WO2011026162A1 - Temperierbares formwerkzeug - Google Patents

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WO2011026162A1
WO2011026162A1 PCT/AT2010/000308 AT2010000308W WO2011026162A1 WO 2011026162 A1 WO2011026162 A1 WO 2011026162A1 AT 2010000308 W AT2010000308 W AT 2010000308W WO 2011026162 A1 WO2011026162 A1 WO 2011026162A1
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WO
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cavity
tempering
mold
temperierkavität
contact surface
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PCT/AT2010/000308
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Inventor
Udo Hinzpeter
Original Assignee
Wittmann Kunststoffgeräte Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/02—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated heating or cooling means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29C45/73—Heating or cooling of the mould
    • B29C45/7312—Construction of heating or cooling fluid flow channels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/4005—Ejector constructions; Ejector operating mechanisms
    • B29C45/401—Ejector pin constructions or mountings
    • B29C2045/4015—Ejector pins provided with sealing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/40—Removing or ejecting moulded articles

Definitions

  • the invention relates to a temperature-controllable molding tool, preferably made of metal with a shaping contact surface and with at least one tempering cavity integrated into the tool.
  • the previously plasticized material is introduced into the cavity of a mold.
  • a mold is composed to form the cavity of a plurality of molds, which are separated from each other for demolding the cooled in the cavity workpiece.
  • the coming into contact with the plastic molding compound surfaces of the molds are addressed in the context of these embodiments as contact surfaces.
  • the image of the contact surfaces defines the surface of the workpiece.
  • the dimensional accuracy of the surface of the workpiece can be affected by defects such as weld marks, glosses or clouding and streaking. Such surface defects can arise due to uneven contact surface temperatures of the molds.
  • Temperierkanäle through which for holding the mold on a
  • Tempering channels Temperierkavmaschineen through which typically Temperierfluid water or oil is passed.
  • the plasticized mass is introduced with a partly not inconsiderable pressure. In connection with an injection molding process, this represents the step of "spraying".
  • the shaping contact surface is also below that when the plasticized material is introduced into the mold cavity
  • the tempering cavities formed as bores are located at a distance from the shaping contact surface of the tool, as a rule between 10 and 20 mm. In addition, a minimum distance must be maintained between the tempering cavities for the same reason.
  • Tempering cavities by means of bores brought into fluid communication with each other limits the possibility of providing such
  • the invention is therefore the object of a temperable mold such
  • the at least one tempering cavity is arranged not only at a smaller distance from the shaping contact surface of the molding tool, but also when the tempering cavity can follow more complicated molding surface geometries.
  • Tool wall disposed opposite to an abutment and in which the cavity formed by the support frame is provided for receiving a temperature control.
  • a cavity-supporting scaffold is arranged within the at least one tempering cavity.
  • the scaffold has been inserted into the cavity after forming it.
  • the scaffold serves to support a tempering cavity of a forming the forming contact surface wall against an abutment, which in turn is part of the mold.
  • Pressure loads acting on the contact surface are introduced into the abutment via the support frame without the contact surface deforming.
  • the Temperierkavtician is thus limited on the one hand by the rear wall of the forming contact surface forming wall of the mold and on the other hand by a spaced-apart abutment.
  • the scaffold itself fills the tempering cavity at least so far that the aforementioned support purpose is satisfied. Therefore, under the term used in the context of these explanations, the scaffold is the
  • Temperierkavmaschine fills to understand such backfilling, which satisfies this purpose. This also includes a partial filling of the tempering cavity.
  • the scaffold itself has a cavity for receiving a
  • the cavity of the scaffold can fill a
  • the cavity formed by the support frame can be flowed through fluid according to another embodiment, wherein the hydraulic cross-sectional area of the filled with the support frame
  • Temperierkavmaschine is provided in such a way to a temperature of the allow shaping contact surface of the tool in the designated time.
  • tempering can be heating or cooling.
  • tempering as in conventional Temperierformwerkmaschineen, for example, water or oil can be used.
  • the supporting framework which fills the temperature-control cavity, is formed from a pourable material.
  • the individual body - grains / particles - have a sufficiently pressure-resistant form.
  • Support framework has the consequence that the remaining pore space - the cavity for receiving a temperature control - is relatively large compared with
  • the scaffold consists of a pyramidal structure of individual pyramids.
  • the pyramids are
  • the pyramids are fixedly arranged on a plate or on the second mold part.
  • Pyramid structure is used as a scaffold to intercept the injection pressure below the cavity and pass it to the tool plates.
  • a molding tool which has one or more tempering cavities for its tempering, which have an integral support frame for supporting the shaping contact surface on an abutment, is not only inexpensive to produce, but the distance of the tempering cavity from the shaping contact surface of the mold can also be reduced significantly. With respect to the expected pressures acting on the contact surface, the scaffold does not permit deformation thereof. In a scaffold constructed of a pourable material, the pressure is transferred to the abutment via the contact points of the individual scaffold bodies.
