WO2008011862A1 - Method for the production of an article comprising a hollow space from a plastic material - Google Patents

Method for the production of an article comprising a hollow space from a plastic material Download PDF

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WO2008011862A1
WO2008011862A1 PCT/DE2007/001233 DE2007001233W WO2008011862A1 WO 2008011862 A1 WO2008011862 A1 WO 2008011862A1 DE 2007001233 W DE2007001233 W DE 2007001233W WO 2008011862 A1 WO2008011862 A1 WO 2008011862A1
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cavity
fluid
intermediate product
article
plastic
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PCT/DE2007/001233
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Inventor
Friedhelm Beckmann
Original Assignee
MöllerTech GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/58—Moulds
    • B29C44/583—Moulds for making articles with cavities

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in particular plastic hollow profile.
  • the introduction of the pressurized fluid after a partial filling of the mold cavity with the plastic melt which feels that in the core melt volume volume is displaced and by the displacement of the meltdown the rest cavity of the tool, which was still free after the partial filling, also filled and thus the article to be produced is formed.
  • a disadvantage of the method is that the connection of the pressurized fluid leads to a visible disturbance of the surface of the manufactured article, as the
  • Front of the introduced plastic melt briefly comes to a halt during the connection of the fluid in the mold cavity and is then moved by the fluid further in the flow direction.
  • the document EP 0 714 745 B1 describes a method in which a foam-forming liquid is injected into the thick-walled area of a molded part in order to avoid sink marks.
  • the injection of a foam-forming liquid, which is usually used as propellant is denoted in a mass flow leads to an uneven distribution in the Runststoffschmelze, especially at a degree of filling of the mold cavity of> 90%, especially if the lying behind the injection sites areas are no longer available.
  • the foam formation leads at best to a volume compensation during shrinkage, so that in the manufactured article no continuous
  • Cavity arises, but only a few small self-contained cavities, which are commonly referred to as voids.
  • the object of the invention is to provide a method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in which in the course of production on the article surface resulting surface defects, such as switching marks, better avoided.
  • a method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in particular a plastic hollow profile, in which: in a tool cavity forming the article, after introducing a foaming plastic melt containing a blowing agent, an intermediate product with wall sections and one of formed by the foamable plastic melt is at least partially foamed in the mold cavity, at a further processing of the intermediate product is generated by a wall at least partially surrounded cavity by a pressurized fluid in is introduced into the interior, and after the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article is removed from the cavity with the tool cavity.
  • a method for producing an article with a cavity made of a plastic material is provided, in particular
  • Plastic film profile in which: an intermediate product having wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections is formed in a tool cavity forming the article, a cavity at least partially surrounded by a wall is produced during further processing of the intermediate product by having a with
  • Pressurized and heated over room temperature fluid is introduced in the inner region, and after the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article is removed from the cavity with the mold cavity
  • the quality of the wall of the article is optimized.
  • the result is a uniform article surface on which disturbances, such as occur in the prior art, for example in the form of switching marks, are avoided, in particular even with thin wall thicknesses.
  • the wall of the article is formed by pressed by the introduction of the fluid, the wall portions of the antipro- product against the inner wall of the horrkavtician and are compressed, at least to the extent that any surface defects in the outer surface of the wall sections of the intermediate product be eliminated.
  • a compression or compression optionally generated by the introduced fluid may also the wall thickness of the wall can be minimized.
  • Room temperature is usually defined as a temperature of 23 0 C.
  • Contour regions of the article which are of the intermediate product only in a preform or not included is executed.
  • An advantageous development of the invention provides that the Irmen Scheme of the intermediate product is at least partially generated as an intermediate product cavity by a part of the introduced plastic melt is displaced from the horrkavtician again when forming the intermediate product by means of an injection fluid introduced in the mold cavity.
  • the extent to which plastic melt is subsequently displaced again is in particular controllable at which point in time the introduction of the injection fluid is started.
  • the cavity of the article to be produced can thus be preformed in an optimized manner.
  • it is preferably provided that a liquid, a gas or steam is used as the injection fluid. In this way, the known technologies according to the internal gas pressure method and the water injection method can be used.
  • the inner region of the intermediate product is formed integrally foamed internal structures. Furthermore, it can be provided that the wall sections of the intermediate product are formed externally foamed structures. In one embodiment of the invention, the inner foamed structures having a coarser pore structure are preferably formed as the outer foamed structures. Alternatively or optionally combined, these process designs enable the formation of an intermediate product and ultimately an article with application-related properties in terms of shape and structure.
  • the inner foamed structures at least partially in the
  • rising it is meant here that the pores of the foamed structures are broken up and thus together with other hollow space structures form a common larger cavity.
  • This is further optimized in an expedient development of the invention in that in the article, the cavity is formed as a substantially free of the foamed structures cavity, which contributes to further Gewichstminderung.
  • blowing agent added amount of blowing agent is provided in a preferred development of the invention that as a foamable plastic melt containing a carrier material plastic melt is introduced, wherein the carrier material is mixed into the plastic melt and loaded with the propellant.
  • a carrier material a material selected from among The following group of materials are used: woody constituents of annual plants (cockroaches), a superabsorbent polymer material and a mixture thereof. These support materials are particularly suitable when using water as a blowing agent.
  • Cockroaches have the advantage that they can absorb a liquid, in particular water, in an amount up to five times their own weight and still remain free-flowing.
  • the cockroaches can be adjusted in their degree of fineness by upstream pretreatment steps, the degree of fineness of the particles advantageously being between pulverulent and a maximum length of about 15 mm to about
  • the fine-grained components of the cockroaches serve as crystallization accelerators (nucleating agents for crystals in crystalline materials) and thus improve the material properties.
  • the annual plants are, for example, hemp, jute, sisal or kenaf, but also oil or miscanthus.
  • a superabsorbent polymer material may be admixed, in particular a crosslinked polyacrylic acid.
  • Particles of natural and / or synthetic superabsorbent materials may be used.
  • Synthetic superabsorbent materials have the advantage that they are resistant even at higher temperatures compared to natural superabsorbent materials, so that higher foaming temperatures are made possible.
  • Superabsorbent polymer materials can absorb large quantities of liquids, especially water, thereby swelling.
  • Superabsorbent polymer materials are cross-linked, insoluble polymers which due to their structure
  • hydrogels Many of their own weight can absorb water or aqueous solutions. Due to the swelling process, a hydrogel is formed. For the formation of hydrogels, all crosslinked polymers are capable of obtaining enough polar groups. Superabsorbent polymer materials are available. tion, which can absorb up to a thousand times their own weight of liquid. In this way it is possible to keep the amount of the carrier material which is admixed low.
  • blowing agent used is a blowing agent selected from the following group of blowing agents: chemical blowing agent, physical blowing agent and a mixture thereof.
  • chemical blowing agents have the advantage that they lead to a wide range of variation of the reaction temperature by mixing different propellant substances, so that the processing is relatively simple on appropriately designed production machines.
  • a disadvantage of such blowing agents is that after the reaction during foaming residual substances remain in the foamed material and influence its properties.
  • Physical propellants typically result in finer foamed structures in the manufactured component or article, but homogeneous incorporation of physical blowing agents into a plasticized plastic is much more difficult than is the case with chemical blowing agents.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that with the fluid from the intermediate product enclosed plastic part is displaced from the horrkavtician. As a result, the amount of plastic covered by the article can be further reduced, thereby making the article lighter.
  • the displacement of plastic by means of the heated fluid is achieved, for example, that the
  • Fluid is introduced before the plastic melt is cooled in the interior of the intermediate product.
  • a still plastic soul of the inner area partially surrounded by the wall sections can be displaced.
  • this is achieved alternatively or in reinforced form, by introducing the fluid at a temperature corresponding to at least one melting temperature of the plastic material.
  • the fluid is also the possibility to keep areas of the intermediate product in the molten state or bring it back into this state, thereby displacing a larger proportion of the introduced plastic melt subsequently, resulting in lower
  • Wall thicknesses of the manufactured article leads.
