DE102009038397A1 - Method for manufacturing injection-molded foamed shaped part, involves injecting melted plastic material into tool, where plastic material is provided with propellant - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung spritzgegossener Schaumformteile mit den Verfahrensschritten
- – Einspritzen eines aufgeschmolzenen und mit einem Treibmittel versehenen Kunststoffmaterials in ein Werkzeug,
- – Aufschäumen des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials durch eine Druckerniedrigung des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials in dem Werkzeug,
- – Aushärten des aufgeschäumten Kunststoffmaterials und
- – Entformen des ausgehärteten Schaumformteils.
- Injecting a molten plastic material provided with a blowing agent into a tool,
- Foaming the molten plastic material by reducing the pressure of the molten plastic material in the tool,
- - curing the foamed plastic material and
- - Removal of the cured foam molding.
Derartige Verfahren zur Herstellung spritzgegossener Schaumformteile sind bereits seit einigen Jahrzehnten bekannt. Dem für die Herstellung eines spritzgegossenen Formteils verwendeten Kunststoffmaterial wird üblicherweise während der Plastifizierung ein chemisches oder physikalisches Treibmittel beigemengt. Vor dem Aushärten des Kunststoffmaterials wird ein Ausgasen des Treibmittels und ein dadurch bewirktes Aufschäumen des Kunststoffmaterials ermöglicht.such Methods for producing injection molded foam moldings are already known for several decades. For the production an injection molded article used plastic material is usually during plasticization a chemical or physical blowing agent added. Before the Hardening of the plastic material is a outgassing of the Propellant and thereby causing foaming of the Plastic material allows.
Die Verwendung geeigneter Treibmittel beim Spritzgießen ermöglicht sowohl vorteilhafte Eigenschaften des Formteils, die sich durch das Aufschäumen des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials in dem Werkzeug ergeben, als auch verfahrenstechnische Vorteile. Ein für viele Anwendungsbereiche ganz erhebliche und gegebenenfalls maßgeblicher Vorteil stellt eine durch das Aufschäumen des eingespritzten Kunststoffmaterials bewirkte verminderte Dichte des Schaumformteils dar. Bei kleinen Formteilen wie zum Beispiel kleinen Kunststoffgehäusen steht oftmals die dadurch verringerte Anfälligkeit für einen unerwünschten Verzug der Formteile im Vordergrund. Bei großflächigen oder großvolumigen Bauteilen wie beispielsweise bei Stoßfängern und Instrumententafelträgern für Kraftfahrzeuge sind die durch das Aufschäumen des Kunststoffmaterials ermöglichten Einsparungen des Ausgangsmaterials und des Gesamtgewichts des Formteils oftmals ausschlaggebend.The Use of suitable blowing agents in injection molding allows both advantageous properties of the molding, which are different the foaming of the molten plastic material in the tool yield, as well as procedural advantages. One for many applications quite substantial and, where appropriate a decisive advantage is the foaming of the injected plastic material caused reduced density of foam molding dar. For small moldings such as small plastic housings is often the thereby reduced Susceptibility to an undesirable Delay of the moldings in the foreground. For large areas or large-volume components such as bumpers and instrument panel carriers for motor vehicles These are due to the foaming of the plastic material facilitated savings of the source material and the Total weight of the molding often decisive.
Herstellungsverfahren der eingangs genannten Gattung sind aus der Praxis bereits seit längerem bekannt. Das Aufschäumen des in das Werkzeug eingespritzten aufgeschmolzenen und mit einem Treibmittel versehenen Kunststoffmaterials wird dabei üblicherweise durch eine vorgegebene Druckverminderung des eingespritzten Kunststoffmaterials herbeigeführt, bzw. unterstützt.production method The genus mentioned above are from practice already longer known. The foaming of the injected into the tool melted and provided with a blowing agent plastic material is usually caused by a predetermined pressure reduction of the injected plastic material, or supported.
