DE10359257B4 - Method of molding a plastic article by gas assisted plastic injection molding - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Formen eines Kunststoffartikels (50) durch gasunterstütztes Kunststoffspritzformen, mit einer Form (12) mit einem ersten Formteil (14) und einem zweiten Formteil (16) und mit einem einen Artikel (50) definierenden Formhohlraum (20), der zwischen dem ersten Formteil (14) und dem zweiten Formteil (16) ausgebildet wird, ferner mit einer Vielzahl von Stützen (22, 24), deren eine Enden (22A, 24A) im zweiten Formteil (16) angeordnet sind, so dass ihre Stirnflächen einen Teil der Formhohlraumfläche des Formhohlraums (20) darstellen, und deren entgegengesetzte Enden (22B, 246) in einem in Richtung auf den Formhohlraum (20) elastisch vorgespannten Ausstoßrahmen (30) angeordnet sind,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
– Einspritzen einer Menge an Kunststoff in den Formhohlraum (20);
– Einleiten von Gas unter Druck in den Kunststoff im Formhohlraum (20);
– Öffnen des Formhohlraums (20) bis zur gewünschten Dicke des zu fertigenden Kunststoffartikels (50) durch Wegbewegen des zweiten Formteils (16) vom ersten...A method of molding a plastic article (50) by gas assisted plastic injection molding, comprising a mold (12) having a first mold part (14) and a second mold part (16) and a mold cavity (20) defining an article (50) disposed between the first mold part (16) Molded part (14) and the second mold part (16) is formed, further comprising a plurality of supports (22, 24), one ends (22 A, 24 A) in the second mold part (16) are arranged so that their end faces a part of Form cavity surface of the mold cavity (20), and whose opposite ends (22B, 246) are arranged in an ejection frame (30) elastically biased in the direction of the mold cavity (20),
the method comprising the steps of:
- injecting a quantity of plastic into the mold cavity (20);
- introducing gas under pressure into the plastic in the mold cavity (20);
- Opening the mold cavity (20) to the desired thickness of the plastic article to be manufactured (50) by moving away the second molding (16) from the first ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen eines Kunststoffartikels durch gasunterstütztes Kunststoffspritzformen.The The invention relates to a method of molding a plastic article by gas-assisted plastic injection molding.

Beim Kunststoffspritzformen liegt die übliche Herausforderung für den Produktentwickler in dem Design eines Artikels, der die benötigte Steifheit für die Anwendung und eine zufriedenstellende Oberflächengüte aufweist, wobei gleichzeitig auch ein zu hohes Gewicht, Oberflächenverwindungen und eine zu hohe Taktdauer (cycle time) verhindert werden. Bei flachen oder dünnen Produkten ist es üblich, das Design mit einer oder mehreren Versteifungsrippen zu versehen, um dem Spritzformartikel relative Stärke und Struktur zu geben. Die Versteifungsrippen sind üblicherweise dicker als der Spritzformartikel, was zu erhöhtem Gewicht, erhöhtem Materialverbrauch und einer längeren Herstellzeit des Artikels führt. Oft treten auch aufgrund von thermischen Gradienten im Bereich der verdickten Abschnitte Einfallstellen (sink marks) und andere Oberflächendefekten auf.At the Plastic injection molding is the usual challenge for the product developer in the design of an article that has the stiffness needed for the application and has a satisfactory surface finish, at the same time too high a weight, surface distortions and too high Cycle time can be prevented. For flat or thin products it is usual, to provide the design with one or more stiffening ribs, to give the injection molded article relative strength and structure. The stiffening ribs are common thicker than the injection molded article, resulting in increased weight, increased material consumption and a longer one Manufacturing time of the article leads. Often also occur due to thermal gradients in the Thickened sections sink marks (sink marks) and other surface defects on.

Es ist im Stand der Technik des Kunststoffspritzformens bekannt beim Formspritzen der Artikel Gas, wie z.B. Stickstoff, mit Überdruck zu benutzen. Das Druckgas dient mehreren Zwecken. Das Gas ermöglicht es, im Artikel oder der Versteifungsrippenstruktur hohle Räume zu haben, was zu einer Gewichts- und Materialverringerung führt, wodurch man Kosten spart. Das Überdruckgas führt außerdem zu einem nach außen gerichteten Überdruck, wodurch der Kunststoff, während er sich verfestigt, gegen die Formflächen gedrückt wird. Dies hilft dabei bessere Oberflächen der Kunststoffartikel zu erreichen und verringert oder verhindert Einfallstellen und andere Oberflächendefekte. Die Verwendung von Überdruckgas verringert außerdem die Taktdauer, da das Gas sich zu den Bereichen hin bewegt an denen der Kunststoff am flüssigsten ist und ersetzt an diesen Stellen den Kunststoff, und führt somit zu einer verkürzten Abkühldauer. Der Druck des Gases, der den Kunststoff gegen die Formfläche drückt, erhöht weiterhin den Abkühleffekt der Form auf das Teil, wodurch sich das Teil schneller verfestigt und die Taktdauer verkürzt wird.It is known in the art of plastic injection molding Injection molding of articles gas, e.g. Nitrogen, with overpressure to use. The compressed gas serves several purposes. The gas makes it possible to have hollow spaces in the article or the stiffening rib structure which leads to a reduction in weight and material, which you save costs. The overpressure gas also leads to a outward directed overpressure, causing the plastic while it solidifies, is pressed against the mold surfaces. This helps better surfaces to reach and reduce or prevent the plastic article Sink marks and other surface defects. The use of overpressure gas reduces as well the cycle time as the gas moves towards the areas where the plastic most liquid is and replaces the plastic in these places, and thus leads to a shortened Cooling time. The pressure of the gas pushing the plastic against the mold surface continues to increase the cooling effect the shape of the part, which solidifies the part faster and the cycle time is shortened becomes.

