AT514018A2 - 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
• · · · · · • · · · ·Μ· ···· • · · · · • · · · · • · · · · * · 73112 32/gb • · Μ ···· ··« ft 173112 32 / gb • · · · ····································································································
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Formwerkzeug, insbesondere für eine Spritzgießmaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The present invention relates to a molding tool, in particular for an injection molding machine, having the features of the preamble of claim 1.
Es ist Standard im Stand der Technik, Formwerkzeuge zur Formung von Kunststoffprodukten und dergleichen aus Stahl, Aluminium oder bestimmten Legierungen zu fertigen. Dies beruht hauptsächlich auf der Ansicht, dass andere Materialien entweder nicht fest genug oder zu teuer sind.It is standard in the art to make 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.
Dabei hat die Verwendung von Metallen auch erhebliche Nachteile. Denn zum einen sind Metalle relativ teure Werkstoffe und zum anderen weisen sie Oberflächeneigenschaften auf, die unter Umständen nicht erwünscht sind. Als Beispiel wäre die Adhäsion von Polyurethan an Stahl zu nennen. Polyurethan wird oft in einem Reaktivverfahren hergestellt, bei dem Chemikalien erst kurz vor dem Einbringen in eine formgebende Kavität vermischt werden und das Polyurethan erst in der Kavität bei einer Reaktion der eingebrachten Chemikalien entsteht.The use of metals also has considerable disadvantages. On the one hand, metals are relatively expensive materials and on the other hand they have surface properties that may not be desirable under certain circumstances. 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 is formed only in the cavity during a reaction of the introduced chemicals.
Nach der Fertigung des Polyurethanprodukts haftet Polyurethan an dem Stahl und das Ausformen bzw. Entnehmen desselben ist erschwert und kann sogar zu einer Beschädigung des gefertigten Produkts führen. Ähnliche Probleme treten bei der Fertigung von Kunststoffprodukten auf, die ganz oder teilweise aus Harzen (bspw. Polyesterharze oder Epoxydharze) oder Polyamiden bestehen.After production of the polyurethane product, polyurethane adheres to the steel and the molding thereof is difficult and may even result in damage to the finished product. Similar problems arise in the manufacture of plastic products which consist entirely or partially of resins (for example polyester resins or epoxy resins) or polyamides.
Im Stand der Technik wird dieses Problem entweder durch vorher aufzutragende Trennmittel oder durch PTFE-haltige Beschichtungen der formgebenden Kavität gelöst (siehe EP 0 734 827 A1 sowie US 2003/0075835 A1). Ersteres erfordert das nachträgliche Entfernen des Trennmittels und kann außerdem eine weitere Oberflächenbearbeitung notwendig machen. Beschichtungen aus beispielsweise PTFE weisen kurze Lebensdauern auf, da die hohen Belastungen, die bei der Formgebung auftauchen, zu Rissen und Brüchen der Beschichtung führen. 2/18In the prior art, this problem is solved either by previously applied release agent or by PTFE-containing coatings of the forming 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 require further surface treatment. Coatings of, for example, PTFE have short lifetimes, since the high loads that occur during the shaping lead to cracks and breaks of the coating. 2.18
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug bereitzustellen, welches eine gegenüber dem Stand der Technik kostengünstigere Fertigung von Kunststoffprodukten ermöglicht.The object of the invention is to provide a mold which allows a lower cost compared to the prior art production of plastic products.
Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a mold with the features of claim 1.
Dies geschieht indem zumindest eines von wenigstens zwei Bauteilen, welche wenigstens eine Kavität bildenden, aus einem Kunststoff gefertigt ist.This is done by at least one of at least two components, which at least one cavity forming, is made of a plastic.