Geeignete
Treibmittel und deren Zuführung werden beispielsweise in
Eine
das Aufschäumen ermöglichende Druckverminderung,
die durch das Öffnen des Formwerkzeugs vor dem vollständigen
Aushärten des eingespritzten Kunststoffmaterials ermöglicht
wird, wird beispielsweise in
Anstelle
eines Öffnens des Formwerkzeugs kann auch ein hinsichtlich
seiner Form oder seiner Lage in dem Werkzeug veränderbarer
Kern verwendet werden. Im einfachsten Fall wird der während
des Einspritzens des aufgeschmolzenen und mit einem Treibmittel
versehenen Kunststoffmaterials ein vorgegebenes Volumen verdrängender
Kern in dem Werkzeug angeordnet, der anschließend teilweise oder
vollständig aus dem Formwerkzeug entfernt werden und das
ursprünglich verdrängte Volumen dabei freigeben
kann. Derartige Herstellverfahren sind beispielsweise in
Weiterhin hat sich gezeigt, dass es nicht möglich ist, sehr dünne Schaumformteile herzustellen, die aus einem geschäumten Kunststoffmaterial mit nur wenigen Millimetern Wandstärke bestehen. Dies wird darauf zurückgeführt, dass bereits unmittelbar nach dem Einspritzen des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials in das Werkzeug das Kunststoffmaterial auszuhärten beginnt, und zwar beginnend von den Randbereichen des Formteils, die mit den zugewandten Oberflächen des Werkzeugs in Kontakt kommen. So bildet sich eine stetig wachsende Haut aus nicht oder nur geringfügig aufgeschäumten Kunststoffmaterial, welche das noch nicht ausgehärtete Kunststoffmaterial in einem Innenbereich des Formwerkzeugs umgibt. Bei einer anschließenden Druckverminderung beispielsweise durch einen entsprechenden Öffnungshub des Formwerkzeugs kann lediglich das noch nicht ausgehärtete Kunststoffmaterial aufschäumen, während die bereits ausgehärteten Randbereiche im Wesentlichen unverändert bleiben.Farther it has been shown that it is not possible, very thin Foam moldings made of a foamed Plastic material with only a few millimeters wall thickness consist. This is attributed to that already immediately after the injection of the molten plastic material into the tool the plastic material starts to harden, and starting from the edge regions of the molding, with come into contact with the facing surfaces of the tool. Thus, a steadily growing skin is not or only slightly foamed plastic material, which does not yet cured plastic material in an interior of the mold surrounds. In a subsequent pressure reduction, for example through a corresponding opening stroke of the mold can only the not yet cured plastic material lather while already cured Edge areas remain essentially unchanged.
Insbesondere bei dünnwandigen Formteilen von beispielsweise ein Millimeter Wandstärke beträgt der Anteil der bei einem Öffnungshub des Werkzeugs bereits ausgehärteten Randschichten von beispielsweise 200 μm Dicke fast die Hälfte des eingespritzten Kunststoffmaterials, so dass selbst bei einem beachtlichen Öffnungshub des Werkzeugs von beispielsweise drei Millimetern das sich ergebende Schaumformteil mit einer Wandstärke von vier Millimetern lediglich eine effektiv verringerte Dichte von etwa 50% aufweist. Eine merklich höhere Verringerung der sich insgesamt einstellenden Dichteänderung lässt sich mit vertretbarem Aufwand kaum bewerkstelligen.In particular, in the case of thin-walled moldings of, for example, one millimeter wall thickness, the proportion of the surface layers already hardened during an opening stroke of the mold is, for example As 200 microns thick almost half of the injected plastic material, so that even with a considerable opening stroke of the tool, for example, three millimeters, the resulting foam molding with a wall thickness of four millimeters only has an effectively reduced density of about 50%. A noticeably higher reduction of the total change in density can hardly be accomplished with reasonable effort.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur Herstellung spritzgegossener Schaumformteile gemäß der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass möglichst rasch und zuverlässig Schaumformteile mit geringen Wandstärken und einer deutlich verringerten Dichte hergestellt werden können.task Accordingly, it is the object of the present invention to provide a method for Production of injection molded foam moldings according to the initially mentioned type to design that as quickly as possible and reliable foam moldings with small wall thicknesses and a significantly reduced density can be produced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während des Einspritzens des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials eine dem eingespritzten Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs mindestens bereichsweise erwärmt wird. Durch das Erwärmen der dem eingespritzten Kunststoffmaterial zugewandten Oberfläche des Werkzeugs wird die Ausbildung einer rasch ausgehärteten und deshalb nicht aufgeschäumten Randschicht des in dem Werkzeug gebildeten Schaumformteils verhindert oder zumindest zeitlich verzögert, so dass in einem nachfolgenden Aufschäumprozess ein größerer Anteil des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials aufschäumen kann.These The object is achieved according to the invention during injection of the molten plastic material a surface of the plastic material facing the injected plastic material Tool is heated at least partially. By heating the injected plastic material facing surface of the tool becomes the training a rapidly cured and therefore not frothed Edge layer of the foam molding formed in the tool prevents or at least delayed, so in a subsequent Foaming process a larger share of the molten plastic material can foam.
