DE102010021296A1

DE102010021296A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen

Info

Publication number: DE102010021296A1
Application number: DE201010021296
Authority: DE
Inventors: Norbert Heyer
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2010-05-22
Filing date: 2010-05-22
Publication date: 2011-11-24

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, wobei Kunststoffschmelze (5) aus einer Plastifizier- und Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine über einen Schmelzeverteiler (4, 9) in eine oder mehrere Kavitäten (3) eines Formwerkzeugs (1a, 1b) geleitet wird, wobei in der Kavität (3) bzw. den Kavitäten (3) die Kunststoff-Formteile gebildet werden, wobei zwischen einem vorderen Ende des Schmelzeverteilers (5, 9) und einer Kavität (3) ein Anschnitt (8) zu einem Kunststoff-Formteil gebildet wird, und wobei der Anschnitt (8) das Kunststoff-Formteil mit dem Schmelzeverteiler (5, 9) verbindet. Um die Kühlzeit und damit die Zykluszeit zu reduzieren sowie zur Verbesserung der Qualität des Kunststoff-Formteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Schmelzeverteiler (4, 9) im Bereich des Anschnitts (8) variotherm temperiert wird, wobei der Schmelzeverteiler (5, 9) innerhalb eines Spritzgießzyklus im Wechsel aufgeheizt und abgekühlt wird. Als Schmelzeverteiler können Heißkanalverteiler (4), Kaltkanalverteiler (9) oder Kombinationen davon vorgesehen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Beim Spritzgießen wird ein Kunststoffmaterial in der Plastifizier- und Einspritzeinheit aufgeschmolzen und gelangt über einen Schmelzeverteiler in eine oder mehrere Kavitäten eines Formwerkzeugs. Je nach Ausgestaltung des Schmelzeverteilers kann von einem Spritzgießen mit einem Angusssystem oder einem angußlosen Spritzgießen gesprochen werden. Im Falle eines Spritzgießens mit einem Angusssystem umfasst der Schmelzeverteiler typischerweise einen Angusszapfen, einen Angussverteiler und Angusskanäle. Das vordere Ende dieses Schmelzeverteilers, d. h. das vordere Ende der Angusskanäle, ist über eine als Anschnitt bezeichnete Übergangsstelle mit dem Kunststoff-Formteil verbunden. Falls der Schmelzeverteiler als Kaltkanalverteiler ausgebildet ist, erstarrt die darin sich befindliche Kunststoffschmelze. Dieses an dem eigentlichen Kunststoff-Formteil dranhängende „Formteil”, der sogenannte Anguß, wird – je nach Ausführung der Angusskanäle – nach oder schon bei der Entnahme des fertigen Kunststoff-Formteils von diesem abgetrennt. Wird der Schmelzeverteiler hingegen bis zum Anschnitt, d. h. bis zur Übergangsstelle mit dem Kunststoff-Formteil, beheizt, spricht man von sogenannten Heißkanalverteilern, und es kann ein angussloses Spritzgießen erfolgen. In diesem Fall ist das Angußsystem üblicherweise in einen besonderen Block eines Spritzgießwerkzeugs verlagert, welcher auf die Temperatur der Schmelze beheizt wird. Solche auf Schmelzetemperatur beheizte Verteilerblöcke haben die Aufgabe, die Schmelze ohne Schädigung bis zu den Anschnitten im Formwerkzeug zu verteilen. Solche Verteiler für Kunststoffschmelze werden daher üblicherweise als Heißkanalverteiler oder Heißkanalsystem bezeichnet, manchmal auch nur kurz Heißläufer oder Heißkanäle. Heißkanalverteiler sind in vielfältigen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. Unter anderem sind Heißkanalverteiler mit einem offenen vorderen Ende (offene Heißkanaldüse) und mit einem verschließbaren vorderen Ende (Nadelverschlussdüse) bekannt. Eine Übersicht zu Heißkanalverteiler als Schmelzeverteiler ist zu finden in Kapitel 6.10 „Temperierte Angußsysteme – Heißkanal" in dem Buch „Spritzgießwerkzeuge – Anleitung zum Bau von Spritzgießwerkzeugen" von Menges, Michaeli, Mohren, 5. Auflage, – München; Wien: Hanser, 1999.
