WO2005097458A2

WO2005097458A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kunststoffformteilen mit innenhohlraum mittels injektion von flüssigkeit, insbesondere wasser, und flüssigkeitseinspritzeinrichtung hierfür

Info

Publication number: WO2005097458A2
Application number: PCT/EP2005/003575
Authority: WO
Inventors: David Baton
Original assignee: BAUER COMPRESSEURS Sarl
Current assignee: BAUER COMPRESSEURS Sarl
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2006-10-05
Also published as: EP1740361A2; DE102005015582A1; WO2005097458A3

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kunststoffformteils mit Innenhohlraum und eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung in Form einer Einspritzdüse angegeben. Zur Erzeugung eines Innenhohlraums in der in den Hohlraum eingespritzten Kunststoffmasse wird Flüssigkeit in einer dynamischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung unter Steuerung des Flüssigkeitsstroms nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingetragen. Hieran schließt sich dann eine statische Phase gemäß einer geschlossenen Regelung des Flüssigkeitsdrucks bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum im Formhohlraum zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes an. Ferner wird eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20) angegeben, welche in Form einer Einspritzdüse (21) ausgelegt ist. Diese Einspritzdüse (21) ist in, Form eines Gleitventils ausgebildet, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit öffnet und einen Flüssigkeitsstrom in Richtung des Pfeils (22) vorzugsweise senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und Flüssigkeitseinspritzeinrichtung hierfür

Beschreibung:

Die Erfindung befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum sowie mit einer Flüssigkeitsinjektionseinrichtung hierfür.

Bisher war es üblich, Kunststoffformteile mit Innenhohlraum mittels Gasinjektion herzustellen. Alternative wurde versucht, Kunststoffformteile mit Innenhohlraum dadurch herzustellen, daß man eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser anstelle eines Gases einspritzt. Da aber eine Flüssigkeit unter den Einsatzbedingungen zur Gasbildung neigt, gab es bisher -große Schwierigkeiten hinsichtlich der Verfahrensführung, der Auslegung von hierzu geeigneter Vorrichtungen und auch hinsichtlich der Konstruktion von geeigneten Flüssigkeitseinspritzeinrichtungen.

Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitzustellen, welche die Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum durch Einsatz einer Flüssigkeit anstelle von Gas, insbesondere Wasser, gestattet. Auch soll eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung bereitgestellt werden, welche sich bei der Herstellung mittels Flüssigkeitsinjektion auf einfache Weise einsetzen lässt.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in eine in einen Formhohlraum eingespritzte Kunststoffmasse bereitgestellt, welche sich dadurch auszeichnet, daß zur Erzeugung des Innenhohlraums in der in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoff- masse die Flüssigkeit in einer dynamischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung unter Steuerung des Flüssigkeitsstromes nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingetragen wird, und daß dann in einer anschließenden statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum im Formhohlraum zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes entsprechend aufrecht erhalten wird.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt somit eine dynamische Beeinflussung des Flüssigkeitsstroms zur Ausbildung des Innenhohlraums in einer Kunststoffmasse, welche in einen Formhohlraum einer Form zuvor eingespritzt worden ist. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Kunststoffmasse und/oder des im Kunststoffformteil zu erzeugenden Innenhohlraums kann somit beim erfindungsgemäßen Verfahren der Flüssigkeitsstrom unter Berücksichtigung von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen in Form einer geschlossenen Regelung gesteuert werden. Hierdurch kann eine feinfühlige Abstimmung auf die- zu- verarbeitenden Materialien aber auch unter Berücksichtigung von deren Konfigurierungen vorgenommen werden. Auch stehen die hierbei zum Einsatz kommenden Flüssigkeiten, wie Wasser, kostengünstig zur Verfügung. Zum Aufbringen eines Verdichtungsdrucks auf das Kunststoffformteil mit Innenhohlraum wird gemäß der Erfindung in einer statischen Phase ebenfalls gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck aufrecht erhalten, so daß man den gewünschten Verdichtungsdruck einhalten kann, welcher erforderlich ist, um dem herzustellenden Kunststoffformteil mit Innenhohlraum die abschließende Formgestaltung möglichst formgetreu zu verleihen.