  • the spacing of the shaping contact surface from the at least one tempering cavity can be selected to be small, wherein a certain thickness of the contact surface of the tempering cavity remaining tool wall of 3 to 5 mm is considered to be useful for heat distribution, not only serves to a more uniform but also a faster cooling and thus a faster temperature control, if
  • the tempering cavity is formed by providing a first tool part, in which a recess corresponding to the geometry of the tempering cavity is introduced. This is closed
  • the mold expediently has a Inlet connection as well as over one
  • Drain connection which connect the tempering cavity with a tempering circuit, such as a cooling circuit.
  • a tempering circuit such as a cooling circuit.
  • Scaffold can be adjusted by selecting the size of the support frame forming body and / or their grain size distribution and / or their Habitus the hydraulic cross-sectional area of the desired requirements. Since typically such a tempering cavity has a certain longitudinal and transverse extent, it is provided according to an exemplary embodiment to introduce the tempering fluid into the tempering cavity over as far as possible an extension along one side of the tempering cavity. This can be achieved by providing an inlet collector connected to the inlet connection, which in turn has a corresponding width in
  • Fig. 1 a schematic cross section through a temperature-controlled
  • Mold 2 is an enlarged sectional view of the mold of FIG. 1,
  • Fig. 3 and Fig. 4 shows a pyramid structure as a scaffold in plan and floor plan.
  • injection mold has a multi-part injection molding tool, of which in Fig. 1, a mold 1 is shown schematically.
  • the mold 1 has a
  • Moldings forming cavity into which the plasticized mass is introduced for performing the molding process.
  • the mold cavity 2 forms only part of the actual mold cavity of the injection molding tool.
  • Mold cavity 2 is formed by a first mold part 3, which has a thickness of about 5 mm in the illustrated embodiment.
  • the pointing to the mold cavity 2 top of the mold part 3 forms the
  • the mold part 3 is not by means
  • the Temperierkavtician 6 is limited by the shaping of the contact surface 4 opposite rear 7 of the first mold part 3 and to the first mold part. 3
  • Mold tool part 5 is about 20 mm in the illustrated embodiment.
  • the temperature-control cavity 6 is connected to two inlet connections 9, 9.1 and to a drainage connection 10.
  • the inlet connections 9, 9.1 and the outlet connection 10 are in turn connected to a non-illustrated
  • a support frame S is arranged, through which the first mold part 3 with respect to an abutment - the mold part 5 - while leaving a free through the support frame S
  • Fluid beströmbaren cavity is supported.
  • a support frame S is used in the illustrated embodiment, a bed of aluminum foam balls, made of a suitable aluminum alloy, which
  • Aluminum foam balls have a closed surface.
  • Aluminum foam balls have an approximately spherical habit.
  • the diameter thereof is in the illustrated embodiment about 7 to 8 mm.
  • support body 11 - the aluminum foam balls - is very tight; Consequently, the support body 11 used for the construction of the support frame S in the described embodiment, all in tight tolerance limits on an equal diameter.
  • the support body 11 are in the tempering cavity 6 with a certain bias between the back 7 of the first
  • Mold part 3 and the front 8 of the mold part 5 is arranged.
  • the support body 11 are jammed in the Temperierkavtician and therefore held immobile.
  • the size of the support body 11 and the recognizable in Fig. 1 clear width of the Temperierkavtician 6 are such
  • Fig. 1 the support frame S is shown with its supporting bodies 11 only in a part of the Temperierkavtician for reasons of simplification. In fact, the scaffold S extends over the entire
  • the support body 11 is an effective support of the first
  • Molded part 3 ensures the occurring on the contact surface 4 pressures on the front side 8 of the second mold part 5.
  • the tempering cavity 6 extends over the entire, not visible in Fig. 1 width of the mold cavity 2. Consequently, virtually the entire contact surface 4 of the mold part 3 is in only a small and by the uniform thickness of the mold part 3 at a uniform distance to the tempering 6th When using the molding tool 1, a very uniform and rapid cooling of the contact surface 4 is possible.
  • ejector 12 Integrated in the mold 1 is an ejector 12.
  • the ejector 12 is operable in a manner not shown in the direction indicated by the block arrow for ejecting a molded in the mold cavity 2 body.
  • Fig. 1 the ejector in its retracted position in which in the mold cavity 2 a body can be formed, shown.
  • the ejector 12 passes through the
  • Temperierkavmaschine 6 Since this is flowing through a total of fluid when using the mold 1, is located in the Temperierkavtician 6 a
  • Ejector sleeve which passes through the ejector 12.
  • the ejector sleeve 13 is opposite to the guided through the tempering cavity 6 fluid on the back 7 of the first mold part 3 and on the front side 8 of the second
  • the enlarged section of the molding tool 1 in Fig. 2 illustrates the formation of the built up of the supporting bodies 11 scaffold S within the tempering 6.
  • the support body 11 are more or less adjusted in the tempering channel 6 in three layers in the above-described arrangement.