Durch die verbesserte Aufschäumung lassen sich ersten Untersuchungen zufolge eine erheblich verminderte mittlere Dichte der Schaumformteile und damit bislang unerreichte Einsparungen hinsichlich des Gesamtgewichts der Schaumformteile ermöglichen.By the improved foaming can be studied first According to a significantly reduced average density of foam moldings And so far unattained savings in terms of the total weight allow the foam moldings.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs im Wesentlichen vollständig erwärmt wird. Neben den bereits genannten Vorteilen führt eine großflächige Erwärmung des Werkzeugs auch zu einer merklichen Verbesserung der Oberflächengüte, ohne dass kostenintensive Maßnahmen wie beispielsweise ein bislang für erforderlich gehaltener Gegendruck im Werkzeug während des Befüllens erforderlich sind. Auch lassen sich weitaus dünnere Wandstärken während des Einspritzvorgangs und vor der Dekompression zur Unterstützung des Aufschäumens ermöglichen, die nach derzeitigen Kenntnissen nicht mehr durch das bislang zwingend erfolgende rasche Aushärten der Randschichten begrenzt sind, sondern im Wesentlichen von der Formtreue der verwendeten Werkzeuge abhängen wird.Preferably is provided that the the molten plastic material facing surface of the tool substantially completely is heated. In addition to the advantages already mentioned leads a large-scale heating of the tool also to a noticeable improvement of the surface quality, without costly measures such as a previously considered necessary back pressure in the tool are required during filling. Also can be much thinner wall thicknesses during the injection process and before the decompression in support of foaming, which according to current Knowledge no longer by the hitherto mandatory rapid Curing the edge layers are limited, but essentially will depend on the form-fidelity of the tools used.
Auch lassen sich Kunststoffmaterialien mit einer geringen Schmelzfestigkeit besser verschäumen als bisher, da während des Aufschäumvorgangs eine optimale, bzw. an die Eigenschaften des betreffenden Kunststoffmaterials angepasste Temperatur durch das Werkzeug vorgegeben werden kann, die ein kontrolliertes und gleichmäßiges, gegebenenfalls verzögertes Aufschäumen unterstützt. Das Schaumformteil ist darüber hinaus wesentlich homogener, da die Dicke der nicht aufschäumenden Randschichten weitgehend durch die Temperatur des Werkzeugs vorgegeben werden kann und sich nicht entlang der Fließwege des eingespritzten Kunststoffmaterials unterschiedlich ausbildet.Also can be plastic materials with a low melt strength Foam better than before, because during the Foaming process an optimal, or to the properties temperature of the plastic material concerned the tool can be given a controlled and uniform, possibly delayed Foaming supported. The foam molding is in addition, much more homogeneous, since the thickness of not foaming edge layers largely by the temperature of the tool can be specified and not along the flow paths the injected plastic material forms differently.
Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs bereichsweise unterschiedlich stark und/oder unterschiedlich lang erwärmt wird. So können beispielsweise dünne Bereiche des Schaumformteils oder feine Konturen stärker erwärmt werden als vergleichsweise dicke Bereiche.one According to the concept of the invention, it is provided that the surface facing the molten plastic material the tool partially strong and / or different is heated for a long time. For example, thin ones Areas of the foam molding or fine contours stronger are heated as comparatively thick areas.
Eine geeignete Erwärmung der relevanten Oberflächenbereiche des Werkzeugs kann mit verschiedenen Verfahren bewirkt werden. So kann die dem Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche beispielsweise durch Induktion oder aber durch Wärmeübertragung von einem Wärmeübertragungsmedium erwärmt werden. Als Wärmeübertragungsmedium beispielsweise Luft, Dampf oder eine Flüssigkeit verwendet werden, wobei das Wärmeübertragungsmedium durch Spalten oder Kanäle im Abstand, jedoch nahe bei den zu erwärmenden Oberflächen im Werkzeug geführt wird.A suitable heating of the relevant surface areas of the tool can be effected by various methods. So For example, the plastic material facing surface by induction or by heat transfer heated by a heat transfer medium become. As a heat transfer medium, for example Air, steam or a liquid can be used, wherein the heat transfer medium by splitting or Channels at a distance, but close to those to be heated Surfaces is performed in the tool.
