DE60209505T3

DE60209505T3 - Verfahren zum spritzgiessen

Info

Publication number: DE60209505T3
Application number: DE60209505T
Authority: DE
Inventors: Terence Pearson
Original assignee: Cinpres Gas Injection Ltd
Current assignee: Cinpres Gas Injection Ltd
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2022-07-11
Also published as: EP1414634B1; TW548173B; BR0211084A; PT1414634E; JP2004533948A; DE60209505D1; JP4545435B2; KR100885336B1; CN1458876A; CN100410050C; KR20040023808A; EP1414634B2; ES2262823T3; WO2003006226A1; DE60209505T2; EP1414634A1; ATE318688T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen hohler Kunststoffprodukte.
Spritzgießen von Kunststoffen ist gut bekannt und wird weit verbreitet als Mittel der Herstellung einer immer größeren Vielfalt von Kunststoffbauteilen für den industriellen und kundenspezifischen Gebrauch verwendet. Während der letzten beiden Jahrzehnte wurden Versionen des Verfahrens entwickelt, die global als ”Formen mit Hilfe von Gas oder gasunterstütztes Formen” bezeichnet wurden, und welche dazu verwendet wurden, einige der Probleme zu bewältigen, die dem herkömmlichen Spritzgießverfahren anhaften, und die Kosten zu senken und die Qualität der Endprodukte zu verbessern.
Beim herkömmlichen gasunterstützten Spritzgießverfahren wird ein Gas, wie beispielsweise Stickstoff, in den geschmolzenen Kunststoff injiziert oder eingebracht, nachdem dieser in den Formenhohlraum eingedrungen ist. Das Gas mit geringer Viskosität strömt in die Wege des geringsten Widerstands innerhalb des zähflüssigeren Kunststoffs, wodurch hohle Kanäle in dem Kunststoff gebildet werden. Das Verfahren ist besonders günstig für dickwandige Formstücke, wie z. B. Griffe, und es können Gewichtseinsparungen von bis zu 95% oder mehr erreicht werden. Weiter können auch die Formgebungsperioden erheblich verringert werden. In mehrteiligen Formstücken neigt das injizierte Gas dazu, in die dickeren Abschnitte zu strömen, wo- durch erneut hohle durchgehende Kanäle gebildet werden, durch welche Druck mit Hilfe des Gases übertragen werden kann. Dies verbessert die Möglichkeiten für den Konstrukteur und beseitigt einige der Konstruktionseinschränkungen für die herkömmlichen Formgebungsverfahren.
Ein herkömmliches gasunterstütztes Formgebungsverfahren für Kunststoffe füllt den Formhohlraum partiell mit einem präzise gesteuerten Einschussvolumen an Kunststoff. Anschließend wird Gas injiziert, um den Kunststofffluss fortzusetzen, so dass der Hohlraum mit Kunststoff und Gas gefüllt wird. Das Gas wird dann dazu verwendet, einen Außendruck auf die Kunststoffmasse auszuüben, welcher diese gegen die Formhohlraumflächen drückt, wodurch eine gute Abbildung der Formenoberfläche auf der geformten Kunststofffläche erzielt wird. Nachdem der Kunststoff erstarrt ist, wird der Gasdruck durch Ausstoß in die Atmosphäre verringert, und die Form wird geöffnet und das Formteil ausgeworfen. Dieser Vorgang wird manchmal als ”Short-Shot”-Verfahren (unvollständige Formfüllung oder Teilfüllung) bezeichnet.
In einem anderen Verfahren ist der Formenhohlraum vollständig oder im Wesentlichen mit Kunststoffmasse gefüllt und dann wird anstelle der Injektion und des Packens von mehr Kunststoff in den Formenhohlraum zur Schwindungskompensation des Kunststoffs bei Abkühlung und Erstarrung, Gas in den Kunststoff injiziert, so dass die Gasausdehnung die Schwindung oder Schrumpfung des Kunststoffs kompensiert.
In der Praxis setzt sich die anfängliche Ein- oder Durchdringung von Gas während der Abkühlphase fort, während sich das Volumen des Kunstoffs vermindert. Dies wird manchmal als ”Full-Shot”-Verfahren (Gesamtfüllung) bezeichnet.
Beim ”Full-Shot”-Verfahren ist es manchmal schwierig, eine ausreichende Gasdurchdringung entlang beabsichtigter Gaskanäle zu erreichen, da eine unzureichende Volumenschwindung des Kunststoffs zur Bereitstellung von Zwischenräumen für das Gas vorliegt. In derartigen Fällen ist ein Verfahren hilfreich, welches es einigen Kunststoffen ermöglicht, aus dem Formenhohlraum in Überlaufbecken oder ”sekundäre” Hohlräume auszutreten, um Raum für die Gasausdehnung zu schaffen.
Bei dem ”Short-Shot”-Verfahren kann es auch schwierig sein, einige Formen mit Kunststoff und Gas bis zu den äußeren Enden des Formenhohlraums zufüllen. Wenn das Einschussvolumen zu gering ist, kann das Gas durch die vordere Kante des Kunststoffmaterials während des Einfüllens brechen, wodurch die Kontrolle über das Gas verloren wird. Falls das Einschussvolumen zu hoch ist, erreicht das Gas die äußeren Enden des Formenhohlraums nicht. Daher können dickwandige Formstücke, welche das ”Short-Shot”-Verfahren verwenden, auch von einer zusätzlichen Verlagerung von Kunststoff aus dem Formenhohlraum in einen Überlauf-Hohlraum profitieren.
Ein Verfahren für das zumindest teilweise Füllen des Formenhohlraums vor der Injektion des Gases und das Verwenden eines Überlauf-Hohlraums wird in dem US-Patent Nr. 5,098,637 beschrieben. Um das Verfahren dieses Patents jedoch erfolgreich einzusetzen, ist es notwendig, das Einschussvolumen für sowohl ”Short-Shot”- als auch ”Full-Shot”-Vefahren präzise zu steuern, da kein Widerstand vorhanden ist, um zu verhindern, dass der Kunststoff in den Überlauf-Hohlraum fließt und diesen füllt, bevor das Gas injiziert wird.
Beim ”Short-Shot”-Verfahren wird der Fluss von Kunststoff vorübergehend am Ende der Füllsequenz gestoppt, und für gewöhnlich liegt dann eine Verzögerung von bis fünf Sekunden vor, bevor die Injektion des Gases den Kunststoff nach vorne drückt, um das Füllen des Formenhohlraums mit Kunststoff und Gas und des Überlaufhohlraums mit Kunststoff abzuschließen. Bei dem ”Full-Shot”- Verfahren wird der Formenhohlraum vollständig oder im Wesentlichen mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt und das Gas wird injiziert, um die Volumenschwindung des Kunststoffs zu kompensieren und um Kunststoff in den Überlaufhohlraum zu verlagern. Da der Hauptkanal in den Überlaufkanal mündet oder geöffnet ist, ist es in beiden Fällen nicht durchführbar, einen ”Verdichtungsdruck” an den Kunststoff in dem Formenhohlraum anzulegen, bevor eine Verlagerung des Kunststoffs in den Überlaufhohlraum erfolgt, d. h. es ist gibt nichts, um den weiteren Strom des Kunststoffs zurückzuhalten. Weiter können bei dem ”Short-Shot”-Verfahren oder wenn der Hohlraum bei einem ”Full-Shot”-Verfahren nahezu gefüllt wird, unansehnliche sichtbare Verzögerungslinien oder Markierungen auf der Formstückoberfläche an der Stelle der ersten Kunststoffinjizierung zurückbleiben.
Ein weiteres Verfahren ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 50-74660 offenbart, in welchem ein Absperrventil in einem Hauptkanal positioniert ist, welcher den Formenhohlraum und einen ”sekundären Hohlraum” verbindet. In dieser Anwendung wird der Formenhohlraum mit thermoplastischem Harz gefüllt und dann wird Kernharz oder Gas in den Formenhohlraum injiziert, während thermoplastisches Harz aus dem Formenhohlraum ausgestoßen wird.
Aus der FR 1.145.441 ist bekannt, Kunststoffmaterial in einen Formenhohlraum einzubringen. Nach der Beendigung des Füllens des Hohlraums und nachdem eine gewisse Zeit für das Erstarren des Kunststoffmaterials in Kontakt mit den Wänden der Form verstrichen ist, kann die Injektion von Gas in das Innere des Formenhohlraums, falls dies mit ausreichend Druck erfolgt, das immer noch flüssige oder halb-flüssige Material aus der Form entfernen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen Kunststoffprodukts, wie in Anspruch 1 beansprucht, vorgesehen.
Das Verfahren schließt den Schritt des Aufbringens eines Verdichtungsdrucks auf den Einspritz- oder Injektionsdruck der Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum vor dem Einbringen des unter Druck stehenden Gases oder der unter Druck stehenden Flüssigkeit in die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum ein. Eine Spritzgießmaschine wird eingesetzt, um die Kunststoffmasse in den Formenhohlraum einzuspritzen und um einen anfänglichen Verdichtungsdruck auf die Kunststoffmasse aufzubringen, wobei das Druckgas oder die Druckflüssigkeit einen weiteren Verdichtungsdruck auf die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum aufbringt.
Das Verfahren weist den Schritt des Aufbringens eines Verdichtungsdrucks auf den Einspritzdruck der Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum über einen vorbestimmten Zeitraum vor dem Einbringen eines Gases oder einer Flüssigkeit in die Kunststoffmasse auf.
Vorzugsweise wird der Austreibe- oder Auswurfschritt durch das Öffnen eines Ventils in einem Strömungs-Angussverteiler oder -kanal erreicht, welcher den Formenhohlraum mit einem oder jedem sekundären Hohlraum verbindet, während der Druck des Gases oder der Flüssigkeit in dem Formenhohlraum aufrecht erhalten wird.