  • the remaining pore space is sufficient in terms of its hydraulic cross-sectional area for the desired cooling purposes.
  • a force acting on the contact surface 4 when using the mold pressure is transmitted by the support of the support body 11 with each other from the back 7 of the first mold part 3 to the second mold part 5, wherein the front side 8 of the second mold part 5 forms the abutment for the support frame S.
  • the support body 11 is distributed to a plurality of voltage applied to the front side 8 of the second mold part 5 supporting bodies 11.
  • the bias with the support body 11 abuts both the back 7 of the first mold part and the front 8 of the second mold part 5 and thus also among themselves, is responsible for the dimensional stability of the support frame S and also favors a heat transfer from the first mold part 3 on the support body 11th
  • a tempering cavity can be additionally supported by permanently installed sleeves, webs or the like. These additional support means can be used for flow guidance. In such a case, they can not be flowed through. In other cases, these can also be designed to be permeable by the tempering fluid.
  • FIGS. 3 and 4 an alternative possibility of the scaffold S is shown. Between the two mold parts 3, 5 is a
  • the pyramidal structure 14 consists of
  • the pyramids 15 can be arranged in a row or offset from one another. In order to better absorb the pressure of the mold part 3, the pyramid tips 16 are optionally flattened. Preferably, the pyramids 15 are fixedly arranged on a plate 17 or on the second mold part 5.
  • the pyramid structure 14 is thus used as a scaffold S to intercept the injection pressure below the cavity and pass it to the tool plates on.
  • the pyramids 15 allow a simple production and assembly, since the spaces from the plate 17 or a tool plate or the mold part 3, 5 are milled out.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein temperierbares Formwerkzeug, vorzugsweise aus Metall mit einer formgebenden Kontaktfläche (4) Das Formwerkzeug weist zumindest eine in das Werkzeug integrierte Temperierkavität auf. Innerhalb der Temperierkavität (6) ist ein hohlraumaufweisendes und die Temperierkavität (6) füllendes Stützgerüst (S) zum Abstützen der Rückseite (7) einer die formgebende Kontaktfläche (4) bildenden Werkzeugwand (3) gegenüber einem Widerlager (8) angeordnet. Der durch das Stützgerüst (S) gebildete Hohlraum ist zur Aufnahme eines Temperiermittels vorgesehen.

Description

Temperierbares Formwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein temperierbares Formwerkzeug, vorzugsweise aus Metall mit einer formgebenden Kontaktfläche und mit zumindest einer in das Werkzeug integrierten Temperierkavität.
Beim Spritzgießen von Formteilen aus thermoplastischen, duroplastischen oder elastomeren Werkstoffen wird der zuvor plastifizierte Werkstoff in die Kavität einer Form eingebracht. Eine solche Form ist zum Ausbilden der Kavität aus mehreren Formwerkzeugen zusammengesetzt, die zum Entformen des in der Kavität abgekühlten Werkstückes voneinander getrennt werden. Die in Kontakt mit der plastischen Formmasse tretenden Oberflächen der Formwerkzeuge werden im Rahmen dieser Ausführungen als Kontaktflächen angesprochen. Das Abbild der Kontaktflächen definiert die Oberfläche des Werkstückes. Die Abformgenauigkeit an der Oberfläche des Werkstückes kann durch Fehler beeinträchtigt werden, beispielsweise durch Bindenahtkerben, Glanzunterschiede oder Wolken- und Schlierenbildung. Derartige Oberflächenfehler können durch ungleichmäßige Kontaktflächentemperaturen der Formwerkzeuge entstehen.
Um die Abformgenauigkeit für die in die Kavität einer Form eingebrachte plastifizierte Masse, beispielsweise einer Kunststoffschmelze, zu verbessern, ist bekannt, die Werkzeugwandtemperatur - also die Temperatur der Kontaktflächen der Formwerkzeuge - zu erhöhen, wodurch die Fließfähigkeit der in die Kavität eingebrachten Kunststoffschmelze in ihrem äußeren Randbereich verbessert wird.
Zum Temperieren derartiger Formwerkzeuge verfügen diese über
Temperierkanäle, durch die zum Halten des Formwerkzeuges auf einer
bestimmten Temperatur, zum Erwärmen oder zum Kühlen desselben auf eine bestimmte Temperatur entsprechend temperierte Fluide, beispielsweise Wasser oder Öl hindurchgeleitet wird. Wenn derartige Formwerkzeuge in bestimmten Bereichen eine von der Grundtemperatur abweichende, höhere Temperatur aufweisen sollen, werden zusätzlich elektrische Heizpatronen oder im Falle einer lokalen Temperaturerniedrigung elektrische Kühlelemente in Ausnehmungen des Formwerkzeuges angeordnet. Ebenfalls sind Formwerkzeuge bekannt, bei denen die Kühlelemente für ein definiertes Abkühlen der Kunststoffschmelze sorgen und damit den Abkühlprozess, mithin die Zykluszeit verkürzen.
