NL2024636B1 - Werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct, een spuitgietmatrijs, en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke spuitgietmatrijs - Google Patents

Abstract

Werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand. De werkwijze omvat het verschaffen van een spuitgietmatrijs voorzien van ten minste een eerste matrijshelft en een tweede matrijshelft (12) die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte begrenzen. De werkwijze omvat verder het onder druk inspuiten van een thermoplast in de vormholte van de spuitgietmatrijs en het laten uitharden van de ingespoten thermoplast. Wanddelen van de matrijshelften die een vormholtedeel begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating. [Fig. 1]

Description

P124959NL00 Titel: Werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct, een spuitgietmatrijs, en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke spuitgietmatrijs De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand, een spuitgietmatrijs voor het vervaardigen van een kunststof sputgietproduct met ten minste één dunne wand waarvan de wanddikte kleiner is dan 1,5 mm, en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke sputgietmatrijs.

ACHTERGROND Plastic emmers, bakjes en bekers worden veelal gefabriceerd door middel van een spuitgietproces. Daarbij wordt een vloeibare thermoplast onder druk in de vormholte van een spuitgietmatrijs gespoten. Na het uitharden van de thermoplast, kan het aldus ontstane product wt de matrijs worden gehaald en verder worden gebruikt. De vormholte in de spuitgietmatrijs bepaalt daarbij de vorm die het product krijgt. Het is mogelijk allerlei verschillende producten door middel van spuitgieten te maken.

SAMENVATTING Een recente ontwikkeling om de milieu-impact van kunststof producten te verkleinen, 1s het gebruiken van minder thermoplast bij de vervaardiging van deze producten. Zo wil de kunststofverpakkingsindustrie hun verpakkingen zo dun mogelijk maken. Het nadeel van het gebruik van een spuitgietproces 1s dat dit proces een inherente beperking kent van de minimale wanddikte bij de vervaardiging van een kunststof product. Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct, waarbij de wanden van het spuitgietproduct zijn voorzien van een dunne wand, althans een dunnere wand dan bekend is.

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand volgens conclusie 1. Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding een werkwijze omvattende het verschaffen van een spuitgietmatrijs voorzien van ten minste een eerste matrijshelft en een tweede matrijshelft die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte begrenzen. De werkwijze omvat verder het onder druk inspuiten van een thermoplast in de vormholte van de spuitgietmatrijs, en het laten uitharden (e. curing) van de ingespoten thermoplast. Wanddelen van de matrijshelften die een vormholtedeel begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating.

In het spuitgietproces wordt de thermoplast onder druk in de spuitgietmatrijs gespoten en daar onder druk gehouden totdat de thermoplast voldoende is uitgehard. Hierdoor wordt krimp van het product bij het uitharden voorkomen, althans tot een minimum beperkt. Tevens zorgt de druk ervoor dat de vloeibare thermoplast alle ruimtes van de vormbholte in de matrijs bereikt.

Er is gebleken dat het wtharden van de thermoplast reeds begint bij het inspuiten. Een gedeelte van de thermoplast dat met wanden van de matrijshelften in aanraking komt, koelt daar direct af en hardt uit. Dit vormt een afzetting op deze wanden. De rest van de thermoplast stroomt langs deze afzetting verder de vormholte in. Als de wanden van de matrijshelften heel dicht bij elkaar liggen, is de dikte van de afzetting ten opzichte van de afstand tussen de wanden van de matrijshelften relatief groot. Bij een hele kleine afstand tussen de wanden van de matrijshelften is de afzetting van de gedeeltelijk wtgeharde thermoplast zo groot dat de vormholte effectief wordt afgesloten voor de vloeibare thermoplast. Dat betekent dat de thermoplast de vormholte die zich achter de afzetting bevindt niet meer kan bereiken. Hierdoor wordt niet de hele vormholte gevuld en mislukt het spuitgietproces. Dit verschijnsel staat ook wel bekend als short shot. Een bekende remedie tegen short shot is het vergroten van de injectiesnelheid of de injectiedruk, dan wel gebruik te maken van een minder viskeuze thermoplast. Deze opties hebben echter ook hun beperkingen en zijn in sommige gevallen onwenselijk. Tevens zijn in sommige gevallen de grenzen van wat fysiek mogelijk is al bereikt, waardoor de injectiesnelheid of de injectiedruk niet nog verder vergroot kan worden. Een andere bekende remedie tegen short shot is het verhogen van de matrijstemperatuur door het actief regelen van de temperatuur van de matrijs. Deze laatste remedie werkt niet altijd afdoende en resulteert in een veel langere cyclustijd mede doordat het uitharden van het product dat zich nog in de volgespoten vormholte bevindt dan weer veel trager gaat.

