WO2005097458A2 - Method and device for the production of plastic moulded items with an inner cavity by injecting liquid, particularly water, and liquid injection device therefor - Google Patents

Method and device for the production of plastic moulded items with an inner cavity by injecting liquid, particularly water, and liquid injection device therefor Download PDF

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Definitions

  • the invention is concerned with a method and a device for producing molded plastic parts with an internal cavity and with a liquid injection device therefor.
  • the invention aims to provide a method and an apparatus for the production of plastic molded parts with an internal cavity, which allows the production of plastic molded parts with an internal cavity by using a liquid instead of gas, in particular water, while overcoming the difficulties described above.
  • a liquid injection device is also to be provided, which can be used in a simple manner in the production by means of liquid injection.
  • a method for producing molded plastic parts with an internal cavity by injecting liquid, in particular water, into a plastic compound injected into a mold cavity is provided for this purpose, which is characterized in that in order to produce the internal cavity in the plastic injected into the mold cavity.
  • mass the liquid is entered in a dynamic phase according to a closed regulation under control of the liquid flow according to speed, mass and / or volume, and then in a subsequent static phase according to a closed regulation the liquid pressure until the final solidification of the molded plastic part with the inner cavity is appropriately maintained in the mold cavity for applying a compression pressure.
  • the liquid flow in the method according to the invention can thus be controlled in the form of a closed control, taking into account speed, mass and / or volume. This allows a sensitive adjustment to the materials to be processed, but also taking their configurations into account.
  • the liquids used here, such as water, are also available at low cost.
  • the liquid pressure is also maintained in a static phase in accordance with a closed regulation, so that the desired compression pressure can be maintained, which is necessary in order to produce the final molded design of the plastic molded part with an internal cavity to give true to form.
  • the liquid volume injected during the dynamic phase, the liquid pressure and other influencing variables such as time are preferably monitored. In this way, one can obtain a precise adjustment and adjustment of the generation of the inner cavity during the dynamic phase.
  • the pressure parameters for the liquid pressure can preferably be selected by the user in the static phase. As a result, in particular depending on the plastic material used, it is produced that sufficient compression pressure is maintained until it solidifies, and that high-quality plastic molded parts with an internal cavity can be produced.
  • the switchover from the dynamic to the static phase is expediently carried out in accordance with one and / or several different influencing variables.
  • This can be an injected volume of liquid, a liquid pressure size, a size of the pressure in the mold cavity, the passage of the plastic mass past a sensor in the mold cavity and / or the time. Suitable parameters can be selected by the user without difficulty.
  • the excess of the plastic mass resulting from the production of the inner cavity in the plastic molded part is led back to the stock feed side or directed into a secondary cavity, so that the sprue is ejected with the plastic molded part produced ,
  • the method according to the invention preferably carries out a rinsing process after each injection cycle, in which the liquid-carrying lines are freed of harmful substances. In this way it is possible to ensure a constant quality in the products manufactured according to the invention.
  • a device for producing plastic molded parts with an internal cavity has a mold cavity, an injection device for injecting the plastic mass of material in the mold cavity, a liquid injection device and a control device for the liquid injection device.
  • the control device for the liquid injection device initiates the liquid flow in a dynamic phase in the form of a closed regulation in accordance with the speed, mass and / or volume.
  • the inner cavity is created in the injected plastic compound in the mold cavity.
  • control device switches over to a static phase, in which the liquid pressure is set and maintained in accordance with a closed control in order to apply a sufficient compression pressure until the plastic molded part has finally solidified in the mold cavity and can be removed from the mold cavity.
  • a static phase in which the liquid pressure is set and maintained in accordance with a closed control in order to apply a sufficient compression pressure until the plastic molded part has finally solidified in the mold cavity and can be removed from the mold cavity.
  • the control device monitors the injected liquid volume, the liquid pressure and / or other variables in the dynamic phase, preferably by means of sensors, by means of external signal transmitters. In this way, different influencing variables can be taken into account in the production of plastic molded parts with an internal cavity when carrying out the dynamic phase.
  • a liquid injection device for a device for producing plastic molded parts with an internal cavity, which is characterized in that it is designed in the form of an injection nozzle and the nozzle tip protrudes into the plastic compound which has previously been injected into a mold cavity.
  • the injection nozzle preferably projects into the interior of the plastic compound in the demolding direction. It is expediently designed as a slide valve which opens only when a liquid under pressure is applied and emits a liquid flow approximately perpendicular to the direction of removal.
  • the injection nozzle is always reliably sealed against the mold cavity and the internal cavity to be created in the plastic molded part. Since the liquid flow is emitted approximately perpendicular to the direction of demolding, difficulties in the demolding of the molded plastic part produced with the inner cavity can be avoided. This also avoids reworking.
  • the injection nozzle of the liquid injection device according to the invention is preferably designed such that it can be operated electrically, electronically, hydraulically, pneumatically or in the form of a combination thereof. Any desired and suitable control for the injection nozzle can thus be provided.
  • the inner cavity is generated dynamically in the injected plastic mass and that closed regulation is carried out in accordance with the speed, mass and / or volume of the liquid in preferred settings of the corresponding liquid flow.
  • the liquid pressure is then maintained in a static phase in accordance with a closed regulation until the plastic molded part has finally solidified.
  • FIGS. 1-3 schematically show the process sequence for producing a molded plastic part with an internal cavity, taking into account the corresponding production phases;
  • FIG. 4 shows a schematic view of an alternative production variant for a molded plastic part with an inner cavity, in which the excess of the plastic mass which arises during the production of the inner cavity is returned to the stock feed side;
  • FIG. 5 schematically shows a device for producing molded plastic parts with an internal cavity according to the invention, by means of which the method according to the invention for producing molded plastic parts with an internal cavity can be carried out and implemented;
  • Figure 6 is a schematic sectional view of a liquid injection device in the form of an injection nozzle.
  • FIG. 1 shows a shape designated overall by 1, in which closed form 1, a mold cavity 2 is formed.
  • a plastic mass 3, for example a polymer, is injected into this mold cavity 2 formed by the mold 1, as shown in FIG. 1.
  • the injection is indicated in Figure 1 with an arrow.
  • the plastic compound 3 is completely filled, and the plastic compound is shown schematically in FIG. 1 as 3.
  • an internal cavity 4 is gradually formed in the injected plastic compound 3, which is achieved, for example, with the aid of a liquid injection device, not shown there.
  • the liquid injection device is dynamically controlled by means of a control device, a liquid flow being initiated in the form of a closed regulation in accordance with the speed, mass and / or volume.
  • a part of the previously injected plastic compound 3 is displaced from the mold cavity 2 of the mold 1 in this example in the direction of the sprue or a so-called secondary cavity, with the aid of a piston shown schematically -Cylinder arrangement a predetermined pressure control for the generation of the inner cavity 4 is set and made.
  • the displaced, excess plastic mass which is produced during the production of the inner cavity 4 is denoted by 5 in FIGS. 2 and 3.
  • a regulation for the excess plastic mass 5 in the form of a closed loop can be implemented here.
  • Control devices 7 and 8 are indicated schematically in the figures, which can operate electrically, hydraulically, pneumatically and also in the form of combinations thereof in order to influence the corresponding throughputs and pressures in a controlled manner.
  • the control device indicated schematically by 8 illustrates a control system with a closed or open loop.
  • the inner cavity 4 is completely created in the plastic mass 3 by means of the liquid injection device, and the control system goes into process engineering a static phase in which, in accordance with a closed regulation, the liquid pressure is set and maintained until the plastic molded part 10 finally solidifies in the mold cavity 2 in order to apply a compression pressure.
  • the plastic molded part 10 which can be seen schematically in FIG. 3, with the inner cavity 4 shown there, can then be removed from the mold 1, and the displaced, excess plastic mass 5 occurring during the production process of the plastic molded part 10 is removed from the mold after the plastic molded part 10 has been removed 1 removed as a sprue.