Bei den vorbeschriebenen temperierbaren Formwerkzeugen bilden die
Temperierkanäle Temperierkavitäten, durch die als Temperierfluid typischerweise Wasser oder Öl hindurchgeleitet wird. In die Formkavität des aus mehreren derartigen Formwerkzeugen typischerweise ausgebildeten Werkzeuges wird die plastifizierte Masse mit einem zum Teil nicht unbeträchtlichen Druck eingebracht. Im Zusammenhang mit einem Spritzgießverfahren stellt dieses den Schritt des "Spritzens" dar. Vor diesem Hintergrund ist bei der Konzeption eines solchen Formwerkzeuges darauf zu achten, dass die formgebende Kontaktfläche auch unter den beim Einbringen der plastifizierten Masse in die Formkavität
herrschenden Drücken formstabil bleibt. Um dieses zu gewährleisten, befinden sich die als Bohrungen ausgebildeten Temperierkavitäten in einem Abstand von der formgebenden Kontaktfläche des Werkzeuges in der Regel zwischen 10 und 20 mm. Zudem ist aus demselben Grunde zwischen den Temperierkavitäten ein Mindestabstand einzuhalten. Die Ausbildung der fluiddurchströmten
Temperierkavitäten im Wege von in Fluidverbindung miteinander gebrachten Bohrungen beschränkt die Möglichkeit des Vorsehens derartiger
Temperierkavitäten auf relativ einfache Kontaktflächengeometrien. Zudem bedarf es für die Herstellung derartiger Temperierkavitäten eines mitunter nicht unbeträchtlichen Aufwandes.
Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein temperierbares Formwerkzeug dergestalt
weiterzubilden, dass bei diesem die zumindest eine Temperierkavität nicht nur in einem geringeren Abstand zur formgebenden Kontaktfläche des Formwerkzeuges angeordnet werden, sondern bei dem zudem die Temperierkavität auch komplizierteren Formflächengeometrien folgen kann. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein eingangs genanntes, gattungsgemäßes Formwerkzeug, bei dem innerhalb der Temperierkavität ein hohlraumaufweisendes und die Temperierkavität füllendes Stützgerüst zum Abstützen der Rückseite einer die formgebende Kontaktfläche bildenden
Werkzeugwand gegenüber einem Widerlager angeordnet und bei dem der durch das Stützgerüst gebildete Hohlraum zur Aufnahme eines Temperiermittels vorgesehen ist.
Bei diesem Formwerkzeug ist innerhalb der zumindest einen Temperierkavität ein hohlraumaufweisendes Stützgerüst angeordnet. Das Stützgerüst ist in die Kavität nach Ausbilden derselben eingebracht bzw. eingesetzt worden. Das Stützgerüst dient zur Abstützung einer die Temperierkavität von einer die formgebende Kontaktfläche bildenden Wand gegenüber einem Widerlager, welches wiederum Teil des Formwerkzeuges ist. Druckbelastungen, die auf die Kontaktfläche einwirken, werden über das Stützgerüst in das Widerlager eingeleitet, ohne dass sich die Kontaktfläche verformt. Entsprechend formstabil ist in Bezug auf die zu erwartenden Drücke das Stützgerüst. Die Temperierkavität wird somit einerseits durch die Rückwand der die formgebenden Kontaktfläche bildenden Wand des Formwerkzeuges und andererseits durch ein davon beabstandetes Widerlager begrenzt. Das Stützgerüst selbst füllt die Temperierkavität zumindest so weit aus, dass dem vorgenannten Abstützzweck Genüge getan ist. Daher ist unter dem im Rahmen dieser Ausführungen benutzten Term, dass das Stützgerüst die
Temperierkavität füllt, eine solche Verfüllung zu verstehen, die diesem Zweck genügt. Dies schließt auch eine teilweise Füllung der Temperierkavität ein.
Das Stützgerüst selbst verfügt über einen Hohlraum zur Aufnahme eines
Temperiermittels. Den Hohlraum des Stützgerüstes füllend kann ein
Temperiermittel vorgesehen sei, welches zum Kühlen der formgebenden
Kontaktfläche des Werkzeuges bei einer bestimmten Temperatur endogen (wärmeverbrauchend) reagiert. Der durch das Stützgerüst gebildete Hohlraum ist gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel fluiddurchströmbar, wobei die hydraulische Querschnittsfläche der mit dem Stützgerüst gefüllten
Temperierkavität dergestalt vorgesehen ist, um eine Temperierung der formgebenden Kontaktfläche des Werkzeuges in der vorgesehenen Zeit zu ermöglichen. Bei einem solchen Temperieren kann es sich grundsätzlich um eine Erwärmung oder eine Abkühlung handeln. Als Temperierfluid kann, wie bei herkömmlichen Temperierformwerkzeugen auch, beispielsweise Wasser oder Öl eingesetzt werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das die Temperierkavität füllende Stützgerüst aus einem schüttfähigen Material gebildet ist. Die einzelnen Körper - Körner/Partikel - weisen eine hinreichend druckfeste Form auf.
