DE10319025A1

DE10319025A1 - Korkenwerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung hierfür

Info

Publication number: DE10319025A1
Application number: DE2003119025
Authority: DE
Inventors: Werner Plass; Stefan Schweininger
Original assignee: MHT Mold and Hotrunner Technology AG
Current assignee: MHT Mold and Hotrunner Technology AG
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18
Also published as: WO2004096517A2; WO2004096517A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum (18). Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum (18) mit zumindest einer Aufschäumkavität (14) zur Aufnahme des Kunststoffschaums (18) und mindestens einer Zuführeinrichtung (2, 3, 4) zum Zuführen des Kunststoffschaums (18), wobei die Aufschäumkavität (14) dafür vorgesehen ist, den Kunststoffschaum (18) bis zum völligen Aufschäumen des Spritzgußteils aufzunehmen. Um ein Verfahren und ein Formwerkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem Korken in kurzen Zykluszeiten und damit in großen Stückzahlen mit möglichst ebenem Aussehen hergestellt werden können, wird hinsichtlich des Verfahrens vorgeschlagen, daß das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einbringen von aufschäumendem Kunststoff (18) in ein Formnest (6, 7) mit Hilfe einer Zuführeinrichtung (2, 3, 4), Trennen der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) von dem Formnest (6, 7) und Aufschäumen des Kunststoffschaums (18) in einer Aufschäumkavität (5, 14) nach dem Trennen der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) von dem Formnest (6, 7). Hinsichtlich der Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß jeder Zuführeinrichtung (2, 3, 4) mindestens zwei Aufschäumkavitäten (14) zugeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum, insbesondere eines Kunststoffkorkens, sowie ein entsprechendes Formwerkzeug.

Traditionell werden Wein-, aber auch Sektflaschen mit Korken verschlossen, die aus der Rinde der Korkeiche hergestellt werden. Diese Korken sind elastisch und zudem luft- und wasserundurchlässig, passen sich ideal dem Hals der zu verschließenden Flasche an, verhindern das Auslaufen des Weins oder Sekts, erlauben aber zugleich im Laufe der Alterungsjahre des Weins eine minimale Oxidation, die die Reifung des Weins erst möglich macht. Allerdings kann nur ein Korken mit herausragender Qualität diese Entwicklung sicherstellen. Da die Korkeiche, die im übrigen nur in einem begrenzten Gebiet angebaut wird, sehr langsam wächst, kann der Kork üblicherweise erst nach etwa 25 Jahren aus der Rinde gewonnen werden. Wird qualitativ minderwertiger Kork verwendet, so kann dieser den Wein verändern und ihm einen Korkgeschmack verleihen, welcher den Wein ungenießbar macht.

Da in den letzten Jahren der Bedarf nach Kork stark angestiegen ist, wurden die Regenerationszeiten der Korkeichen verkürzt und Verstärkungs- und Behandlungsstoffe zur Unterstützung der kürze ren Erholungsphasen eingesetzt. Diese Entwicklung hat jedoch nicht nur zu einer extremen Verteuerung von Kork, sondern auch zu einem dramatischen Anstieg der sogenannten "Korkschmecker" geführt.

Insbesondere für weniger hochwertige Produkte besteht daher ein Bedarf an einer qualitativ hochwertigen und vor allen Dingen geschmacksneutralen Alternative zu den traditionellen Korkverschlüssen.

So werden beispielsweise seit einiger Zeit insbesondere im Ausschankbereich bei größeren Gebinden Drehverschlüsse aus Metall eingesetzt. Allerdings werden diese nur bedingt angenommen, da mit dem Schraubverschluß beim Endverbraucher das ungute Gefühl bleibt, daß ein hochwertiges Naturprodukt mit einem "billigen" Verbundstoff aus Kunststoff und Metall verschlossen wird.

Daher wurden bereits künstliche Korken vorgeschlagen, die aus einem Kunststoff mit einem Schäumungszusatz hergestellt werden. Dabei kann das Schäumungsmittel sowohl ein chemisches als auch ein physikalisches Schäumungsmittel sein. Unter einem chemischen Treibmittel werden z.B. Verbindungen verstanden, die dem zu schäumenden Material zugesetzt werden und aufgrund chemischer Reaktion beispielsweise unter Zersetzung expandieren und dabei das umgebende Material aufschäumen. Unter physikalischen Schäumungsmitteln werden Mittel verstanden, die aufgrund eines Aggregatwechsels, beispielsweise von flüssig zu gasförmig, oder durch die Ausdehnung eines komprimierten Gases bei Entspannung expandieren und damit ein Aufschäumen bewirken.

Eine beispielhafte Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffkorkens aus dem Stand der Technik ist in den 1 und 2 gezeigt.

