WO2006042772A1 - Verfahren zum spritzprägen von thermoplastischem material - Google Patents

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    • B29C2045/563—Enlarging the mould cavity during injection

Definitions

  • the present invention relates to a method for injection-compression of thermoplastic material, in particular plastic, with an injection molding machine, comprising a fixed and a movable platen, each carrying a half horrmaschinemaschine ⁇ which define a mold cavity in the closed state, wherein the platens for closing force absorption can be connected by columns.
  • thermoplastic material many methods have already been known for injection-compression molding of thermoplastic material. For example, it is known from EP 0 244 783 B1 to approach a pre-enlarged position of the mold cavity, then to inject melt into this pre-enlarged cavity and to start with a compression step before the injection has been completed. After completion of the compression or embossing step, in which the mold cavity is brought to its final size, the melt is kept under pressure until it becomes solid.
  • EP 0 477 967 B1 teaches an injection-compression molding method in which the mold halves are first fed in under the size of the final mold cavity. The melt is injected into the opening mold and the mold halves are closed before or when the injection is terminated.
  • Object of the present invention is therefore to provide a method for injection-compression of thermoplastic material, which can ensure high quality parts, is easy to implement in particular low cycle time, in which an embossing position can be approached easily and time optimal, and in which as few Ver ⁇ must be made steps.
  • this method comprises the steps of dividing an embossing gap, the approach of the forming tool, the Verriegeins of the platens by the retraction of locking elements in correspondingachielemen ⁇ te, in which particular brackets can enter into corresponding grooves, the beginning of the injection of plasticized material
  • the opening of the mold by a built-up of the injected melt in the mold pressure to a distance between the mold halves, which corresponds to the embossing gap and the closing of the mold with embossments of ein ⁇ brought Melt with applying the closing force.
  • the forming tool is preferably mounted on the platens in such a way that the opening and closing of the mold corresponds to a disengagement or collapse of the mold mounting plates.
  • the movable platen can be held in the retracted position after Anthony ⁇ driving the mold platens and are released only at the beginning of the injection of the melt, or can be brought directly after the collapse in a substantially power-free state.
  • the mold halves are compressed under pressure until the final size of the mold cavity is reached. Subsequently, a closing pressure can be applied even further until the melt in the mold cavity has hardened to such an extent that the molded part produced in this way can be removed from the mold.
  • the present method is particularly suitable for injection molding machines, in which nen nen columns connect the platens for closing force absorption and mold clamping plates can be locked by retracting locking elements into corresponding receiving elements before applying the closing force against corresponding force-absorbing elements.
  • nen nen columns connect the platens for closing force absorption and mold clamping plates can be locked by retracting locking elements into corresponding receiving elements before applying the closing force against corresponding force-absorbing elements.
  • Such injection molding machines can be, for example, 3-plate machines which have a support plate and a movable and a fixed mold clamping plate, the three plates being connected by columns, and locking elements being provided which provide a closed position of the molding tool can set in the then via appropriate means, such as pressure pad, the closing force between the movable and fixed platen can be applied.
  • the movable mold clamping plate ei ⁇ nen piston extension which is movable within a piston cylinder and ge compared to this by retracting locking elements, for example in the form of pressurized bolts, which engage in receiving elements, such as annular grooves, lockable.
  • the cylinder piston is mounted in a support plate on the support plate.
  • tored pressure cylinder movably mounted and pressurized. After a moving together of the fixed and the movable platen along columns by a separate Verfahrzylinder the movable platen is locked against the cylinder piston and by applying pressure in Druckzy ⁇ cylinder the closing force between fixed and movable platen cleanse ⁇ introduced, which transfer via the columns becomes.
  • injection molding machines are known in which the locking elements are provided on the support plate or the fixed platen and the dividend ⁇ elements on the columns, which is particularly advantageous if the spars can be moved out by Holmzugsvorraumen from the tool area.
  • the closing force build-up can take place here via pressure cushions, but it is also possible, for example, to provide a sandwich structure on the side of the fixed mold mounting plate, in which a pressure is applied between the fixed plate and the sandwich plate assigned to it and carrying the mold ,
  • such locking elements which interact with corresponding receiving elements are known.
  • the receiving elements may be provided on the columns, while the locking elements can be carried ge of the fixed or the movable platen.
  • the closing force build-up can be effected, for example, by pressure cushions which act on the four pillars or also on the locking elements in each case relative to a plate.
  • a plate may be designed in the manner of a sandwich plate, so that the closing force can be applied by pressure piston between the respective platen and its associated Sandwich ⁇ or pressure plate.
  • the locking occurs as soon as the mold is closed, and the plasticized material is injected from a plasticizing unit through corresponding Ein ⁇ injection openings in the mold into the mold cavity.
  • the movable platen moves under the influence of the built-up of the injected melt pressure against the inertial force and possible frictional forces and the
  • the movable platen has been moved up to the fixed platen so that the final size of the mold cavity is obtained, is stopped with the embossing, and the mold kept closed until the thermoplastic material has cooled so far that it can be removed from the mold.
  • An advantage of the method according to the invention is that an adjustment of the embossing gap takes place before the platens are in their initial position, they occupy directly before the injection of new plasticized material, so it can in particular before a closing of the mold for a new Spritzgar ⁇ carried out.
  • an embossing gap is essentially a specification of the distance which is to prevail between the mold halves at the beginning of the embossing step.
  • the setting of the embossing gap comprises starting a corresponding position of the receiving elements relative to the locking elements prior to locking the same.
  • the receiving elements or the components carrying them relative to the locking elements or vice versa the second relative to the first method.
  • This movement can normally take place along a direction predetermined by the closing force, for example parallel to the columns.
  • the pre-gap is set in such a way that between corresponding clamping surfaces, ie when a closing force is applied between the movable and fixed mold clamping plates, force-absorbing surfaces have a spacing substantially corresponding to the embossing gap or a distance of at least the embossing gap corresponds, is held ein ⁇ .
  • the exact distance correlation depends on the design of the locking elements or the receiving elements. These can, for example, be designed in the manner of simple "calibers", ie clamps which can engage in recesses, for example grooves, or else in the manner of sawteeth jaws whose teeth enter more than one groove and in which, if necessary
  • a corresponding distance to the embossing gap is maintained in the force-receiving surface of such a locking element and a corresponding force-receiving surface of the receiving element are taken here, in which case advantageously lower masses have to be moved and positioned relative to one another, which results in lower inertia and faster controllability.
  • the approach of the embossing gap position can take place, for example, in an essentially non-locked state of the locking and receiving elements.
  • the starting of the embossing gap position already takes place when the columns are relieved of load.
  • Such a relieving of the columns must be provided mandatory if a closing force transmission via columns and corresponding locking and receiving elements takes place.
  • the corresponding force-absorbing surfaces of locking and receiving elements are still under closing force in Kon ⁇ tact, so that an extension of the locking elements from the receiving elements only under great effort and heavy wear of the corresponding surfaces is possible.
  • the so-called pillar unloading must be carried out, which causes no closing force is transmitted through the columns, and thus the receiving and locking elements no longer or at least not rest under load.
  • the locking elements can be easily extended without heavy wear from the receiving elements. So far, a column relief often takes place via an opposite force or Druckbeetzschla ⁇ tion of the means for applying the closing force and time-controlled, so that the Verrie ⁇ gelungsiana were positioned approximately centrally in the receiving elements.
  • the locking elements must be designed relative to the receiving elements according to the invention such that a clearance between the two is made possible, so that at least one substantially corresponding to the embossing gap distance between kor ⁇ respond Schlurgiden Schissekraftaufianaden surfaces of the two can be maintained substantially in the direction of the closing force.