Vorzugsweise wird das während der dynamischen Phase eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, der Flüssigkeitsdruck und weitere Einflußgrößen, wie die Zeit, überwacht. Hierdurch kann man eine genaue Abstimmung und Einstellung der Erzeugung des Innenhohlraums während der dynamischen Phase erhalten. Vorzugsweise sind in der statischen Phase die Druckparameter für den Flüssigkeitsdruck vom Anwender wählbar. Hierdurch wird insbesondere in Abhängigkeit von dem eingesetzten Kunststoffmaterial siehergestellt, daß bis zur Erstarrung ein ausreichender Verdichtungsdruck aufrecht erhalten bleibt, und sich qualitativ hochwertige Kunststoffformteile mit Innenhohlraum herstellen lassen.

Zweckmäßigerweise erfolgt bei der Verfahrensführung nach der Erfindung die Umschaltung von der dynamischen auf die statische Phase nach Maßgabe von ein und/oder mehreren unterschiedlichen Einflußgrößen. Hierbei kann es sich um ein eingespritztes Flüssigkeitsvolumen, eine Flüssigkeitsdruckgröße, eine Größe des Drucks im Formhohlraum, den Vorbeigang der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum und/oder die Zeit handeln. Jeweils geeignete Parameter können ohne Schwierigkeiten vom Anwender ausgewählt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform des -Verfahrens nach der Erfindung wird während der dynamischen Phase der bei der Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil sich ergebende Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite hin zurückgeleitet oder in eine Nebenkavi- tät geleitet, so daß der Anguß mit dem erzeugten Kunststoffformteil ausgeworfen wird.

Um negative Auswirkungen von Kunststoffresten oder Entlüftungsluft im Bereich der flüssigkeitsführenden Leitungen bei dem nächsten Herstellungszyklus zu vermeiden, wird beim Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise nach jedem Spritzzyklus ein Spülvorgang durchgeführt, bei dem die flüssigkeitsführenden Leitungen von schädlichen Stoffen befreit werden. Auf diese Weise kann man fortwährend eine gleich bleibende Qualität bei den nach der Erfindung hergestellten Erzeugnisse gewährleisten.

Ferner wird nach der Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitgestellt. Eine solche Vorrichtung hat einen Formhohlraum, eine Einspritzeinrichtung zur Einspritzung der Kunst- stoffmasse in den Formhohlraum, eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung und eine Steuereinrichtung für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung. Bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung leitet die Steuereinrichtung für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung in einer dynamischen Phase den Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen ein. In dieser dynamischen Phase wird der Innenhohlraum in der eingespritzten Kunststoffmasse im Formhohlraum erzeugt.

Ferner nimmt die Steuereinrichtung eine Umschaltung auf eine statische Phase vor, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck eingestellt und aufrechterhalten wird, um einen ausreichenden Verdichtungsdruck aufzubringen, bis das Kunststoffformteil im Formhohlraum endgültig erstarrt ist und aus dem Formhohlraum entnommen werden kann. Somit hat man nur eine einzige Steuereinrichtung, die hier in geschlossener Regelung den Flüssigkeitsstrom in der dynamischen Phase steuert und die Umschaltung auf die statische Phase vornimmt. Hierdurch vereinfacht sich der Steuerungsaufwand bei der Herstellungsvorrichtung nach der Erfindung. Auch übernimmt die Steuereinrichtung die Beeinflussung in Form einer geschlossenen Regelung des Flüssigkeitsdrucks bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung überwacht die Steuereinrichtung in der dynamischen Phase, vorzugsweise mittels Sensoren, das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, den Flüssigkeitsdruck und/oder weitere Größen mittels externer Signalgeber. Somit können bei der Durchführung der dynamischen Phase unterschiedliche Einflussgrößen bei der Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum berücksichtigt werden.

Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung bei der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form von Kombinationen hiervon betreibbar. Somit steht eine Vielfalt von Ansteuerungsmöglichkeiten für die Steuereinrichtung zur Verfügung. Auch wird nach der Erfindung eine Flüssigkeitsinjektionseinrichtung für eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum bereitgestellt, welche sich dadurch auszeichnet, daß sie in Form einer Einspritzdüse ausgelegt ist, und die Düsenspitze in die Kunststoffmasse ragt, welche zuvor in einen Formhohlraum eingespritzt worden ist. Vorzugsweise ragt die Einspritzdüse in Entformungsrichtung in das Innere der Kunststoffmasse. Zweckmässigerweise ist sie als Gleitventil ausgebildet, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit öffnet und einen Flüssigkeitsstrom etwa senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt. Somit ist die Einspritzdüse immer zuverlässig gegenüber dem Formhohlraum und dem zu erzeugenden Innenhohlraum im Kunststoffformteil abgedichtet. Da der Flüssigkeitsstrom etwa senkrecht zur Entformungsrichtung abgegeben wird, lassen sich Schwierigkeiten bei der Entformung des hergestellten Kunststoffformteils mit Innenhohlraum vermeiden. Auch lassen sich hierdurch Nachbearbeitungen vermeiden.

Die Einspritzdüse der Flüssigkeitsinjektionseinrichtung nach der Erfindung ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form einer Kombination hiervon betrieben werden kann. Somit kann man jede gewünschte und geeignete Ansteuerung für die Einspritzdüse vorsehen.

Zusammenfassend ist es bei der Erfindung wesentlich, dass der Innenhohlraum in der eingespritzten Kunststoffmasse dynamisch erzeugt wird und hierbei eine geschlossene Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen der Flüssigkeit in bevorzugten Einstellungen des entsprechenden Flüssigkeitsstroms durchgeführt wird. Nach Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil wird dann in einer statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils aufrechterhalten. Mit Hilfe der eingespritzten Flüssigkeit lasen sich formgenau Kunststoffformteile mit hoher Qualität herstellen, wobei die eingesetzten Flüssigkeiten einen kostengün- stigen Herstellungsprozess gewährleisten. Auch ist eine solche Herstellungsweise mittels Flüssigkeit, wie Wasser, umweltfreundlicher.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin gilt:

Figuren 1-3 zeigen schematisch den Verfahrensablauf zum Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum unter Berücksichtigung der entsprechenden Herstellungsphasen;

Figur 4 zeigt in einer schematischen Ansicht eine alternative Herstellungsvariante für ein Kunststoffformteil mit Innenhohlraum, bei der die bei der Erzeugung des Innenhohlraums anfallende Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite zurückgeleitet wird;

Figur 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum gemäß der Erfindung, mittels welcher das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum durchgeführt und verwirklicht werden kann; und

Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer Flüssigkeits- injektionseinrichtung in Form einer Einspritzdüse.

Anhand der Figuren 1 bis 3 wird schematisch eine Ausführungsvariante des Verfahrensablaufs zum Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum erläutert. Auch ist dort prinzipiell der Grundaufbau einer Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kunststoffformteils gezeigt. Aus Figur 1 ist eine insgesamt mit 1 bezeichnete Form zu ersehen, in welcher bei ge- schlossener Form 1 ein Formhohlraum 2 gebildet wird. In diesem von der Form 1 gebildeten Formhohlraum 2 wird entsprechend der Darstellung von Figur 1 eine Kunststoffmasse 3, beispielsweise ein Polymer, eingespritzt. Das Einspritzen ist in Figur 1 mit einem Pfeil angedeutet. Nach dem Einspritzen der Kunststoffmasse 3 wird der Hohlraum 2 vollständig ausgefüllt, und die Kunststoffmasse ist schematisch in Figur 1 mit 3 eingetragen.

Aus Figur 2 ist zu ersehen, daß in der eingespritzen Kunststoffmasse 3 allmählich ein Innenhohlraum 4 ausgebildet wird, was beispielsweise mit Hilfe einer dort nicht näher gezeichneten Flüssigkeitsinjektionseinrichtung erreicht wird. In dieser in Figur 2 dargestellten Herstellungsphase wird die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung mittels einer Steuereinrichtung dynamisch gesteuert, wobei ein Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingeleitet wird. Wie ebenfalls aus Figur 2 zu ersehen ist, wird bei der Erzeugung des Innenhohlraums 4 ein Teil der zuvor eingespritzten Kunststoffmasse 3 bei diesem Beispiel in Richtung des Angusses oder einer sogenannten Nebenkavität aus dem Formhohlraum 2 der Form 1 verdrängt, wobei mit Hilfe einer schematisch dargestellten Kolben-Zylinder-Anordnung eine vorbestimmte Druckregelung für die Erzeugung des Innenhohlraums 4 eingestellt und vorgenommen wird. Die bei der Erzeugung des Innenhohlraums 4 entstehende, verdrängte, überschüssige Kunststoffmasse ist in den Figuren 2 und 3 mit 5 bezeichnet. Hierbei kann eine Regelung für die überschüssige Kunststoffmasse 5 in Form einer geschlossenen Schleife verwirklicht sein. Schematisch sind in den Figuren Steuereinrichtungen 7 und 8 angedeutet, welche elektrisch, hydraulisch, pneumatisch und auch in Form von Kombinationen hiervon arbeiten können, um die entsprechenden Durchsätze und Drücke in kontrollierter Weise zu beeinflussen. Die schematisch mit 8 angedeutete Steuereinrichtung verdeutlicht ein Steuersystem mit geschlossener oder offener Schleife.

