PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69206405T2 15.05.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0574475
Titel VERFAHREN ZUM HÄRTEN EINES FORMWERKZEUGES.
Anmelder AGA AB, Lidingö, SE
Erfinder LARSSON, Owe, Gunnar, Torbjörn, S-263 54 Höganäs, SE
Vertreter Hoffmann, Eitle & Partner Patent- und Rechtsanwälte, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69206405
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.03.1992
EP-Aktenzeichen 929060648
WO-Anmeldetag 04.03.1992
PCT-Aktenzeichen SE9200135
WO-Veröffentlichungsnummer 9215439
WO-Veröffentlichungsdatum 17.09.1992
EP-Offenlegungsdatum 22.12.1993
EP date of grant 29.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1996
IPC-Hauptklasse B29C 33/04

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Temperieren eines Formwerkzeugs, das der Herstellung von Produkten aus natürlichen oder synthetischen Polymeren dient, wobei das Formwerkzeug eines oder mehrere Formteile umfaßt, die aus gesintertem Metall mit kommunizierenden Poren hergestellt sind. Die Formteile werden durch das Pressen eines pulverisierten Materials bei einem hohen Druck und dem Sintern bei einer hohen Temperatur erhalten. Ein Formhohlraum wurde anschließend in dem Formteil oder Formteilen hergestellt. Vorzugsweise ist die äußere umhüllende Oberfläche des Formwerkzeugs dicht.

Von dem schwedischen Patent 85 01 589-9 ist es vorbekannt, Formteile aus gesintertem Metall herzustellen, wobei die Formteile kommunizierende Poren erhalten. Ein Formhohlraum wird in den Formteilen, die zusammen eine Form zusammensetzen, die der Herstellung von Produkten aus natürlichen oder synthetischen Polymeren durch Spritzgußverfahren dient, hergestellt.

Wenn der Formhohlraum fertiggestellt worden ist, werden die Manteloberflächen abgedichtet. Der Kern der bekannten Erfindung besteht in der Ausbildung eines Reservoirs in Porensystem der Form zur zeitweiligen Aufnahme von Luft oder einem anderen Gas, das beim Spritzgußverfahren gebildet wird. Wenn die Gußform nach jedem Produktionszyklus geöffnet wird, wird das Gas wieder von dem Reservoir freigesetzt.

Das oben offenbarte, bekannte Verfahren arbeitet sehr gut. Bei einigen Anwendungsfällen sind jedoch Schwierigkeiten beim Einstellen der Temperatur in den verschiedenen Teilen des Formwerkzeugs. Weiterhin werden in bestimmten Fällen die Poren durch Nebenprodukte verstopft, die beim Guß der Polymerprodukte gebildet werden. Beispielsweise besteht beim Spritzguß von Thermoplasten in Stahlformen oft etwa 80% des Produktionszyklus aus Abkühlzeit. Das Thermoplast wird über eine Öffnung oder eine andere Düse mit einer Temperatur von etwa 90ºC bis 300ºC in den Formhohlraum injiziert. Das Kunststoffprodukt wird in dem Formhohlraum durch Wärmeleitung gekühlt und die Wärme wird durch Kühlwasser in außerhalb des Formhohlraumes angeordneten oder in den Formstahl gebohrte Kanäle entfernt.

Wenn Kühlkanäle in den Formstahl gelegt werden, erhält man oft das Problem, daß sie den Formaufbau schwächer machen. Selbstverständlich ist dies insbesondere für schmale Bereiche wahr. Ein schwacher Formaufbau kann nicht akzeptiert werden. Daher werden bestimmte Bereiche der Form nicht mit Kühlkanälen versehen, was selbstverständlich zu einem ungenügenden Kühlen führt.

Ein anderes beträchtliches Problem ist es, in der Lage zu sein, Kühlkanäle in Verbindung mit einem komplexen Formhohlraum anzuordnen. Dies führt zu einem ungleichmäßigen Kühlen oder Temperieren des Formhohlraumes und auch einer Verschlechterung der Qualität des Kunststoffproduktes.

Ein anderes sehr häufiges Problera, insbesonere bei der Herstellung großer Produkte, ist es, daß der Strömungsweg, d.h. die Entfernung von dem Einspritzort zur Mitte des Produktes, so lang ist, daß der Kunststoff zu sehr abgekühlt wird, bevor er den gesamten Hohlraum ausgefüllt hat. Dann erhalten oft bestimmte innere Teile des Hohlraumes Fehler in bezug auf den gegossenen Kunststoff.