  • the opening of the forming tool in the locking state can be mechanically controlled by the abutment of the corresponding surfaces of the locking elements on those limit the recording elements. If an impact is successful, the mold halves are also at a distance from a stamping gap, and a distance between the two mold mounting platens does not have to be set excessively, as it is indicated by a simple mechanical blockage. This has a particularly advantageous effect on the particularly passive opening of the mold by the pressure built up by the injected melt, with only little or no control effort being necessary.
  • the closing force can be applied by hydraulic pressure cushions. These are exactly controllable.
  • the pressure pads can be controlled in such a way that the embossing gap position, ie the distance corresponding to the pre-gap between corresponding force-absorbing surfaces of locking and receiving elements, can be approached.
  • this position is reached, for example, by accurate measurement of the amount of oil applied per pressure pad against the closing force, the locking elements are in the receiving elements spaced from the force-absorbing surfaces of the latter and can be pulled easily, ie moved out of the receiving elements.
  • the pressure pads are advantageously blocked.
  • the receiving elements may be provided on the columns themselves.
  • they can e.g. in the form of several annular grooves concentrically around the columns at their free, i. be formed pullable ends.
  • a method of the receiving elements relative to the locking elements can be effected, for example, by a method of the columns relative to a movable or fixed platen holding them or else by a method of locking elements relative to one of the platen molds. This has the advantage that only relatively small masses must be moved.
  • the setting of the embossing gap by means of provided on the four columns Wegmeßsystemen done can record, for example, the distance between a column end and a mold mounting plate carrying the columns, corresponding means for closing force application, for example hydraulic pressure pads can then be activated as a function of the respective displacement signal measured on the column and thus the columns and their grooves posi ⁇ tioned.
  • the mold is first fed to stop, ie the mold halves touch so that the size of the mold cavity substantially corresponds to a final Kavticiansteur.
  • This has the advantage that the platens can be positioned particularly accurately and the tool can be brought into a desired state, in particular with regard to any cores, slides or dipping edges which may be provided. Also, any existing decor such as textile or foil may already be preformed by this approach. Furthermore, this makes it possible to ensure that no component is left in the tool.
  • the approach of the Form ⁇ tool to stop is particularly simple and timely feasible, it must be made no complicated positioning of the movable platen relative to the fixed platen.
  • the beginning of the injection and a possible release of the movable mold clamping plate are preferably carried out essentially simultaneously.
  • the mold can be held in the closed state after closing, if necessary by the displacement cylinder or similar displacement means, and released at the start of the injection.
  • the movable platen can also be released immediately after the mold has been moved, if there are no further forces which open the mold.
  • the injection takes place in the opening mold cavity.
  • the melt is subjected to pressure essentially only by the inertia and frictional forces acting on the movable platen.
  • the injection taking place in parallel with the opening of the mold can substantially prevent the formation of markings which are caused by the size of the melt cake which arises when the melt is injected into the mold pre-opened on the mold.
  • the melt cake stops short term and the melt front freezes before the Form ⁇ tool is closed, ie, before embossing begins.
  • the injection of melt can in particular also be continued during the closing of the mold, ie after reaching the opening position of the mold given by the stamping gap. This makes it possible to achieve a further reduction in cycle time.
  • the embossing may also continue beyond the injection and the application of additional pressure, but it is also possible to continue the injection and / or the application of additional pressure when the embossing step has already been completed. In particular depending on the processed materials, the corresponding processes are to be provided.
  • the opening of the mold in particular by the pressure built up by the injected melt, can be assisted by cores which are provided in the region of the mold.
  • cores may in particular be spring-loaded and thus support the passive opening of the mold, in particular in an initial phase.
  • the cores can also be actively controlled, but particularly preferred are spring-loaded cores, which must be brought into position when the mold is closed.
  • pretensioned or also controllable dipping edges support the opening process, at least initially.
  • the mold when providing cores, it may be advantageous for the mold to be locked after it has been moved in and before it is injected in order to prevent premature opening of the mold even without introduction of melt.
  • a long-fiber-reinforced thermoplastic can be processed with the method according to the invention or its further developments.
  • Long-fiber-reinforced melts are subjected to high shear when they are injected into a mold, as a result of which the fibers can be injured and ultimately shortened, so that the mechanical properties of a finished molded part deteriorate. Longer fibers always lead to better mechanical properties, in particular strength, when there is good mixing or wetting of the fibers with melt.
  • processing of the long-fiber-reinforced melt by means of injection-compression molding is particularly suitable.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of a closing unit of a two-platen injection molding machine
  • FIG. 2 shows a schematic sectional illustration of locking elements inserted into corresponding receiving elements when locking an injection molding machine
  • Figure 3 the same locking or receiving elements upon reaching an open position of the mold with concerns of korrespondie ⁇ -generating force-absorbing surfaces of locking andrace ⁇ elements of the injection molding machine.
  • Figure 1 shows the closing unit 1 of a two-plate injection molding machine schematically in longitudinal section.
  • a movable platen 2 can be moved relative to a fixed platen 4 by means of a Verfahrzylinders 6.
  • Corresponding mold clamping halves, not shown, can be held on the respective mold clamping plates 2, 4, which in the closed state define a mold cavity.
  • Columns 8 of the injection molding machine are mounted displaceably in the movable platen 2 and can enforce the fixed platen 4.
  • the columns 8 are fixedly connected to the piston 10 of a respective pressure pad 12.
  • the columns 8 can be displaced relative to the movable platen 2.
  • the closing force of the pressure pad 12 can be established by the corresponding action on the closing force cylinder.
  • a preselected mold height which is determined by the height of the mold halves between movable 2 and fixed mold platens 4 in a nem fed state of the mold, ie, in a state in which the mold halves are located substantially in the stop.
  • a pre-adjustment of the clamping unit 1 is made.
  • the pressure pads 12 are actuated in such a way that the columns 8 are moved into a position in which the caliber 16, which are provided analogously on each column, can easily enter the next groove 14.
  • an embossing gap 20 can now be set according to the invention by means of distance measuring systems, not shown in more detail, which can measure, for example, the distance between a column end of the columns 8 and the moveable platen 2 or also one end of the pressure pad 12 ,
  • the corresponding fine adjustment can in this case be accomplished by striking the pressure pad 12 with hydraulic oil.
  • the distance or the corresponding setting of the respective pressure pads 12 associated with the embossing post position, recorded by the distance measuring systems, is stored.
  • the presented injection molding machine 1 is used as follows.
  • the embossing gap 20 is adjusted.
  • the mold halves provided on the mold mounting plates 2, 4 are brought to the stop, so that the size of the mold cavity, not shown, corresponds to a final cavity size.
  • the calibers 16 are now located opposite the columns 8 in such a position that there is a gap corresponding to the embossing gap 20 between the corresponding force-absorbing surfaces of the caliber 16 in FIG. 1 on the right and the force-absorbing surfaces of the groove 14.
  • the caliber 16 are retracted into the groove 14, wherein the embossing gap 20 is maintained between the corresponding kraftauf ⁇ receiving surfaces.
  • the Verfahrzylinder 6 can be switched without force, or if necessary still apply a small clamping force.
  • the injection begins by means of a The pressure built up by the injected into the mold cavity thermoplastic material causes displacement of the movable platen 2 away from the fixed platen 4, wherein the mold halves are moved away from each other.
  • the opening movement of the mold and the corresponding movement of the columns 8 is indicated by the arrow 22.
  • the traversing cylinders 6 drive the mold halves back to rest, the calibers 16 are retracted into the grooves 14, the embossing gap 20 already being set between them by the preceding unloading of the pillars.
  • embossing gap 20 it is advantageous in the presented method that it is possible to set an embossing gap 20 before the injection-compression molding process is started, and in particular that the embossing gap 20 is adjusted by a corresponding relative positioning of grooves 14 and calibers 16 and can be restored immediately during the injection compression cycle.