Bei der schematischen Darstellung nach Figur 3 ist mittels der Flüssigkeits- injektionseinrichtung der Innenhohlraum 4 in der Kunststoffmasse 3 vollständig erzeugt und das Steuerungssystem geht verfahrenstechnisch in eine statische Phase über, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils 10 im Formhohlraum 2 zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes eingestellt und aufrechterhalten wird. Nach Erstarrung kann dann das in Figur 3 schematisch zu ersehende Kunststoffformteil 10 mit dem dort gezeigten Innenhohlraum 4 aus der Form 1 entnommen werden und die während des Herstellungsverfahrens des Kunststoffformteils 10 anfallende, verdrängte, überschüssige Kunststoffmasse 5 wird nach der Entnahme des Kunststoffformsteils 10 aus der Form 1 als Anguß entfernt.

In Figur 4 ist schematisch eine Ausführungsvariante eines Herstellungsverfahrens für ein Kunststoffformteil mit einem Innenhohlraum verdeutlicht. Gleiche oder ähnliche Teile sind dort mit den selben Bezugszeichen versehen. Als wesentlicher Unterschied zu der vorstehend an Hand der Figuren 1 bis 3 erläuterten Ausführungsform wird bei der Verfahrensführung nach Figur 4 die während der Erzeugung des Innenhohlraums 4 mittels Flüssigkeitseinspritzung verdrängter überschüssige- Kunststoff masse 5 in Richtung der Einspritzseite zurückverdrängt.

Bei dieser Verfahrensführung wird ein Kunststoffformteil 10 mit einem Innenhohlraum 4 ebenfalls unter Verwirklichung einer dynamischen und einer statischen Phase hergestellt. Die Umschaltung zwischen diesen Phasen wird von den Werten von überwachten Parametern abhängig gemacht. In der dynamischen Phase wird die Bildung des Innenhohlraums 4 in geschlossener Schleife in Abhängigkeit von den verschiedenen vorhandenen Querschnitten beeinflusst. Während dieser dynamischen Phase können als Parameter das Volumen der eingespritzten Flüssigkeit oder das Volumen der verdrängten Künststoffmasse 5 oder der Druck der Flüssigkeit im Kunststoffformteil 10 oder der Druck im Formhohlraum 2 oder ggf. der vom Vorbeigang der verdrängten Kunststoffmasse an einem im Formhohlraum 2 angeordneten Fühler (nicht gezeigt) oder auch die Zeit überwacht werden. Nach Wahl des Anwenders kann die Umschaltung in Abhängigkeit von einem oder mehreren der vorstehend genannten Parameter in die statische Phase eingeleitet werden. In der daran anschließenden statischen Phase wird mittels einer Druckregelung der Innenhohlraum 4 im Kunststoffformteil 10 aufrechterhalten.

Bei der dynamischen Regelung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung kann der Durchsatz der eingeleiteten Flüssigkeit oder im Falle des Beispiels nach den Figuren 1 bis 3 die Vergrößerung des Volumens der verdrängten, überschüssigen Kunststoff masse 5 Berücksichtigung finden. Hierdurch erhält man den Vorteil, daß^* der Innenhohlraum 4 in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Werkstoffs (Kunststoff) oder der Geometrie des zu erzeugenden Innenhohlraums 4 verwirklicht werden kann.

