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Dokumentenidentifikation DE69802381T2 11.07.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0958120
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES KUNSTSTOFFGEGENSTANDS
Anmelder Perstorp AB, Perstorp, SE
Erfinder BRAUNER, Manfred, A-1130 Wien, AT
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69802381
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.02.1998
EP-Aktenzeichen 989044680
WO-Anmeldetag 09.02.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/SE98/00217
WO-Veröffentlichungsnummer 0009834771
WO-Veröffentlichungsdatum 13.08.1998
EP-Offenlegungsdatum 24.11.1999
EP date of grant 07.11.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.07.2002
IPC-Hauptklasse B29C 45/17

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein integriertes Verfahren zum Herstellen von Produkten, die aus thermoplastischem Material gefertigt sind, wobei die Produkte einen oder mehrere Hohlräume umfassen.

Wiederverwendbare Verpackungen aus Spritzgussteilen zum Transport und zum Aufbewahren sind heutzutage ziemlich verbreitet. Diese Packungen werden gewöhnlich durch. Rippen und Profile verstärkt, so dass sie Anforderungen hinsichtlich mechanischer Festigkeit erfüllen können. Ein Nachteil solcher Rippen und Profile ist, dass das Gewicht der Verpackung zunimmt und dass sich Taschen bilden, in denen sich Schmutz sammelt und die schwierig zu reinigen sind. Stärkere Profile würden das Problem teilweise lösen. Es ist in bestimmten Fällen wünschenswert, stärkere Profile aus anderen Gründen zu haben. Solche Profile rufen jedoch Probleme bei normalen Spritzgussvorgängen hervor, da die Materialdicke nicht stark innerhalb des Produkts variieren darf. Unterschiede in der Materialdicke erzeugen große Probleme beim Verpacken des Produkts in den meisten Fällen.

Das Problem beim Verpacken kann beispielsweise vermieden werden, indem Gas durch getrennte Düsen oder zusammen mit dem thermoplastischen Material eingespritzt wird. Die Absicht ist, dass das Gas Kanäle oder Hohlräume in den dickeren Teilen des Produkts formt. Die Abmessungen der Profile können stärker werden, aus der Sicht von außen, während das Gewicht des Produkts durch diesen Vorgang verringert werden kann. Ein geschlossenes Profil, wie ein Rohr, erzeugt zusätzlich eine höhere mechanische Festigkeit als ein Profil, vorausgesetzt, dass die verwendete Materialmenge die gleiche ist. Die Anzahl von Rippen und Profilen kann dabei verringert werden, ohne die mechanische Festigkeit zu verringern, wodurch das Produkt einfacher zu reinigen wird.

Ein Nachteil von Gaskanälen, die durch das Einspritzen von Gas zusammen mit thermoplastischem Material erzeugt werden, ist, dass die Materialdicke schwierig einzustellen ist, da das thermoplastische Material geschmolzen ist oder sehr weich ist. Die Gefahr ist auch sehr groß, dass die Blase aus geschmolzenem thermoplastischem Material, die das Gas enthält, reißt, so dass das Gas austritt, da das Gas in dem Strang die Kraft darstellt, die das thermoplastische Material in alle Teile des Formhohlraums verteilt. Dieses Phänomen ist so verbreitet, dass ihm ein Name gegeben wurde, nämlich ein Blow-out. Das Teil erreicht dabei nicht die gewünschte Gestalt und wird daher zu Ausschuss. Weiterhin fluktuiert die Produktqualität von Produkten ohne diese Blow-outs, da die Materialdicke von Produkt zu Produkt variiert.

Es ist aus der WO 90/00466 bekannt, eine Menge an Kunststoff einzuspritzen, die größer als die für das fertige Teil benötigte ist. Der Überschuss an thermoplastischem Material wird in eine Nebnvertiefung beim Injizieren des Gases eingespritzt, wonach sich das thermoplastische Material verfestigen kann.