Es ist dabei wichtig, dass diese Bauteile monolithisch aus Kunststoff gefertigt sind. Denn, wie schon erwähnt, sind Beschichtungen der formgebenden Kavität nicht zielführend, da die gegenüber dem Stahl erhöhte Verformung bei Kunststoff dazu führt, dass Risse und Brüche in einer solchen Beschichtung auftreten. Anders ausgedrückt, liegt der Erfindung die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass auch Kunststoffe dazu in der Lage sind die beispielsweise bei Spritzgießprozessen oder Prozessen mit reaktiven Materialien auftretenden Kräfte und Drücke auszuhalten, falls den entsprechenden Bauteilen erlaubt wird, sich entsprechend zu verformen.It is important that these components are monolithically made of plastic. Because, as already mentioned, coatings of the shaping cavity are not expedient because the increased plastic deformation of the steel leads to cracks and breaks occurring in such a coating. In other words, the invention is based on the surprising finding that plastics too 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.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are defined in the dependent claims.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile aus einem Fluorpolymer und/oder einem Polyolefin gefertigt ist, denn diese Werkstoffe zeigen von sich aus keine Haftung an Polyurethan, Epoxydharzen, Polyesterharzen oder Polyamiden. Dadurch kann erreicht werden, dass bei der Fertigung dieser Materialien keine Benetzung von Stahl und dergleichen geschieht, was eine Vorraussetzung für ein problemloses Entformen derartiger 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, because these materials by themselves exhibit no adhesion to polyurethane, epoxy resins, polyester resins or polyamides. It can thereby be achieved that in the production of these materials no wetting of steel and the like happens, which is a prerequisite for easy removal of such plastic products.
Besonders bevorzugt unter den Fluorpolymeren ist Polytetrafluorethylen (PTFE) und verwandte Polymere, da diese eine besonders gute Antihaftwirkung entfalten und gleichzeitig sehr feste Kunststoffe sind.Particularly preferred among the fluoropolymers is polytetrafluoroethylene (PTFE) and related polymers, since these exhibit a particularly good anti-adhesive effect and at the same time are very strong plastics.
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Besonders bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass zumindest eines der wenigstens zwei Bauteile als Werkzeugeinsatz ausgebildet ist. Solche Werkzeugeinsätze sind an sich bekannt. Sie werden an Trägerteilen des Formwerkzeugs vormontiert und können so schneller ausgetauscht werden. Insbesondere bei den erfindungsgemäßen, unter Umständen etwas schneller verschleißenden Bauteilen aus Kunststoff, kann dies einen entscheidenden Zeitvorteil bieten.Particularly preferably, it 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 on support parts of the mold and can be replaced faster. In particular, in the case of the components according to the invention, which may possibly wear somewhat faster, this can offer a decisive time advantage.
Es kann von Vorteil sein, wenn die wenigstens zwei Bauteile zumindest zwei Kavitäten bilden. Dies kann zum einen dazu eingesetzt werden, mehrere Kunststoffprodukte gleichzeitig zu fertigen. Zum anderen kann dies beispielsweise mithilfe einer Wendeplatte und/oder einer Indexplatte und/oder eines Drehwürfels und/oder eines Drehtisches und/oder eines Schiebetisches 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 produce several plastic products at the same time. On the other hand, this can be used for example by means of a turning plate and / or an index plate and / or a rotary cube and / or a turntable and / or a sliding table to produce single or multi-component plastic products.
Durch die schon erwähnte stärkere Verformung von Kunststoff gegenüber Stahl kann es zu einer verschlechterten Abdichtung der Kavitäten beispielsweise an Trennebenen kommen. Dem kann entgegengewirkt werden, indem die wenigstens eine Kavität in einem geschlossenen Zustand durch Flächenpressung zwischen an den wenigstens zwei Bauteilen liegenden Abdichtflächen abgedichtet ist.Due to the already mentioned stronger deformation of plastic compared to steel, it can lead to a deteriorated sealing of the cavities, for example at parting planes. This can be counteracted by the at least one cavity is sealed in a closed state by surface pressure between lying on the at least two components sealing surfaces.