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Abstract

Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Material, insbesondere Kunststoff, mit einer Spritzgiessmaschine, umfassend eine feste und eine bewegliche Formaufspannplatte (2, 4), die jeweils eine Formwerkzeughälfte tragen, die in geschlossenem Zustand eine Formkavität definieren, wobei die Formaufspannplatten (2, 4) zur Schliesskraftaufnahme durch Säulen (8) verbindbar sind. Bislang musste bei Spritzprägeverfahren vor Beginn des Einspritzens eine genau definierte Position der Formwerkzeughälften angefahren werden, oder die Kavität wurde durch dosiertes Einspritzen aufgedrückt. Dies ist entweder langsam oder ungenau. Erfindungsgemäss umfasst ein Verfahren zum Spritzprägen folgende Schritte: Einstellen eines Prägespaltes (20), Zufahren des Formwerkzeugs, Verriegeln der Formaufspannplatten (2, 4) durch das Einfahren von Verriegelungselementen (16) , insbesondere Klammern, in entsprechende Aufnahmeelemente (14), insbesondere Nuten, Beginn des Einspritzens von plastifiziertem Material, Öffnen des Formwerkzeugs durch den von der eingespritzten Schmelze aufgebauten Druck bis zu einem Abstand zwischen den Formwerkzeughälften, der dem Prägespalt (20) entspricht, und Schliessen des Formwerkzeugs mit Verprägen der eingebrachten Schmelze unter Aufbringen von Schliesskraft.

Description

Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Material
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzprägen von thermoplasti¬ schem Material, insbesondere Kunststoff, mit einer Spritzgießmaschine, umfassend eine feste und eine bewegliche Formaufspannplatte, die jeweils eine Formwerkzeug¬ hälfte tragen, die in geschlossenem Zustand eine Formkavität definieren, wobei die Formaufspannplatten zur Schließkraftaufnahme durch Säulen verbindbar sind.
Es sind bereits viele Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Material be¬ kannt geworden. So ist es beispielsweise aus der EP 0 244 783 B1 bekannt, eine vor¬ vergrößerte Stellung der Formkavität anzufahren, dann Schmelze in diese vorvergrö¬ ßerte Kavität einzuspritzen und mit einem Kompressionsschritt zu beginnen, bevor das Einspritzen abgeschlossen ist. Nach Vollenden des Kompressions- bzw. Prägeschrittes, in dem die Formkavität auf ihre endgültige Größe gebracht wird, wird die Schmelze so lange unter Druck gehalten, bis sie fest wird.
Die EP 0 477 967 B1 lehrt ein Spritzpräge-Verfahren, bei dem die Formwerkzeughälften zunächst unter die Größe der endgültigen Formkavität zugefahren werden. Die Schmel¬ ze wird in das sich öffnende Formwerkzeug eingespritzt und das Zufahren der Form¬ hälften erfolgt, bevor oder wenn das Einspritzen beendet wird.
Aus der EP 0 868 988 A1 ist es bekannt, bei einer vertikalen Schließeinheit ein Form¬ werkzeug vollständig zu schließen, dann die obere Formaufspannplatte im wesentlichen in einen druckfreien Zustand zu versetzen und geschmolzenes thermoplastisches Mate¬ rial einzuspritzen, wobei durch den Druck der Schmelze die bewegliche Formaufspann¬ platte weggedrückt wird, und nach Vollenden des Einspritzens die Einspritzöffnung zu verschließen und ein Verprägen zu beginnen. Bei einem Einspritzen in eine horizontale Schließeinheit muss laut diesem Verfahren in jedem Fall ein Gegendruck aufgebracht werden, um eine ungleichmäßige Verteilung der Schmelze zu vermeiden. Nachteilig an all diesem Verfahren ist es entweder, dass vor Beginn des Einspritzens eine genau definierte Position der Formwerkzeughälften und damit der Formaufspann¬ platten angefahren werden muss, was insbesondere bei hydraulischen Spritzgießma¬ schinen nur sehr langsam und zeitaufwendig möglich ist. Im Falle des Einbringens der Schmelze und des Aufschiebens der bewegliche Formaufspannplatte durch einen Schmelzedruck wird keinerlei definierte Position der beweglichen Formaufspannplatte angefahren. Der Prägeschritt wird begonnen sobald alle Schmelze eingebracht und die Einspritzöffnung durch geeignete Mittel verschlossen worden ist. Bei diesem Verfahren ist es auch nicht möglich, das Einspritzen während des Prägens fortzusetzen. Insbe¬ sondere im Falle einer horizontalen Spritzgießmaschine ist bei Fehlen einer vorgegebe¬ nen Prägeposition mit einer ungleichmäßigeren Schmelzeverteilung zu rechnen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Material vorzustellen, das eine hohe Teilequalität sicherstellen kann, einfach umsetzbar bei insbesondere geringer Zykluszeit ist, bei dem eine Prägeposition einfach und zeitoptimal angefahren werden kann, und bei dem möglichst wenige Ver¬ fahrensschritte vorgenommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Ma¬ terial mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst dieses Verfahren die Schritte des Einsteilens eines Präge¬ spaltes, des Zufahrens des Formwerkzeugs, des Verriegeins der Formaufspannplatten durch das Einfahren von Verriegelungselementen in entsprechende Aufnahmeelemen¬ te, wobei hier insbesondere Klammern in entsprechende Nuten einfahren können, des Beginnens des Einspritzens von plastifiziertem Material, beispielsweise mittels einer nach dem Schnecken-Kolbenprinzip arbeitenden Plastifiziereinheit, des Öffnens des Formwerkzeugs durch einen von der eingespritzten Schmelze in dem Formwerkzeug aufgebauten Druck bis zu einem Abstand zwischen den Formwerkzeughälften, der dem Prägespalt entspricht und des Schließens des Formwerkzeugs mit Verprägen der ein¬ gebrachten Schmelze unter Aufbringen der Schließkraft. Bevorzugt ist das Formwerk¬ zeug derart auf den Formaufspannplatten angebracht, dass das Öffnen und Schließen des Formwerkzeugs einem Auseinander- bzw. Zusammenfahren der Formaufspann¬ platten entspricht. Die bewegliche Formaufspannplatte kann nach einem Zusammen¬ fahren der Formaufspannplatten in der zusammengefahrenen Position gehalten werden und erst bei Beginn des Einspritzens der Schmelze freigegeben werden, oder aber auch direkt nach dem Zusammenfahren in einen im wesentlichen kraftfreien Zustand gebracht werden.
Beim letzten Schritt, dem Schließen des Formwerkzeugs unter Aufbringen einer Schließkraft, werden die Formwerkzeughälften unter Druck zusammengefahren, bis die endgültige Größe der Formkavität erreicht ist. Im Anschluss kann noch weiter ein Schließdruck aufgebracht werden, bis die Schmelze in der Formkavität soweit ausge¬ härtet ist, dass das so hergestellte Formteil entformt werden kann.
Das vorliegende Verfahren eignet sich insbesondere für Spritzgießmaschinen, bei de¬ nen Säulen die Formaufspannplatten zur Schließkraftaufnahme verbinden und die Formaufspannplatten durch Einfahren von Verriegelungselementen in entsprechende Aufnahmeelemente vor dem Aufbringen der Schließkraft gegenüber entsprechenden kraftaufnehmenden Elementen verriegelbar sind. Beim Verriegeln der Formaufspann¬ platten werden diese derart gegen die die Schließkraft aufnehmenden Säulen positio¬ niert, dass bei einem Aufbringen der Schließkraft auf das von den Formaufspannplatten getragene Formwerkzeug diese über die Säulen übertragen wird.
