DE10160903A1

DE10160903A1 - Plastic injection tool cooling method involves supply of compressed gas into tool areas followed by relaxation

Info

Publication number: DE10160903A1
Application number: DE2001160903
Authority: DE
Inventors: Silke Bergheim; Wolfgang Volker; Thaddaeus Poloczek
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Air Liquide Deutschland GmbH
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: DE10160903C5; DE10160903B4

Abstract

Tool cooling is achieved by introducing compressed gas into chambers(11,11';12,12') inside the tool parts(2,3) and then relaxing the gas pressure. An Independent claim is also included for the molding tool whose two parts include chambers connected to both a compressed gas source and gas pressure reduction equipment. Preferred Features: A set temperature profile is realized by using a series of cooling pulses in which compressed gas is intermittently fed into the chambers and pressure reduced after each pulse. Cooling phase parameters, e.g. pressure and intervals between pulses, are controlled on the basis of temperature in the tool parts and/or the plastic melt(7).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff- Spritzgussteilen, bei dem durch eine durch Erwärmung gewonnene Kunststoffschmelze unter Druck in eine wenigstens ein Formteil umfassende Spritzgussform eines Formwerkzeuges gepresst wird und anschließend unter Ausbildung eines Spritzgussteils erkaltet. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Formwerkzeug zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention relates to a method for producing plastic Injection molded parts, in which one obtained by heating Plastic melt under pressure in a comprising at least one molded part Injection mold of a mold is pressed and then under Formation of an injection molded part cooled. The invention further relates to a mold for performing such a method.

In Kunststoff-Spritzgussverfahren eingesetzte Formteile werden gekühlt, wobei derzeit in der Regel wasserführende Kühlkanäle zum Einsatz kommen, die sich durch das Formteil hindurch erstrecken. Problematisch bei diesen Gegenständen ist jedoch eine deutliche Trägheit der Kühlwirkung, die zu einer Verschlechterung der Produktqualität und zu langsamen Produktionszyklen führt. Molded parts used in plastic injection molding are cooled, whereby Currently, water-carrying cooling channels are usually used, which are extend through the molded part. Problematic with these items However, there is a marked sluggishness in the cooling effect, which leads to deterioration the product quality and leads to slow production cycles.

Eine schnellere Temperierung das Formteile und damit eine Verkürzung der Zykluszeit für aufeinanderfolgende Spritzgussvorgänge wird bei einem Verfahren erreicht, das in der DE 692 06 405 T2 (EP 0 574 475 B1) beschrieben ist. Bei diesem vorbekannten Verfahren kommen Formteile aus gesintertem Material zum Einsatz, die kommunizierende Poren enthalten. In den Formteilen sind Expansionskammern angeordnet, die mit Kapillaren, die der Zuführung eines verflüssigten Gases dienen, strömungsverbunden sind. Beim Austritt aus den Kapillaren in die Expansionskammern entspannt das Gas und geht unter starker Abkühlung in den gasförmigen Zustand über. Das auf diese Weise gewonnene kalte Gas strömt durch die Poren des Formteils ab und kühlt dieses ab. A faster tempering of the molded parts and thus a shortening of the Cycle time for successive injection molding processes is one process achieved, which is described in DE 692 06 405 T2 (EP 0 574 475 B1). at This previously known method is used for molded parts made of sintered material Use that contain communicating pores. In the moldings are Expansion chambers arranged with capillaries, which are the supply of a serve liquefied gas, are fluidly connected. When leaving the Capillaries in the expansion chambers relax the gas and go under strong Cooling down to the gaseous state. The so obtained cold gas flows through the pores of the molded part and cools it down.

Problematisch bei diesem vorbekannten Kühlsystem ist der aufwändige Aufbau der Formteile und der Kältetransport durch stochastisch im Formteil verteilte Poren zur Kunststoffschmelze, der keine gezielte Kältebeaufschlagung einzelner Abschnitte des zu kühlenden Spritzgussteils erlaubt. The problem with this previously known cooling system is the complex structure the molded parts and the cold transport by stochastically distributed in the molded part Pores to the plastic melt, which does not specifically target the cold Sections of the injection molded part to be cooled are permitted.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demnach, die Temperierung von Formteilen, die bei der Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen eingesetzt werden, zu verbessern und damit insbesondere die Zykluszeit für aufeinanderfolgende Spitzvorgänge zu verkürzen. The object of the present invention is therefore the tempering of Molded parts used in the manufacture of plastic injection molded parts will improve, and in particular the cycle time for to shorten successive sharps.

Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. This task is solved by a method with the characteristics of Claim 1.

Erfindungsgemäß ist also ein Formteil der Spritzgussform eines Formwerkzeugs mit einem Hohlraum ausgestattet, in den ein verdichtetes Gas unter Druck eingefüllt wird. Nachdem der Hohlraum mit Gas befüllt worden ist, wird das Gas entspannt, wodurch es sich in sehr kurzer Zeit sehr stark abkühlt. Auf diese Weise können dem Formteil zeitgenau Kühlpulse appliziert und dadurch eine schnelle Temperierung des Kunststoff-Formteils bewirkt werden. According to the invention is therefore a molded part of the injection mold of a mold equipped with a cavity into which a compressed gas under pressure is filled. After the cavity has been filled with gas, the gas becomes relaxes, which means it cools down very quickly. In this way can apply cooling pulses to the molded part at the right time and thereby a quick Tempering of the molded plastic part can be effected.

Um ein vorbestimmtes Temperaturprofil im Formteil zu erzeugen, ist es vorteilhaft, eine Mehrzahl von aufeinanderfolgenden Kühlpulsen vorzusehen. Dabei wird das Gas intermittierend dem Hohlraum zugeführt und jeweils anschließend entspannt. Die Parameter, die zu einer bestimmten Kühlpulsfolge, und damit zu einem bestimmten Temperaturprofil führen, werden dabei beispielsweise empirisch vor einem Produktionszyklen bestimmt. Geeignete Parameter sind beispielsweise der Anfangsdruck oder die Anfangstemperatur des verdichteten Gases oder der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Kühlpulse. In order to generate a predetermined temperature profile in the molded part, it is advantageous to provide a plurality of successive cooling pulses. It will Gas is intermittently supplied to the cavity and then relaxed in each case. The parameters for a specific cooling pulse sequence, and thus for a certain temperature profile, for example, empirically a production cycle determined. Suitable parameters are, for example Initial pressure or the initial temperature of the compressed gas or the time interval between successive cooling pulses.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Parameter der Kühlpulse, wie etwa die Stärke oder der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Kühlpulse, während des Kunststoff-Spritzvorgangs zu regeln. Dabei wird die Temperatur im Formteil oder in der Kunststoffschmelze, bzw. dem Kunststoff- Spritzgussteil laufend oder in kontinuierlichen Abständen erfasst und als Regelgröße zur Berechnung der entsprechenden Parameter eingesetzt. An advantageous development of the invention provides that the parameters of the Cooling pulses, such as the strength or the time interval in succession Cooling pulses to regulate during the plastic injection process. The Temperature in the molded part or in the plastic melt, or the plastic Injection molded part recorded continuously or at continuous intervals and as Controlled variable used to calculate the corresponding parameters.

Bevorzugt wird das Formteil zusätzlich zur Kühlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einer konventionellen Kühlung unterzogen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Wasserkühlung durch im Formteil hindurchgeführte Kanäle handeln, oder aber - im Falle von porenhaltigen Formteilen aus gesintertem Metall - um die Zuführung eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels in die Poren des Formteils, wie dies beispielsweise in den Druckschriften DE 692 06 405 T2 oder der US 5 021 203 beschrieben wird, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. The molded part is preferably additionally cooled for after Process according to the invention subjected to conventional cooling. It can is, for example, water cooling through in the molded part Trade channels, or - in the case of porous molded parts sintered metal - to supply a gaseous or liquid Coolant in the pores of the molding, such as in the Publications DE 692 06 405 T2 or US 5 021 203 is described which is expressly referred to here.