Große, flache und dünne Produkte, wie Computergehäuse, Fahrzeugpaneele, Dachpaneele und Ähnliches benötigen oftmals mehrere längliche Verstärkungsrippen, um die benötigte Steifheit und Stabilität der Produkte für die Anwendung zu gewährleisten. Es ist jedoch schwierig diese Produkte durch Spritzformen herzustellen und dabei hohe Qualität und ästhetische Oberflächen sicherzustellen. Außerdem können die länglichen Versteifungsrippen, die oft dicker als das Produkt selbst sind, Einfallstellen auf der sichtbaren Oberfläche der Produkte bilden und sind außerdem schwierig auszuformen.Big area and thin Products, such as computer cases, Vehicle panels, roof panels and the like often require several elongated reinforcing ribs, around the needed Stiffness and stability of the products for to ensure the application. However, it is difficult to produce these products by injection molding while maintaining high quality and aesthetic surfaces sure. Furthermore can the elongated ones Stiffening ribs, which are often thicker than the product itself, Make sink marks on the visible surface of the products and are as well difficult to shape.

Wo die Verstärkungsrippen oder andere Teile des Artikels, in die das Gas eingeführt wird, länglich ausgebildet sind, kann es durch den Druck des Gases dazu kommen, dass der Kunststoff innerhalb der Formkavität ausbläst oder zerreißt, d.h. dass sich das Gas nicht mehr innerhalb des Kunststoffs befindet. Es ist außerdem schwierig, das Gas entlang der gesamten Länge eines länglichen, dicken Kunststoffabschnitts bewegen zu lassen, wodurch man ein Produkt erhält, das unterschiedliche Dicken und Kühltaktzeiten aufweist, was zu ungewünschten Einfallstellen auf dem Produkt führen kann und/oder zu ungewünscht langen Taktdauern führt.Where the reinforcing ribs or other parts of the article into which the gas is introduced elongated By the pressure of the gas, it can happen that the plastic within the mold cavity blows or tears, i.e. that the gas is no longer inside the plastic. It is also difficult to gas along the entire length of an elongated, thick plastic section to move, thereby obtaining a product having different thicknesses and cooling cycle times which is too undesirable Make sink marks on the product can and / or too unwanted long clocks leads.

Aus der JP 05301262 A ist ein Verfahren zum Formen eines Kunststoffartikels bekannt, bei der verschiedene Kernelemente unabhängig voneinander in eine Gussform hinein und aus dieser Gussform heraus bewegbar sind. Nachdem in der Gussform zunächst über einem äußeren Kernelement massive Verstärkungsrippen geformt werden, wird das äußere Verstärkungselement in die Gussform hineingefahren, während sich ein inneres Kernelement aus der Form herausbewegt. Durch die Bewegung des äußeren Kernelements in die Form hinein werden die vorgeformten Verstärkungsbereiche komprimiert, während in den dazwischenliegenden Bereichen durch Zuführungs eines unter Druck gesetzten Fluides Hohlräume geschaffen werden. Das Verfahren scheint wegen der vielen gegeneinander beweglichen Teile insgesamt sehr aufwändig zu sein.From the JP 05301262 A For example, a method of molding a plastic article is known in which various core elements are independently movable into and out of a mold. After solid reinforcing ribs are first formed over an outer core member in the mold, the outer reinforcing member is moved into the mold while an inner core member moves out of the mold. The movement of the outer core member into the mold compresses the preformed reinforcing regions while creating cavities in the intervening regions by supplying a pressurized fluid. The process seems to be very complex because of the many mutually moving parts.

Ein anderes Verfahren zum Formen eines Kunststoffartikels ist aus der EP 0 919 351 A2 bekannt. Dieses Verfahren verwendet einen Doppelstempel, der einstückig geformt ist. Dieser Doppelstempel kann in einer Gussform bewegt werden, um den Formhohlraum zu vergrößern. Es kann vermutet werden, dass eine verkantungsfreie Bewegung des Doppelstempels nur schwer zu bewerkstelligen ist.Another method for molding a plastic article is known from EP 0 919 351 A2 known. This method uses a double punch that is integrally molded. This double punch can be moved in a mold to increase the mold cavity. It can be assumed that a tilt-free movement of the double punch is difficult to accomplish.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Herstellungsverfahren für einen Kunststoffartikel mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln so zu verbessern, dass damit auf einfache, aber zuverlässige Weise ein Kunststoffteil mit Verstärkungsrippen hergestellt werden kann, insbesondere ein Kunststoffartikel mit einerseits großen und flachen Oberflächen und andererseits mit Verstärkungsrippen. Zudem soll das Verfahren möglichst den Bedarf an Überlaufkavitäten und das darauffolgende Auffangen und Zerkleinern von Überschussmaterial vermeiden.task The present invention is the known production methods for a plastic article with constructive as possible to improve simple means so that it is simple, but reliable How to make a plastic part with reinforcing ribs can, in particular a plastic article with on the one hand large and flat surfaces and on the other hand with reinforcing ribs. In addition, the method should be as possible Need for overflow cavities and the subsequent collection and crushing of excess material avoid.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, beziehungsweise durch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß Anspruch 4.These Task is solved by a method having the features of claim 1, respectively by one to carry of the method suitable device according to claim 4.

Gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird eine Form bereitgestellt, die eine Anzahl an Stützen umfasst, die sich auf einem vorbelasteten (biased) Rahmen befinden. Die Stützen können Druckstifte oder Ähnliches sein, die sich auf dem Rahmen befinden. Der Kernteil der Form ist beweglich in Bezug auf die Druckstifte und wird während dem Spritzformverfahren um einen vorbestimmten Abstand geöffnet, wodurch die gewünschte Migration des Gases durch gewisse Abschnitte des Kunststoffs ermöglicht wird. Für die benötigte Steifheit bilden die Stützen massive Abschnitte oder Bereiche im geformten Teil.According to the features of the present Er The invention provides a mold comprising a number of supports located on a biased frame. The supports may be pressure pins or the like located on the frame. The core portion of the mold is movable with respect to the pressure pins and is opened by a predetermined distance during the injection molding process, thereby allowing the desired migration of the gas through certain portions of the plastic. For the required stiffness, the pillars form solid sections or areas in the molded part.

Als erstes wird eine Kunststoffmenge in die Form eingespritzt. Dann wird ein Abschlussventil in der Düse aktiviert. Danach wird Gas mit Überdruck in den Kunststoff in der Form eingeführt. Im Wesentlichen zur gleichen Zeit wird die Form geöffnet, da sich der Kern relativ zum Hohlraum und den Druckstiften (Stützen) bewegt.When First, a quantity of plastic is injected into the mold. Then a shut-off valve in the nozzle is activated. Then it's gas with overpressure introduced into the plastic in the mold. Essentially the same Time the mold is opened, because the core moves relative to the cavity and the pressure pins (supports).

Das Gas fließt überall innerhalb des Hohlraums der Form durch den Kunststoff, bis auf die Stellen, an denen die Stützen die ursprüngliche Wanddicke aufrecht erhalten. Die Bereiche, wo sich die Stützen befinden, bilden in dem Teil massive Bereiche, die für die Steifheit nötig sind.The Gas flows everywhere within the cavity of the mold through the plastic, except for the places where the supports the original wall thickness maintained. The areas where the supports are located form in the Part massive areas for the stiffness needed are.

Die Form kann, je nach Gasdruck, um eine vorbestimmte Distanz geöffnet werden. Wenn die gewünschte Öffnung erreicht wird, wird der Gasdruck verringert, um ein weiteres Öffnen zu verhindern. Der Gasdruck wird dann so lange aufrecht erhalten, bis das Formteil abgekühlt und fest geworden ist, d.h. bis es sich selbst trägt. Sobald der Formprozess abgeschlossen ist, wird der Gasdruck vom Formteil genommen (durch Entlüften oder Evakuieren) und der Artikel aus der Form ausgestoßen oder entfernt.The Shape can be opened by a predetermined distance, depending on the gas pressure. When the desired opening is reached is, the gas pressure is reduced to further open prevent. The gas pressure is then maintained until the Cooled molding and has become firm, i. until it carries itself. As soon as The molding process is completed, the gas pressure from the molding taken (by venting or evacuating) and the article is ejected from the mold or away.

Die oben erwähnten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgenden ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen zum Durchführen der Erfindung und anhand der Zeichnungen deutlich.The mentioned above Features and advantages of the present invention are achieved by the following detailed Description of the preferred embodiments for carrying out the Invention and with reference to the drawings clearly.

Es zeigt:It shows:

1 ein schematisches Diagramm einer Form, 1 a schematic diagram of a mold,

2 ein schematisches Diagramm der in 1 gezeigten Form während eines Schritts des Verfahrens, 2 a schematic diagram of in 1 during a step of the process,

3 eine schematische Zeichnung die verschiedene Ausführungsformen von Stützen zeigt, die benutzt werden können, 3 a schematic drawing showing various embodiments of supports that can be used

4 eine Querschnittsansicht der in 3 gezeigten Stützen, wobei der Querschnitt längs der Linie 4-4 in 3 genommen wurde, und 4 a cross-sectional view of in 3 shown supports, wherein the cross section along the line 4-4 in 3 was taken, and

5A und 5B illustrieren ein Beispiel der Anwendung. 5A and 5B illustrate an example of the application.

Die vorliegende Erfindung ist anwendbar bei der Herstellung von Kunststoffspritzformartikeln, die eine große Oberfläche und minimale Dicke aufweisen. Für solche flachen, dünnen Produkte ist es üblich eine oder mehrere Versteifungsrippen in das Design einzufügen, um dem geformten Artikel relative Steifheit und Struktur zu verleihen. Da die Versteifungsrippen üblicherweise dicker als der geformte Artikel sind, werden oftmals Gas unterstützte Spritzformtechniken benutzt. Diese Techniken verringern den Materialverbrauch und die Taktdauer des Herstellungsprozesses und verhindern ungewünschte Einfallstellen und andere Oberflächendefekte, welche oftmals Kunststoffspritzformverfahren plagen.The present invention is applicable to the production of plastic injection molded articles, the one big one surface and have minimum thickness. For such flat, thin Products it is common to insert one or more stiffening ribs into the design to give the molded article relative stiffness and structure. As the stiffening ribs usually Thicker than the molded article, gas-assisted injection molding techniques are often used used. These techniques reduce the material consumption and the Cycle time of the manufacturing process and prevent unwanted sink marks and other surface defects, which often plague plastic injection molding processes.