In einer Ausführungsform weist das zu formende Kunststoffprodukt mindestens einen Abschnitt auf, der dicker als andere Abschnitte ist, und die Ladung des unter Druck stehenden Gases oder der unter Druck stehenden Flüssigkeit wird in den dickeren Abschnitt eingebracht, um einen hohlen Abschnitt darin zu formen.
Das Verfahren weist den Schritt des Anpassens des Volumens des mindestens einen sekundären Hohlraums ein, um das Austreiben einer vorbestimmten Menge Kunststoffmasse aus dem Formenhohlraum zuzulassen.
Teile der Kunststoffmasse können in mindestens zwei sekundäre Hohlräume ausgestoßen werden.
In einer Ausführungsform sind mindestens zwei sekundäre Hohlräume vorgesehen und der Schritt des Zulassens, dass Teile der Kunststoffmasse in der Form in die sekundären Hohlräume ausgestoßen werden, weist das Öffnen von Ventilelementen auf, die in jeweiligen Strömungs-Angußverteilern oder -kanälen angeordnet sind, welche den Formenhohlraum mit den sekundären Hohlräumen verbinden. Das Verfahren kann weiter den Schritt des sequenziellen Steuerns des Öffnens der Ventilelemente aufweisen, um das selektive Austreiben der Kunststoffmasse in die mindestens zwei sekundären Hohlräume zuzulassen.
In einer Ausführungsform wird das Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen, röhrenförmigen Kunststoffprodukts eingesetzt, wobei der Formenhohlraum einen im Wesentlichen kegelförmigen Einlassabschnitt, einen länglichen Zentralabschnitt und einen Austrittsabschnitt aufweist.
Vorzugsweise weist der kegelförmige Abschnitt eine Spitze auf und das Gas oder die Flüssigkeit wird an dieser Spitze in die Kunststoffmasse eingebracht.
Weiter wird auch bevorzugt, dass der Austrittsbereich einen zweiten im Wesentlichen kegelförmigen Abschnitt aufweist, wobei dieser kegelförmige Austrittsabschnitt eine Spitze aufweist, und die Austreibung von Kunststoffmasse aus dem Formenhohlraum in den sekundären Hohlraum durch diese Spitze erfolgt.
Vorzugsweise wird die Kunststoffmasse an dem kegelförmigen Einlassabschnitt in den Formenhohlraum eingebracht und hält den Kontakt mit den Oberflächen des Formenhohlraums bei, während der Formenhohlraum gefüllt wird.
Es kann ein Mechanismus für die ringförmige Anbindung beim Einbringen oder Injizieren der Kunststoffmasse in den kegelförmigen Einlassabschnitt vorgesehen sein.
Das Verfahren schließt den Schritt des Putzens von mindestens einem Ende des Produkts ein, um ein röhrenförmiges Produkt zu bilden. Auf diese Weise kann das Produkt geputzt werden, um ein röhrenförmiges Produkt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt zu bilden.
Die Kunststoffmasse kann von einer Spritzgießmaschine mit einem Zylinder und einer Düse in den Formenhohlraum eingespritzt werden, und das Verfahren schließt den Schritt des Zulassens ein, dass ein Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgetrieben wird, wobei der Zylinder den sekundären Hohlraum oder einen der sekundären Hohlräume bildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Sprizgießen eines hohlen Kunststoffproduktes gemäß Anspruch 19 vorgesehen.
Der Schritt des Haltens des Drucks des Gases oder der Flüssigkeit auf die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum gewährleistet, dass die Kunststoffmasse gegen eine Wandfläche des Formenhohlraums gedrückt wird und eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt.
Der Schritt des Einbringens oder Injizierens der Kunststoffmasse in den Formenhohlraum schließt den Schritt des Aufbringens eines Verdichtungsdrucks auf die Kunststoffmasse ein. Die Spritzgießmaschine wird eingesetzt, um einen Verdichtungsdruck auf den Einspritzdruck der Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum vor dem Einbringen des Druckgases oder Druckflüssigkeit in die Kunststoffmasse aufzubringen.
Vorzugsweise wird der Schritt des Zulassens, dass Kunststoffmasse zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgetrieben wird, gesteuert, so dass eine vorbestimmte Menge auf gesteuerte Art und Weise ausgestoßen wird.
In einer Ausführungsform wird die Menge an Kunststoffmasse, die ausgestoßen wird, durch Steuern der Geschwindigkeit und/oder des Ausmaßes, in welchem die Kunststoffmasse einen Einspritzkolben oder eine Förderschnecke in dem Zylinder der Spritzgießmaschine zurückschiebt, gesteuert. Darüber hinaus oder alternativ wird die Menge an Kunststoffmasse, die ausgetrieben wird, durch Zeitsteuerung des Schließens eines Absperrventilelements, das in dem Durchflussweg zwischen dem Formenhohlraum und dem Zylinder der Spritzgießmaschine angeordnet ist, gesteuert.
Weiter ist auch bevorzugt, dass das Gas oder die Flüssigkeit an einer von der Spritzdüse der Spritzgießmaschine beabstandeten Position in die Kunststoffmasse eingebracht wird.
Vorzugsweise weist der Schritt des Zulassens, dass ein Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird, das Öffnen eines Absperrventilements auf, welches in dem Durchflussweg zwischen dem Formenhohlraum und dem Zylinder der Spritzgießmaschine angeordnet ist.
In einer Ausführungsform wird zugelassen, dass ein erster Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylidner der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird, und das Verfahren weist zudem den Schritt des Zulassens auf, dass ein jeweiliger zweiter Teil der Kunststoffmasse in der Form in einen oder mehrere sekundäre Hohlräume, die mit dem Formenhohlraum verbunden sind, ausgetrieben wird.
Vorzugsweise weist der Schritt des Zulassens, dass ein oder mehrere zweite Teile der Kunststoffmasse in einen jeweiligen sekundären Hohlraum ausgetrieben werden, das Öffnen eines Ventilelements auf, das in dem Durchflussweg zwischen dem Formenhohlraum und dem sekundären Hohlraum angeordnet ist.
Mit Hilfe von Beispielen werden spezifische Ausführungsformen gemäß der Erfindung mit Bezug auf die anliegenden schematischen Zeichnungen beschrieben, welche Folgendes zeigen:
1A–1E ein Reihe von Schritten in einer ersten Ausführungsform;
2 ein Schaubild, welches weiter die Druckzeitfolge in der Form gemäß Darlegung in den 1A–1E darstellt;
3A–3E eine Folge von Schritten in einer weiteren Ausführungsform;
4A–4F eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher zwei sekundäre Hohlräume verwendet werden;
5A–5F eine Folge von Schritten in noch einer weiteren Ausführungsform, welche insbesondere zur Herstellung von hohlen, röhrenförmigen Bauteilen verwendet wird;
6–7 alternative Ausführungsformen am Eingangsende der hohlen, röhrenförmigen Bauelementausführung; und
8 ein Schaubild, welches eine Druckzeitfolge in der Form darstellt, wenn eine Flüssigkeit als Druckflüssigkeit verwendet wird.
Die 1A–1E stellen die Folgeschritte einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Dieser Vorgang wird in den Zeichnungen im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 dargestellt. In 1A wird eine Menge an geschmolzener Kunststoffmasse 20 in dem Zylinder 22 einer Spritzgießmaschine angeordnet. Die Spritzgießmaschine kann von jeder beliebigen herkömmlichen Art sein und kann die Kunststoffmasse von der Düse des Zylinders auf jede beliebige herkömmliche Art und Weise ausstoßen, wie beispielsweise durch eine Spirale oder einen Kolben 26. Obwohl eine Kolbenbauteil 26 in den 1A–1E gezeigt, darstellt und beschrieben ist, versteht es sich, dass jeder beliebige herkömmliche Mechanismus verwendet werden kann, um die Kunststoffmasse aus einem Zylinder einer Spritzgießmaschine auszutreiben.
Wie in 1A gezeigt ist, ist die Düse 24 der Spritzgießmaschine mit einem Formenhohlraum 30 verbunden. Der Formenhohlraum 30 ist in einer herkömmlichen Form angeordnet, welcher wiederum in einer herkömmmlichen Spritzgießmaschine angeordnet ist. In dieser Ausführungsform stellt der Formenhohlraum 30 einen dickeren Abschnitt des zu formenen Produktes dar. Ein sekundärer Hohlraum 32 ist innerhalb der Form in Verbindung mit dem Formenhohlraum 30 vorgesehen, und mit dem Formenhohlraum über einen Angußverteiler oder -rohr 49 verbunden. Ein Ventilbauteil 40 ist zwischen der Düse 24 und dem Formenhohlraum 30 angeschlossen, während ein zweites Ventilbauteil 42 in dem Angußverteiler oder -rohr 44 angeordnet ist. Die Ventilbauteile 90 und 92 können von jeder beliebigen herkömmlichen Art sein, wobei sie in dieser Ausführungsform jedoch Absperrventilelemente sind, und sie können auf jede beliebige Art und Weise betrieben werden, wie beispielsweise pneumatisch, hydraulisch, elektrisch usw. Eine Steuerung der Ventilelemente 40 und 42 kann auch mit jedem beliebigen herkömmlichen Mechanismus oder System erreicht werden. Beispielsweise kann der Mechanismus computergesteuert werden, so dass die Ventile genau zeitlich gesteuert werden können, um sich gemäß Bedarf entsprechend eines vorher spezifizierten Spritzgussverfahres zu öffnen oder zu schließen.
Die Menge an Kunststoffmasse 20 in dem Zylinder 22 der Spritzgießmaschine reicht aus, um das Volumen des Formenhohlraums 30 vollständig oder im Wesentlichen zu füllen. Die Kunststoffmasse 20, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet oder eingesetzt werden kann, kann von jeder beliebigen herkömmlichen Art sein, wie beispielsweise thermoplastisches Harz. Die Kunststoffmasse 20 kann auch ein Füllstoff sein, der mit Glas oder Mineralwerkstoffen gemischt wird.
