WO2018095572A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines aus einem partikelschaum bestehenden formteils - Google Patents

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Ingo Brexeler
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Krallmann Kunststoffverarbeitung Gmbh
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    • B29K2025/06—PS, i.e. polystyrene

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a molded part made of a particle foam, wherein
  • Plastic particles are introduced into a mold cavity and foamed there with the supply of heat energy and / or sintered, wherein the heat energy is introduced by means of at least one radio wave transmitter and by means of at least one fluid temperature control system, wherein radio waves are introduced by means of the radio wave transmitter in the mold cavity and at least one partial mold limiting the mold cavity is brought to a predetermined temperature by means of a tempering fluid flowing through the fluid temperature control system.
  • the invention relates to an apparatus for producing a molded part consisting of a particle foam, with a plurality of sub-tools, each having a partial cavity, the sub-cavities in cooperation form a mold cavity, wherein at least one of the sub-tools has a feed channel through which
  • CONFIRMATION COPY Plastic particles can be introduced into the mold cavity, and wherein at least one of the sub-tools has a fluid id-tempering, by means of which the part tool can be heated to a predetermined temperature, and wherein additionally at least one radio wave transmitter is provided, by means of which radio waves introduced into the mold cavity are.
  • a device for producing a molded part or component from a particle foam usually has two sub-tools, each having a Generalkavtician and can be moved together and moved apart.
  • the partial cavities form a mold cavity into which KunststoffStoff articles can be introduced, for example from EPP (Expandable Polypropylene) or from EPS (Expandable Polystyrene).
  • a steam chamber is usually formed in each case, which is supplied by one or more steam generators with hot steam. From the steam chambers, the hot steam can be introduced via steam nozzles in the mold cavity, which leads to foaming of the previously introduced into the mold cavity cavity foam particles and their welding or sintering.
  • the supplied hot steam not only heats the foam particles arranged in the mold cavity to the temperature necessary for foaming or welding or sintering, but at the same time also heats the mold parts, the wall of the mold cavity and also the wall of the steam chamber.
  • No. 3,331,899 shows a frothing tool in which plastic particles are foamed and connected on the one hand by means of radio waves and on the other hand by means of heated air, the heated air flowing around the mold cavity.
  • the problem with the combined action of radio waves and air is that there are fundamentally different modes of action that are combined. Radio waves penetrate into the pack of plastic particles and heat them up from the center. The hot air flowing around the mold cavity heats the wall of the mold cavity and thus the plastic particles located in the mold cavity from the outside. This leads to acceptable results when the molding to be formed has a constant thickness.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a molded part made of a particle foam, with the moldings with regions of different thickness can be produced in good quality.
  • an apparatus for producing a molded part consisting of a particle foam is to be created with which the method can be carried out in a simple manner.
  • the heat energy which is necessary for foaming and / or welding or sintering of the plastic particles is introduced from two different heat sources together in the mold cavity.
  • the heat energy is introduced by means of several radio wave transmitters in the mold cavity by radiated by the radio wave transmitters radio waves and the mold cavity are supplied.
  • a plurality of fluid temperature control systems are provided, with which at least one partial mold cavity delimiting the mold cavity, and preferably all partial molds, are heated to particular predetermined temperatures by means of a temperature control fluid, for example water, flowing through the fluid temperature control systems.
  • Radio waves in the context of the invention are electromagnetic waves in a wavelength range of for example 13.56 MHz, which can lead to a dielectric heating of a non-electrically conductive material.
  • the radio waves are radiated by the radio wave transmitters, enter the mold cavity and heat the plastic particles located there so far that they foam up and at least superficially melt and connect.
  • the fluid temperature control systems are provided, which heat the sub-tools to predetermined temperatures by a temperature control, preferably a tempering liquid and in particular water flows through the sub-tool and thus brings the partially predetermined temperatures. In this way it is achieved that the wall of the mold cavity is sufficiently heated even in highly structured and bent configurations, so that the plastic particles located there reliably foam or weld or sinter, so that the molded part has a very good surface quality.
  • a plurality of fluid-tempering systems each have a closed fluid circuit and are controlled individually or in groups independently of one another by a control device.
  • a control device In this way, it is possible for the wall of the mold cavity to be partially heated to different temperatures. can be heated to achieve a meaningful for the thickness of the trainees molding energy supply.
  • the radio wave transmitter can be controlled individually or in groups independently of each other by the control device to provide the amount of introduced by means of the radio waves in the trainee molding energy partially and adapted to the geometry of the molded part to be formed.
  • a plurality of temperature sensors are provided, which are also connected to the control device.
