DE102016216447A1

DE102016216447A1 - Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststofformteils, schalenförmiges Kunststoffformteil und Behälter aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE102016216447A1
Application number: DE102016216447.3A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Wolf
Original assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Current assignee: Kautex Textron GmbH and Co KG
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2036-09-01
Also published as: DE102016216447B4; WO2018041912A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils (1) aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einer Wand und wenigstens einem in der Wand mäanderförmig erstreckenden Fluidkanal (5), der einstückig mit der Wand ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst die Ausbildung des integrierten Fluidkanal (5) mittels Fluid-Injektionstechnik. Die Erfindung betrifft weiterhin ein schalenförmiges Kunststoffformteil (1), welches nach dem Verfahren erhalten wurde sowie einen Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen (1) aus thermoplastischem Kunststoff zur Bevorratung eines wässrigen Additivs oder einer wässrigen Flüssigkeit, die eine Behälterwand mit einem sich in der Behälterwand erstreckenden mäanderförmig verlaufenden Fluidkanal (5) mit einem Vorlaufanschluss (6) und einem Rücklaufanschluss (7) umfasst

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils aus thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen unter Anwendung von Fluid-Injektionstechnik.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein schalenförmiges Kunststoffformteil aus thermoplastischen Kunststoff mit wenigstens einer Wand, die als Heizwand zur Begrenzung eines Flüssigkeitsvolumens ausgebildet ist, wobei die Wand wenigstens einen sich mäanderförmig über die Heizwand erstreckenden Fluidkanal zur Führung eines Wärmeträgermediums aufweist.
Die Erfindung betrifft schließlich einen Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen, insbesondere einen Behälter umfassend wenigstens ein schalenförmiges Kunststoffformteil der vorstehend beschriebenen Art, zur Bevorratung eines wässrigen Additivs oder einer wässrigen Flüssigkeit, der ein erstes Volumen zur Bevorratung der Flüssigkeit und ein zweites von einem Wärmeträgermedium durchströmbares Volumen aufweist, das von dem ersten Volumen getrennt ist, wobei das zweite Volumen als sich an einer Behälterwand erstreckender mäanderförmig verlaufender Fluidkanal mit einem Vorlaufanschluss und einem Rücklaufanschluss für das Wärmeträgermedium ausgebildet ist.
Ein gattungsgemäßer Behälter ist beispielsweise aus der DE 10 2012 020 040 B4 bekannt. Diese Veröffentlichung betrifft eine Einrichtung zur Bevorratung und Förderung eines wässrigen Additivs, insbesondere zur katalytischen Abgasentstickung an einem KFZ, umfassend einen Vorratsbehälter, der ein Vorratsvolumen umschließt, wenigstens eine Förderpumpe für das Additiv sowie Mittel zur Beheizung wenigstens von Teilen des Vorratsvolumens oder eines separaten Abschmelzvolumens, wobei der Vorratsbehälter zumindest teilweise doppelwandig abgebildet ist, und wobei ein mit dem Wärmeträgermedium durchströmbares Volumen des Vorratsbehälters mehrere Kanäle umfasst, die wahlweise einzeln oder zusammen mit dem Wärmeträgermedium durchströmbar sind und in dem Boden und/oder in der Wandung des Vorratsbehälters verschiedener Heizzonen definieren.
Die Herstellung eines doppelwandigen Vorratsbehälters ist verhältnismäßig aufwendig. In der DE 10 2012 020 040 B4 wird zur Herstellung eines solchen doppelwandigen Vorratsbehälters vorgeschlagen, mehrere Behälterschalen oder ganze Behälter unter Zwischenlage von Abstandshaltern ineinander zu setzen.
Der Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium auf das von dem Vorratsbehälter umschlossene Volumen ist durchaus verbesserungsbedürftig, da das Wärmeträgermedium zunächst die das Vorratsmedium unmittelbar begrenzende Behälterwand erwärmen muss.