Das Werkzeug 1 weist eine Zuführeinrichtung 2, 3, 4 und ein Formnest 6, 7 mit einem darin ausgebildeten Hohlraum 5 auf. Durch die Zuführeinrichtung 2, 3, 4, die mit einer Düse 3, welche mit einer Verschlußnadel 4 verschließbar ist, ausgestattet ist, wird der plastifizierte und erhitzte Kunststoff, der das Schäumungsmittel enthält, in den Hohlraum 5 des Formnestes 6, 7 eingebracht. Der eingebrachte Kunststoff nimmt zunächst nur einen Bruchteil des Volumens des Hohlraums 5 ein. Das Formnest 6, 7 wird gekühlt und das Werkzeug bleibt in der in 1 gezeigten geschlossenen Position, bis der in den Hohlraum 5 eingebrachte Kunststoff den Hohlraum 5 vollständig ausfüllt, d.h. vollständig ausgeformt ist. In einem weiteren Schritt, der in 2 gezeigt ist, wird das Werkzeug 1 an der Werkzeugtrennebene 8 getrennt, so daß der vollständig ausgeformte Korken 9 mit Hilfe des beweglichen Kerns 7 des Formnestes 6, 7 aus dem Hohlraum 5 ausgestoßen werden kann. Auch wenn der eigentliche Einspritzvorgang in etwa einer Sekunde beendet ist, muß für den gesamten Zyklus eine Zeit von ca. 45 Sekunden veranschlagt werden, da das Nachquellen des Kunststoffkorkens dementsprechend viel Zeit in Anspruch nimmt. Wird der Korken 9 zu früh aus dem Hohlraum 5 ausgestoßen, so kann aufgrund des nicht abgeschlossenen Schäumvorgangs sich der Korken 9 noch weiter ausdehnen und eine nicht definierte Form einnehmen. Daher bleibt bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen das Werkzeug während nahezu des vollständigen Zykluszes von 45 Sekunden geschlossen. Dies hat zur Folge, daß die mit den bekannten Vorrichtungen erzielbaren Herstellungsstückzahlen begrenzt sind. Darüber hinaus weist der Korken 9, der mit Hilfe der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung hergestellt wird, im allgemeinen an seiner der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 zugewandten Seite eine Struktur, z.B. einen Grat, auf, die von der Düse 3 bzw. der Verschlußnadel 4 erzeugt wird und dem Korken 9 ein unschönes Aussehen verleiht bzw. in einem weiterem Bearbeitungsschritt noch entfernt werden muß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Formwerkzeug zur Verfügung zu stellen, mit dem Korken in kurzen Zykluszeiten und damit in großen Stückzahlen mit möglichst ebenem Aussehen hergestellt werden können.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den folgenden aufeinanderfolgenden Schritten gelöst:

– Einbringen von aufschäumendem Kunststoff in ein Formnest mit Hilfe einer Zuführeinrichtung,
– Trennen der Zuführeinrichtung von dem Formnest und
– Aufschäumen des Kunststoffschaums in einer Kavität.

Dadurch, daß die Zuführeinrichtung von dem Formnest und damit von dem Spritzgußteil getrennt wird, wird erreicht, daß die der Zuführeinrichtung zugewandte Seite des Spritzgußteiles frei von Strukturen ist, die auf die konkrete Gestaltung der Zuführeinrichtung zurückzuführen sind. Zudem kann die Zuführeinrichtung, während der Aufschäumvorgang in der Kavität noch anhält, bereits für den nächsten Spritzvorgang verwendet werden. Dadurch kann die Zahl der Korken, die mit dem Verfahren hergestellt werden, deutlich erhöht werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Kunststoffschaum in der Kavität gekühlt, wobei dadurch die Zykluszeit reduziert werden kann.

In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform erfolgt das Aufschäumen des Kunststoffschaums in einer in dem Formnest enthaltenen Kavität.

Alternativ dazu kann jedoch vorgesehen werden, daß das Aufschäumen des Kunststoffschaums in einer von dem Formnest getrennten Kavität erfolgt. Mit anderen Worten wird der Kunststoff zunächst in den Hohlraum des Formnestes eingebracht, beginnt dort mit dem Aufschäumen, wird dann aber aus dem Formnest in die erfindungsgemäße Kavität umgelagert, in der der eigentliche Aufschäumvorgang stattfindet. Die letzte Variante hat den Vorteil, daß dasselbe Formnest bereits für den nächsten Spritzvorgang zur Verfügung steht.

Mit Vorteil wird die Kavität zumindest zeitweise während des Aufschäumvorgangs verschlossen. Dadurch ist die äußere Form des Spritzgußteils, z.B. des Korkens, definiert vorgegeben. Alternativ dazu kann aber die Menge des eingefügten Kunststoffs entsprechend berechnet werden und entweder die Innenkontur der Zuführeinrichtung oder des Formnestes derart gewählt werden, daß das Spritzgußteil nach dem vollständigen Aufschäumen die gewünschte Endform einnimmt. Dieser Aspekt wird weiter unten noch ausführlich erörtert.