Aus der DE 4444092 C2 ist es bekannt, die von einer Plastifizier- und Einspritzeinheit erzeugte Kunststoffschmelze über einen beheizten Schmelzeverteiler (Heißkanalverteiler) in die Kavität eines Formwerkzeugs zu leiten. In dem Formwerkzeug sind mehrere voneinander getrennte Kanäle vorgesehen, die jeweils einen Kühlkreislauf bilden, der von Kühlflüssigkeit durchströmt werden kann. Die Steuerung der den Kreisläufen zugeführten Kühlmittelmenge und damit die durch die Kühlung abzuführende Wärmemenge erfolgt über die Öffnungsdauer und/oder den Öffnungsquerschnitt von Ventilen, über die die Kühlflüssigkeit den Kanälen in dem Formwerkzeug zugeführt wird. In der Nähe der Kavität sind Temperatursensoren angeordnet, um eine Temperatur zu erfassen und mit einer unteren Temperaturschwelle zu vergleichen. Sobald diese untere Temperaturschwelle unterschritten wird, wird die Heizleistung der Heißkanäle herabgesetzt. Ein Unterschreiten der Temperaturschwelle wird nämlich als Zeichen dafür angesehen, dass ein von der Taktzeit her an sich anstehender erneuter Spritzvorgang nicht erfolgt ist. Dann besteht die Gefahr, dass die heiße Kunststoffschmelze in dem Heißkanal verkokt und es zu Verstopfungen kommt. Dies soll durch die Herabsetzung der Heizleistung vermieden werden.
Aus der DE 10 2005 014 566 A1 ist ein weiterer Schmelzeverteiler in Form einer beheizten Düse bekannt, auch Thermoverschlussdüse genannt, mit der eine Plastifiziereinheit an ein Formwerkzeug angekoppelt werden kann. Zumindest ein Teil der Düsenspitze ist aus einer eine Widerstandsheizung bildenden leitfähigen Keramik gebildet, an welche eine elektrische Spannung anlegbar ist.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Verfahren und Vorrichtungen zur variothermen Temperierung von Formwerkzeugen bekannt. Beispielhaft seien folgende Dokumente genannt: EP 1506080 B1 , DE 10 2008 022 075 A1 , DE 10 2005 019 890 B3 .
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen anzugeben, wobei die Kunsstoff-Formteile mit verbesserter Qualität und/oder gleichzeitig in einer verkürzten Zykluszeit hergestellt werden können. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Lösung der erstgenannten Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1. Die Lösung der zweitgenannten Aufgabe erfolgt durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Durch das zyklenweise Aufheizen des Schmelzeverteilers im Bereich eines Anschnitts vor dem Einspritzen und anschließendem Abkühlen dieser Bereiche kann die Temperatur im Bereich dieses Anschnitts und damit die Kühlzeit und im Ergebnis die Zykluszeit gesenkt werden. Außerdem sind wegen des vorherigen Aufheizens die Anschnitte beim Einspritzen offen und das Einspritzen kann mit einem niedrigerem Spritzdruck erfolgen. Dadurch kommt es auch zur Verringerung von Eigenspannungen im Formteil und zur Vermeidung von lokaler Friktion, was sich positiv auf die Qualität des Kunststoff-Formteils auswirkt. Außerdem führt eine höhere Temperatur während des Einspritzens und der Nachdruckphase dazu, dass der Bereich um die Anschnitte offen gehalten werden kann, und dass ein Spritzdruckabfall in diesen Bereichen reduziert werden kann. Eine Temperaturüberwachung ist möglich, um den Schmelzeverteiler auf einer minimalen Schmelzetemperatur zu halten, so dass das Kunststoffmaterial im schmelzeförmigen Zustand bleibt und/oder um Überhitzungen zu vermeiden.