Bei solchen Spritzgießmaschinen kann es sich beispielsweise um 3-Platten-Maschinen handeln, die eine Abstützplatte sowie eine bewegliche und eine feste Formaufspann¬ platte aufweisen, wobei die drei Platten durch Säulen verbunden sind, und Verriege¬ lungselemente vorgesehen sind, die eine Schließposition des Formwerkzeugs festlegen können, in der dann über entsprechende Mittel, beispielsweise Druckkissen, die Schließkraft zwischen beweglicher und fester Formaufspannplatte aufgebracht werden kann. Hier ist es beispielsweise denkbar, dass die bewegliche Formaufspannplatte ei¬ nen Kolbenfortsatz aufweist, der innerhalb eines Kolbenzylinders verfahrbar und ge¬ genüber diesem durch Einfahren von Verriegelungselementen, beispielsweise in Form von druckbeaufschlagten Bolzen, die in Aufnahmeelemente, beispielsweise Ringnuten, eingreifen, verriegelbar ist. Der Zylinderkolben ist in einem auf der Abstützplatte mon- tierten Druckzylinder verfahrbar gelagert und mit Druck beaufschlagbar. Nach einem Zusammenfahren der festen und der beweglichen Formaufspannplatte entlang von Säulen durch eine separaten Verfahrzylinder wird die bewegliche Formaufspannplatte gegenüber dem Zylinderkolben verriegelt und durch Aufbringen von Druck im Druckzy¬ linder die Schließkraft zwischen fester und beweglicher Formaufspannplatte aufge¬ bracht, wobei diese über die Säulen übertragen wird.
Des weiteren sind Spritzgießmaschinen bekannt, bei denen die Verriegelungselemente an der Abstützplatte oder aber der festen Formaufspannplatte und die Aufnahmeele¬ mente an den Säulen vorgesehen sind, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn die Holme mittels Holmzugsvorrichtungen aus dem Werkzeugbereich herausgefahren werden können. Der Schließkraftaufbau kann hierbei über Druckkissen erfolgen, es kann aber beispielsweise auch insbesondere auf Seiten der feststehenden Formauf¬ spannplatte eine Sandwich-Struktur vorgesehen sein, bei der zwischen der feststehen¬ den und der ihr zugeordneten und das Formwerkzeug tragenden Sandwich-Platte ein Druck aufgebracht wird.
Insbesondere im Fall von 2-Platten-Spritzgießmaschinen sind solche Verriegelungs¬ elemente, die mit entsprechenden Aufnahmeelementen zusammenwirken, bekannt. Wieder können die Aufnahmeelemente an den Säulen vorgesehen sein, während die Verriegelungselemente von der festen oder der beweglichen Formaufspannplatte ge¬ tragen werden können. Der Schließkraftaufbau kann beispielsweise durch Druckkissen erfolgen, die an den vier Säulen oder aber auch an den Verriegelungselementen jeweils relativ zu einer Platte angreifen. Auch im Fall von 2-Platten-Maschinen kann eine Platte nach Art einer Sandwich-Platte ausgebildet sein, so dass die Schließkraft durch Druck¬ kolben zwischen der jeweiligen Formaufspannplatte und ihrer zugeordneten Sandwich¬ bzw. Druckplatte aufgebracht werden kann.
Erfindungsgemäß erfolgt das Verriegeln sobald das Formwerkzeug zugefahren ist, und das plastifizierte Material wird aus einer Plastifiziereinheit durch entsprechende Ein¬ spritzöffnungen im Formwerkzeug in die Formkavität eingespritzt. Die bewegliche Formaufspannplatte bewegt sich unter Einfluss des von der eingespritzten Schmelze aufgebauten Drucks gegen die Trägheitskraft sowie mögliche Reibkräfte und das
- A - Formwerkzeug beginnt sich zu öffnen. Dieses passive Öffnen, das nicht aktiv durch An¬ steuerung der beweglichen Formaufspannplatte durch Mittel zum Bewegen derselben, beispielsweise Verfahrzylinder, erfolgt, vereinfacht das vorliegende Verfahren weiter, da die Öffnungsbewegung im wesentlichen automatisch aufgrund des Einspritzens des zu verprägenden thermoplastischen Materials erfolgt. Sobald das Formwerkzeug so weit geöffnet ist, dass der Abstand zwischen den Formwerkzeughälften dem eingestellten Prägespalt entspricht, was bevorzugter Weise einem Erreichen einer mechanischen Begrenzung entspricht, wird mit dem Schließen des Formwerkzeugs durch Beaufschla¬ gen entsprechender Mittel zum Aufbringen der Schließkraft mit dem Verprägen der ein¬ gebrachten Schmelze in der Formkavität begonnen. Sobald durch das Aufbringen der Schließkraft die bewegliche Formaufspannplatte derart an die feste Formaufspannplatte herangefahren wurde, dass die endgültige Größe der Formkavität erlangt ist, wird mit dem Verprägen aufgehört, und das Formwerkzeug solange geschlossen gehalten, bis das thermoplastische Material so weit abgekühlt ist, dass es aus dem Formwerkzeug entnommen werden kann.
Vorteilhaft am erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass eine Einstellung des Prägespal¬ tes erfolgt, bevor die Formaufspannplatten in ihrer Ausgangsposition befindlich sind, die sie direkt vor dem Einspritzen von neuem plastifizierten Materials einnehmen, sie kann also insbesondere vor einem Zufahren des Formwerkzeugs für einen neuen Spritzprä¬ gevorgang erfolgen. Durch das frühzeitige Einstellen des Prägespaltes können die fol¬ genden Schritte schneller durchlaufen werden. Unter Prägespalt ist hier im wesentli¬ chen eine Vorgabe des Abstandes zu verstehen ist, der zwischen den Formwerkzeug¬ hälften bei Beginn des Prägeschritts herrschen soll. Somit ist beim Zufahren des Form¬ werkzeugs insbesondere keine so genaue Positionierung der Platten und somit der Werkzeughälften gegeneinander mehr notwendig, es muss beispielsweise nicht eine Plattenstellung angefahren werden, in der eine exakt vergrößerte oder verkleinerte Formkavität gewährleistet ist. Der Schritt des Zufahrens kann vielmehr zeitsparend ab¬ solviert werden. Insbesondere auch durch das vorgesehene, im wesentlichen passive Öffnen des Formwerkzeugs unter Einfluss des Drucks der eingespritzten Schmelze kann ein einfach zu steuerndes Spritzprägeverfahren vorgestellt werden. Hierbei kann das Zufahren des Formwerkzeugs bzw. das Zusammenfahren der Formaufspannplatten besonders vorteilhaft durch einen, beispielsweise hydraulisch ansteuerbaren, Verfahr¬ zylinder unter geringer Kraftaufbringung erfolgen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst das Einstellen des Prägespaltes das Anfahren einer entsprechenden Position der Auf¬ nahmeelemente relativ zu den Verriegelungselementen vor dem Verriegeln derselben. Hierbei werden entweder die Aufnahmeelemente bzw. die sie tragenden Bauteile relativ zu den Verriegelungselementen oder aber umgekehrt die zweiten relativ zu den ersten verfahren. Diese Verfahrbewegung kann im Normalfall entlang einer durch die Schlie߬ kraft vorgegebenen Richtung, beispielsweise parallel zu den Säulen erfolgen. Der Prä¬ gespalt wird hierbei derart eingestellt, dass zwischen korrespondierenden, im Schlie߬ zustand, d. h. bei Aufbringen einer Schließkraft zwischen beweglicher und fester Form¬ aufspannplatte, kraftaufnehmenden Flächen ein im wesentlichen dem Prägespalt ent¬ sprechender Abstand bzw. ein Abstand der zumindest dem Prägespalt entspricht, ein¬ gehalten wird. Die genaue Abstandskorrelation hängt von der Ausbildung der Verriege¬ lungselemente bzw. der Aufnahmeelemente ab. Diese können beispielsweise nach Art einfacher „Caliber", d. h. Klammern, die in Ausnehmungen, beispielsweise Nuten ein¬ fahren können, ausgebildet sein, oder