Somit ist eine ungleichmäßige Temperierung des Formhohlraumes ein großes Problem sowohl beim Gießen von Thermoplasten als auch von in der Wärme härtenden Stoffen.

In dem US-Patent 5,021,203 ist ein Verfahren zum Lösen der obigen Temperierschwierigkeit und der Schwierigkeit mit dem Verstopfen der Poren offenbart. Danach wird die Temperatur in einem Formwerkzeug zur Herstellung von Produkten aus natürlichen oder synthetischen Polymeren reguliert.

Das Formwerkzeug umfaßt ein oder mehrere Formteile aus gesintertem Metall mit kommunizierenden Poren, die durch das Pressen eines pulverförmigen Materials bei einem hohen Druck und Sintern bei einer hohen Temperatur erhalten werden. Ein Hohlraum wurde dann in dem Formteil oder Teilen hergestellt. Dieporen sind offen in Richtung des Formhohlraumes, während die äußere Manteloberfläche des Formwerkzeugs gegen Leckage abgedichtet wird.

Ein Erhitzungspuffer wird in dem Formwerkzeug angeordnet durch Füllen der kommunizierenden Poren mit einer Flüssigkeit einer hohen Verdampfungstemperatur. Der Druck auf die Flüssigkeit in den Poren wird mittels eines geeigneten Druckerzeugers reguliert, der mit den kommunizierenden Poren in dem Formwerkzeug verbunden ist. Der Druck ist eingerichtet, daß er automatisch erhöht wird, um dem inneren Druck des Gusses gegen die Flüssigkeit in den Poren gegenzuwirken, wenn Polymer in das geschlossene Formwerkzeug eingeführt wird. Der Druck wird anschließend automatisch erniedrigt, wenn das Formwerkzeug wieder geöffnet wird und der innere Druck des Gußmaterials abfällt. Auf diese Weise werden die Poren vorzugsweise mit der obigen Flüssigkeit während des gesamten Produktionszyklus gefüllt.

Die Flüssigkeit verhindert, daß die Poren durch Nebenprodukte verstopft werden, die beim Guß der Polymerprodukte gebildet werden oder durch Füllmittel etc. in dem verwendeten Polymermaterial. Demgemäß werden solche Nebenprodukte in die Polymerprodukte eingeschlossen anstelle die Poren in den porösen Formteilen des Formwerkzeuges zu verstopfen.

Die Flüssigkeit soll Luft, Dampf und andere Gase absorbieren, die möglicherweise bei dem Guß gebildet werden. Diese Gase können dann von der Flüssigkeit freigesetzt werden, wenn das Formwerkzeug nach jedem Produktionszyklus geöffnet wird.

Da die Flüssigkeit gleichmäßig in dem gesamten Porensystem verteilt ist, wird eine gleichmäßige Temperierung des Formwerkzeuges erreicht.

Wenn notwendig, kann das Formwerkzeug durch äußere Aggregate und/oder durch das Zirkulieren eines temperaturregulierenden Stoffes über Kanäle mit dichten Wänden, die in den porösen Formteilen oder irgendwelchen anderen Teilen des Formwerkzeuges angeordnet sind, erhitzt oder gekühlt werden.

Gewöhnlich wird die Temperatur in dem Formwerkzeug auf zwischen etwa +20ºC und etwa +170ºC geregelt. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, auch außerhalb dieses Intervalles zu arbeiten. Die obere Grenze der Temperatur ist die Verdampfungstemperatur der verwendeten Flüssigkeit.

Somit wird, gemäß dem US-Patent 5,021,203 eine temperaturausgleichende Wirkung im Formwerkzeug durch die Verteilung einer Flüssigkeit mit einer hohen Verdampfungstemperatur in den kommunizierenden Poren erreicht.