  • the temperature sensors output temperature values to the control device which, on the basis of these temperature values, actuates the fluid temperature control systems and / or the radio wave transmitters.
  • all partial molds delimiting the mold cavity each have at least two fluid temperature control systems. In this way it can be achieved that the surface of the entire mold cavity is partially heated differently with sufficient accuracy.
  • the plastic particles are wetted with a liquid, for example water, at least superficially before being introduced into the mold cavity. It can be provided that the liquid moistening the plastic particles is evaporated by the heat energy supplied within the mold cavity. In this way, a superheated steam is generated within the mold cavity, which causes foaming the plastic particles and their welding or sintering promotes.
  • a liquid for example water
  • plastic particles after introduction into the Formteilkavtician ie, be moistened within the Formteilkavtician with a ent ⁇ speaking liquid, for example water.
  • all the mold cavities limited sub-tools each have at least two fluid temperature control.
  • the fluid temperature control serve to heat each sub-tool and thus in particular its the mold cavity delimiting surface.
  • the fluid temperature control systems can also be used to cool the corresponding sub-tools after the manufacturing process of the molding by cold water is passed through the corresponding channels within the sub-tools.
  • all partial molds delimiting the mold cavity each have at least two radio wave transmitters. In this way, it is possible to provide differently by individual control of the radio stations introduced by the radio stations in the mold cavity area and thus adapted to the geometry of the molded part to be formed.
  • the temperature sensors are arranged on the surface of the mold cavity. In this way, during the production process of the molded part, a monitoring of the temperature on the lateral surface of the molded part can take place at different points.
  • the temperature sensors output corresponding values to the control device, which actuates the fluid temperature control systems and / or the radio wave transmitters as a function of the measured temperatures.
  • a moistening unit is provided, by means of which the plastic particles can be moistened with moisture, in particular water.
  • the moistening unit which can be designed either as a bath or as a spraying device, can be arranged in one possible embodiment of the invention in the feed channel, through which the plastic particles are introduced into the mold cavity. Alternatively or additionally, however, a corresponding moistening unit may be provided both within the mold cavity and upstream of the feed channel.
  • the heat energy supplied to the plastic particles in the mold cavity and the type and quantity of the liquid moistening the plastic particles are coordinated so that the liquid moistening the plastic particles can be vaporized by the heat energy supplied within the mold cavity. In this way, a superheated steam is generated within the mold cavity, which foams the Kunststoff particles and / or welded or sintered.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the device for
  • Fig. 2 shows the device according to Figure 1 in closed
  • Fig. 3 shows the device according to Figure 2 in the foaming and welding of the plastic particles
  • Fig. 4 shows the device according to Figure 3 with trained
  • FIG. 1 shows a device 10 for producing a molded part consisting of a particle foam, which has an upper first part tool 11 and a lower second part tool 12. On the underside of the first part tool 11 a Detailkavtician 14 is formed.
  • a First part of the tool 12 are two independent fluid tempering 15, 15a provided, which in each case comprise at least one formed in the first part 11 of the fluid channel 16, 16a, which can be traversed by a Temperiertluid, for example, hot or cold water in a closed circuit, as indicated by the arrows Fi and F 2 .
  • a first temperature sensor 22 is arranged in the first sub-tool 11, which detects the temperature of the first sub-tool 11 and emits a corresponding temperature signal via a line 21 to a control device 13 which is responsive to the supply of the tempering fluid to the fluid channels 16. 16a can influence.
  • the fluid temperature control systems 15 and 15a the first part tool 11 can be brought to a desired temperature with high accuracy in sections and held on this.
  • a plurality of second temperature sensors 26 are arranged in the wall of the partial cavity 14, which are each connected via a line 27 to the control device 13. By means of the second temperature sensors 26, the temperature can be detected and monitored on the lateral surface of the molded part to be formed.
  • the first part tool 11 On its outer side, the first part tool 11 is provided with an outer heat insulation 25.
  • Part tool 11 a housing 23 is arranged, in which two radio wave transmitters 24 are received in the illustrated embodiment.
  • Each radio wave transmitter 24 is connected via a line 28 to the control device 13.
  • the radio wave transmitter 24 can be controlled independently of each other and in terms of their Frequency and / or in terms of delivered energy.
  • radio waves can be radiated through the first part tool 11 into the partial cavity 14.
  • the first part tool 11 and the second part tool 12 face each other with their partial cavities 14 and can be moved together, wherein the partial cavities 14 in the closed state form a molded part cavity K (see Fig. 2).
  • the partial cavity 14 of the lower second partial tool 12 has a stepped cross section, so that the component produced with the device has a partially reduced thickness.
  • the upper part 1 tool 11 differs from the lower part 2 tool 12 in the illustrated embodiment in that it also has a supply channel 17 for plastic particles.