In einer alternativen Ausführungsform können zwei oder mehrere sekundäre Hohlräume vorgesehen sein. Die sekundären Hohlräume sind jeweils mit dem Formenhohlraum 30 durch separate Angußverteiler oder -rohre verbunden. Zudem sind unabhängig gesteuerte Ventilbauteile in jedem der Angußverteiler oder -rohre 94 zwischen dem Formenhohlraum 30 und den sekundären Hohlräumen angeordnet. In dieser Ausführungsform bilden die sekundären Hohlräume Überlaufhohlräume, die separat gefüllt werden können, und die Ventilbauelemente 42 sind zeitgesteuert, um zuzulassen, dass die Kunststoffmasse wunschgemäß und dort ausgestoßen wird, wo sie notwendig ist, um den Herstellungsprozess und das durch den Prozess hergestellte Kunststoffprodukt zu optimieren.
Unter Bezugnahme auf 1 ist in 1B der zweite Schritt in dem Prozess gezeigt. In diesem Schritt wird das Kunstharzmaterial 20 in geschmolzenem Zustand mit Hilfe der Spritzgießmaschine in den Formenhohlraum 30 injiziert. Für diesen Prozessschritt wird das Ventilbauteil 40 geöffnet, damit die Kunststoffmasse in den Formenhohlraum 30 gelangen kann, wobei das Ventilbauteil 92 jedoch in einer geschlossenen Position gehalten wird, um zu verhindern, dass jeglicher Kunststoff in den sekundären Hohlraum 32 eintritt. Der Kunststoff in dem Formenhohlraum wird dann mit Hilfe der Spritzgießmaschine (”Verdichtungsdruck”) über eine kurze vorgegebene Zeitdauer druckbeaufschlagt, beispielsweise für 1 bis 5 Sekunden. Somit wird unterstützt, eine gute Reproduzierbarkeit der Formenoberfläche des gegossenen Produkts in dem Hohlraum zu gewährleisten.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Gas bei ausgewählten Stau- und Haltedrücken injiziert. Wie oben beschrieben worden ist, ist dies im Falle eines ungeschwächten Prozesses aufgrund der Volumenkontraktion oder -schwindung der Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum 30 möglich. In der gezeigten schematischen Ausführungsform wird Gas, z. B. Stickstoff, durch einen Einlasskanal 50 injiziert. Dies ist in 1C gezeigt. Anfänglich bleibt das Ventilbauteil 42 über eine vorgegebene Zeitdauer in einem geschlossenen Zustand, so dass der Druck des Gases einen Hohlraum in der geschmolzenen Masse 20 erzeugt und die Kunststoffmasse gegen die Innenwandflächen des Formenhohlraums drückt, und eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt, wodurch die Bereitstellung einer guten Oberflächengüte auf dem Kunststoffprodukt unterstützt wird.
Anschließend wird, wie es in 1D gezeigt ist, das Ventilbauteil 40 geschlossen und das Ventilbauteil 42 wird geöffnet. Der Druck des Gases 52 in der geschmolzenen Kunststoffmasse 20 in dem Formenhohlraum 30 bewirkt, dass ein Teil des geschmolzenen Kunststoffs aus dem Formenhohlraum in den sekundären Hohlraum 32 gedrückt oder ausgestoßen wird. In dieser Hinsicht wird die geschmolzene Kunststoffmasse vorzugsweise aus der Mitte der dickeren Abschnitte in dem Gussstrück durch die Verbindungs-Angusskanäle 99 ausgestoßen. Im Anschluss daran wird ein ”Halte-” oder ”Verdichtungs-”Druck des Gases in dem Formenhohlraum beibehalten, während die verbleibende Kunststoffmasse abkühlt und erstarrt. Der Zeitaufwand hierfür liegt in der Größenordnung von 10 bis 25 Sekunden oder länger, abhängig von der Größe und Dicke des gegossenen Kunststoffprodukts.
Es ist im Allgemeinen erforderlich, das Volumen des einen oder jedes sekundären Hohlraums 32 nach dem ersten oder nachfolgenden Gießtestversuch anzupassen, um das Volumen des jeweiligen sekundären Hohlraums an das Kunststoffvolumen anzupassen, welches aus dem Formenhohlraum ausgestoßen werden muss. Dies kann durch Metallbearbeitung oder -abtragung der Form erfolgen, um das Volumen zu erhöhen, oder durch Zusatz von Metall, um das Volumen zu reduzieren. Anfänglich wird das Kunststoffvolumen, das in den einen oder jeden sekundären Hohlraum ausgestoßen wird, durch den Zeitpunkt bestimmt, an welchem das Ventilbauteil 42 geöffnet wird. Wenn die Ventil-Öffnungszeit verlängert wird, erstarrt eine größere Menge an Kunststoff in dem Formenhohlraum, d. h. die feste Außenhaut des Kunststoffs wird dicker und es wird weniger Kunststoff ausgestoßen; umgekehrt wird, wenn die Ventilöffnungszeit beschleunigt wird, d. h. die Verzögerungszeit beim Öffnen verringert wird, die Dicke der Außenhaut vermindert und es wird mehr Kunststoff ausgestoßen. Wenn das Gleichgewicht des Volumens des sekundären Hohlraums und der Ventil-Öffnungszeit optimiert ist, kann der Vorgang bei der Produktion konsistent Einschuss für Einschuss durchgeführt werden.
Die Menge an Kunststoffmasse, die in den Überlauf-Hohlraum ausgestoßen wird, kann auch durch den Zeitpunkt gesteuert werden, an welchem das Ventilbauteil 42 geöffnet wird.
Es ist auch möglich, den gegenwärtigen Vorgang bei geöffnetem Ventilbauteil 90 auszuführen oder ohne Verwendung eines Ventils, wie z. B. das Ventilbauteil 90, das zwischen der Spritzgießmaschine und der Form angeordnet ist, indem ein Kolben 26 in seiner Vorwärts- oder Vorschubbewegung gehalten wird. Andererseits ist es bevorzugt, das Ventilbauteil 40 oder einen äquivalenten Heißkanal-Ventilkörper zur Bereitstellung einer Positivvorrichtung bereitzustellen, um zu verhindern, dass Kunststoff zurück in den Schrauben- oder Kolbenzylinder, d. h. in den Zylinder 22 gedrückt wird, wenn er vom Gas druckbeaufschlagt wird.
Hat sich die verbleibende Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum erst einmal ausreichend abgekühlt und ist erstarrt, wird das Gas 52 ausgestoßen, beispielsweise zurück durch den Kanal 50. Dies ist in 1E dargestellt. Das ausgestoßene Gas kann für den weiteren Gebrauch entweder gesammelt oder zurückgewonnen werden, oder in die Atmosphäre abgegeben werden. Verfahren und Systeme für den Ausstoß oder die Entlüftung von Druckgas aus dem Inneren des geformten Produkts vor dem Öffnen der Form sind in zahlreichen Patenten des Standes der Technik beschrieben. In dieser Hinsicht kann jedes beliebige Verfahren oder System für den Ausstoß oder die Entlüftung von Gas aus der Form und dem geformten Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zur selben Zeit wie der Ausstoß des Gases erfolgt für gewöhnlich das Zurückziehen des Kolbens oder Stößels 26 in seine Ruheposition (wie dargestellt) als Vorbereitung für einen weitere Einbringung oder Injektion von Kunststoffmasse.
Nach der Entlüftung oder dem Ausstoß des Gases aus dem Formenhohlraum wird die Form geöffnet und das fertige Kunststoffprodukt wird aus dem Formenhohlraum ausgeworfen oder entfernt. Gleichzeitig wird die ausgestoßene Kunststoffmasse 21 in dem sekundären Hohlraum 32 auf ähnliche Weise aus der Form ausgeworfen oder entfernt. Der Kunststoff in dem sekundären Hohlraum 32 kann nachzerkleinert und wiederverwendet werden, falls dies erwünscht ist, um eine Materialvergeudung zu vermeiden, oder der Hohlraum an sich kann zur Bildung eines weiteren Kunststoffteils für eine mögliche Verwendung eingesetzt werden.
Die Anordnung von einem oder mehreren Injektoren 50 in dem Formenhohlraum sollte vorzugsweise benachbart zu den dickeren Abschnitten erfolgen und entfernt von und an dem gegenüberliegenden Ende zu den Ausstoßkanälen und -Angußverteilern. Im Falle zweier oder mehrerer Gasinjektoren in dem Formenhohlraum kann der Beginn einer Gasinjektion von jeder Gas-Zufuhrvorrichtung nachfolgend durch geeignete Steuervorrichtungen gesteuert werden. Zudem sollte auch die Anordnung des Kunststoff-Zufuhrkanals oder -kanäle, wenn mehr als einer in dem Formenhohlraum bereitgestellt sind, so gewählt werden, dass der Fluss der Kunststoffmasse in den Formenhohlraum optimiert wird. Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es erforderlich, zu verhindern, dass ein Gasdruck in der Form den Kunststoff zurück in die Spritzgießmaschine drückt, indem ein Absperrventil 40 wie dargestellt verwendet wird, oder indem er die Stößelschraube nach vorne hält oder indem er ein Heißkanalsystem mit Angußkanälen verwendet.
Ein Schaubild, welches die oben beschriebenen Schrittfolge beschreibt, ist in 2 dargestellt. Das Schaubild wird im Allgemeinen durch das Bezugszeichen 60 in 2 bezeichnet und stellt die Formgebungs-Zykluszeit relativ zu dem Druck in der Form graphisch dar. In dieser Hinsicht nimmt der Druck in der Form anfänglich zu, wie es durch die Linie 62 dargestellt wird, wenn der Kunststoff in den Formenhohlraum injiziert wird. Die Spritzgießmaschine hält dann den Verdichtungsdruck des Kunststoffs, wie es durch die Linie 64 gezeigt ist. Der Zeitpunkt, an welchem die Maschine den Druck verdichtet, wird durch den Pfeil 66 angezeigt. Diese Zeit kann wunschgemäß angepasst werden.