Ein anderer Flüssigkeitsbehälter für Kraftfahrzeuge ist beispielsweise aus der EP 1 473 447 A1 bekannt. Diese Druckschrift betrifft einen Flüssigkeitsbehälter für Kraftfahrzeuge, insbesondere für eine wässrige Harnstofflösung, bei dem eine Heizung für die Harnstofflösung in die Behälterwand integriert ist, und zwar derart, dass in den Behälterinnenraum, in welchem sich die Flüssigkeit befindet, keine Heizungsteile ragen. Die Heizung besteht aus Heizungsrohren, welche an einem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Alternativ zu den von dem Wärmeträgermedium des Kühlkreislaufes durchströmten Heizungsrohren wird in der Druckschrift die Verwendung einer elektrischen Heizung vorgeschlagen. Die Heizung soll vorzugsweise so verlegt sein, dass keine Teile der Heizung bzw. der Heizrohre in den Behälterinnenraum hervorstehen.
Durch eine solche Ausgestaltung der Heizung ist der Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium auf die in dem Vorratsbehälter befindliche Flüssigkeit oder auf sich dort etwa befindendes Eis nicht optimal.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils mit einer integrierten Heizwand bereitzustellen, dass verhältnismäßig einfach ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein schalenförmiges Kunststoffformteil zur Herstellung eines Behälters sowie einen Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen bereitzustellen, die zur Bevorratung und Beheizung eines wässrigen Additivs unter Verwendung eines flüssigen Wärmeträgermediums geeignet sind, wobei das Kunststoffformteil und der Behälter vorzugsweise so ausgebildet sind, dass ein optimaler Wärmeübergang von dem Wärmeträgermedium auf die bevorratete Flüssigkeit gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird zunächst gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß wird weiterhin ein schalenförmiges Kunststoffformteil mit den Merkmalen des Anspruchs 7 bereitgestellt. Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch einen Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen mit den Merkmalen des Anspruchs 11.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind von den jeweiligen Unteransprüchen erfasst.
Ein Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils aus einem thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen unter Anwendung von Fluid-Injektionstechnik mit wenigstens einer Wand und mit wenigstens einem in sich in oder an der Wand mäanderförmig erstreckenden Fluidkanal, der einstückig mit der Wand ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:

– Bereitstellen einer Spritzgießvorrichtung mit einem Werkzeug mit einer Artikelkavität, die die Außenkontur des Kunststoffformteils definiert, wobei in einer Wand der Artikelkavität wenigstens einen mäanderförmig verlaufender erster Nutkanal vorgesehen ist,
– Füllen der Artikelkavität mit einer plastifizierten Formmasse aus thermoplastischen Kunststoff,
– Injizieren eines Fluids in die gefüllte Artikelkavität durch den Nutkanal unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse in wenigstens eine erste Überlaufkavität des Werkzeuges, sodass in dem Kunststoffformteil ein integrierter Fluidkanal ausgebildet wird, und
– Entformen des Kunststoffformteils. Die Fluid-Injektionstechnik ist grundsätzlich zur Herstellung von spritzgegossenen Rohren aus thermoplastischen Kunststoff bekannt.

Spritzgießverfahren unter Anwendung von Fluid-Injektionstechnik als solche sind hauptsächlich zur Herstellung von Rohren bekannt, die sich geradlinig erstrecken. Die Fluid-Injektionstechnik umfasst das Injizieren eines Wasserstrahls unter hohem Druck in eine mit plastifiziertem Kunststoff gefüllte Artikelkavität eines Spritzgießwerkzeuges, wobei eine flüssige Seele des thermoplastischen Kunststoffs mittels des Wassers in eine Überlaufkavität oder Nebenkavität verdrängt wird, die nach der Polymerfüllung über Schieber freigegeben wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils mit einem sich in der Wand des Kunststoffformteils mäanderförmig erstreckenden Fluidkanal, der einstückig mit der Wand ausgebildet ist bzw. der an die Wand angeformt ist, wobei zur Herstellung des Fluidkanals erfindungsgemäß die Fluid-Injektionstechnik verwendet wird.
Zum Spritzgießen wird wenigstens eine Extrusionsvorrichtung zur Plastifizierung von thermoplastischem Kunststoff sowie ein Werkzeug mit einer Artikelkavität verwendet, die die äußere Gestalt des schalenförmigen Kunststoffformteils vorgibt. Zweckmäßigerweise wird die Artikelkavität bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zunächst in einem einzigen Schluss mit einer entsprechenden Menge an thermoplastischer und plastifizierter Formmasse gefüllt. Mittels einer Injektionsvorrichtung wird sodann ein Fluid unter hohem Druck in die gefüllte Artikelkavität injitziert werden, unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse in wenigstens eine Überlaufkavität des Werkzeugs. Die Länge des Nutkanals und die Menge der verdrängten Formmasse sind so gewählt, dass dieser Vorgang vor dem vollständigen Kristallisieren der plastifizierten Formmasse abgeschlossen ist.