Manchmal ist es wünschenswert, ein Formwerkzeug in einer sorgfältigeren Weise temperieren zu können, um optimale Gußbedingungen einzustellen und damit den kürzestmöglichen Produktionszyklus für die hergestellten gegossenen Polymerprodukte.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich gewesen, dem obigen Wunsch zu genügen und ein Verfahren zur Temperierung eines Formwerkzeuges zu entwickeln, das der Herstellung von Produkten aus natürlichen oder synthetischen Polymeren dient, wobei auch das Formwerkzeug eines oder mehrere Formteile umfaßt, die aus gesintertem Metall mit kommunizierenden Poren hergestellt sind, die durch das Pressen bei einem hohen Druck und Sintern bei einer hohen Temperatur eines pulverförmigen Materials erhalten werden, wobei in dem Formteil oder -teilen ein Formhohlraum hergestellt worden ist, wobei vorzugsweise die äußere Manteloberfläche des Formwerkzeuges dicht ist. Das Verfahren umfaßt das dichte Verbinden eines oder mehrerer Kanäle, kapillarer Röhren oder von ähnlichem durch die dichte äußere Manteloberfläche mit dem darin angeordneten Formstoff des Formwerkzeuges, wobei der Stoff eine große Anzahl von kleinen kommunizierenden Poren umfaßt, und das Einspeisen eines Gases, das einen geeigneten Zustand und eine geeignete Temperatur besitzt, durch die Kanäle, wobei eine schnelle Temperierung des Formwerkzeuges auf ein gewünschtes Maß erzeugt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird kaltes oder warmes Gas durch die Kanäle eingespeist.

Nach einer anderen Ausführungsform wird Gas im Flüssigzustand durch die Kanäle gespeist. Die Flüssigkeit wird in den gasförmigen Zustand überführt durch Expansion im Formwerkzeug außerhalb der Kanäle, wobei eine starke Kühlung des Formwerkzeuges erreicht wird.

In beiden Ausführungs formen kann das verwendete Gas aus Kohlendioxid, Stickstoff, Luft oder einem anderen Gas bestehen. Selbstverständlich kann der flüssige Phasenzustand des verwendeten Gases in einer gewöhnlichen Weise durch Komprimierung der Gasphase erhalten werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung, in der Gas in flüssigem Zustand verwendet wird, ist das Formwerkzeug mit zumindest einem Expansionsraum versehen, der im Inneren der äußeren dichten Manteloberfläche hergestellt ist. Eine kapillare Röhre oder ein Kanal für das eingefüllte Gas in flüssigem Zustand läuft in den Expansionsraum. Die Flüssigkeit wird im Expansionsraum sich in gasförmigen Zustand ausdehnen und anschließend sich durch die kommunizierenden Poren verteilen und dabei das Formwerkzeug kühlen.

Die kapillare Röhre oder der Kanal kann entweder frei in den Expansionsraum laufen oder sich gegen die poröse Wand des Formwerkzeuges erstrecken. In beiden Fällen ist es wichtig, daß der Expansionsraum in bezug auf Leckage gegen die äußere Manteloberfläche des Formwerkzeuges abgedichtet ist.

Das Formwerkzeug kann mit einem, zwei oder mehreren Expansionsräumen mit begleitenden kapillaren Röhren oder Kanälen versehen sein, die von der Größe des Formwerkzeuges, der erwünschten Kühlwirkung etc. abhängen. Bei der Verwendung eines Formwerkzeuges, bestehend aus einem beweglichen und einem feststehenden Teil, ist es oft geeignet, einen Expansionsraum in jedem der beiden Teile zu besitzen.

Die kapillaren Röhren können auch eine andere Funktion zusätzlich zur oben beschriebenen besitzen. Somit können sie auch zur Evakuierung von eingeschlossener Luft und/oder anderen Gasen von dem Gußhohlraum aus dem Guß heraus verwendet werden. Diese Gase werden oft beim Gießen des Polymers gebildet.

Demgemäß ist es beim Spritzguß als eine erste Maßnahme geeignet, wenn die Form geschlossen worden ist und der Kunststoff eingespritzt worden ist, das von dem Polymer freigesetzte Gas durch die kapillaren Röhren zu evakuieren und dann das Kühlgas in flüssigem Zustand oder kaltem gasförmigen Zustand durch die kapillaren Röhren einzuspeisen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind ausgewählt Teile der Manteloberfläche offen. Dann kann das freigesetzte Gas durch die Wand der Form evakuiert werden. Vorzugsweise wird diese Alternative zusammen mit kapillaren Röhren verwendet, die zu demselben Zweck wie oben verwendet werden. Gewöhnlich ist die Manteloberfläche in dem Bereich um die kapillare Röhre dicht, um die beste Wirkung des Temperiermediums zu ergeben, das durch die kapillare Röhre gespeist wird. Somit wird das Temperiergas sich durch die Poren der Form verteilen und nicht so schnell wieder aus der Form über die offenen Teile der Manteloberfläche entkommen, wenn die offenen Teile eine bestimmte Entfernung vom Einlaß der kapillaren Röhre angeordnet sind.

