AT7990U1

AT7990U1 - Spritzgussform

Info

Publication number: AT7990U1
Application number: AT0093404U
Authority: AT
Inventors: Gottfried Dipl Ing Steiner; Herbert Dipl Ing Eichler
Original assignee: Gottfried Steiner Ingenieurbue
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-12-15
Also published as: WO2006067202A1; EP1830996A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzgussform mit einer oder mehreren Formtrennebenen, wobei starre Komponenten, gegebenenfalls mit weiteren, insbesondere bewegbaren Formkomponenten, ein oder mehrere Formnest(e)r bilden, in welche(s) eine flüssige oder zähflüssige Kunststoff-Formmasse einspritzbar ist. An Kontaktflächen von gegeneinander bewegbaren oder feststehenden Formkomponenten sind in die beweglichen und/oder die feststehenden Formkomponenten oberflächlich Elemente (6) eingesetzt, welche weicher und wärmeleitfähiger sind als Formstahl. Diese Elemente (6) bewirken einen besseren Wärmeausgleich zwischen den daran angrenzenden Formkomponenten und führen dadurch zu einer besseren und gleichmäßigeren Wiedergabe von Strukturen in der Formoberfläche durch die Kunststoffschmelze. Weiters wirken die Elemente (6) als Dichtungen gegen ein Ansaugen von Luft beim Evakuieren der Kavität(en) vor dem Einspritzen der Kunststoffschmelze, was wiederum positive Auswirkungen auf die Strukturwiedergabe durch die Kunststoffschmelze hat.

Description

2 AT 007 990 U1

Die Erfindung betrifft eine Spritzgussform mit einer oder mehreren Formtrennebenen, wobei starre Komponenten, gegebenenfalls mit weiteren, insbesondere bewegbaren Formkomponenten, ein oder mehrere Formnest(e)r bilden, in welche(s) eine flüssige oder zähflüssige Kunststoff-Formmasse einspritzbar ist. 5

Es ist bekannt, die Formhälften einer Spritzgussform über Kühlbohrungen zu temperieren, um den Erstarrungsvorgang des Kunststoffes vorteilhaft zu beeinflussen. Während der Einspritz-und der Nachdruckphase des Spritzgießprozesses besteht ein enger Kontakt zwischen der heißen Kunststoffschmelze und der Oberfläche des Formnestes, welcher einerseits eine Abbil-io düng der Strukturen in den Formoberflächen im Kunststoff bewirkt und andererseits für eine Übertragung der Wärme von der Kunststoffschmelze über die Formwand an das Kühlmedium in Kühlbohrungen der Formhälften sorgt. Fehlstellen in der Strukturwiedergabe treten insbesondere dann auf, wenn bestimmte Komponenten der Spritzgussform eine andere Temperatur an der Formnestoberfläche annehmen als andere Komponenten. Höhere Temperaturen treten vorran-15 gig im Bereich von beweglichen Formkomponenten, wie kleineren Backen, Schiebern, Einsätzen oder Auswerferelementen auf, die auf Grund ihrer geringen Abmessungen nicht aktiv temperiert werden können.

In der Literatur und in Patentschriften ist bereits vorgeschlagen worden, zur besseren Abfuhr 20 der Wärme den Formenwerkstoff Stahl durch besser wärmeleitfähige metallische Verbindungen zu ersetzen oder komplette Formnester aus solchen Werkstoffen zu verwenden. Diese Lösungen funktionieren jedoch nur in bestimmten Anwendungsfällen und versagen in anderen, da sie beispielsweise die mechanischen Eigenschaften der Spritzgussteile aus Kunststoff unerwünscht beeinflussen oder die Qualität dieser Teile mangelhaft ist. 25

Damit die Wiedergabe der Struktur im Formnest einwandfrei erfolgen kann, wird während des Einspritzens die im Formnest enthaltende Luft verdrängt oder sie wird vorher abgesaugt. Eine unzureichende Entlüftung der Form oder das Ansaugen von sogenannter Falschluft bei evakuierten Formen hat Fehler in der Strukturwiedergabe zur Folge. Die derart hergestellten Spritz-30 gussteile müssen zumeist als Ausschuss entsorgt werden, da die Strukturunterschiede optisch erkennbar sind und vom Kunden nicht akzeptiert werden.

