AT14757U1 - Formteilherstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei welchem ein schmelzflüssiges Polymer in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingebracht wird und ein Fluid zur Erzeugung eines Hohlraums im Formteil zugeführt wird, wodurch das Polymer gegen die Wände der Kavität gedrückt wird. Insbesondere wird nach dem Zuführen des Fluids zur Erzeugung des Hohlraums ein weiteres Fluid zugeführt, das unterschiedlich vom Fluid zur Erzeugung des Hohlraums im Formteil ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein GIT-Verfahren. GIT-Verfahren bzw. Gasinnendrucktechnik-Verfahren bezeichnet ein Verfahren, bei dem beispielsweise mittels Stickstoff die plastischeSeele eines großvolumigen Spritzgießteils so ausgepresst wird, dass ein rohrförmiger Kanalentsteht. Es gibt verschiedene Varianten des GIT-Verfahrens, die je nach Produktionssituationmit ihren speziellen Vorteilen angewendet werden.

[0002] Insbesondere ist das GIT-Verfahren ein Spritzgussverfahren zur Herstellung von Werk¬stücken mit einem Innenhohlraum. Nach einem Arbeitsschritt des herkömmlichen Spritzgießensbzw. nach einer definierten Teilfüllung einer Gussform wird ein Füllstoff, wie beispielsweiseGas, in der Regel Stickstoff, so in eine teilgefüllte Form injiziert, dass es als inneres Formstück(Matrize) wirkt. Durch die Verdrängung der Schmelze aus der Mitte wächst zum einen ein Hohl¬raum und wird zum anderen die Schmelze an bzw. in die äußere Gussform gedrückt. NachErstarren der Schmelze entweicht das Fluid wieder.

[0003] Beispielsweise wird beim GIT-Verfahren eine Werkzeugkavität zu ca. 50 - 90% mitKunststoff gefüllt. Durch das Verdrängen der plastischen Seele erfolgt das 100%ige Füllen derKavität. Die Funktion des Nachdrucks übernimmt hierbei allein der Gasdruck.

[0004] Durch den Einsatz der Gasinnendrucktechnik können qualitativ höherwertige Teile pro¬duziert werden. Es kann eine Materialersparnis und eine bessere Formteilqualität erreicht wer¬den.

[0005] Ein effizienterer Fertigungsablauf steigert die Produktivität und somit die Rentabilitäterheblich. Es wird auch eine Verkürzung der Zykluszeiten bei Formteilen erreicht.

[0006] Somit ist ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils bekannt, bei welchem einschmelzflüssiges Polymer in eine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingebracht wird und einFluid zur Erzeugung eines Hohlraums im Formteil zugeführt wird, wodurch das Polymer gegendie Wände der Kavität gedrückt wird.

[0007] Ausgehend von einem bekannten GIT-Verfahren liegt der vorliegenden Erfindung dieAufgabe zugrunde, eine schnellere Abkühlung eines Formteils und somit verkürzte Zykluszeitenzu erreichen.

[0008] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist.Die Ansprüche 2 bis 8 beschreiben vorteilhafte Weiterentwicklungen des erfindungsgemäßenVerfahrens.

[0009] Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Zuführen desFluids zur Erzeugung des Hohlraums ein weiteres Fluid zugeführt, das unterschiedlich vomFluid zur Erzeugung des Hohlraums im Formteil ist.

[0010] Die eingesetzten Fluide unterscheiden sich dabei insbesondere durch die Stoffeigen¬schaften der Moleküle.

[0011] Durch die Zufuhr des weiteren Fluids wird das Formteil schnell abgekühlt, wodurchverkürzte Zykluszeiten erreichbar sind.

[0012] Vorzugsweise ist das zur Erzeugung des Hohlraums zugeführte Fluid Stickstoff. Durchden bekannten Einsatz von Stickstoff kann eine gute Hohlraumbildung erreicht werden.

[0013] Vorzugsweise ist das weitere Fluid, das nach dem Zuführen des Fluids zur Erzeugungdes Hohlraums zugeführt wird, Kohlendioxid (C02). Durch C02 wird eine schnelle Abkühlungerreicht.

[0014] Vorzugsweise wird unmittelbar nach der Hohlraumbildung der Druck des zur Erzeugungdes Hohlraums zugeführten Fluids für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten. Dadurch erfolgtbereits vor dem Zuführen des weiteren Fluids eine geringe Abkühlung des Formteils.