Auf diese Art und Weise lässt sich ein integrierter Fluidkanal ausbilden, der einstückig in eine Wand des schalenförmigen Kunststoffformteils eingeformt bzw. an diese angeformt ist.
In der Wand der Artikelkavität ist vorzugsweise ein mäanderförmig ausgebildeter Nutkanal vorgesehen, der die Kontur einer mäanderförmig verlaufenden Rippe oder einer mäanderförmig ausgebildeten Wulst vorgibt. Mäanderförmig in Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet so viel wie schleifenförmig oder schlangenlinienförmig verlaufend. Der Nutkanal kann dabei über Teile des schalenförmigen Kunststoffformteils verlaufen.
Als thermoplastische Formmasse im Sinne der Erfindung kann jedes beliebige thermoplastische Polymer vorgesehen sein, beispielsweise kann als thermoplastische Formmasse ein thermoplastischer Kunststoff vorgesehen sein, der ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Polyethylen, hoher Dichte, Polyamid, Polyamid 6, Polyamid 12, Polyurethan, Polycarbonat, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, Polyketone, Polystyrol, Polypropylen, thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vernetze thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, thermoplatische Elastomere auf Urethanbasis, thermoplastische Polyesterelastomere und thermoplastische Copolymere.
Die zuvor erwähnten Verfahrensschritte werden vorzugsweise in der Reihenfolge ihrer Aufzählung durchgeführt.
Bei einer Variante der verfahrensgemäßen Erfindung ist vorgesehen, dass eine Teilmenge der Formmasse in eine zweite Überlaufkavität verdrängt wird. Dies trägt grundsätzlich der Erkenntnis Rechnung, dass die Ausbildung eines verhältnismäßig langen mäanderförmigen Fluidkanals unter Umständen eine Zeit beanspruchen könnte die größer wäre als die Kristallisationszeit der plastifizierten Formmasse. Wird eine Überlaufkavität bereits auf einer Teilstrecke des Nutkanals bereitgestellt, so kann insgesamt der verdrängbare Volumenstrom an plastifizierter Formmasse erhöht werden, sodass die Injektionszeit für das Fluid verkürzt werden kann.
Beispielsweise kann zunächst eine erste Teilmenge der Formmasse in die erste Überlaufkavität verdrängt werden, danach kann eine zweite Teilmenge der Formmasse in die zweite Überlaufkavität verdrängt werden. Die erste Überlaufkavität kann beispielsweise nach einer ersten Teillänge des Nutkanals an den Nutkanal angeschlossen sei. Eine Verdrängung der flüssigen Seele der Formmasse findet dann in die erste Überlaufkavität solange statt, bis diese vollständig gefüllt ist. Das verdrängte Material wird dann in die zweckmäßigerweise am Ende des Nutkanals vorgesehene zweite Überlaufkavität verdrängt. Das Volumen der ersten Überlaufkavität ist dabei so bemessen, dass dieses nur die erste Teilmenge der Formmasse aufnimmt. Ein Schieber oder ein Ventil zum Verschließen der ersten Überlaufkavität ist bei dieser Variante nicht erforderlich.
Die erste Überlaufkavität kann alternativ nach Aufnahme einer Teilfüllung, vorzugsweise der halben Füllung mittels eines Ventils verschlossen werden.
Bei einer anderen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist zusätzlich oder alternativ vorgesehen, dass in der Wand der Artikelkavität ein erster und ein zweiter Nutkanal oder ein erster und ein zweiter Nutkanalabschnitt vorgesehen sind in welcher zeitgleich ein Fluid injiziert wird, sodass zwei Abschnitte eines integrierten Fluidkanals ausgebildet werden. Die so gebildeten Abschnitte können beispielsweise nach einer Verfestigung der thermoplastischen Formmasse miteinander verbunden werden, vorzugsweise unter Verwendung einer vorgefertigten Leitungsbrücke, die mit den Abschnitten des so hergestellten Fluidkanals verschweißt werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Vorlaufanschluss und ein Rücklaufanschluss für den Fluidkanal einstückig an das schalenförmige Kunststoffformteil angespritzt werden. Die Anschlüsse können beispielsweise in Form von Anschlussnippeln mit einem Profil zum aufwürgen einer Anschlussleitung ausgebildet sein.
