DE69605252T2

DE69605252T2 - Verfahren und form zum spritzgiessen eines gegenstandes und durch dieses verfahren hergestelltes produkt

Info

Publication number: DE69605252T2
Application number: DE69605252T
Authority: DE
Inventors: Marcellis Driessen; Willem Lock
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: JPH09510932A; EP0751858B1; US5997799A; EP0751858A1; DE69605252D1; WO1996022872A1; EP0950493A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spritzgießen eines Gegenstandes, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: das Einspritzen einer bestimmten Menge des flüssigen Materials in eine Form mit einem Gegenstandshohlraum, der die Umrisse des Gegenstandes bestimmt, und mit einem Überlaufraum, der über einen Kanal mit dem Gegenstandsraum eine offene Verbindung hat, das Erzeugen eines ersten Gasvolumens in dem Gegenstandsraum und eines zweiten Gasvolumen in der Form durch Gasinjektion über einen ersten bzw. einen zweiten Gaseingang, wobei der erste Gaseingang mit dem Gegenstandsraum in Verbindung steht, das Erstarren lassen des flüssigen Materials in dem Gegenstandsraum und das Entfernen des Gegenstandes aus dem Gegenstandsraum.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Form zum Spritzgießen eines Gegenstandes, wobei diese Form mit einem Gegenstandsraum versehen ist, der die Umrisse des Gegenstandes bestimmt, sowie mit einem Überlaufraum, der über einen Kanal, einen ersten Gaseingang und einen zweiten Gaseingang zum Einblasen von Gas mit dem Gegenstandsraum eine offene Verbindung hat, wobei dieser erste Gaseingang mit dem Gegenstandsraum in Verbindung steht.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Form sind aus US-A 5.098.637 bekannt, worin der Spritzguss eines hohlen Gegenstandes beschrieben wird. Nach dem darin beschrieben Verfahren wird in den Gegenstandsraum ein heißer und folglich flüssiger Kunststoff eingespritzt, wonach über einen ersten und einen zweiten Gaseingang Gas in den Gegenstandsraum eingespritzt wird, wobei diese Eingänge in dem Gegenstandsraum enden. Die Injektion von Gas über zwei Gaseingänge führt zu zwei Gasvolumen, die durch ein Volumen flüssigen Kunststoffs voneinander getrennt sind. Das Gas dringt einen Teil des flüssigen Kunststoffes in den Überlaufraum, wodurch zwei Hohlräume in dem Gegenstand entstehen, die durch eine Kunststoffwand voneinander getrennt sind. Zum Schluss erstarrt sich der Kunststoff durch Abkühlung, wonach der Gegenstand dem Gegenstandsraum entnommen wird und die Kunststoffanspritzteile aus den Überlaufraum entfernt werden. Das Volumen des Überlaufraums wird durch eine Einstellschraube vor dem Spritzgussvorgang eingestellt. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist aber das Fehlen einer Einstelmöglichkeit während des Spritzgussvorgangs.
Es ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Form zu schaffen mit dem bzw. der die Verteilung einer Menge in die Form gespritzten Materials zwischen dem Gegenstandsraum und dem Überlaufraum geregelt werden kann. Das Verfahren nach der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass über den zweiten, in den Überlaufraum mündenden Gaseingang Gas in den Überlaufraum eingespritzt wird. Dadurch, dass in den Überlaufraum Gas injiziert wird, wird die Menge des Materials, das sich in dem Überlaufraum befinden kann, beschränkt. Durch Regelung dieser Gasinjektion kann die Verteilung des in die Form eingespritzten Materials zwischen dem Gegenstandsraum und dem Überlaufraum während des Spritzgussvorgangs geregelt werden.