Zusätzlich können einzelne Bereiche um die zu erwärmenden Oberflächen des Werkzeugs thermisch isoliert oder gedämmt zu einem Werkzeugblock ausgestaltet sein, um eine rasche und kontrollierte Temperatursteuerung oder -regelung der dem Kunststoffmaterial zugewandten Oberfläche zu erleichtern. Eine geeignete thermische Isolierung kann beispielsweise durch die Verwendung isolierender Materialschichten wie Keramik oder durch die Anordnung von Luftspalten herbeigeführt, bzw. unterstützt werden.additionally can individual areas around the to be heated Surfaces of the tool thermally insulated or insulated be configured to a tool block to a quick and controlled Temperature control or regulation of the plastic material facing To facilitate surface. A suitable thermal insulation For example, by using insulating material layers as ceramic or brought about by the arrangement of air gaps, or supported.
Um eine möglichst lange Verzögerung des Aushärtens des eingespritzten Kunststoffmaterials herbeizuführen ist vorgesehen, dass die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs im Wesentlichen auf mindestens die Fliessgrenztemperatur des verwendeten Kunststoffmaterials erwärmt wird. Mit Fliessgrenztemperatur wird hierbei ein möglichst geringer Temperaturwert, bzw. Temperaturbereich bezeichnet, bei dem das verwendete Kunststoffmaterial bei den herrschenden Umgebungsbedingungen und den vorgegebenen Prozessbedingungen gerade noch aufschäumfähig ist. Solange die Temperatur der Oberfläche des Werkzeugs gleich oder höher als die Fliessgrenztemperatur des Kunststoffmaterials gehalten wird kann das Kunststoffmaterial kaum abkühlen und aushärten. Die Ausbildung unerwünschter Randschichten aus nicht aufgeschäumtem Material kann auf diese Weise nahezu vollständig unterbunden werden. Natürlich kann auch angestrebt werden, aus Gründen der Optik oder Haptik eine dünne Randschicht zuzulassen, bzw. durch geeignete Temperaturvorgaben zu erzeugen.In order to bring about the longest possible delay in the curing of the injected plastic material, it is provided that the surface of the tool facing the molten plastic material is heated substantially to at least the flow limit temperature of the plastic material used. With a flow limit temperature, the lowest possible temperature value or temperature range is referred to, in which the plastic material used is still just under the prevailing ambient conditions and the given process conditions is foamable. As long as the temperature of the surface of the tool is kept equal to or higher than the flow limit temperature of the plastic material, the plastic material can hardly cool and harden. The formation of unwanted edge layers of non-foamed material can be almost completely prevented in this way. Of course, it may also be desirable to allow for reasons of appearance or feel a thin edge layer, or to produce by appropriate temperature specifications.
Zusätzlich zu der Fliessgrenztemperatur können auch die Schmelztemperatur, die Kristallisationstemperatur oder die Glasübergangstemperatur des jeweils verwendeten Kunststoffmaterials berücksichtigt werden, wobei diese Temperaturwerte in der Praxis von Umgebungs- und Prozessbedingungen abhängen und teilweise deutlich variieren können. Es ist ebenfalls denkbar und hat sich für verschiedene Kunststoffmaterialien als vorteilhaft herausgestellt, die Oberfläche des Werkzeugs auf eine Temperatur aufzuheizen, die etwas größer oder etwas geringer als die vorangehend genannten Temperaturwerte sein kann, und zumindest zu Beginn des Einspritzvorgangs auf dieser Temperatur zu halten.additionally to the flow limit temperature, the melting temperature, the crystallization temperature or the glass transition temperature of the each used plastic material these temperature values are in practice and process conditions and sometimes clear can vary. It is also conceivable and has become for various plastic materials as advantageous exposed to heat the surface of the tool to a temperature which is slightly larger or slightly smaller than the previous one temperature values, and at least at the beginning of the Keep injection process at this temperature.