Vorzugsweise wird als Fluid Wasser verwendet. Im Rahmen der Erfindung ist allerdings auch die Verwendung eines gasförmigen Injektionsmediums sinnvoll und möglich.
Ein weiterer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein schalenförmiges Kunststoffformteil aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einer Wand, die als Heizwand zur Begrenzung eines Flüssigkeitsvolumens ausgebildet ist, wobei die Wand wenigstens einen sich mäanderförmig über die Heizwand erstreckenden Fluidkanal zur Führung eines Wärmeträgermediums aufweist, der Fluidkanal einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss aufweist und der Fluidkanal einstückig in die Wand des Kunststoffformteils eingeformt und an diese angeformt ist.
Vorzugsweise wurde das schalenförmige Kunststoffformteil unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens erhalten. Der Fluidkanal des schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß der Erfindung ist aus dem thermoplastischen Kunststoff der Wand ausgebildet, d h. einstückig eingeformt oder einstückig angeformt oder integral im Sinne der vorliegenden Erfindung schließt die Anmeldung von separaten Bauteilen in Form von Rohren, Heizschlagen oder Heizschlangen oder Heizdrähten aus.
Bei einer bevorzugten Variante des Kunststoffformteils gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Fluidkanal in einer sich auf der Wand des Kunststoffformteils erstreckenden hervorstehenden Wulst verläuft. Auf dieser Art und Weise ist gewährleistet, dass der Fluidkanal wenigstens teilweise von dem zu begrenzenden Flüssigkeitsvolumen umströmt wird, sodass ein optimaler Wärmeübergang von dem durch den Fluidkanal zirkulierenden Wärmeträgermedium auf die bevorratete und zu erwärmende Flüssigkeit gewährleistet ist.
Bei einer bevorzugten Variante des schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wulst mittels wenigstens eines eine Materialbrücke bildenden Steges mit der Wand des Kunststoffformteils verbunden ist. Auf diese Art und Weise kann eine weitestgehende Umschließung des Fluidkanals mit der zu bevorratenden Flüssigkeit bewerkstelligt werden. Die Wulst steht dank des Steges verhältnismäßig weit in das zu bevorratende Volumen hervor.
Um dabei zu verhindert, dass die Wulst eine Verteilung der zu bevorratenden Flüssigkeit im Behälter behindert, kann vorgesehen sein, dass der Steg fensterartige Durchbrüche aufweist. Alternativ kann vorgesehen sein, die Wulst mittels mehrerer Materialbrücken oder Stege mit der Wand des Formteils zu verbinden.
Eine Variante der Erfindung betrifft einen Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen aus thermoplastischem Kunststoff zur Bevorratung eines wässrigen Additivs oder einer wässrigen Flüssigkeit, der ein erstes Volumen zur Bevorratung der Flüssigkeit und ein zweites von einem Wärmeträgermedium durchströmbares Volumen aufweist, dass von dem ersten Volumen getrennt ist, wobei das zweite Volumen als sich an einer Behälterwand erstreckender mäanderförmig verlaufender Fluidkanal mit einem Vorlaufanschluss und einem Rücklaufanschluss ausgebildet ist, wobei sich der Behälter dadurch auszeichnet, dass der Fluidkanal integraler Bestandteil der Behälterwand ist und an die Behälterwand angeformt oder in die Behälterwand eingeformt ist.