Spritzgegossene Teile zeigen oft störende Einfallstellen an der Oberfläche, die darauf zurückzuführen sind, dass Spritzgussteile an Stellen mit großer Wanddicke beim Abkühlen einer stärkeren Schrumpfung unterworfen sind. Abhilfe schafft hier das "Gasinnendruckverfahren" (GID), bei dem ein Gas in die noch weiche Seele eines Spritzgussteiles gedrückt wird. Dadurch entsteht zum einen ein Hohlraum, aufgrund dessen die Wandstärke des Spritzgussteils gemindert wird, zum anderen wird die aushärtende Schmelze durch das eingeführte Gas bis zum Erkalten an die Formteilwand gepresst. Um die Ausbildung derartiger Einfallstellen zu vermeiden, sieht somit eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung vor, die Kunststoffschmelze zumindest im Bereich bestimmungsgemäß verdickter Wände des Spritzgussteils einem GID-Verfahren zu unterziehen. Injection molded parts often show annoying sink marks on the surface that are due to the fact that injection molded parts in places with a large wall thickness are subject to greater shrinkage when cooling. The remedy is here the "gas internal pressure process" (GID), in which a gas in the still soft soul an injection molded part is pressed. On the one hand, this creates a cavity, due to which the wall thickness of the injection molded part is reduced to others the hardening melt by the introduced gas up to Cool pressed against the molding wall. To train such Avoiding sink marks is therefore particularly useful Further development of the invention, the plastic melt at least in the area intended thickened walls of the injection molded part a GID process to undergo.

Ein bevorzugtes Gas zum Kühlen des Formkörpers ist Kohlendioxid, das in gasförmigem, flüssigem oder überkritischem Zustand dem Hohlkörper zugeführt wird und das bei einem Entspannungsvorgang, bei der das Kohlendioxid zumindest teilweise in Gasform übergeht, eine besonders gute Kühlwirkung entfaltet. A preferred gas for cooling the molded body is carbon dioxide, which in gaseous, liquid or supercritical state supplied to the hollow body and that during a relaxation process in which the carbon dioxide at least partially passes into gas form, a particularly good cooling effect unfolded.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt vorzugsweise ein Formwerkzeug mit den in Anspruch 7 aufgeführten Merkmalen zum Einsatz. Dieses Formwerkzeug umfasst eine Spritzgussform mit einem Formteil, in welchem Formteil wenigstens ein Hohlraum vorgesehen ist, der mit einer Quelle für ein verdichtetes Gas sowie mit einer Entspannungseinrichtung zur Druckentlastung des Hohlraumes strömungsverbunden ist. To carry out the method according to the invention, preference is given to Molding tool with the features listed in claim 7 for use. This molding tool comprises an injection mold with a molded part, in which molding at least one cavity is provided, which is connected to a source for a compressed gas and with an expansion device for Pressure relief of the cavity is fluidly connected.

Zweckmäßigerweise besteht zwischen dem Hohlraum und einem punkt- oder linienförmigen Bereich auf der Oberfläche des Kunststoff-Spritzgussteils eine wärmeleitendende, jedoch gasdichte Verbindung. Beispielsweise wird eine solche Verbindung durch ein gut wärmeleitendes Material zwischen Hohlraum und der dem Spritzgussteil zugewandten Formfläche des Formteils realisiert. Appropriately, there is between the cavity and a point or linear area on the surface of the plastic injection molded part heat-conducting, but gas-tight connection. For example, such Connection by a good heat-conducting material between the cavity and the realized the molded surface of the molded part facing the injection molded part.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Hohlraum wenigstens ein Kanal vorgesehen ist, der an die beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Oberfläche des Kunststoff-Spritzgussteils zugewandte Formfläche angrenzt. Der Kanal kann dabei durch das Formteil selbst hindurchgeführt oder aber in einem mit dem Formteil innigst verbundenem Einsatz aus einem gut wärmeleitendem Material aufgenommen sein. An advantageous development of the invention provides that as a cavity at least one channel is provided which is connected to the one for the intended purpose Use of the mold surface facing the surface of the plastic injection molding borders. The channel can be passed through the molded part itself or but in an insert that is intimately connected with the molded part heat-conducting material.

Bevorzugt ist der Kanal längs solchen Bereichen der Formfläche des Formkörpers angeordnet, die beim bestimmungsgemäßem Einsatz an verstärkten Wandabschnitten des Kunststoff-Spritzteils angrenzen. The channel along such regions of the shaped surface of the shaped body is preferred arranged that when used as intended on reinforced Adjacent wall sections of the molded plastic part.

