DE4442536A1 - Method and device for producing molded parts from multi-component plastics - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Her stellung von Formteilen aus massivem oder mikrocellularem Kunststoff, insbesondere Polyurethan, durch Reaktion eines fließfähigen Reaktionsgemisches aus mindestens zwei Komponenten. Dabei besteht die Vorrichtung aus einer Schließeinheit mit Formwerkzeug und Mischvorrichtung für die Reaktionskomponenten, wobei jeweils eine Formwerkzeughälfte auf einer Grundplatte der Schließeinheit angeordnet ist und das Formnest bei geschlossener Form und fehlendem Forminnendruck durch Distanzblöcke zwischen den Grundplatten definiert ist. Solche Formwerkzeuge werden üblicherweise als Tauchkantenwerkzeuge ausgeführt, bei denen die Abdichtung der Form durch parallel zur Schließrichtung der Formhälften verlaufende Flächen erfolgt. Bei geschlossener Form überlappen die dichtenden Flächen, d. h. die eine Formhälfte taucht in die andere Formhälfte ein.The present invention relates to a method and an apparatus for the manufacture provision of molded parts made of solid or microcellular plastic, especially polyurethane, by reacting a flowable reaction mixture from at least two components. The device consists of a Closing unit with mold and mixing device for the Reaction components, each with a mold half on one Base plate of the clamping unit is arranged and the mold cavity when closed Shape and lack of internal pressure due to spacing blocks between the Base plates is defined. Such molds are usually called Plunging edge tools, where the sealing of the form by surfaces running parallel to the closing direction of the mold halves. At closed form overlap the sealing surfaces, i. H. the one mold half plunges into the other half of the mold.
Eine solche Vorrichtung ist aus EP-A-0 206 100 grundsätzlich bekannt. Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung von Formteilen aus Mehrkomponentenkunststoffen nach dem Füllen der Form den Forminnendruck derart zu erhöhen, daß die Form unter Vermeidung von Lunkern, Bläschen und sogenannten Voids durch die Formmasse gut abgebildet wird, d. h. evtl. eingeschlossene Luftbläschen aufgrund des Forminnendrucks in der Formmasse gelöst werden. Aufgrund der "chemischen Schwindung", d. h. der Volumen verringerung der Formmasse während der Reaktion, ist es hierzu erforderlich, zur Erhaltung des Forminnendruckes das Volumen des Formnestes entsprechend der Schwindung zu reduzieren. Dabei muß die Überlappung der dichtenden Flächen der Formhälften in Schließrichtung, d. h. die Eintauchtiefe der einen Formhälfte in die andere Formhälfte, so bemessen sein, daß bei der erforderlichen anfänglichen Überfüllung der Form die Überlappung noch nicht aufgehoben wird.Such a device is basically known from EP-A-0 206 100. It is also known in the manufacture of molded parts Multicomponent plastics after filling the mold the internal pressure to increase in such a way that the form while avoiding cavities, bubbles and so-called voids is well represented by the molding compound, d. H. Possibly. trapped air bubbles due to the internal mold pressure in the molding compound be solved. Due to the "chemical shrinkage", i.e. H. the volume reduction of the molding material during the reaction, it is necessary to Maintaining the internal mold pressure corresponds to the volume of the mold cavity Reduce shrinkage. The sealing surfaces must overlap the mold halves in the closing direction, d. H. the immersion depth of one mold half in the other half of the mold, be dimensioned so that at the required initial Overfilling the shape the overlap is not yet removed.