Figur 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum, und diese Figur dient auch zur schematischen Erläuterung des Verfahrensablaufs nach der Erfindung. Hierbei sind die Form 1 und der Formhohlraum 2 nur schematisch angedeutet und die Entformungsrichtung ist mit Pfeilen schematisch angedeutet. Auch ist mit 20 insgesamt eine Einspritzeinrichtung für eine Flüssigkeit zur Erzeugung des Innenhohlraums 4 gezeigt. Als Beispiel einer Flüssigkeit wird hier in einer bevorzugten Ausführungsform Wasser angenommen. Die Einspritzeinrichtung 20, welche auch als Flüssigkeitsinjektionseinrichtung bezeichnet wird, ist in Form einer Einspritzdüse 21 ausgelegt, deren Düsenspitze in die in den Formhohlraum 2 eingespritzte Kunststoffmasse 3 in Entformungsrichtung ragt. Die Einspritzdüse 21 ist vorzugsweise in Form eines Gleitventils ausgelegt, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit einen Flüssigkeitsstrom vorzugsweise senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt, wie dies in Figur 5 schematisch mit einem Pfeil 22 angedeutet ist. Dieser Einspritzeinrichtung 20 gewährleistet eine Dichtigkeit bezüglich der Kunststoffmasse und die Düsenspitze befindet sich in dem von der Form 1 im geschlossen Zustand gebildeten Formhohlraum 2. Durch diese Auslegung wird eine Entformung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum in Entformungsrichtung (in Figur 5 mit Pfeilen angedeutet) ermöglicht, ohne daß eine Hinterschneidung in der Ebene der Einspritzeinrichtung 20 vorhanden ist. Hierdurch lassen sich Kunststoffmassenreste auf der Ebene der Einspritzeinrichtung 20 vermeiden und insbesondere erfolgt eine Einleitung des Flüssigkeitsstromes 22 etwa im rechten Winkel zur Entformungsrichtung.

Die Einspritzeinrichtung 20 umfaßt eine Kammer 23 und eine Kammer 24. Die Einspritzeinrichtung 20 spritzt Flüssigkeit in Richtung des Pfeils 22 dadurch ein, daß die Flüssigkeit in der Kammer 23 unter Druck gesetzt wird. Über einen Kreislauf B erfolgt eine Verschiebung des Kolbens der Einspritzeinrichtung 20 und die Einspritzeinrichtung 20 leitet die Flüssigkeit entsprechend dem Pfeil 22 in die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum 2 ein. Ferner umfaßt die Einspritzeinrichtung 20 ein Rückschlagventil 25, welches nur bei einem gewissen Betriebsdruck einen Durchgang von der Kammer 24 zur der Kammer 23 gestattet. Die Einspritzeinrichtung 20 hat eine dezentrale Dichtigkeit für die einzuleitende Flüssigkeit, so daß ein Lecken der Flüssigkeit in Richtung zum Hohlraum und/oder der Kunststoffmasse wirksam beim Anlegen eines Drucks an die Flüssigkeit in der Kammer 23 vermieden wird. Über den in Figur 5 schematisch angedeuteten Kreislauf A wird ein Druck an die Flüssigkeit in der dichten Kammer 24 über ein schematisch angedeutetes Steuer- und Regelsystem 26 angelegt, wobei eine ausreichende resultierende Kraft beibehalten wird, um eine Abdichtung bezüglich der schmelzflüssigen Kunststoffmasse in Höhe der Einspritzeinrichtung 20 und deren Austrittseite beizubehalten. In dieser Phase bleibt die Kammer 24 zuverlässig dicht, wenn der von dem Steuer- und Regelsystem 26 ausgeübte Druck den Druck nicht überschreitet, der dazu führen könnte, daß das Rückschlagventil 25 öffnet.

Beim Austreten der Flüssigkeit in die Kunststoffmasse 3 über den Kreislauf B wird ein Füllen des Kreislaufs B mit einer Flüssigkeit und/oder Gas bewirkt. Nach dieser Phase wird durch das Steuer- und Regelsystem 26 ein Überdruck an die Flüssigkeit in der Kammer 24 angelegt, so daß das Rückschlagventil 25 öffnet. Somit kann der gesamte Kreislauf B mit Flüssigkeit gefüllt werden, während im Bereich der Kammer 23 ein dichter Abschluß vorhanden ist. Wie ebenfalls in Figur 5 schematisch angedeutet ist, lässt sich auch ein Kreislauf A' verwirklichen , bei welchem, es sich um eine Spülphase handelt, welche beispielsweise nach jeder Herstellung eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum durchgeführt wird, um den Flüssigkeitskreislauf von Kunststoffresten oder auch von Gas zu befreien. Wie schematisch in gebrochener Linie in Figur 5 eingetragen ist, erfolgt eine Flüssigkeitsumwälzung mittels des Steuer- und Regelsystems 26 über das geöffnete Rückschlagventil 25, so daß die Flüssigkeit aus den Kammern 24 und 23 in einer Art Kurzschlußkreislauf umgewälzt werden kann. Hierdurch können Kunststoffreste oder andere störende Stoffe aus dem Flüssigkeitskreislauf entfernt werden.