Dieses Verfahren findet zum Beispiel insbesondere Anwendung bei Büromaschinengehäusen, wie Computer, Faxgeräten, usw., sowie bei Fahrzeugdächern und Hauben. Es können diese Produkte und Artikel durch Kunststoffspritzformtechniken schneller und besser hergestellt werden.This For example, the method finds particular application in office machine housings, such as Computers, fax machines, etc., as well as vehicle roofs and hoods. It can These products and articles through plastic injection molding techniques faster and be made better.

1 zeigt eine Ausführungsform einer Formvorrichtung 10, die benutzt werden kann. Die Formvorrichtung umfasst eine Form 12, die zwei Teile hat: ein Hohlraumteil 14 und ein Kernteil 16. Ein Formhohlraum 20 wird zwischen den zwei Formteilen 14 und 16 ausgebildet. Der Formhohlraum hat die genaue Form und die genauen Dimensionen des Kunststoffartikels oder Teils, das durch Spritzformen aus Kunststoff hergestellt werden soll. Aus Gründen der Darstellbarkeit wird nur eine Hälfte der Form 12 in den Zeichnungen dargestellt. Zwei gegenüberliegenden Hälften der Form werden um die Zentrallinie 18 ausgebildet. 1 shows an embodiment of a molding apparatus 10 that can be used. The molding apparatus comprises a mold 12 which has two parts: a cavity part 14 and a core part 16 , A mold cavity 20 is between the two moldings 14 and 16 educated. The mold cavity has the exact shape and dimensions of the plastic article or part to be made by injection molding of plastic. For the sake of representability, only one half of the form is used 12 shown in the drawings. Two opposite halves of the mold will be around the center line 18 educated.

Eine Vielzahl an Druckstiften 22 und 24 (a/k/a „Stützen") sind in der Formvorrichtung 10 vorgesehen. Es kann eine beliebige Anzahl an Druckstiften 22, 24 oder ähnliche Vorrichtungen überall in der Formvorrichtung vorhanden sein. Aus Gründen der Darstellbarkeit werden in den Zeichnungen nur zwei Stifte 22 und 24 gezeigt.A variety of pressure pens 22 and 24 (a / k / a "supports") are in the molding apparatus 10 intended. It can be any number of push pins 22 . 24 or similar devices may be present throughout the molding apparatus. For illustrative purposes only two pins are shown in the drawings 22 and 24 shown.

Die Druckstifte selbst oder zumindest deren obere Enden 22A und 24A können jegliche Querschnittsform und -dimension aufweisen, wie beispielsweise rund oder viereckig. Wie zum Beispiel in der 3 gezeigt, können die Druckstifte selbst oder deren oberen Enden eine viereckige Form 26 oder eine runde Form 28 haben. Wie weiter unten erklärt wird, werden die oberen Enden der Druckstifte dazu benutzt massive Abschnitte im geformten Produkt auszubilden, um der Form die nötige Steifheit und Festigkeit zu geben.The pressure pins themselves or at least their upper ends 22A and 24A may have any cross-sectional shape and dimension, such as round or square. Like in the 3 As shown, the pressure pens themselves or their upper ends may have a quadrangular shape 26 or a round shape 28 to have. As will be explained below, the upper ends of the pushers are used to form solid sections in the molded product to give the mold the necessary rigidity and strength.

Wie in Formvorrichtungen üblich werden eine Anzahl an Führungs- oder Rückkehrstifte bereitgestellt, um die zwei Formhälften 14 und 16 während dem Formprozess in deren ausgerichteten Positionen zu halten.As is conventional in forming devices, a number of guide or return pins are provided around the two mold halves 14 and 16 to hold in their aligned positions during the molding process.

Sowohl die unteren Enden 226 und 24B der Druckstifte als auch die unteren Enden 32B der Rückkehrstifte sind auf einem Ausstoßrahmen 30 angeordnet. Der Ausstoßrahmen 30 befindet sich auf einer Unterstützungsplatte 32. Der Ausstoßrahmen und die Unterstützungsplatte befinden sich oberhalb eines Strukturunterstützungsteils 34. Eine Vielzahl an Vorspannteilen 36 und 38 befinden sich in Ausnehmungen in der Unterstützungsplatte und in dem Unterstützungsteil. Je nach Wunsch können herkömmliche Vorspannteile benutzt werden. In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist das Vorspannteil 36 eine mechanische Feder, während das Vorspannteil 38 eine Luftfeder ist.Both the lower ends 226 and 24B the pressure pins as well as the lower ends 32B The return pens are on an ejection frame 30 arranged. The ejection frame 30 is on a support plate 32 , The ejection frame and the backing plate are located above a structural support member 34 , A variety of preload parts 36 and 38 are located in recesses in the support plate and in the support part. If desired, conventional biasing parts can be used. In the in the 1 and 2 the embodiment shown is the biasing part 36 a mechanical spring while the biasing part 38 an air spring is.

Eine Vielzahl an Vorspannteilen 36 und/oder 38 sind passend und wie gewünscht in der Formvorrichtung 10 zwischen der Unterstützungsplatte 32 und dem Unterstützungsteil 34 angeordnet, um den Ausstoßrahmen relativ zum Unterstützungsteil über die gesamte Länge und Breite gleichmäßig vorzuspannen.A variety of preload parts 36 and or 38 are suitable and as desired in the molding device 10 between the support plate 32 and the support part 34 arranged to evenly bias the ejection frame relative to the support member over the entire length and width.