Met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij gebruik wordt gemaakt van een spuitgietmal met een thermisch isolerende coating bij althans het vormholtedeel dat een dun wanddeel begrenst, geeft de ingespoten warme thermoplast tijdens het stromen langs de wanddelen voorzien van deze coating minder snel warmte aan de matrijshelften af dan bij een matrijs zonder thermisch isolerende coating. Doordat de thermoplast minder snel warmte afgeeft, koelt deze minder snel af en stolt deze minder snel. De coating voorkomt of vermindert derhalve de afzetting van reeds uitgeharde thermoplast op de wanddelen waar deze coating is aangebracht. Doordat de afzetting van reeds uitgeharde thermoplast veel minder is, zal deze een nauwe doorgang tussen twee wanddelen van de matrijshelften of minder afsluiten. De wanddelen voorzien van de thermische isolerende coating kunnen derhalve dichter bij elkaar liggen dan zonder gebruik van de coating mogelijk is.

De uitvinding verschaft daarnaast een spuitgietmatrijs volgens conclusie 8. Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding een spuitgietmatrijs voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand waarvan de wanddikte kleiner is dan 1,5 mm.

De spuitgietmatrijs is voorzien van ten minste een eerste matrijshelft en een tweede matrijshelft die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte begrenzen.

Wanddelen van de matrijshelften die een vormholtedeel begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating.

De effecten en voordelen van de spuitgietmatrijs zijn hetzelfde als de effecten en de voordelen van de werkwijze voor het vervaardigen van een kuststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze volgens conclusie 12. Meer in het bijzonder verschaft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een spuitgietmatrijs volgens de uitvinding.

De werkwijze omvat het vervaardigen van een eerste matrijshelft en een tweede matrijshelft uit metaal, waarbij de eerste matrijshelft en de tweede matrijshelft tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte begrenzen voor het daarin vormen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand, en het aanbrengen van een thermisch isolerende coating op althans die wanddelen van de matrijshelften die een vormholtedeel begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd.

De effecten en voordelen van de werkwijze voor het vervaardigen van een spuitgietmatrijs volgens de uitvinding zijn hetzelfde als de effecten en de voordelen van de werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand en de spuitgietmatrijs volgens de uitvinding.

Nadere uitwerkingen van de uitvinding zijn beschreven in de volgconclusies en zullen hierna aan de hand van een voorbeeld, onder verwijzing naar de figuren, nader worden verduidelijkt.

KORTE FIGUURBESCHRIJVING Figuur 1 toont een doorsnede van een voorbeeld van een spuitgietmatrijs volgens de tuivinding. 5 Figuur 2 toont een detail van het voorbeeld van figuur 1. Figuur 3 toont een ander detail van het voorbeeld van figuur 1.

GEDETAILLEERDER FIGUURBESCHRIJVING In de volgende gedetailleerde figuurbeschrijving wordt met behulp van verwijzngscijfers verwezen naar het voorbeeld dat is weergegeven in de figuren. De uitvoeringsvormen die in de gedetailleerde beschrijving worden beschreven zijn echter niet beperkt tot het voorbeeld dat is getoond in de figuren maar kunnen ook op een andere wijze zijn uitgevoerd dan is getoond in het voorbeeld. De in de gedetailleerde beschrijving beschreven uitvoeringsvormen dienen derhalve ook zonder de verwijzingscijfers te worden gelezen en begrepen. De diverse, hierna te beschrijven uitvoeringsvormen kunnen in combinatie met elkaar of onafhankelijk van elkaar worden toegepast. In meest algemene zin verschaft de uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand. De werkwijze omvat het verschaffen van een spuitgietmatrijs 10, 12 voorzien van ten minste een eerste matrijshelft 10 en een tweede matrijshelft 12 die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte 14 begrenzen. De werkwijze verschaft verder het onder druk inspuiten van een thermoplast in de vormholte 14 van de spuitgietmatrijs 10, 12, en het laten witharden (e. curing) van de ingespoten thermoplast. Wanddelen 104, 12a van de matrijshelften 10, 12 die een vormholtedeel 144 begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating 16.

