DE69218149T2

DE69218149T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgiessen von thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE69218149T2
Application number: DE69218149T
Authority: DE
Inventors: Re Mario Da
Original assignee: Fiat Auto SpA
Current assignee: Fiat Auto SpA
Priority date: 1991-12-20
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: ITTO911007A0; BR9204922A; PL171401B1; ITTO911007A1; IT1250365B; DE69218149D1; EP0548779B1; PL297057A1; EP0548779A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen.
Verfahren und Vorrichtungen zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen, bei denen der Kunststoff in einer geeigneten Einrichtung aufbereitet und in den fließfähigen Zustand umgewandelt und danach über eine Düse in eine Form eingespritzt wird, die die Gestalt des herzustellenden Teiles hat, sind gängig bekannt. Zusammen mit dem thermoplastischen Kunststoff wird dabei auch eine bestimmte Menge an Inertgas mittels einer zweiten Düse, die innerhalb der aufgeschmolzenen Kunststoffmasse angeordnet ist, in die Form eingeblasen. Dadurch wird ein geringeres Gewicht des hergestellten Produktes, eine bessere Verteilung des aufgeschmolzenen Kunststoffes innerhalb der Form und damit eine bessere Endoberfläche des hergestellten Produktes unter Vermeidung von irgendwelchen ästhetischen Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche, die sich hauptsächlich als Riffelungen an der Oberfläche ausbilden, erzielt.
Die bislang beschriebenen Verfahren sind jedoch nicht ohne Nachteile. Die Schwierigkeit, die Strömungsbewegung des inerten Gases in der aufgeschmolzenen Kunststoffmasse in der Form zu steuern und die Schwierigkeit, die physikalischen Parameter für das Einblasen des Gases, im wesentlichen den Austrittsdruck in die Form, zu bestimmen, machten es notwendig, zahlreiche Prototypen von dem herzustellenden Teil anzufertigen, um die vorerwähnten physikalischen Parameter, wie Temperatur, Gasdruck, optimale Position der Düse in dem Gasstrom, irgendwelche bevorzugte Strömungswege, die das Gas innerhalb der Form nimmt, zu bestimmen, um dann mit diesen Werten endgültige Spritzgußteile von hoher Qualität zu erhalten, die leicht und frei von ästhetisch ins Auge fällenden Oberflächen-Unvollkommenheiten sind.
Diese Nachteile werden teilweise durch die US-A-5,039,463 überwunden, die ein Minimum einer Steuerung des Gases abhängig von der Temperatur der Form vorsieht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zu schaffen, mit denen die vorbeschriebenen Nachteile überwunden werden können, indem sie es möglich machen, die Verteilung des inerten Gases innerhalb der Form durch Variieren der vorerwähnten physikalischen Parameter zu steuern, um Spritzgußteile zu erhalten, die frei von irgendwelchen ästhetischen Fehlern sind, die leichtgewichtig sind und die reduzierte Herstellungskosten, wie sie dem Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen eigen sind, ermöglichen.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen mit den Merkmalen, wie sie in dem Patentanspruch 1 aufgeführt sind.
Die Erfindung sieht ferner eine Vorrichtung zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen vor, mit den Merkmalen, wie sie im Patentanspruch 4 aufgeführt sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben, ohne daß die Erfindung darauf beschränkt sei. Die Zeichnung zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen in einer seitlichen Schnittdarstellung.
In der Zeichnung bezieht sich das Bezugszeichen 1 auf Mittel zum Spritzgießen von thermoplastischen Kunststoffen 2 in einer Form 3.
Die Mittel 1 weisen im wesentlichen einmal eine erste Spritzdüse 4, die ihrerseits innerhalb der Form 3, dem Spritzgießwerkzeug, ein Auslaßende 5 aufweist, sowie zum anderen ein Spritzsystem 6 zum Umwandeln eines ersten thermoplastischen Kunststoffes 2 in den fließfähigen Zustand, auf.
Gemäß der Erfindung weisen die Mittel 1 zusätzlich eine zweite Düse 7 auf, die innerhalb der ersten Düse 4 zwischen ihrem Auslaßende 5 und dem Spritzsystem 6 angeordnet ist.
Die zweite Düse 7 ist an ihrem Ende 8, entgegengesetzt zu dem in die erste Düse 4 eingeführten Ende 11, mit einem zugehörigen, in der Zeichnung nicht dargestellten Behälter verbunden, der ein inertes Druckgas enthält. Im Rahmen dieser Beschreibung soll der Begriff "inertes Gas" in der Weise verstanden werden, daß er irgendwelche gasförmigen Fluide mit einer chemischen Natur umfaßt, die keine Verbindung mit dem plastifizierten thermoplastischen Kunststoff eingehen, der zusammen mit dem gasförmigen Fluid eingespritzt bzw. eingeblasen wird. Das inerte Gas 12 kann generell (geeignet gefilterte) Umgebungsluft sein, die keinen Anlaß zu merklichen Oxidationseffekten in bezug auf die normalen, im kommerziellen Gebrauch befindlichen thermoplastischen Kunststoffe gibt und daher als "inert" im vorgenannten Sinne betrachtet werden kann.
Zwischen dem nicht dargestellten, das Inertgas enthaltenden Behälter und dem Ende 11 der zweiten Düse 7 ist ein Druckregler 13 zum Messen des Druckes im austretenden Gas 12 sowie ein Elektroventil 14 zum Regulieren des Druckes im austretenden Gasstrom geschaltet. Die zweite Düse 7 wird dazu verwendet, um inertes Gas 12 in den austretenden Strom 15 des thermoplastischen Kunststoffes 2 in der ersten Düse 4 in derselben Richtung einzublasen.
Gemäß der Erfindung weisen die Mittel 1 ferner eine Reihe von Fühlern 16, vorzugsweise vom Ultraschalltyp auf, die innerhalb der Form 3 entlang der Strecke, entlang der die Form 3 mit dem thermoplastischen Kunststoff und dem darin enthaltenen Inertgas gefüllt wird, angeordnet sind.
Die Fühler 16 weisen ein emittierendes Teil 21 bzw. ein empfangendes Teil 22 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten einer innerhalb der Form 3 ausgebildeten Ausnehmung 23 angeordnet sind, und die mit einer elektronischen Zentraleinheit 24 verbunden sind, die die von den Fühlern 16 ausgehenden Signale sammelt und verarbeitet.
In Übereinstimmung mit dem Spritzgießverfahren nach der Erfindung können die von der Zentraleinheit 24 gesammelten Daten in zugehörigen Datenbanken 25 gespeichert oder aber auch direkt dazu verwendet werden, um den Druck zu regulieren, mit dem das Gas 12 zu der Düse 7 und damit in die Form 3 strömt. Wie die Zeichnung zeigt, erhält die Zentraleinheit 24 auf einem Eingang vom Druckregler 13 ein Signal, das proportional dem Austrittsdruck des Gases 12 ist; sie gibt zur gleichen Zeit ein entsprechendes Signal an das Elektroventil 14 zum Regulieren und Einstellen des Austrittsdruckes des Gases 12 ab.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind aufgrund der vorstehenden Beschreibung augenscheinlich. Die Möglichkeit des Steuerns von physikalischen Parametern sowie der Verteilung von Inertgas und thermoplastischem Kunststoff innerhalb der Form in Realzeit durch Ultraschall-Fühler, und, falls erforderlich, durch andere Fühler (z.B. durch ebenfalls innerhalb der Form angeordnete Temperaturfühler), macht es möglich, Spritzgußteile von hoher Qualität herzustellen ohne die Notwendigkeit, zuvor zahlreiche Test-Prototypen herzustellen. Die Informationen, die von den Fühlern gegeben werden, machen es ferner durch das Speichern von signifikanten Daten in einer Datenbasis möglich, eine merkliche Vereinfachung beim Entwerfen und Konstruieren von Spritzgießformen für thermoplastische Kunststoffe mit zusätzlichem Inertgas zu erzielen.