Die Probleme bei der Verteilung des thermoplastischem Materials in dem Formhohlraum werden dadurch verringert. Das Problem hinsichtlich der Unterschiede in der Materialdicke bleibt jedoch bestehen. Ein zusätzlicher Nachteil ist, dass das thermoplastische Material, das in den Nebenhohlraum eingespritzt wurde, möglicherweise zusammen mit Teilen um die Einlässe von dem hergestellten Produkt entfernt werden muss, indem es nach dem Gießvorgang geschnitten, gefräst oder abgeklemmt wird, was hinsichtlich des Herstellungsgesichtspunkts und eines wirtschaftlichen Gesichtspunkts ineffektiv ist. Das von dem Produkt abgetrennte Material kann selbstverständlich wiederverwendet werden, indem es zerbröckelt wird und zum Plastifizierer der Gießmaschine zurückgebracht wird. Diese Behandlung des Materials bewirkt jedoch ein Zusammenbrechen der Polymerketten in dem thermoplastischen Material, was die mechanischen Eigenschaften in einem Produkt verringert, das aus solch einem wiederverwerteten thermoplastischem Material hergestellt wird. Ein weiterer Nachteil des in der WO 90/00466 beschriebenen Verfahrens ist, dass der Druck, dem das geschmolzene thermoplastische ausgesetzt ist Harz in dem Formhohlraum, nicht die gewünschten Niveaus erreicht, bis der Nebenhohlraum gefüllt ist. Dies führt zu einer schlechten Steuerung des Einspritzvorgangs, was sowohl das thermoplastische Material als auch das Gas betrifft, was sogenannte Einfallstellen, ungefüllte Teile sowie variierende Materialdicke in den Wänden um die hohlen Teile erzeugen kann.

Die oben beschriebenen Probleme wurden durch die vorliegende Erfindung gelöst, wobei ein Verfahren zum Herstellen von thermoplastischen Produkten, die einen Hohlraum umfassen, erzielt wurde. Durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung wurde es ermöglicht, die Materialdicke in den Wänden des Hohlraums und den Druck in dem Werkzeughohlraum während der kritischen Phase zu steuern, wenn der Hohlraum des Produkts gebildet wird, wobei eine beträchtliche Verbesserung in der Produktqualität erzielt wird. Die Notwendigkeit für unerwünschte Ansätze und entsprechende kostenintensive Nachbehandlungsverfahren, die auch die Verschlechterung des thermoplastischen Materials mit sich bringen, wurde ferner beträchtlich verringert oder eliminiert.

Dementsprechend bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren bei einem Spritzgussvorgang, bei dem ein Kunststoffprodukt in einer Form gefertigt wird, die ein Heißkanaldüsendüsensystem umfasst, durch das geschmolzenes thermoplastisches Material eingespritzt wird und zu mindestens einem Werkzeughohlraum verteilt wird. Das Kunststtoffprodukt umfasst mindestens einen Hohlraum, der durch ein unter Druck gesetztes Fluid erzeugt wird, das durch mindestens einen Fluidkanal eingespritzt wird. Die Erfindung umfasst ein Heißkanaldüsensystem, das mit mindestens einer Einrichtung zur Volumenjusitierung versehen ist, so dass das Volumen des Heißkanaldüsensystems vergrößert und verringert werden kann. Eine Menge an geschmolzenem thermoplastischem Material wird durch das Heißkanaldüsensystem eingespritzt, wobei das Volumen des Heißkanaldüsensystems auf ein vorbestimmtes Volumen verringert wird. Das Volumen wird durch die Volumenjustiereinrichtung verringert, wobei eine Verringerung des Volumens einem Teil der Menge des eingespritzten geschmolzenen thermoplastischen Materials entspricht. Der Werkzeughohlraum ist dadurch zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, mit geschmolzenem thermoplastischem Material gefüllt. Das, thermoplastische Material kann sich dann angrenzend an die Wände des Werkzeughohlraums etwas verfestigen. Diese Verfestigung des thermoplastischen Harzes wird durch den Kontakt mit den gekühlten Wänden des Werkzeughohlraums hervorgerufen. Ein unter Druck gesetztes Fluid wird dann in das geschmolzene thermoplastische Material eingespritzt. Zumindest ein Hohlraum wird dadurch in dem nach wie vor geschmolzenen thermoplastischen Material geformt. Das unter Druck gesetzte Fluid drückt das geschmolzene thermoplastische Material zurück in das Heißkanaldüsensystem, wobei sich das Volumen des Heißkanaldüsensystems um eine vorbestimmte Menge durch die Volumenjustiereinrichtung vergrößern kann. Die Zunahme im Volumen entspricht dem Volumen des thermoplastischen Materials, das aus dem Werkzeughohlraum gedrückt wird. Der Druck des Fluids in dem Hohlraum drückt das thermoplastische Material in Richtung auf die Wände des Werkzeughohlraums. Das thermoplastische Material in dem Werkzeughohlraum kann sich weiter verfestigen, vorzugsweise vollständig. Das Fluid wird dann evakuiert, wobei der Werkzeughohlraum geöffnet werden kann, das hergestellte Produkt kann entfernt werden und der Vorgang kann wiederholt werden, nachdem das Werkzeug geschlossen worden ist. Das in dem Heißkanaldüsensystem befindliche thermoplastische Material wird während des gesamten Vorgangs in einem geschmolzenen Zustand durch Heizung gehalten, die in das Heißkanaldüsensystem eingebaut sind. Das Maß der Verfestigung und dadurch die Wanddicke, die den Hohlraum umgibt, kann durch die Haltezeit zwischen der Kunststoffeinspritzung und der Fluideinspritzung gesteuert werden. Eine längere Haltezeit führt zu einer höheren Wanddicke und zudem einer gleichmäßigeren Materialdicke.