Ferner wird beim Kunststoff-Formteil die Qualität am Anschnitt verbessert, da ein beim Öffnen kühlerer Anschnitt zum Beispiel die Fadenbildung bei offenen Heißkanälen vermindert. Bei Verwendung einer Nadelverschlussdüse kann eine Überhitzung der Nadel und damit ein unsauberer Anschnitt vermieden werden. Ausserdem kann der Anschnitt thermisch versiegelt werden, um zum Beispiel bei Verwendung einer gasbeladenen Schmelze ein Austreten von Schmelze aus der Düse in das Formwerkzeug und damit eine Pfropfenbildung zu vermeiden. Wenn im Bereich des Anschnitts nach der Kühlphase und kurz vor dem Öffnen des Formwerkzeugs, also kurz vor der Entformung, ein kurzzeitiges Aufheizen vorgenommen wird, kann dies zu einem verbesserten Abreißen des Kunststoff-Formteils am Anschnitt führen.
Als Schmelzeverteiler im Sinne der vorliegenden Erfindung können alle Arten von Schmelzeverteiler vorgesehen werden, mit denen Schmelze von der Plastifizier- und Einspritzeinheit in Kavitäten von Formwerkzeugen geleitet werden können. Es können Heißkanalverteiler, Kaltkanalverteiler oder Kombinationen von Heißkanal- und Kaltkanalverteilern verwendet werden. In dem zuletzt genannten Fall spricht man gelegentlich auch von einem sogenannten Semi-Heißkanalverteiler, insbesondere wenn nur ein kleiner Kaltkanalverteiler, d. h. ein kleines Angußteil, vorgesehen wird. Es können sowohl Heißkanalverteiler mit einer offenen Heißkanaldüse als auch Heißkanalverteiler mit einer Verschlussnadel (Nadelschlussdüse) vorgesehen werden.
In einer ersten Ausführungsform kann als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler verwendet werden, der ein oder mehrere an die Kavität bzw. Kavitäten des Formwerkzeugs angrenzende Endstücke oder Endabschnitte aufweist, wobei die Herstellung der Kunststoff-Formteile ohne Ausbildung eines Angussteils erfolgt, und wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte des Heißkanalverteilers variotherm temperiert wird. Speziell bei dieser Ausführungsform wird beim Kunststoff-Formteil die Qualität am Anschnitt verbessert, da ein beim Öffnen kühlerer Anschnitt die Fadenbildung bei offenen Heißkanälen vermindert.
In einer zweiten Ausführungsform kann als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler mit einem nachgeschalteten Kaltkanalverteiler (Semi-Heißkanalverteiler) verwendet werden, der ein oder mehrere an die Kavität bzw. Kavitäten des Formwerkzeugs angrenzende Endstücke oder Endbereiche aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte des Kaltkanalverteilers variotherm temperiert wird, insbesondere der Bereich des Anschnitts. In einer dritten Ausführungsform kann als Schmelzeverteiler ein (reiner) Kaltkanalverteiler verwendet wird, der ein oder mehrere an die Kavität bzw. Kavitäten des Formwerkzeugs angrenzende Endstücke oder Endbereiche aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte des Kaltkanalverteilers variotherm temperiert wird, insbesondere der Bereichs des Anschnitts. Bei den beiden hier genannten Ausführungsformen kommt insbesondere der Vorteil zum Tragen, dass – im Unterschied zu den Anschnitten bei bekannten Kaltkanalverteilern – wegen des vorherigen Aufheizens die Anschnitte beim Einspritzen offen sind und das Einspritzen mit einem niedrigerem Spritzdruck erfolgen kann.
Das Aufheizen kann durch Betreiben einer Heizeinrichtung erfolgen, und das Abkühlen durch Abschalten der Heizeinrichtung oder durch Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung. In einer weiteren Ausführungsform kann das Abkühlen durch Betreiben einer Kühleinrichtung erfolgen. Bei Verwendung einer Kühleinrichtung neben einer Heizeinrichtung können gewünschte Temperaturen oder Temperaturverläufe während eines Spritzgießzyklus leichter realisiert werden. Gegebenenfalls kann die Heizeinrichtung kontinuierlich und die Kühleinrichtung impulsweise betrieben werden, so dass lediglich in der Kühlphase ein Abkühlen des Verteilers in den variotherm temperierten Bereichen erfolgt. Es kann aber auch ein „echter” Wechsel von Heizen auf Kühlen und umgekehrt erfolgen, indem die Heizeinrichtung nur während des Aufheizens und die Kühleinrichtung nur während des Abkühlens betrieben werden. Im Bedarfsfalle kann aber auch vorgesehen werden, dass die Kühleinrichtung kontinuierlich und die Heizeinrichtung nur impulsweise betrieben werden.