Das Formteil kann zweckmäßigerweise mit zusätzlichen Kühleinrichtungen, wie Kanäle oder durchlässige Poren für ein Kühlmittel, versehen sein. The molded part can expediently with additional cooling devices, such as Channels or permeable pores for a coolant may be provided.

Anhand der Zeichnungen sollen nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Based on the drawings, an embodiment of the Invention will be explained in more detail.

In schematischen Ansichten zeigen: Schematic views show:

Fig. 1 einen Teil eines erfindungsgemäßes Formwerkzeug im Längsschnitt und Fig. 1 shows a part of a mold according to the invention in longitudinal section and

Fig. 2 die Regelung einer Gaszuführung in das Formwerkzeug aus Fig. 1 in einem Blockschaltbild. Fig. 2 shows the control of a gas supply in the mold from Fig. 1 in a block diagram.

Das in Fig. 1 ausschnittsweise gezeigte Formwerkzeug 1 zur Herstellung von Kunststoff-Spritzgussteilen umfasst eine Spritzgussform mit zwei Formteilen 2, 3. Zwischen den Formteilen 2, 3 ist ein von Formflächen 4, 5 begrenzter Formhohlraum gebildet, der im bestimmungsgemäßen Einsatz des Formwerkzeugs 1 dazu bestimmt ist, eine Kunststoffschmelze 7 aufzunehmen, aus der sich nach ihrer Erstarrung ein Kunststoff-Spritzgussteil ergibt. Der in Fig. 1 gezeigte Ausschnitt umfasst einen Bereich, in dem die Wand des zu formenden Spritzgussteil eine punkt- oder linienförmige Verstärkungszone 8 aufweist, beispielsweise eine der Stabilisierung dienende Verstärkungsrippe. The molding tool 1 shown in FIG. 1 for producing plastic injection molded parts comprises an injection mold with two molded parts 2 , 3 . Between the mold parts 2 , 3 , a mold cavity delimited by mold surfaces 4 , 5 is formed, which in the intended use of the mold 1 is intended to receive a plastic melt 7 , from which a plastic injection molded part results after it has solidified. The section shown in FIG. 1 comprises an area in which the wall of the injection molded part to be molded has a punctiform or linear reinforcement zone 8 , for example a reinforcement rib serving for stabilization.

Die Erstarrung der Kunststoffschmelze 7 wird durch Wärmeleitung von der Kunststoffschmelze 7 in die Formteile 2, 3 hinein bewirkt. Um diesen Prozess zu beschleunigen, werden die Formteile 2, 3 gekühlt. Hierzu sind in den Formteilen 2, 3 jeweils Kühlkanäle 10, 10', 10", 10''' für ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser, angeordnet. Derartige wasserführende Kühlkanäle 10, 10', 10", 10''' sind bekannter Stand der Technik. The solidification of the plastic melt 7 is brought about by heat conduction from the plastic melt 7 into the molded parts 2 , 3 . In order to accelerate this process, the molded parts 2 , 3 are cooled. For this purpose, cooling channels 10 , 10 ', 10 ", 10 ""are arranged in the molded parts 2 , 3 for a cooling medium, for example water. Such water-carrying cooling channels 10 , 10 ', 10 ", 10 "" are known from the prior art Technology.