  • the feed channel 17 comprises a 1. Zuzhoukanal- section 18 formed in the first part 11, which opens into the Generalkavmaschine 14 and at its end facing away from the Generalkavmaschine 14 into a second feed channel section 19 merges with a supply, not shown, for plastic Particle is connected.
  • a moistening unit 20 is arranged, with which the plastic particles flowing through the feed channel 17 can be moistened at least superficially with a liquid, for example water, so that they enter the molded part cavity K in the moistened state.
  • the two sub-tools 11 and 12 are moved together from the state shown apart in Figure 1, wherein the two partial cavities 14 form the mold cavity K.
  • the two sub-tools 11 and 12 are heated by the respective fluid-Temperiersyteme 15, 15a and brought to predetermined temperatures, wherein the temperatures may be different depending on the geometry of the component.
  • the plastic particles are filled through the feed channel 17 in the mold cavity, as indicated by the arrow P in Figure 2.
  • the moistening unit 20 When passing through the moistening unit 20, the plastic particles are moistened with a liquid, such as water superficially.
  • the radio wave transmitters 24 are activated (see FIG. 3) and the radio waves emitted by the radio wave transmitters 24 are directed onto the plastic particles located in the mold cavity K.
  • the liquid present on the moistened plastic particles evaporates and a superheated steam is produced which foams and / or welds or sinters the plastic particles.
  • the wall of the mold cavity K heated by means of the fluid temperature control system 15 ensures that the plastic particles arranged close to the wall also foam and / or weld or sinter, so that a molded part is provided with a molded part. ner very good surface quality is generated.
  • radio wave transmitters 24 whose radio waves impinge on the region of the molding which has a smaller thickness are controlled by the control device 13 in such a way that they emit radio waves with a different frequency and a lower energy output.
  • the radio wave transmitters 24 are actuated such that a uniform heat distribution in the entire molded part cavity K results from the radio waves emitted by the radio wave transmitters 24 and from the fluid Tempering systems 15, 15a introduced heat energy is given.
  • the radio wave transmitters 24 are turned off and the two sub-tools 11 and 12 are cooled by the respective fluid temperature control 15, 15a to a demolding temperature (see Fig. 4). After reaching the demolding temperature opens the

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Abstract

Zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils werden Kunststoff-Partikel in eine Formteilkavität (K) eingebracht und dort unter Zuführung von Wärmeenergie aufgeschäumt und/oder versintert. Die Wärmeenergie wird mittels mehrerer Radiowellensender (24) und mittels mehrerer Fluid-Temperatursysteme (15, 15a) eingebracht. Die Radiowellensender (24) bringt Radiowellen in die Formteilkavität (K) ein und können unabhängig voneinander von einer Steuervorrichtung (13) angesteuert werden. Zumindest ein die Formteilkavität (K) begrenzendes Teilwerkzeug wird mittels der Fluid-Temperiersysteme (15, 15a) auf abschnittsweise gewünschte Temperaturen erwärmt, wobei die Fluid-Temperiersysteme (15, 15a) unabhängig voneinander von der Steuervorrichtung (13) angesteuert werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, wobei
Kunststoff-Partikel in eine Formteilkavität eingebracht werden und dort unter Zuführung von Wärmeenergie aufgeschäumt und/oder versintert werden, wobei die Wärmeenergie mittels zumindest eines Radiowellensenders und mittels zumindest eines Fluid-Temperiersystems eingebracht werden, wobei Radiowellen mittels des Radiowellensenders in die Formteilkavität eingebracht werden und wobei zumindest ein die Formteilkavität begrenzendes Teilwerkzeug mittels eines das Fluid-Temperiersystem durchströmenden Temperxerfluids auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, mit mehreren Teilwerkzeugen, die jeweils eine Teilkavität aufweisen, wobei die Teilkavitäten im Zusammenwirken eine Formteilkavität bilden, wobei zumindest eines der Teilwerkzeuge einen Zuführkanal aufweist, durch den
BESTÄTIGUNGSKOPIE Kunststoff-Partikel in die Formteilkavität einbringbar sind, und wobei zumindest eines der Teilwerkzeuge ein Flu- id-Temperiersystem besitzt, mittels dessen das Teilwerkzeug auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmbar ist, und wobei zusätzlich zumindest ein Radiowellensender vorgesehen ist, mittels dessen Radiowellen in die Formteilkavität einbringbar sind.