Es sind handelsübliche geeignete Temperatursensoren bekannt, die im Bereich der Oberfläche in das Werkzeug eingesetzt werden und kontinuierlich die sich einstellende Temperatur der Oberfläche des Werkzeugs ermitteln können. Auf diese Weise kann die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs auch in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen geregelt erwärmt werden, um die gewünschten Aufschäumprozesse möglichst exakt vorgeben zu können.It commercially available suitable temperature sensors are known which are used in the area of the surface in the tool be and continuously the self-adjusting temperature of the surface of the Tool can determine. In this way, the the melted plastic material facing surface of the tool also depending on the measured temperatures be heated to the desired foaming processes to pretend as accurately as possible.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs im Anschluss an das Einspritzen während des Aufschäumens und/oder während des Aushärtens des Kunststoffmaterials zu erwärmen, um auch während dieser Verfahrensschritte eine gegebenenfalls geregelte Verzögerung des Aushärtevorgangs des Kunststoffmaterials bewirken zu können. Dabei kann das vorangehend genannte Erwärmen der Werkzeugoberfläche auch bedeuten und beinhalten, dass die Werkzeugoberfläche auf eine etwas geringere Temperatur als vor oder während des Einspritzvorgangs eingestellt und über einen längeren Zeitraum auf dieser Temperatur gehalten wird. In Abhängigkeit von den prozessrelevanten Eigenschaften des Kunststoffmaterials und des verwendeten Treibmittels sowie in Abhängigkeit von der vorgegebenen Art und Weise, bzw. dem zeitlichen Verlauf der Dekompression des deshalb aufschäumenden Kunststoffmaterials kann ein möglichst vorteilhafter Temperaturverlauf, bzw. ein vorteilhafter Verlauf des Abkühlens und dadurch ermöglichten Aufschäumens und Aushärtens des Kunststoffmaterials vorgegeben werden.Farther It may be appropriate to the molten Plastic material facing surface of the tool following injection during foaming and / or during the curing of the plastic material to heat even during these process steps a optionally controlled deceleration of the curing process cause the plastic material. It can the aforementioned heating of the tool surface also mean and include that tool surface to a slightly lower temperature than before or during set the injection process and over a longer Period is kept at this temperature. Dependent on of the process-relevant properties of the plastic material and the blowing agent used and depending from the given way, or the time course of the Decompression of the therefore foaming plastic material can a most advantageous temperature profile, or an advantageous course of cooling and thereby made possible Foaming and curing of the plastic material be specified.
Um trotz der mindestens bereichsweisen Erwärmung der Oberfläche des Werkzeugs und der dadurch herbeigeführten Verzögerung des Aushärtens des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials dennoch möglichst kurze Prozesszyklen zu ermöglichen ist vorgesehen, dass die dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandte Oberfläche des Werkzeugs kurz vor, bzw. während des Aufschäumens und/oder während des Aushärtens gekühlt wird. Insbesondere kann die für das Aufschäumen materialabhängig günstigste Temperatur des Kunststoffmaterials, die in der Regel deutlich niedriger ist als die während des Einspritzvorgangs vorgesehene Temperatur, vor dem Aufschäumen eingestellt und vorgegeben werden. Sobald die angestrebte Verringerung der mittleren Dichte des aufschäumenden Kunststoffmaterials erreicht ist kann im Hinblick auf die ebenfalls gewünschte schnelle Prozessführung eine rasche Abkühlung des Kunststoffmaterials durch eine aktive Kühlung der dem Kunststoffmaterial zugewandten Oberflächen des Werkzeugs unterstützt werden.Around despite the at least partial heating of the surface of the tool and the delay caused thereby the curing of the molten plastic material nevertheless to enable as short a process cycle as possible is provided that the the molten plastic material facing surface of the tool just before, or during foaming and / or curing is cooled. In particular, for the foaming depending on the material most favorable temperature of the plastic material, which is usually much lower than the while the injection process provided temperature before foaming be set and specified. Once the targeted reduction the average density of the foaming plastic material can be achieved with regard to the also desired fast process control a rapid cooling the plastic material by an active cooling of the Plastic material facing surfaces of the tool get supported.