Wenn beispielsweise zwei kapillare Röhren mit begleitenden Expansionsräumen verwendet werden, kann das die Temperatur regulierende Gas in einer kapillaren Röhre eingespeist werden, während eingeschlossene Luft und/oder Gas, das von dem Polymer freigesetzt wird, über die andere Röhre evakuiert werden kann.

Der Gußhohlraum kann in solch einer Weise hergestellt werden, daß die Poren geöffnet oder geschlossen in Richtung des Formhohlraumes sind. Es ist ebenfalls möglich, den Formhohlraum in solch einer Weise aufzubauen, daß ein Bereich von Poren, der an dem Formhohlraum angrenzt, geschlossen ist, während ein anderer Bereich dieser Poren offen ist.

Wenn irgendein Bereich der Poren, die an dem Gußhohlraum angrenzen, offen ist, wird natürlich das die Temperatur regulierende Gas in Kontakt mit dem Kunststoffprodukt kommen, das bei dem Guß erzeugt wird. Wenn die Form anschließend geöffnet wird, wird das Gas durch die Poren und in dem Formhohlraum ausströmen. Dieses in den Formhohlraum einströmende Gas kann zum Auswerfen des hergestellten Produktes aus der Form verwendet werden, wenn die Form nach jedem Gußzyklus geöffnet wird. Dabei können die gewöhnlichen mechanischen oder pneumatischen Auswerfer in dem Gußwerkzeug oft fortgelassen werden. Das wird die Zykluszeit verringern, die die Auswurfzeit einschließt. Mechanische und pneumatische Auswerfer geben nämlich unerwünschte Zeichen auf den hergestellten Produkten, wenn das Polymer nicht ausreichend vor dem Auswurf des Produktes abgekühlt worden ist. Um solche Probleme zu vermeiden, ist es daher bei herkömmlichen Verfahren notwendig, eine längere Kühlzeit zu besitzen als gemäß der Erfindung, wo das Gas die gegossenen Produkte auswirft. Das Gas wird über eine große Oberfläche verteilt, möglicherweise die gesamte Oberfläche des Produktes und hinterläßt keine Spuren.

Wenn mechanische oder pneumatische Auswerfer als eine Ergänzung verwendet werden, können sie mit einem geringeren Druck betätigt werden oder an einem günstigeren Platz angeordnet werden, da das Gas beim Auwurf der gegossenen Produkte mithilft. Somit kann auch in diesem Fall die Abkühlzeit und damit die Zyklus zeit im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren verringert werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann die Temperatur im Formwerkzeug auf das erwünschte Maß durch abwechselndes Einspeisen von warmem oder kaltem Gas durch die Kanäle reguliert werden.

Bei einer anderen geeigneten Ausführungsform der Erfindung wird warmes Gas durch die Kanäle vor dem Füllen des Formhohlraumes mit Polymer eingespeist. Wenn der Formhohlraum mit Polymer gefüllt worden ist, wird das Formwerkzeug anschließend durch das Einspeisen von Gas in gasförmigem oder flüssigem Zustand durch die Kanäle gekühlt. Dadurch wird die Zykluszeit für die Herstellung jedes Polymerproduktes maximal verringert. Da die Temperatur in dieser Weise reguliert werden kann, können auch die Polymerisierreaktionen beeinflußt und bei einer optimalen Temperatur gelenkt werden.

In dem vorgeheizten Formwerkzeug wird das Polymer für eine längere Zeit auf einer höheren Temperatur gehalten, was in einer geringen Viskosität beim Einfüllen des Gußmaterials resultiert. Dabei wird das Gußmaterial leicht und schnell eingefüllt. Trotzdem kann die Abkühlzeit kurz sein in Abhängigkeit von der obigen wirkungsvollen Kühlung mit Gas.

Beispielsweise bei dem Spritzguß von Thermoplast ist die geringe Viskosität des Polymers hilfreich, da Spitzgußmaschinene mit einem geringeren Injektionsdruck als gewöhnlich verwendet werden können. Selbstverständlich werden die Investitionskosten beträchtlich verringert, wenn solche kleinere Spritzgußmaschinen verwendet werden können.