Diese Abdichtung kann besonders effektiv gestaltet werden, indem zumindest eine der Abdichtflächen an einer von einer Trennfläche erhabenen Erhebung angeordnet ist.This seal can be made particularly effective by at least one of the sealing surfaces is arranged on a raised by a separating surface elevation.
Eine Temperierung des Formwerkzeugs, wie sie bei aus Stahl gefertigten Formwerkzeugen üblich ist, ist auch bei erfindungsgemäßen Formwerkzeugen möglich.A tempering of the mold, as is customary in molds made of steel, is also possible with molds according to the invention.
Beliebige Oberflächenstrukturen des herzustellenden Kunststoffprodukts können erreicht werden, indem eine formumgebende Kavitätenoberfläche der Kavität strukturiert ist. 4/18 r • 4 · II · * • * ·· · ·£ · · · · * ·Any surface structures of the plastic product to be produced can be achieved by structuring a mold-surrounding cavity surface of the cavity. 4/18 r • 4 · II · * · * ·· · · · · · · · * *
Auch hochglänzende Oberflächen können erzeugt werden, indem eine Kavitätenoberfläche der Kavität - vorzugsweise mittels einer Laserbehandlung oder einem Sinterverfahren - geglättet ist.High-gloss surfaces can also be produced by smoothing a cavity surface of the cavity, preferably by means of a laser treatment or a sintering process.
Besonders bei Reaktivprozessen wie zum Beispiel der Herstellung von Produkten aus Epoxydharzen oder der In-situ-Polymerisation von Polyamiden kann vorgesehen sein, dass im Formwerkzeug eine Vorlaufkavität und/oder eine Überlaufkavität angeordnet ist.Particularly in the case of reactive processes, such as, for example, the production of products from epoxy resins or the in situ polymerization of polyamides, provision can be made for a supply cavity and / or an overflow cavity to be arranged in the mold.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:Further advantages and details of the invention will become apparent from the figures and the associated description of the figures. Showing:
Fig. 1a eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßenFig. 1a is a schematic diagram of an inventive
Formwerkzeugs,Mold
Fig. 1b eine Prinzipdarstellung eines Formwerkzeugs des Standes der1b is a schematic diagram of a mold of the state of
Technik,Technology,
Fig. 2a eine schematische Draufsicht auf eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs,2a is a schematic plan view of one half of a mold according to the invention,
Fig. 2b bis 2d Schnittdarstellungen durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs,2b to 2d are sectional views through one half of a mold according to the invention,
Fig. 3a bis 3c schematische Seitendarstellungen eines erfindungsgemäßen Formwerkzeugs, welches über einen Drehtisch verfügt,3a to 3c are schematic side views of a mold according to the invention, which has a turntable,
Fig. 4 Detaildarstellung der Erhebung aus Fig. 2b.Fig. 4 Detail view of the survey of Fig. 2b.
Die in Fig. 1a dargestellte Prinzipdarstellung zeigt einen Teil eines Formwerkzeugs 1 bei dem ein gefertigtes Kunststoffprodukt, welches aus einem Vorspritzling 15 und einer Polyurethanschicht 16 besteht, in der Kavität 3 ruht. Das in der Figur 1a oben dargestellte formgebende Bauteil 2 ist aus PTFE gefertigt. (Das in der Figur 1a unten 5/18 ·*···«··· · • ·· · · ····· • ·· I · · ···»···· • ♦ · · * · · · ·· »« «Η* *·· * ι dargestellte Bauteil 2 kann auch aus Stahl gefertigt sein, wenn kein Haften an dem Vorspritzling 15 zu befürchten ist.) Das in der Darstellung obere Bauteil 2 ist an einem Trägerteil 5 montiert.The schematic representation shown in Fig. 1a shows a part of a mold 1 in which a manufactured plastic product, which consists of a preform 15 and a polyurethane layer 16, rests in the cavity 3. The shaping component 2 shown in FIG. 1a above is made of PTFE. (Which in the figure 1a below 5/18 · * ··· «··· · • ················································································ Component 2 shown can also be made of steel if no adhesion to preform 15 is to be feared.) The upper component 2 in the illustration is mounted on a carrier part 5.