Vorteilhaft ist die Verwendung von Stützgerüstkörpern, die einen kugeligen Habitus aufweisen. Die Verwendung derartiger Körper zum Aufbau des
Stützgerüstes hat zur Folge, dass der verbleibende Porenraum - der Hohlraum zur Aufnahme eines Temperiermittels - relativ groß ist, verglichen mit
Stützgerüsten, bei denen die Stützgerüstkörper einen von der kugeligen Form deutlich abweisenden Habitus aufweisen. Gleichwohl kann eine Verwendung von Stützgerüstkörpern, die von dem kugeligen Habitus abweichen, für bestimmte Anwendungsfälle geeignet sein.
Entsprechend einem alternativen Ausführungsbeispiel besteht das Stützgerüst aus einer Pyramidenstruktur aus einzelnen Pyramiden. Die Pyramiden sind
insbesondere aneinander gereiht oder zueinander versetzt und weisen
gegebenenfalls abgeflachte Pyramidenspitzen auf. Bevorzugt sind die Pyramiden fest auf einer Platte oder am zweiten Formwerkzeugteil angeordnet. Die
Pyramidenstruktur wird als Stützgerüst eingesetzt um den Spritzdruck unterhalb der Kavität abzufangen und an die Werkzeugplatten weiter zu geben. Die
Pyramiden ermöglichen eine einfache Fertigung und Montage, da die
Zwischenräume aus einer Platte oder der Werkzeugplatte heraus gefräst werden und somit mit der Werkzeugplatte fest verbunden sind. Ein Formwerkzeug, welches zu seiner Temperierung über eine oder mehrere Temperierkavitäten verfügt, die zur Abstützung der formgebenden Kontaktfläche an einem Widerlager über ein darin integriertes Stützgerüst verfügen, ist nicht nur kostengünstig herstellbar, sondern der Abstand der Temperierkavität von der formgebenden Kontaktfläche des Formwerkzeuges kann zudem nicht unerheblich reduziert werden. Im Bezug auf die zu erwartenden, auf die Kontaktfläche wirkenden Drücke lässt das Stützgerüst eine Verformung derselben nicht zu. Bei einem aus einem schüttfähigen Material aufgebauten Stützgerüst wird der Druck über die Kontaktstellen der einzelnen Stützgerüstkörper untereinander an das Widerlager übertragen.
Die Möglichkeit, dass der Abstand der formgebenden Kontaktfläche von der zumindest einen Temperierkavität gering gewählt werden kann, wobei eine gewisse Stärke der die Kontaktfläche von der Temperierkavität verbleibenden Werkzeugwand von 3 bis 5 mm als zweckmäßig für eine Wärmeverteilung angesehen wird, dient nicht nur zu einer gleichmäßigeren sondern auch einem rascheren Abkühlen und damit einer rascheren Temperierbarkeit, wenn
gewünscht.
Das Vorsehen eines Stützgerüstes zum Abstützen der die formgebende
Kontaktfläche bildenden Werkzeugwand erlaubt die Ausgestaltung einer
Temperierkavität, die hinsichtlich ihrer Erstreckung parallel zur Erstreckung der Kontaktfläche verläuft, auch wenn letztere eine komplizierte Geometrie aufweist. Gebildet wird die Temperierkavität gemäß einer Ausgestaltung durch Vorsehen eines ersten Werkzeugteils, in der eine der Geometrie der Temperierkavität entsprechende Ausnehmung eingebracht ist. Verschlossen wird diese
Ausnehmung durch eine anschließend auf diesem Werkzeugteil aufgebrachte Wand, deren von der Temperierkavität wegweisende Oberfläche die formgebende Kontaktfläche bildet.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, eine solche Temperierkavität mit Stützgerüstkörpern aus einem Wärme gut leitenden Material, insbesondere aus einer Aluminiumlegierung herzustellen, vorzugsweise mit einem kugeligen Habitus. Der Einsatz von Stützgerüstkörpern mit derartigen
Eigenschaften unterstützt den Temperiervorgang der Kontaktfläche und damit des daran zu formenden bzw. geformten Formkörpers. Ist vorgesehen, dass die Temperierkavität bzw. der durch das Stützgerüst gebildete Hohlraum von einem Temperierfluid, welches grundsätzlich auch gasförmig sein kann, in aller Regel jedoch Wasser oder Öl sein dürfte, für den Vorgang der Temperierung durchströmt werden soll, verfügt das Formwerkzeug zweckmäßigerweise über einen Zulaufanschluss sowie über einen
Ablaufanschluss, die die Temperierkavität mit einem Temperierkreislauf, etwa ein Kühlkreislauf, verbinden. Bei einer solchen Ausgestaltung bietet es sich an, dass der oder die Zulaufanschlüsse und der oder die Ablaufanschlüsse dergestalt zueinander in Bezug auf die Erstreckung der Temperierkavität angeordnet sind, damit diese von dem eingesetzten Temperierfluid möglichst gleichmäßig durchströmt werden kann.