Gemäß EP-A-0 206 100 wurde vorgeschlagen, der Schließeinheit Hubelemente zu zuordnen, die der Schließkraft während des Füllens der Form entgegenwirken und dabei das Volumen des Formnestes um 2 bis 5% vergrößern, so daß eine Überfül lung der Form mit Reaktivmasse möglich ist. Nach Beendigung des Füllvorganges wird die Wirkung der Hubelemente aufgehoben, so daß die Schließkraft unter Er zeugung des Forminnendruckes auf das Formteil wirkt. Nachteilig bei dem be kannten Verfahren ist, daß ein erheblicher apparativer Aufwand zur Steuerung der Hubelemente erforderlich ist. Ferner erfolgt der Aufbau des Forminnendruckes mit einer gewissen Verzögerung nach Beendigung des Einfüllvorgangs, so daß bei den heute angewandten sehr schnell reagierenden RIM und RRIM-Verfahren die Reak tion vor der Ausbildung des Forminnendrucks ("Nachdruck") bereits fortschreitet, mit der Folge, daß relativ hohe Forminnendrücke erzeugt werden müssen, um die Form sicher abzubilden.According to EP-A-0 206 100, it was proposed to lift elements to the clamping unit assign that counteract the closing force while filling the mold and increase the volume of the mold cavity by 2 to 5%, so that an overfill development of the form with reactive mass is possible. After the filling process the effect of the lifting elements is canceled so that the closing force under Er generation of the mold pressure acts on the molded part. A disadvantage of the be known method is that a considerable amount of equipment to control the Lifting elements is required. Furthermore, the build-up of the internal mold pressure takes place with a certain delay after the filling process, so that the the very fast reacting RIM and RRIM processes used today tion already progresses before the formation of the internal mold pressure ("reprint"), with the consequence that relatively high mold internal pressures have to be generated in order to achieve the Reproduce shape safely.
Gemäß EP-A-0 024 610 wurde auch bereits vorgeschlagen, das Formwerkzeug teilweise als elastische Membran auszubilden, die bei Überfüllung der Form das Überfüllungsvolumen aufgrund ihrer Durchbiegung aufnimmt und den Form innendruck bereitstellt. Nachteilig dabei ist, daß einerseits die Temperaturkonstanz im Bereich der Membran des Formwerkzeuges nur schwer zu kontrollieren ist und andererseits insbesondere bei der Herstellung von dünnwandigen Formteilen die Formgenauigkeit nur schwer zu gewährleisten ist. Darüber hinaus kommt es bei zunehmender Verfestigung der Reaktivmasse zu einer sehr ungleichmäßigen Ver teilung des Forminnendrucks über das Formteil.According to EP-A-0 024 610, the molding tool has also already been proposed partially form as an elastic membrane, which when the shape is overfilled Trapping volume due to their deflection and absorbs the shape provides internal pressure. The disadvantage here is that, on the one hand, the constant temperature is difficult to control in the area of the membrane of the molding tool and on the other hand, especially in the production of thin-walled molded parts Shape accuracy is difficult to ensure. In addition, it comes with increasing solidification of the reactive mass to a very uneven Ver division of the mold pressure over the molded part.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, mindestens eine Formwerkzeughälfte eines Tauchkantenwerkzeuges gegen vorgespannte Federelemente gegen die zuge hörige Grundplatte beweglich auszuführen, so daß bei geschlossener Form, d. h. bei beidseitig an den Distanzblöcken anliegenden Grundplatten, mindestens eine Formhälfte gegen die vorgespannten Federelemente gegenüber der anderen Form hälfte angehoben werden kann.According to the invention, it is now proposed to have at least one mold half a plunge edge tool against prestressed spring elements against the perform the audible base plate so that it can move, so that when the mold is closed, H. at Base plates lying on both sides of the spacer blocks, at least one Half of the mold against the prestressed spring elements compared to the other mold half can be raised.
Die Vorspannung der Federelemente entspricht vorzugsweise einem Forminnen druck von bis 50 bar, vorzugsweise 10 bis 50 bar, besonders bevorzugt mindestens 20 bar.The prestressing of the spring elements preferably corresponds to an inner shape pressure of up to 50 bar, preferably 10 to 50 bar, particularly preferably at least 20 bar.
Die Federelemente können beliebig ausgebildet sein, z. B. können Spiralfedern, Tellerfedern, Blattfedern, gummielastische Blöcke oder pneumatische Feder elemente mit vorgespanntem Gasdruck eingesetzt werden.The spring elements can be of any design, e.g. B. can coil springs, Disc springs, leaf springs, rubber-elastic blocks or pneumatic springs elements with prestressed gas pressure can be used.