Anschließend wird, wie es durch Zeile 68 gezeigt ist, das Gas in die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum injiziert. An Punkt 70 wird das Ventilbauteil 44, das den Fluss der Kunststoffmasse in den sekundären Hohlraum reguliert, geöffnet. Dies ermöglicht den Ausstoß von Kunststoff aus dem Formenhohlraum in den sekundären Hohlraum. Dieser Schritt wird durch Pfeil 72 angezeigt. Anschließend wird der Druck des Gases in dem Formenhohlraum gehalten. Dies ist durch die Linie 74 angezeigt. Die Zeitdauer des Gasverdichtungsdrucks wird durch den Pfeil 76 in 2 angezeigt.
Anschließend wird der Gasdruck in der Form verringert. Dies ist durch Linie 78 dargestellt. Der Gasdruck kann auch über eine Zeitdauer konstant gehalten werden, wie es bei 80 dargestellt ist, um zu ermöglichen, dass die Kunststoffmasse abkühlt und aushärtet. Danach, d. h. nach Abkühlung und Aushärtung des Kunststoffteils, wird das Gas aus der Form ausgestoßen. Nach der Entlüftung oder dem Ausstoß des Gases aus dem Formenhohlraum wird, wie es durch Linie 82 gezeigt ist, die Form geöffnet und das Gussteil entnommen. Dies ist bei Punkt 84 auf dem Schaubild von 2 gezeigt.
Bei dem erfindungsgemäßen System und Prozess ist das Verfahren nicht von der Injektion oder Einbringung eines präzise gesteuerten Einschussvolumens des Kunststoffs abhängig, das Einschuss für Einschuss wiederholt wird. Auch gewährleistet die Fähigkeit zur Druckverdichtung des Kunststoffs aufgrund der Volumenminderung oder -schwindung des Kunststoffs während der Füllung des Formenhohlraums mit Kunststoff eine präzise Wiedergabe oder Abbildung der Oberfläche des Formenhohlraums, ohne dass der Kunststoff von der Oberfläche schwindet.
Die Vermeidung der Notwendigkeit, den Artikelhohlraum teilweise zu füllen, beseitigt die Tendenz, Verzögerungs- oder Rückstandsmarkierungen auf dem Produkt an Positionen zurückzulassen, zu welchen der Kunststoff fließt und anhält, bevor das Gas injiziert wird.
Die Abhängigkeit von einem festen Volumen an Kunststoffmasse, die von dem Formenhohlraum ausgestoßen wird, beseitigt die wechselnde Abhängigkeit von der zeitlichen Steuerung der Gasinjektion. Auch eignet sich die vorliegende Erfindung für Formen mit mehreren Hohlräumen, wobei jeder Hohlraum mit einem oder mehreren zweiten Hohlräumen verbunden werden kann, wodurch jegliche Notwendigkeit beseitigt wird, den Kunststofffluss auszugleichen, um jeden Formenhohlraum partiell zu füllen.
Die vorliegende Erfindung eignet sich für eine große Bandbreite von thermoplastischen Harzwerkstoffen, einschließlich glasgefüllter Faserstoffe, welche eine frühe Druckbeaufschlagung erfordern, um annehmbare Oberflächengüten zu erzielen. Darüber hinaus ist eine konsistentere und gleichförmigere Dicke der Wandabschnitte über die gesamte Länge des Gaskanals als Folge einer ausdrücklicheren Steuerung des Gases und des Kunststoffflusses erzielbar. Der Prozess ist weiter anwendbar bei Formgebungsmaschinen, die nicht in der Lage sind, Volumen an konsistenten oder dickflüssigen Kunststoffmassen präzise zuzuführen.
Die Position des einen oder jeden Gasinjektors in dem Formenhohlraum ist nicht so kritisch wie bei anderen Prozessen, in denen Überlaufhohlräume eingesetzt werden. In dieser Hinsicht eignet sich die vorliegende Erfindung dazu, Kunststoff von mehr als einer Stelle in einem Formenhohlraum auszustoßen. Des Weiteren können die in die sekundären Hohlräume führenden Ventilbauteile nacheinander geöffnet und geschlossen werden, um einen Kunststoffausstoß zu optimieren und dicke oder große Ansammlungen von Kunststoff zu vermeiden, der in dem Gussartikel zurückbleibt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Injektion eines nicht unter Druck gesetzten akkuraten Einschussgewichts oder Einschussvolumens nicht erforderlich. Auch ist die zeitliche Abstimmung der Gasinjektion nicht so kritisch wie bei anderen Prozessen. Der von der Formungsmaschine ausgeübte Verdichtungsdruck und anschließend das Gas, wenn der Hohlraum mit Kunststoffmasse gefüllt wird, stellen eine gute Reproduzierbarkeit des Formenhohlraums und des Spritzgussartikels selbst sicher. Fließlinienmarkierungen und Schweißstellen werden verringert. Darüber hinaus treten Verzögerungslinien, wenn eine teilweise Füllung eines Hohlraum erwünscht wird, ebenfalls selten oder in verringerten Maße bei der vorliegenden Erfindung auf.
Der Betrieb des Ventilbauteils 42, sowie aller beliebigen anderen Ventilbauteile, die zwischen dem Formenhohlraum und jeweiligen sekundären Hohlräumen angeordnet sind, kann unabhängig erfolgen und zeitlich so abgestimmt sein, dass er logisch fortlaufend mit den anderen sekundären Hohlräumen zusammenarbeitet. Dies ermöglicht, dass der Kunststoff in einer gewünschten Reihenfolge und Ordnung aus dem Formenhohlraum ausgestoßen wird, um eine Ausbildung verschiedener Kanäle in unterschiedlichen dickeren Abschnitten oder Bauteilen des Spritzgussartikels zu ermöglichen. Darüber hinaus ist, wie bereits festgestellt wurde, das Volumen der aus dem Formenhohlraum ausgestoßenen Kunststoffmasse nicht von der zeitlichen Abstimmung der Gasinjektion abhängig. Anstelle dessen ist sie von der Zeitsteuerung der Ventile und dem Volumen des oder der zweiten Hohlräume und der Öffnungs- und Schließreihenfolge der Ventilbauteile von dem Formhohlraum in die sekundären Hohlräume abhängig.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Ventile in den Angussverteilern oder -kanälen zwischen dem Formenhohlraum und dem einen oder mehreren zweiten Hohlräumen auf unterschiedliche Art und Weise betätigt werden. Die Ventilbauteile können durch die Anlegung eines ausgewählten Drucks, der mit Hilfe der Injektion von Gas aufgebracht wird, und wiederum einer Übertragung von Druck an die Kunststoffmasse betätigt werden. Dies wiederum führt zu einer Öffnung des Ventilbauteils, wodurch eine voreingestellte Schließkraft überwunden wird. Die voreingestellten Schließkräfte können an die Ventilbauteile mit Hilfe mechanischer Federbauteile oder anderer Vorrichtungen, wie beispielweise pneumatischer, hydraulischer oder elektrischer Vorrichtungen, angelegt werden.
Weiter kann das Öffnen und Schließen von Ventilbauteilen mit Hilfe jeder beliebigen herkömmlichen Vorrichtung gesteuert werden, wie beispielsweise pneumatische, hydraulische, elektrische oder mechanische Vorrichtungen. Das Öffnen und Schließen der Ventilbauteile kann auch mit Hilfe externer Vorrichtungen erfolgen, die eine digitale oder Computer-Zeitsteuerung einschließen können, die extern oder integral mit der Gasdruck-Steuervorrichtung bereitgestellt werden kann.
Dadurch, dass die Notwendigkeit einer teilweisen Füllung des Formenhohlraums vermieden wird, wird die Tendenz zur Ausbildung von Rückstandslinien auf dem Artikel an Positionen verhindert, zu denen der Kunststoff fließt und anhält, bevor das Gas injiziert wird.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Ausstoß eines Teils der Kunststoffmasse in einen oder mehrere sekundäre Hohlräume ist es auch möglich, einen Teil der Kunststoffmasse zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine auszustoßen, wobei der Zylinder dabei einen sekundären Hohlraum bildet. Dies wird durch den Gasdruck erreicht, der die Injektionsschraube oder den Injektionskolben gegen einen regelbaren Gegendruck drückt. Dieser Prozess ist in den 3A bis 3E dargestellt und wird im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 100 bezeichnet. Wie es in 3A gezeigt ist, wird die Kunststoffmasse 102 in einem Zylinder 104 einer Spritzgießmaschine 101 angeordnet. Der Zylinder 104 weist eine Düse 106 auf, die auf jede beliebige Art und Weise mit einem Formenhohlraum 108 verbunden ist. Ein Ventilbauteil 110 regelt den Fluss des Kunststoffes von dem Zylinderbauteil in den Formenhohlraum. Bei der anfänglichen Folge der Schritte ist, wie es in 3B gezeigt ist, das Ventilbautiel 110 geöffnet, wodurch ermöglicht wird, dass Kunststoffmasse von dem Zylinder 109 in den Formenhohlraum 108 injiziert wird. Anschließend wird der Druck temporär von der Spritzgießmaschine relativ zu dem Kunststoff in dem Formenhohlraum 108 gehalten, vorzugsweise für mindestens 1 bis 5 Sekunden.
Bei nach vorne gefahrener Maschinenschraube oder Kolben 130 oder bei geschlossenem Ventil 110, beginnt eine Gaseinspritzung oder -injektion durch einen Gas-Injektionskanal 120, wobei das Gas einen Hohlraum in der Kunststoffmasse erzeugt und die Kunststoffmasse gegen die Innenflächen des Formenhohlraums drückt. Eine Außenhaut der Kunststoffmasse erstarrt, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt.