Bei der Konzeption eines aus einem schüttfähigen Material gebildeten
Stützgerüstes kann durch Auswahl der Größe der das Stützgerüst bildenden Körper und/oder deren Korngrößenverteilung und/oder deren Habitus die hydraulische Querschnittsfläche den gewünschten Anforderungen entsprechend eingestellt werden. Da typischerweise eine solche Temperierkavität eine gewisse Längs- und Quererstreckung aufweist, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, das Temperierfluid über eine möglichst weite Erstreckung entlang einer Seite der Temperierkavität in diese einzubringen. Dieses kann durch Vorsehen eines an den Zulaufanschluss angeschlossenen Zulaufsammlers erreicht werden, der seinerseits über eine entsprechende Breite in
Fluidverbindung mit der Temperierkavität steht. Gleiches gilt für den Fall, dass zum Abziehen des Temperierfluids ein Ablaufsammler eingesetzt wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen. Es zeigen:
Fig. 1 : ein schematisierter Querschnitt durch ein temperierbares
Formwerkzeug, Fig. 2: eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus dem Formwerkzeug der Fig. 1 ,
Fig. 3 und Fig. 4 eine Pyramidenstruktur als Stützgerüst in Auf- und Grundriss.
Eine im Übrigen nicht näher dargestellte Spritzgussform verfügt über ein mehrteiliges Spritzgusswerkzeug, von dem in Fig. 1 ein Formwerkzeug 1 schematisiert wiedergegeben ist. Das Formwerkzeug 1 verfügt über eine
Formkavität 2, die zusammen mit der Formkavität des bzw. der weiteren
Formwerkzeuge, die Kavität bildet, in die die plastifizierte Masse zum Durchführen des formgebenden Prozesses eingebracht wird. Somit bildet die Formkavität 2 nur einen Teil der eigentlichen Formkavität des Spritzgusswerkzeuges. Die
Formkavität 2 ist gebildet durch ein erstes Formwerkzeugteil 3, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Stärke von etwa 5 mm aufweist. Die zu der Formkavität 2 weisende Oberseite des Formwerkzeugteils 3 bildet die
formgebende Kontaktfläche 4, an der die in die Formkavität 2 eingebrachte
Kunststoffmasse geformt wird. Das Formwerkzeugteil 3 ist mittels nicht
dargestellter Schrauben an einem zweiten Formwerkzeugteil 5 befestigt, und zwar unter Belassung einer Temperierkavität 6. Die Temperierkavität 6 ist begrenzt durch die der formgebenden Kontaktfläche 4 gegenüberliegende Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 und der zu dem ersten Formwerkzeugteil 3
weisenden Seite 8 des zweiten Formwerkzeugteils 5. Der Abstand der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 von der Vorderseite 8 des zweiten
Formwerkzeugteils 5 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 20 mm. Die Temperierkavität 6 ist angeschlossen an zwei Zulaufanschlüsse 9, 9.1 sowie an einen Ablaufanschluss 10. Die Zulaufanschlüsse 9, 9.1 sowie der Ablaufanschluss 10 sind wiederum an einen nicht näher dargestellten
Kühlkreislauf anschließbar und bei einer Benutzung des Formwerkzeuges 1 an diesen angeschlossen, so dass die Temperierkavität 6 über die Zuläufe 9, 9.1 mit einer Kühlflüssigkeit beaufschlagbar ist, die durch den Ablaufanschluss 10 aus der Temperierkavität 6 wieder abgezogen wird. In der Temperierkavität 6 ist ein Stützgerüst S angeordnet, durch das das erste Formwerkzeugteil 3 gegenüber einem Widerlager - dem Formwerkzeugteil 5 - unter Belassung eines durch das Stützgerüst S freigehaltenen
fluiddurchströmbaren Hohlraumes abgestützt ist. Als Stützgerüst S dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schüttung aus Aluminiumschaumkugeln, hergestellt aus einer geeigneten Aluminiumlegierung, welche
Aluminiumschaumkugeln eine geschlossene Oberfläche aufweisen. Die
Aluminiumschaumkugeln weisen einen angenähert kugeligen Habitus auf. Der Durchmesser derselben beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 7 bis 8 mm. Das Korngrößenverteilungsspektrum der das Stützgerüst S
ausbildenden Stützkörper 11 - der Aluminiumschaumkugeln - ist sehr eng; mithin weisen die zum Aufbau des Stützgerüstes S verwendeten Stützkörper 11 bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sämtlich in engen Toleranzgrenzen einen gleichen Durchmesser auf. Die Stützkörper 11 sind in der Temperierkavität 6 mit einer gewissen Vorspannung zwischen der Rückseite 7 des ersten
Formwerkzeugteils 3 und der Vorderseite 8 des Formwerkzeugteils 5 angeordnet. Durch eine solche Vorspannung sind die Stützkörper 11 in der Temperierkavität verklemmt und daher unbeweglich gehalten. Die Größe der Stützkörper 11 und die in Fig. 1 erkennbare lichte Weite der Temperierkavität 6 sind dergestalt
aufeinander abgestimmt, dass die lichte Weite etwas weniger als dem dreifachen Durchmesser der Stützkörper 11 entspricht. Dieses erlaubt eine relativ
regelmäßige Anordnung der Stützkörper 11 in der Temperierkavität 6 in einer Anordnung, bei der ein Stützkörper 11 einer Lage geringfügig zwischen drei Stützkörper 11 der angrenzenden Lage eingreift, wobei dennoch ein
ausreichender Strömungshohlraum zwischen den Stützkörpern 11 innerhalb der Temperierkavität verbleibt. In Fig. 1 ist aus Gründen der Vereinfachung das Stützgerüst S mit seinen Stützkörpern 11 nur in einem Teil der Temperierkavität dargestellt. Tatsächlich erstreckt sich das Stützgerüst S über die gesamte
Erstreckung der Temperierkavität 6.