Der Behälter gemäß der Erfindung kann beispielsweise als Additivbehälter zur Aufnahme einer Harnstofflösung zur selektiven katalytischen Abgasentstickung ausgebildet sein. Ein solcher Additivbehälter ist zum festen Einbau in ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Wenigstens eine Behälterwand des Behälters ist als Heizwand zur Begrenzung des Flüssigkeitsvolumens ausgebildet, wobei vorzugsweise der in der Heizwand verlaufende mäanderförmige Fluidkanal mit einem Vorlaufanschluss und mit einem Rücklaufanschluss an den Wärmeträgerkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Beispielsweise kann eine den Boden des Behälters bildende Behälterwand mit einem mäanderförmig verlaufenden Fluidkanal ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ können auch Seitenwände des Behälters entsprechend ausgebildet sein. Der Behälter ist zweckmäßigerweise aus genau zwei schalenförmigen Kunststoffformteilen zusammengesetzt, wobei ein unteres schalenförmiges Kunststoffformteil mit einem sich in einer den Boden des Behälters bildenden Behälterwand erstreckenden mäanderförmig verlaufenden Fluidkanal ausgebildet ist. Ein Oberteil des Behälters kann beispielsweise aus einem herkömmlichen schalenförmigen Kunststoffformteil ausgebildet sein.
Die schalenförmigen Kunststoffformteile sind zweckmäßigerweise aus thermoplastischem Kunststoff spritzgegossen, und zwar unter Anwendung der zuvor beschriebenen Fluidinjektionstechnik bzw. Wasserinjektionstechnik. Als Fluid kann selbstverständlich auch ein Gas Anwendung finden. Der Fluidkanal gemäß der Erfindung kann auch unter Verwendung der sogenannten Projektil-Injektionstechnik hergestellt werden.
Vorzugsweise erstreckt sich der Fluidkanal auf einer dem ersten Volumen zugewandten Seite der Behälterwand, wobei der Fluidkanal in einem wulstförmigen Profil auf der Behälterwand verläuft. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dass der Fluidkanal über Teile seines Umfangs von der zu bevorratenden
Flüssigkeit umströmt wird, so dass der Wärmeübergang auf die Flüssigkeit optimal ist.
Bevorzugt umfasst der Behälter gemäß der Erfindung wenigstens eines der schalenförmigen Kunststoffformteile der vorstehend beschriebenen Art, dass vorzugsweise nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhalten wurde.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß der Erfidung,
2 eine weitere perspektivische Darstellung des schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß 1,
3 einen Querschnitt durch das schalenförmige Kunststoffformteil gemäß der Erfindung,
4 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen Fluidkanal des schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß der Erfindung,
5 eine schematische Querschnittsansicht durch Teile der gefüllten Artikelkavität,
6 eine Schnittansicht durch einen Anschluss des Fluidkanals als Vorlaufanschluss oder Rücklaufanschluss für ein Wärmeträgermedium,
7 einen Querschnitt durch ein schalenförmiges Kunststoffformteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 eine Draufsicht auf das in 7 dargestellte schalenförmige Kunststoffformteil,
9 eine Ansicht des schalenförmigen Kunststoffformteils gemäß der Erfindung, die die Anschlüsse zur Wasserinjektion und an die Überlaufkavitäten veranschaulicht und
10 eine der 9 entsprechende Ansicht, die die Wasserinjektion in erste und zweite Nutkanalabschnitte der Artikelkavität veranschaulicht.
1 zeigt ein schalenförmiges Kunststoffformteil 1 gemäß der Erfindung, welches die Unterschale eines nicht dargestellten Behälters zur Bevorratung eines wässrigen Additivs in einem Kraftfahrzeug bildet. Der Behälter kann beispielsweise als Harnstoffbehälter für die selektive katalytische Abgasentstickung an diesen Kraftfahrzeugen vorgesehen sein.
Das schalenförmige Kunststoffformteil 1 ist als spritzgegossene Halbschale aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise aus HDPE ausgebildet. Das schalenförmige Kunststoffformteil 1 umfasst Seitenwände 2 sowie einen umlaufenden Befestigungsflansch 3 zum Fügen mit einem weiteren schalenförmigen Kunststoffformteil zu einem geschlossenen Behälter, der ein Vorratsvolumen für das Additiv umschließt. Eine Bodenwand 4 des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 ist als Heizwand mit einem integrierten Fluidkanal 5 ausgebildet. Der Fluidkanal 5 erstreckt sich von einem Vorlaufanschluss 6 zu einem Rücklaufanschluss 7, über welche der Fluidkanal 5 an einen Wärmeträgerkreislauf einer Brennkraftmaschine anschließbar ist. Der Fluidkanal 5 erstreckt sich nach Art einer Heizschlange schlangenlinienförmig auf der Bodenwand des schalenförmigen Kunststoffformteils 1, wobei der Fluidkanal 5 wulstförmig in das von dem schalenförmigen Kunststoffformteil 1 begrenzte Volumen hervorsteht.