Anschließend wird, wie es in 3C gezeigt ist, weiterhin Gas in die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum durch den Gas-Injektionskanal 120 injiziert, wobei das Ventilbauteil 110 geöffnet ist. Das Gas 122 drückt einen Teil des Kunststoffs 104 zurück in den Maschinenzylinder oder -lauf 104 und erstreckt sich durch den Hohlraum in der Kunststoffmasse in den Formenhohlraum 108.
An diesem Punkt im Prozess wird der Druck auf das Schrauben- oder Kolbenbauteil 130 der Spritzgießmaschine, welche einen Ausstoß geschmolzener Kunststoffmasse 102 aus dem Formenhohlraum zurück in den Maschinenzylinder oder -lauf 104 ermöglicht, reduziert. Durch den Druck des Gases, der das Kolbenbauteil 130 von der Form wegdrückt, kann ein Zwischenraum in dem Zylinder 109 gebildet werden.
Im Anschluss an das Ende des Kunststoffausstoßes wird der Gasdruck während der Abkühlung und Erstarrung der verbleibenden Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum gehalten, und das Ventilbauteil 110 ist geschlossen. Dies ist in 3D dargestellt. An diesem Punkt wird der Kunststoff einem Verdichtungsdruck ausgesetzt und seine Oberfläche ist eng gegen die Innenflächen des Formenhohlraums gedrückt. Dadurch wird eine gute Oberflächengüte erzielt und eine vollständige Begrenzung der Oberfläche der Form erzeugt. Anschließend wird der Gasdruck in dem Formenhohlraum durch Steuerung auf atmosphärischen Druck verringert. Dies ist in 3E gezeigt. Danach wird der Maschinenzylinder 104 erneut vollständig mit Kunststoffmasse gefüllt und ist bereit für den nächsten Spritzgießzyklus. Gleichzeitig wird die Form geöffnet und das geformte Kunststoffteil aus der Spritzgießmaschine entnommen oder ausgeworfen.
Die Vorteile dieser alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass der ausgestoßene Kunststoff in nachfolgenden Einschüssen oder Injektionen erneut geformt werden kann. Dies beseitigt ein Nachzerkleinern oder eine Wiederverwertung des ausgestoßenen Werkstoffs von einem Überlauf oder einem sekundären Hohlraum. Darüber hinaus ist auch kein erneutes Zurichten des Formstücks erforderlich, und das System muss nicht die Kosten für zusätzliche Sperrventile in den Angussbauteile aufwenden.
Eine Ausführungsform der Erfindung, in der mehr als nur ein sekundärer Hohlraum verwendet wird, wird in den 4A–4F verwendet und im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 150 bezeichnet. Die Ausführungsform 150 schließt eine Spritzgießmaschine 152 ein, die für das Injizieren einer Menge an geschmolzener Kunststoffmasse 154 in einen Formenhohlraum 156 in einer Form eingerichtet ist. Der primäre Formenhohlraum 156 weist ein Paar sekundärer Hohlräume 158 und 160 auf, die mit dem Formenhohlraum 156 über Kanäle oder Angussverteiler 162 bzw. 164 verbunden sind. Ventilbauteile 166 und 168 sind in den Kanälen angeordnet und wirken zur Öffnung und Schließung des fließenden Kunststoffs von dem Formenhohlraum 156 zu den sekundären Hohlräumen. Ein weiteres Ventil 170 ist am Eingang zu dem primären Formenhohlraum 156 (oder in der Düse) und wird zum Öffnen und Schließen des Kanals 172 verwendet, der die Düse der Spritzgießmaschine mit dem Formenhohlraum verbindet. Das Anschluss- oder Stiftbauteil 179 wird zur Injizierung von Gas in den Formenhohlraum verwendet.
Die Folge von Schritten zur Verwendung des Systems 150 ist in den 4A bis 4F dargestellt. Geschmolzene Kunststoffmasse 154A wird zuerst in den Formenhohlraum injiziert und dort über eine kurze Zeitdauer eines ”Verdichtungsdrucks” gehalten (4B). Anschließend wird Gas 180 in die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum injiziert und der Druck wird über eine Zeitdauer gehalten, die sicherstellt, dass die Kunststoffmasse gegen die Innenwandflächen des Formenhohlraums gedrückt wird und eine Außenhaut der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt (4C). Das Ventilbauteil 166 wird dann geöffnet und eine erste Menge an Kunststoffmasse 154B wird in einen ersten sekundären Hohlraum 158 ausgestoßen (4D). Anschließend wird das Ventilbauteil 168 geöffnet und eine zweite Menge an Kunststoffmasse 154C wird in einen zweiten sekundären Hohlraum 160 (4E) ausgestoßen. Nachdem der Artikel abgekühlt hat und ausreichend erstarrt ist, wird das Gas durch einen Port 174 zurück ausgestoßen (4F). In den Endschritten wird die Form geöffnet, der Artikel ausgeworfen, und das System für den Start eines weiteren Zykluses vorbereitet.
Die in den 4A bis 4F gezeigte Ausführungsform stellt eine erfindungsgemäße Ausführungsform dar, in der mehr als ein sekundärer Hohlraum verwendet wird. Fachleute in der Technik können Abänderungen und Veränderungen vornehmen, um andere Systeme mit mehreren Hohlräumen zu entwickeln. Oftmals ist es von Vorteil, Teile der Kunststoffmasse in zweite, dritte oder sogar vierte sekundäre Hohlräume auszustoßen, um dicke Kunststoffabschnitte, die nach dem ersten Ausstoß zurückbleiben, zu verringern. Dies kann sich in einem Formstück mit ungleichmäßig dicken Abschnitten zeigen, wie beispielsweise einem Türgriff eines Fahrzeugs.
Der Betrieb des Ventilbauteils 42, sowie aller anderen Ventilbauteile, die zwischen dem Formenhohlraum und den sekundären Hohlräumen angeordnet sind, können unabhängig betrieben und zeitgesteuert werden, so dass sie zu den anderen sekundären Hohlräumen sequentiell sind. Dies ermöglicht einen Ausstoß des Kunststoffs aus dem Formenhohlraum in einer gewünschten Reihenfolge und derart, dass eine Bildung verschiedener Kanäle und unterschiedlich dicker Abschnitte oder Bauteile des Produkts möglich ist. Auch ist, wie bereits oben erwähnt wurde, das Volumen des aus dem Formenhohlraum ausgestoßenen Kunststoffs unabhängig von der zeitlichen Steuerung des Gases. Anstelle dessen ist dieses abhängig von der zeitlichen Steuerung der Ventile und dem Volumen des oder der sekundären Hohlräume, sowie von der Öffnungs- und Schließsequenz der Ventilbauteile vom Formenhohlraum in die sekundären Hohlräume.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Ventile in den Angußverteilern oder -kanälen zwischen dem Formenhohlraum und dem sekundären Hohlraum oder Hohlräumen auf unterschiedliche Art und Weise betrieben werden. Die Ventilbauteile können durch Anlegen eines ausgewählten Drucks betriebsbereit sein, der durch die Injizierung von Gas ausgeübt wird und wiederum einer Übertragung des Drucks an die Kunststoffmasse. Dadurch wird wiederum das Ventilbauteil geöffnet, wodurch eine voreingestellte Schließkraft überwunden wird. Die voreingestellten Schließkräfte können an die Ventilbauteile angelegt werden, wie beispielsweise mechanische Federbauteile, beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch.
Weiter kann das Öffnen und Schließen der Ventilbauteile über jede beliebige Vorrichtung erfolgen, wie beispielsweise eine pneumatische, hydraulische, elektrische oder mechanische Vorrichtung. Das Öffnen und Schließen der Ventilbauteile kann auch mit Hilfe externer Vorrichtungen gesteuert werden, welche digitale oder Computerzeitsteuerung einschließen, die extern oder integral mit der Gasdruck-Steuervorrichtung angeordnet ist.
Die vorliegende Erfindung kann auch zur Herstellung hohler rohrförmiger Bauteile verwendet werden. Ein bevorzugtes Formungssystem und -verfahren hierfür ist in den 5A bis 5F gezeigt, während andere Ausführungsformen von Teilen dieses Mechanismus und Systems in den 6 und 7 veranschaulicht sind. Heutzutage besteht ein Bedarf an der Herstellung hohler rohrförmiger Bauteile aus Kunststoffen. Diese Bauteile können beispielsweise als Walzen oder Rollen für Drucker verwendet werden. Die rohrförmigen Bauteile müssen in vielen Fällen in ihrer Abmessung stabil sein und gerade kreisförmige Querschnitte mit konzentrischen hohlen Schnittpunkten aufweisen. Es ist auch erwünscht, dass die Formstücke Merkmale aufweisen, die im Normalfall nicht extrudiert werden können, die aber bei Spritzgussartikeln möglich sind. Diese Merkmale umfassen Nuten- und Schraubengewinde auf der Außenfläche, Auflagen oder Stützen und andere externe Befestigungen, Verbindungsmechanismen zur Verwendung als Spindeln, und das Einschließen einer Getriebeverzahnung oder anderer Konfigurationen zur Lieferung von Möglichkeiten für die Drehung der Walze oder Rolle.
Bei herkömmlichen Spritzgussverfahren, entweder als fester Abschnitt oder bei mechanisch beweglichen Seitenkernen zur Bildung des rohrförmigen Zwischenabschnitts, ist es schwierig, Planheit ohne eine Verzerrung über die Länge des Bauteils zu erreichen und die Anzahl der Guss-Zeitzyklen zu verringern. Bei früheren Versuchen zur Verwendung von gasunterstützten Gussverfahren bei der Herstellung von Hohlprodukten oder Hohlbauteilen hat es sich als schwierig herausgestellt, eine Konzentrizität und gleichförmige Wandabschnittsdicke entlang der Länge der rohrförmigen Bauteile zu erreichen.