aber auch nach Art von Sägezahnbacken, deren Zähne in mehr als eine Nut einfahren, und bei denen ggf. die Abstände zwischen den einzelnen kraftaufnehmenden Flächen der Sägezähne zu- bzw. abnehmen, um einer Holmdehnung beim Aufbringen der Schließkraft Rechnung zu tragen. Auch bei dieser Ausgestaltung muss gewährleistet sein, dass zwischen kraftaufnehmenden Flächen mindestens ein dem Prägespalt entsprechender Abstand eingehalten wird, d. h. dass zwischen der zuerst zur Auflage gekommenen kraftaufnehmenden Fläche eines derar¬ tigen Verriegelungselements und einer zu ihr korrespondierenden kraftaufnehmenden Fläche des Aufnahmeelements ein dem Prägespalt entsprechender Abstand eingehal¬ ten wird. Das Einstellen des Prägespaltes kann also bereits vor einem Zufahren des Formwerkzeugs durch geeignete Positioniermittel vorgenommen werden, wobei hier vorteilhafter Weise meist geringere Massen gegeneinander verfahren und positioniert werden müssen, was sich in geringerer Trägheit und schnellerer Ansteuerbarkeit äu¬ ßert. Das Anfahren der Prägespaltposition kann beispielsweise in einem im wesentli¬ chen nicht verriegelten Zustand der Verriegelungs- und Aufnahmeelemente erfolgen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung erfolgt das Anfahren der Prägespaltposition bereits bei einem Entlasten der Säulen. Ein solches Entlasten der Säulen muss zwingend vorgesehen werden, wenn eine Schließkraftübertragung über Säulen und korrespondierende Verriegelungs- und Aufnahmeelemente erfolgt. Nach Aufbringen der Schließkraft befinden sich die entsprechenden kraftaufnehmenden Flächen von Verriegelungs- und Aufnahmeelementen noch unter Schließkraft in Kon¬ takt, so dass ein Ausfahren der Verriegelungselemente aus den Aufnahmeelementen nur unter großem Kraftaufwand und starker Abnutzung der korrespondierenden Flächen möglich ist. Aus diesem Grund muss das sogenannte Säulenentlasten durchgeführt werden, das bewirkt, dass über die Säulen keine Schließkraft mehr übertragen wird, und somit die Aufnahme- und Verriegelungselemente nicht mehr oder zumindest nicht unter Belastung aneinander anliegen. Nun können die Verriegelungselemente ohne starken Verschleiß einfach aus den Aufnahmeelementen ausgefahren werden. Bislang erfolgt ein Säulenentlasten häufig über eine gegenläufige Kraft- bzw. Druckbeaufschla¬ gung der Mittel zum Aufbringen des Schließkraft und zeitgesteuert, so dass die Verrie¬ gelungselemente in etwa mittig in den Aufnahmeelementen positioniert wurden. Die Verriegelungselemente müssen relativ zu den Aufnahmeelementen erfindungsgemäß derart ausgebildet sein, dass ein Spiel zwischen den beiden ermöglicht wird, so dass zumindest ein im wesentlichen dem Prägespalt entsprechender Abstand zwischen kor¬ respondierenden schließkraftaufnehmenden Flächen der beiden im wesentlichen in Richtung der Schließkraft eingehalten werden kann. Dies bedeutet beispielsweise im Falle von Nuten als Aufnahmeelemente und „Calibem" als Verriegelungselemente, dass eine lineare Erstreckung der „Caliber" mindestens um den Prägespalt kleiner als eine lineare Erstreckung der Nuten in Richtung der Schließkraft eingehalten werden sollte.
Ein solches Entlasten der Säulen muss beim Betreiben einer Spritzgießmaschine mit Verriegelungs- und Aufnahmeelementen also in jedem Fall durchgeführt werden, unab¬ hängig davon, ob es sich um ein einfaches Spritzgießen oder ein Spritzprägen handelt, bevor das Formwerkzeug mit dem fertiggestellten, ausgehärteten Formteil geöffnet werden kann. Dass das Anfahren der Prägespaltposition bereits gleichzeitig mit einem notwendigen Entlasten der Säulen erfolgt, ist also besonders vorteilhaft. Ein ohnehin erforderlicher Schritt kann somit erfindungsgemäß dazu benutzt werden, bereits einen weiteren erforderlichen Schritt durchzuführen, der sonst erst zu einem späteren Zeit- punkt separat vorgenommen werden müsste. Somit lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren zeitoptimaler und unter geringerem Steuerungsaufwand durchführen, da ein separater Schritt des Verfahrens im wesentlichen überflüssig wird.
Durch das Einstellen des Prägespaltes derart, dass bei einem Verriegeln zwischen den entsprechenden kraftaufnehmenden Flächen von Aufnahme- und Verriegelungselemen¬ ten derselbe gewahrt ist, lässt sich das Öffnen des Formwerkzeugs im Verriegelungs¬ zustand mechanisch durch den Anschlag der entsprechenden Flächen der Verriege¬ lungselemente an denen der Aufnahmeelemente begrenzen. Bei Erfolgen eines An¬ schlags befinden sich auch die Formwerkzeughälften also im Abstand eines Präge¬ spalts und eine Distanz zwischen den beiden Formaufspannplatten muss nicht aufwen¬ dig eingestellt werden, da sie durch eine einfache mechanische Blockade angezeigt wird. Dies wirkt besonders vorteilhaft mit dem insbesondere passiven Öffnen des Formwerkzeugs durch den von der eingespritzten Schmelze aufgebauten Druck zu¬ sammen, wobei nur ein geringer bzw. kein Steuerungsaufwand notwendig ist.
Sobald die korrespondierenden kraftaufnehmenden Flächen von Verriegelungs- und Aufnahmeelementen zur Anlage kommen, was beispielsweise durch einen Positions¬ schalter leicht detektierbar ist, kann mit einem Schließen des Formwerkzeugs mit Ver- prägen der eingebrachten Schmelze unter Aufbringen der Schließkraft begonnen wer¬ den. Zwischen Erreichen des Prägespalts und dem Beginn des Schließens des Form¬ werkzeugs kann auch eine Verzögerung, gegebenenfalls unter fortgesetztem Einsprit¬ zen vorgesehen werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die Schließkraft durch hyd¬ raulische Druckkissen aufgebracht werden. Diese sind genau ansteuerbar. Bei einem Entlasten der Säulen nach einem fertiggestellten Spritzprägevorgang und vor einem Öffnen der Formvorrichtung zum Entnehmen des fertigen Formteils können deshalb die Druckkissen derart angesteuert werden, dass die Prägespaltposition, also der dem Prä¬ gespalt entsprechende Abstand zwischen entsprechenden kraftaufnehmenden Flächen von Verriegelungs- und Aufnahmeelementen, angefahren werden kann. Sobald diese Position beispielsweise durch genaue Messung der gegen die Schließkraft aufgebrach¬ ten Ölmenge je Druckkissen erreicht ist, befinden sich die Verriegelungselemente in den Aufnahmeelementen beabstandet von kraftaufnehmenden Flächen der letzteren und können ohne weiteres gezogen, d. h. aus den Aufnahmeelementen herausgefahren werden. In dieser Prägespaltposition werden vorteilhafter Weise die Druckkissen blo¬ ckiert. Hierunter kann beispielsweise bei doppelwirkenden hydraulischen Zylindern als Druckkissen verstanden werden, dass sowohl Ölzu- als auch Ölabfuhr zu den beiden Kammern verhindert werden. Sobald die Druckkissen in dieser Position blockiert sind, bedeutet das, dass der Prägespalt zwischen Verriegelungs- und Aufnahmeelementen in einem Schließzustand der Form, in dem diese sich zu diesem Zeitpunkt noch befindet, fest eingestellt ist, unabhängig davon, ob in der Folge die Form geöffnet oder geschlos¬ sen wird. Somit ist bereits vor einem Öffnen der Form das Einstellen des Prägespaltes erfolgt, und muss im nächsten Zyklus nicht nach einem Schließen der Form erneut vor¬ genommen werden.