Die Abnahme im Volumen des Heißkanaldüsensystems in Verbindung mit dem Einspritzen des thermoplastischen Materials ist vorzugsweise gleich dem der Volumenanstieg in Verbindung mit dem Einspritzen des thermoplastischem Materials, der durch das Einführen des unter Druck gesetzten Fluids hervorgerufen wird, wenn man Volumeneinheiten betrachtet.

Die Volumenjustiereinrichtung umfasst geeigneter Weise einen Zylinder, in dem ein Kolben angeordnet ist. Der Kolben wird nach vorne und hinten durch eine Antriebseinrichtung, wie einen hydraulischen Zylinder, pneumatischen Zylinder, Hydraulikmotor, elektrischen Motor, pneumatischen Motor oder ähnliches bewegt. Die Volumenjustiereinrichtung ist geeigneter Weise mit einem Drucksensor versehen. Dieser Sensor ist günstiger Weise auf dem Kolben oder zwischen dem Kolben und der Antriebseinrichtung angeordnet. Der Drucksensor wird für das Führen der Kraft verwendet, die den Kolben bewegt, so dass der Druck auf das geschmolzene thermoplastische Material der gewünschte Druck während des Einspritzens des thermoplastischem Materials ebenso wie während des Einspritzens des Fluids ist, wenn sich der Hohlraum bildet. Ein Hydraulikmotor oder ein Schrittmotor wird günstiger Weise als Antriebseinrichtung verwendet, da eine genauere Steuerung der Bewegung des Kolbens dadurch erreicht wird.

Das Heißkanaldüsensystem ist günstiger Weise mit dem Werkzeughohlraum über zwei oder mehr Einlassöffnungen verbunden, von denen mindestens eine geschlossen werden kann. Die Gefahr, dass der Hohlraum sich in einer unerwünschten Richtung ausdehnt, wie durch eine Einlassöffnung, die in der Nähe der beabsichtigten Expansion platziert ist, wird dadurch verringert.

Das Heißkanaldüsensystem ist günstiger Weise mit einem Plastifizierer über ein Ventil verbunden, das verhindert, dass geschmolzenes thermoplastisches Material aus dem Heißkanaldüsensystem zu dem Plastifizierer gedrückt wird. Dies verhindert, dass der Druck beim Einspritzen von Fluid abfällt.

In Fällen, in denen ein Kunststoffprodukt zwei oder mehr getrennte Hohlräume umfassen soll, ist das Heißkanaldüsensystem günstiger Weise in ein Primär- und zwei oder mehr Sekundär-Heißkanaldüsensysteme unterteilt, wobei die Sekundär-Heißkanaldüsen mit jeweils einer oder mehreren Einrichtungen zur Volumenjustierung versehen sind. Das Ausbilden der Hohlräume kann dadurch unabhängig voneinander gesteuert werden, was zu einer erhöhten Steuermöglichkeit für das Verfahren während des Herstellens beiträgt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Primär- und Sekundär-Heißkanaldüsensystemkonzept in Werkzeugen verwendet werden, die zwei oder mehr Werkzeughohlräume haben, wie beispielsweise in sogenannten. Mehrfachwerkzeugen oder Gießbäumen. Das Heißkanaldüsensystem wird dabei in eine primäre und zwei oder mehr sekundäre Heißkanaldüsen geteilt. Die sekundären Heißkanaldüsen sind jeweils mit einer oder mehreren Einrichtungen zur Volumenjustierung versehen und führen jeweils an einen Werkzeughohlraum thermoplastisches Material zu. Die sekundären Heißkanaldüsensysteme sind in beiden Fällen von dem primären Heißkanaldüsensystem und voneinander durch Ventile trennbar, die verhindern, dass geschmolzenes thermoplastisches Material aus einem sekundären Heißkanaldüsensystem in ein anderes sekundäres Heißkanaldüsensystem gedrückt wird. Diese Ventile sind geeigneter Weise als Klappenventile ausgebildet, die keine Steuerung benötigen, es können jedoch auch Ventile verwendet werden, die eine Steuerung benötigen. Die letzteren werden günstiger Weise durch das Steuerungsystem der Gießmaschine betätigt.