In Figur 6 ist schematisch eine Ausführungsform einer Einspritzeinrichtung 20 näher gezeigt. Diese Einspritzungseinrichtung 20 für die Flüssigkeit ist als Einspritzdüse 21 ausgelegt. Auch sind dort die Kammern 23 und 24 gezeigt, und schematisch sind die Anschlüsse für die Kreisläufe B und A angedeutet. So mündet der Kreislauf B in die Kammer 23 und der Kreislauf A steht in kommunizierender Verbindung mit der Kammer 24. Auch sind die entsprechenden Dichtungen in der Einspritzdüse 21 angedeutet. Mit Hilfe eines Kreislaufes B wird ein Druck an die Flüssigkeit in der Kammer 23 über das Steuer- und Regelsystem 26 nach Figur 5 angelegt. Das Gleitventil der Einspritzeinrichtung 20 verschiebt sich, und es kann an dem Kopfende der Einspritzdüse 21 wie in Figur 5 angedeutet in Richtung des Pfeils 22 Flüssigkeit abgegeben werden. Das in Figur 5 gezeigte Rückschlagventil 25 ist geschlossen, so daß die Flüssigkeit aus der Kammer 24 unabhängig von der Kammer 23 abfliessen kann.

Nach dem Herstellen eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum in der Form sind in der Kammer 23 Flüssigkeit aber auch Kunststoffreste und Entlüftungsluft enthalten. Beim nächsten Herstellungszyklus für ein Kunststoffformteil mit Innenhohlraum wäre dies schädlich. Daher wird zum Einleiten eines Spülzykluses ein Überdruck an die Flüssigkeit in der Kammer 24 über das Steuer- und Regelsystem 26 angelegt, so daß das Rückschlagventil 25 öffnet. Somit kann ein Spülzyklus gemäß des Kreislaufes A' durchlaufen werden, während dem die Einspritzdüse 21 durch einen entsprechenden dichten Abschluß der Kammer 23 geschlossen ist und bleibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der hierzu bestimmen Vorrichtung wird in einer Kunststoffmasse 3, welche in einen Formhohlraum 2 einer Form 1 eingespritzt ist, ein Innenhohlraum 4 durch die Beeinflussung der Evakuierungsgeschwindigkeit in geschlossener Schleife in Abhängigkeit von den vorhandenen Querschnitten und unter Berücksichtigung des hieraus resultierenden Drucks bei Überwachung ausgebildet. Nach der Ausbildung des Hohlraums bzw. Innenhohlraums 4 erfolgt eine Umschaltung auf eine Druckregelung in einer statischen Phase. Bei diesem Verfahren wird insbesondere der Hohlraum bzw. der Innenhohlraum 4, durch Einspritzen einer Flüssigkeit mit einer geeigneten Einspritzeinrichtung 20 in gesteuerter Weise ausgebildet. Der Übergang von der dynamischen Phase mit Flüssigkeitseinspritzung, insbesondere Wassereinspritzung, auf die Druckregelung in einer statischen Phase bis zur Erstarrung des herzustellenden Kunststoffformteils 10 mit Innenhohlraum 4 kann unter Berücksichtigung des verdrängten Kunststoffvolumens, des eingespritzten Flüssigkeitsvolumens, der Flüssigkeitsdruckgröße, der Größe des Drucks im Innenhohlraum 4, des Vorbeigangs der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum 2 oder in Abhängigkeit von der Zeit erfolgen. In der statischen Phase wird die Kunststoffmasse bis zum Ende des Erstarrens unter einem Verdichtungsdruck gehalten, welcher sich durch den Druck der Flüssigkeit, den Druck, der vom Kolben eines dynamischen Angusses (Kunststoffmassenverdrängung) oder eines beweglichen Teiles im Hohlraum 4 erzeugt wird, steuern lässt. In der statischen Phase erfolgt bevorzugt eine Steuerung des Flüssigkeitsdurchsatzes etwa bei 0, welcher eingehalten wird, um ein isochores Konstanthalten des Drucks zu erreichen.