Bei der zuletzt erwähnten Alternative kann warmes Gas über die Kanäle bereits beim Auswerfen des Polymerproduktes bereitgestellt werden. Dadurch wird die Zyklus zeit extrem kurz.

Vorzugsweise besteht das verwendete Kunststoffmaterial aus einem Thermoplast so wie Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polystyrol und Polyethylentherephthalat oder ein ionomerer Thermoplast so wie Ethylenacrylat-Polymer. Die Erfindung funktioniert jedoch sehr gut, unabhängig, welches Polymer in dem Formwerkzeug verwendet werden soll. Daher ist es auch möglich, unter Wärme erhärtende Stoffe, so wie Polyester, Phenolkunststoff und Aminokunststoff, mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung zu verwenden.

Beim Guß von Polypropylen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Produkte mit einer größeren Transparenz als gewöhnlich erhalten werden. Dieser positive Effekt hängt von der extremen Kühlmöglichkeit gemäß der Erfindung ab. Verglichen mit Polyvinylchlorid besitzt beispielsweise Polypropylen viele positive Eigenschaften, nicht zuletzt von einem Umweltgesichtspunkt. Da Polyvinylchlorid problemlos zu Produkten, die so klar wie Glas sind, gegossen werden kann, ist dieser Kunststoff für viele Anwendungen verwendet worden, bei denen Polypropylen in einem sehr geringen Maß verwendet wurde. Somit ist die vorliegende Erfindung epochal in bezug auf die Verwendung von Polypropylen zur Herstellung von Kunststoffflaschen, beispielsweise.

Geeigneterweise kann die Temperatur des Formwerkzeuges auf +200ºC bis -25ºC reguliert werden.

Das gemäß der Erfindung temperierte Formwerkzeug dient dem Spritzguß, Druckguß, Blasformverfahren, Extrusionsformverfahren, Temperaturgußverfahren oder der Folienherstellung.

Die vorliegende Erfindung wird weiter in Verbindung mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben und den beigefügten Figuren, von denen

Fig. 1 in einer vereinfachten Weise einen Querschnitt eines Spritzgußwerkzeuges und gewisse periphere Ausrüstungsgegenstände in Verwendung bei einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt eine Modifikation der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Spritzgußwerkzeug, umfassend eine bewegbare Hälfte 1 und eine feststehende Hälfte 2 gezeigt. Jede Formhälfte umfaßt ein Formteil 3, 4, das aus einem porösen gesinterten Material mit kommunizierenden Poren, wie oben beschrieben, hergestellt ist. Im Teil 3 ist ein Expansionsraum 5, in den eine kapillare Röhre 5 läuft. Auch das Teil 4 beinhaltet einen Expansionsraum 7, in den eine kapillare Röhre 8 läuft. Die kapillaren Röhren 6 und 8 laufen jeweils frei in die Expansionsräume 5 und 7 und enden eine kurze Entfernung vor der inneren Wand der Expansionsräume.

Zwischen den Formhälften 1 und 2 ist ein Formhohlraum 9 gebildet. Die Formteile 3 und 4 besitzen Poren, die in Richtung des Formhohlraumes 9 offen sind. An der Außenseite sind die Formteile 3 und 4 mit nicht porösen Formteilen 10 und 11 jeweils auf allen Seiten versehen. Höhlungen 13 und 14 für die kapillaren Röhren 6 und 8 jeweils sind in den Formteilen 10 und 11 hergestellt.

Dichtungen 15 sind zwischen den Teilen 3 und 10 und 4 und 11 jeweils angeordnet. Dichtungen 16 sind ebenfalls zwischen den äußeren Oberflächen der kapillaren Röhren 6, 8 und den Aushöhlungen 13 und 14 jeweils angeordnet.

Ein Behälter 17 mit flüssigem Kohlendioxid ist mit den kapillaren Röhren 6, 8 verbunden. Die Gasversorgung kann durch Handventile 18 reguliert werden. Kühlgas im gasförmigen Zustand, Luft und/oder Gase, die beim Guß des Kunststoffes gebildet werden, können über die Röhren 19 und Handventile 20 evakuiert werden.

Das Zuführen von Kühlgas in flüssigem Zustand, das Evakuieren von Kühlgas im flüssigen Zustand und möglicherweise auch von dem Polymer gebildeten Gasen wie auch das Öffnen und Schließen des Formwerkzeuges etc., kann mittels einer Regeleinheit 21 gelenkt werden.