Auch wenn die vorliegende Erfindung im Hinblick auf die Herstellung eines Kunststoffkorkens entwickelt worden ist, so versteht es sich, daß selbstverständlich auch andere Spritzgußteile aus Kunststoffschaum mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden können.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die eingangs erwähnte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum mit zumindest einer Kavität zur Aufnahme des Kunststoffschaums und mindestens einer Zuführeinrichtung zum Zuführen des Kunststoffschaums in die Kavität gelöst, wobei die Kavität dafür vorgesehen ist, den Kunststoffschaum bis zum völligen Aufschäumen des Spritzgußteils aufzunehmen, wobei erfindungsgemäß jeder Zuführeinrichtung mindestens zwei Kavitäten zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme kann der Aufschäumvorgang in der einen Kavität stattfinden, während gleichzeitig mit Hilfe der Zuführeinrichtung bereits die zweite Kavität mit Kunststoffschaum gefüllt wird.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Formnest mit einem Hohlraum zur Aufnahme des von der Zuführeinrichtung zugeführten Kunststoffschaums vorgesehen, wobei das Formnest und die Zuführeinrichtung relativ zueinander zwischen einer Öffnungsposition, in der der Hohlraum von außen zugänglich ist, und einer Schließposition, in der der Hohlraum von der Zuführeinrichtung verschlossen wird, bewegbar sind. Des weiteren ist eine Entnahmeplatte vorgesehen, in der die Aufschäumkavitäten angeordnet sind, wobei die Entnahmeplatte für die Aufnahme des in dem Hohlraum des Formnests enthaltenen Kunststoffschaums in der Öffnungsposition zwischen Formnest und Zuführeinrichtung bewegt werden kann, und Mittel zum Übertragen des Kunststoffschaums von dem Hohlraum in eine Aufschäumkavität vorgesehen sind. Mit anderen Worten wird zunächst der Kunststoffschaum mit Hilfe der Zuführeinrichtung in den Hohlraum des Formnestes eingebracht und beginnt hier mit dem Aufschäumvorgang. Kurz danach und vor allem vor Abschluß des Aufschäumvorgangs wird das Werkzeug geöffnet, d.h. die Zuführeinrichtung von dem Hohlraum des Formnestes entfernt, und eine Entnahmeplatte, in der die Aufschäumkavität angeordnet ist, wird derart an bzw. vor dem Formnest plaziert, daß der bereits teilweise ausgeschäumte Kunststofform ling von dem Hohlraum in dem Formnest in die Aufschäumkavität übertragen werden kann. In der Aufschäumkavität findet dann die vollständige Aufschäumung des Spritzgußteils statt.

Für manche Anwendungsfälle kann es von Vorteil sein, wenn der Hohlraum ein etwas kleineres Innenvolumen aufweist als die Aufschäumkavität, um ein einfaches Übertragen des Spritzgußteils von dem Hohlraum in die Ausschäumkavität zu erleichtern.

In einer weiteren besonders zweckmäßigen Ausführungsform hat der Hohlraum des Formnestes im wesentlichen die Form eines Sackloches und weist einen konvex geformten Boden auf. Durch den konvex geformten Boden des Hohlraums wird sichergestellt, daß der bereits teilweise ausgeschäumte Formling, der von dem Hohlraum in die Aufschäumkavität übertragen wird, an seinem einen Ende eine konkave Form aufweist. Bei zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, daß Kunststoffkorken, sofern sie nicht während des gesamten Aufschäumvorgangs in einer die Außenkontur definierten Form gehalten werden, sich entlang ihrer Längsachse im Zentrum stärker ausdehnen als in den Randbereichen. Wird daher durch den konvex geformten Boden des Hohlraums ein teilweise ausgeschäumter Formling mit konkaver Oberfläche hergestellt, so führt die beobachtete ungleichmäßige Ausdehnung dazu, daß sich die Konkavität des Kunststoffkorkens verringert. Wird der Boden des Hohlraums mit einer entsprechenden Konvexität ausgebildet, so ist es möglich, daß der Formling, der nach dem Ausstoßen aus dem Hohlraum in die Aufschäumkavität eine konkave Außenkontur aufweist, nach dem Aushärten einen nahezu ebenen Boden aufweist.