Ursachen für Oberflächendefekte an Spritzgussteilen sind beispielsweise Auswerfer, die in Folge schlechter Temperierung im Laufe der Produktion heißer werden als die umgebenen 35 Formkomponenten und auf der Oberfläche von Spritzgussteilen zu glänzenden oder matten Stellen führen. Oberflächendefekte entstehen auch durch Einsätze und Schieber, die aus konstruktiven Gründen nicht aktiv temperiert werden können und damit ebenfalls eine andere Oberflächentemperatur aufweisen als die restliche Form. Diese Temperaturunterschiede führen zu einer anderen Abformung der Formnestoberfläche in diesen Bereichen. Oberflächendefekte 40 entstehen auch bei komplexen Formen mit einer Vielzahl von Trennungen und Spalten, über welche nach dem Evakuieren der Formnester Luft aus der Umgebung angesaugt wird (Falschluft). Diese kann aus den Vertiefungen und sonstigen Strukturen, insbesondere am Fließwegende, nur unzureichend entweichen und verhindert damit die Wiedergabe von Feinstrukturen. Die Folge sind meist Unterschiede in der Oberfläche des Spritzgussteils, welche zu Ausschuss 45 in der Produktion führen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Spritzgussform derart zu gestalten, dass die erwähnten Oberflächendefekte an Spritzgussteilen nicht mehr auftreten. so Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass an Kontaktflächen von gegeneinander bewegbaren oder feststehenden Formkomponenten oberflächlich in die beweglichen und / oder die feststehenden Formkomponenten Elemente eingesetzt sind, welche weicher und wärmeleitfähiger als Formstahl sind. 55 Die weicheren, wärmeleitfähigeren Elemente können somit beim Spritzgießen für eine gezielte 3 AT 007 990 U1 und rasche Wärmeübertragung zu aktiv temperierten Formkomponenten sorgen. Dadurch wird eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im gesamten Formnest erreicht, die negativen Auswirkungen einer ungleichmäßigen Abkühlung des Spritzgussteiles fallen weg. 5 Durch ihre gegenüber dem Material der Formkomponenten geringere Härte sind die Elemente elastisch und plastisch verformbar, sodass im Bereich der Kontaktflächen auch eine Abdichtung gegenüber der Umgebungsluft erreicht wird. Durch die mögliche plastische Verformung des Materials der Elemente wird eine konturgenaue Anpassung der Elemente an die angrenzenden Formkomponenten, durch die elastische Verformbarkeit wird eine Anpassung an sich ändernde io mechanische Belastungen erreicht, wobei die Dichtfunktion erhalten bleibt.

Die Elemente werden auf einfache Weise die Elemente (6) in Vertiefungen der starren Formkomponenten, beispielsweise von Formhälften, und / oder der beweglichen oder sonstigen feststehenden Formkomponenten eingesetzt sind. Ein zusätzliches Befestigen, beispielsweise 15 Verschrauben, Verlöten, Verstiften, kann vorgesehen werden.

Die Elemente bestehen bevorzugt aus einem einen raschen Wärmeausgleich zwischen den angrenzenden Formkomponenten bewirkenden Material und führen damit zu einer besseren Qualität der Oberfläche von Kunststoffteilen führt. 20

Dieser Effekt wird auch dadurch erreicht, dass die Elemente als Dichtungen gegen das Ansaugen von Luft wirken.

Dabei können die Elemente großflächige oder streifenförmige Einsätze sein. Die Ausführung 25 der Elemente richtet sich nach deren Einsatzort in der Spritzgussform und ist sehr variabel.

Von Vorteil für eine gute Wärmeableitung ist es, wenn die Elemente in unmittelbarer Nähe des Formnestes eingesetzt werden. 30 Die Elemente können direkt an den beweglichen, austauschbaren Formkomponenten befestigt sein, bevorzugt ist jedoch eine Ausführung, bei der die Elemente in Formkomponenten eingesetzt sind, die mit beweglichen Formkomponenten, wie Wechseleinsätzen, Schiebern, Auswerferelementen und dergleichen in Kontakt stehen. Die Anordnung der Elemente an feststehenden Formkomponenten hat den Vorteil, dass sie unabhängig vom verwendeten Einsatz, Schie-35 ber und dergleichen sind.