Das Formwerkzeug gemäß Fig. 2 entspricht genau dem gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß die kapillaren Röhren 6, 8 nicht frei in die Expansionsräume 5 und 7 jeweils laufen, sondern sich all den Weg zur inneren Wand der Expansionsräume erstrecken. Dieselben Referenznummern sind für entsprechende Details der zwei Figuren verwendet.

Beispiel 1 zeigt den Spritzguß eine kleinen Deckels aus Polypropylen mittels eines Formwerkzeuges, das gemäß Fig. 1 aufgebaut ist, wobei das gegossene Produkt aus der Form mittels eines Temperiergases ausgeworfen wird. Beispiel 2 illustriert den Spritzguß einer Pumpenmembran, wobei die Membran aus der Form mittels eines Temperiergases ausgeworfen wird. Beispiel 3 zeigt die Herstellung einer Trennwand aus Polypropylen, wobei der Herstellzyklus durch lokales Kühlen des Injektionsortes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verringert wird.

Beispiel 1

Ein Spritzgußwerkzeug gemäß Fig. 1 wurde für die Herstellung eine schmalen Deckels aus Polypropylen verwendet. Anschließend wurde das Formwerkzeug zuerst geschlossen, woraufhin das Polymermaterial injiziert wurde. Kohlendioxid in flüssigem Zustand wurde über die kapillaren Röhren 6 und 8 eingespeist. Dann wurde das Kohlendioxid in flüssigem Zustand im gasförmigen Zustand durch die Expansion in den Expansionsräumen 5 und 7 überführt. Das Gas wurde sofort in den kommunizierenden Poren der Formteile 3 und 4 verteilt, wobei eine starke Kühlwirkung erreicht wurde. Somit wurde die Temperatur in diesen Teilen auf -10ºC verringert.

Das Formwerkzeug wurde geöffnet, woraufhin eine zusätzliche Zugabe von flüssigem Kohlendioxid über die kapillare Röhre 8 eingebracht wurde. Das flüssige Kohlendioxid wurde dann in Gas im Expansionsraum 7 umgewandelt. Das Gas wurde sofort in den kommunizierenden Poren des Teiles 4 verteilt und führte zu einem Ausstoß des Kunststoffproduktes aus dem Formwerkzeug, woraufhin der Herstellzyklus wiederholt wurde. Die hergestellten Kunststoffprodukte waren ziemlich transparent. Die beabsichtigte Temperatur in dem Formhohlraum 9 wurde mittels eines Thermoelementes (nicht in den Figuren dargestellt) reguliert, das in dem Formhohlraum oder nahe zu diesem angebracht wurde. Die Menge von benötigtem Kühlgas zum Aufrechterhalten der erwünschten geringen Temperatur wurde mittels der Kontrolleinheit 21 in Zusammenarbeit mit dem Thermoelement geregelt.

Die Zyklus zeit war 9 Sekunden bei dem obigen Spritzgußverfahren mittels eines Spritzgußwerkzeuges gemäß der Erfindung.

Bei der Herstellung desselben Produktes in einem herkömmlichen Spritzgußwerkzeug, das nicht mit irgendwelchen Formteilen mit kommunizierenden Poren gemäß der Erfindung versehen ist, und nur mit Wasser gekühlt wird, war die Zykluszeit 14 Sekunden.

Somit führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer außergewöhnlichen Zeitersparnis, die die Kosten pro spritzgegossenem Produkt in einem korrespondierenden Maße verringert.

Beispiel 2

Ein Spritzgußwerkzeug mit demselben prinzipielleh Aufbau wie gemäß Fig. 1, außer einigen wenigen Modifikationen, wurde zur Herstellung einer Pumpenmembran aus Polyurethan verwendet.

Die Membran hatte eine kreisförmige Oberfläche mit einer Dicke von etwa 15 mm und einen Durchmesser von etwa 180 mm.

In diesem Falle war das Spritzgußwerkzeug mit zwei kapillaren Röhren 6 versehen, die in zwei verschiedene Teile des Formteiles 3 liefen und zwei kapillaren Röhren 8, die in zwei unterschiedliche Punkte des Formteiles 4 liefen.

Selbstverständlich war der Querschnitt des Formhohlraumes in diesem Fall hauptsächlich rechteckig und nicht, wie in Fig. 1 gezeigt, aufgebaut.