Das verwendete Fluid ist vorzugsweise ein Gas, höchst vorzugsweise ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid. Diese Gase sind im gasförmigen Zustand in dem Druck- und Temperaturintervall, das für das Verfahren geeignet ist. Das thermoplastische Material wird erwärmt, bis es einen plastischen Zustand erreicht, der normalerweise in dem Temperaturbereich von 110 bis 250ºC ist, abhängig von der Materialart. Das thermoplastische Material kann in diesem Zustand in den Werkzeughohlraum eingespritzt werden. Die Einspritzung findet unter Druck statt, wobei der Druck von der Materialart, der Menge des einzuspritzenden Materials und der Gestaltung des Teils abhängt. Der Druck reicht von einigen wenigen bar bis zu einigen hundert bar. Der Druck wird dann aufrecht erhalten, solange sich das thermoplastische Material verfestigt, um dem Schrumpfen entgegenzuwirken, das durch den verhältnismäßig hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten in thermoplastischen Materialien hervorgerufen wird. Es ist auch möglich, andere Fluide als die oben erwähnten zu verwenden. Fluide wie beispielsweise Wasser könnten verwendet werden. Wasser könnte dann geeignet sein, wenn hohe Drücke benötigt werden, da Wasser in einem flüssigen Zustand während des gesamten Vorgangs gehalten werden könnte. Es ist auch möglich, Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt zu verwenden, der niedriger als derjenige von Wasser ist. Diese gelangen dann in die Dampfphase, wenn sie durch das heiße thermoplastische Material erwärmt werden. Der Dampfdruck drückt das thermoplastische Material in Richtung auf die Wände des Werkzeughohlraums während des Abkühlens. Der Dampf kondensiert möglicherweise zurück in einen flüssigen Zustand, wenn die Temperatur und damit auch der Druck abfällt. Diese Kondensationstemperatur ist vollständig abhängig von dem Druck in dem Hohlraum, wobei der Siedepunkt jeder Flüssigkeit an den Druck angepasst werden muss, der als geeignet für das Verfahren berechnet wurde.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Fluid durch einen zylindrischen Hohlraum eingespritzt, der an einem Ende mit dem Kunststoffprodukt verbunden ist. Der zylindrische Hohlraum ist mit geschmolzenem thermoplastischem Material gefüllt, das sich möglicherweise verfestigt. Der Hohlraum ist so gestaltet, dass das thermoplastische Material in der Mitte nach wie vor in einem geschmolzenem Zustand ist, wenn das Fluid eingespritzt wird. Ein Verbindungskanal wird in dem thermoplastischen Material in dem zylindrischen Hohlraum geformt. Der Verbindungskanal läuft in den Teil, in dem ein Hohlraum gebildet werden kann. Das andere Ende des zylindrischen Hohlraums ist vorzugsweise mit einem Kolben versehen, der zum Drücken des thermoplastischen Materials in das Produkt verwendet werden kann, das sich in dem zylindrischen Hohlraum befindet. Die Löcher, die zum Einbringen des Fluids in das Produkt und aus dem Produkt verwendet werden, können dadurch abgedichtet werden. Dies ist ein Vorteil bei beispielsweise Produkten, die zur Handhabung von Lebensmitteln verwendet werden, da solche Löcher Fluiden und Schmutz ermöglichen, in den Hohlraum einzudringen, wo sich Bakterienkulturen entwickeln könnten. Es ist sehr schwierig, solche Hohlräume zu reinigen. Der Kolben wird günstiger Weise durch das Steuersystem der Gießmaschine geführt und wird durch einen elektrischen Motor, hydraulischen oder pneumatischen Motor oder durch Zylinder betätigt.

Getrennte Kühlzonen werden günstiger Weise an den zylindrischen Hohlräumen und dem Kanal oder den Kanälen, die zum Transportieren des Überschusses an thermoplastischem Material zum Heißkanaldüsensystem verwendet werden, verwendet. Die Verfestigungsrate des thermoplastischen Materials, das sich in dem zylindrischen Hohlraum und den Kanälen befindet, kann dadurch justiert werden, dass es der Verfestigungsrate für den Rest des thermoplastischen Materials in anderen Teilen des Werkzeughohlraums entspricht. Die Verfestigungsrate für das thermoplastische Material in diesen Teilen der Form kann dadurch so justiert werden, dass es nicht zu früh oder zu spät in dem Spritzgussvorgang fest wird.

Die Erfindung wird weiter zusammen mit den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, die unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung zeigen, wobei

Fig. 1 schematisch und im Querschnitt ein Werkzeug 20 mit einem gefertigten Produkt zeigt, das einen Hohlraum 1 umfasst, wobei das überflüssige geschmolzene thermoplastische Material in das Kanalsystem 22 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zurückgedrückt worden ist;

Fig. 2 schematisch und im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des in Fig. 1 gezeigten Verfahrens zeigt.