Eine Vorrichtung zur Herstellung eines Form- oder Bauteils aus einem Partikelschaum weist üblicherweise zwei Teilwerkzeuge auf, die jeweils eine Teilkavität besitzen und zusammengefahren und auseinandergefahren werden können. Im zusammengefahrenen Zustand bilden die Teilkavitäten eine Formteilkavität, in die KunstStoff artikel beispielsweise aus EPP (Expandierbares Polyprophylen) oder aus EPS (Expandierbares Polystyrol) eingebracht werden können. In den Teilwerkzeugen ist üblicherweise jeweils eine Dampfkammer ausgebildet, die von einem oder mehreren Dampferzeugern mit heißem Wasserdampf versorgt wird. Aus den Dampfkammern kann der heiße Wasserdampf über Dampfdüsen in die Formteilkavität eingebracht werden, was zum Aufschäumen der vorher in die Formteilkavität eingebrachten Schaumpartikel und zu deren Verschweißung oder Versinterung führt.
Der zugeführte heiße Wasserdampf erwärmt nicht nur die in der Formteilkavität angeordneten Schaumpartikel auf die für die Aufschäumung oder Verschweißung oder Versinterung notwendige Temperatur, sondern erwärmt gleichzeitig auch die Teilwerkzeuge, die Wandung der Formteilkavität und auch die Wandung der Dampfkammer.
Nach erfolgtem Verschweißen oder Versintern der Schaumpartikel in der Formteilkavität werden die Teilwerkzeuge und damit auch die Dampfkamraer mit einem Kühlfluid, üblicherweise kaltem Wasser, abgekühlt, woraufhin die Teilwerkzeug auseinandergefahren werden, so dass das Formteil entnommen bzw. entformt werden kann. Dieses Vorgehen ist mit einem hohen Energiebedarf und einem sehr hohen Bedarf an heißem Wasserdampf verbunden, da damit nicht nur den Kunststoff- Partikel die notwendige Energie zum Verschweißen oder zum Versintern, zugeführt wird, sondern der wesentliche Teil des heißen Wasserdampfes erwärmt die umliegenden Bauteile, d.h. die Formteilkavität , die Teilwerkzeuge und die Dampfkammer, die anschließend wieder abgekühlt und daraufhin durch neuen heißen Wasserdampf wieder erwärmt werden müssen. Auf diese Weise ist dieses Verfahren sehr kosteninten siv .
Die US 3,331,899 zeigt ein Aufschäumwerkzeug, bei dem Kunststoff-Partikel einerseits mittels Radiowellen und andererseits mittels erwärmter Luft aufgeschäumt und verbunden werden, wobei die erwärmte Luft den Formhohlraum umströmt. Das Problem bei der kombinierten Einwirkung von Ra diowellen und von Luft besteht darin, dass grundsätzlich unterschiedlicher Wirkungsweisen gegeben sind, die kombiniert werden. Radiowellen dringen in die Packung der Kunst stoff-Partikel ein und erwärmen diese von der Mitte ausgehend. Die den Formhohlraum umströmende heiße Luft erwärmt die Wandung des Formhohlraums und somit die sich in dem Formhohlraum befindenden Kunststoff-Partikel von der Außen seite. Dies führt zu akzeptablen Ergebnissen, wenn das aus zubildende Formteil eine konstante Dicke aufweist. Wenn je doch ein Formteil hergestellt werden soll, dass abschnitts weise dünner oder dicker ist, besteht die Gefahr, dass ent weder in den dünneren Abschnitt zu viel Wärmeenergie einge bracht wird oder dass in den dickeren Abschnitt zu wenig Wärmeenergie eingebracht wird. Aus diesem Grunde sind die bekannten Vorrichtungen und Verfahren nur sehr beschränkt sinnvoll einsetzbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils zu schaffen, mit dem auch Formteile mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke in guter Qualität herstellbar sind.
Ferner soll eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus ei- nem Partikelschaum bestehenden Formteils geschaffen werden, mit der sich das Verfahren in einfacher Weise ausführen lässt .
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist ebenfalls vorgesehen, dass die Wärmeenergie, die zum Aufschäumen und/oder Verschweißen bzw. Versintern der Kunststoff-Partikel notwendig ist, aus zwei verschiedenen Wärmequellen gemeinsam in die Formteilkavität eingebracht wird. Einerseits wird die Wärmeenergie mittels mehrerer Radiowellensender in die Formteilkavität eingebracht, indem von den Radiowellensendern Radiowellen abgestrahlt und der Formteilkavität zugeführt werden. Zusätzlich dazu sind mehrere Fluid-Temperiersysteme vorgesehen, mit denen zumindest ein die Formteilkavität begrenzendes Teilwerkzeug und vorzugsweise alle Teilwerkzeuge mittels eines die Fluid-Temperiersysteme durchströmenden Temperiertluids , beispielsweise Wasser, auf bereichsweise vorbestimmte Temperaturen gebracht und insbesondere erwärmt werden. Radiowellen im Sinne der Erfindung sind elektromagnetische Wellen in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 13,56 MHz, welche zu einer dielektrischen Erwärmung von einem nicht elektrisch leitenden Material führen können.