Als Material für die Elemente kommen Kupfer, Kupferlegierungen und sonstige gut wärmeleitfähige Materialien, z.B. Aluminium, in Frage. Die Elemente können reibungsmindernd ausgerüstet sein, insbesondere kann das Material für die Elemente reibungsmindernde Zusätze enthalten, 40 um Reibungsverluste zwischen den beweglichen und den feststehenden Formkomponenten zu verringern.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigen 45

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgeführten Spritzgussform und

Fig. 2 bis Fig. 4 Teilschnitte durch weitere Ausführungsformen erfindungsgemäß ausgeführter Spritzgussformen. 50

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Spritzgussform mit einer Formhälfte 1, die über eine Angussbuchse 1a mit einer nicht dargestellten Einspritzeinrichtung verbindbar ist und daher die feststehende Formhälfte ist, und mit einer zweiten Formhälfte 2 als bewegliche Formhälfte. Bei geschlossener Form bilden die beiden Formhälften 1, 2 gemeinsam mit beweglichen Backen 3 55 oder Schiebern das Formnest 9, welches hier beispielhaft zum Spritzgießen eines im Wesentli- 4 AT 007 990 U1 chen zylindrischen Behälters, etwa eines Bechers, vorgesehen ist. Die Backen 3 umschließen die Mantelfläche des zu bildenden Behälters und sind mit umlaufenden Vertiefungen 3a versehen, durch welche die Kunststoffschmelze im Behälter umlaufende Erhebungen ausbildet. Die Backen 3 sind im Querschnitt trapezförmig bzw. konisch, derart, dass beim Entformen sich die 5 Backen 3 von den gebildeten Erhebungen im Spritzling abheben.