Vorzugsweise ist die mindestens eine Formhälfte gegen die Federelemente um einen Weg bewegbar, der einer Volumenvergrößerung des Formnestes mindestens um den Betrag der chemischen Schrumpfung des Reaktionsgemisches entspricht, d. h. der minimale Hub der Formhälfte soll einer Volumenvergrößerung von min destens 1,5%, vorzugsweise 2 bis 5%, bevorzugt nicht mehr als 4%, ent sprechen. Zur Herstellung von Formteilen von z. B. mittleren Dicken von 1 bis 20 mm ist es demnach ausreichend, die Vorrichtung so auszubilden, daß ein maximaler Hub von 1 mm möglich ist.The at least one mold half is preferably against the spring elements a path movable that at least increases the volume of the mold cavity corresponds to the amount of chemical shrinkage of the reaction mixture, d. H. the minimum stroke of the mold half is intended to increase the volume by min at least 1.5%, preferably 2 to 5%, preferably not more than 4% speak. For the production of molded parts from z. B. average thicknesses from 1 to 20 mm is therefore sufficient to design the device so that a maximum stroke of 1 mm is possible.
Die Federcharakteristik des Federelementes wird so gewählt, daß bei der zur Kompensation der chemischen Schrumpfung erforderlichen Überfüllung der Form sich der gewünschte Forminnendruck einstellt. Dieser kann nach Füllung der Form etwa 1 bis 80 bar oder höher, vorzugsweise mindestens 25 bar, betragen. Erfindungsgemäß bevorzugt sind jedoch Federelemente mit einer Federcharak teristik, bei der aufgrund des erforderlichen Hubes der mindestens einen Form hälfte sich die Federspannung gegenüber der Vorspannung lediglich um einen Betrag von 20 bis 100% erhöht.The spring characteristic of the spring element is chosen so that at the Compensation for chemical shrinkage required overfilling the mold the desired mold pressure is set. This can be done after filling the mold about 1 to 80 bar or higher, preferably at least 25 bar. However, spring elements with a spring character are preferred according to the invention teristics, in the at least one shape due to the required stroke half the spring tension compared to the preload by only one Amount increased from 20 to 100%.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Vorspanndruck der Federelemente durch variable Vorspannelemente wählbar.In a further preferred embodiment of the present invention, the Preload pressure of the spring elements can be selected using variable preload elements.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem massiven oder mikrocellularen Kunststoff, insbesondere Polyurethan, durch Reaktion eines fließfähigen Reaktionsgemisches aus mindestens zwei Komponenten, bei dem das Reaktionsgemisch aus einer Mischvorrichtung in die Form injiziert wird, wobei die Form zunächst mindestens um den Betrag der chemischen Schrumpfung der Reaktionsmasse überfüllt wird und in der Form ein Überdruck erzeugt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Überdruck vor Beendigung des Einfüllvorgangs erzeugt wird und bis zum Entformen aufrecht erhalten wird.The present invention also relates to a method for producing Molded parts made of a solid or microcellular plastic, in particular Polyurethane, by reaction of a flowable reaction mixture of at least two components in which the reaction mixture from a mixing device in the mold is injected, the mold initially by at least the amount of chemical shrinkage of the reaction mass is overfilled and in the mold Overpressure is generated, which is characterized in that the overpressure before Completion of the filling process is generated and maintained until demolding is obtained.