  • FIG. 4 schematically illustrates an embodiment variant of a manufacturing method for a molded plastic part with an inner cavity.
  • the same or similar parts are provided with the same reference numerals there.
  • the excess plastic mass 5 displaced during the production of the inner cavity 4 by means of liquid injection is pushed back in the direction of the injection side in the process according to FIG.
  • a molded plastic part 10 with an inner cavity 4 is also produced while realizing a dynamic and a static phase. Switching between these phases is made dependent on the values of monitored parameters.
  • the formation of the inner cavity 4 in a closed loop is influenced as a function of the various cross sections present.
  • parameters such as the volume of the injected liquid or the volume of the displaced plastic mass 5 or the pressure of the liquid in the plastic molded part 10 or the pressure in the mold cavity 2 or, if applicable, the displacement of the displaced plastic mass past a sensor arranged in the mold cavity 2 (not shown) or the time can be monitored.
  • the switchover can be initiated into the static phase depending on one or more of the above parameters.
  • the internal cavity 4 in the plastic molded part 10 is maintained by means of a pressure control.
  • the throughput of the liquid introduced or, in the case of the example according to FIGS. 1 to 3, the increase in the volume of the displaced, excess plastic mass 5 can be taken into account.
  • FIG. 5 schematically shows a device for producing plastic molded parts with an internal cavity, and this figure also serves to explain the process sequence according to the invention in a schematic manner.
  • the mold 1 and the mold cavity 2 are only indicated schematically and the direction of removal is indicated schematically with arrows.
  • Also shown at 20 in total is an injection device for a liquid for producing the inner cavity 4.
  • water is assumed as an example of a liquid.
  • the injection device 20, which is also referred to as a liquid injection device is designed in the form of an injection nozzle 21, the tip of which protrudes into the molding compound 3 injected into the mold cavity 2 in the demolding direction.
  • the injection nozzle 21 is preferably designed in the form of a slide valve which only emits a liquid flow, preferably perpendicular to the demolding direction, when a liquid under pressure is applied, as is indicated schematically in FIG. 5 by an arrow 22.
  • This injection device 20 ensures tightness with regard to the plastic mass and the nozzle tip is in the mold cavity 2 formed by mold 1 in the closed state.
  • This design enables the plastic molded part with internal cavity to be removed from the mold in the direction of removal (indicated by arrows in FIG. 5) without that there is an undercut in the plane of the injector 20.
  • Plastic mass residues on the level of the injection device 20 can hereby be avoided and, in particular, take place an introduction of the liquid flow 22 approximately at right angles to the direction of removal.
  • the injection device 20 comprises a chamber 23 and a chamber 24.
  • the injection device 20 injects liquid in the direction of the arrow 22 in that the liquid in the chamber 23 is pressurized.
  • the piston of the injection device 20 is displaced via a circuit B, and the injection device 20 introduces the liquid into the plastic compound in the mold cavity 2 in accordance with the arrow 22.
  • the injection device 20 comprises a check valve 25, which only allows passage from the chamber 24 to the chamber 23 at a certain operating pressure.
  • the injection device 20 has a decentralized tightness for the liquid to be introduced, so that leakage of the liquid towards the cavity and / or the plastic mass is effectively avoided when a pressure is applied to the liquid in the chamber 23. Via the circuit A schematically indicated in FIG.
  • a pressure is applied to the liquid in the sealed chamber 24 via a schematically indicated control and regulating system 26, a sufficient resultant force being maintained to provide a seal with respect to the molten plastic mass at the level of the injection device 20 and their exit side.
  • the chamber 24 remains reliably sealed if the pressure exerted by the control and regulating system 26 does not exceed the pressure that could result in the check valve 25 opening.
  • circuit B When the liquid escapes into the plastic mass 3 via the circuit B, the circuit B is filled with a liquid and / or gas. After this phase, the control and regulating system 26 applies an excess pressure to the liquid in the chamber 24, so that the check valve 25 opens. The entire circuit B can thus be filled with liquid, while there is a tight seal in the area of the chamber 23.
  • a circuit A ' can also be implemented, in which it is a rinsing phase, which is carried out, for example, after each production of a plastic molded part with an internal cavity, in order to allow the liquid circuit of plastic residues or also of gas to free. As is shown schematically in broken lines in FIG.
  • the liquid is circulated by means of the control and regulating system 26 via the open check valve 25, so that the liquid can be circulated from the chambers 24 and 23 in a kind of short circuit. In this way, plastic residues or other disruptive substances can be removed from the liquid circuit.
  • FIG. 1 An embodiment of an injection device 20 is shown schematically in more detail in FIG.
  • This injection device 20 for the liquid is designed as an injection nozzle 21.
  • the chambers 23 and 24 are also shown there, and the connections for the circuits B and A are indicated schematically.
  • the circuit B thus opens into the chamber 23 and the circuit A is in communication with the chamber 24.
  • the corresponding seals in the injection nozzle 21 are also indicated.
  • a pressure is applied to the liquid in the chamber 23 via the control and regulating system 26 according to FIG.
  • the slide valve of the injection device 20 moves, and liquid can be dispensed at the head end of the injection nozzle 21, as indicated in FIG. 5, in the direction of the arrow 22.
  • the check valve 25 shown in FIG. 5 is closed, so that the liquid can flow out of the chamber 24 independently of the chamber 23.
  • liquid 23 After producing a molded plastic part with an internal cavity in the mold, liquid 23 also contains plastic residues and ventilation air in the chamber. This would be harmful in the next manufacturing cycle for a molded plastic part with an internal cavity. Therefore, an excess pressure is applied to the liquid in the chamber 24 via the control and regulating system 26 to initiate a rinsing cycle, so that the check valve 25 opens.
  • a rinse cycle can go through according to the circuit A ' be during which the injection nozzle 21 is closed by a corresponding tight closure of the chamber 23 and remains.
  • an inner cavity 4 is formed in a plastic mass 3, which is injected into a mold cavity 2 of a mold 1, by influencing the evacuation speed in a closed loop as a function of the existing cross sections and taking into account the pressure resulting therefrom trained in surveillance.
  • a switchover to pressure control takes place in a static phase.
  • the cavity or the inner cavity 4 is formed in a controlled manner by injecting a liquid with a suitable injection device 20.
  • the transition from the dynamic phase with liquid injection, in particular water injection, to the pressure control in a static phase up to the solidification of the plastic molded part 10 to be produced with the inner cavity 4 can take into account the displaced plastic volume, the injected liquid volume, the liquid pressure size, the size of the pressure in the inner cavity 4 , the passage of the plastic mass to a sensor in the mold cavity 2 or depending on the time.
  • the plastic mass is kept under a compression pressure until the end of solidification, which can be controlled by the pressure of the liquid, the pressure generated by the piston of a dynamic sprue (plastic mass displacement) or a movable part in the cavity 4.
  • the liquid throughput is preferably controlled at approximately 0, which is maintained in order to keep the pressure constant isochorically.

Abstract

Disclosed is a method for the production of plastic moulded items with an inner cavity by injecting liquid, particularly water, a device for the production of said plastic moulded items with an inner cavity and a liquid injection device in the form of an injection nozzle. In order to produce an inner cavity in the plastic material which is injected into the cavity, liquid is introduced in a dynamic phase according to closed adjustment and control of the flow of liquid according to speed, mass and/or volume. This is followed by a static phase according to closed adjustment of the pressure of the liquid until final solidification of the plastic moulded item with an inner cavity inside the cavity of the mould resulting in compression. The invention also relates to a liquid injection device (20) which is embodied in the form of an injection nozzle (21) g. The injection nozzle (21) is embodied in the form of a sliding valve which only opens when a pressurized liquid is applied and which discharges a flow of liquid in the direction of the arrow (22), preferably perpendicular to the demoulding device.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und Flüssigkeitseinspritzeinrichtung hierfür Method and device for producing molded plastic parts with an internal cavity by means of liquid injection, in particular water, and a liquid injection device therefor
Beschreibung:Description:
Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum sowie mit einer Flüssigkeitsinjektionseinrichtung hierfür.The invention is concerned with a method and a device for producing molded plastic parts with an internal cavity and with a liquid injection device therefor.