Die beiden Formhälften 1, 2 sind, wie es dem Stand der Technik entspricht, mittels einer Vielzahl von Kühlbohrungen 5 kühl- bzw. temperierbar. Durch die Kühlbohrungen 5 wird während des Spitzgießvorganges ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, durchgeleitet, um Wärme abzu-io führen. Während der Einspritz- und der Nachdruckphase des Spritzgießprozesses steht die eingebrachte heiße Kunststoffschmelze im engen Kontakt mit der Oberfläche des Formnestes 9, was einerseits zur Abbildung der Strukturen der Formnestoberflächen im Kunststoff führt und andererseits eine Abgabe der Wärme von der Schmelze über die Formwand an das Kühlmedium bewirkt. Die beweglichen Backen 3 sind in das System von Kühlbohrungen nicht integrier- 15 bar. Um eine gezielte und rasche Ableitung bzw. Übertragung der Wärme von den Backen 3 auf die aktiv temperierte Formkomponente, hier die Formhälften 1, 2, sicher zu stellen, sind gemäß der Erfindung an den Kontaktflächen der Formhälften 1, 2 zu den Backen 3 flache Vertiefungen 10, 11 ausgebildet, in welche Elemente 6 eingesetzt sind, welche weicher und wärmeleitfähiger als der Formstahl sind. Die Vertiefungen 10, 11 weisen eine konstante Tiefe von wenigen Milli- 20 metem auf und können zum Einsetzen großflächiger Elemente 6 oder auch kleiner, beispielsweise streifenförmiger Elemente 6 vorgesehen sein. Die Außenseiten der Elemente 6 bilden mit den angrenzenden Formoberflächen einheitliche Flächen. Als Material für die hochwärmeleitfähigen, weichen Elemente 6 kommen vor allem Kupfer und Kupferlegierungen in Frage. 25 Auch bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform bezeichnet 1 die düsenseitige, feststehende und 2 die bewegliche Formhälfte. Das Formnest 9 ist ebenfalls zum Spritzgießen eines Behälters, hier optional in einer von Fig. 1 etwas abweichenden Form, vorgesehen. Der zylindrische Mantel und der Boden des Behälters werden in Formnestabschnitten zwischen den beiden Formhälften 1, 2 gebildet, die nahe dem Formnest 9 jeweils mit einer Vielzahl von Kühlbohrun-30 gen 5 versehen sind. Mittels eines Formeinsatzes 4 kann optional ein Formnestabschnitt 9a gebildet werden, welcher eine am Rand des Behälters umlaufende Nut ausformt Das Vorsehen eines solchen Formeinsatzes kann fertigungstechnische Vorteile bringen. An den Kontaktflächen des Formeinsatzes 4 zu den beiden Formhälften 1, 2 sind flache Vertiefungen 11, 12 ausgebildet, in welche, analog zu Fig. 1, Elemente 6 aus weichem, hochwärmeleitfähigem 35 Material eingesetzt sind. Auch bei dieser Ausführungsform sorgen daher die Elemente 6 für eine gezielte und rasche Übertragung der Wärme aus dem Formnestabschnitt 9a auf die angrenzenden, über die Bohrungen 5 aktiv temperierten Formkomponenten.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Spritzgussform mit einem Auswerferstift 7. Dargestellt sind 40 wieder die Formhälfte 1 und die Formhälfte 2 sowie einige der in den beiden Formhälften 1, 2 vorgesehenen Kühlbohrungen 5. Vom Formnest 9 ist lediglich ein Abschnitt gezeigt. Hier ist auch der in einer Bohrung der Formhälfte 2 geführte Auswerferstift 7 angesetzt, welcher in einer weiteren, plattenförmigen Formkomponente 15 verankert ist. Der Auswerferstift 7 lässt sich nicht temperieren. Um eine Wärmeabfuhr aus dem Formnest 9 auch im Bereich des Auswerf-45 Stiftes 7 zu gewährleisten, sind in den an das Formnest 9 angrenzenden, den oberen Abschnitt des Auswerferstiftes 7 umlaufenden Kontaktflächen der Formhälfte 2 zum Auswerfstift 7 mehrere weiche und hochwärmeleitfähige Elemente 6 in flachen Vertiefungen 11 eingesetzt. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsvariante vorgesehen, dass im Bereich der Formtrennung zwischen der Formhälfte 1 und der Formhälfte 2 ein weiteres Element 6 eingesetzt ist, welches bei so geschlossener Form in flachen Vertiefungen beider Formhälften sitzt, jedoch nur an einer der Formhälften befestigt ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführung mit einem schräg zur Formöffnungsrichtung bewegbaren Auswerfer bzw. Schrägschieber 8. Die schräge Anordnung erlaubt eine Freigabe des im Hinterschnitt 55 9b des Formnestes 9 gebildeten Spritzlingteils. Auch bei dieser Ausführungsform sind an den