Für das Erzielen einer axialen Planheit über die Länge des rohrförmigen Abschnitts, sollte eine gleichmäßige Schwindung des Kunststoffs währens seiner Abkühlung und eine Veränderung von einer Flüssigkeit in einen Feststoff erzielt werden. Es ist auch wichtig, Spannung beim Formen von Kunststoff zu beseitigen oder auf ein Minimum zu reduzieren, da Spannungen beim Gießen eome Verzerrung oder Deformation des ausgeworfenen Artikels verursachen können. Spritzgussbauteile aus Kunststoff, welche Spannungen in sich tragen, weisen die Tendenz auf, diese Spannung durch Verzerrung und Deformation des Bauteils abzulassen, nachdem sie aus der Form ausgeworfen worden sind.
Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Konzentrizität und Gleichförmigkeit des Wandabschnitts erzielt werden. Die Kunststoff- und Gasflüsse werden in axialer Richtung gesteuert, und es erfolgt keine willkürliche oder ungesteuerte seitliche Bewegung oder Wirbelströmung in dem Kunststofffluss. Das Gas strömt axial in der Mitte des rohrförmigen Abschnitts und wird für den gleichmäßigen Ausstoß des Kunststoffs über die gesamte Länge des Rohrs in den oder die sekundären Hohlräume verwendet. Es gibt keine seitliche Bewegung des Kunststoffs nach der Formung und innerhalb der an die Obefläche des Formenhohlraums angrenzende halb-geschmolzenen Außenschicht oder -haut. Es wird eine gleichmäßige Abkühlungsrate erzielt, da eine gute Temperaturregelung der Bauteile des Formenhohlraums vorhanden ist und ein guter Kontakt zwischen Kunststoff und Formenoberfläche herrscht, um eine gleichmäßige Leitung von Wärme vom Kunststoff weg zu gewährleisten.
Um einen Kunststofffluss ohne Wirbelströmung zu erzielen, wird ein Formenhohlraum gebildet, der einen kreisförmigen Mittelabschnitt und zwei konusförmige Konfigurationen an den beiden Enden aufweist. Der geschmolzene Kunststoff wird durch einen peripheralen Flächenanschnitt von einem Angussverteiler, der den Flächenanschnitt umgibt, welcher in den Scheitelpunkt des Konus am Einlassende mündet, eingespritzt. Der Kunststoff wird entlang eines dünnen Abschnitts eingespritzt oder injiziert und strömt und dehnt sich allmählich entlang einer Konus- oder konusähnlichen Konfiguration bis zu dem maximal erforderlichen Zylinderabschnitt aus. Dabei hält der Kunststoff seinen Kontakt mit den Oberflächen des Formenhohlraums bei, während der Formenhohlraum gefüllt wird.
Das Gas wird in einer zentralen Position entlang der Achse des Rohrs injiziert und wird für das Hinausdrücken des Kunststoffs aus der Mitte verwendet. Das Gas wird in der Nähe des Scheitelpunkts des Konus injiziert, um eine stufenweise Ausdehnung zu dem gewünschten Schnittpunkt mit dem Kunststoff zu ermöglichen. Die Geschwindigkeit des Einspritzens von Kunststoff wird von einer anfänglich langsamen Geschwindigkeit gesteuert und auf eine schnellere Geschwindigkeit erhöht, nachdem der Konus gefüllt ist und während das Füllen des zylindrischen Abschnitts durch den Kunststoff beendet wird. Die Geschwindigkeit des Einspritzens von Kunststoff nimmt erneut ab, bevor das letzte Füllen eines Hohlraums beendet ist.
Die Steuerung der Einspritzgeschwindigkeit des Gases und daher des Drucks wird auch derart gesteuert, dass das Gas bei einem niedrigen Druck injiziert wird, bevor die Austreibung des Kunststoffs beginnt. Dies bedeutet, dass der Druck, mit welchem das Gas injiziert wird, vor dem Öffnen des Ventils in dem Angussverteiler oder -kanal, der den Formenhohlraum mit dem sekundären Hohlraum verbindet, niedriger ist.
Der rohrförmige Abschnitt an dem distalen Ende des Formenhohlraums angrenzend an den sekundären Hohlraum kann hinsichtlich Größe verringert sein, um den Fluss von Kunststoff zu einem dünneren Abschnitt stufenweise zu reduzieren. Dadurch wird ermöglicht, dass die Austreibung von Kunststoff durch den Ausstrom-Angussverteiler und das Sperrventil in dem sekundären Hohlraum gesteuert wird. In dieser Hinsicht wird in den Zeichnungen eine zweite konusförmige Hohlraumkonfiguration gezeigt und nachfolgend beschrieben, wobei es sich jedoch versteht, dass jede Form oder Konfiguration an dem distalen Ende des Formenhohlraums verwendet werden kann. Jedoch wird bevorzugt, dass die Querschnittsgröße an dem distalen Ende des Hohlraums verringert wird.
Eine Folge von Schritten, die bei dem Verfahren zur Austreibung von Kunststoff verwendet werden kann, um hohle rohrförmige Bauteile herzustellen, ist in den 5A bis 5F gezeigt. Das Verfahren wird allgemein mit dem Bezugszeichen 200 in den Zeichnungen bezeichnet.
Wie es in 5A gezeigt ist, weist der Formenhohlraum 202 im Allgemeinen einen zentralen länglichen Teil oder Abschnitt 204, eine konusförmige Konfiguration 206 am vorderen Ende (d. h. am Eingang, an welchem das Gas und der Kunststoff in den Hohlraum injiziert oder eingespritzt werden) und vorzugsweise eine entsprechende konusförmige Konfiguration 208 an dem distalen Ende angrenzend an einen sekundären Hohlraum 210 auf. Ein Ventilbauteil 212 ist in dem Kanal oder Angussverteiler, welcher den Formenhohlraum 202 mit dem sekundären Hohlraum 210 verbindet, positioniert. Das Ventilbauteil kann von jeder beliebigen herkömmlichen Art sein, wie z. B. von den mit Bezug auf die 1 bis 4 beschriebenen Arten. Das Ventilbauteil kann zudem eine sich verjüngende vordere Kante aufweisen, wie es in den 5A bis 5F veranschaulicht ist.
Kunststoff wird durch den Angussverteiler 220 und den Flächenanschnitt 222 in den Formenhohlraum 202 eingebracht. Ausführliche Versionen des Kunststoff-Versorgungsangussverteilers 220 und des Kunststoff-Flächenanschnitts 222 sind in den 6 und 7 besser dargestellt.
Das Gas wird von einem Gas-Injektionsport 230 in den Formenhohlraum injiziert oder eingebracht, der am Scheitelpunkt des konusförmigen Einlassabschnitts 206 angeordnet ist. Gas wird zu dem Port 230 von einem Kanal oder einer Einlassleitung 232 gelenkt.
Zudem ist es möglich, wie es in den 6 und 7 gezeigt ist, einen beweglichen Kern 240 als Teil des Mechanismus und Systems aufzuweisen.
Wie es in 5B gezeigt ist, schließt die Reihenfolge des Gussverfahrens das anfängliche Einspritzen von geschmolzener Kunststoffmasse in den Formenhohlraum 202 ein. Zu diesem Zeitpunkt ist das Ventilbauteil 212 geschlossen. Nachdem der Kunststoff in den Formenhohlraum eingespritzt worden ist, wird der Kunststoff in dem Hohlraum unter Druck gesetzt oder verdichtet, um gute Oberflächeneigenschaften der Außenfläche des Gussteils zu liefern. In dieser Hinsicht wird der Kunststoff unter Druck gesetzt und über eine kurze Zeitdauer in der Größenordnung von 1 bis 5 Sekunden mit Hilfe der Spritzgussmaschine verdichtet. Dadurch wird eine gute Reproduzierbarkeit der Formoberfläche auf dem Gussprodukt oder Gussartikel und gute Nachbildungen der Form des Formenhohlraums gewährleistet.
Anschließend wird, wie es in 5C gezeigt ist, mit der Injizierung von Gas begonnen. Das Gas, das schematisch durch das Bezugszeichen 250 dargestellt ist, erzeugt einen Hohlraum in dem Kunststoff, und übt weiterhin einen Druck auf den Kunststoff in dem Formenhohlraum 202 aus. Nach einer kurzen Verweilzeit, in welcher der Gasdruck dazu verwendet wird, das Drücken der Kunststoffmasse gegen die Innenwände oder Oberflächen des Formenhohlraums zu unterstüzten, und um sicherzustellen, dass eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt ist, während eine Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt, wird das Ventilbauteil 212 geöffnet.
Bei geöffnetem Ventilbauteil 212 (5D) wird zugelassen, dass geschmolzene Kunststoffmasse in der Mitte des Formenhohlraums 202 aus dem Formenhohlraum ausgetrieben wird. Der ausgetriebene geschmolzene Kunststoff wird aus der Mitte des rohrförmigen Abschnitts entnommen und gelangt über den Verbindungs-Angussverteiler 214 in den sekundären Hohlraum 210. In 5D wird die hohle Mitte des rohrförmigen Bauteils, welche mit Gas gefüllt ist, mit dem Bezugszeichen 250 bezeichnet, während das äußere, nun rohrförmige Kunststoffbauteil mit dem Bezugszeichen 252 bezeichnet wird. Die Kunststoffmasse in dem sekundären oder Überlaufhohlraum 210 wird mit dem Bezugszeichen 252A bezeichnet.
Wenn die Austreibung des Kunststoffs beendet ist, wird der Gasdruck in dem inneren Rohrkanal beibehalten, so dass die Außenfläche des Kunststoffs in gleichmäßigem Kontakt mit der Oberfläche des Formenhohlraums bleibt, wodurch eine gleichmäßige Wärmeleitung von dem Kunststoff zur Form sichergestellt wird.