Fig. 3 schematisch und im Querschnitt eine andere Ausführungsform eines Werkzeugs 20 zeigt, in dem ein Kunststoffprodukt mit zwei getrennten Hohlräumen 1 hergestellt wird;

Fig. 4 schematisch und im Querschnitt eine Ausführungsform zeigt, bei der ein Werkzeug 20, das zwei getrennte Werkzeughohlräume 21 umfasst, verwendet wird.

Fig. 1 zeigt schematisch und im Querschnitt ein Werkzeug 20, in dem ein aus thermoplastischem Material gefertigtes Produkt hergestellt wird. Das Werkzeug 20 umfasst ein Heißkanaldüsensystem 22, durch das geschmolzenes thermoplastisches Material eingespritzt wird und in einem Werkzeughohlraum 21 verteilt wird. Das Produkt umfasst einen Hohlraum 1, der durch unter Druck gesetztes Gas gebildet wird, das durch einen Fluidkanal 23 eingespritzt wird. Das Heißkanaldüsensystem 22 ist mit einer Volumenjustiereinrichtung 24 versehen, die ermöglicht, dass sein Volumen jeweils erhöht oder verringert wird. Eine Menge an geschmolzenem thermoplastischem Material wird von einem Plastifizierer 28 durch das Heißkanaldüsensystem 22 in den Werkzeughohlraum 21 eingespritzt, wobei sich das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 durch die Volumenjustiereinrichtung 24 auf ein vorbestimmten Volumen verringert. Diese Volumenabnahme entspricht einem Teil des eingespritzten thermoplastischen Materials. Die Volumenjustiereinrichtung 24 umfasst einen Zylinder 25, in dem ein bewegbarer Kolben 26 angeordnet ist. Dieser Kolben 26 wird nach hinten und vorne durch einen Schrittmotor bewegt. Der Werkzeughohlraum 21 wird dadurch mit geschmolzenem thermoplastischem Material durch eine Anzahl von Einlassöffnungen 27' und 27" jeweils gefüllt, wobei der Kolben 26 nach innen bewegt wird, um das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 zu verringern. Das geschmolzene thermoplastische Material kann sich danach etwas am nächsten an den Wänden des Werkzeughohlraums 21 durch Kühlung verfestigen, die durch Kontakt mit den Wänden in dem Werkzeughohlraum 21 erreicht wird. Ein unter Druck gesetztes Gas wird dann in das geschmolzene thermoplastische Material eingespritzt, so das ein Hohlraum 1 in dem noch geschmolzenen thermoplastischen Material innerhalb der dickeren Teile des Formhohlraums 21 gebildet wird. Das unter Druck gesetzte Gas drückt das noch nicht verfestigte thermoplastische Material durch die untere Einlassöffnung 27' zurück in das Heißkanaldüsensystem 22, wobei der Kolben 26 nach außen bewegt wird, um das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 zu erhöhen. Der Druck in dem Hohlraum 1 drückt das Material in Richtung auf die Wände des Werkzeughohlraums 21. Das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 kann sich dann auf ein vorbestimmtes Volumen durch die Volumenjustiereinrichtung 24 erhöhen, wobei der Volumenanstieg dem Volumen an thermoplastischem Material entspricht, das zurück in das Heißkanaldüsensystem 22 gedrückt wird. Das thermoplastische Material, das sich innerhalb des Heißkanaldüsensystems 22 befindet, wird durch Heizelemente in einem geschmolzenen Zustand gehalten. Das thermoplastische Material in dem Werkzeughohlraum 21 kann sich dann vollständig verfestigen. Das Gas wird dann evakuiert, wobei das Werkzeug 20 geöffnet werden kann, das hergestellte Produkt kann entfernt werden und der Vorgang kann wiederholt werden, nachdem das Werkzeug 20 geschlossen worden ist.

Der Grad der Verfestigung und dadurch die Wanddicke, die den Hohlraum 1 umgibt, kann durch die Zeitdauer zwischen dem Einspritzen des Kunststoffmaterials und dem Einspritzen von Gas gesteuert werden. Eine längere Zeitdauer führt zu einer dickeren Wand und auch zu einer gleichmäßigeren Wanddicke.

Die Volumenjustiereinrichtung 24 umfasst einen Zylinder 25, in dem ein bewegbarer Kolben 26 angeordnet ist. Dieser Kolben 26 wird zurück und vorwärts durch einen Schrittmotor bewegt. Die Volumenjustiereinrichtung 24 ist ferner mit einem Drucksensor versehen, der zwischen dem Kolben 26 und dem Schrittmotor angeordnet ist. Der Drucksensor wird zum Führen der Kraft verwendet, die den Kolben 26 bewegt, so dass der Druck in dem geschmolzenen thermoplastischen Material der gewünschte während sowohl des Einspritzens des thermoplastischen Materials, wenn das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 abnimmt, als auch während des Ausbildens des Hohlraums 1 bleibt, wenn das Volumen des Heißkanaldüsensystems 22 zunimmt.