  • an expedient development of the invention may provide that fluid is introduced at a temperature which is lower than the melting temperature of the plastic material. In this way, the pressurized fluid simultaneously fulfills a cooling function.
  • An expedient embodiment of the invention provides that a heated liquid, a heated gas or a heated steam is used as the fluid.
  • a heated steam is used.
  • steam it is possible to vary this up to the critical point at 374 0 C and 271.2bar in the range of the boiling point curve of water in terms of pressure and temperature, so in the so-called subcritical range, the parameters of the manufactured article and to adapt the plastic material used.
  • An expedient development of the invention provides that the wall at least partially surrounding the cavity of the article is formed with a predetermined wall thickness by pressure and / or temperature values of the fluid can be adjusted. By adjusting certain pressure and / or temperature values of the introduced fluid, the way in which the fluid is influenced in the course of -the
  • the wall is formed with wall sections having a different wall thickness. In this way it is possible to produce articles with different wall thicknesses.
  • the wall thickness can be determined in particular by the structural design of the horrkavtician.
  • a further weight reduction of the article is achieved in an expedient development of the invention in that the wall is formed with foamed wall structures.
  • the cavity of the article may be formed in a preferred embodiment of the invention as a substantially continuous cavity.
  • a substantially contiguous cavity is formed in particular when substantially no intermediate walls are formed in the cavity, which possibly partially interrupt the cavity. This supports a material-saving production. In addition, a further weight reduction of the produced
  • the fluid is introduced with a pulsating pressurization.
  • the formation of a wall with a particularly low wall thickness is supported.
  • the fluid is conducted via a line system to different sections of the inner region of the intermediate product. It is thus allowing the fluid in the mold cavity Allow specific flow through one or more lines. This allows in particular the production of articles with a more complicated contour design, such as wall thickness thickening.
  • the pressurized fluid is introduced into the tool cavity at different times via the line system.
  • the method is suitably used in conjunction with thermoplastic materials.
  • the fluid is introduced correspondingly to a timing control with respect to the completion of the formation of the intermediate product.
  • the introduction of the fluid is begun at the earliest at the completion of the formation of the intermediate product.
  • a cooling fluid is introduced before the removal of the article from the mold cavity in the cavity for cooling. This reduces the cycle time during production.
  • the cooling fluid both water and cold gases can be used. But other liquids can be used. As gases, for example, CO 2 or nitrogen are used.
  • the temperature of the introduced cooling fluid is adjusted according to a desired cooling process, in particular taking into account the specific conditions of the plastic material used. Description of preferred embodiments of the invention
  • a preferably foamable melt of a plastic material for example a thermoplastic
  • a plastic material for example a thermoplastic
  • the propellant causes an independent spreading within the cavity of the tool, namely by means of at least partial foaming of the melt, so that foam structures are formed.
  • a non-foamable plastic melt is introduced.
  • An intermediate product made of plastic which has wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections, is formed in the tool cavity, wherein the inner region is formed as an intermediate product cavity or as a region with internal foamed structures or as a combination thereof, depending on the configuration of the process.
  • the article To form the article with a cavity, it is provided to introduce steam, preferably steam, into the interior in a time-delayed manner.
  • steam preferably steam
  • ordered at a steam temperature that is below the melting point of the plastic mass used to avoid excessive cooling of the melt, which is then formed into the intermediate product, and to achieve a uniform wall thickness in the article.
  • the structure of foamed wall sections in the wall of the article within the wall thickness can be influenced.
  • the water vapor can also be introduced pulsating.
  • the steam can also be guided to the respective thick places by separate line systems and can be introduced by varying the time at different times during the filling of the mold cavity.
  • the addition of CO 2 or nitrogen is carried out, and particularly preferably the use of water, which is mixed with a carrier material, for example cockroaches and introduced into a plastic or in a Kunststoffschrnelze.
  • a carrier material for example cockroaches and introduced into a plastic or in a Kunststoffschrnelze.
  • the addition of the water can also be effected by a superabsorbent polymer material, which also comes into consideration as a water carrier. Also, blends of both substrates are possible.
  • a cycle time reduction is achieved in the production, if after the introduction of the steam, the flow of water or cold gases through the cavity then formed, resulting in an internal cooling of the article.
  • Plastic are adjusted. Internal cooling is not only possible with water; All liquids or gases can be used which lead to intensive internal cooling, for example CO 2 or nitrogen.

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Abstract

Disclosed is a method for producing an article comprising a hollow space from a plastic material. Said method allows superficial defects that are created on the surface of the article during the production process to be more effectively prevented. According to the invention, an intermediate product which comprises foamed structures, wall sections, and an interior zone surrounded at least in part by the wall sections, is formed in a tool cavity that molds the article after introducing an expandable polymer melt containing a foaming agent, said intermediate product being formed by at least partially foaming the expandable polymer melt in the tool cavity. A hollow space that is surrounded at least in part by a wall is created when the intermediate product is further processed by introducing a pressurized fluid into the interior zone, and the article encompassing the hollow space is ejected from the tool cavity after further processing the intermediate product, said further processing also including a cooling process.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Artikels mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial A method of making an article having a cavity of a plastic material
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Artikels mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Kunststoffhohlprofil.The invention relates to a method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in particular plastic hollow profile.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Beim Herstellen von Artikeln, insbesondere Hohlprofilen aus thermoplastischem Kunststoff werden Verfahren eingesetzt, bei denen nach dem Einbringen einer Kunststoffschmelze in einer formgebenden Werkzeugkavität ein noch schmelzeflüssiger Kernbereich durch ein Gas wie CO2 oder Stickstoff aber auch durch Wasser aus der Werkzeugkavität wieder verdrängt wird, wobei die Werkzeugkavität mit der Kunststoffschmelze gefüllt wird und anschießend ein Fluid, zum Beispiel ein Gas oder Wasser, mit einem hohen Druck zugeführt wird, der abhängig von der Art des eingesetzten Kunststoffmaterials in der Druckhöhe variiert werden kann. Die bekannten Verfahren werden auch als Gasinnendruckverfahren (GID) und Wasserinjektionstechnik (WIT) bezeichnet.In the manufacture of articles, in particular hollow profiles made of thermoplastic material, processes are used in which a molten liquid core region is displaced again by a gas such as CO 2 or nitrogen but also by water from the mold cavity after the introduction of a plastic melt in a forming tool cavity, wherein the Werkzeugkavität is filled with the plastic melt and anschießend a fluid, for example, a gas or water, is supplied at a high pressure, which can be varied depending on the type of plastic material used in the pressure level. The known methods are also referred to as gas internal pressure (GID) and water injection (WIT).
In einer Ausgestaltung erfolgt das Einführen des mit Druck beaufschlagten Fluides nach einer Teilfüllung der Werkzeugkavität mit der Kunststoffschmelze, was dazu fühlt, daß im Kembereich Schmelzevolumen verdrängt wird und durch die Verdrängung der Kernschmelze die Restkavität des Werkzeuges, die nach der Teilfüllung noch frei war, auch gefüllt und somit der herzustellende Artikel gebildet wird. Nachteilig bei dem Verfahren ist jedoch, daß die Zuschaltung des mit Druck beaufschlagten Flui- des zu einer sichtbaren Störung der Oberfläche des hergestellten Artikels führt, da dieIn one embodiment, the introduction of the pressurized fluid after a partial filling of the mold cavity with the plastic melt, which feels that in the core melt volume volume is displaced and by the displacement of the meltdown the rest cavity of the tool, which was still free after the partial filling, also filled and thus the article to be produced is formed. A disadvantage of the method, however, is that the connection of the pressurized fluid leads to a visible disturbance of the surface of the manufactured article, as the
Front der eingebrachten Kunststoffschmelze bei der Zuschaltung des Fluides in der Werkzeugkavität kurzzeitig zum Stehen kommt und dann erst durch das Fluid weiter in Fließrichtung bewegt wird.Front of the introduced plastic melt briefly comes to a halt during the connection of the fluid in the mold cavity and is then moved by the fluid further in the flow direction.