Zusätzlich sind bei dem Formwerkzeug 1 im Bereich der Verstärkungszone 8 Kühlkanäle 11, 11', 12, 12" für ein verdichtetes Gas, im Ausführungsbeispiel flüssiges oder überkritisches Kohlendioxid, vorgesehen. Bei den Kühlkanälen 11, 11' handelt es sich um Bohrungen im Formteil 2, die in ihrem Querschnitt dem Außenumfang der Verstärkungszone 8 angepasst sind und in geringem Abstand zur Formfläche 4 im Bereich der Verstärkungszone 8 angeordnet sind. Die Kühlkanäle 12, 12' sind demgegenüber in innigst mit dem Formteil 3 verbundenen Einsätzen 13, 13' aus einem gut wärmeleitenden Material, wie beispielsweise Kupfer, angeordnet. Die Einsätze 13, 13' sind in Nuten 14, 14', die gegenüber der Verstärkungszone 8 im Formteil 3 angeordnet sind, aufgenommen und erstrecken sich mit einer Kühlfläche 15, 15' bis zum Rand der Kunststoffschmelze 7. Zwischen den beiden Einsätzen 13 und 13' ist ein Temperaturfühler 16 eingebaut, der die Temperatur in der Randzone der Kunststoffschmelze 7 misst. Im Ausführungsbeispiel umschließen Einsätze 13, 13' die Kühlkanäle 12, 12' vollständig; es ist jedoch beispielsweise auch vorstellbar, dass die Kühlkanäle in die Oberfläche 5 des Formteils 3 eingefräst und mit einem entsprechenden, gut wärmeleitenden Einsatz lediglich abgedeckt werden. In addition, cooling channels 11 , 11 ′, 12 , 12 ″ are provided for a compressed gas, in the exemplary embodiment liquid or supercritical carbon dioxide, in the molding tool 1 in the region of the reinforcement zone 8. The cooling channels 11 , 11 ′ are bores in the molded part 2 that in cross-section the outer periphery of the gain region are adapted 8 and are arranged at a small distance from the mold surface 4 in the area of the gain region. 8, the cooling channels 12, 12 from a '13 in contrast, are in most intimately associated with the mold part 3 inserts 13' good The inserts 13 , 13 'are received in grooves 14 , 14 ', which are arranged in the molded part 3 opposite the reinforcement zone 8 , and extend with a cooling surface 15 , 15 'to the edge of the plastic melt 7. Between the two inserts 13 and 13 'a temperature sensor 16 is installed, which measures the temperature in the peripheral zone the plastic melt 7 measures. In the exemplary embodiment, inserts 13 , 13 'completely surround the cooling channels 12 , 12 '; However, it is also conceivable, for example, that the cooling channels are milled into the surface 5 of the molded part 3 and are only covered with a corresponding, good heat-conducting insert.

Die Kühlkanäle 11, 12 sind mit einer - aus Fig. 2 ersichtlichen - Zuleitung 18 strömungsverbunden, die an einen Drucktank 19 angeschlossen ist. Im Drucktank 19 wird beispielsweise Kohlendioxid unter Druck im flüssigen Zustand bei Umgebungstemperatur gespeichert. In der Zuleitung 18 ist ferner ein Ventil 20, das den Zustrom von flüssigem Kohlendioxid zu den Kanälen 11, 12 im Formwerkzeug 1 regelt, sowie ein Entspannungsorgan 21 zum Entspannen des in den Kanälen 11, 12 befindlichen flüssigen oder überkritischen Kohlendioxids vorgesehen. Das Ventil 20 und das Entspannungsorgan 21 sind mittels einer elektronischen Steuereinheit 23 steuerbar, die zugleich mit dem Temperaturfühler 16 über eine Messleitung 24 datenverbunden ist. The cooling channels 11 , 12 are fluidly connected to a feed line 18 , which can be seen in FIG. 2, and which is connected to a pressure tank 19 . In the pressure tank 19 , for example, carbon dioxide is stored under pressure in the liquid state at ambient temperature. In the feed line 18 there is also a valve 20 which regulates the inflow of liquid carbon dioxide to the channels 11 , 12 in the mold 1 , and a relaxation element 21 for relaxing the liquid or supercritical carbon dioxide located in the channels 11 , 12 . The valve 20 and the expansion element 21 can be controlled by means of an electronic control unit 23 , which is also data-connected to the temperature sensor 16 via a measuring line 24 .

Beim Einsatz des Formwerkzeugs 1 wird die Kunststoffschmelze 7 unter hohem Druck in den Hohlraum zwischen den Formflächen 4, 5 eingepresst. Durch den Kontakt mit den Formflächen 4, 5 der gekühlten Formteile 2, 3 wird der Kunststoffschmelze 7 Wärme entzogen, wodurch bereits während der Formfüllung zumindest in den Randbereichen der Kunststoffschmelze 7, die den Formflächen 4, 5 benachbart sind, Erstarrung einsetzt. When using the molding tool 1 , the plastic melt 7 is pressed into the cavity between the molding surfaces 4 , 5 under high pressure. Through contact with the shaping surfaces 4, 5 of the cooled mold parts 2, 3 of the plastic melt is withdrawn from 7 heat, thereby already during mold filling at least in the edge regions of the plastic melt 7, employing the shaping surfaces 4, 5 are adjacent to solidification.