In der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform hat der Kunststoffartikel, der im Formhohlraum 20 hergestellt werden soll, einen breiten, flachen oder dünnen Abschnitt 50A, eine oder mehrere Verstärkungsrippen 50B und ein Flanschabschnitt 50C an einer oder mehreren Seiten oder Kanten. Die Form 12 ist insbesondere eine teleskopische Form, d.h. eine vertikale Abquetschform, die kein Quetschmaterial an den Kanten des geformten Produkts ausbildet.In the in the 1 and 2 In the embodiment shown, the plastic article in the mold cavity 20 to be made, a wide, flat or thin section 50A , one or more reinforcing ribs 50B and a flange portion 50C on one or more sides or edges. Form 12 is in particular a telescopic mold, ie a vertical squeeze mold which does not form a squeeze material at the edges of the molded product.

Es wird eine gewisse Menge an Kunststoff in den Formhohlraum 20 eingespritzt. Der Kunststoff wird von einer Spritzgussmaschine (nicht gezeigt) durch einen heißen Tropfen (hot drop) und eine Düse eingespritzt. Ein Abschlussventil ist in der Düse oder in der Maschine neben der Düse vorgesehen, um den Materialfluss je nach Wunsch und gemäß dem erfindungsgemäßen Formverfahren zu stoppen.There will be some amount of plastic in the mold cavity 20 injected. The plastic is injected from an injection molding machine (not shown) by a hot drop and a nozzle. A shut-off valve is provided in the nozzle or in the machine adjacent the nozzle to stop the flow of material as desired and in accordance with the molding process of the present invention.

Sobald die Form geschlossen wird und der Kunststoff in die Formkavität 20 eingespritzt wird, wird der Ausstoßrahmen durch die Vorspannteile 36, 38 unter Druck gesetzt. Danach wird ein Gas, wie Stickstoff, unter Druck in den Kunststoff in den Formhohlraum eingespeist, wobei herkömmliche Gaseinleittechniken benutzt werden. Der Gas durchdringt die dünne Wanddicke des Kunststoffs 50 in der Formkavität 20 und das Formteil 16 der Form 12 wird von dem Hohlraumteil 14 wegbewegt. Dies führt zu einer geringen Öffnung der Form, wie in 2 gezeigt.Once the mold is closed and the plastic in the mold cavity 20 is injected, the ejection frame through the biasing parts 36 . 38 put under pressure. Thereafter, a gas, such as nitrogen, is injected under pressure into the plastic in the mold cavity using conventional gas injection techniques. The gas penetrates the thin wall thickness of the plastic 50 in the mold cavity 20 and the molding 16 the form 12 is from the cavity part 14 moved away. This results in a small opening of the mold, as in 2 shown.

Wenn sich das Formteil 16 relativ zum Hohlraumteil 14 bewegt, bleiben die Druckstifte in Position. Dadurch bleibt dort, wo sich die oberen Enden oder Köpfe 22A und 24A der Druckstifte 22 und 24 befinden, die Dicke des Kunststoffs und des vorgesehenen Kunststoffprodukts gleich der ursprünglichen Dicke oder Tiefe des Formhohlraums 20. Diese Bereiche werden in der 2 mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet. Das eingespritzte Gas wandert oder dringt durch all die anderen Bereiche des Kunststoffs im Formhohlraum und bildet hohle Bereiche 70 in der dünnen und flachen Wand und hohle Bereiche 80 in der (den) Verstärkungsrippe(n). Die massiven Bereiche 60, die im geformten Teil bleiben, stellen die Steifheit, die für den geformten Kunststoffartikel oder für das Produkt benötigt wird, sicher.When the molding 16 relative to the cavity part 14 moves, the pressure pins remain in position. This leaves where the top ends or heads are 22A and 24A the pressure pens 22 and 24 The thickness of the plastic and intended plastic product is equal to the original thickness or depth of the mold cavity 20 , These areas are in the 2 with the reference number 60 designated. The injected gas travels or penetrates through all the other areas of the plastic in the mold cavity and forms hollow areas 70 in the thin and flat wall and hollow areas 80 in the reinforcing rib (s). The massive areas 60 that remain in the molded part ensure the rigidity needed for the molded plastic article or for the product.

Der Gasdruck im Kunststoff und der daraus resultierende Anstieg der Gesamtdicke des geformten Teils 50 führen dazu, dass das Formteil 16 um eine Distanz „D" (2) bewegt wird. Ähnlich werden die Unterstützungsplatte 32 und das Strukturunterstützungsteil 34 um die gleiche Distanz „D" voneinander getrennt, wie dies auch aus der 2 ersichtlich wird. Die Form kann in der üblichen Art und Weise geöffnet werden, wie beispielsweise durch Reduzieren des Klemmdrucks und Benutzung des Gasdrucks in den Verstärkungsrippen 50B um die Form dazu zu bringen aufzugehen. Ein Ansteigen oder Fallen des Gasdrucks bestimmt wie weit die Form aufgeht.The gas pressure in the plastic and the resulting increase in the total thickness of the molded part 50 cause the molding 16 by a distance "D" ( 2 ) is moved. Similarly, the support plate 32 and the structural support part 34 separated by the same distance "D", as well as from the 2 becomes apparent. The mold may be opened in the usual manner, such as by reducing the clamping pressure and using the gas pressure in the reinforcing ribs 50B to make the form rise. An increase or decrease of the gas pressure determines how far the mold rises.

