AT14199U1 - Formwerkzeug - Google Patents

Abstract

Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgießmaschine, mit wenigstens zwei Bauteilen (2), welche wenigstens eine Kavität (3) bilden, in welcher ein Kunststoffprodukt herstellbar ist und nach der Herstellung entnehmbar ist, wobei zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile (2) aus einem Kunststoff gefertigt ist.

Description

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgie߬maschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.

[0002] Es ist Standard im Stand der Technik, Formwerkzeuge zur Formung von Kunststoffpro¬dukten und dergleichen aus Stahl, Aluminium oder bestimmten Legierungen zu fertigen. Diesberuht hauptsächlich auf der Ansicht, dass andere Materialien entweder nicht fest genug oderzu teuer sind.

[0003] Dabei hat die Verwendung von Metallen auch erhebliche Nachteile. Denn zum einensind Metalle relativ teure Werkstoffe und zum anderen weisen sie Oberflächeneigenschaftenauf, die unter Umständen nicht erwünscht sind. Als Beispiel wäre die Adhäsion von Polyurethanan Stahl zu nennen. Polyurethan wird oft in einem Reaktivverfahren hergestellt, bei dem Che¬mikalien erst kurz vor dem Einbringen in eine formgebende Kavität vermischt werden und dasPolyurethan erst in der Kavität bei einer Reaktion der eingebrachten Chemikalien entsteht.

[0004] Nach der Fertigung des Polyurethanprodukts haftet Polyurethan an dem Stahl und dasAusformen bzw. Entnehmen desselben ist erschwert und kann sogar zu einer Beschädigungdes gefertigten Produkts führen. Ähnliche Probleme treten bei der Fertigung von Kunststoffpro¬dukten auf, die ganz oder teilweise aus Harzen (bspw. Polyesterharze oder Epoxydharze) oderPolyamiden bestehen.

[0005] Im Stand der Technik wird dieses Problem entweder durch vorher aufzutragendeTrennmittel oder durch PTFE-haltige Beschichtungen der formgebenden Kavität gelöst (sieheEP 0 734 827 A1 sowie US 2003/0075835 A1). Ersteres erfordert das nachträgliche Entfernendes Trennmittels und kann außerdem eine weitere Oberflächenbearbeitung notwendig machen.Beschichtungen aus beispielsweise PTFE weisen kurze Lebensdauern auf, da die hohen Belas¬tungen, die bei der Formgebung auftauchen, zu Rissen und Brüchen der Beschichtung führen.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug bereitzustellen, welches eine gegen¬über dem Stand der Technik kostengünstigere Fertigung von Kunststoffprodukten ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1gelöst.

[0008] Dies geschieht indem zumindest eines von wenigstens zwei Bauteilen, welche wenigs¬tens eine Kavität bilden, aus einem Kunststoff gefertigt ist und ein mit der Kavität verbundenerMischkopf zur Herstellung des Gemisches vorgesehen ist.

[0009] Es ist dabei wichtig, dass diese Bauteile monolithisch aus Kunststoff gefertigt sind.Denn, wie schon erwähnt, sind Beschichtungen der formgebenden Kavität nicht zielführend, dadie gegenüber dem Stahl erhöhte Verformung bei Kunststoff dazu führt, dass Risse und Brüchein einer solchen Beschichtung auftreten. Anders ausgedrückt, liegt der Erfindung die überra¬schende Erkenntnis zugrunde, dass auch Kunststoffe dazu in der Lage sind die beispielsweisebei Spritzgießprozessen oder Prozessen mit reaktiven Materialien auftretenden Kräfte undDrücke auszuhalten, falls den entsprechenden Bauteilen erlaubt wird, sich entsprechend zuverformen.

[0010] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü¬chen definiert.

[0011] Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile auseinem Fluorpolymer und/oder einem Polyolefin gefertigt ist, denn diese Werkstoffe zeigen vonsich aus keine Haftung an Polyurethan, Epoxydharzen, Polyesterharzen oder Polyamiden.Dadurch kann erreicht werden, dass bei der Fertigung dieser Materialien keine Benetzung vonStahl und dergleichen geschieht, was eine Vorraussetzung für ein problemloses Entformenderartiger Kunststoffprodukte ist.

[0012] Besonders bevorzugt unter den Fluorpolymeren ist Polytetrafluorethylen (PTFE) und verwandte Polymere, da diese eine besonders gute Antihaftwirkung entfalten und gleichzeitigsehr feste Kunststoffe sind.