Um Einfallstellen oder Blasen an der Oberfläche des fertigen Spritzgussteils zu vermeiden, wird die Kunststoffschmelze im Bereich der Verstärkungszone 8 einem Gasinnendruckverfahren (GID) unterzogen. Dabei wird in die noch flüssige Kunststoffschmelze 7 Gas mit hohem Druck eingepresst. Dadurch bildet sich durch Verdrängen der Kunststoffschmelze 7 im Innern der Verstärkungszone 8, beabstandet von den Formflächen 5, 4, ein Hohlraum 25 aus. Nachdem die Kunststoffschmelze 7 etwas abgekühlt ist, wird nochmals Gas mit etwa 400 bar in den Hohlkörper 25 eingepresst. Nach der vollständigen Erstarrung und Aushärtung der Kunststoffschmelze 7 kann das Gas aus dem Hohlraum 25 zurückgewonnen werden. In order to avoid sink marks or bubbles on the surface of the finished injection molded part, the plastic melt in the area of the reinforcement zone 8 is subjected to an internal gas pressure process (GID). Gas is injected at high pressure into the still molten plastic melt 7 . As a result, a cavity 25 is formed by displacing the plastic melt 7 in the interior of the reinforcement zone 8 , spaced apart from the molding surfaces 5 , 4 . After the plastic melt 7 has cooled somewhat, gas is again pressed into the hollow body 25 at about 400 bar. After the plastic melt 7 has completely solidified and hardened, the gas can be recovered from the cavity 25 .

Während des Erstarrungsvorgangs werden die Formteile 2, 3 gekühlt. Dies erfolgt zum einen dadurch, dass durch die Kanäle 10, 10', 10", 10''' kontinuierlich eine Wasserkühlung stattfindet, zum anderen wird der Bereich um die Verstärkungszone zusätzlich durch Entspannung des verdichteten Gases in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' gekühlt, wie dies im folgenden genauer beschrieben wird. The molded parts 2 , 3 are cooled during the solidification process. This takes place on the one hand by continuously cooling water through the channels 10 , 10 ', 10 ", 10 ''', and on the other hand the area around the reinforcement zone is additionally expanded by relaxing the compressed gas in the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 'cooled, as described in more detail below.

Die Entspannungskühlung in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' wird dadurch erreicht, dass vor Beginn des Kühlvorgangs die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12' mit flüssigem Kohlendioxid einer vorgegebenen, beispielsweise der Umgebungstemperatur entsprechenden, Temperatur gefüllt werden, das aus dem Drucktank 19 durch die Zuleitung 18 herangeführt wurde. Nach Beendigung des Befüllvorgangs wird das Ventil 20 geschlossen und damit die Strömungsverbindung zwischen dem Drucktank 19 und den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' unterbrochen. Anschließend wird das Entspannungsorgan 21 geöffnet. Dabei erfolgt eine schlagartige Entspannung des in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12' befindlichen Kohlendioxids, wobei dieses vom flüssigen in den gasförmigen Zustand bzw. in Kohlendioxidschnee übergeht, wobei letzterer rasch sublimiert. Der Entspannungsvorgang führt zu einer starken Abkühlung des Kohlendioxids in den Kühlkanälen 11, 11', 12, 12', und damit zu einer Abkühlung der Formteile 2, 3 zumindest im Bereich um die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12' herum. Das bei der Entspannung entstehende Kohlendioxidgas wird über eine Ableitung 26 abgeführt und steht einer Wieder- bzw. Weiterverwertung zur Verfügung. The relaxation cooling in the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 ' is achieved in that the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 ' are filled with liquid carbon dioxide of a predetermined temperature, for example corresponding to the ambient temperature, before the start of the cooling process was brought out of the pressure tank 19 through the feed line 18 . After the filling process has ended, the valve 20 is closed and the flow connection between the pressure tank 19 and the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 ' is thus interrupted. The relaxation element 21 is then opened. Sudden relaxation of the carbon dioxide in the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 ' takes place, whereby this changes from the liquid to the gaseous state or into carbon dioxide snow, the latter rapidly sublimating. The expansion process leads to a strong cooling of the carbon dioxide in the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 ', and thus to a cooling of the molded parts 2 , 3 at least in the area around the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 '. The carbon dioxide gas generated during the expansion is discharged via a discharge line 26 and is available for recycling or further use.