Das schalenförmige Kunststoffformteil 1 gemäß den 1 und 2 wurde durch Spritzgießen von thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise durch Spritzgießen von HDPE unter Anwendung der sogenannten Fluid-Injektionstechnik erhalten. In den 1 und 2 sind die Lage eines Angusses 8 sowie ein Einlauf 9 und ein Auslauf 10 für die Wasserinjektion dargestellt. Mit 11 ist schematisch eine Überlaufkavität in dem Spritzgusswerkzeug dargestellt.
Das schalenförmige Kunststoffformteil 1 wird beispielsweise aus einem Schuss, d.h. mit einer Füllung des nicht dargestellten Werkzeugs hergestellt. Als HDPE kann beispielsweise Lupolen GX 5038 Anwendung finden. Hierbei handelt es sich um eine Handelsbezeichnung.
Eine schematische Schnittansicht durch ein mit einer thermoplastischen Formmasse gefülltes Spritzgießwerkzeug im Bereich einer Artikelkavität 12 des Spritzgießwerkzeugs ist in 5 dargestellt. In der die Artikelkavität 12 begrenzenden Wand 13 ist ein Nutkanal 14 ausgebildet, der die äußere Kontur des Fluidkanals 5 bestimmt.
Der Einlauf 9 für die Wasserinjektion mündet an einem Ende des Nutkanals 14 in die Artikelkavität 12, der Auslauf 10 ist an das andere Ende des Nutkanals 14 in der Artikelkavität 12 angeschlossen. Nach dem Füllen der Artikelkavität 12 mit der plastifizierten Formmasse wird mittels einer Injektionsvorrichtung des Spritzgießwerkzeugs Wasser mit einem Druck von etwa 200 Megapascal (MPa) in den Nutkanal 14 eingepresst. Das Wasser verdrängt innerhalb des Nutkanals 14 eine flüssige Seele der Formmasse in die Überlaufkavität 11, die bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens so bemessen ist, dass sie die gesamte verdrängte Formmasse aufnehmen kann. Dabei stellt sich eine Ausbildung des Fluidkanals 5 ein, wie sie beispielsweise in 4 dargestellt ist. Der Fluidkanal 5 bildet eine zu einer Seite des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 hervorstehende Wulst 15. Diese Seite des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 bildet die dem Vorratsvolumen des herzustellenden Behälters zugekehrte Seite, wie dies auch aus der Schnittansicht in 3 ersichtlich ist.
In dem Spritzgießwerkzeug werden außerdem bei dem Verfahren gemäß der Erfindung im Bereich des Einlaufs 9 und im Bereich des Auslaufs 10 des Heisskanals (Fluidkanal 5) Anschlussnippel 16 angeformt, die einen Vorlaufanschluss und einen Rücklaufanschluss des Fluidkanals 5 bilden. Die Gestalt des Anschlussnippels 16 ist der in 6 dargestellten Schnittansicht zu entnehmen.
Es wird nunmehr Bezug genommen auf die 9 und 10, die schematisch jeweils dem Verlauf des Nutkanals 14 in der Artikelkavität 12 und die Lage des Einlaufs 9 und einer ersten und zweiten Überlaufkavität 11a, 11b veranschaulichen.
Anders als bei der anhand von 1 erläuterten Verfahrensvariante ist bei einer anderen Verfahrensvariante der Erfindung, die anhand von 9 erläutert wird eine erst und eine zweite Überlaufkavität 11a, 11b vorgesehen, wobei die erste Überlaufkavität 11a auf der halben Fließweglänge des Nutkanals 14 in den Nutkanal 14 mündet und die zweite Überlaufkavität 11b an das Ende des Nutkanals 14 angeschlossen ist. Bei dieser Verfahrensvariante wird zunächst eine Teilmenge der plastifizierten Formmasse in die erste Überlaufkavität 11a verdrängt.