So kann zum Beispiel ein Kunststoffteil mit einer ursprünglichen Dicke „W" (1) von 0.100 Inch im Endeffekt eine Endwandstärke „T" von 0.120-0.140 Inch aufweisen. Dies bedeutet, dass die Dicke des hohlen Abschnitts 70 in den Wänden des Kunststoffteils 50 zwischen 0.020 und 0.040 Inch beträgt. Dies ist auch in den 5A und 5B dargestellt. Die hohlen Bereiche befinden sich außerdem in der Mitte innerhalb der Wände 50A des geformten Teils 50.For example, a plastic part with an original thickness "W" ( 1 ) of 0.100 inches will ultimately have a final wall thickness "T" of 0.120-0.140 inches, which means that the thickness of the hollow section 70 in the walls of the plastic part 50 between 0.020 and 0.040 inches. This is also in the 5A and 5B shown. The hollow areas are also located in the middle of the walls 50A of the molded part 50 ,

Außerdem führt der Gasdruck dazu, dass der Kunststoff gegen die Wände des Formhohlteils gedrückt wird, wodurch eine bessere Oberflächenqualität und Produktdefinition erzielt wird und das geformte Teil sich auch schneller abkühlt, wodurch eine verbesserte Taktdauer erreicht wird. Es ist möglich, Spritzteile mit bis zu 50-80% hohlen Bereichen zu erzielen, wobei der
Kunststoff durch das Gas auf einer beträchtlichen Fläche des Formhohlraums gegen sowohl den Kernabschnitt als auch den Hohlraumabschnitt der Form gedrückt wird.In addition, the gas pressure causes the plastic to be pressed against the walls of the mold cavity, thereby providing better surface quality and product definition, and also cooling the formed part more quickly, thereby achieving improved cycle life. It is possible to achieve molded parts with up to 50-80% hollow areas, whereby the
Plastic is pressed by the gas on a considerable area of the mold cavity against both the core portion and the cavity portion of the mold.

Es ist auch möglich Mikroschalter oder Drucksensoren in der Formvorrichtung 10 zu benutzen, wobei diese so arbeiten, dass sie die Öffnung „D" der beiden Formteile einschränken. Dadurch kann das Formteil 16 nur bis auf einen vorbestimmten Wert geöffnet werden und daran gehindert werden sich noch weiter zu öffnen.It is also possible microswitch or pressure sensors in the molding apparatus 10 to use, which work so that they limit the opening "D" of the two moldings can the molding 16 only be opened to a predetermined value and prevented from opening any further.

Ein typischer Querschnitt eines geformten Artikels oder Produkts 50 wird in einer Querschnittsansicht in 4 gezeigt. Die Abschnitte oder Bereiche 60 wo die Druckstifte waren, haben die ursprüngliche Wanddicke „W" des Formhohlraums beibehalten. Die Verstärkungsrippen 50B haben hohle Abschnitte 80, während der Rest des Produkts 50 Hohlräume 70 umfaßt.A typical cross-section of a molded article or product 50 is in a cross-sectional view in 4 shown. The sections or areas 60 where the pressure pins were, have retained the original wall thickness "W" of the mold cavity 50B have hollow sections 80 while the rest of the product 50 cavities 70 includes.

Unter Benutzung des vorliegenden Formverfahrens kann jegliche herkömmliche Kunststoffspritzgussmaschine benutzt werden. In solchen Maschinen wird die Form 12, mit den Formteilen 14 und 16 vertikal ausgerichtet, üblicherweise so positioniert, dass der Formhohlraum längs einer horizontalen Achse öffnet und schließt.Any conventional plastic injection molding machine can be used using the present molding process. In such machines, the shape becomes 12 , with the moldings 14 and 16 vertically aligned, usually positioned so that the mold cavity opens and closes along a horizontal axis.

Der Gasdruck im Formhohlraum wird aufrechterhalten bis das Produkt abkühlt und fest wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Produkt selbsttragend. Der Gasdruck im Kunststoffteil wird dann in der herkömmlichen Art und Weise zurückgenommen, wie beispielsweise durch Entlüften oder Evakuieren. Die Form wird geöffnet und das Teil entfernt oder ausgestoßen. Es sind viele Mechanismen und Systeme bekannt um den Gasdruck in der Form zurückzufahren, z.B. Entlüften oder Evakuieren des Gases, und jegliches herkömmliches System und jegliche herkömmliche Methode kann benutzt werden. So kann zum Beispiel das Gas durch die Gasleitung zurück entlüftet werden oder die Düse kann an der Muffe rückwärtsgedreht werden, wodurch ein „sprue break" entsteht. Außerdem werden die festgewordenen oder sich selbsttragenden Kunststoffformartikel üblicherweise durch Ausstoßstifte aus der Form entfernt.Of the Gas pressure in the mold cavity is maintained until the product cools and becomes firm. At this time, the product is self-supporting. Of the Gas pressure in the plastic part is then withdrawn in the conventional manner, such as by venting or evacuate. The mold is opened and the part removed or ejected. There are many mechanisms and systems known for the gas pressure in to move back the mold, e.g. bleed or evacuating the gas, and any conventional system and any conventional Method can be used. For example, the gas can go through the gas line back vented or the nozzle can be turned backwards on the sleeve become, whereby a "sprue break "arises. Furthermore The solidified or self-supporting plastic molded articles usually become through ejector pins removed from the mold.