Die durch die oben beschriebene Entspannungskühlung erzielbare Kühlwirkung hängt von der Stärke und Anzahl der einzelnen dabei erzeugten Kühlpulse sowie von deren zeitlichem Abstand ab. Die Stärke der Kühlpulse wird insbesondere durch den Druck und der Temperatur des flüssigen Kohlendioxids vor der Entspannung, sowie dem Druck des gasförmigen Kohlendioxids nach der Entspannung bestimmt. Die in einer Zeiteinheit abzugebende Kühlpulsfolge kann dabei für einen Formvorgang fest vorgegeben sein. Die Kühlpulsfolge wird in diesem Fall nach einem fest vorgegebenen Programm durch entsprechende automatische Steuerbefehle der Steuereinheit 23 an das Ventil 21, bzw. das Entspannungsorgan 21 bestimmt. Es ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch vorstellbar, die Erzeugung von Kühlpulsen während des Formvorgangs in Abhängigkeit von einer am Temperaturfühler 16 ermittelten Temperatur durch entsprechende Ansteuerung des Ventils 20 sowie des Entspannungsorgans 21 über die Steuereinheit 23 zu regeln. The cooling effect that can be achieved by the relaxation cooling described above depends on the strength and number of the individual cooling pulses generated in the process and on their time interval. The strength of the cooling pulses is determined in particular by the pressure and the temperature of the liquid carbon dioxide before the expansion, and the pressure of the gaseous carbon dioxide after the expansion. The cooling pulse sequence to be emitted in a time unit can be predefined for a molding process. In this case, the cooling pulse sequence is determined according to a predetermined program by corresponding automatic control commands from the control unit 23 to the valve 21 or the expansion element 21 . However, it is also conceivable within the scope of the invention to regulate the generation of cooling pulses during the molding process as a function of a temperature determined on the temperature sensor 16 by appropriately controlling the valve 20 and the expansion element 21 via the control unit 23 .

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt die Abgabe zeitlich und räumlich gut definierter Kühlpulse an die Kunststoffschmelze 7. Insbesondere können Bereiche der Kunststoffschmelze 7, die eine verstärkte Kühlung erfordern, zielgenau mit einem Kühlpuls definierter Stärke und Dauer beaufschlagt werden. Hierdurch kann der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Produktionszyklen für Kunststoff-Spritzgussteile erheblich verkürzt werden. Bei Anwendung eines GID- Verfahrens dient das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch dazu, um durch eine gezielte Kühlung der Kunststoffschmelze 7 im Bereich der Verstärkungszone 8 eine Blasenbildung während der Anwendung des GID- Verfahrens zu verhindern. With the method according to the invention, it is possible to deliver cooling pulses that are well defined in time and space to the plastic melt 7 . In particular, areas of the plastic melt 7 that require increased cooling can be subjected to a cooling pulse of defined strength and duration in a targeted manner. As a result, the time interval between successive production cycles for plastic injection molded parts can be shortened considerably. When using a GID method, the method according to the invention also serves in particular to prevent bubbles from forming during the application of the GID method by targeted cooling of the plastic melt 7 in the region of the reinforcement zone 8 .