Aus diesem Grund ist ein Alternativverfahren entwickelt worden, bei dem zunächst die gesamte Werkzeugkavität gefüllt wird und dann die Kunststoffschmelze aus dem Kernbereich zeit- oder druckabhängig in eine Nebenkavität ausgeschoben wird. Das Material in der Nebenkavität kann in der Regel als Recyclat der Neuware wieder zugegeben werden.For this reason, an alternative method has been developed in which initially the entire mold cavity is filled and then the plastic melt from the core area is pushed time-dependent or pressure-dependent in a Nebenkavität. The material in the secondary cavity can usually be added again as a recyclate of the virgin material.
Nachteilig bei beiden Verfahrensgestaltungen ist jedoch, daß das mit Druck beaufschlagte Fluid eine zusätzliche Innenkühlung verursacht und somit die Wandstärke des hergestellten Artikels im Hinblick auf eine dünne Wandung eher negativ beeinflußt.A disadvantage of both process designs, however, is that the pressurized fluid causes additional internal cooling and thus rather adversely affects the wall thickness of the manufactured article with respect to a thin wall.
Oft besteht die Forderung, den Artikel besonders leicht auszuführen, indem innerhalb der Wandung eine Schaurnstruktur hergestellt wird. In dem Dokument EP 0 714 745 Bl wird ein Verfahren beschrieben, bei dem in den dickwandigen Bereich eines Formteils eine schaumbildende Flüssigkeit injiziert wird, um Einfallstellen zu vermeiden. Die Injektion einer schaumbildenden Flüssigkeit, die üblicherweise als Treibmit- tel bezeichnet wird, in einen Massestrom führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung in der Runststoffschmelze, insbesondere bei einem Füllungsgrad der Werkzeugkavität von >90%, besonders wenn die hinter den Injektionsstellen liegenden Bereiche nicht mehr erreichbar sind. Die Schaumbildung führt bestenfalls zu einem Volumenaus- gleich bei der Schwindung, so daß bei dem hergestellten Artikel kein durchgehenderOften there is the requirement to carry out the article particularly easily by a Schaurnstruktur is produced within the wall. The document EP 0 714 745 B1 describes a method in which a foam-forming liquid is injected into the thick-walled area of a molded part in order to avoid sink marks. The injection of a foam-forming liquid, which is usually used as propellant is denoted in a mass flow leads to an uneven distribution in the Runststoffschmelze, especially at a degree of filling of the mold cavity of> 90%, especially if the lying behind the injection sites areas are no longer available. The foam formation leads at best to a volume compensation during shrinkage, so that in the manufactured article no continuous
Hohlraum entsteht, sondern lediglich einzelne kleine in sich abgeschlossene Hohlräume, die im allgemeinen Sprachgebrauch als Lunker bezeichnet werden.Cavity arises, but only a few small self-contained cavities, which are commonly referred to as voids.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Artikels mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial anzugeben, bei dem im Verlauf der Herstellung an der Artikeloberfläche entstehende Oberflächenstörungen, beispielsweise Umschaltmarkierungen, besser vermieden werden.The object of the invention is to provide a method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in which in the course of production on the article surface resulting surface defects, such as switching marks, better avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method according to independent claims 1 and 2. Advantageous embodiments of the invention are the subject of dependent subclaims.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Artikel mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial geschaffen, insbesondere Kunststoffhohlprofil, bei dem: in einer für den Artikel formgebenden Werkzeugkavität nach dem Einbringen einer ein Treibmittel enthaltenden, schäumbaren Kunststoffschmelze ein Zwischenprodukt mit Wandabschnitten und einem von den Wandabschnitten zumin- dest teilweise umgebenen Innenbereich und geschäumte Strukturen aufweisend gebildet wird, indem die schäumbare Kunststoffschmelze in der Werkzeugkavität zumindest teilweise aufgeschäumt wird, bei einer Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes ein von einer Wandung zumindest teilweise umgebener Hohlraum erzeugt wird, indem ein mit Druck beaufschlagtes Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird, und nach der Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes, die weiterhin einen Abkühlprozeß umfaßt, der Artikel mit dem Hohlraum aus der Werkzeugkavität entformt wird.According to one aspect of the invention, a method is provided for producing an article with a cavity made of a plastic material, in particular a plastic hollow profile, in which: in a tool cavity forming the article, after introducing a foaming plastic melt containing a blowing agent, an intermediate product with wall sections and one of formed by the foamable plastic melt is at least partially foamed in the mold cavity, at a further processing of the intermediate product is generated by a wall at least partially surrounded cavity by a pressurized fluid in is introduced into the interior, and after the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article is removed from the cavity with the tool cavity.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Artikel mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial geschaffen, insbesondereAccording to a further aspect of the invention, a method for producing an article with a cavity made of a plastic material is provided, in particular
Kunststoffliohlprofil, bei dem: in einer für den Artikel formgebenden Werkzeugkavität nach dem Einbringen einer Kunststoffschmelze ein Zwischenprodukt mit Wandabschnitten und einem von den Wandabschnitten zumindest teilweise umgebenen Innenbereich gebildet wird, bei einer Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes ein von ei- ner Wandung zumindest teilweise umgebener Hohlraum erzeugt wird, indem ein mitPlastic film profile, in which: an intermediate product having wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections is formed in a tool cavity forming the article, a cavity at least partially surrounded by a wall is produced during further processing of the intermediate product by having a with
Druck beaufschlagtes und über Raumtemperatur erhitztes Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird, und nach der Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes, die weiterhin einen Abkühlprozeß umfaßt, der Artikel mit dem Hohlraum aus der Werkzeugkavität entformt wirdPressurized and heated over room temperature fluid is introduced in the inner region, and after the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article is removed from the cavity with the mold cavity
Mit Hilfe des nachgeschalteten Einbringens des mit Druck beaufschlagten Fluides in dem Innenbereich im Rahmen der Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes wird insbesondere die Qualität der Wandung des Artikels optimiert. Es entsteht eine einheitliche Artikeloberfläche, auf der Störungen, wie sie im Stand der Technik bei- spielsweise in Form von Umschaltmarkierungen auftreten, vermieden sind, insbesondere auch bei dünnen Wandstärken.With the help of the downstream introduction of the pressurized fluid in the inner region in the context of the further processing of the intermediate product, in particular the quality of the wall of the article is optimized. The result is a uniform article surface on which disturbances, such as occur in the prior art, for example in the form of switching marks, are avoided, in particular even with thin wall thicknesses.
In einer bevorzugten Gestaltung des Verfahrens wird die Wandung des Artikels gebildet, indem durch das Einbringen des Fluides die Wandabschnitte des Zwischenpro- duktes gegen die Innenwand der Werkzeugkavität gedrückt und so verdichtet werden, wenigstens soweit, daß eventuelle Oberflächenstörungen im Bereich der Außenfläche der Wandabschnitte des Zwischenproduktes beseitigt werden. Mittels einer durch das eingebrachte Fluid wahlweise erzeugten Verdichtung oder Komprimierung kann auch die Wandstärke der Wandung minimiert werden. Raumtemperatur ist üblicherweise als eine Temperatur von 230C definiert.In a preferred embodiment of the method, the wall of the article is formed by pressed by the introduction of the fluid, the wall portions of the Zwischenpro- product against the inner wall of the Werkzeugkavität and are compressed, at least to the extent that any surface defects in the outer surface of the wall sections of the intermediate product be eliminated. By means of a compression or compression optionally generated by the introduced fluid may also the wall thickness of the wall can be minimized. Room temperature is usually defined as a temperature of 23 0 C.
