ein anderes, noch ver netzbare Doppelbindungen aufweisendes Harz, z.B. ein unges. Poly ester eingesetzt. Da ein aus solchen Werkstoffen auf den eigentlichen Formkern hergestellter Überzug durch die Ver netzung nicht mehr schmilzt, führen bereits Schichtdicken im Bereich von nur einigen Zehntel Millimetern selbst bei der Verwendung von normalem Wachs als Material für den eigentlichen Formkern unter normalen Kunststoff-Spritzgießbedingungen zu einwandfreien Ergebnissen. Da die industriellen Spritzgießverfahren und Formpreßverfahren heute in der Kunststofftechnologie bei Formmassentemperaturen von kaum über 300°C arbeiten, bedeutet dies, daß für die Herstellung der beschichteten verlorenen Formkerne praktisch alle am Markt erhältlichen duromeren oder elastomeren Harze und Formmassen verwendbar sind.To be a good one even in a relatively thin layer thickness To provide transition insulation, both in thermal as well as mechanical terms, it is required that from a procedural point of view as the material of choice for the production of the core coating polymer to be used is at least partially crosslinked. In the following, "polymer" basically refers to polymers to understand in a narrower sense and resins. In other words, as The material for the core jacket comes primarily from an elastomer or consider a thermoset. Among these materials are further preferred according to an embodiment of the invention used those that can be crosslinked at room temperature, in Regarding the elastomer more precisely "at least partially ver are networkable ". In the context of this feature preference, as Core jacket materials therefore preferably a silicone rubber, an epoxy resin, a polyurethane resin or another, still ver resin having wettable double bonds, e.g. an uns. poly ester used. Because one of such materials on the actual Coating produced by the Ver wetting no longer melts, already lead to layer thicknesses in the Range of only a few tenths of a millimeter even at the Use of normal wax as material for the actual mold core under normal Plastic injection molding conditions for perfect results. Since the industrial injection molding and compression molding today in plastics technology at molding compound temperatures working from barely above 300 ° C, this means that for the production of the coated lost Mold cores practically all duromers or available on the market elastomeric resins and molding compounds can be used.

Als Duromere, die einerseits die an den Kernmantel gestellten Anforderungen erfüllen und sich andererseits bei der Her stellung der Formkerne einfach aufbringen lassen und überdies kostengünstig sind, bieten sich insbesondere die am Markt zahl reich angebotenen Lackharze an, die durch Tauchen oder Auf sprühen auf Kerne beliebiger Geometrie aufbringbar sind. Dabei können insbesondere solche Lacke so formuliert und eingestellt werden, daß sie als funktionelle Innenwandauskleidung im festen Stoffverbund im hergestellten Hohlformkörper verbleiben, wäh rend der eigentliche Formkern selbst in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Ausschmelzen oder Auslösen, entfernt wird.As thermosets, on the one hand, those placed on the core jacket Meet requirements and on the other hand at Her the position of the mold cores is easy to apply and moreover are inexpensive, especially the number on the market richly offered varnish resins by diving or on spray can be applied to cores of any geometry. Here can in particular formulate and adjust such paints be used as a functional interior wall lining in the solid Compound remain in the hollow molded body, wah rend the actual mandrel itself in a manner known per se, for example by melting or releasing.

Insbesondere bei der Verwendung von Elastomeren und elastischen Lacken als Mantelwerkstoff für den eigentlichen Formkern, können auch solche Formkerne mit Vorteil eingesetzt werden, die durch Zerlegen, Zerbrechen oder Zertrümmern aus der Formkörperhöhlung entnommen werden müssen.Especially when using elastomers and elastic Lacquers as a jacket material for the actual mold core can also such cores with advantage used by disassembling, Broken or smashed from the molded body cavity Need to become.

Selbstverständlich können nicht nur Lacke so eingestellt werden, daß sie gut haftend als Innenwandauskleidung im fertigen Hohl formkörper verbleiben, sondern es können mit gleicher Wirkung auch andere, zumindest teilweise vernetzte Polymere und Harze so eingesetzt werden.Of course, not only paints can be adjusted that it adheres well as an inner wall lining in the finished hollow Shaped body remain, but it can have the same effect other, at least partially cross-linked polymers and resins as well be used.

Die Elastomerbeschichtung wird vorzugsweise und zweckmäßigerweise aus einer bei Raumtemperatur vernetzenden, flüssig aufzubringenden Elastomermasse hergestellt, die insbesondere durch Tauchen, Besprühen oder unmittelbares Auftragen auf den eigentlichen Formkern aufgebracht wird.The elastomer coating is preferred and expediently from a crosslinking agent at room temperature, elastomer compound to be applied in liquid form manufactured by diving in particular, Spraying or direct application is applied to the actual mandrel.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der beigefügten Figur näher erläutert. Da bei zeigt die einzige Figur, nämlich dieThe invention is based on an exemplary embodiment explained in connection with the accompanying figure. There at shows the only figure, namely the

Fig. 1 in perspektivischer und nicht maßstäblicher Darstellung einen verlorenen Formkern gemäß der Erfindung. Fig. 1 in perspective and not to scale a lost mold core according to the invention.

In Fig. 1 ist ein verlorener Formkern 1 zur Herstellung eines Abzweigkrümmers dargestellt. Der eigentliche Formkern 2 be steht aus einem Polyethylenharz. Der eigentliche Formkern 2 ist mit einem gleichmäßig dicken Polymermantel 3 umkleidet, der die Stirnseiten des Kerns freiläßt. Dabei können die Stirn seiten des in Fig. 1 gezeigten Formkers, wo nötig, mitver schlossen werden. Die Gestaltung im einzelnen wird dabei durch das Einsatzgebiet und nicht durch Bedingungen der vorliegenden Erfindung bestimmt.In Fig. 1, a lost mandrel 1 for producing a branch bend is shown. The actual mandrel 2 be made of a polyethylene resin. The actual mandrel 2 is covered with a uniformly thick polymer jacket 3 , which leaves the end faces of the core free. The end sides of the mold shown in Fig. 1, where necessary, mitver closed. The design in detail is determined by the field of application and not by the conditions of the present invention.

Claims

1. Lost mold core for the production of hollow bodies made of plastic, in particular those with undercuts, the actual mold core, in particular designed as a melt core, being at least partially covered with an at least partially crosslinked polymer, obtainable by the polymer being coated ( 3 ) on the actual mold core ( 2 ) applied by dipping, spraying or direct application.

2. Mold core according to claim 1, characterized in that the coating ( 3 ) consists of an at least partially crosslinkable polymer at room temperature.

3. Mold core according to one of claims 1 or 2, characterized in that the coating ( 3 ) consists of an elastomer.

4. Use of a mandrel according to one of claims 1 to 3 for the production of hollow bodies made of plastic, in particular those with undercuts, the coating ( 3 ) lining at least part of the inner wall surface of the hollow body to be produced after removal of the actual mandrel ( 2 ).