Nach der vollständigen Erstarrung des rohrförmigen Kunststoffbauteils wird der Gasdruck verringert und das Gas wird aus der Form ausgestoßen. Dies ist in 5E gezeigt. Anschließend wird der bewegliche Kern (falls verwendet) aus dem Formenhohlraum entfernt (5F) und die Form wird geöffnet und der Artikel ausgeworfen. Der Teil der Kunststoffmasse 252A in dem sekundären Hohlraum 210 wird gleichzeitig ebenfalls ausgeworfen. In dieser Hinsicht kann, wie bereits oben angezeigt, die Kunststoffmasse in dem sekundären Hohlraum wiedergemahlen und wiederverwendet werden, sie kann ausgemustert werden, oder sie kann zu einem anderen Kunststoffbauteil oder -artikel gefertigt werden, welcher die Form des sekundären Hohlraums aufweist.
Nach dem Formen des rohrförmigen Bauteils und dessen Auswerfen aus der Form sind Nachberarbeitungsvorgänge erforderlich, um die spitzen Abschnitte an jedem Ende abzugraten oder zu putzen. So wird das endgültige oder fertige Hohlrohr oder hohle Bauteil gebildet.
Die konusförmigen Abschnitte oder Konfigurationen 206 und 208 des Formenhohlraums 202 weisen vorzugsweise Winkel von bis zu 10 bis 60 Grad auf. Dadurch wird die gleichmäßige axiale Beschickung oder Füllung mit Kunststoff vom Scheitelpunkt des Konus aus unterstützt und ermöglicht, dass sich der Kunststoff bis zu dem erforderlichen maximalen zylindrischen Abschnitt ausdehnt, um eine Wirbelströmung oder einen ungleichmäßigen Fluss der Kunststoffmasse zu vermeiden.
Das Injizieren des Gases an einer axialen Richtung von einer Gas-Injizierungsanordnung oder einem Port 230, welcher in einer beweglichen Kernanordnung 290 befestigt ist, ermöglicht es dem Gasinjektor, axial aus dem geformten Bauteil herausgezogen oder -gefahren zu werden, bevor die Form geöffnet und der Artikel ausgeworfen wird.
Als zusätzliche Ausführungsform in dem System und dem Verfahren von 5 können der bewegliche Gasinjektor und Kunststoff-Versorgungsanguss kombiniert werden, um den Kunststoff einer Ringangusskonfiguration zuzuführen, in welcher der Kunststoff von einem ringförmigen Angussverteiler 222, der um den Zylinder des Gasinjektors herum ausgebildet ist, fließt, und dann durch einen dünneren ringförmigen Anguss 229, der in den Formenhohlraum mündet, fließt, so dass dieser koaxial mit der Gasinjektion ist, wenn das Gas nach Beendigung der Befüllung der Form injiziert wird. Dabei behält der Kunststoff den Kontakt mit der Oberfläche des Formenhohlraums bei, während der Formenhohlraum gefüllt wird. Dies ist in 7 dargestellt. Eine alternative Konfiguration des Kunststoff-Angussverteilers kann dort eingesetzt werden, wo der Angussverteiler durch eine Nut zwischen dem vergrößerten beweglichen Kern und der Formplatte gebildet wird. Dies ist in 6 dargestellt.
Es ist möglich, entsprechend dieser hohlen rohrförmigen Ausführungsform die Version des Kunststoff-Austreibungsverfahrens gemäß obiger Beschreibung mit Bezug auf die 3A bis 3E zu verwenden. Der geschmolzene Kunststoff wird zurück in den Zylinder der Spritzgussmaschine ausgetrieben, entweder zusätzlich zu oder anstelle einer Austreibung in einen sekundären Hohlraum. Der ausgetriebene Kunststoff drückt die Schraube im Lauf der Spritzgießmaschine zurück, um das erforderliche gesteuerte Raumvolumen in dem Zylinder zu schaffen.
Bei dieser Ausführungsform wird das Gas aus einer konusförmigen Verlängerung des rohrförmigen Bauteils am gegenüberliegenden Ende zu dem Kunststoff-Versorgungsangussabschnitt injiziert. Der Gasinjektor ist auf einem beweglichen Seitenkern befestigt, welcher das Gas in den Formenhohlraum in axialer Richtung injiziert, wodurch ein gleichmäßiger Kunststofffluss ausgetrieben wird, der von dem konusförmigen Versorgungsabschnitt durch die Versorgungs-Eingusskanäle, Angussverteiler und einen Einlauf und zurück in den Maschinenzylinder eintritt. Der Gasdruck in dem Formenhohlraum wird beibehalten, um den Kunststoff gegen die Oberflächen des Formenhohlraums zu drücken, wodurch eine gute Abbildung und eine gleichmäßige Wärmeleitung von dem Kunststoff zu der Form sichergestellt wird.
Bei der Herstellung eines rohrförmigen Bauteilgefüges durch Spritzguss kann das Bauteil einstückig geformt sein oder es kann zusammen mit zusätzlichen Merkmalen gebildet werden, wie z. B. Riemenscheiben, Zahnräder mit Profilverzahnung, oder mit Schraubengewinden, Nuten oder anderen Profilen auf der Außenfläche des rohrförmigen Abschnitts. Diese zusätzlichen Merkmale können durch Hohlräume, die durch zerspanende Bearbeitung erzeugt werden, in den Oberflächen des Formenhohlraums gebildet werden.
In weiteren Ausführungsformen, welche den oben beschriebenen Ausführungsfomren ähneln, wird Druckflüssigkeit anstelle von Druckgas verwendet, um einen Hohlraum in der Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum als Ergebnis einer Volumenminderung oder -schwindung der Kunststoffmasse zu erzeugen, und einen Verdichtungsdruck anzulegen. Erneut erzeugt der Verdichtungsdruck zunächst einen Hohlraum in der Kunststoffmasse und legt einen Verdichtungsdruck an, der die Kunststoffmasse gegen die Innenflächen des Formenhohlraums drückt. Der Verdichtungsdruck wird zudem über einen Zeitraum gehalten, der sicherstellt, dass eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt ist, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt. Folglich treibt die Druckflüssigkeit einen Teil der Kunststoffmasse aus dem Formenhohlraum in einen oder mehrere sekundäre Hohlräume und/oder zurück in den Zylinder der Spritzgussmaschine aus, wobei der Zylinder einen sekundären Hohlraum. bildet. Bei der Flüssigkeit handelt es sich aus praktischen Gründen um Wasser, wobei jedoch auch andere Flüssigkeiten verwendet werden können, falls dies gewünscht wird. Die Verwendung von kaltem Wasser kann auch die Zeitdauer der Abkühlstufe verringern und auf diese Weise die Zykluszeit verkürzen.
Die 8 zeigt ein Schaubild, welches der 2 entspricht, die zur Verwendung von Flüssigkeit anstelle von Gas als Druckfluid ausgelegt sind.
Das Schaubild von 8 schließt den Schritt der Verwendung der Spritzgussmaschine ein, um den Druck auf den Kunststoff zur Verdichtung des Kunststoffs zu halten, wie durch Linie 64 angezeigt ist. Die Zeit, welche die Maschine für das Verdichten des Kunststoffs benötigt, ist mit Pfeil 66 angezeigt. Diese Zeit kann je nach Wunsch angepasst werden.
Anschließend wird, wie durch Linie 68 dargestellt ist, die Druckflüssigkeit in die Kunststoffmasse in dem Formenhohlraum injiziert, wobei diese einen weiteren Verdichtungsdruck auf die Kunststoffmasse ausübt. Der Formungszyklus geht dann weiter, wie es in Verbindung mit 2 beschrieben ist.
Die Fähigkeit zur Druckverdichtung des Kunststoff sowohl während der Füllung des Formenhohlraums mit Kunststoff als auch wenn der Formenhohlraum bereits mit Kunststoff gefüllt ist, und während der anfänglichen Injektion von Druckflüssigkeit, hilft eine akkurate Nachbildung der Formoberfläche zu gewährleisten, ohne dass der Kunststoff von der Oberfläche wegschwindet.
Ein Vorteil der Verwendung einer Flüssigkeit anstelle von Gas als Druckfluid liegt darin, eine glattere Oberfläche der Innenwand in der Kunststoffmasse bereitzustellen, welche besonders wünschenswert im Falle von rohrförmigen Produkten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der 5 bis 7 ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass Gas dazu tendieren kann, die Wand aus Kunststoffmasse zu durchdringen. Eine Durchdringung wird durch die Verwendung von Flüssigkeit als Druckfluid vermieden oder reduziert.
In einer weiteren Ausführungsform wird der sekundäre Hohlraum oder zumindest ein sekundärer Hohlraum in der Form angeordnet, allerdings stromaufwärts von dem Formenhohlraum, wobei der sekundäre Hohlraum mit dem Angussverteiler oder -kanal, durch den der Kunststoff in den Formenhohlraum injiziert wird, gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich ist der sekundäre Hohlraum oder mindestens ein sekundärer Hohlraum mit dem Formenhohlraum an einer Stelle in dem Formenhohlraum und in der Nähe der Kunststoff-Einlaufposition in den Formenhohlraum verbunden.
In beiden Fällen kann die Position der Injektion von Gas oder Flüssigkeit dann in dem Formenhohlraum angeordnet werden und stromabwärts von sowohl der Kunststoff-Einlaufposition als auch dem oder jedem sekundären Hohlraum, so dass die Austreibung von Kunststoffmasse aus dem Formenhohlraum in einer im Wesentlichen gegensätzlichen Richtung zu dem Fluss der Kunststoffmasse während der Füllung des Formenhohlraums erfolgt.