Auch kann vorgesehen sein, daß durch das Einbringen des mit Druck beaufschlagten Fluides eine Nachformung des Artikels und wahlweise eine Ausformung weitererIt can also be provided that, by introducing the pressurized fluid, a reshaping of the article and optionally a shaping of further
Konturbereiche des Artikels, die von dem Zwischenprodukt nur in einer Vorform oder gar nicht umfaßt sind, ausgeführt wird.Contour regions of the article, which are of the intermediate product only in a preform or not included is executed.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Irmenbereich des Zwischenproduktes zumindest teilweise als Zwischenprodukthohlraum erzeugt wird, indem beim Bilden des Zwischenproduktes mittels eines in der Werkzeugkavität eingebrachten Injektionsfluides ein Teil der eingebrachten Kunststoffschmelze wieder aus der Werkzeugkavität verdrängt wird. Der Umfang, in welchem Kunststoffschmelze nachträglich wieder verdrängt wird ist insbesondere dadurch steuerbar, zu welchem Zeitpunkt mit dem Einbringen des Injektionsfluides begonnen wird. Je mehr Kunststoffschmelze noch plastisch ist, um so mehr kann verdrängt werden. Der Hohlraum des herzustellenden Artikels kann so in optimierter Weise vorgeformt werden. Bevorzugt ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß als Injektionsfluid eine Flüssigkeit, ein Gas oder Dampf verwendet wird. Auf diese Weise sind die bekannten Technologien nach dem Gasinnendruckverfahren und dem Wasserinjektionsverfahren nutzbar.An advantageous development of the invention provides that the Irmenbereich of the intermediate product is at least partially generated as an intermediate product cavity by a part of the introduced plastic melt is displaced from the Werkzeugkavität again when forming the intermediate product by means of an injection fluid introduced in the mold cavity. The extent to which plastic melt is subsequently displaced again is in particular controllable at which point in time the introduction of the injection fluid is started. The more plastic melt is still plastic, the more can be displaced. The cavity of the article to be produced can thus be preformed in an optimized manner. In one embodiment of the invention, it is preferably provided that a liquid, a gas or steam is used as the injection fluid. In this way, the known technologies according to the internal gas pressure method and the water injection method can be used.
Durch das Einbringen der Kunststoffschmelze in der Werkzeugkavität wird insbesondere erreicht, daß der innere Druck der Kunststoffschmelze zu einer eigenständigen Ausbreitung innerhalb der Werkzeugkavität führt. Druck- und / oder Temperaturbedingungen in der Werkzeugkavität veranlassen ein Aufschäumen, wie dieses als solches für die Kunststoffschäumung bekannt ist. Hierbei entstehen dann auch die geschäumten Strukturen. Die Ausbildung der geschäumten Strukturen hat darüber hinaus den Vorteil, daß eine weitere Gewichtsreduzierung für den hergestellten Artikel erreicht wird.By introducing the plastic melt in the mold cavity is achieved in particular that the internal pressure of the plastic melt leads to an independent spread within the mold cavity. Pressure and / or temperature conditions in the mold cavity cause foaming, as this is known as such for plastic foaming. This then also the foamed structures. The formation of the foamed structures has moreover the advantage that a further reduction in weight for the manufactured article is achieved.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Innenbereich des Zwischenproduktes innere geschäumte Strukturen umfassend gebildet wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Wandabschnitte des Zwischenproduktes äußere geschäumte Strukturen umfassend gebildet werden. Bevorzugt werden in einer Ausgestaltung der Erfindung die inneren geschäumten Strukturen mit einer gröberen Porenstruktur als die äußeren geschäumten Strukturen gebildet. Alternativ oder wahlweise kombiniert ermöglichen diese Verfahrensgestaltungen die Ausbildung eines Zwischenproduktes und letztlich eines Artikels mit anwendungsbezogenen Eigenschaften hinsichtlich Form und Struktur.An advantageous development of the invention provides that the inner region of the intermediate product is formed integrally foamed internal structures. Furthermore, it can be provided that the wall sections of the intermediate product are formed externally foamed structures. In one embodiment of the invention, the inner foamed structures having a coarser pore structure are preferably formed as the outer foamed structures. Alternatively or optionally combined, these process designs enable the formation of an intermediate product and ultimately an article with application-related properties in terms of shape and structure.
Bevorzugt ist in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die inneren ge- schäumten Strukturen beim Erzeugen des Hohlraumes wenigstens teilweise in demPreferably, in one embodiment of the invention, it is provided that the inner foamed structures at least partially in the
Hohlraum aufgehen, wenn das Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird, wodurch die Menge an Kunststoff im Bereich des Hohlraumes des hergestellten Artikels möglichst gering gehalten wird. Unter Aufgehen wird hier verstanden, daß die Poren der geschäumten Strukturen aufgebrochen werden und so gemeinsam mit anderen Hohl- raumstrukturen einen gemeinsamen größeren Hohlraum bilden. Dieses wird bei einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung weiter dadurch optimiert, daß bei dem Artikel der Hohlraum als ein von den geschäumten Strukturen im wesentlichen freier Hohlraum gebildet wird, was zur weiteren Gewichstminderung beiträgt.Cavity rise when the fluid is introduced in the inner region, whereby the amount of plastic in the region of the cavity of the article produced is minimized. By rising, it is meant here that the pores of the foamed structures are broken up and thus together with other hollow space structures form a common larger cavity. This is further optimized in an expedient development of the invention in that in the article, the cavity is formed as a substantially free of the foamed structures cavity, which contributes to further Gewichstminderung.
Zum leichteren Einstellen der der Kunststoff schmelze zugesetzten Treibmittelmenge ist bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung vorgesehen, daß als schäumbare Kunststoffschmelze eine ein Trägermaterial enthaltende Kunststoffschmelze eingebracht wird, wobei das Trägermaterial in die Kunststoffschmelze eingemischt und mit dem Treibmittel beladen ist. Als Trägermaterial kann ein Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Materialien verwendet werden: holzartige Bestandteile von Einjahrespflanzen (Schaben), ein superabsorbierendes Polymermaterial und eine Mischung hieraus. Diese Trägermaterialien eignen sich insbesondere bei der Verwendung von Wasser als Treibmittel.To facilitate setting the plastic melt added amount of blowing agent is provided in a preferred development of the invention that as a foamable plastic melt containing a carrier material plastic melt is introduced, wherein the carrier material is mixed into the plastic melt and loaded with the propellant. As a carrier material, a material selected from among The following group of materials are used: woody constituents of annual plants (cockroaches), a superabsorbent polymer material and a mixture thereof. These support materials are particularly suitable when using water as a blowing agent.
Schaben haben den Vorteil, daß sie eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in einem Umfang bis zum Fünffachen ihres Eigengewichtes aufnehmen können und trotzdem rieselfähig bleiben. Die Schaben können durch vorgeschaltete Vorbehandlungsschritte in ihrem Feinheitsgrad eingestellt werden, wobei der Feinheitsgrad der Partikel vor- teilhafterweise zwischen pulvrig und einer maximalen Länge von etwa 15mm bis etwaCockroaches have the advantage that they can absorb a liquid, in particular water, in an amount up to five times their own weight and still remain free-flowing. The cockroaches can be adjusted in their degree of fineness by upstream pretreatment steps, the degree of fineness of the particles advantageously being between pulverulent and a maximum length of about 15 mm to about
20mm eingestellt wird. Die feinkörnigen Bestandteile der Schaben dienen als Kristallisationsbeschleuniger (Keimbildner für Kristalle in kristallinen Werkstoffen) und verbessern so die Werkstoff eigenschaft. Bei den Einjahrespflanzen handelt es sich beispielsweise um Hanf, Jute, Sisal oder Kenaf, aber auch Öllein oder Miscanthus.20mm is set. The fine-grained components of the cockroaches serve as crystallization accelerators (nucleating agents for crystals in crystalline materials) and thus improve the material properties. The annual plants are, for example, hemp, jute, sisal or kenaf, but also oil or miscanthus.