De effecten en voordelen van de werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct zijn reeds in de samenvatting beschreven en deze effecten en voordelen worden hier door aanhaling geacht te zijn ingevoegd.

In een uitvoeringsvorm is de thermisch isolerende coating 16 een keramische coating 16 is met een laagdikte 18 van ten minste 200 nm. De keramische coating 16 kan een Al2Oz-coating 16 zijn.

Keramische materialen zijn in het algemeen, slijtvast, hittebestendig en niet thermisch geleidend en zijn daardoor zeer geschikt als thermisch isolerende coating 16. Een voorbeeld van een dergelijk keramisch materiaal met genoemde eigenschappen is Al50;3 (Aluminiumoxide).

In een uitvoeringsvorm liggen de wanddelen 10a, 12a van de matrijshelften die het vormholtedeel 144 begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd op een onderlinge afstand van ten hoogste

1.5 mm.

Door de onderlinge afstand tussen deze wanddelen 104, 124, zal het door de vormholte 14 bepaalde kunststof spuitgietproduct ter plaatse van het vormholtedeel 14a een dikte hebben van ten hoogste 1.5 mm. Dit is minder dan tot nu toe bij relatief grote spuitgietproducten, zoals bijvoorbeeld emmers, bekers, bakjes of deksels, gebruikelijk of mogelijk is.

In een wtvoermgsvorm bedraagt de druk waaronder de thermoplast in de vormholte wordt gespoten maximaal 100 MPa bedraagt.

Doordat de ingespoten thermoplast door de thermisch isolerende coating 16 minder stel afkoelt en/of stolt, wordt er, zoals reeds eerder aangegeven een kleinere afzetting op de wanddelen 10a, 12a gevormd die zijn voorzien van deze coating 16. Hierdoor kan met een standaard druk van maximaal 100 MPa de hele vormholte gevuld worden, ook als de wanddelen 10a, 12a dicht bij elkaar zijn gelegen.

In een uitvoeringsvorm is de eerste matrijshelft 10 en/of is de tweede matrijshelft 12 vervaardigd van een metaal, bijvoorbeeld gereedschapsstaal of aluminium.

Tijdens het gebruik in de werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct, moet de spuitgietmatrijs 10, 12 niet vervormen. Metalen zijn in het algemeen goed geschikt om de hoge temperatuur en de hoge druk die bij de werkwijze worden gebruikt, zonder vervorming te kunnen doorstaan. Metalen zijn daarom zeer geschikt om als spuitgietmatrijs 10, 12 te worden gebruikt. Het metaal kan bijvoorbeeld gereedschapsstaal of aluminium zijn, maar ook andere metalen zijn mogelijk. De keuze welk metaal het beste kan worden gebruikt, kan bijvoorbeeld afhangen van het verwachte gebruik van de spuitgietmatrijs 10, 12. Bij intensief gebruik kan er bijvoorbeeld worden gekozen voor een harder metaal met wellicht hogere productiekosten van de spuitgietmatrijs 10, 12. Deze initiële kosten kunnen dan in de loop van de langere levensduur worden terugverdiend.

In een uitvoeringsvorm is de vormholte 14 geconfigureerd voor het vormen van kunststof producten, zoals een emmer, bakje, deksel of beker.

Het te vormen kunststof product kan delen bevatten die voor de stevigheid wat dikker moeten zijn. De wanddelen van het deel van de vormholte 14 dat een dergelijk productdeel bepaalt, zullen wat verder van elkaar liggen en behoeven niet noodzakelijkerwijs van een thermisch isolerende coating te worden voorzien. De overige wanddelen van de vormholten 14 kunnen worden voorzien van de coating 16 en kunnen zo dun mogelijk gemaakt worden.