Unter dem Begriff Gas versteht man hier jegliches Gas, das unter normaler Temperatur und unter normalen Druck gasförmig ist, wie beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid und Luft. Vorteilhafterweise ist das Gas ein inertes Material, wie Stickstoff und Kohlendioxid. Das Gas kann von einer beliebigen herkömmlichen Quelle stammen, wie ein Lagertank, eine Gasflasche oder Ähnliches. Es ist auch gemäß der vorliegenden Erfindung möglich ein anderes Fluid, wie beispielsweise Wasser, anstatt dem Gas zu benutzen. Diese anderen Fluidvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt und brauchen hier nicht im Detail diskutiert zu werden.Under The term gas is understood to mean any gas that is below normal Temperature and under normal pressure gaseous, such as nitrogen, Carbon dioxide and air. Advantageously, the gas is an inert Material, such as nitrogen and carbon dioxide. The gas can be from a any conventional Source, such as a storage tank, a gas cylinder or the like. It is also according to the present Invention possible another fluid, such as water, instead of using the gas. These other fluid devices are known in the art and need not be discussed in detail here.

Es versteht sich auch, dass ein herkömmliches Spritzgusssystem benutzt werden kann um den flüssigen Kunststoff von einer Spritzgussmaschine oder Düse in den Formhohlraum 20 zu transportieren. So kann z.B. ein Heißkanalsystem (hot runner) oder ein Kaltkanalsystem (cold runner) mit einem oder mehreren Verteilern und einer Vielzahl an Düsen benutzt werden. Andere Systeme oder Mechanismen, die im Stand der Technik bekannt sind, können auch benutzt werden.It will also be understood that a conventional injection molding system can be used to transfer the liquid plastic from an injection molding machine or die into the mold cavity 20 to transport. For example, a hot runner system or a cold runner system with one or more manifolds and a variety of nozzles can be used. Other systems or mechanisms known in the art may also be used.

Die vorliegende Erfindung kann auf alle Kunststoffarten angewandt werden, insbesondere auf thermoplastische Materialien, die generell zum Spritzformen benutzt werden können. Diese Materialien können z.B. Polyethylen mit niedriger oder hoher Dichte, Polyurethan, Polypropylen, Polystyrol, Acrylonitrilbutadienstyrene (ABS) Kunstharz, SAN Kunstharz, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat, und Ähnliche. Materialien wie Polycarbonat, Polyester, Acetyl, Polyacetyl, und Nylon können auch benutzt werden, genauso wie Etyhlen Copolymere, wie z.B. Ethylenvinylacetatcopolymer, Ethylenethylacrylatcopolymer und Ähnliche. Ferner können alle der genannten Materialien Füllstoffe, wie Glasfibern, Pulverglas, Kalziumcarbonat, Kalziumsulfat, Talk, Mika oder Ähnliches beinhalten.The present invention can be applied to all types of plastics, in particular to thermoplastic materials, generally for injection molding can be used. These materials can e.g. Low or high density polyethylene, polyurethane, polypropylene, Polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, SAN resin, Polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, and the like. Materials like polycarbonate, Polyester, acetyl, polyacetyl, and nylon can also be used, as well such as copolymers, e.g. Ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer and similar. Furthermore, can all of the materials mentioned fillers, such as glass fibers, powdered glass, calcium carbonate, calcium sulfate, talc, Mika or something similar include.

Das Gas wird in den Kunststoff im Formhohlraum 20 mit einem Druck eingespeist der höher als der Einspritzdruck des Kunststoffs ist und üblicherweise viel höher als dieser ist. So kann beispielsweise der Ausgangseinspritzdruck des Kunststoffs 100-200 Psi sein, wobei dieser Druck üblicherweise bis auf 500-1000 Psi ansteigt sobald das Kunststoffmaterial dichter gepackt ist. Der Gasdruck könnte 1000-1500 PSI (falls beispielsweise der Kunststoff Polypropylen ist) betragen, oder 3000-7000 (falls beispielsweise Qualitätskunstharz (engineering grade resin) benutzt wird). Generell sollte der Gasdruck ausreichend sein um eine kommerziell akzeptierbare Oberflächenqualität des Kunststoffartikels oder Produkts 50 erzielen zu können.The gas gets into the plastic in the mold cavity 20 is fed with a pressure which is higher than the injection pressure of the plastic and usually much higher than this. For example, the initial injection pressure of the plastic may be 100-200 psi, which pressure usually increases to 500-1000 psi as the plastic material is more densely packed. The gas pressure could be 1000-1500 PSI (if the plastic is polypropylene, for example), or 3000-7000 (if, for example, engineering grade resin is used). In general, the gas pressure should be sufficient to provide a commercially acceptable surface quality of the plastic article or product 50 to achieve.

Die Distanz um die sich die Form 12 öffnen lässt, sollte vorzugsweise kontrolliert werden oder beschränkbar sein, um die Migration des Kunststoffs in die nominelle Wanddicke zu kontrollieren. Außerdem sollte auch das Abfallen des Klemmdrucks bis auf Null dazu führen, dass sich nur die Verstärkungsrippen gemäß der Elastizität des Kunststoffs ausdehnen.The distance around the shape 12 should preferably be controlled or constrained to control the migration of the plastic to the nominal wall thickness. In addition, the drop in clamping pressure to zero should also cause only the reinforcing ribs to expand according to the elasticity of the plastic.