Obgleich voranstehend bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung erläutert worden sind, ist die Erfindung hierauf natürlich nicht beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, und Flüssigkeitseinspritzeinrichtung hierfürPatentansprüche:

1. mittels Injektion von Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in einen in einen Formhohlraum eingespritzte Kunststoffmasse, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Innenhohlraums in der in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoffmasse die Flüssigkeit in einer dynamischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung unter Steuerung des Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum Flüssigkeitsstromes nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen eingetragen wird und daß dann in einer anschließenden statischen Phase gemäß einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils mit Innenhohlraum im Formhohlraum zum Aufbringen des Verdichtungsdrucks aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß in der dynamischen Phase das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, der Flüssigkeitsdruck und die Zeit mittels eines externen Signalgebers überwacht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der statischen Phase die Druckparameter für den Flüssigkeitsdruck vom Anwender wählbar sind.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung von der dynamischen auf die statische Phase nach Maßgabe wenigstens einer der folgenden Einflussgrößen erfolgt:

- verdrängte Kunststoffmasse, - eingespritztes Flüssigkeitsvolumen, - Flüssigkeitsdruckgröße, - Größe des Drucks im Formhohlraum, - Vorbeigang der Kunststoffmasse an einem Fühler im Formhohlraum und/oder - Zeit.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der dynamischen Phase zur Erzeugung des Innenhohlraums im Kunststoffformteil der Überschuß der Kunststoffmasse zur Stoffaufgabeseite hin zurückgeleitet oder in eine Nebenkavität geleitet und mit dem erzeugten Kunststoffformteil ausgeworfen wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung eines Kunststoffformteils mit Innenhohlraum die flüssigkeitsführenden Leitungen zur Entfernung von Kunststoffresten und Entlüftungsluft durchgespült werden.

7. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen (10) mit Innenhohlraum (4) mit einem Formhohlraum (2), einer Einspritzeinrichtung zur Einspritzung der Kunststoffmasse (3) in den Formhohlraum (2), einer Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20) und einer Steuereinrichtung (26) für die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) die Flüssigkeitsinjektionseinrichtung (20) in einer dynamischen Phase den Flüssigkeitsstrom in Form einer geschlossenen Regelung nach Maßgabe von Geschwindigkeit, Masse und/oder Volumen einleitet und eine Umschaltung auf eine statische Phase vornimmt, in welcher nach Maßgabe einer geschlossenen Regelung der Flüssigkeitsdruck bis zur endgültigen Erstarrung des Kunststoffformteils (10) im Formhohlraum (2) zum Aufbringen eines Verdichtungsdruckes eingestellt und aufrechterhalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) in der dynamischen Phase, vorzugsweise mittels Sensoren, das eingespritzte Flüssigkeitsvolumen, den Flüssigkeitsdruck oder weitere Größen mittels externer Signalgeber überwacht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (26) elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form von Kombinationen hiervon arbeitet.

10. Flüssigkeitsinjektionseinrichtung für eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit Innenhohlraum, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Form einer Einspritzdüse (21) ausgebildet ist, deren Düsenspitze in eine in einen Formhohlraum (2) eingespritzte Kunststoffmasse (3) vorzugsweise in Entformungsrichtung ragt und als Gleitventil ausgebildet ist, welches nur bei Anlegen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit öffnet und einen Flüssigkeitsstrom (22) vorzugsweise senkrecht zur Entformungsrichtung abgibt.

11. Flüssigkeitsinjektionseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzdüse (21) elektrisch, elektronisch, hydraulisch, pneumatisch oder in Form einer Kombination hiervor betreibbar ist.

BEZUGSZEICHENLISTE

Form insgesamt

Formhohlraum

Kunststoffmasse

Innenhohlraum

Verdrängte, überschüssige Kunststoffmasse

Steuereinrichtung

Kunststoffformteil insgesamt

Einspritzeinrichtung insgesamt

Einspritzdüse

Pfeil für ausgegebene Flüssigkeit

Kammer

Rückschlagventil

Steuer- und Regelsystem