In einer alternativen Ausführungsform ist eine Abdeckplatte zum Verschließen der Aufschäumkavität vorgesehen. In diesem Fall kann auf den konvex geformten Boden des Hohlraums verzichtet werden, da die Abdeckplatte sicherstellt, daß der vollständig ausgeschäumte Korken einen ebenen Boden aufweist.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist eine Ausstoßeinrichtung zum Ausstoßen des völlig ausgeschäumten Spritzgußteils aus der Aufschäumkavität vorgesehen. Mit Vorteil hat die Aufschäumkavität die Form eines Sackloches.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist eine Kavitätenplatte mit mindestens einer Durchgangsbohrung und ein Werkzeugelement vorgesehen, wobei die Zuführeinrichtung und das Werkzeugelement relativ zueinander zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegbar sind und die Kavitätenplatte in der Öffnungsposition zwischen die Zuführeinrichtung und das Werkzeugelement bewegbar ist und Zuführeinrichtung, Werkzeugelement und Kavitätenplatte derart ausgebildet und angeordnet sind, daß Werkzeugelement und Zuführeinrichtung in der Schließposition die Durchgangsbohrung in der Kavitätenplatte von beiden Seiten verschließen und dadurch die Aufschäumkavität bilden. Mit Vorteil ist zusätzlich zumindest eine Kühlplatte, vorzugsweise zwei Kühlplatten, vorgesehen, die derart ausgelegt und bewegbar sind, daß sie zumindest eine Seite der Bohrung der Kavitätenplatte, vorzugsweise beide Bohrungsseiten, verschließen können, wenn die Kavitätenplatte nicht zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeugelement angeordnet ist. Mit anderen Worten wird bei dieser Ausführungsform eine Art Lochplatte zwischen Zuführeinrichtung und Werkzeugelement geschoben, der aufschäumende Kunststoff mittels der Zuführeinrchtung in die derart verschlossene Lochplatte eingefüllt, Werkzeugelement und Zuführeinrichtung wieder getrennt, die Lochplatte aus dem Werkzeug entfernt und mittels der Kühlplatten wieder verschlossen, so daß der vollständige Aufschäumvorgang erfolgen kann, während die Zuführeinrichtung gleichzeitig für den nächsten Spritzgußvorgang verwendet werden kann.

Es versteht sich, daß mit Vorteil mehrere Kavitätenplatten vorgesehen sein können. Dabei ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß zumindest eine Abdeckplatte derart zwischen zwei Kavitätenplatten bewegt werden kann, daß sie von den beiden Kavitätenplatten jeweils eine Seite einer entsprechenden Bohrung verschließt. Dadurch können mit einer Abdeckplatte zwei Bohrungen benachbarter Kavitätenplatten verschlossen werden.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als umlaufendes Werkzeug ausgebildet, wobei zumindest zwei Aufschäumkavitäten umlaufend derart angeordnet sind, daß sie sequentiell mit Hilfe der Zuführeinrichtung mit Kunststoffschaum befällt und nach dem vollständigen Aufschäumen von dem Spritzgußteil befreit werden können. Es ist somit möglich, daß der Kunststoffschaum in einer Aufschäumkavität aufschäumt, während gleichzeitig nicht ausgeschäumter Kunststoffschaum mit Hilfe der Zuführeinrichtung in zumindest eine andere Aufschäumkavität eingebracht wird.