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Kühlung unterschiedlichster Formteile eingesetzt werden. Insbesondere können die Kühlkanäle 11, 11', 12, 12" in Formwerkzeugen aus unterschiedlichsten Materialien eingebaut werden. Es ist demgemäss auch möglich, wenngleich die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, die Formteile des Formwerkzeuges aus gesintertem Metall herzustellen, wobei die Formteile kommunizierende Poren enthalten, wie dies beispielsweise in der DE 692 06 405 T2 beschrieben ist. Bezugszeichenliste 1 Formwerkzeug
2 Formteil
3 Formteil
4 Formfläche
5 Formfläche
6 -
7 Kunststoffschmelze
8 Verstärkungszone
9 -
10, 10', 10", 10"" Kühlkanal (für Wasserkühlung)
11, 11' Kühlkanal
12, 12' Kühlkanal
13, 13' Einsatz
14, 14' Nut
15 Kühlfläche
16 Temperaturfühler
17 -
18 Zuleitung
19 Drucktank
20 Ventil
21 Entspannungsorgan
22 -
23 Steuereinheit
24 Messleitung
25 Hohlraum
26 Ableitung
The method according to the invention can be used for cooling a wide variety of molded parts. In particular, the cooling channels 11 , 11 ', 12 , 12 "can be installed in molds made of a wide variety of materials. Accordingly, although the invention is not limited to this, it is also possible to produce the mold parts of the mold from sintered metal, the mold parts containing communicating pores as is described for example in DE 692 06 405 T2. list of reference Numerals 1 mold
2 molding
3 molding
4 shaped surface
5 molding surface
6 -
7 plastic melt
8 reinforcement zone
9 -
10 , 10 ', 10 ", 10 ""cooling channel (for water cooling)
11 , 11 'cooling channel
12 , 12 'cooling channel
13 , 13 'insert
14 , 14 'groove
15 cooling surface
16 temperature sensors
17 -
18 supply line
19 pressure tank
20 valve
21 relaxation organ
22 -
23 control unit
24 measuring line
25 cavity
26 derivative

Claims

1. A process for the production of plastic injection molded parts, in which a plastic melt ( 7 ) obtained by heating is pressed under pressure into an injection mold of a mold ( 1 ) comprising at least one molded part ( 2 , 3 ) and then cools to form an injection molded part, characterized in that compressed gas for cooling the mold ( 1 ) is filled into a cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ') of the molded part ( 2 , 3 ) under pressure and then expanded.

2. The method according to claim 1, characterized in that in order to achieve a predetermined temperature profile, a sequence of cooling pulses is generated in that the compressed gas is intermittently filled into the cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ') and then relaxed in each case.

3. The method according to claim 2, characterized in that parameters of the cooling pulses, such as pressure or time interval between two cooling pulses, depending on a temperature detected in the molded part ( 2 , 3 ) and / or on the plastic melt ( 8 ) continuously or at regular intervals be managed.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the molded part ( 2 , 3 ) is cooled with a coolant in addition to cooling by the compressed gas.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the plastic melt ( 7 ) at least in the region ( 8 ) of thickened walls simultaneously or with a time delay with the expansion of the compressed gas in the cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ') an internal gas pressure process is subjected.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that gaseous, liquid or supercritical carbon dioxide is used as the compressed gas, which at least partially passes into gas form during expansion in the cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ').

7. Molding tool for performing the method according to one of the preceding claims, with at least one molded part ( 2 , 3 ) for the production of plastic injection molded parts, in which molded part ( 2 , 3 ) at least one cavity is provided which is connected to a source ( 19 ) for a compressed gas and with an expansion device ( 21 ) for relieving pressure in the cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ').

8. Molding tool according to claim 7, characterized in that between the cavity ( 11 , 11 ', 12 , 12 ') and a point or line-shaped area ( 15 , 15 ') on the surface of the plastic injection molded part is a heat-conducting, but gas-tight Connection exists.

9. A molding tool according to claim 7 or 8, characterized in that as a cavity at least one channel ( 11 , 11 ', 12 , 12 ") adjacent to the molding surface of the molding facing the intended use of the surface ( 4 , 5 ) of the plastic injection-molded part. is provided.

10. Molding tool according to claim 9, characterized in that the channel ( 12 , 12 ') in an adjacent to the surface ( 5 ) of the plastic injection molded insert ( 13 , 13 ') is made of good heat-conducting material.

11. Molding tool according to claim 9 or 10, characterized in that the channel ( 11 , 11 ', 12 , 12 ") is arranged along regions of the molding surface which, when used as intended, adjoin reinforced wall sections of the plastic injection-molded part.

12. Molding tool according to one of claims 7 to 11, characterized in that the molded part ( 2 , 3 ) is equipped with additional cooling devices, such as channels ( 10 , 10 ', 10 ", 10 ''') or pores for the transport of a coolant ,