Vorzugsweise wird der maximale Forminnendruck von 1 bis 80 bar am Ende des Einfüllvorgangs der Reaktionsmischung erreicht. Der Forminnendruck darf bis zur Entformung nicht unter den Vorspanndruck der Federelemente fallen; vorzugs weise soll er auf nicht weniger als die Hälfte des maximalen Forminnendruckes abfallen.The maximum internal mold pressure is preferably from 1 to 80 bar at the end of the Filling process of the reaction mixture reached. The internal mold pressure may be up to Demolding does not fall under the preload pressure of the spring elements; preferred it should not be less than half the maximum internal mold pressure fall off.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mittels der eingangs beschrie benen erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt, ohne daß komplizierte Steue rungseinrichtungen erforderlich sind. Die Füllung der Form aus der Mischvorrich tung erfolgt zunächst in das leere Formnest, bis ein Volumen, das dem Volumen des späteren Formteils entspricht, eingefüllt ist, im wesentlichen lediglich gegen den Strömungsdruck in der Form. Nach Erreichen dieses Füllvolumens setzt die Überfüllung der Form unter gleichzeitiger Erhöhung des Forminnendrucks bis zum Maximaldruck gegen die vorgespannten Federelemente ein.The method according to the invention is preferably described by means of the introduction benen device according to the invention carried out without complicated tax facilities are required. The filling of the form from the mixing device first takes place in the empty mold cavity until a volume that corresponds to the volume corresponds to the later molding, is filled, essentially only against the flow pressure in the mold. After reaching this filling volume, the Overfilling the mold while increasing the internal pressure up to Maximum pressure against the preloaded spring elements.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden mehrere Formwerkzeuge einer einzigen Schließeinheit zugeordnet. Jedem durch je ein Formwerkzeug gebildeten Formnest ist dabei eine Füllvorrichtung (Mischkopf) für die Reaktivmasse zugeordnet.According to a preferred embodiment of the present invention several molds assigned to a single clamping unit. Everyone by ever a mold cavity formed is a filling device (mixing head) assigned for the reactive mass.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform werden die mehreren Mischköpfe einer Formschließeinheit aus gemeinsamen Vorratsbehältern für die Reaktiv komponenten über gemeinsame Pumpen mit den Reaktivkomponenten beschickt, wobei in den Zuleitungen Ventile vorgesehen sind, die so gesteuert werden, daß die mehreren Mischköpfe nacheinander beschickt werden.In a further preferred embodiment, the plurality of mixing heads a mold clamping unit from common storage containers for the reactive components are fed with the reactive components via common pumps, valves are provided in the feed lines, which are controlled so that the several mixing heads are loaded one after the other.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the attached figures:
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung ohne die Schließeinheit. Fig. 1 shows a device according to the invention without the clamping unit.
Fig. 1a zeigt das Detail A aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 1a shows the detail A from Fig. 1 in an enlarged view.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei die obere Formhälfte um den maximal möglichen Weg angehoben ist. FIG. 2 shows a device according to FIG. 1, the upper mold half being raised by the maximum possible distance.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend Fig. 1, wobei jedoch die Vorspannung der Federelemente einstellbar ist. Fig. 3 shows a device according to the invention corresponding to Fig. 1, but the bias of the spring elements is adjustable.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung gemäß Fig. 2, wobei mehrere Formwerkzeuge einer Schließeinheit zugeordnet sind. FIG. 4 shows a device according to FIG. 2, with several molding tools being assigned to one clamping unit.