Fig. 2 zeigt schematisch und im Querschnitt Teile einer Ausführungsform eines Werkzeugs 20. Das Verfahren entspricht hauptsächlich dem, das im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist, der Fluidkanal 23 läuft jedoch in einen zylindrischen Hohlraum 30. Die untere Einlassöffnung 27' ist ebenfalls mit solch einem zylindrischen Hohlraum 30 versehen, der zwischen dem Werkzeughohlraum und der unteren Einlassöffnung 27' platziert ist. Die zylindrischen Hohlräume 30 sind mit geschmolzenem thermoplastischem Material gefüllt, das möglicherweise sich verfestigt. Ein Verbindungsgaskanal wird dadurch in dem thermoplastischen Material geformt, das sich in dem zylindrischen Hohlraum 30 befindet, in den der Fluidkanal 23 einläuft. Der Verbindungsgaskanal läuft in den Teil, in dem ein Hohlraum 1 gebildet wird. Das zweite Ende der zylindrischen Hohlräume 30 ist jeweils mit einem Kolben versehen, der zum Drücken des thermoplastischen Materials, das sich in dem zylindrischen Hohlraum 30 befindet, in das herzustellende Produkt verwendet wird. Dies findet am Ende jedes Gusszyklus statt. Das Loch, das für die Verbindung des Gases zu und von dem Hohlraum 1 verwendet wird, kann dadurch abgedichtet werden. Dies ist ein Vorteil bei beispielsweise Produkten, die für Lebensmittel verwendet werden, da solche Löcher Fluiden und Schmutz ermöglichen, in den Hohlraum 1 einzudringen, wo Bakterienkolonien wachsen könnten. Der Kolben wird günstiger Weise durch das Führungssystem der Gießmaschine geführt und durch Hydraulik betätigt. Der zylindrische Hohlraum 30, der für die Verbindung des geschmolzenen thermoplastischem Material verwendet wird, ist mit der unten Einlassöffnung 27' über einen Kanal verbunden, der von dem Kühlsystem der Form 20 isoliert ist, so dass das darin enthaltene thermoplastische Material während des gesamten Vorgangs in einem geschmolzenen Zustand ist.

Die zylindrischen Hohlräume 30 sind auf solch eine Weises gestaltet, dass das thermoplastische Material in der Mitte des Raums noch in einem geschmolzenen Zustand ist, wenn das Gas eingespritzt wird. Dies kann beispielsweise durch Versehen der Wände des Werkzeugs, die den zylindrischen Hohlraum 30 umgeben, mit einem getrennten Kühlsystem und einer thermischen Isolierung geschehen, so dass die Kühl- und dadurch die Verfestigungszeit für das Material innerhalb des Raums gesteuert werden kann, unabhängig von der Verfestigungszeit für den Rest des thermoplastischen Materials. Der Verfestigungsgrad kann damit so justiert werden, dass sich das zylindrische Material in dem zylindrischen Hohlraum 30 nicht zu früh oder zu spät im Gießvorgang verfestigt.

Fig. 3 zeigt schematisch und im Querschnitt eine Ausführungsform eines Werkzeugs 20, in dem ein Produkt mit zwei getrennten Hohlräumen 1 hergestellt wird. Das Verfahren entspricht hauptsächlich dem Verfahren, das im Zusammenhang mit Fig. 1 oben beschrieben worden ist, wobei jedoch das Heißkanaldüsensystem 22 in ein primäres und zwei sekundäre Heißkanaldüsensysteme 22' und 22" jeweils getrennt worden ist. Die sekundären Heißkanaldüsen 22' sind jeweils mit einer Volumenjustiereinrichtung 24 versehen. Das Ausbilden der Hohlräume 1 kann dadurch unabhängig voneinander vor sich gehen, was die Möglichkeit der Steuerung des Vorgangs während des Herstellens erhöht. Die sekundären Heißkanaldüsen 22' sind von der primären Heißkanaldüse durch Ventile 29 getrennt, die verhindern, dass geschmolzenes thermoplastisches Material aus den sekundären Heißkanaldüsen 22' in die primäre Heißkanaldüse 22' gedrückt wird oder von einer sekundären Heißkanaldüse 22" in eine andere sekundäre Heißkanaldüse 22". Diese Ventile 29 werden durch Klappenventile gebildet, was keine Steuerung der Ventile benötigt, wobei jedoch auch Ventile, die eine Steuerung verlangen, verwendet werden können. Die letzteren können günstiger Weise durch das Steuerprogramm der Spritzgussmaschine gesteuert werden.