Es sei bemerkt, dass das Injizieren von Gas in einen Überlaufraum an sich aus US-A-3.044.118 bekannt ist. In dieser Patentschrift wird die Herstellung eines Gegenstandes beschrieben, der dadurch geformt wir, dass ein heißer und dadurch flüssiger Kunststoff in einen Gegenstandsraum gespritzt und danach durch Abkühlung zum Erstarren gebracht wird. Beim Abkühlen schrumpft der Kunststoff, wodurch das Volumen des Kunststoffs abnimmt. Damit dem Gegenstandsraum Kunststoff zugeführt werden kann, hat dieser Gegenstandsraum mit einem Überlaufraum, der ebenfalls mit dem flüssigen Kunststoff gefüllt wird, eine offene Verbindung. Nach dem Einspritzvorgang des Kunststoffes wird in den Überlaufraum Gas eingespritzt, wobei dieses Gas Kunststoff aus dem Überlaufraum in den Gegenstandsraum treibt um die Volumenverringerung des Kunststoffes in dem Gegenstandsraum auszugleichen. Der Materialstrom von dem Überlaufraum zu dem Gegenstandsraum wird durch die Schrumpfung des Kunststoffes in dem Gegenstandsraum bestimmt und wird folglich nicht geregelt.
Weiterhin sei bemerkt, dass die Formung eines Hohlraums in einem Spritzgussgegenstand surch Gasinjektion in einen Überlaufraum aus US-A-5.069.859 bekannt ist. Bei dem in dieser Patentschrift beschriebenen Spritzgussverfahren wird das Einspritzen von gas in den Gegenstandsraum und in den Überlaufraum nicht kom biniert und ist deswegen keine Regelung der Verteilung des Materials über den Gegenstandsraum und den Überlaufraum möglich.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass das Einspritzen von Gas über den ersten Gaseingang zu einem anderen Zeitpunkt anfängt als das Einspritzen von Gas über den zweiten Gaseingang. Dadurch, dass zwischen der Einspritzung von Gas über den ersten und den zweiten Gaseingang ein Zeitunterschied vorgesehen wird, kann das Inhaltsverhältnis der beiden Gasvolumen geregelt werden. Das Gas, das über einen der Gaseingänge als erstes eingespritzt wird, wird während der ersten Phase relativ schnell ein Volumen haben mit einem Inhalt zur Größe der Differenz zwischen dem Inhalt der Hohlräume zusammen und dem Volumen des Materials in den Hohlräumen. Während einer zweiten Phase wird der Inhalt dieses Gasvolumens relativ langsam dadurch zunehmen, dass das Material durch Abkühlung schrumpft. Während dieser Phasen wird das noch flüssige Material durch das Gas verdrängt. Zu dem Zeitpunkt, wo über den anderen Gaseingang Gas eingespritzt wird, wird ein nachfolgendes Gasvolumen erzeugt werden. Der Inhalt dieses nächsten Gasvolumens ist abhängig von dem Raum, der durch Verdrängung und Schrumpfung des Material noch verfügbar wird und ist dadurch abhängig von dem Zeitverlauf zwischen der ersten und der zweiten Gaseinspritzung.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass zwischen den Gasvolumen ein Druckunterschied vorgesehen wird. Zwischen den Gasvolumen wird sich eine Menge flüssigen Materials befinden, das sich in der Richtung des Gasvolumens mit dem niedrigeren Druck verlagern wird. Dadurch kann die Verdrängung von Material von und zu dem Überlaufraum durch Regelung des Drucks in den beiden Gasvolumen geregelt werden. Auf diese Weise lassen sich massiv gefüllte dicke Gegenstandsteile und dadurch dünne Stellen vermeiden. Dadurch, dass massive Teile in dem Gegenstand vermieden werden, wird eine schnellere Abkühlung des Gegenstandes erzielt. Auch kann das noch flüssige Material zu einer Stelle gedrängt werden, wo eine massive Füllung in dem Gegenstand gerade erforderlich ist, damit diese Stelle extra stark wird. Es ist sogar möglich, das noch flüssige Material zwischen den Gaseingängen dadurch hin und her zu verlagern, dass der Druckunterschied jeweils ein anderes Vorzeichen bekommt. Dabei wird dann jeweils eine Schicht des Materials an der bereits erstarrten Wand des Hohlraums in dem Gegenstand zurückbleiben. Auf diese Weise wird nahezu das ganze flüssige Material letzten Endes über die genannte Wand verbreitet werden.