Fig. 1 zeigt die untere Grundplatte 1 und die obere Grundplatte 2, die aufgrund der Schließkraft der nicht gezeichneten Schließeinheit auf den Distanzblöcken 3 aufliegen. Die auf der unteren Grundplatte 1 befestigte untere Formhälfte 5 enthält die Mischvorrichtung 4, mittels derer das Reaktionsgemisch in das Formnest 12 eingetragen werden kann. Zwischen oberer Grundplatte 2 und oberer Formhälfte 6 ist eine Aufspannplatte 7 vorgesehen, an der die Formhälfte 6 befestigt ist. Die Vorsehung einer Aufspannplatte 7 ermöglicht es, die Formwerkzeuge 6 und 5 z. B. zur Herstellung anderer Formteile auszuwechseln. Die Aufspannplatte 7 ist mittels Vorspannschrauben 9 und als Schraubenfedern ausgebildeten Federelementen 8 gegen die obere Grundplatte montiert, so daß bei fehlendem Forminnendruck im Formnest 12 ein Spalt h zwischen Grundplatte 2 und Aufspannplatte 7 gebildet wird. Die Breite des Spaltes h stellt den maximalen Hub dar, um den die obere Formplatte 6 durch Erzeugung eines Forminnendruckes gegen die untere Formhälfte 5 und gegen die vorgespannten Federelemente 8 angehoben werden kann. Die Formtrennebene 11 zwischen unterer Formhälfte 5 und oberer Form hälfte 6 ist als Tauchkante 10 ausgebildet. Fig. 1 shows the lower base plate 1 and the upper base plate 2 , which rest on the spacer blocks 3 due to the closing force of the locking unit, not shown. The lower mold half 5 fastened on the lower base plate 1 contains the mixing device 4 , by means of which the reaction mixture can be introduced into the mold cavity 12 . A clamping plate 7 is provided between the upper base plate 2 and the upper mold half 6 , to which the mold half 6 is fastened. The provision of a platen 7 allows the molds 6 and 5 z. B. to replace the production of other molded parts. The clamping plate 7 is mounted by means of preload screws 9 and spring elements 8 designed as coil springs against the upper base plate, so that a gap h is formed between the base plate 2 and the clamping plate 7 in the absence of internal mold pressure in the mold cavity 12 . The width of the gap h represents the maximum stroke by which the upper mold plate 6 can be raised against the lower mold half 5 and against the prestressed spring elements 8 by generating an internal mold pressure. The mold parting plane 11 between the lower mold half 5 and the upper mold half 6 is designed as a diving edge 10 .
Fig. 1a zeigt das Detail A aus Fig. 1, nämlich die Umgebung der Tauchkante 10 bei fehlendem Forminnendruck. Dabei soll die Überlappungslänge t der Tauch kantenfläche 10 und Gegenfläche 10a in Schließrichtung des Tauchkantenwerk zeuges mindestens der Breite des Spaltes h (Fig. 1) entsprechen. FIG. 1a shows detail A from FIG. 1, namely the area around the plunge edge 10 when there is no internal mold pressure. The aim is the overlap length t of the dipping edge surface 10 and opposing surface 10 a in the closing direction of the dipping edge tool at least the width of the gap h (Fig. 1).
Gleiche Bezugszeichen in Fig. 3 bezeichnen gleiche Elemente wie in Fig. 1. Zwischen Grundplatte 2 und Aufspannplatte 7 ist eine Vorspannplatte 13 vorgesehen, auf die mit Schraubgewinde in die Grundplatte 2 eingelassene Vor spann-Justierschrauben 14 wirken, um den Vorspanndruck der Federelemente ein zustellen.The same reference numerals in Fig. 3 denote the same elements as in Fig. 1. Between the base plate 2 and the mounting plate 7 , a biasing plate 13 is provided, act on the screw thread inserted into the base plate 2 before tension adjusting screws 14 to set the biasing pressure of the spring elements .
Gemäß Fig. 4 sind zwischen oberer und unterer Grundplatte 1, 2 mehrere Formwerkzeuge, die Formnester I, II und III bilden, vorgesehen.According to Fig. 4, between upper and lower base plates 1, 2 a number of molds, the mold cavities I, II and III form is provided.
Zu jedem Formnest gehört ein Mischkopf 41, 42, 43. Die Zuführung der Reaktivkomponenten erfolgt über gemeinsame Zufuhrleitungen 20 (gezeichnet ist die Zuführleitung nur für eine Komponente), die - über Ventile 21, 22, 23 gesteuert - nur jeweils in einen Mischkopf fördern.A mixing head 41 , 42 , 43 belongs to each mold nest. The reactive components are supplied via common supply lines 20 (the supply line is shown for only one component), which - controlled via valves 21 , 22 , 23 - only feed into a mixing head in each case.
Entsprechend dem dargestellten Betriebszustand ist das Formnest I mit der Reaktivmischung gefüllt. Ventil 21 ist geschlossen. Die obere Formhälfte ist gegen die Federelemente angehoben. Formnest II wird gefüllt. Ventil 22 ist geöffnet. Ventil 23 ist geschlossen.Depending on the operating state shown, the mold cavity I is filled with the reactive mixture. Valve 21 is closed. The upper half of the mold is raised against the spring elements. Form nest II is filled. Valve 22 is open. Valve 23 is closed.
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