Durch eine Kombination von in geeigneter Weise aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten des gegebenenfalls mehrfachen Erwärmens oder Abkühlens der dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandten Oberfläche oder einzelner Oberflächenbereiche lassen sich auch mit konventionellen Verfahren nicht oder nur bedingt aufschäumbare Materialien zuverlässig verarbeiten. So können insbesondere niedrigviskose Materialien oder Materialien mit einer geringen Schmelzfestigkeit wie beispielsweise thermoplastische Elastomere für die Herstellung von Schaumformteilen verwendet werden. Durch eine geeignete Prozessführung können für viele verschiedene schaumbare Kunststoffmaterialien Schaumformteile mit einer optisch ansprechenden, gleichmäßig dicken, nicht aufgeschäumten Randschicht hergestellt werden. In vorteilhafter Weise ist dabei denkbar, dass eine Temperatur der dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandten Oberfläche des Werkzeugs durch gezieltes Einstellen, Steuern oder Regeln der Erwärmung und/oder der Abkühlung in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften des Kunststoffmaterials und der vorgesehenen Prozessführung vorgebbar ist.By a combination of suitably sequential steps of the optionally multiple heating or cooling the surface facing the molten plastic material or single surface areas can be also with conventional methods not or only partially foamable Processing materials reliably. So in particular low viscosity materials or low melt strength materials such as thermoplastic elastomers for the Production of foam moldings are used. By a suitable Litigation can be for many different foamable plastic materials foam moldings with a visual appealing, uniformly thick, non-foamed edge layer getting produced. Advantageously, it is conceivable that a temperature of the molten plastic material facing surface the tool by targeted setting, controlling or regulating the Heating and / or cooling depending on from the material properties of the plastic material and the intended Process management can be specified.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, bei dem erfindungsgemäß vor, während oder unmittelbar nach dem Einspritzen des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials ein Fluid in das Werkzeug eingebracht wird und das eingebrachte Fluid unmittelbar vor oder während des Aufschäumens des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials aus dem Werkzeug abgeführt wird, um eine Expansion des aufschäumenden Kunststoffmaterials zu ermöglichen.The invention also relates to a method of the type mentioned, in which according to the invention before, during or immediately after the injection of the molten plastic material, a fluid is introduced into the tool and the introduced fluid is removed from the tool immediately before or during the foaming of the molten plastic material to an expansion of the foaming plastic material to enable.
Es hat sich gezeigt, dass ein präzise vorgegebener Öffnungshub erhebliche technische Schwierigkeiten bereiten kann, wenn größere Bereiche des Werkzeugs wechselnd erwärmt und abgekühlt werden. Bei einem Werkzeug, dessen Betriebstemperatur sich zyklisch um 100° bis 200° Kelvin ändert, besteht die Gefahr, dass eine Tauchkante merklich verschleißt oder das Werkzeug während des Öffnungshubs klemmt. Gleichzeitig soll das Werkzeug während des Einspritzvorgangs dicht abschließen, um ein unerwünschtes Überspritzen zu vermeiden. Um diese Nachteile vermeiden zu können wird zu einem geeigneten Zeitpunkt vor dem Aufschäumen des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials ein Fluid in das Werkzeug eingebracht. Das während oder unmittelbar nach dem Einspritzen eingebrachte Fluid verdrängt ein entsprechendes Volumen des Kunststoffmaterials, wobei das verdrängte Volumen entweder über den Einspritzkanal zurück in die Extrusionseinrichtung oder über einen gesonderten Überlaufkanal in eine dafür vorgesehene Nebenkavität überführt wird. Wird das Fluid vor dem Einspritzvorgang in das Werkzeug eingebracht, so führt dies zu einer Teilbefüllung des Werkzeugs mit aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial. Es kann auch vorgesehen sein und im Hinblick auf das erzielte Ergebnis als ebenfalls zielführend angesehen werden, dass lediglich ein Teilbereich des Werkzeugs mit aufgeschmolzenem Kunststoffmaterial befüllt wird. Als Fluid kann beispielsweise im Falle einer Teilbefüllung Luft oder aber ein bereits aus anderen Verfahren bekanntes Fluid wie beispielsweise Stickstoff, bzw. Kohlendioxid oder Wasser, bzw. Wasserdampf verwendet werden.It has been shown to be a precisely given opening stroke considerable technical difficulties, if larger ones Areas of the tool alternately heated and cooled become. For a tool whose operating