Kombiniert mit den Partikeln aus pflanzlichem Material oder alternativ hierzu kann als Trägermaterial ein superabsorbierendes Polymermaterial zugemischt werden, insbesondere eine vernetzte Polyacrylsäure. Es können Partikel aus natürlichen und / oder synthetischen superabsorbierenden Materialien verwendet werden. Synthetische su- perabsorbierende Materialien weisen den Vorteil auf, daß sie im Vergleich zu natürlichen superabsorbierenden Materialien auch bei höheren Temperaturen beständig sind, so daß höhere Schäumtemperaturen ermöglicht werden. Superabsorbierende Polymermaterialien können in großen Mengen Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, aufnehmen, wobei sie hierdurch quellen. Bei superabsorbierenden Polymermaterialen handelt es sich um vernetzte, unlösliche Polymere, die aufgrund ihrer Struktur einCombined with the particles of vegetable material or, alternatively, as a carrier material, a superabsorbent polymer material may be admixed, in particular a crosslinked polyacrylic acid. Particles of natural and / or synthetic superabsorbent materials may be used. Synthetic superabsorbent materials have the advantage that they are resistant even at higher temperatures compared to natural superabsorbent materials, so that higher foaming temperatures are made possible. Superabsorbent polymer materials can absorb large quantities of liquids, especially water, thereby swelling. Superabsorbent polymer materials are cross-linked, insoluble polymers which due to their structure
Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser oder wäßrigen Lösungen aufnehmen können. Aufgrund des hierbei stattfindenden Quellprozesses entsteht ein Hydrogel. Zur Bildung von Hydrogelen sind alle vernetzten Polymere in der Lage, die genügend polare Gruppen erhalten. Es stehen superabsorbierende Polymermaterialien zur Verfü- gung, die bis zur tausendfachen Menge ihres Eigengewichtes an Flüssigkeit aufnehmen können. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die Menge des Trägermaterials, welches zugemischt wird, gering zu halten.Many of their own weight can absorb water or aqueous solutions. Due to the swelling process, a hydrogel is formed. For the formation of hydrogels, all crosslinked polymers are capable of obtaining enough polar groups. Superabsorbent polymer materials are available. tion, which can absorb up to a thousand times their own weight of liquid. In this way it is possible to keep the amount of the carrier material which is admixed low.
Ein Fortbildung der Erfindung kann vorsehen, daß als Treibmittel ein Treibmittel ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Treibmitteln verwendet wird: chemisches Treibmittel, physikalisches Treibmittel und eine Mischung hieraus. Es können sowohl chemische als auch physikalische Treibmittel verwendet werden, um das zumindest teilweise Aufschäumen der Kunststoffschmelze in der Werkzeugkavität zu bewirken. Chemische Treibmittel weisen den Vorteil auf, daß sie durch Mischung unterschiedlicher Treibmittelsubstanzen zu einer großen Variationsbreite der Reaktionstemperatur führen, so daß die Verarbeitung auf entsprechend ausgelegten Produktionsmaschinen relativ einfach ist. Ein Nachteil derartiger Treibmittel besteht jedoch darin, daß nach der Reaktion während des Aufschäumens Restsubstanzen im geschäumten Werkstoff verbleiben und dessen Eigenschaften beeinflussen. Physikalische Treibmittel führen in der Regel zu feineren geschäumten Strukturen in dem hergestellten Bauteil oder Artikel, wobei allerdings ein homogenes Einbringen physikalischer Treibmittel in einen plastifizierten Kunststoff wesentlich schwieriger ist als dies für chemische Treibmittel der Fall ist.A further development of the invention can provide that the blowing agent used is a blowing agent selected from the following group of blowing agents: chemical blowing agent, physical blowing agent and a mixture thereof. Both chemical and physical blowing agents can be used to effect at least partial foaming of the plastic melt in the mold cavity. Chemical blowing agents have the advantage that they lead to a wide range of variation of the reaction temperature by mixing different propellant substances, so that the processing is relatively simple on appropriately designed production machines. However, a disadvantage of such blowing agents is that after the reaction during foaming residual substances remain in the foamed material and influence its properties. Physical propellants typically result in finer foamed structures in the manufactured component or article, but homogeneous incorporation of physical blowing agents into a plasticized plastic is much more difficult than is the case with chemical blowing agents.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß mit dem Fluid eine von dem Zwischenprodukt umfaßte Kunststoffteilmenge aus der Werkzeugkavität verdrängt wird. Hierdurch kann die von dem Artikel umfaßte Menge an Kunststoff weiter vermindert werden, wodurch der Artikel leichter wird. Das Verdrängen von Kunststoff mittels des erhitzten Fluides wird beispielsweise dadurch erreicht, daß dasAn advantageous embodiment of the invention provides that with the fluid from the intermediate product enclosed plastic part is displaced from the Werkzeugkavität. As a result, the amount of plastic covered by the article can be further reduced, thereby making the article lighter. The displacement of plastic by means of the heated fluid is achieved, for example, that the
Fluid eingebracht wird, bevor die Kunststoffschmelze im Innenbereich des Zwischenproduktes abgekühlt ist. Zum Beispiel kann so eine noch plastische Seele des von den Wandabschnitten teilweise umgebenen Innenbereiches verdrängt werden. In einer Ausgestaltung der Erfindung wird dieses alternativ oder in verstärkter Form erreicht, indem das Fluid mit einer Temperatur eingebracht wird, die mindestens einer Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials entspricht. Es besteht darüber hinaus so die Möglichkeit, Bereiche des Zwischenproduktes im schmelzflüssigen Zustand zu halten oder wieder in diesen Zustand zu bringen, um hierdurch einen größeren Anteil der eingebrachten Kunststoffschmelze nachträglich zu verdrängen, was zu geringerenFluid is introduced before the plastic melt is cooled in the interior of the intermediate product. For example, such a still plastic soul of the inner area partially surrounded by the wall sections can be displaced. In one embodiment of the invention, this is achieved alternatively or in reinforced form, by introducing the fluid at a temperature corresponding to at least one melting temperature of the plastic material. There is also the possibility to keep areas of the intermediate product in the molten state or bring it back into this state, thereby displacing a larger proportion of the introduced plastic melt subsequently, resulting in lower
Wandstärken des hergestellten Artikels führt.Wall thicknesses of the manufactured article leads.
Andererseits kann eine zweckmäßige Fortbildung der Erfindung vorsehen, das Fluid mit einer Temperatur eingebracht wird, die kleiner als die Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials ist. Auf diese Weise erfüllt das mit Druck beaufschlagte Fluid gleichzeitig eine Kühlfunlction.On the other hand, an expedient development of the invention may provide that fluid is introduced at a temperature which is lower than the melting temperature of the plastic material. In this way, the pressurized fluid simultaneously fulfills a cooling function.
Eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung sieht vor, daß als Fluid eine erhitzte Flüssigkeit, ein erhitztes Gas oder ein erhitzter Dampf verwendet wird. Bevorzugt wird erhitzter Wasserdampf verwendet. Bei der Verwendung von Wasserdampf besteht die Möglichkeit, diesen bis zu dem kritischen Punkt bei 3740C und 271.2bar im Bereich der Siedepunkskurve von Wasser hinsichtlich des Druckes und der Temperatur zu variieren, um so im sogenannten unterkritischen Bereich die Parameter an den herzustellenden Artikel und das verwendete Kunststoffmaterial anzupassen.An expedient embodiment of the invention provides that a heated liquid, a heated gas or a heated steam is used as the fluid. Preferably, heated steam is used. When using steam, it is possible to vary this up to the critical point at 374 0 C and 271.2bar in the range of the boiling point curve of water in terms of pressure and temperature, so in the so-called subcritical range, the parameters of the manufactured article and to adapt the plastic material used.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die den Hohlraum zumindest teilweise umgebende Wandung des Artikels mit einer vorbestimmten Wandstärke gebildet wird, indem Druck- und / oder Temperaturwerte des Fluides eingestellt werden. Mittels Einstellen bestimmter Druck- und/oder Temperaturwerte des einge- brachten Fluides wird die Art und Weise beeinflußt, wie das Fluid im Rahmen -derAn expedient development of the invention provides that the wall at least partially surrounding the cavity of the article is formed with a predetermined wall thickness by pressure and / or temperature values of the fluid can be adjusted. By adjusting certain pressure and / or temperature values of the introduced fluid, the way in which the fluid is influenced in the course of -the
Weiterbearbeitung auf das Zwischenprodukt wirkt, d. h. das Kunststoffmaterial des Zwischenproduktes, was insbesondere zur Bildung einer Wandung mit vorbestimmter Wandstärke führt. Erhöhter Druck führt tendenziell zur größeren Verdichtung des Kunststoffes im Bereich der Wandung. Auch führen höhere Temperaturwerte des ein- gebrachten Fluides in der Regel dazu, daß der Kunststoff in größerem Umfang verändert wird, insbesondere nachgeformt.Further processing acts on the intermediate product, ie the plastic material of the intermediate product, which leads in particular to the formation of a wall with a predetermined wall thickness. Increased pressure tends to result in greater compaction of the plastic in the area of the wall. Also, higher temperature values of the brought fluid usually to the fact that the plastic is changed to a greater extent, in particular reformed.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Wandung mit Wandungsabschnitten gebildet wird, die eine unterschiedliche Wandstärke aufweisen. Auf diese Weise ist es ermöglicht, Artikel mit unterschiedlichen Wandstärken herzustellen. Neben der Wahl von Parametern des eingebrachten Fluides, nämlich Druck- und Temperaturwerten, kann die Wandstärke insbesondere auch durch die konstruktive Gestaltung der Werkzeugkavität bestimmt werden.In an expedient development of the invention can be provided that the wall is formed with wall sections having a different wall thickness. In this way it is possible to produce articles with different wall thicknesses. In addition to the choice of parameters of the introduced fluid, namely pressure and temperature values, the wall thickness can be determined in particular by the structural design of the Werkzeugkavität.