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 Quetschkante 21. Dies führt natürlich zu Einschränkungen der produzierbaren Geometrien des Vorspritzlings 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 mold 1 of the prior art, for example in the case of polyurethane injection molding the sealing was effected via a pinch edge 21 producible geometries of the preform 15 and the polyurethane coating 16th
Fig. 2a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine aus PTFE bestehende Hälfte eines Formwerkzeugs 1. Eine formgebende Kavitätenoberfläche 12 kann mittels einer Laserbehandlung geglättet sein. Außerdem wird der Umriss der Abdichtfläche 7 deutlich.FIG. 2 a shows a schematic plan view of a half made of PTFE of a molding tool 1. A shaping cavity surface 12 can be smoothed by means of a laser treatment. In addition, the outline of the sealing surface 7 becomes clear.
Fig. 2b ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, durch die dort eingezeichnete Fläche B. Die Abdichtfläche 7 ist bei dieser Ausführungsform an einer Erhebung 9 angeordnet, welche gegenüber einer Trennfläche 8 des Werkzeugs erhaben ist. Die Erhebung 9 wird dabei von dem Werkzeugeinsatz 4 gebildet, welche an dem Trägerteil 5 vormontiert ist.Fig. 2b is a section through the half of the mold 1 of Fig. 2a, through the area B drawn there. The sealing surface 7 is arranged in this embodiment on a survey 9, which is raised relative to a parting surface 8 of the tool. The survey 9 is formed by the tool insert 4, which is preassembled on the support member 5.
Eine Wandstärke w eines erfindungsgemäßen Werkzeugeinsatzes 4 liegt zwischen 1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 3 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.
In Fig. 2c ist ein Schnitt durch die Hälfte des Formwerkzeugs 1 aus Fig. 2a, entlang des dort eingezeichneten Schnittes A, dargestellt. Zusätzlich zu erkennen sind dabei Temperierkanäle 11 sowie ein Polyurethanmischkopf 18, der über zwei Versorgungsleitungen 19 mit Polyurethankomponenten versorgt wird.In Fig. 2c is a section through the half of the mold 1 of Fig. 2a, along the there drawn A section 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.
Fig. 2d zeigt die Schnittdarstellung aus Fig. 2c, wobei nun auch die zweite Werkzeughälfte dargestellt ist, in ihr liegt bereits ein Vorspritzling 15. Zu erkennen ist 6/18 • ♦ · · ♦ ····· • · · I · · ······♦ • · ♦ · · · · « ·· ·· «^·· ··· · · auch ein Anguss 17. Des Weiteren liegen in diesem Zustand die Kavität 3, die Vorlaufkavität 13 sowie die Überlaufkavität 14 vor. Die Polyurethankomponenten werden im Mischkopf 18 vermischt und dann der Vorlaufkavität 13 zugeführt. Von dort gelangen sie in die Kavität 3. Überschüssiges Polyurethan sammelt sich in der Überlaufkavität 14. Derartige Vor- und Überlaufkavitäten 13,14 sind jedoch für die Erfindung nicht wesentlich.Fig. 2d shows the sectional view of Fig. 2c, wherein now also the second mold half is shown, in it is already a pre-molded part 15. It can be seen 6/18 • ♦ · · · ····· · · · I · · Also, in this state, the cavity 3, the feed cavity 13 and the overflow cavity 14 are located in front. The polyurethane components are mixed in the mixing head 18 and then fed to the feed cavity 13. From there they get into the cavity 3. Excess polyurethane accumulates in the overflow cavity 14. However, such pre-and overflow cavities 13,14 are not essential to the invention.