temperature is cyclical changes by 100 ° to 200 ° Kelvin the risk that a dipping edge wears noticeably or the tool is stuck during the opening stroke. At the same time, the tool should during the injection process close tightly to an undesirable overspray to avoid. To be able to avoid these disadvantages at a suitable time before foaming the molten Plastic material introduced a fluid in the tool. That while or displaced immediately after injection introduced fluid a corresponding volume of the plastic material, wherein the displaced Volume back either via the injection channel in the extrusion device or via a separate overflow channel in a designated Nebenkavität is transferred. If the fluid is introduced into the mold before the injection process, This leads to a partial filling of the tool with molten plastic material. It can also be provided and with regard to the result achieved as well as expedient be considered that only a portion of the tool with is melted plastic material filled. As a fluid For example, in the case of a partial filling air or an already known from other methods fluid such as Nitrogen, or carbon dioxide or water, or steam used become.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Fluid zwischen mindestens einer Oberfläche des Werkzeugs und dem in das Werkzeug eingespritzte Kunststoffmaterial in das Werkzeug eingebracht wird. Auf diese Weise können gegebenenfalls unerwünschte Fluidkanäle mit entsprechenden Grenzschichten im Inneren des Schaumformteils vermieden werden. Es bildet sich lediglich eine äußere Grenzschicht im Bereich der Kontaktfläche des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials mit dem Fluid, die sich jedoch nicht notwendigerweise von einer entsprechenden Grenzschicht unterscheidet, die sich im Kontaktbereich des Kunststoffmaterials mit der Oberfläche des Werkzeugs ausbildet. Durch eine gleichzeitige Einbringung des Fluids im Bereich mehrerer Oberflächen des Werkzeugs kann eine mehrseitig, bzw. allseitig gleichmäßige Expansion und besonders homogene Aufschäumung des eingespritzten Kunststoffmaterials begünstigt werden.Preferably is provided that the fluid between at least one surface of the tool and the plastic material injected into the tool is introduced into the tool. That way you can optionally unwanted fluid channels with appropriate Boundary layers are avoided in the interior of the foam molding. It forms only an outer boundary layer in the region of the contact surface of the molten plastic material with the fluid, but not necessarily of one corresponding boundary layer, which differs in the contact area of the plastic material with the surface of the tool formed. By a simultaneous introduction of the fluid in the area several surfaces of the tool can be a multi-sided, or uniform expansion on all sides and especially homogeneous foaming of the injected plastic material be favored.
Durch die Verwendung eines heißen, bzw. vorgewärmten Fluids besteht die Möglichkeit, auf eine gesonderte Erwärmung der Werkzeugoberfläche zu verzichten oder lediglich eine geringere Erwärmung der Werkzeugoberfläche vorzugeben. Weiterhin besteht insbesondere bei der Verwendung von heißem Wasserdampf als Fluid auch die Möglichkeit, dass dieses erwärmte Fluid sowohl zur Verdrängung von eingespritztem Kunststoffmaterial in das Werkzeug eingespritzt wird als auch zur Erwärmung der dem Kunststoffmaterial zugewandten Oberflächen des Werkzeugs durch in dem Werkzeug angeordnete Kanäle geführt wird.By the use of a hot, or preheated Fluids have the option of a separate heating to dispense with the tool surface or just one specify lower heating of the tool surface. Furthermore, especially when using hot Water vapor as a fluid also the possibility that this heated fluid for both displacement of injected Plastic material is injected into the tool as well as Heating of the plastic material facing surfaces of the Tool guided by arranged in the tool channels becomes.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Fluid im Wesentlichen flächig in das Werkzeug eingebracht wird. Eine flächige Verteilung, bzw. Einbringung des Fluids ermöglicht nach dem anschließenden Ausbringen des Fluids eine entsprechend großflächige Expansion des in dem Werkzeug verbleibenden Kunststoffmaterials, so dass sich eine vorteilhafte und sehr homogene Aufschäumung, bzw. Verteilung von Gasbläschen einstellt.According to one particularly advantageous embodiment of the inventive concept provided that the fluid is substantially flat in the Tool is introduced. A flat distribution, or contribution of the fluid allows for the subsequent Applying the fluid a correspondingly large area Expansion of the plastic material remaining in the tool, so that an advantageous and very homogeneous foaming, or distribution of gas bubbles sets.