Die Radiowellen werden von den Radiowellensendern abgestrahlt, gelangen in den Formhohlraum und erwärmen die dort befindlichen Kunststoff-Partikel soweit, dass diese aufschäumen und zumindest oberflächlich anschmelzen und sich verbinden. Dies funktioniert insbesondere im mittleren Bereich der KunstStoff-Partikelanordnung, d.h. in der Mitte des auszubildenden Formteils gut, kann jedoch im Randbereich insbesondere bei stark strukturierten Bauteilen zu Problemen führen. Zu diesem Zweck sind die Fluid-Temperier- systeme vorgesehen, die die Teilwerkzeuge auf vorbestimmte Temperaturen erwärmen, indem ein Temperiertluid, vorzugsweise eine Temperierflüssigkeit und insbesondere Wasser das Teilwerkzeug durchströmt und damit die bereichsweise vorbestimmten Temperaturen bringt. Auf diese Weise ist erreicht, dass die Wandung der Formteilkavität auch in stark strukturierten und verwinkelten Konfigurationen ausreichend erwärmt ist, so dass die dort befindlichen Kunststoff- Partikel zuverlässig aufschäumen oder verschweißen oder versintern, so dass das herzustellende Formteil eine sehr gute Oberflächenqualität aufweist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mehrere Fluidtempe- riersysteme jeweils einen geschlossenen Fluid-Kreislauf aufweisen und einzeln oder gruppenweise unabhängig voneinander von einer Steuervorrichtung angesteuert werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass die Wandung der Formteilkavität bereichsweise auf unterschiedliche Temperaturen er- wärmt werden kann, um eine für die Dicke des auszubildenden Formteils sinnvolle Energiezufuhr zu erreichen.
Auch die Radiowellensender können einzeln oder in Gruppen unabhängig voneinander von der Steuervorrichtung angesteuert werden, um die Menge der mittels der Radiowellen in das auszubildende Formteil eingebrachten Energie bereichsweise unterschiedlich vorzusehen und an die Geometrie des auszubildenden Formteils anzupassen.
Um eine gute Temperatursteuerung zu erzielen, sind mehrere Temperatursensoren vorgesehen, die ebenfalls mit der Steuervorrichtung verbunden sind. Die Temperatursensoren geben Temperatur-Werte an die Steuervorrichtung ab, die aufgrund dieser Temperaturwerte die Fluid-Temperiersysteme und/oder die Radiowellensender ansteuert.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle die Formteilkavität begrenzenden Teilwerkzeuge jeweils zumindest zwei Fluid-Temperiersysteme aufweisen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Oberfläche der gesamten Formteilkavität bereichsweise unterschiedlich mit ausreichender Genauigkeit erwärmt wird.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Kunststoff- Partikel vor der Einbringung in die Formteilkavität mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, zumindest oberflächlich angefeuchtet werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die die Kunststoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch die zugeführte Wärmeenergie innerhalb der Formteilkavität verdampft wird. Auf diese Weise wird innerhalb der Formteilkavität ein Heißdampf erzeugt, der das Aufschäumen der Kunststoff-Partikel und deren Verschweißung oder Ver- sinterung fördert.
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Kunststoff-Partikel nach der Einbringung in der Formteilkavität, d.h. innerhalb der Formteilkavität mit einer ent¬ sprechenden Flüssigkeit beispielsweise Wasser, angefeuchtet werden .
In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die oben genannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass mehrere Fluid-Temperiersysteme vorgesehen sind, die jeweils einen geschlossenen Fluid-Kreislauf aufweisen und unabhängig voneinander von einer Steuervorrichtung ansteuerbar sind, dass mehrere Radiowellensender vorgesehen sind, die jeweils unabhängig voneinander von der Steuervorrichtung ansteuerbar sind, und dass mehrere Temperatursensoren vorgesehen sind, die mit der Steuervorrichtung verbunden sind.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weisen alle die Formteilkavität begrenzten Teilwerkzeuge jeweils zumindest zwei Fluid-Temperiersysteme auf.