Mit Vorteil ist weiterhin eine Umlaufeinrichtung mit mindestens zwei Schließelementen zum Verschließen der zumindest zwei Aufschäumkavitäten jeweils nach dem Füllen der Aufschäumkavitäten mit Kunststoffschaum vorgesehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie der zugehörigen Figuren. Es zeigen:
1 ein Korkenwerkzeug des Standes der Technik im geschlossenen Zustand,
2 das Korkenwerkzeug von 1 des Standes der Technik in geöffnetem Zustand,
3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
6 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
7 eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 und 9 eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen ein Korkenwerkzeug des Standes der Technik in einem geöffneten und einem geschlossenen Zustand. Die Funktionsweise dieses Werkzeuges wurde bereits beschrieben.
3 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auch hier besteht das Korkenwerkzeug aus einer Zuführeinrichtung 2, 3, 4, welche aus einem Bodeneinsatz 2 mit einer durch eine Verschlußnadel 4 verschließbaren Düse 3 besteht, und einem Formnest 6, 7 mit beweglichem Kern 7. In dem Formnest 6, 7 wird ein Hohlraum 5 gebildet.
In einem ersten Schritt wird, wie dies auch im Stand der Technik der Fall ist, das Formnest 6, 7, das in der gezeigten Ausführungsform beweglich ist, zu der nicht beweglichen Zuführeinrichtung 2, 3, 4 bewegt, so daß der Hohlraum 5 in dem Formnest 6, 7 durch die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 verschlossen wird. Dann wird über die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 Kunststoffschaum in den Hohlraum 5 eingebracht.
Der Kunststoffschaum beginnt nun in dem Hohlraum 5 auszuschäumen. Im Gegensatz zu dem in den 1 und 2 gezeigten bekannten Formwerkzeug wird nun jedoch nicht abgewartet, bis der Korken 9 vollständig ausgeschäumt ist, sondern das Werkzeug wird bereits vor Beendigung des Aufschäumvorgangs geöffnet und die Entnahmeplatte 10, die mindestens eine Aufschäumkavität 14 aufweist, welche hier als Sackloch ausgeführt ist, zwischen das geöffnete Werkzeug geschoben. In einem nächsten Schritt wird mit Hilfe des beweglichen Formkerns 7 der bereits teilweise ausgeschäumte Korken 9 von der Bohrung 5 in die Aufschäumkavität 14 transferiert. In einem weiteren Schritt wird nun die Entnahmeplatte 10 aus dem Werkzeug herausbewegt und die Aufschäumkavität 14 mit einer Abdeckplatte 11 verschlossen. Der Korken 9 verbleibt nun solange in der Aufschäumkavität 14, bis der Aufschäumvorgang im wesentlichen vollständig abgeschlossen ist. Um den Aufschäumvorgang zu beschleunigen, sind sowohl in der Entnahmeplatte 10 als auch in der Abdeckplatte 11 Kühlkanäle 12 vorgesehen, durch die ein Kühlmedium geleitet werden kann. Weiterhin ist eine Ausstoßeinrichtung 13 vorhanden, die nach Beendigung des Aufschäumvorganges, nachdem die Abdeckplatte 11 von der Aufschäumkavität 14 entfernt wurde, den fertigen Korken 9 aus der Aufschäumkavität 14 ausstoßen kann.
Es ist offensichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme zum einen der Korken 9 fast völlig gratfrei hergestellt werden kann und zum anderen die Zykluszeit deutlich verkürzt werden kann, da die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 bereits wieder für einen erneuten Spritzvorgang verwendet werden kann, während der Korken 9 noch in der Aufschäumkavität 14 aufschäumt.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Hier ist der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 kein Formnest, wie es im Stand der Technik bekannt ist, zugeordnet, sondern lediglich ein bewegliches Werkzeugelement 16. Zwischen Zuführeinrichtung 2, 3, 4 und beweglichem Werkzeugelement 16 kann eine Kavitätenplatte 17 gebracht werden, die zumindest ein Durchgangsloch aufweist. In dem in 4 unten gezeigten geschlossenen Zustand des Werkzeuges verschließt das Werkzeugelement 16 einerseits und die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 andererseits das Durchgangsloch in der Kavitätenplatte 17, das in der 4 durch den Korken 9 ausgefüllt ist. Nach dem Einbringen des auszuschäumenden Kunststoffschaums in die Durchgangsbohrung wird das Werkzeug geöffnet, wie in 4 Mitte dargestellt ist und die Kavitätenplatte 17 aus dem Werkzeug herausbewegt. In einem nächsten Schritt werden zwei Kühlplatten 15, 15' derart mit der Kavitätenplatte 17 verbunden, daß die beiden Öffnungen der Durchgangsbohrung durch die Kühlplatten 15, 15' verschlossen werden. Mit anderen Worten wird durch die Durchgangsbohrung der Kavitätenplatte 17 und die Kühlplatten 15, 15' die eigentliche Aufschäumkavität 14 gebildet, in der der Korken 9 verbleibt, bis er vollständig ausgeschäumt ist. Diese Ausführungsform hat gegenüber der Ausführungsform von 3 den Vorteil, daß der Korken nicht aus dem Hohlraum 5 des Formnestes in die Ausschäumkavität übertragen werden muß, sondern unmittelbar mittels der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 in die entsprechende Ausschäumkavität eingefüllt wird.
