DE102005015491B4

DE102005015491B4 - Spritzgiessverfahren

Info

Publication number: DE102005015491B4
Application number: DE200510015491
Authority: DE
Inventors: Christian Gornik
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 2005-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-04-06
Also published as: DE102005015491A1; AT501952A2; AT501952A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformteilen, das die Schritte umfasst: a) Plastifizieren von Kunststoff in einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, b) Einspritzen von plastischer Masse mittels der Einspritzschnecke, c) wobei ein bestimmter erster Schmelzedruck erzeugt wird, um eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges volumetrisch zu füllen, d) Überwachen des Schmelzedruckes durch Messen, e) Ändern des Schmelzedruckes auf einen zweiten bestimmten Schmelzedruck, um der materialabhängigen Schwindung beim Abkühlen entgegenzuwirken. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass nach Schritt c) der Druckgradient aus Druck und Zeit oder Druck und Wegeinheit ermittelt wird und die Änderung vom ersten Schmelzedruck auf den zweiten Schmelzedruck in Abhängigkeit dieses Druckgradienten erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformteilen, das die Schritte umfasst: a) Plastifizieren von Kunststoff in einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, b) Einspritzen von plastischer Masse mittels der Einspritzschnecke, c) wobei ein bestimmter erster Schmelzedruck erzeugt wird, um eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges volumetrisch zu füllen, d) Überwachen des Schmelzedruckes durch Messen, e) Ändern des Schmelzedruckes auf einen zweiten bestimmten Schmelzedruck, um der materialabhängigen Schwindung beim Abkühlen entgegenzuwirken.

Im Stand der Technik werden einige Verfahren beschrieben, so offenbart beispielsweise die DE 41 40 392 C2 ein abhängiges Umschalten vom ersten auf den zweiten Druck, hier der Einspritzphase auf die Nachdruckphase, nach Erreichen eines Schwellenwertes der zweiten Ableitung. Die DE 29 39 067 A1 offenbart ein Verfahren für ein werkzeuginnendruckabhängiges Umschalten von Spritzdruck auf Nachdruck, wobei zunächst ein Umschaltpunkt erricht werden muss, nach dem dann eine Umschaltregelung eintritt. Bei der DE 17 29 382 A wird eine auftretende Druckänderungen aus dp/dt als eine Ausgangsgröße für Folgefunktionen in der Maschinenablaufsteuerung verwendet. Das Bilden der Ableitung aus Druck und Zeit offenbart die US 3,642,404 .

Bei der Herstellung von Kunststoffteilen wird klassifizierte Kunststoffmasse in ein Werkzeug eingebracht. Nachdem die Kavität volumetrisch gefüllt ist steigt der Druck in der Schmelze stärker an. Dieser Druck ist meist höher als er für die Formfüllung erforderlich wäre, es tritt somit eine Druckspitze auf. Dieser plötzliche Druckanstieg wird heute als Kenngröße genutzt, um vom Einspritzdruck auf den Nachdruck umzuschalten, um ausreichend Material nachzuführen, welches durch Schwindung während des Abkühlprozesses vom Kavitätsvolumen verloren geht.

Sind jedoch nun Fließeigenschaften des Kunststoffes aufgrund von Chargenschwankungen bei der Herstellung unterschiedlich, müssen die Umschaltwerte (Zeit, Weg oder Druck) nachjustiert werden, um ein Überspritzen der Form bei Viskositätsabnahme oder ein unvollständiges Formfüllen bei Viskositätszunahme zu verhindern.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein verbessertes Verfahren anzubieten, bei dem das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck in Abhängigkeit der Materialeigenschaften erfolgen kann.

Die Lösung der Aufgabe ist in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruches 1 dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Schritt c), also nach dem volumetrischen Füllen, der Druckgradient aus Druck und Zeit oder Druck und Wegeinheit ermittelt wird und dann die Änderung vom ersten Schmelzedruck, also dem Einspritzdruck, auf den zweiten Schmelzedruck, den Nachdruck in Abhängigkeit dieses ermittelten Druckgradienten erfolgt.

Der Druckgradient ist hauptsächlich abhängig von der Type des Materials, genauer von den elastischen Eigenschaften. Ist die Kavität volumetrisch gefüllt, so wirkt das Massepolster vor der Schneckenspitze wie eine Feder, die eine gewisse Federkonstante besitzt und komprimiert wird. „Weiche" Materialien in dieser Hinsicht sind beispielsweise ungefüllte Polyolefine, „harte" Materialien sind beispielsweise hochgefüllte Polyamide oder Metallfeedstocks.

Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen dass der ermittelte Druckgradient mit einem in der Maschinensteuerung hinterlegten materialspezifischen Druckgradienten verglichen wird.

Vorteilhafterweise wird der materialspezifische Druckgradient experimentell ermittelt und als Master in der Maschinensteuerung hinterlegt, um dann für die Änderungen des Schmelzedruckes verwendet zu werden.

Die experimentell ermittelten Druckgradienten können in einer Materialdatenbank eingepflegt werden, so dass bei Auswahl des entsprechenden Materialtyps der Umschaltdruckgradient in der Maschinensteuerung automatisch gesetzt wird.

Dieses erfindungsgemäße neuartige Verfahren hat den Vorteil, dass das Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck nicht in Abhängigkeit des zu füllenden Volumens der Werkzeugkavität, sondern von dem eingespritzten Material abhängig ist.

Zur Verdeutlichung des Verfahrens werden drei Figuren dargelegt, es zeigt
1 den Druckverlauf beim Einspritzen
2 einen Druckverlauf eines niedrigviskosen Materials und
3 den Druckverlauf eines hochviskosen Materials
In der 1 ist der Druckverlauf beim Einspritzen dargestellt. Der Druck ist über die Zeit aufgetragen und in die drei Phasen Einspritzen, Halten, also Nachdruck, und Abkühlen aufgeführt. Während des Einspritzens steigt der Druck zunächst stark an, geht in einen leichten Anstiegsbereich über und steigt schlagartig zu einer Druckspitze 2 an. Diese Druckspitze 2 wird standardgemäß als Umschaltpunkt herangezogen, an dem sich dann eine Haltephase, nämlich die Nachdruckzeit, mit ei nem konstanten Druckverlauf anschließt, bis der Druck im Abkühlbereich auf Null sinkt. Der Vollständigkeit halber sind noch der Hub (gestrichelte Linie) und die Geschwindigkeit (gepunktete Linie) in der Figur dargestellt.
Die 2 und 3 verdeutlichen, dass als Bezugsgröße nicht zwingend diese Druckspitze zum Umschalten herangezogen werden muss, sondern der Druckgradient eines jeden Materials als konstante Größe eine geeignetere Bezugsgröße für das Umschalten ist. 2 zeigt den Druckverlauf eines Polypropylens mit einer hohen Viskosität. Auch hier ist ein Druckanstieg zu verzeichnen, der im Umschaltpunkt vorliegt. Betrachtet man in diesem Umschaltpunkt den Druckgradienten zwischen Druck und Zeit und vergleicht diesen mit dem Druckgradienten bei einem Polypropylen mit niedriger Viskosität, wie er in 3 dargestellt ist, so ist festzustellen, dass an der vorherigen Druckspitze Pmax dieses Verhältnis gleich ist.
Somit kann festgestellt werden, dass einmal für ein Material festgehaltener bzw. ermittelter Druckgradient unabhängig von der vorherrschenden Viskosität im Material konstant bleibt. Folglich ist der materialspezifische Druckgradient eine geeignetere Größe für die Festlegung des Umschaltpunktes zwischen Einspritzdruck und Nachdruck. Die anfangs erwähnten Nachteile können somit vermieden werden.

1: Druckverlaufskurve allgemein
2: Druckspitze
3: Druckverlaufskurve von hochviskosem Material
4: Druckverlaufskurve von niedrigviskosem Material
5: Einspritzbereich
6: Nachdruckbereich
7: Kühlbereich

Claims

Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffformteilen, dass die Schritte umfasst: a) Plastifizieren von Kunststoff in einer Plastifizier- und Einspritzschnecke, b) Einspritzen von plastischer Masse mittels der Einspritzschnecke, c) wobei ein bestimmter erster Schmelzedruck erzeugt wird, um eine Kavität eines Spritzgießwerkzeuges volumetrisch zu füllen, d) Überwachen des Schmelzedruckes durch Messen, e) Ändern des Schmelzedruckes auf einen zweiten bestimmten Schmelzedruck, um der materialabhängigen Schwindung beim Abkühlen entgegenzuwirken, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) der Druckgradient aus Druck und Zeit oder Druck und Wegeinheit ermittelt wird und die Änderung vom ersten Schmelzedruck auf den zweiten Schmelzedruck in Abhängigkeit dieses Druckgradienten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Druckgradient mit einem in der Maschinensteuerung hinterlegten materialspezifischen Druckgradienten verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Maschinensteuerung hinterlegte Druckgradient als Master für das Ändern des Schmelzedruckes verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die materialspezifischen Druckgradienten experimentell ermittelt werden.