Fig. 4 zeigt schematisch und im Querschnitt eine Ausführungsform eines Werkzeugs 20, das zwei getrennte Werkzeughohlräume 21 umfasst. Das Verfahren entspricht hauptsächlich demjenigen, das in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben worden ist, wobei jedoch das Heißkanaldüsensystem 22 in eine primäre Heißkanaldüse 22' und zwei sekundäre Heißkanaldüsen 22" geteilt worden ist. Die sekundären Heißkanaldüsen 22' führen jeweils an einen Werkzeughohlraum 21 geschmolzenes thermoplastisches Material zu. Das Einspritzen von thermoplastischem Material in die zwei Werkzeughohlräume 21 und das Ausbildender Hohlräume 1 kann unabhängig gesteuert werden, was die Möglichkeit verbessert, das Verfahren während des Herstellens zu steuern. Die sekundären Heißkanaldüsen 22" sind von der primären Heißkanaldüse 22' und voneinander durch Ventile 29 getrennt, was verhindert, dass geschmolzenes thermoplastisches Material von den sekundären Heißkanaldüsen 22' in die primäre Heißkanaldüse 21' oder von einer sekundären Heißkanaldüse 22" in eine andere sekundäre Heißkanaldüse 22" gedrückt wird. Diese Ventile 29 sind durch Klappenventile gebildet, die keine Steuerung benötigen. Sie können jedoch auch durch Ventile gebildet werden, die eine Steuerung benötigen. Die letzteren werden günstiger Weise durch das Steuerprogramm der Spritzgussmaschine gesteuert.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, da diese auf verschiedene Arten innerhalb des Rahmens der Erfindung abgeändert werden können. Die Werkzeuge 20, wie sie in Fig. 3 und 4 gezeigt sind, können beispielsweise mit zylindrischen Hohlräumen 30 versehen werden, die zwischen den Fluidkanälen 23 und den Werkzeughohlräumen 21 platziert sind. Solche zylindrischen Hohlräume 30 können günstiger Weise auch zwischen der unteren Einlassöffnung 27' und dem Werkzeughohlraum 21 platziert werden. Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Heißkanaldüsensysteme 22 können ferner mit zusätzlichen Volumenjustiereinrichtungen 24 versehen sein. Dies ist insbesondere dann passend, wenn große Mengen an thermoplastischem Material in das. Heißkanaldüsensystem in Verbindung mit dem Ausbilden von sehr großen Hohlräumen 1 zurückzudrücken ist. Eine der Volumenjustiereinrichtungen 24 kann dadurch kleiner gestaltet werden und für eine Feinjustierung des Heißkanaldüsensystemvolumens in Verbindung mit den letzten Schritten des Ausbildens des Hohlraums 1 verwendet werden. Die in Fig. 3 und 4 gezeigten sekundären Heißkanaldüsen 22' können auch mit mehr als einer Volumenjustiereinrichtung 24 aus demselben Grund versehen werden. Es kann auch möglich sein, die primäre Heißkanaldüse 22' mit einer oder mehreren solcher großen Volumenjustiereinrichtungen 24 zu versehen, während die sekundären Heißkanaldüsen 22' kleinere Volumenjustiereinrichtungen 24 für die Feinjustierung in den letzten Schritten umfassen. Die Ventile zwischen den primären und sekundären Heißkanaldüsen 22' und 22" müssten dann jeweils gesteuert werden, beispielsweise durch das Steuerprogramm der Gießmaschine. Diese Ventile würden dann gerade vor den letzten Schritten des Ausbildens des Hohlraums 1 geschlossen werden, wenn die Feinjustierung davon beginnt.


Anspruch[de]