In 5 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt.
Auch hier besteht das eigentliche Formwerkzeug, wie in der in Zusammenhang mit 3 beschriebenen Ausführungsform, aus der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 und dem Formnest 6, 7. Nach dem Einfüllen des Kunststoffschaums 9 in den Hohlraum 5 des Formnestes 6, 7 wird auch hier das Werkzeug geöffnet, eine Entnahmeplatte 17 mit Durchgangsbohrungen zwischen die geöffneten Werkzeughälften positioniert und dann mit Hilfe des beweglichen Formkerns 7 der Kunststoffschaum aus dem Hohlraum 5 in die Durchgangsbohrung der Kavitätenplatte 17 übertragen. Im nächsten Schritt wird die Kavitätenplatte 17 aus dem Werkzeug entfernt und die Durchgangsbohrung von beiden Seiten mit entsprechenden Abdeck- bzw. Kühlplatten 15 und 15'' verschlossen. In der in 5 gezeigten Ausführungsform sind mehrere Entnahmeplatten 17, 17', 17'' vorgesehen, die derart angeordnet werden können, daß jeweils eine Abdeck- bzw. Kühlplatte 15'', 15''' jeweils eine Seite von zwei Bohrungen benachbarter Kavitätenplatten 17, 17', 17'' verschließt. In dieser Ausführungsform werden mehrere Aufschäumkavitäten gebildet, die nacheinander mit Hilfe der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 befüllt werden, so daß während eines vollständigen Aufschäumvorgangs die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 für die Befüllung von einer ganzen Reihe von Kavitäten verwendet werden kann.
Es versteht sich, daß die in 5 gezeigte Ausführungsform mit mehreren Entnahmeplatten auch zusammen mit der in 4 gezeigten Ausführungsform verwendet werden kann, bei der das Formwerkzeug kein eigentliches Formnest 6, 7 aufweist, sondern lediglich ein bewegliches Werk zeugelement 16, so daß der Kunststoffschaum direkt in die Durchgangsbohrungen der Kavitätenplatte 17, 17', 17'' eingebracht werden kann, ohne daß eine Übertragung des Kunststoffkorkens aus dem Hohlraum 5 in die Kavität notwendig ist.
In 6 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Vorrichtung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 derart beweglich ausgeführt, daß sie in Richtung des korrespondierenden Werkzeugelements 19, 20, d.h. in vertikaler Richtung, bewegt werden kann. Das Werkzeugelement 19, 20 kann hingegen nur in horizontaler Richtung in 6 bewegt werden. Das Werkzeugelement 19, 20 besteht hier aus einer Abdeckplatte 19 und einer Lochplatte 20, wobei selbstverständlich Abdeckplatte 19 und Lochplatte 20 auch einstöckig gefertigt werden können, so daß sich eine Art Sacklochplatte ergibt. Im ersten Schritt, der in 6 rechts gezeigt ist, verschließt die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 das durch die Abdeckplatte 19 und die Lochplatte 20 gebildete Sackloch 14, das die Aufschäumkavität bildet, und nicht ausgeschäumter Kunststoffschaum 18 wird über die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 in die Aufschäumkavität 14 eingefüllt. Im nächsten Schritt, der in 6 in der zweiten Abbildung von rechts dargestellt ist, wird die Zuführeinrichtung 2, 3, 4 von dem Werkzeugelement 19, 20 entfernt und das Werkzeugelement 19, 20 seitlich unter der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 weg bewegt. Deutlich zu erkennen ist, daß der Aufschäumvorgang des Formkunststoffes 18 bereits begonnen hat und während des ganzen Zyklusses fortgesetzt wird. Im nächsten Schritt wird eine Abdeckplatte 15 auf das Werkzeugelement 19, 20 aufgesetzt, so daß die Aufschäumkavität 14 von der Abdeckplatte 15 abgedeckt wird. In diesem Zustand, der in 6 ganz links gezeigt ist, wird der Aufschäumvorgang vollendet, wobei gegebenenfalls durch die Kühlkanäle 12 ein Kühlmittel zur Beschleunigung des Aufschäumvorgangs zugeführt werden kann.