Claims

5 AT 007 990 U1 Kontaktflächen der Formhälfte 2 zum Schieber 8, dem Formnest 9 benachbart, weiche und hochwärmeleitfähige Elemente 6 in entsprechenden Vertiefungen 11 der Formhälfte 2 eingesetzt. Im Bereich der Formtrennung ist, analog zu Fig. 3, ebenfalls ein Element 6 angeordnet. 5 Bei den in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausführungsvarianten wird somit im Bereich von Auswerfern bzw. Schiebern und dergleichen in unmittelbarer Nähe zum Formnest 9 durch die Elemente 6 eine raschere Abfuhr der Wärme bewirkt, da nicht mehr die Auswerfer oder Schieber allein für die Wärmeleitung maßgeblich sind. Zusätzlich dichten die Elemente 6 das Formnest 9 gegenüber der Umgebung ab, sodass die über die Auswerfer- oder Schieberbohrungen gegebenen-io falls in das Formnest angesaugte Luftmenge wesentlich geringer ist und das Vakuum im Formnest stabil aufrecht erhalten werden kann. Zur Verminderung von Reibungsverlusten zwischen den Elementen 6 und den Auswerfern oder Schiebern 7, 8 können reibungsmindernde Zusätze im Material der Elemente 6 enthalten sein. 15 Die Elemente 6 sind in einem gewissen Ausmaß elastisch und plastisch verformbar. Damit wird, wie bereits erwähnt, im Bereich der Kontaktfiächen auch eine Abdichtung gegenüber der Umgebungsluft erreicht. Durch die Möglichkeit einer plastischen Verformung ist eine konturgenaue Anpassung der Elemente 6 an die angrenzenden Formkomponenten gewährleistet. Die elastische Verformung stellt sicher, dass sich die Elemente 6 ändernden mechanischen Belastungen 20 anpassen können, ohne einen Verlust ihrer Dichtfunktion in Kauf nehmen zu müssen. Insbesondere bei komplex ausgeführten Spritzgussformen mit einer Vielzahl von Trennungen wird daher die Wirksamkeit der Evakuierung des Formnestes erhöht, und es wird eine wesentlich geringerer Menge an unerwünschter Luft aus der Umgebung angesaugt. 25 Ein geringer E-Modul der Elemente 6 im Vergleich zum eingesetzten Formenstahl stellt sicher, dass die auf den Touschierbereich wirkende Schließkraft nicht reduziert wird. Damit wird eine Gratbildung am Spritzgussteil unterbunden. Die rasche Abfuhr der beim Spritzgießen eingebrachten Wärme und die Abdichtung der Form 30 im Bereich von Auswerfern, Schiebern, Einsätzen und dergleichen stellt eine deutlich bessere Übertragung der Formneststrukturen auf die Kunststoffschmelze sicher, wodurch jener Ausschuss reduziert wird, welcher auf Strukturunterschiede zurückgeht. Die Verbindung bzw. Verankerung der hochwärmeleitfähigen Elemente bzw. Einsätze an den 35 entsprechenden Formkomponenten kann mittels aller gängigen Verbindungstechniken, beispielsweise Verschrauben, erfolgen, wobei jedoch ein unerwünschter Einfluss auf die Wärmeleitfähigkeit vermieden werden sollte. Die Erfindung ist selbstverständlich bei Spritzgussformen verschiedenster Bauart ersetzbar, 40 insbesondere auch bei Formen mit mehreren Trennebenen und /oder mit einer Mehrzahl von Formnestern. Ansprüche: 45 1. Spritzgussform mit einer oder mehreren Formtrennebenen, wobei starre Komponenten, gegebenenfalls mit weiteren, insbesondere bewegbaren Formkomponenten, ein oder mehrere Formnest(e)r bilden, in welche(s) eine flüssige oder zähflüssige Kunststoff-Formmasse einspritzbar ist, so dadurch gekennzeichnet, dass an Kontaktflächen von gegeneinander bewegbaren oder feststehenden Formkomponenten oberflächlich in die beweglichen und / oder die feststehenden Formkomponenten Elemente (6) eingesetzt sind, welche weicher und wärmeleitfähiger sind als Formstahl und welche mit der Kunststoffschmelze nicht in direkten Kontakt treten. 55 6 AT 007 990 U1
2. Spritzgussform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) in Vertiefungen (11) der starren Formkomponenten, beispielsweise von Formhälften (1, 2), und / oder der beweglichen oder sonstigen feststehenden Formkomponenten eingesetzt sind.
3. Spritzgussform nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) aus einem einen raschen Wärmeausgleich zwischen den angrenzenden Formkomponenten bewirkenden Material bestehen.
4. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die io Elemente (6) als Dichtungen gegen das Ansaugen von Luft wirken.
5. Spritzgussform nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) großflächige oder streifenförmige Einsätze sind.
6. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) in unmittelbarer Nähe des Formnestes (9) eingesetzt sind.
7. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) in Formkomponenten (1, 2) eingesetzt sind, die mit Wechseleinsätzen, 20 Schiebern, Auswerferelementen (3,4, 7, 8) oder dergleichen in Kontakt stehen.
8. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) aus Kupfer, Kupferlegierungen oder anderen gut wärmeleitfähigen Materialien bestehen. 25
9. Spritzgussform nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (6) reibungsmindernd ausgerüstet sind. 30 Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 35 40 45 50 55