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass über einen in der Nähe eines Sackteils des Gegenstandsraums angeschlossenen Kanal Material in den Überlaufraum gedrängt wird. Beim Einspritzen von Gas in den Gegenstandsraum kann das Gas das flüssige Material in einem Sackteil der Form nicht verlagern. Dadurch entsteht nach Erstarrung dieses flüssigen Materials in dem Gegenstand ein massiver Teil, der als sog. "blindes Ende" bekannt ist. Ein "blindes Ende" hat den Nachteil, dass durch Schrumpf des massiven Teils Mulden an der Oberfläche des Gegenstandes entstehen können. Außerdem braucht ein massiver Teil eine länger Zeit zum Abkühlen, so dass die Zykluszeit eines Spritzgussvorgangs relativ lange ist. Dadurch, dass der Sackteil mit einem Überlaufraum verbunden wird, kann der Überschuss an flüssigem Material fast völlig in diesen Überlaufraum gedrängt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens nach der Erfindung ist, dass durch Einspritzung von Gas in den Überlaufraum die Menge des in den Überlaufraum fließenden Materials, derart gesteuert werden kann, dass gerade genügend Material aus dem Gegenstandsraum gedrückt wird und dass dies zu dem richtigen Augenblick geschieht. Dabei kann dieser Prozess derart gesteuert werden, dass der Kanal zwischen dem Gegenstandsraum und dem Überlaufraum immer mit Material gefüllt ist. Dies ist vorteilhaft, weil, wenn das Gas auch in den Kanal eindringt, wie beispielsweise bei dem Verfahren nach der oben genannten Patentschrift US-A-5.069.859, beim Entfernen des in dem Kanal ausgehärteten Materials in dem Gegenstand ein Loch entsteht.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass über einen in der Nähe einer Stelle in dem Gegenstandsraum, wo zwei Ströme flüssigen Materials zusammentreffen, angeschlossenen Kanal Material in den Überlaufraum gedrängt wird. Bei einer Vielzahl erwünschter Formen eines Gegenstandes gibt es Stellen in dem Gegenstandsraum, wo zwei Materialströme, die je einer anderen Strecke folgten, zusammentreffen. Die Grenzfläche dieser Materialströme ist oft als sog. Flusslinie in dem Gegenstand sichtbar, weil der Umriss des Gegenstandes nicht völlig mit dem der Wand des Gegenstandsraums übereinstimmt. Außerdem bildet eine Flusslinie eine Schwachstelle zwischen zwei Gegenstandsteilen. Insbesondere wenn sich die Flusslinie in einer dünnen Wand des Gegenstandes befindet, zerbricht der Gegenstand an der Stelle der Flusslinie leicht. Durch die oben stehenden Maßnahmen wird die Bildung einer derartigen Flusslinie vermieden. An der Stelle, wo die Materialströme zusammentreffen, fließt ein Teil des Materials in den Überlaufraum, wodurch eine gute Mischung der beiden Materialströme erreicht wird. Durch diese Mischung wird die Bildung von Fließlinien vermieden und wird ein stärkerer Gegenstand erhalten.
Der Querschnitt des den Gegenstandsraum und den Überlaufraum verbindenden Kanals hat vorzugsweise in wenigstens einer Richtung eine geringe Abmessung. Dadurch wird die Mischung der Materialströme gefördert und der Gegenstand kann nach Entfernung aus dem Gegenstandsraum leicht von dem Material entfernt werden, das durch den Kanal und den Überlaufraum geformt worden ist.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Druck des zweiten Gasvolumens während einer ersten Periode niedriger und während einer zweiten Periode gegenüber dem Druck in dem ersten Gasvolumen wenigstens gleich eingestellt wird. Durch diese Maßnahmen wird das Material während der ersten Periode in den Überlaufraum gedrängt. Während der zweiten Periode strömt durch den Druckunterschied des Gases in dem Überlaufraum und des Gases in dem Gegenstandsraum Material aus dem Überlaufraum in den Gegenstandsraum zurück. Dadurch, dass man den Druck in dem Überlaufraum während der zweiten Periode höher macht als der Druck in dem Gegenstandsraum wird dieses Zurückströmen gefördert. Falls der Kanal zu dem Überlaufraum sich an den Gegenstandsraum anschließt, und zwar an einer Stelle, wo zwei Ströme flüssigen Materials zusammentreffen, wird die Mischung der Materialströme gefördert.