In 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei der das in 6 gezeigte Werkzeug als umlaufende Vorrichtung ausgebildet ist. Hier sind eine ganze Reihe von Werkzeugelementen 19, 20 an einer Art Band 21 befestigt, das in 7 im Gegenuhrzeigersinn bewegt werden kann. Eine einzelne Zuführeinrichtung 2, 3, 4 kann nacheinander die einzelnen Kavitäten der Werkzeugelemente 19, 20 befüllen. Nach der Befüllung wird das entsprechend gefüllte Werkzeugelement 19, 20 weiterbewegt und die Kavität mit einem entsprechenden Abdeckelement 15 verschlossen. Deutlich zu erkennen ist, daß auch eine Reihe von Abdeckelementen 15 mit Hilfe einer Art Förderband 22 bereitgestellt werden. Die Aufschäumkavitäten werden mit Hilfe der Abdeckelemente 15 solange verschlossen, bis der Aufschäumvorgang im wesentlichen vollständig abgeschlossen ist. Dann wird die Kavität wieder geöffnet, d.h. das Abdeckelement 15 entfernt und der Korken 9 im weiteren Verlauf aus dem Werkzeugelement 19, 20 entfernt, das dann für die erneute Befüllung mittels der Zuführeinrichtung 2, 3, 4 zur Verfügung steht.
Ein weiteres Beispiel eines umlaufenden Werkzeuges ist in 8 gezeigt. Hier ist in 8 oben eine Zuführeinrichtung 22 mit insgesamt 48 Düsen dargestellt. Die Zuführeinrichtung 22 ist in 8 als quer gestreifter Kasten dargestellt, so daß die einzelnen Düsen nicht zu erkennen sind. Unterhalb der Zuführeinrichtung 22 ist eine Kavitätenplatte 23 mit 48 Kavitäten, die jeweils einer Düse zugeordnet sind, angeordnet. In einem ersten Schritt, der in 8 oben zu sehen ist, wird daher Kunststoffschaum über die Düsen der Zuführeinrichtung 22 in die Kavitäten der Kavitätenplatte 23 eingebracht. Im nächsten Schritt wird die Kavitätenplatte 23 im Gegenuhrzeigersinn gedreht und mit Hilfe einer nicht dargestellten Abdeckvorrichtung verschlossen. In den weiteren Schritten 23' und 23'' wird der Kunststoffschaum vollständig ausgeschäumt und gekühlt. In den Schritten 23''' und 23'''' wird die Kavitätenplatte wieder geöffnet und die vollständig ausgeschäumten Kunststoffkorken ausgeworfen, bevor die Kavitätenplatte für die erneute Befüllung mit Hilfe der Zuführeinrichtung 22 zur Verfügung steht. Insgesamt stehen bei der gezeigten Ausführungsform sechs Kavitätenplatten 23, 23', 23'', 23''', 23'''' zur Verfügung, die von einer einzigen Zuführeinrichtung 22 sukzessive befüllt werden.
Schließlich ist in 9 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Diese Ausführungsform entspricht im wesentlichen der in 3 gezeigten Ausführungsform, wobei jedoch der Formkern 7 konvex geformt ist, so daß der bereits teilweise ausgeformte Korken 9 nach der Übertragung von dem Hohlraum 5 in die Kavität 14 der Entnahmeplatte 10 einen konvexen Boden 24, der auch als Champagnerboden bezeichnet wird, aufweist. Dieser sogenannte Champagnerboden 24 ist derart ausgestaltet, daß die Entnahmeplatte 10, nachdem sie aus dem Werkzeug herausbewegt worden ist, nicht mit Hilfe einer Abdeckplatte verschlossen werden muß, da der konkav gekrümmte Boden 24 derart geformt ist, daß nach dem vollständigen Aushärten des Kunststoffkorkens 9 ein im wesentlichen ebener Boden 24 entsteht. Mit anderen Worten ist es nicht unbedingt notwendig, die Kavität 14 während des Aufschäumvorgangs vollständig zu verschließen.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß mit lediglich einer Entnahmeplatte 10 gearbeitet werden kann. Dies ist in 10 verdeutlicht, die die Entnahmeplatte 10 in einer Draufsicht zeigt. Deutlich zu erkennen sind zwei Gruppen von Kavitäten 25, 26, die durch unterschiedliche Schraffierungen dargestellt sind. In einem ersten Schritt werden daher die unschraffierten Kavitäten 25 mit Kunststoffschaum gefüllt. Dann wird die Entnahmeplatte 10 in dem geöffneten Werkzeug derart verschoben, daß in einem nächsten Schritt die schraffierten Kavitäten 26 befüllt werden können, während gleichzeitig die Kunststoffkorken 9 in den unschraffierten Kavitäten 25 aushärten. Die ausgehärteten Kunststoffkorken 9 in den nicht schraffierten Kavitäten 25 werden dann ausgeworfen, so daß die nicht schraffierten Kavitäten 25 für die erneute Befüllung mit Kunststoffschaum zur Verfügung stehen, während die in den schraffierten Kavitäten 26 aufgenommenen Kunststoffkorken noch vollständig aushärten.
Es versteht sich, daß die in 10 gezeigte Ausführungsform mit einer Entnahmeplatte, die mehr Kavitäten aufweist, als Zuführeinrichtungen vorhanden sind, auch mit Abdeckplatte verwendet wer den könnte. Die Abdeckplatte könnte in solch einem Fall aus einer (oder mehreren) streifenförmigen Abdeckung bestehen, die eine ganze Gruppe von Kavitäten verschließt, während eine andere Gruppe mit dem aufschäumenden Kunststoff befüllt wird.
Zweckmäßigerweise beträgt die Anzahl der Kavitäten in der Entnahmeplatte ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Zuführeinrichtungen, die entsprechende Gruppen von Kavitäten bilden. In der in 2 gezeigten Ausführungsform hat die Entnahmeplatte zweimal so viele Kavitäten wir Zuführeinrichtungen, die zwei Gruppen von Kavitäten bilden, die nacheinander mit dem aufschäumenden Kunststoff befüllt werden.