[0013] Besonders bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest eines der wenigstenszwei Bauteile als Werkzeugeinsatz ausgebildet ist. Solche Werkzeugeinsätze sind an sichbekannt. Sie werden an Trägerteilen des Formwerkzeugs vormontiert und können so schnellerausgetauscht werden. Insbesondere bei den erfindungsgemäßen, unter Umständen etwasschneller verschleißenden Bauteilen aus Kunststoff, kann dies einen entscheidenden Zeitvorteilbieten.

[0014] Es kann von Vorteil sein, wenn die wenigstens zwei Bauteile zumindest zwei Kavitätenbilden. Dies kann zum einen dazu eingesetzt werden, mehrere Kunststoffprodukte gleichzeitigzu fertigen. Zum anderen kann dies beispielsweise mithilfe einer Wendeplatte und/oder einerIndexplatte und/oder eines Drehwürfels und/oder eines Drehtisches und/oder eines Schiebeti¬sches dazu verwendet werden, ein- oder mehrkomponentige Kunststoffprodukte herzustellen.

[0015] Durch die schon erwähnte stärkere Verformung von Kunststoff gegenüber Stahl kann eszu einer verschlechterten Abdichtung der Kavitäten beispielsweise an Trennebenen kommen.Dem kann entgegengewirkt werden, indem die wenigstens eine Kavität in einem geschlossenenZustand durch Flächenpressung zwischen an den wenigstens zwei Bauteilen liegenden Abdich¬tflächen abgedichtet ist.

[0016] Diese Abdichtung kann besonders effektiv gestaltet werden, indem zumindest eine derAbdichtflächen an einer von einer Trennfläche erhabenen Erhebung angeordnet ist.

[0017] Eine Temperierung des Formwerkzeugs, wie sie bei aus Stahl gefertigten Formwerk¬zeugen üblich ist, ist auch bei erfindungsgemäßen Formwerkzeugen möglich.

[0018] Beliebige Oberflächenstrukturen des herzustellenden Kunststoffprodukts können erreichtwerden, indem eine formumgebende Kavitätenoberfläche der Kavität strukturiert ist.

[0019] Auch hochglänzende Oberflächen können erzeugt werden, indem eine Kavitätenoberflä¬che der Kavität - vorzugsweise mittels einer Laserbehandlung oder einem Sinterverfahren -geglättet ist.

[0020] Besonders bei Reaktivprozessen wie zum Beispiel der Herstellung von Produkten ausEpoxydharzen oder der In-situ-Polymerisation von Polyamiden kann vorgesehen sein, dass imFormwerkzeug eine Vorlaufkavität und/oder eine Überlaufkavität angeordnet ist.

[0021] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowieder dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen: [0022] Fig. 1a eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs, [0023] Fig. 1 b eine Prinzipdarstellung eines Formwerkzeugs des Standes der Technik, [0024] Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf eine Hälfte eines erfindungsgemäßen

Formwerkzeugs, [0025] Fig. 2b bis 2d Schnittdarstellungen durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Form¬ werkzeugs, [0026] Fig. 3a bis 3c schematische Seitendarstellungen eines erfindungsgemäßen Form¬ werkzeugs, welches über einen Drehtisch verfügt, [0027] Fig. 4 Detaildarstellung der Erhebung aus Fig. 2b.

[0028] Die in Fig. 1a dargestellte Prinzipdarstellung zeigt einen Teil eines Formwerkzeugs 1 beidem ein gefertigtes Kunststoffprodukt, welches aus einem Vorspritzling 15 und einer Po¬lyurethanschicht 16 besteht, in der Kavität 3 ruht. Das in der Figur 1a oben dargestellte formge¬bende Bauteil 2 ist aus PTFE gefertigt. (Das in der Figur 1a unten dargestellte Bauteil 2 kannauch aus Stahl gefertigt sein, wenn kein Haften an dem Vorspritzling 15 zu befürchten ist.) Dasin der Darstellung obere Bauteil 2 ist an einem Trägerteil 5 montiert.