Claims

1. Verfahren zum Spritzgießen eines thermoplastischen Kunststoffes (2), bei dem im Verlauf einer Einspritzstufe, durch die ein thermoplatischer Kunststoff, der in den fließfähigen Zustand gebracht ist, in eine Form (3) eingespritzt wird, ein Strom (15) eines inerten Gases (12) in den thermoplastischen Kunststoff eingespeist wird, wobei diese Einspritzstufe, in der der Kunststoff (2) mit dem inerten Gas (12) für das Einspritzen in die Form gemischt wird, durch mindestens einen in der Form (3) angeordneten Fühler (16) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- in der Einspritzstufe die Verteilung des Stromes (15) des inerten Gases (16) innerhalb des thermoplastischen Kunststoffes (2) gesteuert wird, wobei diese Steuerung durchgeführt wird durch eine Vielzahl von innerhalb der Form angeordneten Ultraschall-Fühlern (16);

und daß

- die von den Fühlern (16) abgegebenen entsprechenden Signale in einer elektronischen Verarbeitungseinheit (24) gesammelt und verarbeitet und in einer Rückkoppelschleife dazu benutzt werden, den Austrittsdruck des Gases (12) in der Einspritzstufe zu steuern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten, die durch die elektronische Verarbeitungseinheit ausgewählt werden, in einer Datenbasis (25) gespeichert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Verarbeitungseinheit (24) ein Eingangssignal erhält, das proportional zu dem Druck des inerten Gases (12) ist, und mit einem Ausgangssignal ein Elektroventil (14) zum Einstellen des Austrittsdruckes des Gases (12) steuert.

4. Vorrichtung (1) zum Spritzgießen von thermoplastischem Kunststoff (2) mit einer Form (3), einer Düse (4) zum Einspritzen des Kunststoffes (2) in die Form (3), einem Einspritzsystem (6), einer zweiten Düse (7) zum Einströmen eines inerten Gases (12) in den Strom (15) des fließfähigen thermoplastischen Kunststoffes, in gleicher Richtung wie dieser, einer Reihe von Fühlern (16) zur Erfassung der Befüllung der Form (3), einem Elektroventil (14) zum Einstellen des Austrittsdruckes des inerten Gases (12), und mit einer elektronischen Verarbeitungsstufe (24), die Signale der Fühler erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (16) Ultraschall- Fühler für von der Form (3) erzeugtem Ultraschall sind und entlang eines Weges angeordnet sind, entlang dessen die Form (3) mit dem thermoplastischen Kunststoff verfüllbar ist, und daß die elektronische Verarbeitungsstufe (24) so ausgelegt ist, daß sie in Abhängigkeit von den Signalen, die sie von den Fühlern (16) erhält, die Durchlaßöffnung des Elektroventils (14) steuert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühler (16) einen Emitterteil (21) und einen Empfangsteil (22) aufweisen, die auf entgegengesetzten Seiten einer in der Form (3) ausgebildeten Ausnehmung (23) angordnet sind.