Das in Fig. 3a dargestellte erfindungsgemäße, geöffnete Formwerkzeug 1 weist einen Drehtisch 6 auf. Dieser ist an einem Trägerteil 5 befestigt, welches selbst an einer beweglichen Formaufspannplatte 20 einer Schließeinheit befestigt ist. Zwei Kavitäten 3 werden von zwei Bauteilen 2 sowie einem Werkzeugeinsatz 4 gebildet (siehe Fig. 3b).The illustrated in Fig. 3a, open mold 1 according to the invention has a turntable 6. This is attached to a support member 5, which is itself attached to a movable platen 20 of a clamping unit. Two cavities 3 are formed by two components 2 and a tool insert 4 (see FIG. 3b).
Das Trägerteil 5 bildet in dieser Ausführungsform einen statischen Teil eines Drehtisches 6, durch welchen das in der Fig. unten dargestellte Bauteil 2 drehbar gelagert ist. Freilich ist der Drehtisch nicht wesentlich, genauso gut könnte auch eine Wendeplatte odereine Indexplatte oderein Drehwürfel oderein Schiebetisch Verwendung finden.In this embodiment, the support part 5 forms a static part of a turntable 6, by means of which the component 2 shown in the figure below is rotatably mounted. Of course, the turntable is not essential, just as well, a turntable or index plate or a turn cube or a sliding table could be used.
Die Abdichtung der in der Figur rechts dargestellten Kavität 3 erfolgt auch hier über an Erhebungen 9 angeordnete Abdichtflächen 7, wobei die Erhebungen 9 gegenüber Werkzeugtrennflächen 8 erhaben sind. Zur besseren Erkennbarkeit sind die Erhebungen 9 in diesen Darstellungen übertrieben dargestellt. Die in der Figur rechts dargestellte Kavität wird mithilfe eines Mischkopfs 18 beschickt. Auch hier sind schematisch Versorgungsleitungen 19 dargestellt. 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 elevations 9 arranged on sealing surfaces 7, wherein the elevations 9 are raised in relation to tool separation surfaces 8. For better visibility, the elevations 9 are exaggerated in these representations. The cavity shown on the right in the figure is charged by means of a mixing head 18. Again, supply lines 19 are shown schematically. In this embodiment, the tool insert 4 is made of PTFE.
Das in der Darstellung oben dargestellte Bauteil 2 ist an einer festen Formaufspannplatte 21 montiert. Für die in der Figur linke Kavität ist ein Angusskanal dargestellt sowie schematisch eine Durchgangsöffnung in der festen Formaufspannplatte 21 zum Hindurchführen einer Düse einer Plastifiziereinheit. 7/18The component 2 shown in the illustration above is mounted on a fixed platen 21. For the left 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. 7.18
·· ··· ·
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 eine Laserbehandlung geglättet. In dieser Stellung kann die in der Fig. links dargestellte Kavität 3 mit beispielsweise einem Thermoplasten gefüllt werden.In Fig. 3b, the mold 1 of Fig. 3a is shown in the closed position. As a result, the two cavities 3 are formed. A cavity surface 12 is 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.
Nach einem zwischenzeitlichen Öffnen des Formwerkzeugs 1 und einer Drehung des Drehtisches 6 liegt die Stellung aus Fig. 3c vor. Wie zu erkennen ist, liegt der Vorspritzling 15 in der rechts dargestellten Kavität 3. Es kann nun eine Polyurethanschicht angespritzt werden und daraufhin 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.
Fig. 4 ist eine Detaildarstellung der Erhebung 9 aus Fig. 2b zur Verdeutlichung der Maße. Die Breite b der Abdichtfläche 7 liegt zwischen 1 mm und 50 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm und besonders bevorzugt zwischen 3 mm und 5 mm. Die Höhe h der Erhebung 9 liegt zwischen 0,1 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,2 mm und 3 mm und besonders bevorzugt zwischen 1 mm und 2 mm.Fig. 4 is a detailed view of the elevation 9 of Fig. 2b for clarity 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 particularly preferably between 1 mm and 2 mm.
Innsbruck, am 11. März 2013 8/18Innsbruck, March 11, 2013 8/18
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