Sobald das unter hohem Druck injizierte Wasser den halben Fließweg innerhalb des Nutkanals 14 zurückgelegt hat, wird die weitere Formmasse, d.h. eine zweite Teilmenge der Formmasse in die zweite Überlaufkavität 11b verdrängt, bis der Fluidkanal 5 vollständig ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, einen höheren Volumenstrom an plastifizierter Formmasse aus dem Nutkanal 14 zu verdrängen, so dass beispielsweise eine Fließweglänge des Fluidkanals 5 von mehr als 1,9 m erzielbar ist. Die erzielbare Fließweglänge hängt von der Kristallisationszeit der Polymerschmelze ab. So lange die Polymerschmelze (plastifizierte Formmasse) noch nicht kristallin ist, lässt sich über die Wasserinjektion plastische Formmasse verdrängen.
Eine weitere Verfahrensführung wird anhand von 10 veranschaulicht. Bei dieser Variante des Werkzeugs ist vorgesehen, dass der Nutkanal 14 in einen ersten und einen zweiten Nutkanalabschitt 14a, 14b unterteilt ist. Der erste und der zweite Nutkanalabschnitt 14a, 14b werden parallel mit Wasser beaufschlagt. Wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst das Werkzeug eine erste Überlaufkavität 11a und eine zweite Überlaufkavität 11b. An den ersten Nutkanalabschnitt 14a ist ein erster Einlauf 9a angeschlossen, an den zweiten Nutkanalabschnitt 14b ist ein zweite Einlauf 9b angeschlossen. Wasser unter hohem Injektionsdruck von, wie bereits erwähnt etwa 200 MPa, wird dem ersten Einlauf 9a und dem zweiten Einlauf 9b parallel, d.h. zeitgleich aufgegeben, so dass zwei Fluidkanalabschnitte parallel ausgebildet werden, wodurch ebenfalls die Fließweglänge des Fluidkanals 5 erheblich verlängert wird. Die beiden Abschnitte des Fluidkanals 5 werden mittels einer Verbindungsbrücke 17 zu einem einzigen Fluidkanal 5 verbunden.
Die 7 und 8 zeigen eine Variante der Ausbildung des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 gemäß der Erfindung, wobei der Fluidkanal 5 mittels Stegen 18, die Materialbrücken bilden, mit einer Wand des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 verbunden ist. Auf diese Art und Weise ist gewährleistet, dass die mäanderförmig verlaufende Wulst 15, die den Fluidkanal 5 umschließt, verhältnismäßig weit von der Bodenwand 4 des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 absteht und somit verhältnismäßig tief in die bevorratete und zu erwärmende Flüssigkeit eintaucht.
Damit die Wulst 15 die in dem aus den schalenförmigen Kunststoffformteilen 1 gebildeten Behälter kein Hindernis für die bevorratete Flüssigkeit bildet, ist eine Vielzahl von Stegen 18 vorgesehen, wie dies andeutungsweise in 8 dargestellt ist. An Stelle einer Vielzahl von Stegen 18 können auch fensterartige Durchbrechungen in einem durchgehenden Steg vorgesehen sein.
Bei der in 7 gezeigten Variante sind die Stege 18 und die Wust 15 symmetrisch ausgebildet, diese können auch asymmetrisch ausgebildet sein, um eine bessere Entformbarkeit des schalenförmigen Kunststoffformteils 1 aus dem Spritzgießwerkzeug zu ermöglichen.