Die Fluid-Temperiersysteme dienen dazu, jedes Teilwerkzeug und damit insbesondere dessen die Formteilkavität begrenzende Oberfläche zu erwärmen. Zusätzlich können das Fluid- Temperiersysteme auch dazu verwendet werden, die entsprechenden Teilwerkzeuge nach dem Herstellungsprozess des Formteil abzukühlen, indem kaltes Wasser durch die entsprechenden Kanäle innerhalb der Teilwerkzeuge durchgeleitet wird . In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle die Formteilkavität begrenzenden Teilwerkzeuge jeweils zumindest zwei Radiowellensender aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, durch individuelle Ansteuerung der Radiosender die von den Radiosendern in die Formteilkavität eingebrachte Energie bereichsweise unterschiedlich vorzusehen und somit an die Geometrie des auszubildenden Formteils anzupassen.
Vorzugsweise sind zumindest einige der Temperatursensoren an der Oberfläche der Formteilkavität angeordnet. Auf diese Weise kann während des Herstellungsvorgangs des Formteils eine Überwachung der Temperatur an der Mantelfläche des Formteils an unterschiedlichen Punkten erfolgen. Die Temperatursensoren geben entsprechende Werte an die Steuervorrichtung ab, die in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen die Fluid-Temperiersysteme und/oder die Radiowellensender ansteuert.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Befeuchtungseinheit vorgesehen, mittels der die Kunststoff-Partikel mit einer Feuchtigkeit, insbesondere Wasser, befeuchtbar sind. Die Befeuchtungseinheit, die entweder als Bad oder als Sprühvorrichtung ausgebildet sein kann, kann in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung in dem Zuführkanal angeordnet sein, durch den die Kunststoff-Partikel in die Formteilkavität eingebracht werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann sowohl innerhalb der Formteilkavität allerdings auch stromauf des Zuführkanals eine entsprechende Befeuchtungseinheit vorgesehen sein. Die den in der Formteilkavität befindlichen Kunststoff- Partikeln zugeführte Wärmeenergie und die Art und die Menge der die Kunststoff-Partikel befeuchtenden Flüssigkeit sind so aufeinander abgestimmt, dass die die Kunststoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch die zugeführte Wärmeenergie innerhalb der Formteilkavität verdampfbar ist. Auf diese Weise wird innerhalb der Formteilkavität ein Heißdampf erzeugt, der die KunstStoff-Partikel aufschäumt und/oder verschweißt oder versintert.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur
Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils in geöffnetem Zustand,
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Figur 1 in geschlossenem
Zustand bei Einbringung der Kunststoff-Partikel ,
Fig. 3 die Vorrichtung gemäß Figur 2 bei dem Aufschäumen und Verschweißen der Kunststoff-Partikel und
Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Figur 3 mit ausgebildetem
Formteil .
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, die ein oberes 1. Teilwerkzeug 11 und ein unteres 2. Teilwerkzeug 12 besitzt. Auf der Unterseite des 1. Teilwerkzeugs 11 ist eine Teilkavität 14 gebildet. In dem 1. Teilwerkzeug 12 sind zwei voneinander unabhängige Fluid-Temperiersysterae 15, 15a vorgesehen, die jeweils zumindest einen im 1. Teilwerkzeug 11 ausgebildeten Fluidkanal 16, 16a umfassen, der von einem Temperiertluid, beispielsweise heißem oder kalten Wasser in einem geschlossenen Kreislauf durchströmt werden kann, wie es durch die Pfeile Fi und F2 angedeutet ist.
In dem 1. Teilwerkzeug 11 ist ein 1. Temperatursensor 22 angeordnet, der die Temperatur des 1. Teilwerkzeugs 11 er- fasst und ein entsprechendes Temperatursignal über eine Leitung 21 an eine Steuervorrichtung 13 abgibt, die auf die Zuführung des Temperiertluids zu den Fluidkanälen 16, 16a Einfluss nehmen kann. Mittels der Fluid-Temperiersysteme 15 und 15a kann das 1. Teilwerkzeug 11 mit hoher Genauigkeit abschnittsweise auf eine gewünschte Temperatur gebracht und auf dieser gehalten werden.
In dem oberen 1. Teilwerkzeug 11 sind in der Wandung der Teilkavität 14 mehrere 2. Temperatursensoren 26 angeordnet, die jeweils über eine Leitung 27 mit der Steuervorrichtung 13 verbunden sind. Mittels der 2. Temperatursensoren 26 kann die Temperatur an der Mantelfläche des auszubildenden Formteils erfasst und überwacht werden.
Auf seiner Außenseite ist das 1. Teilwerkzeug 11 mit einer äußeren Wärmeisolierung 25 versehen.
Auf der der Teilkavität 14 abgewandten Oberseite des 1.