1. Verfahren beim Herstellen eines Kunststoffprodukts in einem Werkzeug (20), das ein Heißkanaldüsensystem (22) umfasst, durch das geschmolzenes thermoplastisches Material in mindestens einen Werkzeughohlraum (21) eingespritzt und dort verteilt wird, wobei das Kunststoffprodukt zumindest einen Hohlraum (1) umfasst, der durch Fluid unter Druck erzeugt wird, das durch mindestens einen Fluidkanal (23) eingespritzt wird, wobei das Heißkanaldüsensystem (22) mit mindestens einem Mittel zur Volumenjustierung (24) versehen ist, so dass das Volumen des Heißkanaldüsensystems (22) erhöht und erniedrigt werden kann, wobei eine Menge geschmolzenen thermoplastischen Materials durch das Heißkanaldüsensystem (22) eingespritzt wird, während das Volumen des Heißkanaldüsensystems (22) auf ein vorbestimmtes Volumen durch das Volumenjustiermittel (24) verringert wird, wobei die Abnahme im Volumen einem Teil der Menge des eingespritzten geschmolzenen thermoplastischen Materials entspricht, so dass der Werkzeughohlraum (21) mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig, mit geschmolzenem thermoplastischen Material gefüllt ist, wonach sich das thermoplastische Material direkt an den Wänden des Werkzeughohlraums (21) etwas verfestigen kann, wonach ein Fluid unter Druck in das geschmolzene thermoplastische Material eingespritzt wird, wodurch zumindest ein Hohlraum (1) in dem noch geschmolzenen thermoplastischen Material geformt wird, wobei das Fluid unter Druck das geschmolzenen thermoplastische Material zurück in das Heißkanaldüsensystem (22) drückt, während das Volumen des Heißkanaldüsensystems (22) sich um ein vorbestimmtes Volumen durch das Volumenjustiermittel (24) erhöhen kann, wobei die Zunahme des Volumens dem Volumen von thermoplastischem Material entspricht, das aus dem Werkzeughohlraum (21) gedrückt wird, wobei sich das thermoplastische Material in dem Werkzeughohlraum (21) weiter verfestigen kann, vorzugsweise vollständig, wobei das Fluid evakuiert wird, wonach der Formhohlraum geöffnet werden kann, das hergestellte Produkt entfernt werden kann und der Vorgang wiederholt werden kann, wenn die Form (20) wieder geschlossen worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme im Volumen in dem Heißkanaldüsensystem (22) in Verbindung mit dem Einspritzen von geschmolzenem thermoplastischen Material gleich dem Volumen beim Volumenanstieg ist, wenn das geschmolzene thermoplastische Material zurück in das Heißkanaldüsensystem (22) gedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenjustiermittel (24) einen Zylinder (25) umfasst, in dem ein bewegbarer Kolben (26) angewendet wird, dass der Kolben (26) zurück und vorwärts durch einen hydraulischen Zylinder, pneumatischen Zylinder, hydraulischen Motor, elektrischen Motor, pneumatischen Motor oder ähnliches bewegt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißkanaldüsensystem (22) mit dem Werkzeughohlraum (21) über zwei oder mehr Einlässe (27) verbunden ist, von denen mindestens einer geschlossen werden kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißkanaldüsensystem (22) mit einem Aushärter (28) über ein Ventil (29) verbunden ist, das verhindert, dass geschmolzenes thermoplastisches Material aus dem Heißkanaldüsensystem (22) zu dem Aushärter (28) gedrückt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Heißkanaldüsensystem (22) in eine primäre und zwei oder mehr sekundäre Heißkanaldüsen (22' und 22" jeweils) geteilt ist, wobei jede der Heißkanaldüsen (22") mit einem oder mehreren Mitteln zur Volumenjustierung (24) versehen ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (20) zwei oder mehr Werkzeughohlräume (21) umfasst, wobei das Heißkanaldüsensystem (22) in eine primäre und zwei oder mehr sekundäre Heißkanaldüsen (22' und 22" jeweils) geteilt ist, wobei jede der sekundären Heißkanaldüsen (22") mit einem oder mehreren Volumenjustiermitteln (24) versehen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundären Heißkanaldüsen (22") von der primären Heißkanaldüse (22') und voneinander durch Ventile (29) getrennt sind, was verhindert, dass geschmolzenes thermoplastisches Material von den sekundären Heißkanaldüsen (22") zu der primären Heißkanaldüse (22') oder von einer sekundären Heißkanaldüse (22") zu einer anderen sekundären Heißkanaldüse (22") gedrückt wird.

9. Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Fluid ein Gas ist, vorzugsweise ein inertes Gas, wie Stickstoff oder Kohlendioxid.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch einen zylindrischen Hohlraum (30) eingespritzt wird, der an einem Ende mit dem hergestellten Produkt verbunden ist und in Verbindung mit dem anderen Ende mit einem Fluidkanal (23) verbunden ist, wobei der zylindrische Hohlraum (30) mit geschmolzenem thermoplastischem Material gefüllt wird, das sich möglicherweise verfestigt, dass der zylindrische Hohlraum (30) so gestaltet ist, dass das thermoplastische Material in der Mitte noch in einem geschmolzenen Zustand ist, wenn das Fluid eingespritzt wird, wobei ein Verbindungskanal in dem thermoplastischen Material in dem zylindrischen Hohlraum (30) geformt wird, der in das hergestellte Produkt läuft, in dem ein Hohlraum (1) geformt werden kann.







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