Zuerst wurde das Formwerkzeug geschlossen, woraufhin das Polymermaterial injiziert wurde. Flüssiges Kohlendioxid wurde anschließend über die kapillaren Röhren 6 und 8 eingespeist. Das flüssige Kohlendioxid wurde dann in Gas umgewandelt durch Expansion in den Expansionsräumen 5 und 7. Das Gas wurde sofort in den kommunizierenden Poren der Formteile 3 und 4 verteilt, wobei eine starke Kühlwirkung erreicht wurde.

Anschließend wurde das Formwerkzeug geöffnet, woraufhin flüssiges Kohlendioxid über die kapillaren Röhren 6 in einer zusätzlichen Zugabe eingespeist wurde. Das flüssige Kohlendioxid wurde in Gas umgewandelt in den Expansionsräumen 8. Das Gas wurde sofort in den kommunizierenden Poren in dem Teil 3 verteilt, was zu einem Auswurf des Kunststoffproduktes aus dem Formwerkzeug führte, woraufhin der Produktionszyklus wiederholt wurde.

Die hergestellte Membran war vollständig vollkommen, ohne irgendwelche Eindrücke, Porosität oder Einschlüsse von Luft.

Die Produktionsgeschwindigkeit des obigen Spritzgusses mittels eines Spritzgußwerkzeuges gemäß der Erfindung war 36 hergestellte Membrane pro Stunde. Die Ausschußrate war 0%.

Bei der Herstellung desselben Produktes in einem herkömmlichen Spritzgußwerkzeug, das nicht mit irgendewelchen Formteilen und kommunizierenden Poren gemäß der Erfindung versehen ist und nur mit Wasser gekühlt ist, war die Produktionsgeschwindigkeit 30 Produkte pro Stunde. Darüber hinaus war es notwendig, 40% der hergestellten Membranen zurückzuweisen.

Bei der herkömmlichen Herstellung der Membrane blieb sie oft in der feststehenden Formhälfte hängen in Abhängigkeit von einem Vakuumeffekt und einer Anhaftung. Dann mußte sie mit einem Werkzeug so wie einem Schraubenzieher entfernt werden. Dies erzeugte die obige hohe Ausschußrate aufgrund von nicht akzeptierbaren Spuren dieser Werkzeuge in den Membranen. Weiterhin traten Schwierigkeiten mit dem Entfernen von Luft oft bei der Herstellung auf, was oftmals zu Luftblasem und Porosität der Membranen führte.

Diese Schwierigkeiten können vollständig gemäß der Erfindung vermieden werden. Die Membran wird leicht durch das Gas ausgeworfen. Die Schwierigkeiten mit dem Entfernen von Luft sind ebenfalls gelöst. Selbstverständlich resultiert die verringerte Kassation in Kombination mit einer verringerten Zyklus zeit gemäß der Erfndung in einer beträchtlich verbesserten Herstellung nicht zuletzt von einem wirtschaftlichen Gesichtspunkt.

Beispiel 3

In einem herkömmlichen Spritzgußwerkzeug mit Wasserkühlung wurden Trennwände aus Polypropylen für eine Schublade hergestellt. Die Zykluszeit wurde lang, 27,4 sek, aufgrund von Überhitzung in dem Wärmekanaleinlaß.

Eine geringfügige Änderung des Formwerkzeuges wurde durchgeführt, indem eine kleine Aussparung in einer Formhälfte gegenüberliegend der Eingußöffnung hergestellt wurde. In dieser Aussparung wurde ein poröses Formteil aus gesintertem Material gemäß der Erfindung angeordnet. Das Formteil war wie eine Umhüllung geformt und mit der Öffnung nach unten angeordnet. Eine kapillare Röhre lief in die Umhüllung.

Zuerst wurde das Formwerkzeug geschlossen, woraufhin das Polymermaterial injiziert wurde. Flüssiges Kohlendioxid wurde anschließend über die kapillare Röhre eingespeist. Das flüssige Kohlendioxid wurde durch die Expansion im Inneren des als Umhüllung geformten Teiles in Gas umgewandelt. Das Gas wurde sofort in den kommunizierenden Poren des als Umhüllung geformten Teiles verteilt, woraufhin eine starke Kühlwirkung in dem Bereich der Einspritzöffnung erreicht wurde. Die Zykluszeit wurde 20,2 sek.