Besonders vorteilhafter Weise können die Aufnahmeelemente an den Säulen selbst vorgesehen sein. Hierbei können sie z.B. in Form mehrerer Ringnuten konzentrisch um die Säulen an deren freien, d.h. ziehbaren Enden ausgebildet sein. Ein Verfahren der Aufnahmeelemente relativ zu den Verriegelungselementen kann in diesem Fall bei¬ spielsweise durch ein Verfahren der Säulen gegenüber einer sie haltenden beweglichen oder festen Formaufspannplatte, oder aber auch durch ein Verfahren der Verriege¬ lungselemente relativ zu einer der Formaufspannplatten erfolgen. Dies hat den Vorteil, dass nur relativ geringe Massen verfahren werden müssen.
Besonders vorteilhafter Weise kann das Einstellen des Prägespaltes mit Hilfe von an den vier Säulen vorgesehenen Wegmeßsystemen erfolgen. Diese können beispielswei¬ se den Abstand zwischen einem Säulenende und einer die Säulen tragenden Formauf¬ spannplatte aufnehmen, entsprechende Mittel zum Schließkraftaufbringen, beispiels¬ weise hydraulische Druckkissen können dann in Abhängigkeit von dem jeweiligen an der Säule gemessenen Wegsignal angesteuert und so die Säulen und ihre Nuten posi¬ tioniert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Formwerkzeug zuerst auf Anschlag zugefahren, d.h. die Formwerkzeughälften berühren sich so, dass die Größe der Formkavität im wesentlichen einer endgültigen Kavitätsgröße entspricht. Dies hat den Vorteil, dass die Formaufspannplatten besonders exakt positioniert wer¬ den können und das Werkzeug in einen gewünschten Zustand, insbesondere im Hin¬ blick auf eventuell vorsehbare Kerne, Schieber oder Tauchkanten, gebracht werden kann. Auch kann ein gegebenenfalls vorhandenes Dekor wie Textil oder Folie durch dieses Zufahren bereits vorgeformt werden. Des weiteren lässt sich hierdurch sicher¬ stellen, dass kein Bauteil mehr im Werkzeug befindlich ist. Das Zufahren des Form¬ werkzeugs auf Anschlag ist besonders einfach und zeitgünstig durchführbar, es muss keine aufwendige Positionierung der beweglichen Formaufspannplatte relativ zur festen Formaufspannplatte vorgenommen werden.
Der Beginn des Einspritzens und ein eventuelles Freigeben der beweglichen Formauf¬ spannplatte erfolgen bevorzugt im wesentlichen gleichzeitig. Das Formwerkzeug kann nach dem Zufahren auf Anschlag gegebenenfalls durch den Verfahrzylinder oder ähnli¬ che Verfahrmittel im zugefahrenen Zustand gehalten werden und bei Beginn des Ein¬ spritzens freigegeben werden. Die bewegliche Formaufspannplatte kann auch gleich nach Zufahren des Formwerkzeugs freigegeben werden, wenn keine weiteren, das Formwerkzeug öffnenden Kräfte wirken. Während des Öffnens der beweglichen Form¬ aufspannplatte erfolgt das Einspritzen in die sich öffnende Formkavität. Die Schmelze wird bei dieser Ausgestaltung beim Einspritzen im wesentlichen nur durch die auf die bewegliche Formaufspannplatte wirkenden Trägheits- und Reibkräfte mit Druck beauf¬ schlagt. Durch das Vermeiden eines Einspritzens in eine zuvor vergrößerte Kavität kann verhindert werden, dass sich in derselben ein Freistrahl der Schmelze bildet, der stark Oberflächenmarkierungen im fertigen Formteil führen kann, da bei einem Auftreffen des Freistrahls auf eine Formoberfläche die Schmelze an derselben einfriert. Zudem kann durch das parallel zum Öffnen des Formwerkzeugs erfolgende Einspritzen im wesentli¬ chen verhindert werden, dass sich Markierungen ausbilden, die durch die Größe des Schmelzekuchens hervorgerufen werden, der entsteht, wenn Schmelze in das auf Prä¬ gespalt vorgeöffnete Werkzeug eingespritzt wird. In diesem Fall bleibt nämlich der Schmelzekuchen kurzfristig stehen und die Schmelzefront friert ein, bevor das Form¬ werkzeug geschlossen wird, d.h. bevor das Prägen beginnt. Durch das erfindungsge¬ mäße Einspritzen in eine sich öffnende Formkavität kann ein solches kurzfristiges Ste¬ henbleiben des Schmelzekuchens verhindert oder zumindest reduziert werden. Das Einspritzen von Schmelze kann insbesondere auch während des Schließens des Formwerkzeugs, also nach Erreichen der durch den Prägespalt gegebenen Öffnungs¬ position des Formwerkzeugs fortgesetzt werden. Hierdurch lässt sich eine weitere Zyk¬ luszeitverkürzung erzielen. Gegebenenfalls kann das Prägen auch noch über das Ein¬ spritzen und das Aufbringen von Nachdruck hinaus andauern, es ist aber auch möglich, das Einspritzen und/oder das Aufbringen von Nachdruck noch fortzusetzen, wenn der Prägeschritt bereits abgeschlossen ist. Insbesondere in Abhängigkeit von den verarbei¬ teten Materialien sind die entsprechenden Abläufe vorzusehen.
Das Öffnen des Formwerkzeugs, insbesondere durch den von der eingespritzten Schmelze aufgebauten Druck kann durch Kerne unterstützt werden, die im Bereich des Formwerkzeugs vorgesehen sind. Solche Kerne können insbesondere federbelastet sein und so das passive Öffnen des Formwerkzeugs insbesondere in einer Anfangs¬ phase unterstützen. Die Kerne können auch aktiv ansteuerbar sein, besonders bevor¬ zugt sind jedoch federbelastete Kerne, die beim Schließen des Formwerkzeugs in Posi¬ tion gebracht werden müssen. Alternativ ist es auch möglich, dass beispielsweise vor¬ gespannte oder auch ansteuerbare Tauchkanten den Öffnungsvorgang, zumindest an¬ fänglichen, unterstützen.
Beim Spritzprägen werden häufig großformatiger Teile hergestellt, wie sie beispielswei¬ se in der Autoproduktion benötigt werden, die oft unter Verwendung von Kernen produ¬ ziert werden, um in diesen häufig flächigen Teilen entsprechende Aussparungen von Schmelze freihalten. Die Unterstützung des passiven Öffnens des Formwerkzeugs durch beispielsweise vorbelastete Kerne kann sich als vorteilhaft erweisen, da so die eingebrachte Schmelze zumindest anfänglich einem reduzierten Druck unterliegt und nur eine geringere Scherbelastung erfährt.