Die Ausbildung unerwünschter Grenzschichten kann zusätzlich dadurch vermindert oder sogar vollständig verhindert werden, dass das Fluid vorgewärmt in das Werkzeug eingebracht wird. Insbesondere bei Verwendung eines flüssigen Fluids wie beispielsweise Wasser oder Wasserdampf kann eine gegebenenfalls angestrebte Verzögerung der Abkühlung des mit dem Fluid in Kontakt kommenden Kunststoffmaterials wirksam und effektiv herbeigeführt werden.The Training unwanted boundary layers may additionally thereby diminished or even completely prevented that the fluid is introduced preheated in the tool. In particular, when using a liquid fluid such as For example, water or water vapor may be an optional one desired delay of the cooling of the the fluid in contact plastic material effectively and effectively be brought about.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung, bei dem erfindungsgemäß nach dem Einspritzen des mit einem Treibmittel versehenen aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials ein Teilvolumen des Kunststoffmaterials aus dem Werkzeug ausgebracht wird, um eine Expansion und ein dadurch bewirktes Aufschäumen des in dem Werkzeug verbleibenden Kunststoffmaterials herbeizuführen. Das Teilvolumen des Kunststoffmaterials kann beispielsweise in eine zunächst abgesperrte und nach dem Einspritzen freigegebene Nebenkavität überführt werden. Dabei kann auch ohne äußere Krafteinwirkung durch den während des Aufschäumens und die dadurch bewirkte Volumenvergrößerung erzeugten Druckanstieg ein entsprechender Anteil des noch nicht ausgehärteten Kunststoffmaterials in die zur Verfügung gestellte Nebenkavität gefördert werden.The Invention also relates to a method of the type mentioned, in the invention after the injection of the with a blowing agent provided molten plastic material Partial volume of the plastic material discharged from the tool is an expansion and thereby causing foaming of the plastic material remaining in the tool. The partial volume of the plastic material may, for example, in a initially shut off and released after injection Nebenkavität be transferred. there can also without external force by the during foaming and that caused it Volume increase generated pressure increase a corresponding Proportion of not yet cured plastic material in the provided Nebenkavität be promoted.
Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit der Herstellung von Schaumformteilen wird durch eine Kombination der vorangehend beschriebenen Verfahren eröffnet. Erfindungsgemäß wird ein vorangehend bereits beschriebenes Verfahren mit einer mindestens bereichsweisen Erwärmung der dem aufgeschmolzenen Kunststoffmaterial zugewandten Oberfläche des Werkzeugs kombiniert mit der ebenfalls vorangehend bereits beschriebenen zusätzlichen Einbringung eines Fluids vor, während oder unmittelbar nach dem Einspritzen des Kunststoffmaterials.A particularly advantageous possibility of producing foam moldings is opened by a combination of the methods described above. According to the invention, a method which has already been described above is combined with an at least partial heating of the surface of the tool facing the molten plastic material, in combination with the additional previously described above Introducing a fluid before, during or immediately after the injection of the plastic material.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schaumformteil, das nach einem der vorangehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist. Derartige Schaumformteile können zuverlässig und kostengünstig hergestellt und in vielen Anwendungsbereichen vorteilhaft eingesetzt werden.The Invention further relates to a foam molding, which after a the method described above. such Foam moldings can be reliable and inexpensive manufactured and used advantageously in many applications become.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigtfollowing Embodiments of the inventive concept will be closer explained, which are shown in the drawing. It shows
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eine sich üblicherweise bildende Randschicht
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 102005061053 A1 [0005] - DE 102005061053 A1 [0005]
- - EP 1393876 A1 [0006] EP 1393876 A1 [0006]
- - US 7195815 B1 [0006] US 7195815 B1 [0006]
- - EP 1396324 A2 [0007] - EP 1396324 A2 [0007]
- - US 2007/0138684 A1 [0007] US 2007/0138684 A1 [0007]
Claims (16)
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Cited By (1)
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DE102016219377A1 (en) * | 2016-10-06 | 2018-04-12 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method and device for producing an air guide element for a motor vehicle, air guide element for a motor vehicle |
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2009
- 2009-08-24 DE DE102009038397A patent/DE102009038397A1/en not_active Withdrawn
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