Durch die Stützkörper 11 ist eine wirksame Abstützung des ersten
Formteilwerkzeuges 3 beim auf die Kontaktfläche 4 auftretenden Drücken an der Vorderseite 8 des zweiten Formwerkzeugteils 5 gewährleistet. Die Temperierkavität 6 erstreckt sich über die gesamte, in Fig. 1 nicht erkennbare Breite der Formkavität 2. Mithin befindet sich quasi die gesamte Kontaktfläche 4 des Formwerkzeugteils 3 in nur geringem und durch die einheitliche Stärke des Formwerkzeugteils 3 in einem gleichmäßigen Abstand zu der Temperierkavität 6. Bei einer Benutzung des Formwerkzeuges 1 ist eine sehr gleichmäßige und rasche Kühlung der Kontaktfläche 4 möglich.
Integriert in das Formwerkzeug 1 ist ein Auswerfer 12. Der Auswerfer 12 ist in nicht näher dargestellter Art und Weise in der durch den Blockpfeil angedeuteten Richtung zum Auswerfen eines in der Formkavität 2 geformten Körpers betätigbar. In Fig. 1 ist der Auswerfer in seiner Rückzugsstellung, in der in der Formkavität 2 ein Körper geformt werden kann, gezeigt. Der Auswerfer 12 durchgreift die
Temperierkavität 6. Da diese bei einer Benutzung des Formwerkzeuges 1 insgesamt fluiddurchströmt ist, befindet sich in der Temperierkavität 6 eine
Auswerferhülse, die der Auswerfer 12 durchgreift. Die Auswerferhülse 13 ist gegenüber dem durch die Temperierkavität 6 geleiteten Fluid an der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 und an der Vorderseite 8 des zweiten
Formwerkzeugteils 5 abgedichtet. Der vergrößerte Ausschnitt des Formwerkzeuges 1 in der Fig. 2 verdeutlicht die Ausbildung des aus den Stützkörpern 11 aufgebauten Stützgerüstes S innerhalb des Temperierkanals 6. Die Stützkörper 11 sind in dem Temperierkanal 6 in drei Lagen in der vorbeschriebenen Anordnung mehr oder weniger eingeregelt. Der verbleibende Porenraum ist hinsichtlich seiner hydraulischen Querschnittsfläche für die gewünschten Kühlzwecke hinreichend. Ein auf die Kontaktfläche 4 bei einer Benutzung des Formwerkzeuges wirkender Druck wird durch die Abstützung der Stützkörper 11 untereinander von der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 auf das zweite Formwerkzeugteil 5 übertragen, wobei die Vorderseite 8 des zweiten Formwerkzeugteils 5 das Widerlager für das Stützgerüst S bildet.
Ausgehend von einem an der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 anliegenden Stützkörper 11 wird deutlich, dass durch die gezeigte Anordnung der Stützkörper 11 eine Verteilung auf mehrere, auf der Vorderseite 8 des zweiten Formwerkzeugteils 5 anliegenden Stützkörpern 11 erfolgt. Die Vorspannung, mit der die Stützkörper 11 sowohl an der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils als auch an der Vorderseite 8 des zweiten Formwerkzeugteils 5 und somit auch untereinander anliegen, ist verantwortlich für die Formstabilität des Stützgerüstes S und begünstigt zudem einen Wärmeübergang von dem ersten Formwerkzeugteil 3 auf die Stützkörper 11. Mithin erfolgt durch die bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel aus einem Wärme gut leitenden Material hergestellten
Stützkörper 11 zugleich eine Vergrößerung der wärmeabgebenden Oberfläche des ersten Formwerkzeugteils 3. Hierdurch wird eine Temperierung der
Kontaktfläche 4 begünstigt, mithin die Temperiergeschwindigkeit herabgesetzt. Die in Fig. 2 eingezeichneten Blockpfeile geben die Strömungsrichtung des über den Zulaufanschluss 9 eingebrachten Temperierfluids an. Infolge des kugeligen Habitus der Stützkörper 11 liegen diese mit einer nur kleinen Kontaktfläche an der Rückseite 7 des ersten Formwerkzeugteils 3 an. Damit steht ein relativ großer Oberflächenanteil der Rückseite 7 in unmittelbarem Kontakt mit einem die
Temperierkavität 6 bzw. den Porenhohlraum des Stützgerüstes S
durchströmenden Temperierfluid.