De uitvinding verschaft verder een spuitgietmatrijs 10, 12 voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand waarvan de wanddikte kleiner is dan 1,5 mm. De spuitgietmatrijs 10, 12 is voorzien van ten minste een eerste matrijshelft 10 en een tweede matrijshelft 12 die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte 14 begrenzen. Wanddelen 10a, 12a van de matrijshelften 10, 12 die een vormholtedeel 14a begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating 16.

De overige effecten en voordelen van de spuitgietmatrijs 10, 12 zijn reeds in de samenvatting beschreven en deze effecten en voordelen worden hier door aanhaling geacht te zijn ingevoegd.

In een uitvoeringsvorm is de isolerende coating 16 een keramische coating 16 met een laagdikte 18 van ten minste 200 pm.

Keramische materialen zijn in het algemeen, slijtvast, hittebestendig en niet thermisch geleidend en zijn daardoor zeer geschikt als thermisch isolerende coating 16. Een voorbeeld van een dergelijk keramisch materiaal met genoemde eigenschappen is Al:03 (Aluminiumoxide).

In een witvoeringsvorm liggen de wanddelen 10a, 12a van de matrijshelften 10, 12 die het vormholtedeel 14a begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd op een onderlinge afstand van ten hoogste 1.5 mm.

Door de onderlinge afstand tussen deze wanddelen 104, 124, zal het voortbrengsel van de werkwijze, dat wil zeggen het door de vormholte 14 bepaalde kunststof spuitgietproduct, ter plaatse van het vormholtedeel 14a een dikte hebben van ten hoogste 1.5 mm.

De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een spuitgietmatrijs volgens de uitvinding. De werkwijze omvat het vervaardigen van een eerste matrijshelft 10 en een tweede matrijshelft 12 uit metaal, waarbij de eerste matrijshelft 10 en de tweede matrijshelft 12 tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte 14 begrenzen voor het daarin vormen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand, en het aanbrengen van een thermisch isolerende coating 16 op althans die wanddelen 10a, 12a van de matrijshelften 10, 12 die een vormholtedeel 14a begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd.

De effecten en voordelen van de werkwijze voor het vervaardigen van een spuitgietmatrijs volgens de uitvinding zijn reeds in de samenvatting beschreven en deze effecten en voordelen worden hier door aanhaling geacht te zijn ingevoegd.

In een uitvoeringsvorm is de thermisch isolerende coating 16 een keramische coating 16 met een laagdikte 18 van ten minste 200 pm.

De keramische coating 16 kan worden opgebouwd door het achtereenvolgens aanbrengen van een aantal lagen van keramisch materiaal die elk een laagdikte van minder dan 200 pm hebben en gezamenlijk de laagdikte 18 bepalen.

In een uitvoeringsvorm wordt na het aanbrengen van de coating 16, de coating16 onderworpen aan een nabewerking, gekozen uit de groep omvattend: een freesbewerking een slijpbewerking en een polijstbewerking. Doordat de coating 16 is voorzien op wanddelen 10a, 12a van de van de matrijshelften 10, 12 bepaalt de coating 16 mede de vorm van de vormholte 14. Door de nabewerking kan de coating 16, en daarmee de vormholte 14, heel precies worden gevormd in elke gewenste vorm.

In een wtvoeringsvorm wordt na het aanbrengen van de coating 16 en na de optionele nabewerking, met behulp van chemical vapor deposition CVD een hoogglanslaag op de coating 16 aangebracht.

Deze hoogglanslaag is zeer glad, waardoor de thermoplast niet aan de coating 16 hecht. Hierdoor wordt de stroming van de thermoplast in de vormbholte 14 langs de coating 16 verbeterd. Ook zorgt de hoogglanslaag ervoor dat er geen textuur in het met de spuitgietmatrijs geproduceerde spuitgietproduct te zien zal zijn.

De uitvinding is niet beperkt tot de in de figuren getoonde voorbeelden. De hierboven beschreven uitvoeringsvormen kunnen, zoals reeds aangegeven ook anders zijn utgevoerd dan getoond in de voorbeelden van de figuren.

De beschermingsomvang wordt bepaald door de hierna volgende conclusies waarin de verwijzingscijfers geen beperkende werking hebben.