[0029] Die Abdichtung der Kavität erfolgt in Fig. 1a über Flächenpressung einer Abdichtfläche 7. Zum Vergleich ist in Fig. 1b ein Formwerkzeug 1 aus dem Stand der Technik dargestellt,beispielsweise beim Polyurethanspritzguss erfolgte die Abdichtung dabei über eine Quetsch¬kante 21. Dies führt natürlich zu Einschränkungen der produzierbaren Geometrien des Vor¬spritzlings 15 sowie der Polyurethanbeschichtung 16.

[0030] Fig. 2a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine aus PTFE bestehende Hälfte einesFormwerkzeugs 1. Eine formgebende Kavitätenoberfläche 12 kann mittels einer Laserbehand¬lung geglättet sein. Außerdem wird der Umriss der Abdichtfläche 7 deutlich.

[0031] Fig. 2b ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, durch die dorteingezeichnete Fläche B. Die Abdichtfläche 7 ist bei dieser Ausführungsform an einer Erhebung9 angeordnet, welche gegenüber einer Trennfläche 8 des Werkzeugs erhaben ist. Die Erhe¬bung 9 wird dabei von dem Werkzeugeinsatz 4 gebildet, welche an dem Trägerteil 5 vormontiertist.

[0032] Eine Wandstärke w eines erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes 4 liegt zwischen1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen3 mm und 5 mm.

[0033] In Fig. 2c ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, entlang desdort eingezeichneten Schnittes A, dargestellt. Zusätzlich zu erkennen sind dabei Temperierka¬näle 11 sowie ein Polyurethanmischkopf 18, der über zwei Versorgungsleitungen 19 mit Po¬lyurethankomponenten versorgt wird.

[0034] Fig. 2d zeigt die Schnittdarstellung aus Fig. 2c, wobei nun auch die zweite Werkzeug¬hälfte dargestellt ist, in ihr liegt bereits ein Vorspritzling 15. Zu erkennen ist auch ein Anguss 17.Des Weiteren liegen in diesem Zustand die Kavität 3, die Vorlaufkavität 13 sowie die Überlauf¬kavität 14 vor. Die Polyurethankomponenten werden im Mischkopf 18 vermischt und dann derVorlaufkavität 13 zugeführt. Von dort gelangen sie in die Kavität 3. Überschüssiges Polyurethansammelt sich in der Überlaufkavität 14. Derartige Vor- und Überlaufkavitäten 13, 14 sind jedochfür die Erfindung nicht wesentlich.

[0035] Das in Fig. 3a dargestellte erfindungsgemäße, geöffnete Formwerkzeug 1 weist einenDrehtisch 6 auf. Dieser ist an einem Trägerteil 5 befestigt, welches selbst an einer beweglichenFormaufspannplatte 20 einer Schließeinheit befestigt ist. Zwei Kavitäten 3 werden von zweiBauteilen 2 sowie einem Werkzeugeinsatz 4 gebildet (siehe Fig. 3b).

[0036] Das Trägerteil 5 bildet in dieser Ausführungsform einen statischen Teil eines Drehti¬sches 6, durch welchen das in der Fig. unten dargestellte Bauteil 2 drehbar gelagert ist. Freilichist der Drehtisch nicht wesentlich, genauso gut könnte auch eine Wendeplatte oder eine Index¬platte oder ein Drehwürfel oder ein Schiebetisch Verwendung finden.

[0037] Die Abdichtung der in der Figur rechts dargestellten Kavität 3 erfolgt auch hier über anErhebungen 9 angeordnete Abdichtflächen 7, wobei die Erhebungen 9 gegenüber Werkzeug¬trennflächen 8 erhaben sind. Zur besseren Erkennbarkeit sind die Erhebungen 9 in diesenDarstellungen übertrieben dargestellt. Die in der Figur rechts dargestellte Kavität wird mithilfeeines Mischkopfs 18 beschickt. Auch hier sind schematisch Versorgungsleitungen 19 darge¬stellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Werkzeugeinsatz 4 aus PTFE gefertigt.

[0038] Das in der Darstellung oben dargestellte Bauteil 2 ist an einer festen Formaufspannplat¬te 21 montiert.

[0039] Für die in der Figur linke Kavität ist ein Angusskanal dargestellt sowie schematisch eineDurchgangsöffnung in der festen Formaufspannplatte 21 zum Hindurchführen einer Düse einerPlastifiziereinheit.