Bezugszeichenliste

1: schalenförmiges Kunststoffformteil
2: Seitenwände
3: Befestigungsflansch
4: Bodenwand
5: Fluidkanal
6: Vorlaufanschluss
7: Rücklaufanschluss
8: Anguss
9: Einlauf
9a: erster Einlauf
9b: zweiter Einlauf
10: Auslauf
10a: erster Auslauf
10b: zweiter Auslauf
11: Überlaufkavität
11a: erste Überlaufkavität
11b: zweite Überlaufkavität
12: Artikelkavität
13: Wand des Werkzeugs
14: Nutkanal
14a: erster Nutkanalabschnitt
14b: zweiter Nutkanalabschnitt
15: Wulst
16: Anschlussnippel
17: Verbindungsbrücke
18: Stege

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012020040 B4 [0004, 0005]
EP 1473447 A1 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines schalenförmigen Kunststoffformteils (1) aus thermoplastischem Kunststoff durch Spritzgießen unter Anwendung von Fluid-Injektionstechnik mit wenigstens einer Wand und mit wenigstens einem sich in oder an der Wand mäanderförmig erstreckenden Fluidkanal (5), der einstückig mit der Wand ausgebildet ist, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Bereitstellen einer Spritzgießvorrichtung mit einem Werkzeug mit einer Artikelkavität (12), die die Außenkontur des Kunststoffformteils (1) definiert, wobei in einer Wand der Artikelkavität (12) wenigstens ein mäanderförmig verlaufender erster Nutkanal (14) vorgesehen ist, – Füllen der Artikelkavität (12) mit einer plastifizierten Formmasse aus thermoplastischem Kunststoff, – Injizieren eines Fluids in die gefüllte Artikelkavität (12) durch den Nutkanal (14) unter Verdrängung einer flüssigen Seele der Formmasse in wenigstens eine erste Überlaufkavität (11a) des Werkzeugs, sodass in dem Kunststoffformteil (1) ein integrierter Fluidkanal (5) ausgebildet wird, und – Entformen des Kunststoffformteils (1).
Verfahren noch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilmenge der Formmasse in eine zweite Überlaufkavität (11b) verdrängt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine erste Teilmenge der Formmasse in die erste Überlaufkavität (11a) verdrängt wird und dass danach eine zweite Teilmenge der Formmasse in die zweite Überlaufkavität (11b) verdrängt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wand der Artikelkavität (12) ein erster und ein zweiter Nutkanal-Abschnitt (14a, 14b) vorgesehen sind, in welche zeitgleich ein Fluid injiziert wird, so, dass zwei Abschnitte eines integrierten Fluidkanals (5) ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschnitte des integrierten Fluidkanals (5) nach einer Verfestigung der thermoplastischen Formmasse miteinander verbunden werden, vorzugsweise unter Verwendung einer vorgefertigten Verbindungsbrücke (17).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Wasser verwendet wird.
Schalenförmiges Kunststoffformteil (1) aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einer Wand, die als Heizwand zur Begrenzung eines Flüssigkeitsvolumens ausgebildet ist, wobei die Wand wenigstens einen sich mäanderförmig über die Heizwand erstreckenden Fluidkanal (5) zur Führung eines Wärmeträgermediums aufweist, der Fluidkanal (5) einen Vorlaufanschluss (6) und einen Rücklaufanschluss (7) für das Wärmeträgermedium aufweist und der Fluidkanal (5) einstückig in die Wand des Kunststoffformteils (1) eingeformt oder an diese angeformt ist.
Schalenförmiges Kunststoffformteil (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (5) in einer sich auf der Wand des Kunststoffformteils (1) erstreckenden hervorstehenden Wulst (15) verläuft.
Schalenförmiges Kunststoffformteil (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wulst (15) mittels wenigstens eines eine Materialbrücke bildenden Steges (18) mit der Wand des Kunststoffformteils verbunden ist.
Schalenförmiges Kunststoffformteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18) fensterartige Durchbrüche aufweist.
Behälter aus schalenförmigen Kunststoffformteilen (1) aus thermoplastischem Kunststoff zur Bevorratung eines wässrigen Additivs oder einer wässrigen Flüssigkeit, der einen erstes Volumen zur Bevorratung der Flüssigkeit und ein zweites von einem Wärmeträgermedium durchströmbares Volumen aufweist, das von dem ersten Volumen getrennt ist, wobei das zweite Volumen als sich an einer Behälterwand erstreckender mäanderförmig verlaufender Fluidkanal (5) mit einem Vorlaufanschluss (6) und einem Rücklaufanschluss (6) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (5) integraler Bestandteil der Behälterwand ist und an die Behälterwand einstückig angeformt oder eingeformt ist.
Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fluidkanal (5) auf einer dem ersten Volumen zugewandten Seite der Behälterwand erstreckt und dass der Fluidkanal (5) in einem wulstförmigen Profil auf der Behälterwand verläuft.
Behälter nach einem der Ansprüche 11 oder 12 mit wenigstens einem schalenförmigen Kunststoffformteil (1) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 7 bis 10.