Legenda 10 — eerste matrijshelft 10a — wanddeel van de eerste matrijshelft 12 — tweede matrijshelft 12a — wanddeel van de tweede matrijshelft 14 — vormholte 14a- vormholtedeel 16 — coating 18 - laagdikte

Claims (16)

CONCLUSIES

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand, omvattende: - het verschaffen van een spuitgietmatrijs (10, 12) voorzien van ten minste een eerste matrijshelft (10) en een tweede matrijshelft (12) die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte (14) begrenzen; - het onder druk inspuiten van een thermoplast in de vormholte (14) van de spuitgietmatrijs (10, 12); en - het laten uitharden (e. curing) van de ingespoten thermoplast, met het kenmerk dat wanddelen (10a, 12a) van de matrijshelften (10, 12) die een vormholtedeel (14a) begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch isolerende coating (16).

2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de thermisch isolerende coating (16) een keramische coating (16) is met een laagdikte (18) van ten minste 200 pm.

3. De werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de keramische coating (16) een Al50;3-coating (16) 1s.

4. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de wanddelen (10a, 12a) van de matrijshelften die het vormholtedeel (14a) begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd op een onderlinge afstand liggen van ten hoogste 1.5 mm.

5. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de druk waaronder de thermoplast in de vormholte wordt gespoten maximaal 100 MPa bedraagt.

6. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de eerste matrijshelft (10) en/of de tweede matrijshelft (12) is vervaardigd van een metaal, bijvoorbeeld gereedschapsstaal of aluminium.

7. De werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de vormholte (14) is geconfigureerd voor het vormen van kunststof producten, zoals een emmer, bakje, deksel of beker.

8. Een sputgietmatrijs (10, 12) voor het vervaardigen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand waarvan de wanddikte kleiner is dan 1,5 mm, waarbij de spuitgietmatrijs (10, 12) is voorzien van ten minste een eerste matrijshelft (10) en een tweede matrijshelft (12) die tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte (14) begrenzen; met het kenmerk dat wanddelen (10a, 12a) van de matrijshelften (10, 12) die een vormholtedeel (14a) begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd, zijn voorzien van een thermisch 1solerende coating (16).

9. De spuitgietmatrijs volgens conclusie 8, waarbij de isolerende coating (16) een keramische coating (16) is met een laagdikte (18) van ten minste 200 pm.

10. De spuitgietmatrijs volgens conclusie 9, waarbij de keramische coating (16) een Al:0:-coating (16) is.

11. De sputgietmatrijs volgens één van de conclusies 8-10, waarbij de wanddelen (10a, 12a) van de matrijshelften (10, 12) die het vormholtedeel (14a) begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd op een onderlinge afstand liggen van ten hoogste 1.5 mm.

12. Een werkwijze voor het vervaardigen van een spuitgietmatrijs volgens één van de conclusies 8-11, omvattende: — het vervaardigen van een eerste matrijshelft (10) en een tweede matrijshelft (12) uit metaal, waarbij de eerste matrijshelft (10) en de tweede matrijshelft (12) tezamen in een gesloten, tegen elkaar bewogen stand ten minste één vormholte (14) begrenzen voor het daarin vormen van een kunststof spuitgietproduct met ten minste één dunne wand; en — het aanbrengen van een thermisch isolerende coating (16) op althans die wanddelen (10a, 12a) van de matrijshelften (10, 12) die een vormholtedeel (14a) begrenzen waarin de ten minste ene dunne wand wordt gevormd.

13. De werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de thermisch 1s0lerende coating (16) een keramische coating (16) is met een laagdikte (18) van ten minste 200 pm.

14. De werkwijze volgens conclusie 13, waarbij de keramische coating (16) wordt opgebouwd door het achtereenvolgens aanbrengen van een aantal lagen van keramisch materiaal die elk een laagdikte van minder dan 200 pm hebben en gezamenlijk de laagdikte (18) bepalen.

15. De werkwijze volgens één van de conclusies 12-14, waarbij na het aanbrengen van de coating (16), de coating (16) wordt onderworpen aan een nabewerking, gekozen uit de groep omvattend: een freesbewerking een slijpbewerking en een polijstbewerking.

16. De werkwijze volgens één van de conclusies 12-15, waarbij na het aanbrengen van de coating (16) en na de optionele nabewerking, met behulp van chemical vapor deposition (CVD) een hoogglanslaag op de coating (16) wordt aangebracht.