Bisher war es üblich, Kunststoffformteile mit Innenhohlraum mittels Gasinjektion herzustellen. Alternative wurde versucht, Kunststoffformteile mit Innenhohlraum dadurch herzustellen, daß man eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser anstelle eines Gases einspritzt. Da aber eine Flüssigkeit unter den Einsatzbedingungen zur Gasbildung neigt, gab es bisher -große Schwierigkeiten hinsichtlich der Verfahrensführung, der Auslegung von hierzu geeigneter Vorrichtungen und auch hinsichtlich der Konstruktion von geeigneten Flüssigkeitseinspritzeinrichtungen.So far, it has been common to produce molded plastic parts with an internal cavity by means of gas injection. As an alternative, attempts have been made to produce molded plastic parts with an internal cavity by injecting a liquid, in particular water, instead of a gas. However, since a liquid tends to form gas under the conditions of use, there have been major difficulties with regard to the procedure, the design of suitable devices and also the design of suitable liquid injection devices.
Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitzustellen, welche die Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum durch Einsatz einer Flüssigkeit anstelle von Gas, insbesondere Wasser, gestattet. Auch soll eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung bereitgestellt werden, welche sich bei der Herstellung mittels Flüssigkeitsinjektion auf einfache Weise einsetzen lässt.The invention aims to provide a method and an apparatus for the production of plastic molded parts with an internal cavity, which allows the production of plastic molded parts with an internal cavity by using a liquid instead of gas, in particular water, while overcoming the difficulties described above. A liquid injection device is also to be provided, which can be used in a simple manner in the production by means of liquid injection.
Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in eine in einen Formhohlraum eingespritzte Kunststoffmasse bereitgestellt, welche sich dadurch auszeichnet, daß zur Erzeugung des Innenhohlraums in der in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoff- masse die Flüssigkeit in einer dynamischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung unter Steuerung des Flüssigkeitsstromes nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingetragen wird, und daß dann in einer anschließenden statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum im Formhohlraum zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes entsprechend aufrecht erhalten wird.According to the invention, a method for producing molded plastic parts with an internal cavity by injecting liquid, in particular water, into a plastic compound injected into a mold cavity is provided for this purpose, which is characterized in that in order to produce the internal cavity in the plastic injected into the mold cavity. mass the liquid is entered in a dynamic phase according to a closed regulation under control of the liquid flow according to speed, mass and / or volume, and then in a subsequent static phase according to a closed regulation the liquid pressure until the final solidification of the molded plastic part with the inner cavity is appropriately maintained in the mold cavity for applying a compression pressure.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit eine dynamische Beeinflussung des Flüssigkeitsstroms zur Ausbildung des Innenhohlraums in einer Kunststoffmasse, welche in einen Formhohlraum einer Form zuvor eingespritzt worden ist. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Kunststoffmasse und/oder des im Kunststoffformteil zu erzeugenden Innenhohlraums kann somit beim erfindungsgemäßen Verfahren der Flüssigkeitsstrom unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen in Form einer geschlossenen Regelung gesteuert werden. Hierdurch kann eine feinfühlige Abstimmung auf die- zu- verarbeitenden Materialien aber auch unter Berücksichtigung von deren Konfigurierungen vorgenommen werden. Auch stehen die hierbei zum Einsatz kommenden Flüssigkeiten, wie Wasser, kostengünstig zur Verfügung. Zum Aufbringen eines Verdichtungsdrucks auf das Kunststoffformteil mit Innenhohlraum wird gemäß der Erfindung in einer statischen Phase ebenfalls gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck aufrecht erhalten, so daß man den gewünschten Verdichtungsdruck einhalten kann, welcher erforderlich ist, um dem herzustellenden Kunststoffformteil mit Innenhohlraum die abschließende Formgestaltung möglichst formgetreu zu verleihen.In the method according to the invention, there is therefore a dynamic influencing of the liquid flow to form the inner cavity in a plastic compound which has previously been injected into a mold cavity of a mold. Depending on the properties of the plastic mass and / or the inner cavity to be created in the plastic molded part, the liquid flow in the method according to the invention can thus be controlled in the form of a closed control, taking into account speed, mass and / or volume. This allows a sensitive adjustment to the materials to be processed, but also taking their configurations into account. The liquids used here, such as water, are also available at low cost. To apply a compression pressure to the plastic molded part with an internal cavity, according to the invention, the liquid pressure is also maintained in a static phase in accordance with a closed regulation, so that the desired compression pressure can be maintained, which is necessary in order to produce the final molded design of the plastic molded part with an internal cavity to give true to form.
Vorzugsweise wird das während der dynamischen Phase eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, der Flüssigkeitsdruck und weitere Einflußgrößen, wie die Zeit, überwacht. Hierdurch kann man eine genaue Abstimmung und Einstellung der Erzeugung des Innenhohlraums während der dynamischen Phase erhalten. Vorzugsweise sind in der statischen Phase die Druckparameter für den Flüssigkeitsdruck vom Anwender wählbar. Hierdurch wird insbesondere in Abhängigkeit von dem eingesetzten Kunststoffmaterial siehergestellt, daß bis zur Erstarrung ein ausreichender Verdichtungsdruck aufrecht erhalten bleibt, und sich qualitativ hochwertige Kunststoffformteile mit Innenhohlraum herstellen lassen.The liquid volume injected during the dynamic phase, the liquid pressure and other influencing variables such as time are preferably monitored. In this way, one can obtain a precise adjustment and adjustment of the generation of the inner cavity during the dynamic phase. The pressure parameters for the liquid pressure can preferably be selected by the user in the static phase. As a result, in particular depending on the plastic material used, it is produced that sufficient compression pressure is maintained until it solidifies, and that high-quality plastic molded parts with an internal cavity can be produced.
Zweckmäßigerweise erfolgt bei der Verfahrensführung nach der Erfindung die Umschaltung von der dynamischen auf die statische Phase nach Maßgabe von ein und/oder mehreren unterschiedlichen Einflußgrößen. Hierbei kann es sich um ein eingespritztes Flüssigkeitsvolumen, eine Flüssigkeitsdruckgröße, eine Größe des Drucks im Formhohlraum, den Vorbeigang der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum und/oder die Zeit handeln. Jeweils geeignete Parameter können ohne Schwierigkeiten vom Anwender ausgewählt werden.In the course of the method according to the invention, the switchover from the dynamic to the static phase is expediently carried out in accordance with one and / or several different influencing variables. This can be an injected volume of liquid, a liquid pressure size, a size of the pressure in the mold cavity, the passage of the plastic mass past a sensor in the mold cavity and / or the time. Suitable parameters can be selected by the user without difficulty.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des -Verfahrens nach der Erfindung wird während der dynamischen Phase der bei der Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil sich ergebende Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite hin zurückgeleitet oder in eine Nebenkavi- tät geleitet, so daß der Anguß mit dem erzeugten Kunststoffformteil ausgeworfen wird.According to a preferred embodiment of the method according to the invention, during the dynamic phase, the excess of the plastic mass resulting from the production of the inner cavity in the plastic molded part is led back to the stock feed side or directed into a secondary cavity, so that the sprue is ejected with the plastic molded part produced ,
Um negative Auswirkungen von Kunststoffresten oder Entlüftungsluft im Bereich der flüssigkeitsführenden Leitungen bei dem nächsten Herstellungszyklus zu vermeiden, wird beim Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise nach jedem Spritzzyklus ein Spülvorgang durchgeführt, bei dem die flüssigkeitsführenden Leitungen von schädlichen Stoffen befreit werden. Auf diese Weise kann man fortwährend eine gleich bleibende Qualität bei den nach der Erfindung hergestellten Erzeugnisse gewährleisten.In order to avoid negative effects of plastic residues or ventilation air in the area of the liquid-carrying lines in the next production cycle, the method according to the invention preferably carries out a rinsing process after each injection cycle, in which the liquid-carrying lines are freed of harmful substances. In this way it is possible to ensure a constant quality in the products manufactured according to the invention.