Teilwerkzeugs 11 ist ein Gehäuse 23 angeordnet, in dem im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Radiowellensender 24 aufgenommen sind. Jeder Radiowellensender 24 ist über eine Leitung 28 mit der Steuervorrichtung 13 verbunden. Mittels der Steuervorrichtung 13 können die Radiowellensender 24 unabhängig voneinander angesteuert und hinsichtlich ihrer Frequenz und/oder hinsichtlich der abgegebenen Energie eingestellt werden. Mittels der Radiowellensender 24 können Radiowellen durch das 1. Teilwerkzeug 11 hindurch in die Teilkavität 14 abgestrahlt werden.
Der bisher beschriebene Aufbau des oberen 1. Teilwerkzeugs 11 findet sich entsprechend auch beim unteren 2. Teilwerkzeug 12, wobei entsprechende Bauteile mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.
Das 1. Teilwerkzeug 11 und das 2. Teilwerkzeug 12 sind mit ihren Teilkavitäten 14 einander zugewandt und können zusammengefahren werden, wobei die Teilkavitäten 14 in geschlossenem Zustand eine Formteilkavität K bilden (s. Fig. 2) . Wie Figur 1 zeigt, besitzt die Teilkavität 14 des unteren 2. Teilwerkzeugs 12 einen abgestuften Querschnitt, so dass das mit der Vorrichtung hergestellte Bauteil eine bereichsweise verringerte Dicke aufweist. Das obere 1. Teilwerkzeug 11 unterscheidet sich von dem unterem 2. Teilwerkzeug 12 im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass es zusätzlich einen Zuführkanal 17 für Kunststoff-Partikel besitzt. Der Zuführkanal 17 umfasst einen im 1. Teilwerkzeug 11 ausgebildeten 1. Zuführkanal- Abschnitt 18, der in der Teilkavität 14 mündet und an seinem der Teilkavität 14 abgewandten Ende in einen 2. Zuführkanal-Abschnitt 19 übergeht, der mit einem nicht dargestellten Vorrat für Kunststoff-Partikel verbunden ist. In dem Zuführkanal 17 ist eine Befeuchtungseinheit 20 angeordnet, mit der die den Zuführkanal 17 durchströmenden Kunststoff-Partikel zumindest oberflächlich mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, befeuchtet werden können, so dass sie im befeuchteten Zustand in die Formteilkavität K eintreten.
Anhand der Figuren 2 bis 4 solle in Produktions zyklus zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils erläutert werden. Zunächst werden die beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 aus dem in Figur 1 dargestellten auseinandergefahrenen Zustand zusammengefahren, wobei die beiden Teilkavitäten 14 die Formteilkavität K bilden. Die beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 werden über die jeweiligen Fluid-Temperiersyteme 15, 15a erwärmt und auf vorbestimmten Temperaturen gebracht, wobei die Temperaturen in Abhängigkeit von der Geometrie des Bauteils unterschiedlich sein können. Wenn die beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 und damit die Wandung der Formteilkavität 14 die gewünschten Temperaturen erreicht haben, werden die Kunststoff-Partikel durch den Zuführkanal 17 in die Formteilkavität eingefüllt, wie es durch den Pfeil P in Figur 2 angedeutet ist. Beim Durchlaufen der Befeuchtungseinheit 20 werden die Kunststoff- Partikel mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oberflächlich angefeuchtet.
Anschließend werden die Radiowellensender 24 aktiviert (s. Fig. 3) und die von den Radiowellensendern 24 ausgesandten Radiowellen auf die in der Formteilkavität K befindlichen Kunststoff-Partikel gerichtet. Die auf den angefeuchteten Kunststoff-Partikeln befindliche Flüssigkeit verdampft und es wird ein Heißdampf erzeugt, der die Kunststoff-Partikel aufschäumt und/oder verschweißt bzw. versintert. Die mittels des Fluid-Temperiersystems 15 erwärmte Wandung der Formteilkavität K sorgt dafür, dass auch die nahe der Wandung angeordneten Kunstsoff-Partikel aufschäumen und/oder verschweißen oder versintern, so dass ein Formteil mit ei- ner sehr guten Oberflächenqualität erzeugt wird. Diejenigen Radiowellensender 24, deren Radiowellen auf den Bereich des Formteils auftreffen, der eine geringere Dicke aufweist, werden von der Steuervorrichtung 13 so angesteuert, dass sie Radiowellen mit einer anderen Frequenz und einer geringeren Energieabgabe abgeben. In Abhängigkeit von den von den 2. Temperatursensoren 26 gemessenen Temperaturen an der Mantelfläche des auszubildenden Formteils werden die Radiowellensender 24 so angesteuert, dass in der gesamten Form- teilkavität K eine gleichmäßige Wärmeverteilung infolge der von den Radiowellensendern 24 abgegebenen Radiowellen und der von den Fluid-Temperiersystemen 15, 15a eingebrachten Wärmeenergie gegeben ist. Nach erfolgter Verschweißung oder Versinterung der Kunststoff-Partikel in der Formteilkavität K werden die Radiowellensender 24 abgestellt und die beiden Teilwerkzeuge 11 und 12 werden durch die jeweiligen Fluid-Temperiersysteme 15, 15a auf eine Entformungstemperatur abgekühlt (s. Fig. 4). Nach Erreichen der Entformungstemperatur öffnet die