Eine Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass zwischen den Gasvolumen ein wechselnder Druckunterschied vorgesehen wird, und zwar derart, dass die Größe der Gasvolumen abwechselnd ansteigt und sinkt. Es ist ebenfalls möglich, das noch flüssige Material zwischen zwei Gaseingängen hin und her zu verlagern, indem jeweils das Vorzeichen des Druckunterschiedes umgekehrt wird, wen die beiden Gaseingänge in einem bestimmten Abstand voneinander in den Gegenstandsraum münden. Dabei wird eine dünne Schicht des noch flüssigen Materials jeweils an der bereits erstarrten Wand des Hohlraums in dem Ge genstand zurückbleiben. Auf diese Weise wird letzten Endes das flüssige Material über diese Wand verbreitet, so dass ein Hohlraum geformt wird.
Die Form nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der zweite Gaseingang zum Einspritzen von Gas in den Überlaufraum mündet. Diese Form eignet sich zum Anwenden des Verfahrens nach der Erfindung.
Eine Ausführungsform der Form nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, dass der Kanal in der Nähe eines Sackteils des Gegenstandsraums an diesen Gegenstandsraum angeschlossen ist.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren nach der Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Spritzgussanlage zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Form nach der Erfindung beim Durchführen einer Abwandlung des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 3 ein Beispiel des eingestellten Drucks als Funktion der Zeit bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Form nach der Erfindung bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 5 eine Einzelheit der Form nach Fig. 4 während einer ersten Phase einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 6 eine Einzelheit der Fig. 4 während einer zweiten Phase einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 7 eine Einzelheit der Fig. 4 während einer dritten Phase einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 8 eine Einzelheit der Fig. 4 während einer vierten Phase einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 9 ein anderes Ausführungsbeispiel der Form nach der Erfindung während einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung,
Fig. 10 die Form nach Fig. 9 während einer zweiten Phase der weiteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung.
Es sei bemerkt, dass die Ausführungsformen schematisch dargestellt sind und die Figuren in beliebigem und nicht immer übereinstimmendem Maßstab gezeichnet worden sind.
Fig. 1 zeigt eine Spritzgussanlage zum Anwenden des Verfahrens nach der Erfindung. Die Spritzgussanlage umfasst die Gaszufuhranlage 100, eine Pressform 60 und eine an sich bekannte Werkstoffzufuhranlage 90. Die Gaszufuhranlage 100 umfasst einen Gaszufuhrkanal 73, der über einen ersten Gasregler 85 mit einem ersten Gasausgang 75 verbunden ist, und mit einem zweiten Gasregler 87, der mit einem zweiten Gasausgang 77 verbunden ist. Mit dieser Gaszufuhranlage 100 kann Gas aus einem mit dem Gaszufuhrkanal 73 verbundenen Vorratsbehälter 71 über die Gasausgänge 75 und 77 und die Gaseingänge 51 und 52 in eine Pressform 60 eingespritzt werden. Die Gasregler 85 und 87 umfassen eine Anzahl paralleler Kanäle 79, die mit je einem Druckregler 81 und einem elektrisch steuerbaren Ventil 83 versehen sind, mit denen die Kanäle 79 abgesperrt werden können. Die Druckregler 81 sind mit einer Belüftung zum Abblasen von Gas in die Umgebung versehen, so dass sie