Insbesondere bei Vorsehen von Kernen kann es von Vorteil sein, dass das Formwerk¬ zeug nach dem Zufahren und vor dem Einspritzen zugehalten wird, um ein vorzeitiges Öffnen des Formwerkzeugs auch ohne Einbringen von Schmelze zu verhindern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann wäh¬ rend des passiven Öffnens des Formwerkzeugs, das im wesentlichen durch den von der eingespritzten Schmelze aufgebauten Druck und/oder von federbelasteten Kernen oder ähnlichen in der Werkzeugkavität oder an deren Begrenzung vorgesehenen Ele¬ menten veranlasst wird, ein definierter Gegendruck auf die bewegliche Formaufspann¬ platte aufgebracht werden. Dies verhindert ein vorschnelles Öffnen der Formkavität auf den Prägespalt und gewährleistet ein langsames sukzessives Füllen des zu verprägen¬ den Volumens, also der sich vergrößernden Formkavität. Hierdurch kann das Risiko des Ausbildens eines zu Oberflächenmarkierungen führenden Schmelzekuchens in der Formkavität weiter reduziert werden. Ein solcher definierter Gegendruck lässt sich bei¬ spielsweise durch Beaufschlagen eines Verfahrzylinders mit Druck während des Öff- nens erzielen.
Besonders vorteilhafter Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. sei¬ nen Weiterbildungen ein langfaserverstärktes Thermoplast (LFT) verarbeitet werden. Insbesondere langfaserverstärkte Schmelzen sind beim Einspritzen in ein Formwerk¬ zeug starker Scherung ausgesetzt, wodurch die Fasern verletzt und letztendlich gekürzt werden können, so dass sich die mechanischen Eigenschaften eines fertigen Formteils verschlechtern. Längere Fasern führen stets zu besseren mechanischen Eigenschaften, insbesondere Festigkeit, wenn eine gute Durchmischung bzw. Benetzung der Fasern mit Schmelze gegeben ist. Um die starke Scherung beim Einspritzen einer langfaser¬ verstärkten Schmelze zu vermeiden, bietet sich insbesondere ein Verarbeiten der lang¬ faserverstärkten Schmelze mittels Spritzprägen an. Durch das erfindungsgemäße pas¬ sive Öffnen der Formaufspannplatten unter Schmelzedruck erfolgt nur eine relativ ge¬ ringe Belastung, insbesondere Scherung, der langfaserverstärkten Schmelze beim Ein¬ bringen derselben in die Formkavität. Durch das Einspritzen in die sich öffnende Form¬ kavität können weiter, wie bereits erwähnt, Oberflächenmarkierungen effektiv vermie¬ den werden. Bei der Verarbeitung von langfaserverstärkten Thermoplasten kann insbe¬ sondere auf ein Einspritzen mit geringer Geschwindigkeit, ein geringes Aufbringen von Nachdruck und geringen Staudruck geachtet werden. Das Formwerkzeug selbst sollte bevorzugt große Fließquerschnitte und wenig Schmelzeumlenkungen aufweisen. Ins¬ besondere bei der Herstellung der oft großflächigen Automobilteile, die sich besonders vorteilhaft mittels Spritzprägen erzeugen lassen, ist ein Verarbeiten von langfaserver¬ stärkten Thermoplasten vorteilhaft, da diese eine zusätzliche, insbesondere in diesen Einsatzbereichen benötigte Stabilität der fertigen Teile garantieren. Anhand der folgenden Figuren soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Zweiplattenspritzgießmaschine noch näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine schematische Schnittdarstellung einer Schließeinheit einer Zweiplat¬ tenspritzgießmaschine,
Figur 2: eine schematische Schnittdarstellung von in korrespondierende Aufnah¬ meelemente eingefahrenen Verriegelungselementen beim Verriegeln ei¬ ner Spritzgießmaschine, und
Figur 3: dieselben Verriegelungs- bzw. Aufnahmeelemente bei Erreichen einer geöffneten Position des Formwerkzeugs mit Anliegen der korrespondie¬ renden kraftaufnehmenden Flächen von Verriegelungs- und Aufnahme¬ elementen der Spritzgießmaschine.
Figur 1 zeigt die Schließeinheit 1 einer Zweiplattenspritzgießmaschine schematisch im Längsschnitt. Eine bewegliche Formaufspannplatte 2 kann gegenüber einer festen Formaufspannplatte 4 mittels eines Verfahrzylinders 6 verfahren werden. Auf den jewei¬ ligen Formaufspannplatten 2, 4 sind entsprechende, nicht dargestellte Formwerkzeug¬ hälften halterbar, die in geschlossenem Zustand eine Formkavität definieren. Säulen 8 der Spritzgießmaschine sind in der beweglichen Formaufspannplatte 2 verschieblich gelagert und können die feste Formaufspannplatte 4 durchsetzen. Die Säulen 8 sind mit dem Kolben 10 eines jeweiligen Druckkissens 12 fest verbunden. Durch entsprechen¬ des Beaufschlagen einer vorderen oder hinteren Druckkammer des Druckkissens 12 lassen sich die Säulen 8 relativ zur beweglichen Formaufspannplatte 2 verfahren. In einem geschlossenen Zustand der Schließeinheit 1 lässt sich über die entsprechende Beaufschlagung der Schließkraftzylinder der Druckkissen 12 die Schließkraft aufbauen.
Auf der der festen Formaufspannplatte 4 zugewandten Seite der Säulen 8 weisen diese jeweils mehrere Nuten 14 auf, in die Caliber 16, die an der festen Formaufspannplatte 4 gelagert und durch Verriegelungszylinder 18 ansteuerbar sind, eingefahren werden können. In Abhängigkeit von einer vorgewählten Formhöhe, die durch die Höhe der Formwerkzeughälften zwischen beweglicher 2 und fester Formaufspannplatte 4 in ei- nem zugefahrenen Zustand des Formwerkzeugs, d.h. in einem Zustand in dem sich die Formwerkzeughälften im wesentlichen im Anschlag befinden, bestimmt wird, wird eine Vorjustierung der Schließeinheit 1 vorgenommen. Hierbei werden die Druckkissen 12 derart angesteuert, dass die Säulen 8 in eine Position verfahren werden, in der die Ca- liber 16, die analog an jeder Säule vorgesehen sind, gut in die nächstliegende Nut 14 einfahren können. Das Vorsehen mehrerer Nuten 14 wird also durch verschieden hohe zum Einsatz kommende Formwerkzeuge bedingt. Ausgehend von dieser Voreinstellung kann nun erfindungsgemäß mit Hilfe von nicht näher dargestellten Wegmeßsystemen, die zum Beispiel den Abstand zwischen einem Säulenende der Säulen 8 und der be¬ weglichen Formaufspannplatte 2 oder aber auch einem Ende der Druckkissen 12 mes¬ sen können, ein Prägespalt 20 eingestellt. Dies bedeutet , dass die Relativposition zwi¬ schen den Calibem 16 und der Nut 14, mit der sie zusammenwirken können, derart eingestellt wird, dass zwischen einer, in Figur 1 rechten, Randfläche der Caliber 16 und einer rechten Begrenzungsfläche der entsprechenden Nut 14 genau der Prägespalt 20 eingehalten wird, wenn die Formwerkzeughälften in einem zugefahrenen Zustand be¬ findlich sind. Die entsprechende Feineinstellung lässt sich hierbei wieder durch Beauf¬ schlagen der Druckkissen 12 mit Hydrauliköl bewerkstelligen. Der zur Prägespaltpositi¬ on gehörige, von den Wegmeßsystemen aufgenommene Abstand bzw. die entspre¬ chende Einstellung der jeweiligen Druckkissen 12 wird gespeichert.