Eine weitere Gewichtsreduzierung des Artikels ist bei einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Wandung mit geschäumten Wandstrukturen gebildet wird.A further weight reduction of the article is achieved in an expedient development of the invention in that the wall is formed with foamed wall structures.
Der Hohlraum des Artikels kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als ein im wesentlichen zusammenhängender Hohlraum gebildet werden. Ein im wesentlichen zusammenhängender Hohlraum ist insbesondere dann gebildet, wenn in dem Hohlraum im wesentlichen keine Zwischenwände gebildet sind, die den Hohlraum gegebenenfalls teilweise unterbrechen. Dieses unterstützt eine materialsparende Herstellung. Darüber hinaus wird eine weitere Gewichtsreduzierung des hergestelltenThe cavity of the article may be formed in a preferred embodiment of the invention as a substantially continuous cavity. A substantially contiguous cavity is formed in particular when substantially no intermediate walls are formed in the cavity, which possibly partially interrupt the cavity. This supports a material-saving production. In addition, a further weight reduction of the produced
Artikels unterstützt.Article supported.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Fluid mit einer pulsierenden Druckbeaufschlagung eingebracht wird. Hierdurch wird die Ausbildung einer Wandung mit besonders geringer Wandstärke unterstützt.In a preferred embodiment of the invention can be provided that the fluid is introduced with a pulsating pressurization. As a result, the formation of a wall with a particularly low wall thickness is supported.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Fluid über ein Leitungssystem zu unterschiedlichen Abschnitten des Innenbereiches des Zwischenproduktes geführt wird. Es ist so ermöglicht, das Fluid in der Werkzeugkavität über eine oder mehrere Leitungen gezielt einströmen zulassen. Diese ermöglicht insbesondere auch die Herstellung von Artikeln mit einer komplizierteren Konturgestaltung, beispielsweise Wandstärkeverdickungen. In einer Ausgestaltung kann hierbei vorgesehen sein, daß über das Leitungssystem das mit Druck beaufschlagte Fluid in unterschiedlichen Bereichen der Werkzeugkavität zu unterschiedlichen Zeitpunkten eingebracht wird.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the fluid is conducted via a line system to different sections of the inner region of the intermediate product. It is thus allowing the fluid in the mold cavity Allow specific flow through one or more lines. This allows in particular the production of articles with a more complicated contour design, such as wall thickness thickening. In one embodiment, it may be provided that the pressurized fluid is introduced into the tool cavity at different times via the line system.
Das Verfahren wird zweckmäßig in Verbindung mit thermoplastischen Kunststoffmaterialien angewendet.The method is suitably used in conjunction with thermoplastic materials.
Eine vorteilhafte Weiterbildimg der Erfindung sieht vor, daß als Kunststoffschmelze eine vernetzend eingestellte Kunststoffschmelze eingebracht wird.An advantageous Weiterbildimg the invention provides that is introduced as a plastic melt crosslinking plastic melt.
Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das. Fluid einer zeitlichen Steuerung in Bezug auf den Abschluß des Bildens des Zwischenproduktes entsprechend eingebracht wird. Zweckmäßig wird das Einbringen des Fluides frühestens bei Abschluß des Bildens des Zwischenproduktes begonnen. Mittels Steuern des Zeitpunktes des Einbringens des Fluides kann eingestellt werden, in welchem Umfang das Zwischenprodukt gebildet ist, nämlich ganz oder nur teilweise, und in welchem Umfang das Kunststoffmaterial in der Werkzeugkavität abgekühlt ist.In an expedient development of the invention it can be provided that the fluid is introduced correspondingly to a timing control with respect to the completion of the formation of the intermediate product. Suitably, the introduction of the fluid is begun at the earliest at the completion of the formation of the intermediate product. By controlling the timing of the introduction of the fluid can be adjusted, to which extent the intermediate product is formed, namely all or only partially, and to what extent the plastic material has cooled in the mold cavity.
Bei einer bevorzugten Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß vor dem Entformen des Artikels aus der Werkzeugkavität in dem Hohlraum zum Abkühlen ein Kühl- fluid eingebracht wird. Hierdurch wird die Zykluszeit bei der Herstellung reduziert. Als Kühlfluid können sowohl Wasser als auch kalte Gase verwendet werden. Aber auch andere Flüssigkeiten können zum Einsatz kommen. Als Gase werden beispielsweise CO2 oder Stickstoff verwendet. Die Temperatur des eingebrachten Kühlfluides wird einem gewünschten Abkühlprozeß entsprechend eingestellt, insbesondere unter Beachtung der spezifischen Gegebenheiten des- verwendeten Kunststoffmaterials. Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der ErfindungIn a preferred development of the invention it is provided that a cooling fluid is introduced before the removal of the article from the mold cavity in the cavity for cooling. This reduces the cycle time during production. As the cooling fluid, both water and cold gases can be used. But other liquids can be used. As gases, for example, CO 2 or nitrogen are used. The temperature of the introduced cooling fluid is adjusted according to a desired cooling process, in particular taking into account the specific conditions of the plastic material used. Description of preferred embodiments of the invention
Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments.
Eine bevorzugt schäumfähige Schmelze eines Kunststoffmaterials, zum Beispiel eines thermoplastischen Kunststoffes, wird mittels Zugabe eines chemischen oder eines physikalischen Treibmittels mit einer an sich bekannten Produktionsanlage für thermoplastische Kunststoffe aufbereitet und anschließend in einer in einem Werkzeug gebildeten Werkzeugkavität eingebracht, die eine dem herzustellenden Artikel entsprechende Innenkontur aufweist. Das Treibmittel führt dazu, daß durch den inneren Druck der Kunststoffschmelze eine eigenständige Ausbreitung innerhalb der Wergzeugkavität erfolgt, nämlich mittels zumindest teilweiser Aufschäumung der Schmelze, sodaß Schaumstrukturen entstehen. In einer anderen Ausgestaltung wird ei- ne nicht-schäumbare Kunststoffschmelze eingebracht.A preferably foamable melt of a plastic material, for example a thermoplastic, is prepared by adding a chemical or a physical blowing agent with a known production plant for thermoplastics and then introduced into a tool cavity formed in a tool, which corresponds to an inner contour corresponding to the article having. As a result of the internal pressure of the plastic melt, the propellant causes an independent spreading within the cavity of the tool, namely by means of at least partial foaming of the melt, so that foam structures are formed. In another embodiment, a non-foamable plastic melt is introduced.