1: Werkzeug
2, 3, 4: Zuführeinrichtung
5: Hohlraum, Aufschäumkavität
6, 7: Formnest
8: Werkzeugtrennebene
9: Korken
10: Entnahmeplatte
11: Abdeckplatte
12: Kühlkanäle
13: Ausstoßeinrichtung
14: Aufschäumkavität
15, 15': Türplatten
15'', 15''': Abdeck- bzw. Kühlplatte
16: Werkzeugelement
17, 17', 17'': Kavitätenplatten, Entnahmeplatten
18: Kunststoffschaum
19, 20: Werkzeugelement
21: Band
22: Förderband
23: Kavitätenplatte
24: konvexer Boden
25, 26: Kavitäten

Claims

Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum (18), das die Schritte aufweist: – Einbringen von aufschäumendem Kunststoff (18) in ein Formnest (6, 7) mit Hilfe einer Zuführeinrichtung (2, 3, 4), – Trennen der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) von dem Formnest (6, 7) und – Aufschäumen des Kunststoffschaums (18) in einer Aufschäumkavität (5, 14) nach dem Trennen der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) von dem Formnest (6, 7).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffschaum (18) in der Aufschäumkavität gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschäumen des Kunststoffschaums (18) in einer in dem Formnest (6, 7) enthaltenen Aufschäumkavität (5) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschäumen des Kunststoffschaums (18) in einer von dem Formnest (6, 7) getrennten Aufschäumkavität (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumkavität zumindest zeitweise während des Aufschäumvorgangs geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzgußteil ein Kunststoffkorken (9) hergestellt wird.
Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoffschaum (18) mit zumindest einer Aufschäumkavität (14) zur Aufnahme des Kunststoffschaums (18) und mindestens einer Zuführeinrichtung (2, 3, 4) zum Zuführen des Kunststoffschaums (18), wobei die Aufschäumkavität (14) dafür vorgesehen ist, den Kunststoffschaum (18) bis zum völligen Aufschäumen des Spritzgußteil aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zuführeinrichtung (2, 3, 4) mindestens zwei Aufschäumkavitäten (14) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formnest (6, 7) mit einem Hohlraum (5) zur Aufnahme des von der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) zugeführten Kunststoffschaums (18) vorgesehen ist, wobei das Formnest (6, 7) und die Zuführeinrichtung (2, 3, 4) relativ zueinander zwischen einer Öffnungsposition, in der der Hohlraum (5) von außen zu gänglich ist, und einer Schließposition, in der der Hohlraum (5) von der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) verschlossen wird, bewegbar sind, daß eine Entnahmeplatte (10), in der die Aufschäumkavität (14) angeordnet ist, vorgesehen ist, die für die Aufnahme des in dem Hohlraum (5) des Formnest (6, 7) enthaltenen Kunststoffschaums (18) in der Öffnungsposition zwischen Formnest (6, 7) und Zuführeinrichtung (2, 3, 4) bewegt werden kann, und daß Mittel (7) zum Übertragen des Kunststoffschaums (18) von dem Hohlraum (5) in eine Aufschäumkavität (14) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (5) des Formnests im wesentlichen die Form eines Sackloches hat und einen konvex geformten Boden aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdeckplatte (11) zum Verschließen der Aufschäumkavität (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausstoßeinrichtung (13) zum Ausstoßen des völlig ausgeschäumten Spritzgußteils aus der Aufschäumkavität (14) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumkavität (14) die Form eines Sackloches hat.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kavitätenplatte (17) mit mindestens einer Durchgangsbohrung und ein Werkzeugelement (16) vorgesehen ist, wobei Zuführeinrichtung (2, 3, 4) und Werkzeugelement (16) relativ zueinander zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition bewegbar sind und die Kavitätenplatte (17) in der Öffnungsposition zwischen die Zuführeinrchtung (2, 3, 4) und das Werkzeugelement (16) bewegbar ist und Zuführeinrichtung (2, 3, 4), Werkzeugelement (16) und Kavitätenplatte (17) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß Werkzeugelement (16) und Zuführeinrichtung (2, 3, 4) in der Schließposition die Durchgangsbohrung von beiden Seiten verschließen und dadurch die Aufschäumkavität (14) bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kühlplatte (15, 15', 15'', 15'''), vorzugsweise zwei Kühlplatten (15, 15', 15'', 15''') vorgesehen sind, die derart ausgelegt und bewegbar sind, daß sie zumindest eine Seite der Bohrung, vorzugsweise beide Bohrungsseiten, wenn die Kavitätenplatte (17) nicht zwischen der Zuführeinrichtung und dem Werkzeugelement angeordnet ist, verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Kavitätenplatten (17, 17', 17'') vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Abdeckplatte (15") vorgesehen ist, die derart zwischen zwei Kavitätenplatten (17, 17') bewegt werden kann, daß sie jeweils eine Seite der zumindest einen Bohrung jeder Kavitätenplatte (17, 17') verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verschließelement (15) zum Verschließen der Aufschäumkavität (14), nachdem der Kunststoffschaum (18) mit Hilfe der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) in die Aufschäumkavität (14) eingebracht worden ist, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) dafür vorgesehen ist, in zumindest einer Aufschäumkavität (14) den Kunststoffschaum (18) auszuschäumen, und gleichzeitig nicht ausgeschäumten Kunststoffschaum (18) mit Hilfe der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) in zumindest eine andere Aufschäumkavität (14) einzubringen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (2) als umlaufendes Werkzeug (21) ausgebildet ist, wobei zumindest zwei Aufschäumkavitäten (14) umlaufend derart angeordnet sind, so daß sie sequentiell mit Hilfe der Zuführeinrichtung (2, 3, 4) mit Kunststoffschaum (18) befüllt und nach dem vollständigen Aufschäumen von dem Spritzgußteil (9) befreit werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Umlaufeinrichtung (22) mit mindestens zwei Schließelementen (15) zum Verschließen der zumindest zwei Aufschäumkavitäten (14) jeweils nach dem Füllen der Aufschäumkavität (14) mit Kunststoffschaum (18) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zuführeinrichtungen (2, 3, 4) und eine Mehrzahl von Ausschäumkavitäten (14) vorgesehen sind, wobei die Anzahl der Ausschäumkavitäten (14) ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Zuführeinrichtungen (2, 3, 4) beträgt.