Im Betrieb wird die vorgestellte Spritzgießmaschine 1 folgendermaßen verwendet. Durch Beaufschlagen der Druckkammern der Druckkissen 12 wird der Prägespalt 20 eingestellt. Durch Betätigen der Verfahrzylinder 6 werden die auf den Formaufspann¬ platten 2, 4 vorgesehenen Formwerkzeughälften auf Anschlag zugefahren, so dass die Größe der nicht dargestellten Formkavität einer endgültigen Kavitätsgröße entspricht. Die Caliber 16 finden sich jetzt gegenüber den Säulen 8 in einer solchen Position, dass zwischen den entsprechenden kraftaufnehmenden Flächen der Caliber 16 in der Figur 1 rechts und den kraftaufnehmenden Flächen der Nut 14 ein dem Prägespalt 20 entspre¬ chender Abstand besteht. Durch Betätigen der Verriegelungszylinder 18 werden die Caliber 16 in die Nut 14 eingefahren, wobei zwischen den entsprechenden kraftauf¬ nehmenden Flächen der Prägespalt 20 gewahrt wird. Dies ist in der Figur 2 dargestellt. Nun kann der Verfahrzylinder 6 kraftfrei geschaltet werden, oder aber gegebenenfalls noch eine geringe Zuhaltekraft aufbringen. Sodann beginnt das Einspritzen mittels einer nicht dargestellten Einspritzeinheit durch eine Düsenöffnung in der festen Formauf¬ spannplatte 4. Der durch das in die Formkavität eingespritzte thermoplastische Material aufgebaute Druck bewirkt ein Verschieben der beweglichen Formaufspannplatte 2 von der festen Formaufspannplatte 4 weg, wobei die Formwerkzeughälften voneinander weg gefahren werden. Die bewegliche Formaufspannplatte 2 kann mit den von ihr ge¬ tragenen Säulen 8, die durch die blockierten Druckkissen 12 im wesentlichen fest mit ihr verbunden sind, so lange nach links ausweichen, bis die korrespondierenden kraftauf¬ nehmenden Flächen von Nut 14 und Caliber 16 aneinander anliegen, wie in Fig. 3 dar¬ gestellt. Die Öffnungsbewegung des Formwerkzeugs und die entsprechende Bewegung der Säulen 8 wird durch den Pfeil 22 angedeutet. Das Formwerkzeug ist nun um den Prägespalt 20 geöffnet. Sobald also beim Öffnen der Formaufspannplatten 2, 4 dieser Abstand zwischen den Formwerkzeughälfte erreicht ist, liegt durch das Aneinanderan- liegen der korrespondierenden kraftaufnehmenden Flächen von Nut 14 und Caliber 16 eine mechanische Begrenzung vor. Nun kann durch Aufbringen von Schließdruck in den Druckkissen 12, in der Figur 1 in dem der beweglichen Formaufspannplatte 2 zu¬ gewandten Zylinderraum, die Schließkraft aufgebracht werden, und das Formwerkzeug wieder geschlossen werden. Hierbei bewegt sich die bewegliche Formaufspannplatte 2 nach rechts und das in der Formkavität enthaltene und gegebenenfalls weiter einge¬ brachte thermoplastische Material wird verprägt. Sobald die beiden Formwerkzeughälf¬ ten wieder in Anschlag stehen, die Formkavität also ihre endgültige Größe erreicht hat, ist der Prägevorgang im wesentlichen beendet. Er kann jedoch noch aufrechterhalten werden, bis eine tatsächliche Abkühlung des hergestellten Formteils erfolgt ist.
In diesem Zustand befinden sich die kraftaufnehmenden Flächen von Nut 14 und Cali¬ ber 16 in inniger Verbindung unter Schließkraft. Um ein Öffnen des Formwerkzeugs zu ermöglichen, muss nun der von der beweglichen Formaufspannplatte 2 abgewandte Zylinderraum der Druckkissen 12 mit Druck beaufschlagt werden. Dies erfolgt mit Hilfe der Wegmesssysteme derart, dass durch das Entlasten der Säulen, d. h. durch das Ab¬ heben der kraftaufnehmenden Flächen voneinander, genau wieder der Prägespalt 20 als Abstand zwischen den korrespondierenden Flächen angefahren wird, wie in Fig. 2 dargestellt. In diesem Zustand befinden sich die Seitenwände von Nuten 14 und CaIi- bern 16 nicht in ein Eingriff, so dass die Verriegelungszylinder 18 betätigt und die CaIi- ber gezogen werden können. Durch Betätigen der Verfahrzylinder 6 kann nun das Formwerkzeug geöffnet und das fertige Teil entnommen werden.
Bei einem nächsten Zyklus fahren die Verfahrzylinder 6 die Formwerkzeughälften wie¬ der auf Anschlag, die Caliber 16 werden in die Nuten 14 eingefahren, wobei zwischen diesen durch das vorhergehende Säulenentlasten bereits der Prägespalt 20 eingestellt ist.
Vorteilhaft an dem vorgestellten Verfahren ist also, dass es möglich ist, einen Präge¬ spalt 20 einzustellen, bevor der Spritzprägevorgang gestartet wird, und insbesondere dass das Einstellen des Prägespaltes 20 durch ein entsprechendes relatives Positionie¬ ren von Nuten 14 und Calibem 16 vorgenommen und beim während des Spritzpräge- zyklusses erfolgenden Säulenentlasten sofort wieder hergestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
Schließeinheit bewegliche Formaufspannplatte feste Formaufspannplatte
Verfahrzylinder
Säule
Kolben
Druckkissen
Nut
Caliber
Verriegelungszylinder
Prägespalt
Öffnungsbewegung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Spritzprägen von thermoplastischem Material, insbesondere Kunststoff, mit einer Spritzgießmaschine, umfassend eine feste und eine beweg¬ liche Formaufspannplatte, die jeweils eine Formwerkzeughälfte tragen, die in ge¬ schlossenem Zustand eine Formkavität definieren, wobei die Formaufspannplat¬ ten zur Schließkraftaufnahme durch Säulen verbindbar sind, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Einstellen eines Prägespaltes,
- Zufahren des Formwerkzeugs,
- Verriegeln der Formaufspannplatten durch das Einfahren von Verriegelungs¬ elementen, insbesondere Klammern, in entsprechende Aufnahmeelemente, insbesondere Nuten,
- Beginn des Einspritzens von plastifiziertem Material,
- Öffnen des Formwerkzeugs durch den von der eingespritzten Schmelze auf¬ gebauten Druck bis zu einem Abstand zwischen den Formwerkzeughälften, der dem Prägespalt entspricht, und
- Schließen des Formwerkzeugs mit Verprägen der eingebrachten Schmelze unter Aufbringen von Schließkraft.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Prägespaltes das Anfahren einer entsprechenden Position der Aufnahmeelemente relativ zu den Verriegelungselementen umfasst, derart dass zwischen korrespondierenden, im Schließzustand kraftaufnehmenden Flächen beim Verriegeln ein im wesentlichen dem Prägespalt entsprechender Abstand eingehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahren der Prägespaltposition bereits bei einem Entlasten der Säulen er¬ folgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließkraft durch hydraulische Druckkissen aufgebracht wird, die beim Ent¬ lasten der Säulen derart angesteuert werden, dass die Prägespaltposition ange¬ fahren wird, wobei die Druckkissen dann in dieser Stellung blockiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeelemente an den Säulen vorgesehen sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen des Prägespaltes mithilfe von an den vier Säulen vorgesehenen Wegmeßsystemen erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zufahren des Formwerkzeugs auf Anschlag erfolgt, so dass die Größe der Formkavität im wesentlichen einer endgültigen Kavitätsgröße entspricht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn des Einspritzens und ein Freigeben der beweglichen Formaufspann¬ platte im wesentlichen gleichzeitig erfolgen.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen während des Schließens des Formwerkzeugs fortgesetzt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass bewegliche, insbesondere federbelastete, Kerne das Öffnen des Formwerkzeugs unterstützen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug nach dem Zufahren und vor dem Einspritzen zugehalten wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Öffnens des Formwerkzeugs ein definierter Gegendruck auf die bewegte Formaufspannplatte aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass langfaserverstärktes Thermoplast (LFT) verarbeitet wird.
PCT/EP2005/054358 2004-10-20 2005-09-05 Verfahren zum spritzprägen von thermoplastischem material Ceased WO2006042772A1 (de)

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