Ferner wird nach der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitgestellt. Eine solche Vorrichtung hat einen Formhohlraum, eine Einspritzeinrichtung zur Einspritzung der Kunst- stoffmasse in den Formhohlraum, eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung und eine Steuereinrichtung für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung. Bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung leitet die Steuereinrichtung für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung in einer dynamischen Phase den Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen ein. In dieser dynamischen Phase wird der Innenhohlraum in der eingespritzten Kunststoffmasse im Formhohlraum erzeugt.Furthermore, according to the invention, a device for producing plastic molded parts with an internal cavity is provided. Such a device has a mold cavity, an injection device for injecting the plastic mass of material in the mold cavity, a liquid injection device and a control device for the liquid injection device. In the manufacturing device according to the invention, the control device for the liquid injection device initiates the liquid flow in a dynamic phase in the form of a closed regulation in accordance with the speed, mass and / or volume. In this dynamic phase, the inner cavity is created in the injected plastic compound in the mold cavity.
Ferner nimmt die Steuereinrichtung eine Umschaltung auf eine statische Phase vor, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck eingestellt und aufrechterhalten wird, um einen ausreichenden Verdichtungsdruck aufzubringen, bis das Kunststoffformteil im Formhohlraum endgültig erstarrt ist und aus dem Formhohlraum entnommen werden kann. Somit hat man nur eine einzige Steuereinrichtung, die hier in geschlossener Regelung den Flüssigkeitsstrom in der dynamischen Phase steuert und die Umschaltung auf die statische Phase vornimmt. Hierdurch vereinfacht sich der Steuerungsaufwand bei der Herstellungsvorrichtung nach der Erfindung. Auch übernimmt die Steuereinrichtung die Beeinflussung in Form einer geschlossenen Regelung des Flüssigkeitsdrucks bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils.Furthermore, the control device switches over to a static phase, in which the liquid pressure is set and maintained in accordance with a closed control in order to apply a sufficient compression pressure until the plastic molded part has finally solidified in the mold cavity and can be removed from the mold cavity. Thus, there is only one control device, which controls the liquid flow in the dynamic phase in closed control and switches over to the static phase. This simplifies the control effort in the manufacturing device according to the invention. The control device also takes over the influencing in the form of a closed regulation of the liquid pressure up to the final solidification of the molded plastic part.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung überwacht die Steuereinrichtung in der dynamischen Phase, vorzugsweise mittels Sensoren, das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, den Flüssigkeitsdruck und/oder weitere Größen mittels externer Signalgeber. Somit können bei der Durchführung der dynamischen Phase unterschiedliche Einflussgrößen bei der Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum berücksichtigt werden.According to a preferred embodiment of the manufacturing device, the control device monitors the injected liquid volume, the liquid pressure and / or other variables in the dynamic phase, preferably by means of sensors, by means of external signal transmitters. In this way, different influencing variables can be taken into account in the production of plastic molded parts with an internal cavity when carrying out the dynamic phase.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form von Kombinationen hiervon betreibbar. Somit steht eine Vielfalt von Ansteuerungsmöglichkeiten für die Steuereinrichtung zur Verfügung. Auch wird nach der Erfindung eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung für eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitgestellt, welche sich dadurch auszeichnet, daß sie in Form einer Einspritzdüse ausgelegt ist, und die Düsenspitze in die Kunststoffmasse ragt, welche zuvor in einen Formhohlraum eingespritzt worden ist. Vorzugsweise ragt die Einspritzdüse in Entformungsrichtung in das Innere der Kunststoffmasse. Zweckmässigerweise ist sie als Gleitventil ausgebildet, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit öffnet und einen Flüssigkeitsstrom etwa senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt. Somit ist die Einspritzdüse immer zuverlässig gegenüber dem Formhohlraum und dem zu erzeugenden Innenhohlraum im Kunststoffformteil abgedichtet. Da der Flüssigkeitsstrom etwa senkrecht zur Entformungsrichtung abgegeben wird, lassen sich Schwierigkeiten bei der Entformung des hergestellten Kunststoffformteils mit Innenhohlraum vermeiden. Auch lassen sich hierdurch Nachbearbeitungen vermeiden.The control device in the manufacturing device according to the invention can preferably be operated electrically, electronically, hydraulically, pneumatically or in the form of combinations thereof. A variety of control options are thus available for the control device. According to the invention, a liquid injection device is provided for a device for producing plastic molded parts with an internal cavity, which is characterized in that it is designed in the form of an injection nozzle and the nozzle tip protrudes into the plastic compound which has previously been injected into a mold cavity. The injection nozzle preferably projects into the interior of the plastic compound in the demolding direction. It is expediently designed as a slide valve which opens only when a liquid under pressure is applied and emits a liquid flow approximately perpendicular to the direction of removal. Thus, the injection nozzle is always reliably sealed against the mold cavity and the internal cavity to be created in the plastic molded part. Since the liquid flow is emitted approximately perpendicular to the direction of demolding, difficulties in the demolding of the molded plastic part produced with the inner cavity can be avoided. This also avoids reworking.
Die Einspritzdüse der Flüssigkeitsinjektionseinrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form einer Kombination hiervon betrieben werden kann. Somit kann man jede gewünschte und geeignete Ansteuerung für die Einspritzdüse vorsehen.The injection nozzle of the liquid injection device according to the invention is preferably designed such that it can be operated electrically, electronically, hydraulically, pneumatically or in the form of a combination thereof. Any desired and suitable control for the injection nozzle can thus be provided.
Zusammenfassend ist es bei der Erfindung wesentlich, dass der Innenhohlraum in der eingespritzten Kunststoffmasse dynamisch erzeugt wird und hierbei eine geschlossene Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen der Flüssigkeit in bevorzugten Einstellungen des entsprechenden Flüssigkeitsstroms durchgeführt wird. Nach Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil wird dann in einer statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils aufrechterhalten. Mit Hilfe der eingespritzten Flüssigkeit lasen sich formgenau Kunststoffformteile mit hoher Qualität herstellen, wobei die eingesetzten Flüssigkeiten einen kostengün- stigen Herstellungsprozess gewährleisten. Auch ist eine solche Herstellungsweise mittels Flüssigkeit, wie Wasser, umweltfreundlicher.In summary, it is essential in the invention that the inner cavity is generated dynamically in the injected plastic mass and that closed regulation is carried out in accordance with the speed, mass and / or volume of the liquid in preferred settings of the corresponding liquid flow. After the internal cavity has been created in the molded plastic part, the liquid pressure is then maintained in a static phase in accordance with a closed regulation until the plastic molded part has finally solidified. With the help of the injected liquid, precisely shaped plastic parts can be manufactured with high quality, whereby the liquids used are inexpensive. ensure continuous manufacturing process. Such a method of production using liquids such as water is also more environmentally friendly.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin gilt:The invention is explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. The following applies:
Figuren 1-3 zeigen schematisch den Verfahrensablauf zum Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum unter Berücksichtigung der entsprechenden Herstellungsphasen;FIGS. 1-3 schematically show the process sequence for producing a molded plastic part with an internal cavity, taking into account the corresponding production phases;
Figur 4 zeigt in einer schematischen Ansicht eine alternative Herstellungsvariante für ein Kunststoffformteil mit Innenhohlraum, bei der die bei der Erzeugung des Innenhohlraums anfallende Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite zurückgeleitet wird;FIG. 4 shows a schematic view of an alternative production variant for a molded plastic part with an inner cavity, in which the excess of the plastic mass which arises during the production of the inner cavity is returned to the stock feed side;
Figur 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum gemäß der Erfindung, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum durchgeführt und verwirklicht werden kann; undFIG. 5 schematically shows a device for producing molded plastic parts with an internal cavity according to the invention, by means of which the method according to the invention for producing molded plastic parts with an internal cavity can be carried out and implemented; and
Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkeits- injektionseinrichtung in Form einer Einspritzdüse.Figure 6 is a schematic sectional view of a liquid injection device in the form of an injection nozzle.