[0015] Vorzugsweise wird der Druck des zur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids solange aufrechterhalten, bis eine innere Randschicht des Formteils so abgekühlt ist, dass dasweitere Fluid bei seiner Zufuhr nicht mehr in Lösung mit der Schmelze gehen kann. Dadurchwird sichergestellt, dass das weitere Fluid im Wesentlichen ausschließlich zum Abkühlen desFormteils verwendet wird. Das weitere Fluid wird somit nach Ablauf des zeitlich begrenztenHaltedrucks des zur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids zum Spülen für eine bessereKühlwirkung verwendet.

[0016] Vorzugsweise wird das weitere Fluid beim Verlassen eines ersten Injektors des Spritz¬gusswerkzeugs zum Einführen von Fluid in die Kavität einer Phasenumwandlung unterzogenund erzielt den Joule-Thomson-Effekt, der dann auftritt, wenn ein reales Gas oder Gasgemischdurch Drosselung (isenthalpe Druckminderung) eine Temperaturänderung erfährt. Dadurch wirdeine schnelle Abkühlung des Formteils erreicht.

[0017] Vorzugsweise hat ein zweiter Injektor des Spritzgusswerkzeugs, aus welchem das Fluidund auch das weitere Fluid den gebildeten Hohlraum des Formteils verlassen, einen größerenÖffnungsdurchmesser als der erste Injektor des Spritzgusswerkzeugs zum Einführen von Fluidin die Kavität. Dadurch kann sichergestellt werden, dass im Formteil Atmosphärendruck erreichtwird. In die Kavität eingeführtes Fluid kann drucklos aus dieser abströmen.

[0018] Vorzugsweise weist der Kreislauf des weiteren Fluids ein Rückgewinnungssystem auf.Dadurch kann sichergestellt werden, dass keine giftigen Stoffe in die Umwelt gelangen.

[0019] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nach¬folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform.

[0020] Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird schmelzflüssiges Polymer ineine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingebracht. Dann wird ein erster Injektor oder Einlas¬sinjektor des Spritzgusswerkzeugs zum Zuführen von Fluid in die Kavität geöffnet. Gleichzeitigkann eine Überlaufkavität geöffnet werden. Durch den Einlassinjektor wird ein Fluid, bevorzugtStickstoff, zur Erzeugung eines Hohlraums im Formteil zugeführt. Durch Stickstoff kann einegute Hohlraumbildung erreicht werden. Durch das Einführen von beispielsweise Stickstoff wirddie plastische Seele des Formteils beispielsweise in eine Überlaufkavität gedrückt. Der Druckdes zur Erzeugung eines Hohlraums am Formteil zugeführten Fluids, wie Stickstoff, wird füreine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten. Dabei erfolgt ein Abkühlen des Formteils. Darauffol¬gend wird die Zufuhr des zur Erzeugung eines Hohlraums am Formteil zugeführten Fluids ge¬stoppt und ein zweiter Injektor oder Auslassinjektor des Spritzgusswerkzeugs geöffnet.

[0021] Weiterhin wird ein weiteres Fluid zugeführt, das unterschiedlich vom Fluid zur Erzeu¬gung des Hohlraums am Formteil ist. Die eingesetzten Fluide unterscheiden sich dabei insbe¬sondere durch die Stoffeigenschaften der Moleküle. Das weitere Fluid ist bevorzugt Kohlendi¬oxid (C02). Durch das Zuführen des weiteren Fluids ergibt sich ein Volumenstrom und dasweitere Fluid strömt durch das Formteilinnere. Durch Ausnutzen des sich ergebenden Joule-Thomson-Effekts wird eine gute Kühlwirkung für das Formteil erreicht.

[0022] Danach wird eine Zufuhr des weiteren Fluids gestoppt und werden sowohl der Einlassin¬jektor als auch der Auslassinjektor geschlossen. Das Spritzgusswerkzeug wird geöffnet und dasFormteil kann entnommen werden.

[0023] Durch die Zufuhr des weiteren Fluids wird das Formteil schneller als bei einem bisherbekannten Verfahren abgekühlt, wodurch verkürzte Zykluszeiten erreichbar sind. Insbesonderewird durch C02 als weiteres Fluid eine schnelle Kühlung erreicht.