Es bildet sich in der Werkzeugkavität ein Zwischenprodukt aus Kunststoff, welches Wandabschnitte und einen von den Wandabschnitten zumindest teilweise umgebenen Innenbereich aufweist, wobei der Innenbereich je nach Ausgestaltung des Verfahrens als Zwischenprodukthohlraum oder als Bereich mit inneren geschäumten Strukturen oder als Kombination hiervon gebildet wird.An intermediate product made of plastic, which has wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections, is formed in the tool cavity, wherein the inner region is formed as an intermediate product cavity or as a region with internal foamed structures or as a combination thereof, depending on the configuration of the process.
Zur Ausbildung des Artikels mit einem Hohlraum ist vorgesehen, zeitverzögert Dampf, bevorzugt Wasserdampf, in den Innenbereich einzubringen. Bei der Verwen- düng von Wasserdampf besteht die Möglichkeit, diesen bis zu dem kritischen Punkt bei 3740C und 221.2bar im Bereich der Siedepunktskurve des Wassers im Druck und Temperatur zu variieren und somit im so genannten unterkritischen Bereich dem Verarbeitungsprofil und der Schmelztemperatur der jeweils eingesetzten thermoplastischen Kunststoffmasse anzupassen. Hierdurch bestellt die Möglichkeit, bei einer Dampftemperatur, die unterhalb des Schmelzpunktes der eingesetzten Kunststoffmasse liegt, eine zu starke Abkühlung der Schmelze, die dann zu dem Zwischenprodukt geformt ist, zu vermeiden und eine gleichmäßige Wandstärke bei dem Artikel zu erreichen. Anderseits besteht die Mög- lichkeit durch Wahl einer höheren Temperatur des Dampfes, die oberhalb der Schmelzetemperatur liegt, größere Bereiche des Zwischenproduktes im schmelzeflüssigen Zustand zu halten, um hierdurch einen größeren Masseanteil zu verdrängen, damit eine geringe Restwandstärke bei dem Artikel erzielt wird.To form the article with a cavity, it is provided to introduce steam, preferably steam, into the interior in a time-delayed manner. In the Verwen- fertil of water vapor, it is possible to vary this up to the critical point at 374 0 C and 221.2bar in the boiling point curve of the water in pressure and temperature and thus the processing profile and the melting temperature of each of the so-called subcritical region adapted to adapt thermoplastic polymer composition. As a result, ordered at a steam temperature that is below the melting point of the plastic mass used, to avoid excessive cooling of the melt, which is then formed into the intermediate product, and to achieve a uniform wall thickness in the article. On the other hand, by selecting a higher temperature of the vapor, which is above the melt temperature, it is possible to keep larger portions of the intermediate in the molten state, thereby displacing a larger mass fraction in order to obtain a low residual wall thickness in the article.
Bei Einsatz einer Kunststoffmasse, die mit einem Treibmittel versehen ist, führt die durch das Treibmittel verursachte eigenständige Ausbreitung der Schmelze innerhalb der Werkzeugkavität dazu, daß bei Zuschaltung des unter Druck stehenden Dampfes eine Umschaltmarkierung vermieden wird, wie sie beispielsweise im Stand der Technik auftreten.When using a plastic mass, which is provided with a blowing agent, caused by the blowing agent autonomous spread of the melt within the mold cavity to the fact that when switching on the pressurized steam, a switching mark is avoided, as they occur for example in the prior art.
Durch Variation von Druck und / oder Temperatur kann die Struktur von geschäumten Wandungsabschnitten in der Wandung des Artikels innerhalb der Wandstärke beeinflußt werden. Um eine besonders geringe Wandstärke zu erreichen, kann der Wasserdampf auch pulsierend eingebracht werden.By varying pressure and / or temperature, the structure of foamed wall sections in the wall of the article within the wall thickness can be influenced. In order to achieve a particularly low wall thickness, the water vapor can also be introduced pulsating.
Zur Herstellung von Dampf kommen alle Flüssigkeiten in Betracht, die unter sicher- heits- und umweltrelevanten Gesichtspunkten verwendbar sind. Bei unterschiedlichen Geometrien mit Wandstärkenverdickungen an verschiedenen Stellen des Artikels kann der Dampf auch durch separate Leitungssysteme zu den jeweiligen Dickstellen geführt werden und durch zeitliche Variation zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Füllung der Werkzeugkavität eingebracht werden.For the production of steam, all liquids which can be used from a safety and environmental point of view are considered. In the case of different geometries with wall thickness thickening at different points in the article, the steam can also be guided to the respective thick places by separate line systems and can be introduced by varying the time at different times during the filling of the mold cavity.
Beim Einsatz von physikalischem Treibmittel zur Herstellung eines schäumbaren Grundmaterials erfolgt der Zusatz von CO2 oder Stickstoff und besonders bevorzugt der Einsatz von Wasser, das einem Trägermaterial beispielsweise Schaben zugemischt und in einen Kunststoff bzw. in eine Kunststoffschrnelze eingebracht wird. Dabei kann die Zugabe des Wassers auch durch ein superabsorbierendes Polymermaterial erfolgen, das ebenfalls als Wasserträger in Betracht kommt. Auch sind Abmischungen von beiden Trägermaterialien möglich.When using physical blowing agent for the production of a foamable base material, the addition of CO 2 or nitrogen is carried out, and particularly preferably the use of water, which is mixed with a carrier material, for example cockroaches and introduced into a plastic or in a Kunststoffschrnelze. The addition of the water can also be effected by a superabsorbent polymer material, which also comes into consideration as a water carrier. Also, blends of both substrates are possible.
Ein Zykluszeitreduzierung wird bei der Herstellung erreicht, wenn nach dem Einbringen des Dampfes der Durchfluß von Wasser oder kalter Gase durch den dann gebildeten Hohlraum erfolgt, was zu einer Innenkühlung des Artikels führt. Hierbei kann die Kühltemperatur auf die werkstoffspezifischen Gegebenheiten des verwendetenA cycle time reduction is achieved in the production, if after the introduction of the steam, the flow of water or cold gases through the cavity then formed, resulting in an internal cooling of the article. Here, the cooling temperature on the material-specific conditions of the used
Kunststoffs eingestellt werden. Die Innenkühlung ist nicht nur mittels Wasser möglich; es können alle Flüssigkeiten oder Gase eingesetzt werden, die zu einer intensiven Innenkühlung führen, beispielsweise CO2 oder Stickstoff. Plastic are adjusted. Internal cooling is not only possible with water; All liquids or gases can be used which lead to intensive internal cooling, for example CO 2 or nitrogen.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verfahren zum Herstellen eines Artikel mit einem Hohlraum aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere Kunststoffhohlprofil, bei dem:1. A method for producing an article with a cavity made of a plastic material, in particular plastic hollow profile, in which:
in einer für den Artikel formgebenden Werkzeugkavität nach dem Einbringen einer ein Treibmittel enthaltenden, schäumbaren Kunststoffschmelze ein Zwischenprodukt mit Wandabschnitten und einem von den Wandabschnitten zumindest teilweise umgebenen Innenbereich sowie geschäumte Strukturen aufweisend gebildet wird, indem die schäumbare Kunststoffschmelze in der Werkzeugkavität zumindest teilweise aufgeschäumt wird,an intermediate product having wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections and foamed structures is formed in a mold cavity forming the article after introducing a foaming plastic melt containing a blowing agent by at least partially foaming the foamable plastic melt in the tool cavity,
- bei einer Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes ein von einer Wandung zumindest teilweise umgebener Hohlraum erzeugt wird, indem ein mit Druck beaufschlagtes Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird, und - nach der Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes, die weiterhin einen Abkühlprozeß umfaßt, der Artikel mit dem Hohlraum aus der Werkzeugkavität entformt wird.- In a further processing of the intermediate product of a wall at least partially surrounded cavity is generated by a pressurized fluid is introduced in the inner region, and - After the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article is removed from the cavity with the mold cavity.