Anhand der Figuren 1 bis 3 wird schematisch eine Ausführungsvariante des Verfahrensablaufs zum Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum erläutert. Auch ist dort prinzipiell der Grundaufbau einer Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kunststoffformteils gezeigt. Aus Figur 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Form zu ersehen, in welcher bei ge- schlossener Form 1 ein Formhohlraum 2 gebildet wird. In diesem von der Form 1 gebildeten Formhohlraum 2 wird entsprechend der Darstellung von Figur 1 eine Kunststoffmasse 3, beispielsweise ein Polymer, eingespritzt. Das Einspritzen ist in Figur 1 mit einem Pfeil angedeutet. Nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse 3 wird der Hohlraum 2 vollständig ausgefüllt, und die Kunststoffmasse ist schematisch in Figur 1 mit 3 eingetragen.An embodiment variant of the process sequence for producing a plastic molded part with an internal cavity is explained schematically with reference to FIGS. 1 to 3. The basic structure of a device for producing such a molded plastic part is also shown there in principle. FIG. 1 shows a shape designated overall by 1, in which closed form 1, a mold cavity 2 is formed. A plastic mass 3, for example a polymer, is injected into this mold cavity 2 formed by the mold 1, as shown in FIG. 1. The injection is indicated in Figure 1 with an arrow. After the plastic compound 3 has been injected, the cavity 2 is completely filled, and the plastic compound is shown schematically in FIG. 1 as 3.
Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß in der eingespritzen Kunststoffmasse 3 allmählich ein Innenhohlraum 4 ausgebildet wird, was beispielsweise mit Hilfe einer dort nicht näher gezeichneten Flüssigkeitsinjektionseinrichtung erreicht wird. In dieser in Figur 2 dargestellten Herstellungsphase wird die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung mittels einer Steuereinrichtung dynamisch gesteuert, wobei ein Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingeleitet wird. Wie ebenfalls aus Figur 2 zu ersehen ist, wird bei der Erzeugung des Innenhohlraums 4 ein Teil der zuvor eingespritzten Kunststoffmasse 3 bei diesem Beispiel in Richtung des Angusses oder einer sogenannten Nebenkavität aus dem Formhohlraum 2 der Form 1 verdrängt, wobei mit Hilfe einer schematisch dargestellten Kolben-Zylinder-Anordnung eine vorbestimmte Druckregelung für die Erzeugung des Innenhohlraums 4 eingestellt und vorgenommen wird. Die bei der Erzeugung des Innenhohlraums 4 entstehende, verdrängte, überschüssige Kunststoffmasse ist in den Figuren 2 und 3 mit 5 bezeichnet. Hierbei kann eine Regelung für die überschüssige Kunststoffmasse 5 in Form einer geschlossenen Schleife verwirklicht sein. Schematisch sind in den Figuren Steuereinrichtungen 7 und 8 angedeutet, welche elektrisch, hydraulisch, pneumatisch und auch in Form von Kombinationen hiervon arbeiten können, um die entsprechenden Durchsätze und Drücke in kontrollierter Weise zu beeinflussen. Die schematisch mit 8 angedeutete Steuereinrichtung verdeutlicht ein Steuersystem mit geschlossener oder offener Schleife.It can be seen from FIG. 2 that an internal cavity 4 is gradually formed in the injected plastic compound 3, which is achieved, for example, with the aid of a liquid injection device, not shown there. In this manufacturing phase shown in FIG. 2, the liquid injection device is dynamically controlled by means of a control device, a liquid flow being initiated in the form of a closed regulation in accordance with the speed, mass and / or volume. As can also be seen from FIG. 2, in the production of the inner cavity 4, a part of the previously injected plastic compound 3 is displaced from the mold cavity 2 of the mold 1 in this example in the direction of the sprue or a so-called secondary cavity, with the aid of a piston shown schematically -Cylinder arrangement a predetermined pressure control for the generation of the inner cavity 4 is set and made. The displaced, excess plastic mass which is produced during the production of the inner cavity 4 is denoted by 5 in FIGS. 2 and 3. A regulation for the excess plastic mass 5 in the form of a closed loop can be implemented here. Control devices 7 and 8 are indicated schematically in the figures, which can operate electrically, hydraulically, pneumatically and also in the form of combinations thereof in order to influence the corresponding throughputs and pressures in a controlled manner. The control device indicated schematically by 8 illustrates a control system with a closed or open loop.
Bei der schematischen Darstellung nach Figur 3 ist mittels der Flüssigkeits- injektionseinrichtung der Innenhohlraum 4 in der Kunststoffmasse 3 vollständig erzeugt und das Steuerungssystem geht verfahrenstechnisch in eine statische Phase über, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils 10 im Formhohlraum 2 zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes eingestellt und aufrechterhalten wird. Nach Erstarrung kann dann das in Figur 3 schematisch zu ersehende Kunststoffformteil 10 mit dem dort gezeigten Innenhohlraum 4 aus der Form 1 entnommen werden und die während des Herstellungsverfahrens des Kunststoffformteils 10 anfallende, verdrängte, überschüssige Kunststoffmasse 5 wird nach der Entnahme des Kunststoffformsteils 10 aus der Form 1 als Anguß entfernt.In the schematic illustration according to FIG. 3, the inner cavity 4 is completely created in the plastic mass 3 by means of the liquid injection device, and the control system goes into process engineering a static phase in which, in accordance with a closed regulation, the liquid pressure is set and maintained until the plastic molded part 10 finally solidifies in the mold cavity 2 in order to apply a compression pressure. After solidification, the plastic molded part 10, which can be seen schematically in FIG. 3, with the inner cavity 4 shown there, can then be removed from the mold 1, and the displaced, excess plastic mass 5 occurring during the production process of the plastic molded part 10 is removed from the mold after the plastic molded part 10 has been removed 1 removed as a sprue.
In Figur 4 ist schematisch eine Ausführungsvariante eines Herstellungsverfahrens für ein Kunststoffformteil mit einem Innenhohlraum verdeutlicht. Gleiche oder ähnliche Teile sind dort mit den selben Bezugszeichen versehen. Als wesentlicher Unterschied zu der vorstehend an Hand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Ausführungsform wird bei der Verfahrensführung nach Figur 4 die während der Erzeugung des Innenhohlraums 4 mittels Flüssigkeitseinspritzung verdrängter überschüssige- Kunststoff masse 5 in Richtung der Einspritzseite zurückverdrängt.FIG. 4 schematically illustrates an embodiment variant of a manufacturing method for a molded plastic part with an inner cavity. The same or similar parts are provided with the same reference numerals there. As a significant difference from the embodiment explained above with reference to FIGS. 1 to 3, the excess plastic mass 5 displaced during the production of the inner cavity 4 by means of liquid injection is pushed back in the direction of the injection side in the process according to FIG.