Claims

Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen Kunststoffprodukts, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einbringen einer Menge geschmolzener Kunststoffmasse in einen Formhohlraum, um den Formhohlraum zumindest im Wesentlichen zu füllen, unter Verwendung einer Spritzgießmaschine; Aufbringen eines Verdichtungsdrucks auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum durch den Einspritzdruck der Kunststoffmasse; Einbringen von unter Druck stehendem Gas oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum; Zulassen, dass ein Teil der geschmolzenen Kunststoffmasse in der Form in mindestens einen sekundären mit dem Formhohlraum verbundenen Hohlraum ausgestoßen wird; Zulassen, dass die verbleibende Kunststoffmasse in dem Formhohlraum erstarrt; Ausstoßen des Gases oder der Flüssigkeit aus dem Formhohlraum; und Entfernen des Kunststoffprodukts aus der Form; dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum aufgebrachte Druck des Gases oder der Flüssigkeit über einen Zeitraum auf einem weiteren Verdichtungsdruck auf die Kunststoffmasse gehalten wird, während verhindert wird, dass der Kunststoff zurück in die Spritzgießmaschine gedrückt wird, anschließendes Zulassen, dass ein Teil der Kunststoffmasse in besagten mindestens einen sekundären Hohlraum ausgestoßen wird, wobei der Schritt des Haltens des Drucks des Gases oder der Flüssigkeit auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum gewährleistet, dass die Kunststoffmasse gegen eine Wandfläche des Formhohlraums gedrückt wird und eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1. welches den Schritt des Aufbringens des Verdichtungsdrucks auf den Einspritzdruck der Kunststoffmasse in dem Formhohlraum über einen vorbestimmten Zeitraum vor dem Einbringen des Gases oder der Flüssigkeit in die Kunststoffmasse einschließt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Austreibeschritt durch das Öffnen eines Ventils in einem Strömungs-Angussverteiler oder -kanal erreicht wird, welche den Formhohlraum mit einem oder jedem sekundären Hohlraum verbinden, während der Druck des Gases oder der Flüssigkeit in dem Formhohlraum aufrechterhalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu formende Kunststoffprodukt mindestens einen Abschnitt aufweist, der dicker als andere Abschnitte ist, und die Ladung des unter Druck stehenden Gases oder der unter Druck stehenden Flüssigkeit in den dickeren Abschnitt eingebracht wird, um einen hohlen Abschnitt darin zu formen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des besagten mindestens einen sekundären Hohlraums angepasst wird, um das Austreiben einer vorbestimmten Menge Kunststoffmasse aus dem Formhohlraum zuzulassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Kunststoffmasse in mindestens zwei sekundäre Hohlräume ausgestoßen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei sekundäre Hohlräume vorgesehen sind und der Schritt des Zulassens, dass Teile der Kunststoffmasse in der Form in die sekundären Hohlräume ausgestoßen werden. das Öffnen von Ventilelementen aufweist, die in jeweiligen Strömungs-Angussverteilern oder -kanälen angeordnet sind, die den Formhohlraum mit den sekundären Hohlräumen verbinden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen der Ventilelemente sequenziell gesteuert wird, um das selektive Austreiben der Kunststoffmasse in die mindestens zwei sekundären Hohlräume zuzulassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen, röhrenförmigen Kunststoffproduktes eingesetzt wird, wobei der Formhohlraum einen im Wesentlichen kegelförmigen Einlassabschnitt, einen länglichen Zentralabschnitt und einen Austrittsabschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der besagte kegelförmige Abschnitt eine Spitze aufweist und besagtes Gas oder besagte Flüssigkeit an besagter Spitze in die Kunststoffmasse eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich einen zweiten im Wesentlichen kegelförmigen Abschnitt aufweist, wobei der besagte kegelförmige Austrittsabschnitt eine Spitze aufweist, und die besagte Austreibung von Kunststoffmasse aus dem Formhohlraum in den sekundären Hohlraum durch besagte Spitze erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffmasse an besagtem kegelförmigen Einlassabschnitt in den Formhohlraum eingebracht wird und Kontakt mit den Oberflächen des Formhohlraums beibehält, während der Formhohlraum gefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, welches einen Mechanismus für eine ringförmige Anbindung beim Einbringen der Kunststoffmasse in besagten kegelförmigen Einlassabschnitt aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, welches den Schritt des Ablängens von mindestens einem Ende des Produkts einschließt, um ein röhrenförmiges Produkt zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet. dass das Produkt abgelängt wird, um ein röhrenförmiges Produkt mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil durch das Aufbringen eines ausgewählten Drucks geöffnet wird, der durch das Einbringen von Gas und wiederum einer Übertragung des Drucks auf die Kunststoffmasse ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Ventilelement durch das Aufbringen eines ausgewählten Drucks geöffnet wird, der durch das Einbringen von Gas und wiederum einer Übertragung des Drucks auf die Kunststoffmasse ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kunststoffmasse von einer Spritzgießmaschine mit einem Zylinder und einer Düse in den Formhohlraum eingespritzt wird, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Zulassens, dass ein Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgetrieben wird, aufweist, wobei der Zylinder den sekundären Hohlraum oder einen der sekundären Hohlräume bildet.
Verfahren zum Spritzgießen eines hohlen Kunststoffprodukts unter Verwendung einer Spritzgießmaschine mit einem Zylinder und einer Düse und einer Form mit einem Formhohlraum darin, der eine Form aufweist, die mindestens einen Teil des Produkts definiert, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einbringen einer Menge geschmolzener Kunststoffmasse in den Formhohlraum durch die Spritzgießmaschine, um den Formhohlraum zumindest im Wesentlichen zu füllen, unter Verwendung einer Spritzgießmaschine; Aufbringen eines Verdichtungsdrucks auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum durch den Einspritzdruck der Kunststoffmasse; Einbringen von unter Druck stehendem Gas oder einer unter Druck stehenden Flüssigkeit in die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum; Zulassen, dass ein Teil der geschmolzenen Kunststoffmasse in der Form in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird; Zulassen, dass die verbleibende Kunststoffmasse in dem Formhohlraum erstarrt; Ausstoßen des Gases oder der Flüssigkeit aus dem Formhohlraum; und Entfernen des Kunststoffprodukts aus der Form; dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum aufgebrachte Druck des Gases oder der Flüssigkeit über einen Zeitraum auf einem weiteren Verdichtungsdruck auf die Kunststoffmasse gehalten wird, während verhindert wird, dass der Kunststoff zurück in die Spritzgießmaschine gedrückt wird, wobei der Schritt des Haltens des Drucks des Gases oder der Flüssigkeit auf die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum gewährleistet, dass die Kunststoffmasse gegen eine Wandfläche des Formhohlraums gedrückt wird und eine Außenschicht der Kunststoffmasse erstarrt, während ein Kernabschnitt der Kunststoffmasse geschmolzen bleibt, und anschließendes Zulassen, dass besagter Teil der Kunststoffmasse zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird
Verfahren nach Anspruch 19, welches den Schritt des Aufbringens des Verdichtungsdrucks auf den Einspritzdruck der Kunststoffmasse in dem Formhohlraum über einen vorbestimmten Zeitraum vor dem Einbringen von Gas oder Flüssigkeit in die Kunststoffmasse aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zulassens, dass Kunststoffmasse zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgetrieben wird, gesteuert wird, so dass eine vorbestimmte Menge auf gesteuerte Art und Weise ausgestoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kunststoffmasse, die ausgestoßen wird, durch Steuern der Geschwindigkeit und/oder des Ausmaßes, in welchem die Kunststoffmasse einen Einspritzkolben oder eine Förderschnecke in dem Zylinder der Spritzgießmaschine zurückschiebt, gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Kunststoffmasse, die ausgetrieben wird, durch Zeitsteuerung des Schließens eines Absperrventilelements, das in dem Durchflussweg zwischen dem Formhohlraum und dem Zylinder der Spritzgießmaschine angeordnet ist, gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas oder die Flüssigkeit an einer von der Spritzdüse der Spritzgießmaschine beabstandeten Position in die Kunststoffmasse eingebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Kunststoffprodukt mindestens einen Abschnitt aufweist, der dicker als andere Abschnitte ist, und das besagte Druckgas oder die besagte Druckflüssigkeit in den dickeren Abschnitt eingebracht wird, um einen hohlen Bereich darin zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zulassens, dass ein Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird, das Öffnen eines Absperrventilelements einschließt, welches in dem Durchflussweg zwischen dem Formhohlraum und dem Zylinder der Spritzgießmaschine angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Ventilelement als Teil der Spritzdüse der Spritzgießmaschine enthalten ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zugelassen wird, dass ein erster Teil der Kunststoffmasse in der Form zurück in den Zylinder der Spritzgießmaschine ausgestoßen wird. und welches den Schritt des Zulassens, dass ein jeweiliger zweiter Teil der Kunststoffmasse in der Form in einen oder mehrere sekundäre Hohlräume, die mit dem Formhohlraum verbunden sind, ausgetrieben wird, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Zulassens, dass ein oder mehrere zweite Teile der Kunststoffmasse in einen jeweiligen sekundären Hohlraum ausgetrieben werden, das Öffnen eines Ventilelelments beinhaltet, welches in dem Durchflussweg zwischen dem Formhohlraum und dem sekundärem Hohlraum angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 28 oder 29, welches das Einbringen der Kunststoffmasse entlang eines Durchflusswegs in den Formhohlraum aufweist, und welche zulässt, dass ein oder mehrere Teile der Kunststoffmasse in einen sekundären Hohlraum oder sekundäre Hohlräume ausgetrieben werden, welche mit dem Durchflussweg verbunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder alle sekundären Hohlräume mit dem Formhohlraum an einer Stelle innerhalb des Formhohlraums und nahe der Kunststoffzuführstelle in dem Formhohlraum verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einbringposition für das Gas oder die Flüssigkeit in dem Formhohlraum und flussabwärts von der Kunststoffzuführposition und dem einen oder allen sekundären Hohlräumen befindet, so dass die Austreibung der Kunststoffmasse in einer im Wesentlichen entgegengesetzten Richtung zum Fluss der Kunststoffmasse während des Füllens des Formhohlraums stattfindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Einbringpositionen für das Gas oder die Flüssigkeit in einem Formhohlraum vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 33, welches den Schritt des sequenziellen Steuerns des Beginns des Einbringens von Gas oder Flüssigkeit von jeder Einbringposition für das Gas oder die Flüssigkeit in dem Formhohlraum einschließt.