[0024] Der Druck des zur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids wird bevorzugt solangeaufrechterhalten, bis eine innere Randschicht des Formteils so abgekühlt ist, dass das weitereFluid, wie C02, bei seiner Zufuhr nicht mehr in Lösung mit der Schmelze gehen kann. Es wirdim Wesentlichen ausschließlich zum Abkühlen des Formteils verwendet. Nach Ablauf des zeit¬lich beschränkten Haltedrucks des zur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids wird daszugeführte weitere Fluid zum Spülen für eine bessere Kühlwirkung verwendet. Der Druck deszur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids wird bevorzugt zwischen 1 bis 5 Sekunden und besonders bevorzugt zwischen 2 bis 3 Sekunden aufrechterhalten. Das weitere Fluid unter¬liegt beim Verlassen eines ersten Injektors des Spritzgusswerkzeugs zum Einführen von Fluid indie Kavität bei seiner Zufuhr einer Phasenumwandlung. Hierdurch wird der Joule-Thomson-Effekt erzielt, der dann auftritt, wenn ein reales Gas oder Gasgemisch durch Drosselung (isent-halpe Druckminderung) eine Temperaturänderung erfährt. Dadurch wird eine schnelle Abküh¬lung des Formteils erreicht.

[0025] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat der zweite Injektor des Spritzgusswerk¬zeugs, aus welchem das Fluid und auch das weitere Fluid den gebildeten Hohlraum des Form¬teils verlassen, einen größeren Öffnungsdurchmesser als der erste Injektor des Spritzguss¬werkzeugs zum Einführen von Fluid in die Kavität. Das Verhältnis ist mindestens 1:1 und istbevorzugt 2:1 oder größer. Erst dadurch kann sichergestellt werden, dass im Formteil Atmo¬sphärendruck erreicht wird und dass in die Kavität eingeführtes Fluid drucklos aus dieser ab¬strömen kann.

[0026] Der Kreislauf des weiteren Fluids sollte insbesondere dann ein Rückgewinnungssystemaufweisen, wenn das weitere Fluid in größerer Konzentration gesundheitsgefährdend sein kann,wie es bei der Verwendung von C02 der Fall ist. Durch das Vorsehen eines Rückgewinnungs¬systems für das weitere Fluid im System kann dann sichergestellt werden, dass keine giftigenStoffe nach außen und in die Umwelt gelangen.

[0027] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen und gezeig¬ten Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationenmöglich.

Claims (8)

1. Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines Formteils, bei welchem ein schmelzflüssiges Polymer ineine Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingebracht wird und ein Fluid zur Erzeugung ei¬nes Hohlraums im Formteil zugeführt wird, wodurch das Polymer gegen die Wände derKavität gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Zuführen des Fluids zurErzeugung des Hohlraums ein weiteres Fluid zugeführt wird, das unterschiedlich vom Fluidzur Erzeugung des Hohlraums am Formteil ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Erzeugung desHohlraums zugeführte Fluid Stickstoff ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Fluid, dasnach dem Zuführen des Fluids zur Erzeugung des Hohlraums zugeführt wird, Kohlendioxid(C02) ist.
4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassunmittelbar nach der Hohlraumbildung der Druck des zur Erzeugung des Hohlraums zuge¬führten Fluids für eine vorbestimmte Zeit aufrechterhalten wird.
5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassder Druck des zur Erzeugung des Hohlraums zugeführten Fluids solange aufrechterhaltenwird, bis eine innere Randschicht des Formteils so abgekühlt ist, dass das weitere Fluid beiseiner Zufuhr nicht mehr in Lösung mit der Schmelze gelangt.
6. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassdas weitere Fluid beim Verlassen eines ersten Injektors des Spritzgusswerkzeugs zum Ein¬führen von Fluid in die Kavität einer Phasenumwandlung unterliegt und den Joule-Thomson-Effekt erzielt.
7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einzweiter Injektor des Spritzgusswerkzeugs, aus welchem das Fluid und auch das weitereFluid den gebildeten Hohlraum des Formteils verlassen, einen größeren Öffnungsdurch¬messer als der erste Injektor des Spritzgusswerkzeugs zum Einführen von Fluid in die Ka¬vität hat.
8. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dassder Kreislauf des weiteren Fluids ein Rückgewinnungssystem aufweist. Hierzu keine Zeichnungen