Bei dieser Verfahrensführung wird ein Kunststoffformteil 10 mit einem Innenhohlraum 4 ebenfalls unter Verwirklichung einer dynamischen und einer statischen Phase hergestellt. Die Umschaltung zwischen diesen Phasen wird von den Werten von überwachten Parametern abhängig gemacht. In der dynamischen Phase wird die Bildung des Innenhohlraums 4 in geschlossener Schleife in Abhängigkeit von den verschiedenen vorhandenen Querschnitten beeinflusst. Während dieser dynamischen Phase können als Parameter das Volumen der eingespritzten Flüssigkeit oder das Volumen der verdrängten Künststoffmasse 5 oder der Druck der Flüssigkeit im Kunststoffformteil 10 oder der Druck im Formhohlraum 2 oder ggf. der vom Vorbeigang der verdrängten Kunststoffmasse an einem im Formhohlraum 2 angeordneten Fühler (nicht gezeigt) oder auch die Zeit überwacht werden. Nach Wahl des Anwenders kann die Umschaltung in Abhängigkeit von einem oder mehreren der vorstehend genannten Parameter in die statische Phase eingeleitet werden. In der daran anschließenden statischen Phase wird mittels einer Druckregelung der Innenhohlraum 4 im Kunststoffformteil 10 aufrechterhalten.In this procedure, a molded plastic part 10 with an inner cavity 4 is also produced while realizing a dynamic and a static phase. Switching between these phases is made dependent on the values of monitored parameters. In the dynamic phase, the formation of the inner cavity 4 in a closed loop is influenced as a function of the various cross sections present. During this dynamic phase, parameters such as the volume of the injected liquid or the volume of the displaced plastic mass 5 or the pressure of the liquid in the plastic molded part 10 or the pressure in the mold cavity 2 or, if applicable, the displacement of the displaced plastic mass past a sensor arranged in the mold cavity 2 ( not shown) or the time can be monitored. At the user's choice, the switchover can be initiated into the static phase depending on one or more of the above parameters. In the subsequent static phase the internal cavity 4 in the plastic molded part 10 is maintained by means of a pressure control.
Bei der dynamischen Regelung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung kann der Durchsatz der eingeleiteten Flüssigkeit oder im Falle des Beispiels nach den Figuren 1 bis 3 die Vergrößerung des Volumens der verdrängten, überschüssigen Kunststoff masse 5 Berücksichtigung finden. Hierdurch erhält man den Vorteil, daß* der Innenhohlraum 4 in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Werkstoffs (Kunststoff) oder der Geometrie des zu erzeugenden Innenhohlraums 4 verwirklicht werden kann.In the dynamic control of the process sequence according to the invention, the throughput of the liquid introduced or, in the case of the example according to FIGS. 1 to 3, the increase in the volume of the displaced, excess plastic mass 5 can be taken into account. This gives the advantage that * the inner cavity 4 can be realized depending on the properties of the material (plastic) or the geometry of the inner cavity 4 to be produced.
Figur 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum, und diese Figur dient auch zur schematischen Erläuterung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung. Hierbei sind die Form 1 und der Formhohlraum 2 nur schematisch angedeutet und die Entformungsrichtung ist mit Pfeilen schematisch angedeutet. Auch ist mit 20 insgesamt eine Einspritzeinrichtung für eine Flüssigkeit zur Erzeugung des Innenhohlraums 4 gezeigt. Als Beispiel einer Flüssigkeit wird hier in einer bevorzugten Ausführungsform Wasser angenommen. Die Einspritzeinrichtung 20, welche auch als Flüssigkeitsinjektionseinrichtung bezeichnet wird, ist in Form einer Einspritzdüse 21 ausgelegt, deren Düsenspitze in die in den Formhohlraum 2 eingespritzte Kunststoffmasse 3 in Entformungsrichtung ragt. Die Einspritzdüse 21 ist vorzugsweise in Form eines Gleitventils ausgelegt, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit einen Flüssigkeitsstrom vorzugsweise senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt, wie dies in Figur 5 schematisch mit einem Pfeil 22 angedeutet ist. Dieser Einspritzeinrichtung 20 gewährleistet eine Dichtigkeit bezüglich der Kunststoffmasse und die Düsenspitze befindet sich in dem von der Form 1 im geschlossen Zustand gebildeten Formhohlraum 2. Durch diese Auslegung wird eine Entformung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum in Entformungsrichtung (in Figur 5 mit Pfeilen angedeutet) ermöglicht, ohne daß eine Hinterschneidung in der Ebene der Einspritzeinrichtung 20 vorhanden ist. Hierdurch lassen sich Kunststoffmassenreste auf der Ebene der Einspritzeinrichtung 20 vermeiden und insbesondere erfolgt eine Einleitung des Flüssigkeitsstromes 22 etwa im rechten Winkel zur Entformungsrichtung.FIG. 5 schematically shows a device for producing plastic molded parts with an internal cavity, and this figure also serves to explain the process sequence according to the invention in a schematic manner. Here, the mold 1 and the mold cavity 2 are only indicated schematically and the direction of removal is indicated schematically with arrows. Also shown at 20 in total is an injection device for a liquid for producing the inner cavity 4. In a preferred embodiment, water is assumed as an example of a liquid. The injection device 20, which is also referred to as a liquid injection device, is designed in the form of an injection nozzle 21, the tip of which protrudes into the molding compound 3 injected into the mold cavity 2 in the demolding direction. The injection nozzle 21 is preferably designed in the form of a slide valve which only emits a liquid flow, preferably perpendicular to the demolding direction, when a liquid under pressure is applied, as is indicated schematically in FIG. 5 by an arrow 22. This injection device 20 ensures tightness with regard to the plastic mass and the nozzle tip is in the mold cavity 2 formed by mold 1 in the closed state. This design enables the plastic molded part with internal cavity to be removed from the mold in the direction of removal (indicated by arrows in FIG. 5) without that there is an undercut in the plane of the injector 20. Plastic mass residues on the level of the injection device 20 can hereby be avoided and, in particular, take place an introduction of the liquid flow 22 approximately at right angles to the direction of removal.
Die Einspritzeinrichtung 20 umfaßt eine Kammer 23 und eine Kammer 24. Die Einspritzeinrichtung 20 spritzt Flüssigkeit in Richtung des Pfeils 22 dadurch ein, daß die Flüssigkeit in der Kammer 23 unter Druck gesetzt wird. Über einen Kreislauf B erfolgt eine Verschiebung des Kolbens der Einspritzeinrichtung 20 und die Einspritzeinrichtung 20 leitet die Flüssigkeit entsprechend dem Pfeil 22 in die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum 2 ein. Ferner umfaßt die Einspritzeinrichtung 20 ein Rückschlagventil 25, welches nur bei einem gewissen Betriebsdruck einen Durchgang von der Kammer 24 zur der Kammer 23 gestattet. Die Einspritzeinrichtung 20 hat eine dezentrale Dichtigkeit für die einzuleitende Flüssigkeit, so daß ein Lecken der Flüssigkeit in Richtung zum Hohlraum und/oder der Kunststoffmasse wirksam beim Anlegen eines Drucks an die Flüssigkeit in der Kammer 23 vermieden wird. Über den in Figur 5 schematisch angedeuteten Kreislauf A wird ein Druck an die Flüssigkeit in der dichten Kammer 24 über ein schematisch angedeutetes Steuer- und Regelsystem 26 angelegt, wobei eine ausreichende resultierende Kraft beibehalten wird, um eine Abdichtung bezüglich der schmelzflüssigen Kunststoffmasse in Höhe der Einspritzeinrichtung 20 und deren Austrittseite beizubehalten. In dieser Phase bleibt die Kammer 24 zuverlässig dicht, wenn der von dem Steuer- und Regelsystem 26 ausgeübte Druck den Druck nicht überschreitet, der dazu führen könnte, daß das Rückschlagventil 25 öffnet.The injection device 20 comprises a chamber 23 and a chamber 24. The injection device 20 injects liquid in the direction of the arrow 22 in that the liquid in the chamber 23 is pressurized. The piston of the injection device 20 is displaced via a circuit B, and the injection device 20 introduces the liquid into the plastic compound in the mold cavity 2 in accordance with the arrow 22. Furthermore, the injection device 20 comprises a check valve 25, which only allows passage from the chamber 24 to the chamber 23 at a certain operating pressure. The injection device 20 has a decentralized tightness for the liquid to be introduced, so that leakage of the liquid towards the cavity and / or the plastic mass is effectively avoided when a pressure is applied to the liquid in the chamber 23. Via the circuit A schematically indicated in FIG. 5, a pressure is applied to the liquid in the sealed chamber 24 via a schematically indicated control and regulating system 26, a sufficient resultant force being maintained to provide a seal with respect to the molten plastic mass at the level of the injection device 20 and their exit side. In this phase, the chamber 24 remains reliably sealed if the pressure exerted by the control and regulating system 26 does not exceed the pressure that could result in the check valve 25 opening.
