AT14199U1 - mold - Google Patents
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Abstract
Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgießmaschine, mit wenigstens zwei Bauteilen (2), welche wenigstens eine Kavität (3) bilden, in welcher ein Kunststoffprodukt herstellbar ist und nach der Herstellung entnehmbar ist, wobei zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile (2) aus einem Kunststoff gefertigt ist.Mold, in particular for an injection molding machine, with at least two components (2), which form at least one cavity (3), in which a plastic product can be produced and removed after manufacture, wherein at least one of the at least two components (2) made of a plastic is made.
Description
Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgie߬maschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.Description: The present invention relates to a molding tool, in particular for an injection molding machine, having the features of the preamble of claim 1.
[0002] Es ist Standard im Stand der Technik, Formwerkzeuge zur Formung von Kunststoffpro¬dukten und dergleichen aus Stahl, Aluminium oder bestimmten Legierungen zu fertigen. Diesberuht hauptsächlich auf der Ansicht, dass andere Materialien entweder nicht fest genug oderzu teuer sind.It is standard in the art to produce molds for molding plastic products and the like from steel, aluminum or certain alloys. This is mainly based on the belief that other materials are either not strong enough or too expensive.
[0003] Dabei hat die Verwendung von Metallen auch erhebliche Nachteile. Denn zum einensind Metalle relativ teure Werkstoffe und zum anderen weisen sie Oberflächeneigenschaftenauf, die unter Umständen nicht erwünscht sind. Als Beispiel wäre die Adhäsion von Polyurethanan Stahl zu nennen. Polyurethan wird oft in einem Reaktivverfahren hergestellt, bei dem Che¬mikalien erst kurz vor dem Einbringen in eine formgebende Kavität vermischt werden und dasPolyurethan erst in der Kavität bei einer Reaktion der eingebrachten Chemikalien entsteht.The use of metals also has significant disadvantages. For one thing, metals are relatively expensive materials and, on the other hand, they have surface properties that may not be desirable. An example would be the adhesion of polyurethane to steel. Polyurethane is often produced in a reactive process in which chemicals are mixed only shortly before introduction into a shaping cavity and the polyurethane first forms in the cavity upon reaction of the incorporated chemicals.
[0004] Nach der Fertigung des Polyurethanprodukts haftet Polyurethan an dem Stahl und dasAusformen bzw. Entnehmen desselben ist erschwert und kann sogar zu einer Beschädigungdes gefertigten Produkts führen. Ähnliche Probleme treten bei der Fertigung von Kunststoffpro¬dukten auf, die ganz oder teilweise aus Harzen (bspw. Polyesterharze oder Epoxydharze) oderPolyamiden bestehen.After the production of the polyurethane product, polyurethane adheres to the steel and the extraction thereof is difficult and may even result in damage to the finished product. Similar problems arise in the manufacture of plastic products which consist wholly or partly of resins (for example polyester resins or epoxy resins) or polyamides.
[0005] Im Stand der Technik wird dieses Problem entweder durch vorher aufzutragendeTrennmittel oder durch PTFE-haltige Beschichtungen der formgebenden Kavität gelöst (sieheEP 0 734 827 A1 sowie US 2003/0075835 A1). Ersteres erfordert das nachträgliche Entfernendes Trennmittels und kann außerdem eine weitere Oberflächenbearbeitung notwendig machen.Beschichtungen aus beispielsweise PTFE weisen kurze Lebensdauern auf, da die hohen Belas¬tungen, die bei der Formgebung auftauchen, zu Rissen und Brüchen der Beschichtung führen.In the prior art, this problem is solved either by previously applied release agents or by PTFE-containing coatings of the molding cavity (see EP 0 734 827 A1 and US 2003/0075835 A1). The former requires the subsequent removal of the release agent and may also necessitate further surface treatment. Coatings of, for example, PTFE have short lifetimes, since the high stresses which occur during molding lead to cracks and breaks in the coating.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug bereitzustellen, welches eine gegen¬über dem Stand der Technik kostengünstigere Fertigung von Kunststoffprodukten ermöglicht.The object of the invention is to provide a mold, which allows a gegen¬über the prior art cost-effective production of plastic products.
[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1gelöst.This object is achieved by a mold with the features of claim 1.
[0008] Dies geschieht indem zumindest eines von wenigstens zwei Bauteilen, welche wenigs¬tens eine Kavität bilden, aus einem Kunststoff gefertigt ist und ein mit der Kavität verbundenerMischkopf zur Herstellung des Gemisches vorgesehen ist.This is done by at least one of at least two components, which at least make a cavity, is made of a plastic and a mixing head connected to the cavity is provided for the preparation of the mixture.
[0009] Es ist dabei wichtig, dass diese Bauteile monolithisch aus Kunststoff gefertigt sind.Denn, wie schon erwähnt, sind Beschichtungen der formgebenden Kavität nicht zielführend, dadie gegenüber dem Stahl erhöhte Verformung bei Kunststoff dazu führt, dass Risse und Brüchein einer solchen Beschichtung auftreten. Anders ausgedrückt, liegt der Erfindung die überra¬schende Erkenntnis zugrunde, dass auch Kunststoffe dazu in der Lage sind die beispielsweisebei Spritzgießprozessen oder Prozessen mit reaktiven Materialien auftretenden Kräfte undDrücke auszuhalten, falls den entsprechenden Bauteilen erlaubt wird, sich entsprechend zuverformen.It is important that these components are monolithically made of plastic.Denn, as already mentioned, coatings of the shaping cavity are not effective, since the steel compared to the increased deformation in plastic causes cracks and Brüchein occur in such a coating , In other words, the invention is based on the surprising finding that even plastics are able to withstand the forces and pressures which occur, for example, in injection molding processes or processes with reactive materials if the corresponding components are allowed to deform accordingly.
[0010] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprü¬chen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
[0011] Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile auseinem Fluorpolymer und/oder einem Polyolefin gefertigt ist, denn diese Werkstoffe zeigen vonsich aus keine Haftung an Polyurethan, Epoxydharzen, Polyesterharzen oder Polyamiden.Dadurch kann erreicht werden, dass bei der Fertigung dieser Materialien keine Benetzung vonStahl und dergleichen geschieht, was eine Vorraussetzung für ein problemloses Entformenderartiger Kunststoffprodukte ist.It can be provided that at least one of the at least two components is made of a fluoropolymer and / or a polyolefin, since these materials show by itself no liability to polyurethane, epoxy resins, polyester resins or polyamides Manufacture of these materials no wetting of steel and the like is done, which is a prerequisite for easy demolding of such plastic products.
[0012] Besonders bevorzugt unter den Fluorpolymeren ist Polytetrafluorethylen (PTFE) und verwandte Polymere, da diese eine besonders gute Antihaftwirkung entfalten und gleichzeitigsehr feste Kunststoffe sind.Particularly preferred among the fluoropolymers is polytetrafluoroethylene (PTFE) and related polymers, as they develop a particularly good anti-adhesive effect and at the same time are very strong plastics.
[0013] Besonders bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest eines der wenigstenszwei Bauteile als Werkzeugeinsatz ausgebildet ist. Solche Werkzeugeinsätze sind an sichbekannt. Sie werden an Trägerteilen des Formwerkzeugs vormontiert und können so schnellerausgetauscht werden. Insbesondere bei den erfindungsgemäßen, unter Umständen etwasschneller verschleißenden Bauteilen aus Kunststoff, kann dies einen entscheidenden Zeitvorteilbieten.Particularly preferred is further provided that at least one of the at least two components is designed as a tool insert. Such tool inserts are known per se. They are pre-assembled to support parts of the mold and can be exchanged faster. In particular, with the components according to the invention, which may wear slightly faster at certain times, made of plastic, this can offer a decisive time advantage.
[0014] Es kann von Vorteil sein, wenn die wenigstens zwei Bauteile zumindest zwei Kavitätenbilden. Dies kann zum einen dazu eingesetzt werden, mehrere Kunststoffprodukte gleichzeitigzu fertigen. Zum anderen kann dies beispielsweise mithilfe einer Wendeplatte und/oder einerIndexplatte und/oder eines Drehwürfels und/oder eines Drehtisches und/oder eines Schiebeti¬sches dazu verwendet werden, ein- oder mehrkomponentige Kunststoffprodukte herzustellen.It may be advantageous if the at least two components form at least two cavities. This can be used on the one hand to manufacture several plastic products simultaneously. On the other hand, this can be used, for example, by means of a turning plate and / or an indexing plate and / or a rotary cube and / or a turntable and / or a sliding table to produce single-component or multi-component plastic products.
[0015] Durch die schon erwähnte stärkere Verformung von Kunststoff gegenüber Stahl kann eszu einer verschlechterten Abdichtung der Kavitäten beispielsweise an Trennebenen kommen.Dem kann entgegengewirkt werden, indem die wenigstens eine Kavität in einem geschlossenenZustand durch Flächenpressung zwischen an den wenigstens zwei Bauteilen liegenden Abdich¬tflächen abgedichtet ist.This can be counteracted by the at least one cavity in a closed state by surface pressure between lying on the at least two components Abdich¬tflächen is sealed.
[0016] Diese Abdichtung kann besonders effektiv gestaltet werden, indem zumindest eine derAbdichtflächen an einer von einer Trennfläche erhabenen Erhebung angeordnet ist.This seal can be made particularly effective by arranging at least one of the sealing surfaces on a raised portion of a separating surface.
[0017] Eine Temperierung des Formwerkzeugs, wie sie bei aus Stahl gefertigten Formwerk¬zeugen üblich ist, ist auch bei erfindungsgemäßen Formwerkzeugen möglich.A temperature of the mold, as is customary in molds made of steel, is also possible with molds according to the invention.
[0018] Beliebige Oberflächenstrukturen des herzustellenden Kunststoffprodukts können erreichtwerden, indem eine formumgebende Kavitätenoberfläche der Kavität strukturiert ist.Any surface structures of the plastic product to be produced can be achieved by structuring a mold-surrounding cavity surface of the cavity.
[0019] Auch hochglänzende Oberflächen können erzeugt werden, indem eine Kavitätenoberflä¬che der Kavität - vorzugsweise mittels einer Laserbehandlung oder einem Sinterverfahren -geglättet ist.High-gloss surfaces can also be produced in that a cavity surface of the cavity is smoothed, preferably by means of a laser treatment or a sintering process.
[0020] Besonders bei Reaktivprozessen wie zum Beispiel der Herstellung von Produkten ausEpoxydharzen oder der In-situ-Polymerisation von Polyamiden kann vorgesehen sein, dass imFormwerkzeug eine Vorlaufkavität und/oder eine Überlaufkavität angeordnet ist.Especially in reactive processes, such as the production of products from epoxy resins or the in situ polymerization of polyamides, it can be provided that a feed cavity and / or an overflow cavity is arranged in the mold.
[0021] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowieder dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen: [0022] Fig. 1a eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs, [0023] Fig. 1 b eine Prinzipdarstellung eines Formwerkzeugs des Standes der Technik, [0024] Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf eine Hälfte eines erfindungsgemäßenFurther advantages and details of the invention will become apparent from the figures as well as the accompanying description of the figures. 1 a shows a schematic diagram of a mold according to the invention, FIG. 1 b shows a schematic diagram of a mold of the prior art, FIG. 2 a shows a schematic plan view of one half of a mold according to the invention
Formwerkzeugs, [0025] Fig. 2b bis 2d Schnittdarstellungen durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Form¬ werkzeugs, [0026] Fig. 3a bis 3c schematische Seitendarstellungen eines erfindungsgemäßen Form¬ werkzeugs, welches über einen Drehtisch verfügt, [0027] Fig. 4 Detaildarstellung der Erhebung aus Fig. 2b.2a to 3c are schematic side views of a forming tool according to the invention, which has a turntable. [0027] FIG Survey of Fig. 2b.
[0028] Die in Fig. 1a dargestellte Prinzipdarstellung zeigt einen Teil eines Formwerkzeugs 1 beidem ein gefertigtes Kunststoffprodukt, welches aus einem Vorspritzling 15 und einer Po¬lyurethanschicht 16 besteht, in der Kavität 3 ruht. Das in der Figur 1a oben dargestellte formge¬bende Bauteil 2 ist aus PTFE gefertigt. (Das in der Figur 1a unten dargestellte Bauteil 2 kannauch aus Stahl gefertigt sein, wenn kein Haften an dem Vorspritzling 15 zu befürchten ist.) Dasin der Darstellung obere Bauteil 2 ist an einem Trägerteil 5 montiert.The schematic diagram shown in Fig. 1a shows a part of a mold 1 both a manufactured plastic product, which consists of a preform 15 and a polyurethane layer 16, rests in the cavity 3. The mold-forming component 2 shown at the top in FIG. 1a is made of PTFE. (The component 2 shown below in FIG. 1a may also be made of steel, if no adhesion to the preform 15 is to be feared.) In the illustration, the upper component 2 is mounted on a carrier part 5.
[0029] Die Abdichtung der Kavität erfolgt in Fig. 1a über Flächenpressung einer Abdichtfläche 7. Zum Vergleich ist in Fig. 1b ein Formwerkzeug 1 aus dem Stand der Technik dargestellt,beispielsweise beim Polyurethanspritzguss erfolgte die Abdichtung dabei über eine Quetsch¬kante 21. Dies führt natürlich zu Einschränkungen der produzierbaren Geometrien des Vor¬spritzlings 15 sowie der Polyurethanbeschichtung 16.The sealing of the cavity takes place in FIG. 1 a via surface pressure of a sealing surface 7. For comparison, FIG. 1 b shows a molding tool 1 from the prior art, for example in the case of polyurethane injection molding the sealing was effected via a pinch edge 21 of course leads to limitations of the producible geometries of the pre-injection molding 15 and the polyurethane coating 16.
[0030] Fig. 2a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine aus PTFE bestehende Hälfte einesFormwerkzeugs 1. Eine formgebende Kavitätenoberfläche 12 kann mittels einer Laserbehand¬lung geglättet sein. Außerdem wird der Umriss der Abdichtfläche 7 deutlich.2a shows a schematic plan view of a half made of PTFE half of a mold 1. A shaping cavity surface 12 may be smoothed by means of a laser treatment. In addition, the outline of the sealing surface 7 becomes clear.
[0031] Fig. 2b ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, durch die dorteingezeichnete Fläche B. Die Abdichtfläche 7 ist bei dieser Ausführungsform an einer Erhebung9 angeordnet, welche gegenüber einer Trennfläche 8 des Werkzeugs erhaben ist. Die Erhe¬bung 9 wird dabei von dem Werkzeugeinsatz 4 gebildet, welche an dem Trägerteil 5 vormontiertist.Fig. 2b is a section through half of the mold 1 of Fig. 2a, through the surface B marked therein. The sealing surface 7 is arranged in this embodiment on a raised portion 9, which is raised relative to a parting surface 8 of the tool. The elevation 9 is formed by the tool insert 4, which is pre-assembled on the carrier part 5.
[0032] Eine Wandstärke w eines erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes 4 liegt zwischen1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen3 mm und 5 mm.A wall thickness w of a tool insert 4 according to the invention is between 1 mm and 50 mm, preferably between 2 mm and 10 mm and particularly preferably between 3 mm and 5 mm.
[0033] In Fig. 2c ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, entlang desdort eingezeichneten Schnittes A, dargestellt. Zusätzlich zu erkennen sind dabei Temperierka¬näle 11 sowie ein Polyurethanmischkopf 18, der über zwei Versorgungsleitungen 19 mit Po¬lyurethankomponenten versorgt wird.In Fig. 2c is a section through the half of the mold 1 of Fig. 2a, along the marked there cut A, is shown. In addition, temperature control channels 11 and a polyurethane mixing head 18, which is supplied with polyurethane components via two supply lines 19, can be seen in addition.
[0034] Fig. 2d zeigt die Schnittdarstellung aus Fig. 2c, wobei nun auch die zweite Werkzeug¬hälfte dargestellt ist, in ihr liegt bereits ein Vorspritzling 15. Zu erkennen ist auch ein Anguss 17.Des Weiteren liegen in diesem Zustand die Kavität 3, die Vorlaufkavität 13 sowie die Überlauf¬kavität 14 vor. Die Polyurethankomponenten werden im Mischkopf 18 vermischt und dann derVorlaufkavität 13 zugeführt. Von dort gelangen sie in die Kavität 3. Überschüssiges Polyurethansammelt sich in der Überlaufkavität 14. Derartige Vor- und Überlaufkavitäten 13, 14 sind jedochfür die Erfindung nicht wesentlich.Fig. 2d shows the sectional view of Fig. 2c, wherein now the second tool half is shown, in it is already a pre-molded part 15. It can also be seen a sprue 17.The further lie in this state, the cavity. 3 , the supply cavity 13 and the overflow cavity 14. The polyurethane components are mixed in the mixing head 18 and then fed to the feed cavity 13. From there, they enter the cavity 3. Excess polyurethane accumulates in the overflow cavity 14. However, such overflow and overflow cavities 13, 14 are not essential to the invention.
[0035] Das in Fig. 3a dargestellte erfindungsgemäße, geöffnete Formwerkzeug 1 weist einenDrehtisch 6 auf. Dieser ist an einem Trägerteil 5 befestigt, welches selbst an einer beweglichenFormaufspannplatte 20 einer Schließeinheit befestigt ist. Zwei Kavitäten 3 werden von zweiBauteilen 2 sowie einem Werkzeugeinsatz 4 gebildet (siehe Fig. 3b).The open mold 1 according to the invention shown in FIG. 3 a has a turntable 6. This is fixed to a support part 5, which is itself attached to a movable mold clamping plate 20 of a clamping unit. Two cavities 3 are formed by two components 2 and a tool insert 4 (see FIG. 3b).
[0036] Das Trägerteil 5 bildet in dieser Ausführungsform einen statischen Teil eines Drehti¬sches 6, durch welchen das in der Fig. unten dargestellte Bauteil 2 drehbar gelagert ist. Freilichist der Drehtisch nicht wesentlich, genauso gut könnte auch eine Wendeplatte oder eine Index¬platte oder ein Drehwürfel oder ein Schiebetisch Verwendung finden.The support member 5 forms in this embodiment, a static part of a Drehti¬sches 6 through which the component 2 shown in the figure below is rotatably mounted. Of course, the turntable is not essential, just as well could be a turning plate or an index plate or a turn cube or a sliding table use.
[0037] Die Abdichtung der in der Figur rechts dargestellten Kavität 3 erfolgt auch hier über anErhebungen 9 angeordnete Abdichtflächen 7, wobei die Erhebungen 9 gegenüber Werkzeug¬trennflächen 8 erhaben sind. Zur besseren Erkennbarkeit sind die Erhebungen 9 in diesenDarstellungen übertrieben dargestellt. Die in der Figur rechts dargestellte Kavität wird mithilfeeines Mischkopfs 18 beschickt. Auch hier sind schematisch Versorgungsleitungen 19 darge¬stellt. Bei dieser Ausführungsform ist der Werkzeugeinsatz 4 aus PTFE gefertigt.The sealing of the cavity 3 shown on the right in the figure also takes place here via sealing surfaces 7 arranged on elevations 9, wherein the elevations 9 are raised in relation to tool separation surfaces 8. For better visibility, the elevations 9 are exaggerated in these illustrations. The cavity shown on the right in the figure is charged by means of a mixing head 18. Here too, supply lines 19 are shown schematically. In this embodiment, the tool insert 4 is made of PTFE.
[0038] Das in der Darstellung oben dargestellte Bauteil 2 ist an einer festen Formaufspannplat¬te 21 montiert.The component 2 shown in the illustration above is mounted on a fixed Formaufspannplat¬te 21.
[0039] Für die in der Figur linke Kavität ist ein Angusskanal dargestellt sowie schematisch eineDurchgangsöffnung in der festen Formaufspannplatte 21 zum Hindurchführen einer Düse einerPlastifiziereinheit.For the left-hand cavity in the figure, a runner is shown and schematically a passage opening in the fixed platen 21 for passing a nozzle of a plasticizing unit.
[0040] In Fig. 3b ist das Formwerkzeug 1 aus Fig. 3a in geschlossener Stellung dargestellt.Hierdurch sind die beiden Kavitäten 3 gebildet. Eine Kavitätenoberfläche 12 ist dabei durch eineLaserbehandlung geglättet. In dieser Stellung kann die in der Fig. links dargestellte Kavität 3 mitbeispielsweise einem Thermoplasten gefüllt werden.In Fig. 3b, the mold 1 of Fig. 3a in the closed position dargestellt.Hierdurch the two cavities 3 are formed. A cavity surface 12 is thereby smoothed by a laser treatment. In this position, the cavity 3 shown on the left in the figure can be filled with, for example, a thermoplastic.
[0041] Nach einem zwischenzeitlichen Öffnen des Formwerkzeugs 1 und einer Drehung desDrehtisches 6 liegt die Stellung aus Fig. 3c vor. Wie zu erkennen ist, liegt der Vorspritzling 15 inder rechts dargestellten Kavität 3. Es kann nun eine Polyurethanschicht angespritzt werden unddaraufhin das fertige Kunststoffprodukt problemlos entnommen werden.After an interim opening of the mold 1 and a rotation of the turntable 6, the position of Fig. 3c is present. As can be seen, the pre-molded part 15 lies in the cavity 3 shown on the right. It is now possible to injection-mold a polyurethane layer and then the finished plastic product can be easily removed.
[0042] Fig. 4 ist eine Detaildarstellung der Erhebung 9 aus Fig. 2b zur Verdeutlichung der Ma¬ße. Die Breite b der Abdichtfläche 7 liegt zwischen 1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mmund 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 5 mm. Die Höhe h der Erhebung 9liegt zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 3 mm und besondersbevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm.FIG. 4 is a detailed representation of the elevation 9 from FIG. 2 b for clarification of the dimensions. The width b of the sealing surface 7 is between 1 mm and 50 mm, preferably between 2 mm and 10 mm and particularly preferably between 3 mm and 5 mm. The height h of the elevation 9 is between 0.1 mm and 5 mm, preferably between 0.2 mm and 3 mm, and more preferably between 1 mm and 2 mm.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM01 | Lapse because of not paying annual fees |
Effective date: 20170331 |