Wenn gewünscht, kann eine Temperierkavität durch fest installierte Hülsen, Stege oder dergleichen zusätzlich abgestützt sein. Diese zusätzlichen Abstützmittel können zur Strömungslenkung verwendet werden. In einem solchen Fall sind diese nicht durchströmbar. In anderen Fällen können diese ebenfalls von dem Temperierfluid durchströmbar ausgestaltet sein.
Gemäß der Fig. 3 und 4 ist eine alternative Möglichkeit des Stützgerüstes S gezeigt. Zwischen den beiden Formwerkzeugteilen 3, 5 wird eine
Pyramidenstruktur 14 angeordnet. Die Pyramidenstruktur 14 besteht aus
einzelnen Pyramiden 15. Die Pyramiden 15 können aneinander gereiht oder zueinander versetzt angeordnet sein. Um den Druck des Formwerkzeugteiles 3 besser aufnehmen zu können, sind gegebenenfalls die Pyramidenspitzen 16 abgeflacht. Bevorzugt sind die Pyramiden 15 fest auf einer Platte 17 oder am zweiten Formwerkzeugteil 5 angeordnet. Die Pyramidenstruktur 14 wird somit als Stützgerüst S eingesetzt um den Spritzdruck unterhalb der Kavität abzufangen und an die Werkzeugplatten weiter zu geben. Die Pyramiden 15 ermöglichen eine einfache Fertigung und Montage, da die Zwischenräume aus der Platte 17 oder einer Werkzeugplatte bzw. dem Formwerkzeugteil 3, 5 heraus gefräst werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben worden. Ohne den Umfang der Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten, die Erfindung zu verwirklichen, ohne dass dieses im einzelnen dargelegt werden müsste. Die anhand der
Ausführungsbeispiele in Kombination miteinander zur Erläuterung der Erfindung beschriebenen Merkmale können auch unabhängig voneinander eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Temperierbares Formwerkzeug, vorzugsweise aus Metall mit einer
formgebenden Kontaktfläche (4)und mit zumindest einer in das Werkzeug integrierten Temperierkavität, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Temperierkavität (6) ein hohlraumaufweisendes und die Temperierkavität (6) füllendes Stützgerüst (S) zum Abstützen der Rückseite (7) einer die formgebende Kontaktfläche (4) bildenden Werkzeugwand (3) gegenüber einem Widerlager (8) angeordnet und bei dem der durch das Stützgerüst (S) gebildete Hohlraum zur Aufnahme eines Temperiermittels vorgesehen ist.
2. Formwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Stützgerüst (5) durch ein schüttfähiges Material aus druckfesten Körpern (11) gebildet ist.
3. Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Stützgerüstkörper (11 ) einen kugeligen Habitus aufweisen.
4. Formwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Stützgerüst (S) eine Pyramidenstruktur (14) aus einzelnen Pyramiden (15) aufweist, wobei die Pyramiden (15) insbesondere aneinander gereiht oder zueinander versetzt sind und gegebenenfalls abgeflachte Pyramidenspitzen
(16) aufweisen und die Pyramiden (15) vorzugsweise fest auf einer Platte
(17) oder am Formwerkzeugteil (3, 5) angeordnet sind.
5. Formwerkzeug nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützgerüst (S), insbesondere die Stützgerüstkörper (11), aus einem
Wärme gut leitenden Material, etwa aus einer Aluminiumlegierung hergestellt sind.
6. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die Temperierkavität (6) ein sich vorzugsweise parallel zur Kontaktfläche (4) des Werkzeuges (1) und zumindest weitestgehend über die Ausdehnung der Kontaktfläche erstreckender Hohlraum ist.
7. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (1) über Anschlüsse (9, 9.1 ; 10) zum Beaufschlagen des durch das Stützgerüst (S) gebildeten Hohlraums innerhalb der Temperierkavität (6) mit einem Temperierfluid ausgestattet ist.
8. Formwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Zulaufanschluss und der Temperierkavität ein Zulaufsammler angeordnet ist, der mit der Temperierkavität in einer sich über zumindest einen Großteil einer Seite der Temperierkavität erstreckenden
Fluidverbindung steht.
9. Formwerkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ablaufanschluss und der Temperierkavität ein
Ablaufsammler angeordnet ist, der mit der Temperierkavität in einer sich über zumindest einen Großteil einer Seite der Temperierkavität
erstreckenden Fluidverbindung steht.
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