Für unterschiedliche Phasen des Spritzgießzyklus, insbesondere für die Phasen des Einspritzens und des Kühlens, können unterschiedliche Soll-Temperaturwerte vorgeben werden, die in den temperierten Bereichen des Verteilers angefahren werden sollen. Auf diese Weise können die variotherm temperierten Bereiche des Schmelzeverteilers in jeder Phase des Spritzgießzyklus optimal temperiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei bekannten mittels einer Heizeinrichtung temperierten Schmelzeverteilern angewandt werden, indem beispielsweise die Heizleistung der Heizeinrichtung in einer gewünschten Weise geregelt wird und/oder indem die Heizeinrichtung innerhalb eines Zyklus für eine oder mehrere vorgebbare Zeitabschnitte abgeschaltet wird.
Es können Startbedingungen für den Beginn des Aufheizens und für den Beginn des Abkühlens vorgegeben werden und/oder es können Endbedingungen für das Beenden des Aufheizens und das Beenden des Abkühlens vorgegeben werden, wobei als Startbedingungen und/oder Endbedingungen insbesondere für einen Sprizgießzyklus typische Zeitpunkte oder Zustände vorgesehen werden. Zur Optimierung kann das Aufheizverhalten und/oder das Abkühlverhalten an einem Anschnitt bzw. Anspritzpunkt erfasst und die Start- und/oder Endbedingungen automatisch angepaßt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich eine Vorrichtung mit einem Schmelzeverteiler, der im Bereich eines Anschnitts für eine variotherme Temperierung ausgebildet ist, so dass er innerhalb eines Spritzgießzyklus im Wechsel aufgeheizt und abgekühlt werden kann, und wobei Mittel zum abwechselnden Aufheizen und Abkühlen der zu temperierenden Bereiche des Schmelzeverteilers vorgesehen sind. Hierzu können an sich bekannte Heizeinrichtungen und Kühleinrichtungen vorgesehen werden, die entsprechend einem gewünschten Temperaturverlauf bei der variothermen Temperierung betrieben werden. Mittels Temperatursensoren können die Ist-Werte der Temperatur in der Nähe der zu temperierenden Bereiche erfasst und eine Steuerung oder Regelung des Temperaturverlaufs in einem Zyklus vorgenommen werden. Das Steuer- oder Regelgerät kann auch in die Steuerung der Spritzgießmaschine integriert sein bzw. die Steuerung der Spritzgießmaschine ist mit einer Software zur Steuerung oder Regelung der Temperatur in den zu temperierenden Bereichen des Verteilers ausgestattet.
In einer ersten Ausführungsform können in dem Schmelzeverteiler in den zu temperierenden Bereichen ein oder mehrere Kanäle vorgesehen sein, die von einem Kühlfluid und/oder von einem Heizfluid durchströmt werden können, insbesondere von entsprechend temperiertem Wasser. Für den Betrieb dieser Kanäle bzw. der Kühlkreisläufe können an sich bekannte Temperiergeräte verwendet werden. Ferner können für Heizzwecke auch elektrisch betreibbare Heizdrähte in den zu temperierenden Bereichen des Schmelzeverteilers vorgesehen werden. Alternativ oder in Ergänzung können für die variotherme Temperierung auch Peltier-Elemente vorgesehen werden, bei denen durch Umpolen der Stromrichtung ein rasches und effizientes Aufheizen und Abkühlen der zu temperierenden Bereiche erfolgen kann.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 näher beschrieben werden. Es zeigen (jeweils stark schematisiert):
1 eine Ausführungform mit Heißkanalverteiler mit offener Düse;
2 eine Ausführungform mit Semi-Heißkanalverteiler;
3 eine Ausführungsform mit Kaltkanalverteiler.
Die 1 zeigt ein Formwerkzeug 1 mit zwei Formhälften 1a und 1b, wobei in jeder der Formhälften Kanäle 2 zur Durchleitung eines Temperierfluids, beispielsweise ein Kühlwasser, vorgesehen sind. Gegebenenfalls können zusätzlich auch Kanäle zur Durchleitung eines Heizmediums vorgesehen werden, wie dies aus der EP 1506080 B1 für sich genommen bekannt ist. Die beiden Formhälften 1a, 1b bilden in geschlossenem Zustand eine Kavität 3, die mit Kunststoffschmelze 5 zur Ausbildung eines Formteils befüllt werden kann. Die Kunststoffschmelze 5 wird von einer hier nicht dargestellten bekannten Plastifizier- und Einspritzeinheit erzeugt und über einen Schmelzeverteiler 4 zur Kavität 3 geleitet. Der Übergang von dem Schmelzeverteiler 4 zur Kavität 3 bildet den sogenannten Anschnitt 8. In diesem Bereich kommt es bei dem Kunststoff-Formteil zur Bildung einer Anspritzstelle bzw. das fertige Kunststoff-Formteil weist hier eine Anspritzstelle oder einen Anspritzpunkt auf. Der Schmelzeverteiler 4 ist vorliegend als Heißkanalverteiler bzw. Heißkanal mit offener Düse ausgebildet und verfügt über eine oder mehrere mit elektrischem Strom betreibbare Heizwendeln 6, die an eine Heizeinrichtung angeschlossen sind. Es sind nur einige wenige Windungen bzw. Heizwendeln 6 dargestellt. Die Anzahl und Anordnung richtet sich nach den jeweiligen Erfordernissen und kann vom Fachmann festgelegt werden. Beispielsweise können weiter hinten und/oder weiter vorne, insbesondere um die kegelförmige Spitze 14 an der Düse des Heißkanals, noch weitere Windungen einer Heizwendel 6 vorgesehen werden. Mittels eines Temperatursensors T kann die Temperatur am vorderen Ende des Heißkanals 4 erfasst und einer hier nicht dargestellten Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt werden. In dem an die Kavität 3 angrenzenden Endstück oder Endabschnitt 14 am vorderen Ende des Heißkanals 4 sind Kanäle 7.1 und 7.2. vorgesehen, die von einem Kühlfluid, insbesondere von Kühlwasser, durchströmt werden können. Die Kanäle 7.1 und 7.2 sind über Leitungen an ein hier nicht dargestelltes an sich bekanntes Temperiergerät angeschlossen. Die Kanäle 7.1 und 7.2 können zu einem einzigen Kühlkreislauf gehören. Es können aber auch zwei Kühlkreisläufe vorgesehen werden, wenn die Kanäle 7.1 und 7.2 untereinander fluidisch getrennt sind, um beispielsweise den Kanal 7.1 mit Kühlwasser einer ersten Temperatur T₁ und den Kanal 7.2 mit Kühlwasser einer zweiten Temperatur T₂ zu betreiben.
Über die Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung können die zu temperierenden Bereiche, vorliegend also insbesondere das vordere Ende 14 der Düse des Heißkanals 4, in der Weise temperiert werden, dass innerhalb eines Zyklus sich die Temperatur am Anschnitt in der gewünschten Weise ändert. Beispielsweis kann zu Beginn eines Zyklus (oder des Einspritzens) oder kurz davor mittels der Heizeinrichtung elektrischer Strom durch die Heizwendeln 6 geleitet werden, um das vordere Ende aufzuheizen. Auf diese Weise kann zu Beginn des Einspritzens eine relativ hohe Temperatur vorliegen. Dadurch kann die Schmelze niedrigviskos eingespritzt und der Anschnitt 8 offen gehalten werden. Für die Phase des Nachdrucks kann die Temperatur etwas erniedrigt werden. Mit Beginn der Kühlphase kann das vordere Endstück 14 des Heißkanals 4 mittels des Kühlwasser rasch auf eine Entformungstemperatur für das Formteil abgekühlt werden.