Das Werkzeug wurde wieder geöffnet und die hergestellte Trennwand wurde entfernt. Das Formwerkzeug wurde geschlossen und der Zyklus wurde wiederholt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, da diese in verschiedenen Weisen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung, wie sie in den begleitenden Ansprüchen definiert ist, modifiziert werden kann.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Temperieren eines Formwerkzeuges zur Herstellung von Produkten aus natürlichen oder synthetischen Polymeren, wobei das Formwerkzeug ein oder mehrere Formteile (3, 4) umfaßt, die aus gesintertem Metall mit kommunizierenden Poren hergestellt sind, die durch Pressen bei hohem Druck und Sintern bei einer hohen Temperatur eines pulverförmigen Stoffes erhalten werden, wobei in dem Formteil oder -teilen (3, 4) ein Formhohlraum (9) hergestellt worden ist, wobei vorzugsweise die äußere Manteloberfläche des Formwerkzeuges dicht ist, das umfaßt das dichte Verbinden eines oder mehrerer Kanäle, kapillarer Röhren oder von Ahnlichem (6, 8) durch die dichte äußere Manteloberfläche zu dem Formmaterial des Formwerkzeuges, das darin angeordnet ist, wobei das Material eine große Anzahl von kleinen kommunizierenden Poren umfaßt, und das Einspeisen eines Gases, das einen geeigneten Zustand und eine geeignete Temperatur besitzt, durch die Kanäle (6, 8), wobei eine schnelle Temperierung des Formwerkzeuges auf ein erwünschtes Maß erzeugt wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, das umfaßt:

Einspeisen eines kalten oder warmen Gases im gasförmigen Zustand durch die Kanäle (6, 8).

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, das umfaßt:

Einspeisen eines Gases in flüssigem Zustand durch die Kanäle (6, 8), wobei die Flüssigkeit durch Expansion in dem Formwerkzeug außerhalb der Kanäle in einen gasförmigen Zustand überführt wird, wobei eine starke Kühlung des Formwerkzeuges erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 3, wo der Kanal oder die Kanäle in Expansionsräume (5, 7) im Formwerkzeug laufen, wo das Gas im flüssigen Zustand in gasförmigen Zustand expandiert und dann durch die kommunizierenden Poren verteilt wird und dabei das Formwerkzeug kühlt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Polymermaterial aus einem Thermoplast so wie Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polystyrol und Polyethylentherephthalat, einem in der Wärme härtenden Stoff so wie Polyester, Phenolkunststoff und Aminokunststoff oder einem ionomeren Thermoplast so wie Ethylen-Acrylatpolymer besteht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, worin das Polymer aus Polypropylen besteht, wobei ein Produkt mit einer größeren Transparenz als gewöhnlich erhalten wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Formwerkzeug zum Spritzguß, Druckguß, Blasformverfahren, Extrusionsverfahren, Thermoguß oder zur Folienherstellung dient.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin das Formwerkzeug auf eine Temperatur von +200º bis -25º temperiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der Formhohlraum (9) in solch einer Weise hergestellt worden ist, daß zumindest einige, aber vorzugsweise alle Poren in der Richtung des Formhohlraumes offen sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin einer oder mehrere der Kanäle (6, 8) auch zur Evakuierung von eingeschlossener Luft und/oder Gasen von dem Formhohlraum aus der Gußmasse heraus verwendet werden, wobei die Gase beim Guß des Polymers gebildet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9, worin ein in dem Formwerkzeug hergestelltes Produkt aus der Form mittels des Gases ausgeworfen wird, wenn die Form nach jedem Gußzyklus geöffnet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin die Temperatur des Formwerkzeuges während des Gußzyklus auf ein erwünschtes Maß reguliert wird durch das abwechselnde Einspeisen von warmen oder kühlendem Gas durch die Kanäle.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin warmes Gas durch die Kanäle (6, 8) vor dem Befüllen des Formhohlraumes mit Polymer eingeführt wird, woraufhin das Formwerkzeug durch das Einführen von kaltem Gas im gasförmigem Zustand oder flüssigem Zustand durch die Kanäle (6, 8) gekühlt wird, wenn der Formhohlraum mit Polymer gefüllt worden ist, wobei die Zyklus zeit für die Herstellung jedes Polymerproduktes maximal verringert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, worin das Einleiten von warmem Gas durch die Kanäle (6, 8) bereits begonnen wird, wenn das erzeugte Polymerprodukt auf dem Gußwerkzeug ausgeworfen wird.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com