[0040] In Fig. 3b ist das Formwerkzeug 1 aus Fig. 3a in geschlossener Stellung dargestellt.Hierdurch sind die beiden Kavitäten 3 gebildet. Eine Kavitätenoberfläche 12 ist dabei durch eineLaserbehandlung geglättet. In dieser Stellung kann die in der Fig. links dargestellte Kavität 3 mitbeispielsweise einem Thermoplasten gefüllt werden.

[0041] Nach einem zwischenzeitlichen Öffnen des Formwerkzeugs 1 und einer Drehung desDrehtisches 6 liegt die Stellung aus Fig. 3c vor. Wie zu erkennen ist, liegt der Vorspritzling 15 inder rechts dargestellten Kavität 3. Es kann nun eine Polyurethanschicht angespritzt werden unddaraufhin das fertige Kunststoffprodukt problemlos entnommen werden.

[0042] Fig. 4 ist eine Detaildarstellung der Erhebung 9 aus Fig. 2b zur Verdeutlichung der Ma¬ße. Die Breite b der Abdichtfläche 7 liegt zwischen 1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mmund 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 5 mm. Die Höhe h der Erhebung 9liegt zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 3 mm und besondersbevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm.

Claims (16)

1. Ansprüche 1. Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgießmaschine, mit wenigstens zwei Bauteilen (2), welche wenigstens eine Kavität (3) bilden, in weicher ein Kunststoffprodukt herstellbarist und nach der Herstellung entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindesteines der wenigstens zwei Bauteile (2) aus einem Kunststoff gefertigt ist.
2. 2. Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines derwenigstens zwei Bauteile (2) aus einem Fluorpolymer und/oder einem Polyolefin gefertigtist.
3. 3. Formwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines derwenigstens zwei Bauteile (2) aus Polytetrafluorethylen (PTFE) und/oder aus Ethylen-Chlorotrifluoroethylen (ECTFE) und/oder aus Ethylen- Tetrafluorethylen und/oder aus Po-lyvinylidenfluorid (PVDF) und/oder aus Perfluoralkoxy-Polymeren (PFA) und/oder aus Tet-rafluorethylen-Perfluor- Methylvinylether (MFA) und/oder aus Tetrafluorethylen-Hexafluor-propylen (FEP) gefertigt ist.
4. 4. Formwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einesder wenigstens zwei Bauteile (2) aus Polypropylen (PP) und/oder aus Polyethylen (PE) ge¬fertigt ist.
5. 5. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile (2) als Werkzeugeinsatz (4) ausgebil¬det ist.
6. 6. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Formwerkzeug (1) über wenigstens ein Trägerteil (5) verfügt, an dem diejenigender wenigstens zwei Bauteile (2), die aus Kunststoff gefertigt sind, vormontiert sind.
7. 7. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass die wenigstens zwei Bauteile (2) zumindest zwei Kavitäten (3) bilden.
8. 8. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Formwerkzeug (1) über eine Wendeplatte und/oder eine Indexplatte und/oder ei¬nen Drehwürfel und/oder einen Drehtisch (6) und/oder einen Schiebetisch verfügt.
9. 9. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass die wenigstens eine Kavität (3) in einem geschlossenen Zustand durch Flächenpres¬sung zwischen an den wenigstens zwei Bauteilen (2) liegenden Abdichtflächen (7) abge¬dichtet ist.
10. 10. Formwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine derAbdichtflächen (7) an einer von einer Trennfläche (8) erhabenen Erhebung (9) angeordnetist.
11. 11. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich¬net, dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile (2), die aus Kunststoff gefertigtsind, und/oder das wenigstens eine Trägerteil (5) Temperierkanäle (11) zur Temperierungdes Formwerkzeugs (1) aufweist.
12. 12. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeich¬net, dass eine Kavitätenoberfläche (12) der wenigstens einen Kavität (3) strukturiert ist.
13. 13. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeich¬net, dass eine Kavitätenoberfläche (12) der wenigstens einen Kavität (3) - vorzugsweisemittels einer Laserbehandlung oder einem Sinterverfahren - geglättet ist.
14. 14. Formwerkzeug nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeich¬net, dass im Formwerkzeug (1) eine Vorlaufkavität (13) und/oder eine Überlaufkavität (14)vorgesehen ist.
15. 15. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dasKunststoffprodukt aus einem reaktiven Gemisch herstellbar ist.
16. 16. Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass einmit der Kavität (3) verbundener Mischkopf (18) zur Herstellung des Gemisches vorgesehenist. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen