DE102005009008A1

DE102005009008A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus geformten Kunststoffmaterial, insbesondere mittels Injektions-Kompression

Info

Publication number: DE102005009008A1
Application number: DE102005009008A
Authority: DE
Inventors: Afro Rossanese; Maurizio Bazzo
Original assignee: Incos SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2025-03-01
Also published as: US20060082017A1; ITTO20040716A1; DE102005009008B4; JP2006110996A

Abstract

Beschrieben wird hierin ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus geformtem Kunststoffmaterial mittels Injektion oder Injektions-Kompression, bei dem das Volumen der Formkammer (3) in örtlich beschränkten Bereichen selektiv in einer gesteuerten Weise verändert wird, um so mögliche Fehler der Dosierung des eingespritzten Kunststoffmaterials und des Abschlusses seiner Kompression auszugleichen (einzelne Abbildung).

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus geformtem Kunststoffmaterial mittels Injektion oder Injektions-Kompression.

Traditionell wird das Kunststoffmaterial in flüssigem Zustand in eine Formkammer eingespritzt, die begrenzt wird von einer stationären Form und einer Gegenform, welche beweglich ist in Bezug auf die Form zwischen einer Position des Öffnens und einer Position des Schließens der Formkammer. Im Falle der Injektions-Kompression wird das Kunststoffmaterial eingespritzt, wobei die Gegenform in einer halb-offenen Position verbleibt oder dahin zurückgebracht wird. Das komplette Schließen der Gegenform (sei es gleichzeitig oder nachfolgend zur Injektion) erzeugt daher eine Nach-Kompression des Materials, das für die Formung des Gegenstandes eingespritzt wurde.

Die normalen Pressen für Spritzgießen führen das Injektionsverfahren mit einem hohen Druck durch, wobei die Geschwindigkeit der Injektion gesteuert wird. Gegen Ende der Injektion, d. h., wenn der Hohlraum der Formkammer fast vollständig gefüllt ist, wird es notwendig, einen Schritt des Nach-Drückens durchzuführen, sonst bezeichnet als „Druck-Halten", der zwei grundlegende Funktionen hat:

– Gewährleisten, dass das Kunststoffmaterial in guten Druckverhältnissen während des Abkühlens (Kompensation des Schrumpfens des Materials) verbleibt; und
– Einspritzen genau der Materialmenge, die für ein vollständiges Füllen des Hohlraums notwendig ist.

Wenn das Verfahren der Injektions-Kompression durchgeführt wird, muss der normale Schritt des Druck-Haltens, theoretisch, nur durch die Gegenform in soweit erreicht werden, als der letzte Schritt des Verfahrens der Kompression mit dem geschlossenen Injektionssystem erreicht werden kann. Der Druck, der in der Formkammer erreicht werden kann, hängt von der Menge des vorher eingespritzten Materials ab. Es ist offensichtlich, dass minimale Änderungen der Menge des eingespritzten Materials große Änderungen des Drucks auf das Material am Ende der Kompression hervorrufen. Die Formkammer hat ein sehr genaues Volumen und erfordert, um die richtigen Maßtoleranzen zu erreichen, dass sie am Ende vollständig geschlossen wird und dass das Material einem Druck ausgesetzt wird, der so gleichmäßig wie möglich reguliert und verteilt werden kann.

Mit dem traditionell angewendeten Verfahren der Injektions-Kompression mit gewöhnlichen Formpressen ist es sehr schwierig, die genaue Menge des Kunststoffmaterials zu dosieren, der in dem Hohlraum vorhanden ist, und Abweichungen des Zusammendrückens des Materials und/oder Abweichungen der Dicke können hervorgerufen werden. Mit anderen Worten, das Verfahren ist nicht sehr stabil und kann zu einem beträchtlichen Prozentsatz von Ausschuss führen.

Versuche, die genannten Probleme zu lösen, sehen in der Form Löcher für den Abfluss des Materials vor, oder Überlauf-Hohlräume oder andere äquivalente Systeme, die Abweichungen der Dicke erlauben.

Die Probleme eines Mangels an Verdichtung in Bereichen nahe der Injektionslöcher kann auch gelöst werden, indem ein Schritt des Druck-Haltens angewandt wird, der am Ende des Schritts der Kompression in Gang gesetzt wird. Der Druck, der sich auf diese Weise entwickelt, wirkt allerdings nur in Bereichen nahe den Injektionspunkten und in anderen entfernter liegenden.

Das Problem ist noch kritischer im Falle des Formens mittels Injektions-Kompression für das Formen von Platten von großen Abmessungen, seien es durchsichtige (wie etwa Fensterscheiben im Automobilbereich oder Bildschirme von Plasma-Fernsehgeräten) oder nicht-durchsichtige. Die Formen, die der zu formende Gegenstand annehmen kann, sind extrem unterschiedlich und gelegentlich auch kompliziert. In vielen Fällen mit normaler Injektions-Kompression ist es nicht möglich, einen richtigen Verdichtungs-Effekt in jedem Bereich der Form zu erzielen. Darüber hinaus könnte es noch Bereiche geben, die einen andere Verdichtungsdrücke erfordern.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine effektive Lösung des vorher genannten technischen Problems zu liefern, die einen Ausgleich möglicher Dosierungsfehler des Kunststoffmaterials erreicht, das in die Formkammer eingespritzt wurde, in Bezug auf den Injektionsschritt, während dessen auch die Verdichtung des Materials abgeschlossen wird, als auch in Bezug auf den möglichen Schritt der Injektions-Kompression.

Mit Blick auf das Erreichen dieses Zwecks ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren von der Art, der oben definiert wurde, dessen wesentliche Eigenschaft in der Tatsache liegt, dass das Volumen der Formkammer selektiv variiert wird, in einer gesteuerten Weise in örtlich begrenzten Bereichen, um mögliche Fehler des Dosierens des eingespritzten Kunststoffmaterials und/oder mögliche Abweichungen des Drucks auszugleichen.

Die gesteuerte Veränderung des Volumens der Formkammer erzeugt Veränderungen der Dicke des geformten Gegenstandes in den örtlich begrenzten Bereichen.

Im Falle, dass der Formprozess anstelle einer einfachen Injektion aus einer Injektions-Kompression besteht, wird der vorher genannte Schritt der selektiven und gesteuerten Veränderung des Volumens während der Schritts der Kompression durchgeführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung erlaubt daher einen effektiven Ausgleich von möglichen Fehlern oder Abweichungen der Dosierung des eingespritzten Kunststoffmaterials, wobei die Druckbedingungen im Hohlraum der Form aufrechterhalten werden, die für das richtige Formen des Materials erforderlich sind.

Das System, dass den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, kann auch verwendet werden, um Druck zu übertragen und daher optimales Verdichten in Bereichen zu gewährleisten, in denen, mittels des normalen Schritts der Kompression (Schließen der Form), es nicht möglich sein konnte, den optimalen Druck zu gewährleisten. Die Erfindung ist in diesem Fall in der Lage, eine optimale Verteilung des Drucks zu gewährleisten, auch bei Produkten mit sehr stark geneigten Wänden, wo der Druck normalerweise unzureichend ist.

Darüber hinaus können die Bereiche, in denen das System arbeitet, örtlich begrenzt sein oder sogar kontinuierlich (z. B. auf der ganzen umlaufenden Kante einer Platte von großen Abmessungen) um so die Änderungen der Dicke über eine größere Fläche und in jedem Fall in einer optimalen Weise zu verteilen.

Die Bereiche, in denen örtlich begrenzte Änderungen des Drucks angewandt werden, werden natürlich von der Form der zu formenden Gegenstände abhängen, ebenso von den Bedingungen der Injektion, die innerhalb der Form eingesetzt wird. Die Abweichungen des Drucks werden die Abweichungen der Dicke des zu formenden Gegenstandes hervorrufen. Diese Abweichungen können gesteuert werden als Zuwachs der Dicke in Bezug auf die nominale Dicke in Bereichen, die an die Bereiche angrenzen, wo der örtlich begrenzte Druck angewandt wurde, oder sonst als Verringerung der Dicke in Bezug auf die nominale Dicke in den örtlich begrenzten Bereichen, oder sonst wieder innerhalb eines Bereiches um den Nominalwert als Funktion verschiedener Parameter, darunter die Dosierfehler, die verfügbaren Bereiche usw.

Die Anwendung des Verfahrens entsprechend der Erfindung ist besonders vorteilhaft in vielen Anwendungen, darunter z. B. die folgenden:

1. Spritzgießen mit Problemen beim Druck-Halten des Materials, die nicht alleine mit den Injektionsparametern gelöst werden können;
2. Formen mit Injektions-Kompression eines Ein-Komponenten-Gegenstandes mit Problemen der Dosierung und kritischen Bereichen;
3. Formen mit Injektions-Kompression beim Formen der ersten Komponente eines Zwei-Komponenten-Gegenstandes; und
4. Formen mit Injektions-Kompression im Schritt des Überspritzens der zweiten Komponente auf die erste Komponente eines Zwei-Komponenten-Gegenstandes.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens, im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass es bewegliche Bauteile aufweist, um selektiv und in einer gesteuerten Weise das Volumen der Formkammer in örtlich begrenzten Bereichen zu verändern, so wie Stellmittel, um die mobilen Kammern zu betätigen. Die Stellmittel können hydraulisch-gesteuerte Stempel, elastische Bauteile und äquivalente Systeme umfassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung im Detail beschrieben, die ausschließlich als nicht-einschränkendes Beispiel bereitgestellt wird. Sie ist eine schematische Darstellung eines teilweisen Querschnitts einer Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen aus geformtem Material entsprechend der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Schematisch dargestellt in der Abbildung ist eine Form für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus geformtem Plastikmaterial mittels Injektion oder Injektions-Kompression, aufweisend auf gewöhnliche Weise eine Form 1, die z. B. stationär ist und eine Gegenform 2, die z. B. beweglich ist in Bezug auf die Form 1 zwischen einer Position des Öffnens und einer Position des Schließens, illustriert in der Zeichnung, um einen Hohlraum oder eine Formkammer 3 zu begrenzen, innerhalb dessen der geformte Gegenstand geformt wird. Im Falle, dass das Formen zusätzlich zur Injektion einen Schritt der Kompression vorsieht, der gleichzeitig mit oder nach dem Injektionsschritt durchgeführt wird, kann die Gegenform 2 während des Injektionsschritts in einer Stellung des Halböffnens der Formkammer 3 positioniert werden.
Wiederum im Fall der Injektions-Kompression kann die Gegenform 2 mit einem beweglichen Rahmen 5 ausgestattet werden, um peripheres Schließen der Formkammer 3 während des Schritts der Kompression zu erhalten.
Einer oder mehrere Injektoren 6 spitzen das flüssige Kunststoffmaterial während des Injektionsschritts direkt in die Kammer 3 ein, gleichzeitig mit oder nachfolgend zu einem möglicherweise durchgeführten Schritt der Kompression.
Entsprechend der Erfindung ist die Gegenform 2 mit einem oder mehreren beweglichen Bauteilen 7 ausgerüstet, die zwischen einer zurückgezogenen Position und einer vorgeschobenen Position verschoben werden können, z. B. mittels entspre chenden hydraulisch-gesteuerten Stempeln 8 oder sonst elastischen oder gleichwertigen Systemen, die von der Gegenform 2 getragen werden.
Das bewegliche Element oder jedes bewegliche Element 7 ist, entsprechend seiner selektiven gesteuerten Positionierung, die durch das entsprechenden Stellmittel 8 erhalten wird, in der Lage, eine gesteuerte Änderung des Volumens der Formkammer 3 in dem dazu entsprechenden örtlich begrenzten Bereich festzulegen. Im Falle des oben illustrierten Beispiels begrenzt es ein zusätzliches Volumen 9, das den Ausgleich von möglichen Fehlern der Dosierung des eingespritzten Kunststoffmaterials ermöglicht, und dabei die Druckbedingungen beibehält, die für ein richtiges Formen des Materials benötigt werden, indem örtlich begrenzter Druck ausgeübt wird an einer Stelle, wo es für den Druck nötig ist, vorhanden zu sein. Der örtlich begrenzte Druck wird eine Änderung der Dicke des geformten Gegenstandes in dem entsprechenden Bereich hervorrufen.
Die Formen der beweglichen Elemente 7 und die Bereiche, in denen sie positioniert werden, werden von den Eigenschaften und den Formen der zu formenden Gegenstände abhängen, ebenso wie von den Bedingungen des vorgesehenen Formens. Die Änderungen der Dicke werden dann nur in einer Position hervorgerufen, die den mobilen Elementen oder jedem mobilen Element entspricht. Diese Änderungen können gesteuert werden sowohl als eine Zunahme der Dicke in Bezug auf die nominale Dicke als auch als Verringerung der Dicke in Bezug auf die normale Dicke oder auch als ein Bereich um den nominalen Wert als eine Funktion des Hubs der beweglichen Elemente oder jeden mobilen Elements 7, der Fehler der Dosierung, der verfügbaren Bereiche usw.
Wie schon vorher klargestellt wurde, findet der Gebrauch der beweglichen Elemente 7 bevorzugte Anwendung im Falle des Formens durch reine Injektion, wenn dabei Probleme des Druck-Haltens des Materials auftreten, die nicht mit normalen Injektions-Parametern gelöst werden können, sowohl – und insbesondere – im Falle des Formens durch Injektions-Kompression von Ein-Komponenten- Gegenständen mit Problemen der Dosierung und kritischen Bereichen des geformten Gegenstandes als auch im Falle des Formens durch Injektions-Kompression der ersten Komponente eines Gegenstandes mit zwei Komponenten, als auch im Falle des Formens durch Injektions-Kompression der zweiten Komponente, die auf die erste überformt wird, wiederum im Falle des Zwei-Komponenten-Gegenstandes.