Als Startbedingungen für den Beginn des Aufheizens und den Beginn des Abkühlens können verschiedene für einen Sprizgießzyklus typische Zeitpunkte oder Zustände vorgegeben werden. Beispielsweise können als Startbedingung für den Beginn des Aufheizens der Beginn eines Zyklus oder der Beginn des Schließkraftaufbaus vorgesehen werden. Denkbar ist auch ein bestimmter Zustand wie beispielsweise das Erreichen eines bestimmten Schließkraftniveaus vor Erreichen der maximalen Schließkraft. Als Zustände können auch bestimmte Temperaturen oder Drücke im Formwerkzeug 1 vorgesehen werden. Als Startbedingung für den Beginn des Abkühlens können zum Beispiel der Beginn oder das Ende der Nachdruckphase vorgesehen werden. In gleicher Weise können auch Endbedingungen für das Beenden des Aufheizens und das Beenden des Abkühlens vorgegeben werden.
Die 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsformen für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß der 2 ist als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler 4 mit einem kurzen nachgeschalteten Kaltkanalverteiler 9 vorgesehen und in der 3 wird als Schmelzeverteiler nur ein Kaltkanalverteiler 9 vorgesehen. In der 3 schließt sich der Kaltkanalverteiler 9 unmittelbar an die Maschinendüse 10 an, die am vorderen Ende eines mittels Heizbändern 11 beheizten Zylinders 12 einer Plastifizier- und Einspritzeinheit angeordnet ist. In beiden Fällen kommt es zur Ausbildung eines Angußteils 13 (nach Erstarrung der Schmelze 5) an dem eigentlichen Kunststoff-Formteil. Erfindungsgemäß sind in beiden Fällen im Bereich des Anschnitts 8 einige elektrisch betreibbare Heizwendeln 6 vorgesehen. Mittels dieser Heizwendeln 6 kann der Anschnitt vor und während des Einspritzens auf eine höhere Temperatur gebracht werden, damit das Einspritzen bei einem niedrigeren Einspritzdruck erfolgen kann. Zur Beschleunigung des Abkühlens können auch Kühlkanäle 7.3, 7.4 vorgesehen werden (siehe das Beispiel in der 2).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4444092 C2 [0003]
DE 102005014566 A1 [0004]
EP 1506080 B1 [0005, 0023]
DE 102008022075 A1 [0005]
DE 102005019890 B3 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Kapitel 6.10 „Temperierte Angußsysteme – Heißkanal” in dem Buch „Spritzgießwerkzeuge – Anleitung zum Bau von Spritzgießwerkzeugen” von Menges, Michaeli, Mohren, 5. Auflage, – München; Wien: Hanser, 1999 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen, wobei Kunststoffschmelze (5) aus einer Plastifizier- und Einspritzeinheit einer Kunststoffspritzgießmaschine über einen Schmelzeverteiler (4, 9) in eine oder mehrere Kavitäten (3) eines Formwerkzeugs (1a, 1b) geleitet wird, wobei in der Kavität (3) bzw. den Kavitäten (3) die Kunststoff-Formteile gebildet werden, wobei zwischen einem vorderen Ende des Schmelzeverteilers (4, 9) und einer Kavität (3) ein Anschnitt (8) zu einem Kunststoff-Formteil gebildet wird, wobei der Anschnitt (8) das Kunststoff-Formteil mit dem Schmelzeverteiler (4, 9) verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzeverteiler (4, 9) im Bereich des Anschnitts (8) variotherm temperiert wird, wobei der Schmelzeverteiler (4, 9) innerhalb eines Spritzgießzyklus im Wechsel aufgeheizt und abgekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler (4) verwendet wird, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) des Formwerkzeugs (1a, 1b) angrenzende Endstücke oder Endabschnitte (14) aufweist, wobei die Herstellung der Kunststoff-Formteile ohne Ausbildung eines Angussteils erfolgt, und wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Heißkanalverteilers (4) variotherm temperiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler (4) mit einem nachgeschalteten Kaltkanalverteiler (9) verwendet wird, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) des Formwerkzeugs (1a, 1b) angrenzende Endstücke oder Endbereiche (14) aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Kaltkanalverteilers (9) variotherm temperiert wird, insbesondere der Bereich des Anschnitts (8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Kaltkanalverteiler (9) verwendet wird, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) des Formwerkzeugs (1a, 1b) angrenzende Endstücke oder Endbereiche (14) aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Kaltkanalverteilers (9) variotherm temperiert wird, insbesondere der Bereich des Anschnitts (8).