Claims (5)

Verfahren zum Formen eines Kunststoffartikels (50) durch gasunterstütztes Kunststoffspritzformen, mit einer Form (12) mit einem ersten Formteil (14) und einem zweiten Formteil (16) und mit einem einen Artikel (50) definierenden Formhohlraum (20), der zwischen dem ersten Formteil (14) und dem zweiten Formteil (16) ausgebildet wird, ferner mit einer Vielzahl von Stützen (22, 24), deren eine Enden (22A, 24A) im zweiten Formteil (16) angeordnet sind, so dass ihre Stirnflächen einen Teil der Formhohlraumfläche des Formhohlraums (20) darstellen, und deren entgegengesetzte Enden (22B, 246) in einem in Richtung auf den Formhohlraum (20) elastisch vorgespannten Ausstoßrahmen (30) angeordnet sind, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Einspritzen einer Menge an Kunststoff in den Formhohlraum (20); – Einleiten von Gas unter Druck in den Kunststoff im Formhohlraum (20); – Öffnen des Formhohlraums (20) bis zur gewünschten Dicke des zu fertigenden Kunststoffartikels (50) durch Wegbewegen des zweiten Formteils (16) vom ersten Formteil (14), wodurch sich im Kunststoff durch das Gas hohle Bereiche (70, 80) ausbilden, wobei beim Öffnen des Formhohlraums (20) die ursprüngliche Position der Stützen (22, 24) beibehalten wird, so dass sich diese in den nun vergrößerten Formhohlraum (20) erstrecken, wodurch massive Abschnitte (60) im geformten Kunststoffartikel (50) ausgebildet werden.Method for molding a plastic article ( 50 ) by gas-assisted plastic injection molding, with a mold ( 12 ) with a first molded part ( 14 ) and a second molded part ( 16 ) and with an an article ( 50 ) defining cavity ( 20 ), which between the first molding ( 14 ) and the second molded part ( 16 ), further comprising a plurality of supports ( 22 . 24 ) whose one ends ( 22A . 24A ) in the second molded part ( 16 ) are arranged so that their end faces form part of the mold cavity surface of the mold cavity ( 20 ), and whose opposite ends ( 22B . 246 ) in a direction towards the mold cavity ( 20 ) elastically prestressed ejection frame ( 30 ), the method comprising the following steps: injecting a quantity of plastic into the mold cavity ( 20 ); Introducing gas under pressure into the plastic in the mold cavity ( 20 ); - opening the mold cavity ( 20 ) to the desired thickness of the plastic article to be manufactured ( 50 ) by moving away the second molded part ( 16 ) from the first molded part ( 14 ), whereby in the plastic by the gas hollow areas ( 70 . 80 ), wherein upon opening of the mold cavity ( 20 ) the original position of the supports ( 22 . 24 ) is maintained, so that this in the now enlarged mold cavity ( 20 ), causing massive sections ( 60 ) in the molded plastic article ( 50 ) be formed. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gas Stickstoff ist.The method of claim 1, wherein the gas is nitrogen is. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt umfasst: Aufrechterhalten des Gasdrucks im Formhohlraum (20), bis der Kunststoffartikel (50) selbsttragend ist, und danach Evakuieren des Gases aus dem Kunststoffartikel im Formhohlraum (20) und Entfernen des fertiggestellten Artikels aus der Form (12).The method of claim 1, further comprising the step of: maintaining the gas pressure in the mold cavity ( 20 ) until the plastic article ( 50 ) is self-supporting, and then evacuating the gas from the plastic article in the mold cavity ( 20 ) and removing the finished article from the mold ( 12 ). Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Vorrichtung umfasst: – eine Form (12), die ein erstes Formteil (14) und ein zweites Formteil (16) umfasst, sowie einen Formhohlraum (20) zwischen dem ersten Formteil (14) und dem zweiten Formteil (16); – eine Vielzahl von auf einem Ausstoßrahmen (30) angeordneten Stützen (22, 24), die erste Enden (22A, 24A) haben, die sich im zweiten Formteil (16) befinden und in Kontakt mit dem Formhohlraum (20) stehen; – wobei das zweite Formteil (16) durch Einspritzen von Druckgas in den im Formhohlraum (20) befindlichen Kunststoff bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ausstoßrahmen (30) auf einer Unterstützungsplatte (32) befindet, und dass die Unterstützungsplatte (32) durch eine Vielzahl von Vorspannteilen (36, 38) gegenüber einem Strukturunterstützungsteil (34) gleichmäßig vorgespannt ist, so dass die Stützen (22, 24) durch die gleichmäßige Vorspannung des sie tragenden Ausstoßrahmens (30) in Position bleiben, wenn das zweite Formteil (16) durch das Druckgas bewegt wird.Apparatus for carrying out a method according to one of the claims 1 to 3 wherein the device comprises: - a mold ( 12 ), which is a first molded part ( 14 ) and a second molded part ( 16 ), and a mold cavity ( 20 ) between the first molded part ( 14 ) and the second molded part ( 16 ); - a variety of on an ejection frame ( 30 ) arranged supports ( 22 . 24 ), the first ends ( 22A . 24A ), which are in the second molded part ( 16 ) and in contact with the mold cavity ( 20 ) stand; - wherein the second molded part ( 16 ) by injecting pressurized gas into the mold cavity ( 20 ) is movable, characterized in that the ejection frame ( 30 ) on a support plate ( 32 ) and that the support plate ( 32 ) by a plurality of biasing parts ( 36 . 38 ) to a structural support part ( 34 ) is biased evenly so that the supports ( 22 . 24 ) by the uniform bias of the discharge frame carrying them ( 30 ) remain in position when the second molded part ( 16 ) is moved by the pressurized gas. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vorrichtung eine Spritzgussmaschine umfasst und sich die Form (12) in der Spritzgussmaschine befindet.Device according to claim 4, wherein the device comprises an injection molding machine and the shape ( 12 ) is located in the injection molding machine.