Vorrichtung 11 und das stabilisierte Formteil kann entnommen werden. Es ist somit wieder der in Figur 1 dargestellte Zustand erreicht, von dem aus der vorgenannte Zyklus erneut abläuft .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, wobei Kunststoff-Partikel in eine Formteilkavität (K) eingebracht werden und dort unter Zuführung von Wärmeenergie aufgeschäumt und/oder versintert werden, wobei die Wärmeenergie mittels zumindest eines Radiowellensenders
(24) und mittels zumindest eines Fluid-Temperier- systems (15) eingebracht wird, wobei Radiowellen mittels des Radiowellensenders (24) in die Formteilkavität (K) eingebracht werden und wobei zumindest ein die Formteilkavität (K) begrenzendes Teilwerkzeug
(11, 12) mittels eines das Fluid-TemperierSystem (15) durchströmenden Temperierfluids auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fluid-Temperiersysteme (15, 15a) vorgesehen sind, die jeweils einen geschlossenen Fluid- Kreislauf aufweisen und unabhängig voneinander von einer Steuervorrichtung (13) angesteuert werden, dass mehrere Radiowellensender (24) vorgesehen sind, die jeweils unabhängig voneinander von der Steuervorrich- tung (13) angesteuert werden, und dass mehrere Temperatursensoren (22, 26) vorgesehen sind, die mit der Steuervorrichtung (13) verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle die Formteilkavität (K) begrenzenden Teilwerkzeuge (11, 12) jeweils zumindest zwei Fluid- Temperiersysteme (15, 15a) aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Kunststoff-Partikel vor der Einbringung in die Formteilkavität (K) mit einer Flüssigkeit angefeuchtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoff-Partikel nach der Einbringung in die Formteilkavität (K) mit einer Flüssigkeit angefeuchtet werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich net, dass als Flüssigkeit zum Anfeuchten der Kunststoff-Partikel Wasser verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die die KunstStoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch die zugeführte Wärmeenergie innerhalb der Formteilkavität (K) verdampft wird .
Vorrichtung zur Herstellung eines aus einem Partikelschaum bestehenden Formteils, mit mehreren Teilwerkzeugen (11, 12), die jeweils eine Teilkavität (14) aufweisen, wobei die Teilkavitäten (14) im Zusammen- wirken eine Formteilkavität (K) bilden, wobei zumindest eines der Teilwerkzeuge (11, 12) einen Zuführkanal (17) aufweist, durch den Kunststoff-Partikel in die Formteilkavität (K) einbringbar sind, wobei zumindest eines der Teilwerkzeuge (11, 12) ein Fluid- Temperiersystem (15, 15a) besitzt, mittels dessen das Teilwerkzeug (11, 12) auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmbar ist, und wobei zusätzlich zumindest ein Radiowellensender (24) vorgesehen ist, mittels dessen Radiowellen in die Formteilkavität (K) einbringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fluid- Temperiersysteme (15, 15a) vorgesehen sind, die jeweils einen geschlossenen Fluid-Kreislauf aufweisen und unabhängig voneinander von einer Steuervorrichtung (13) ansteuerbar sind, dass mehrere Radiowellensender (24) vorgesehen sind, die jeweils unabhängig voneinander von der Steuervorrichtung (13) ansteuerbar sind, und dass mehrere Temperatursensoren (26) vorgesehen sind, die mit der Steuervorrichtung (13) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle die Formteilkavität (K) begrenzenden Teilwerkzeuge (11, 12) jeweils zumindest zwei Fluid- Temperiersysteme (15, 15a) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle die Formteilkavität (K) begrenzenden Teilwerkezuge (11, 12) jeweils zumindest zwei Radiowellensender (24) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Temperatursenso- ren (26) an der Oberfläche der Formteilkavität (K) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befeuchtungseinheit (20) vorgesehen ist, mittels der die Kunststoff-Partikel mit einer Flüssigkeit befeuchtbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinheit (20) in dem Zuführkanal (17) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kunststoff-Partikel befeuchtende Flüssigkeit durch die zugeführte Wärmeenergie innerhalb der Formteilkavität (K) verdampfbar ist.
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