Beim Austreten der Flüssigkeit in die Kunststoffmasse 3 über den Kreislauf B wird ein Füllen des Kreislaufs B mit einer Flüssigkeit und/oder Gas bewirkt. Nach dieser Phase wird durch das Steuer- und Regelsystem 26 ein Überdruck an die Flüssigkeit in der Kammer 24 angelegt, so daß das Rückschlagventil 25 öffnet. Somit kann der gesamte Kreislauf B mit Flüssigkeit gefüllt werden, während im Bereich der Kammer 23 ein dichter Abschluß vorhanden ist. Wie ebenfalls in Figur 5 schematisch angedeutet ist, lässt sich auch ein Kreislauf A' verwirklichen , bei welchem, es sich um eine Spülphase handelt, welche beispielsweise nach jeder Herstellung eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum durchgeführt wird, um den Flüssigkeitskreislauf von Kunststoffresten oder auch von Gas zu befreien. Wie schematisch in gebrochener Linie in Figur 5 eingetragen ist, erfolgt eine Flüssigkeitsumwälzung mittels des Steuer- und Regelsystems 26 über das geöffnete Rückschlagventil 25, so daß die Flüssigkeit aus den Kammern 24 und 23 in einer Art Kurzschlußkreislauf umgewälzt werden kann. Hierdurch können Kunststoffreste oder andere störende Stoffe aus dem Flüssigkeitskreislauf entfernt werden.When the liquid escapes into the plastic mass 3 via the circuit B, the circuit B is filled with a liquid and / or gas. After this phase, the control and regulating system 26 applies an excess pressure to the liquid in the chamber 24, so that the check valve 25 opens. The entire circuit B can thus be filled with liquid, while there is a tight seal in the area of the chamber 23. As is also indicated schematically in FIG. 5, a circuit A 'can also be implemented, in which it is a rinsing phase, which is carried out, for example, after each production of a plastic molded part with an internal cavity, in order to allow the liquid circuit of plastic residues or also of gas to free. As is shown schematically in broken lines in FIG. 5, the liquid is circulated by means of the control and regulating system 26 via the open check valve 25, so that the liquid can be circulated from the chambers 24 and 23 in a kind of short circuit. In this way, plastic residues or other disruptive substances can be removed from the liquid circuit.
In Figur 6 ist schematisch eine Ausführungsform einer Einspritzeinrichtung 20 näher gezeigt. Diese Einspritzungseinrichtung 20 für die Flüssigkeit ist als Einspritzdüse 21 ausgelegt. Auch sind dort die Kammern 23 und 24 gezeigt, und schematisch sind die Anschlüsse für die Kreisläufe B und A angedeutet. So mündet der Kreislauf B in die Kammer 23 und der Kreislauf A steht in kommunizierender Verbindung mit der Kammer 24. Auch sind die entsprechenden Dichtungen in der Einspritzdüse 21 angedeutet. Mit Hilfe eines Kreislaufes B wird ein Druck an die Flüssigkeit in der Kammer 23 über das Steuer- und Regelsystem 26 nach Figur 5 angelegt. Das Gleitventil der Einspritzeinrichtung 20 verschiebt sich, und es kann an dem Kopfende der Einspritzdüse 21 wie in Figur 5 angedeutet in Richtung des Pfeils 22 Flüssigkeit abgegeben werden. Das in Figur 5 gezeigte Rückschlagventil 25 ist geschlossen, so daß die Flüssigkeit aus der Kammer 24 unabhängig von der Kammer 23 abfliessen kann.An embodiment of an injection device 20 is shown schematically in more detail in FIG. This injection device 20 for the liquid is designed as an injection nozzle 21. The chambers 23 and 24 are also shown there, and the connections for the circuits B and A are indicated schematically. The circuit B thus opens into the chamber 23 and the circuit A is in communication with the chamber 24. The corresponding seals in the injection nozzle 21 are also indicated. With the aid of a circuit B, a pressure is applied to the liquid in the chamber 23 via the control and regulating system 26 according to FIG. The slide valve of the injection device 20 moves, and liquid can be dispensed at the head end of the injection nozzle 21, as indicated in FIG. 5, in the direction of the arrow 22. The check valve 25 shown in FIG. 5 is closed, so that the liquid can flow out of the chamber 24 independently of the chamber 23.
Nach dem Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum in der Form sind in der Kammer 23 Flüssigkeit aber auch Kunststoffreste und Entlüftungsluft enthalten. Beim nächsten Herstellungszyklus für ein Kunststoffformteil mit Innenhohlraum wäre dies schädlich. Daher wird zum Einleiten eines Spülzykluses ein Überdruck an die Flüssigkeit in der Kammer 24 über das Steuer- und Regelsystem 26 angelegt, so daß das Rückschlagventil 25 öffnet. Somit kann ein Spülzyklus gemäß des Kreislaufes A' durchlaufen werden, während dem die Einspritzdüse 21 durch einen entsprechenden dichten Abschluß der Kammer 23 geschlossen ist und bleibt.After producing a molded plastic part with an internal cavity in the mold, liquid 23 also contains plastic residues and ventilation air in the chamber. This would be harmful in the next manufacturing cycle for a molded plastic part with an internal cavity. Therefore, an excess pressure is applied to the liquid in the chamber 24 via the control and regulating system 26 to initiate a rinsing cycle, so that the check valve 25 opens. Thus, a rinse cycle can go through according to the circuit A ' be during which the injection nozzle 21 is closed by a corresponding tight closure of the chamber 23 and remains.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der hierzu bestimmen Vorrichtung wird in einer Kunststoffmasse 3, welche in einen Formhohlraum 2 einer Form 1 eingespritzt ist, ein Innenhohlraum 4 durch die Beeinflussung der Evakuierungsgeschwindigkeit in geschlossener Schleife in Abhängigkeit von den vorhandenen Querschnitten und unter Berücksichtigung des hieraus resultierenden Drucks bei Überwachung ausgebildet. Nach der Ausbildung des Hohlraums bzw. Innenhohlraums 4 erfolgt eine Umschaltung auf eine Druckregelung in einer statischen Phase. Bei diesem Verfahren wird insbesondere der Hohlraum bzw. der Innenhohlraum 4, durch Einspritzen einer Flüssigkeit mit einer geeigneten Einspritzeinrichtung 20 in gesteuerter Weise ausgebildet. Der Übergang von der dynamischen Phase mit Flüssigkeitseinspritzung, insbesondere Wassereinspritzung, auf die Druckregelung in einer statischen Phase bis zur Erstarrung des herzustellenden Kunststoffformteils 10 mit Innenhohlraum 4 kann unter Berücksichtigung des verdrängten Kunststoffvolumens, des eingespritzten Flüssigkeitsvolumens, der Flüssigkeitsdruckgröße, der Größe des Drucks im Innenhohlraum 4, des Vorbeigangs der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum 2 oder in Abhängigkeit von der Zeit erfolgen. In der statischen Phase wird die Kunststoffmasse bis zum Ende des Erstarrens unter einem Verdichtungsdruck gehalten, welcher sich durch den Druck der Flüssigkeit, den Druck, der vom Kolben eines dynamischen Angusses (Kunststoffmassenverdrängung) oder eines beweglichen Teiles im Hohlraum 4 erzeugt wird, steuern lässt. In der statischen Phase erfolgt bevorzugt eine Steuerung des Flüssigkeitsdurchsatzes etwa bei 0, welcher eingehalten wird, um ein isochores Konstanthalten des Drucks zu erreichen.In the method according to the invention and the device intended for this purpose, an inner cavity 4 is formed in a plastic mass 3, which is injected into a mold cavity 2 of a mold 1, by influencing the evacuation speed in a closed loop as a function of the existing cross sections and taking into account the pressure resulting therefrom trained in surveillance. After the formation of the cavity or inner cavity 4, a switchover to pressure control takes place in a static phase. In this method, in particular the cavity or the inner cavity 4 is formed in a controlled manner by injecting a liquid with a suitable injection device 20. The transition from the dynamic phase with liquid injection, in particular water injection, to the pressure control in a static phase up to the solidification of the plastic molded part 10 to be produced with the inner cavity 4 can take into account the displaced plastic volume, the injected liquid volume, the liquid pressure size, the size of the pressure in the inner cavity 4 , the passage of the plastic mass to a sensor in the mold cavity 2 or depending on the time. In the static phase, the plastic mass is kept under a compression pressure until the end of solidification, which can be controlled by the pressure of the liquid, the pressure generated by the piston of a dynamic sprue (plastic mass displacement) or a movable part in the cavity 4. In the static phase, the liquid throughput is preferably controlled at approximately 0, which is maintained in order to keep the pressure constant isochorically.
Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, ist die Erfindung hierauf natürlich nicht beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Although preferred embodiments according to the invention have been explained above, the invention is of course not restricted to this, but numerous changes and modifications are possible which the person skilled in the art will make if necessary without departing from the inventive concept.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und Flüssigkeitseinspritzeinrichtung hierfürPatentansprüche: Method and device for producing molded plastic parts with an internal cavity by means of liquid injection, in particular water, and a liquid injection device therefor
1. mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in einen in einen Formhohlraum eingespritzte Kunststoffmasse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Innenhohlraums in der in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoffmasse die Flüssigkeit in einer dynamischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung unter Steuerung des Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Flüssigkeitsstromes nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingetragen wird und daß dann in einer anschließenden statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum im Formhohlraum zum Aufbringen des Verdichtungsdrucks aufrechterhalten wird.1. by means of injection of liquid, in particular water, into a plastic mass injected into a mold cavity, characterized in that, in order to produce the inner cavity in the plastic mass injected into the mold cavity, the liquid in a dynamic phase according to a closed regulation under control of the method for producing Plastic molded parts with an internal cavity of liquid flow are entered in accordance with the speed, mass and / or volume and that the liquid pressure is then maintained in a subsequent static phase in accordance with a closed control until the plastic molded part with the internal cavity in the mold cavity solidifies to apply the compression pressure.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der dynamischen Phase das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, der Flüssigkeitsdruck und die Zeit mittels eines externen Signalgebers überwacht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in the dynamic phase the injected liquid volume, the liquid pressure and the time is monitored by means of an external signal transmitter.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der statischen Phase die Druckparameter für den Flüssigkeitsdruck vom Anwender wählbar sind. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure parameters for the liquid pressure can be selected by the user in the static phase.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von der dynamischen auf die statische Phase nach Maßgabe wenigstens einer der folgenden Einflussgrößen erfolgt:4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the switchover from the dynamic to the static phase takes place in accordance with at least one of the following influencing variables:
- verdrängte Kunststoffmasse, - eingespritztes Flüssigkeitsvolumen, - Flüssigkeitsdruckgröße, - Größe des Drucks im Formhohlraum, - Vorbeigang der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum und/oder - Zeit.- displaced plastic mass, - injected liquid volume, - liquid pressure size, - size of the pressure in the mold cavity, - passage of the plastic mass past a sensor in the mold cavity and / or - time.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der dynamischen Phase zur Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil der Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite hin zurückgeleitet oder in eine Nebenkavität geleitet und mit dem erzeugten Kunststoffformteil ausgeworfen wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that during the dynamic phase for generating the inner cavity in the plastic molding, the excess of the plastic mass is fed back to the stock side or passed into a secondary cavity and is ejected with the plastic molding produced.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum die flüssigkeitsführenden Leitungen zur Entfernung von Kunststoffresten und Entlüftungsluft durchgespült werden.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that after the production of a molded plastic part with an internal cavity, the liquid-carrying lines are flushed out to remove plastic residues and ventilation air.
7. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen (10) mit Innenhohlraum (4) mit einem Formhohlraum (2), einer Einspritzeinrichtung zur Einspritzung der Kunststoffmasse (3) in den Formhohlraum (2), einer Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20) und einer Steuereinrichtung (26) für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20) in einer dynamischen Phase den Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen einleitet und eine Umschaltung auf eine statische Phase vornimmt, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils (10) im Formhohlraum (2) zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes eingestellt und aufrechterhalten wird.7. Device for producing molded plastic parts (10) with an inner cavity (4) with a mold cavity (2), an injection device for injecting the plastic compound (3) into the mold cavity (2), a liquid injection device (20) and a control device (26) for the liquid injection device (20), characterized in that the control device (26) initiates the liquid injection device (20) in a dynamic phase of the liquid flow in the form of a closed regulation in accordance with speed, mass and / or volume and switches over to a static phase in which in accordance with a closed regulation of the liquid pressure until the solidification of the plastic molded part (10) in the mold cavity (2) for applying a compression pressure is set and maintained.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) in der dynamischen Phase, vorzugsweise mittels Sensoren, das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, den Flüssigkeitsdruck oder weitere Größen mittels externer Signalgeber überwacht.8. The device according to claim 7, characterized in that the control device (26) in the dynamic phase, preferably by means of sensors, monitors the injected liquid volume, the liquid pressure or other quantities by means of external signal transmitters.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form von Kombinationen hiervon arbeitet.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the control device (26) works electrically, electronically, hydraulically, pneumatically or in the form of combinations thereof.
10. Flüssigkeitsinjektionseinrichtung für eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Einspritzdüse (21) ausgebildet ist, deren Düsenspitze in eine in einen Formhohlraum (2) eingespritzte Kunststoffmasse (3) vorzugsweise in Entformungsrichtung ragt und als Gleitventil ausgebildet ist, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit öffnet und einen Flüssigkeitsstrom (22) vorzugsweise senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt.10. Liquid injection device for a device for the production of molded plastic parts with an internal cavity, characterized in that it is designed in the form of an injection nozzle (21), the nozzle tip of which protrudes into a mold cavity (2) injected plastic compound (3) preferably in the demolding direction and as a slide valve is formed, which opens only when a liquid under pressure is applied and releases a liquid flow (22), preferably perpendicular to the direction of demolding.
11. Flüssigkeitsinjektionseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (21) elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form einer Kombination hiervor betreibbar ist. 11. Liquid injection device according to claim 10, characterized in that the injection nozzle (21) can be operated electrically, electronically, hydraulically, pneumatically or in the form of a combination thereof.
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS
Form insgesamtOverall shape
Formhohlraummold cavity
KunststoffmassePlastic compound
Innenhohlrauminternal cavity
Verdrängte, überschüssige KunststoffmasseDisplaced, excess plastic mass
Steuereinrichtungcontrol device
Steuereinrichtungcontrol device
Kunststoffformteil insgesamtTotal molded plastic part
Einspritzeinrichtung insgesamtTotal injector
Einspritzdüseinjection
Pfeil für ausgegebene FlüssigkeitDispensed liquid arrow
Kammerchamber
Kammerchamber
Rückschlagventilcheck valve
Steuer- und Regelsystem Control and regulation system
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