Die beweglichen Elemente 7 können auch vorteilhaft in beiden Schritten eines Verfahrens des Formens durch Injektions-Kompression der einen und der anderen Komponente eines Zwei-Komponenten-Gegenstandes eingesetzt werden.
Es sollte beachtet werden, dass, im Falle der Anwendung des Formens mittels Injektions-Kompression der ersten Komponente eines Zwei-Komponenten-Gegenstandes, die Änderung der Dicke, die in einem Bereich entsprechend den beweglichen Elementen 7 oder jedem beweglichen Element 7 für den Ausgleich von Fehlern der Dosierung des Kunststoffmaterials und/oder für das Wiederherstellen der Druckbedingungen erhalten wurden, verborgen werden kann im Falle, wo diese Variation einem oder mehreren Bereichen entspricht, die nachfolgend abgedeckt werden als Resultat des Überformens der zweiten Komponente. Die Änderungen der Dicke können in jedem Fall von sehr gemäßigten Ausmaßen sein und die Änderungen werden sich als praktisch unsichtbar erweisen nach dem folgenden Formen der zweiten Komponente, auch in dem Falle, wo die erste Komponente aus einer Platte, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial, z. B. Polykarbonat, besteht.
Darüber hinaus können die Bereiche, in denen die beweglichen Elemente 7 bereitgestellt werden, örtlich begrenzt oder sonst kontinuierlich sein (z. B. auf der ganzen umlaufenden Kante einer Platte von großen Abmessungen), um so die Änderungen der Dicke über eine größere Fläche und auf eine Weise, die in jedem Fall optimal ist, verteilen.
Natürlich können die Details der Konstruktion und die Ausführungsformen weit voneinander abweichen in Bezug auf das, was hier beschrieben und illustriert ist, ohne dabei vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Verfahren für die Herstellung von Gegenständen (4), hergestellt aus Kunststoffmaterial mittels Injektion in eine Formkammer (3), die ein Volumen hat, das begrenzt wird zwischen einer stationären Form (1) und einer Gegenform (2), die beweglich ist in Bezug auf die Form zwischen einer Position des Öffnens und einer Position des Schließens der Formkammer (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Formkammer (3) selektiv auf eine gesteuerte Weise in örtlich begrenzten Bereichen geändert werden kann, um mögliche Fehler der Dosierung des eingespritzten Kunststoffmaterials und/oder mögliche Unterschiede des Drucks auszugleichen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Änderung des Volumens der Formkammer (3) Änderungen der Dicke des geformten Gegenstandes in den örtlich beschränkten Bereichen hervorruft.
Verfahren nach Anspruch 2, in dem ein Schritt der Kompression des eingespritzten Kunststoffmaterials in der Formkammer (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Änderung des Volumens der Formkammer (3) während des Schritts der Kompression durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es auf Formen durch Injektions-Kompression des Gegenstandes mit zwei Komponenten in zwei aufeinander folgenden Schritten angewandt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es auf den Schritt der Injektions-Kompression der ersten Komponente angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es auf den Schritt der Injektions-Kompression der zweiten Komponente angewandt wird, die auf die erste Komponente überformt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es auf die Injektions-Kompression von beiden Komponenten angewandt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente eine Platte ist, die aus transparentem Kunststoffmaterial hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die örtlich begrenzten Bereiche, die einer Position entsprechen, in der das Volumen der Formkammer (3) verändert wird, daraufhin durch eine zweite Komponente abgedeckt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Volumens mittels beweglichen Bauteilen (7) erfolgt, die von der Gegenform (2) getragen und durch jeweilige Stellmittel (8) betätigt werden.
Verfahren für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus geformtem Kunststoffmaterial, mittels Injektion in eine Formkammer (3), die ein Volumen hat, das begrenzt wird zwischen einer stationären Form (1) und einer Gegenform (2), die beweglich ist in Bezug auf die Form (1) zwischen einer Position des Öffnens und einer Position des Schließens in der Formkammer (3), wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie folgendes aufweist: bewegliche Bauteile (7), um das Volumen der Formkammer (3) in örtlich begrenzten Bereichen selektiv und in einer gesteuerten Weise zu verändern und Stellmittel (8) für das Betätigen der beweglichen Bauteile (7).
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Bauteile (7) Änderungen der Dicke des geformten Gegenstandes (4) in den örtlich beschränkten Bereichen bewirken.
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, so ausgeführt, um einen Schritt der Kompression des Kunststoffmaterials, das in die Formkammer (3) eingespritzt wird, durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Bauteilen (7) durch die Stellmittel (8) während des Schritts der Kompression betätigt werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mobilen Bauelemente (7) von der Gegenform (2) getragen werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel hydraulisch gesteuerte Stempel (8) umfassen.
Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel elastische Bauteile umfassen.