Verfahren nach der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizen durch Betreiben einer Heizeinrichtung erfolgt, und dass das Abkühlen durch Abschalten der Heizeinrichtung oder durch Reduzierung der Leistung der Heizeinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkühlen durch Betreiben einer Kühleinrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung kontinuierlich und die Kühleinrichtung impulsweise betrieben wird, oder dass die Kühleinrichtung kontinuierlich und die Heizeinrichtung impulsweise betrieben wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Phasen des Spritzgießzyklus, insbesondere für die Phasen des Einspritzens und des Kühlens, unterschiedliche Soll-Temperaturwerte vorgeben werden, die in den temperierten Bereichen des Verteilers angefahren werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Startbedingungen für den Beginn des Aufheizens und für den Beginn des Abkühlens vorgegeben werden, und/oder dass Endbedingungen für das Beenden des Aufheizens und das Beenden des Abkühlens vorgegeben werden, wobei als Startbedingungen und/oder Endbedingungen insbesondere für einen Sprizgießzyklus typische Zeitpunkte oder Zustände vorgesehen werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufheizverhalten und/oder das Abkühlverhalten an einem Anspritzpunkt erfasst werden, und dass die Start- und/oder Endbedingungen automatisch angepaßt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einem Schmelzeverteiler (4, 9), der im Bereich eines Anschnitts (8) für eine variotherme Temperierung ausgebildet ist, so dass er innerhalb eines Spritzgießzyklus im Wechsel aufgeheizt und abgekühlt werden kann, und mit Mitteln zum abwechselnden Aufheizen und Abkühlen der zu temperierenden Bereiche des Schmelzeverteilers (4, 9).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Kanäle (7.1, 7.2, 7.3, 7.4) in den variotherm zu temperierenden Bereichen (14) des Schmelzeverteilers (5, 9) vorgesehen sind, die von einem Kühlfluid und/oder von einem Heizfluid durchströmt werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass elektrisch betreibbare Heizdrähte (6) in den zu temperierenden Bereichen (14) des Schmelzeverteilers (5, 9) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in den zu temperierenden Bereichen (14) Peltier-Elemente vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler (4) vorgesehen ist, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) eines Formwerkzeugs (1a, 1b) andockbare bzw. angrenzende Endstücke oder Endabschnitte (14) aufweist, so dass die Herstellung der Kunststoff-Formteile ohne Ausbildung eines Angussteils erfolgen kann, und wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Heißkanalverteilers (4) variotherm temperierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Heißkanalverteiler (4) mit einem nachgeschalteten Kaltkanalverteiler (9) vorgesehen ist, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) eines Formwerkzeugs (1a, 1b) andockbare bzw. angrenzende Endstücke oder Endbereiche (14) aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Kaltkanalverteilers (9) variotherm temperierbar ist, insbesondere der Bereich des Anschnitts (8).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmelzeverteiler ein Kaltkanalverteiler (9) vorgesehen ist, der ein oder mehrere an die Kavität (3) bzw. Kavitäten (3) des Formwerkzeugs (1a, 1b) andockbare bzw. angrenzende Endstücke oder Endbereiche (14) aufweist, wobei das in Fließrichtung der Kunststoffschmelze (5) vordere Ende von mindestens einem der Endstücke oder Endabschnitte (14) des Kaltkanalverteilers (9) variotherm temperierbar ist, insbesondere der Bereich des Anschnitts (8).