2. Verfahren zum Herstellen eines Artikel mit einem Hohlraum aus einem Kunst- stoffrnaterial, insbesondere Kunststoffhohlprofil, bei dem:2. Method for producing an article having a cavity made of a plastic material, in particular a plastic hollow profile, in which:
in einer für den Artikel formgebenden Werkzeugkavität nach dem Einbringen einer Kunststoffschmelze ein Zwischenprodukt mit Wandabschnitten und ei- nem von den Wandabschnitten zumindest teilweise umgebenen Innenbereich gebildet wird,an intermediate product having wall sections and an inner region at least partially surrounded by the wall sections is formed in a tool cavity forming the article after the introduction of a plastic melt,
bei einer Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes ein von einer Wandung zumindest teilweise umgebener Hohlraum erzeugt wird, indem ein mit Druck beaufschlagtes und über Raumtemperatur erhitztes Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird, undin a further processing of the intermediate product of a wall at least partially surrounded cavity is generated by a pressurized and heated over room temperature fluid is introduced in the inner region, and
- nach der Weiterbearbeitung des Zwischenproduktes, die weiterhin einen Ab- kühlprozeß umfaßt, der Artikel mit dem Hohlraum aus der Werkzeugkavität entformt wird.after the further processing of the intermediate product, which further comprises a cooling process, the article with the cavity is removed from the mold cavity.
3. Verfahren nach Anspruch I3 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das mit Druck beaufschlagte Fluid als über Raumtemperatur erhitztes Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird.3. The method of claim I 3, characterized in that the pressurized fluid is introduced as a room temperature heated fluid in the interior.
4. Verfallren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Innenbereich des Zwischenproduktes zumindest teilweise als Zwischenprodukthohlraum erzeugt wird, indem beim Bilden des. Zwischenproduktes mittels eines in der Werkzeugkavität eingebrachten Injektionsflui- des ein Teil der eingebrachten Kunststoffschmelze wieder aus der Werkzeugkavi- tät verdrängt wird.4. Verfallren according to at least one of the preceding claims, characterized in that the inner region of the intermediate product is at least partially generated as an intermediate product cavity, by forming an intermediate product by means of an injection in the mold cavity injection fluid. of a part of the introduced plastic melt is displaced again from the Werkzeugkavi- ity.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Injektions- fluid eine Flüssigkeit, ein Gas oder Dampf verwendet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that a liquid, a gas or steam is used as the injection fluid.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbereich des Zwischenproduktes innere geschäumte Strukturen umfassend gebildet wird.6. The method according to at least one of the preceding claims, except claim 2, characterized in that the inner region of the intermediate product is formed comprising inner foamed structures.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandabschnitte des Zwischenproduktes äußere geschäumte Strukturen umfassend gebildet werden.7. The method according to at least one of the preceding claims, except claim 2, characterized in that the wall sections of the intermediate outer foamed structures are formed comprising.
8. Verfahren nach Anspruch 6 und Ansprach 7, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren geschäumten Strukturen mit einer gröberen Porenstruktur als die äußeren geschäumten Strukturen gebildet werden.8. The method according to claim 6 and spoke 7, characterized in that the inner foamed structures are formed with a coarser pore structure than the outer foamed structures.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß die inneren geschäumten Strukturen beim Erzeugen des Hohlraumes wenigstens teilweise in dem Hohlraum aufgehen, wenn das Fluid in dem Innenbereich eingebracht wird.9. The method according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that the inner foamed structures at least partially arise in the cavity when creating the cavity, when the fluid is introduced into the inner region.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum als ein von den' geschäumten Strukturen im wesentlichen freier Hohlraum gebildet wird.10. The method according to at least one of the preceding claims, except claim 2, characterized in that the cavity is formed as a of the 'foamed structures substantially free cavity.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als schäumbare Kunststoff- schmelze eine ein Trägermaterial enthaltende Kunststoffschmelze eingebracht wird, wobei das Trägermaterial in die Kunststoffschmelze eingemischt und mit dem Treibmittel beladen ist.11. The method according to at least one of the preceding claims, except claim 2, characterized in that as foamable plastic melt a plastic melt containing a carrier material is introduced, wherein the carrier material is mixed into the plastic melt and loaded with the blowing agent.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial ein Material ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Materialien verwendet wird: holzartige Bestandteile von Einjahrespflanzen (Schaben), ein superabsorbierendes Polymermaterial und eine Mischung hieraus.12. The method according to claim 11, characterized in that the carrier material used is a material selected from the following group of materials: woody constituents of annual plants (cockroaches), a superabsorbent polymer material and a mixture thereof.
13. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, ausgenommen13. The method according to at least one of the preceding claims, except
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel ein Treibmittel ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Treibmitteln verwendet wird: chemisches Treibmittel, physikalisches Treibmittel und eine Mischung hieraus.Claim 2, characterized in that the blowing agent used is a blowing agent selected from the following group of blowing agents: chemical blowing agent, physical blowing agent and a mixture thereof.
14. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fluid eine von dem Zwischenprodukt umfaßte Kunststoffteilmenge aus der Werkzeugkavität verdrängt wird, wobei die verdrängte Kunststoffteilmenge wahlweise in einer Nebenkavität aufgenommen wird.14. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that with the fluid from the intermediate product enclosed plastic part from the mold cavity is displaced, wherein the displaced plastic part quantity is optionally taken in a Nebenkavität.
15. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mit einer Temperatur eingebracht wird, die mindestens einer Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials entspricht.15. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fluid is introduced at a temperature corresponding to at least one melting temperature of the plastic material.
16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Fluid mit einer Temperatur eingebracht wird, die kleiner 'als die Schmelztemperatur des Kunststoffmaterials ist. 16. The method according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the fluid is introduced at a temperature which is less than the melting temperature of the plastic material.
17. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid eine erhitzte Flüssigkeit, ein erhitztes Gas oder ein Dampf verwendet wird.17. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a heated liquid, a heated gas or a vapor is used as the fluid.
18. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Fluid Wasserdampf verwendet wird.18. The method according to claim 18, characterized in that water vapor is used as the fluid.
19. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hohlraum zumindest teilweise umgebende Wan- düng des Artikels mit einer vorbestimmten Wandstärke gebildet wird, indem19. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cavity at least partially surrounding the wall fertil of the article is formed with a predetermined wall thickness by
Druck- und / oder Temperaturwerte des Fluides eingestellt werden.Pressure and / or temperature values of the fluid can be adjusted.
20. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung mit Wandungsabschnitten gebildet wird, die eine unterschiedliche Wandstärke aufweisen.20. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wall is formed with wall sections having a different wall thickness.
21. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung mit geschäumten Wandstrukturen gebildet wird.21. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the wall is formed with foamed wall structures.
22. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum als ein im wesentlichen zusammenhängender Hohlraum gebildet wird.22. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the cavity is formed as a substantially continuous cavity.
23. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid mit einer pulsierenden Druckbeaufschlagung eingebracht wird. 23. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fluid is introduced with a pulsating pressurization.
24. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid über ein Leitungssystem zu unterschiedlichen Abschnitten des Innenbereiches des Zwischenproduktes geführt wird.24. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fluid is passed via a line system to different sections of the inner region of the intermediate product.
25. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffschmelze eine Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffmaterials eingebracht wird.25. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that a melt of a thermoplastic material is introduced as the plastic melt.
26. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e - kennzeichnet, daß als Kunststoffschmelze eine vernetzend eingestellte26. The method according to at least one of the preceding claims, characterized g e - indicates that set a crosslinking plastic melt
Kunststoffschmelze eingebracht wird.Plastic melt is introduced.
27. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einer zeitlichen Steuerung in Bezug auf den Ab- schluß des Bildens des Zwischenproduktes entsprechend eingebracht wird.27. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fluid is introduced according to a temporal control with respect to the completion of the formation of the intermediate product.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Einbringen des Fluides frühestens bei Abschluß des Bildens des Zwischenproduktes begonnen wird.28. The method according to claim 27, characterized in that the introduction of the fluid is started at the earliest at the conclusion of the formation of the intermediate product.
29. Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Entformen des Artikels aus der Werkzeugkavität in dem Hohlraum zum Abkühlen ein Kühlfluid eingebracht wird. 29. The method according to at least one of the preceding claims, characterized in that before removing the article from the mold cavity in the cavity for cooling, a cooling fluid is introduced.
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