den Druck auch senken können. Dadurch, dass jeder der Druckregler 81 auf einen anderen Wert eingestellt wird, kann Druck eines Gasvolumens, das mit dem zugeordneten Gasausgang verbunden ist, auf einen der eingestellten Werte eingestellt werden, indem eines der Ventile 83 geöffnet und die anderen geschlossen werden. Zum Steuern der Ventile 83 ist die Gaszufuhranlage 100 mit einer Steuereinheit 89 versehen. Diese Steuereinheit 89 ist derart ausgebildet, dass damit wenigstens zwei Gasregler 85 und 87 entsprechend einem vorher eingestellten Programm gesteuert werden können.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform 60 der Pressform nach der Erfindung. Die Pressform 60 umfasst einen oberen Formteil 61 und einen unteren Formteil 62, in denen ein Gegenstandsraum 10 und ein Überlaufraum 20 gebildet sind. Der Überlaufraum 20 hat eine offene Verbindung mit dem Gegenstandsraum 10 mittels eines Kanals 30. Über eine Anspritzöffnung 63 und einen Anspritzka nal 9 wird ein warmer und dadurch flüssiger Werkstoff, in diesem Fall ein Kunststoff 1, in die Pressform 60 gespritzt. Die Form 60 ist mit einem ersten Gaseingang 51 versehen, der in den Gegenstandsraum 10 mündet. Weiterhin ist die Form 60 mit einem zweiten Gaseingang 52 versehen, der in den Überlaufraum 20 mündet. In dem Gegenstandsraum 10 wird ein Gasvolumen 41 gebildet, indem über den ersten Gaseingang 51 Gas eingespritzt wird. In dem Überlaufraum 20 wird ein zweites Gasvolumen 42 gebildet, indem über den zweiten Gaseingang 52 Gas eingespritzt wird. Der Werkstoff 1, der sich an der Wand 11 des Gegenstandsraums 10 befindet, kühlt durch den Kontakt mit der Wand 11 schnell ab. Durch diese Kühlung erstarrt der Werkstoff in der Nähe der Wand 11. Der Werkstoff in dem Kern des Gegenstandsraums 10 ist noch gewisse Zeit flüssig, weil diese Masse ihre Wärme über den in der Nähe der Wand 11 liegenden Werkstoff 1 ableiten muss. Der noch flüssige Werkstoff in dem Kern des Gegenstandsraums 10 wird durch das Gas, das über den ersten Gaseingang 51 eingespritzt wird, leicht verlagert. Dadurch entsteht ein erstes Gasvolumen 41, das in dem Kern des zu erzeugenden Gegenstandes einen Hohlraum bildet. Der Inhalt des Gasvolumens 41 ist abhängig von der Materialmenge 1, die in die Pressform 60 eingespritzt wird und von der Schrumpfung des Werkstoffs 1 beim Abkühlen abhängig. Nach einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird das Gas gleichzeitig über den ersten Gaseingang 51 und den zweiten Gaseingang 52 eingespritzt. Das Einspritzen von Gas über den ersten Gaseingang 51 erfolgt mit einem höheren Druck als das Einspritzen von Gas über den zweiten Gaseingang 52. Durch den höheren Druck in dem ersten Gasvolumen 41 gegenüber dem zweiten Gasvolumen 42 wird wenigstens ein Teil des flüssigen Werkstoffs zwischen den zwei Gasvolumen in den Überlaufraum 20 gepresst. Nach bestimmter Zeit wird der Druck in dem Gasvolumen 42 dem Druck in dem ersten Gasvolumen 41 entsprechend gemacht. Wenn der Druck in den beiden Gasvolumen gleich ist, wird das Volumen flüssigen Werkstoffs nicht mehr verlagert. Der erzeugte Druckunterschied zwischen den Gasvolumen 41 und 42 und die Zeit, in der dieser Druckunterschied beibehalten wird, bestimmt die Werkstoffmenge, die in den Überlaufraum 20 strömt. Dadurch, dass dieser Druckunterschied und die bestimmte Zeit eingestellt werden, kann der Werkstoffstrom von und zu dem Überlaufraum 20 geregelt werden.
In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kanal 30 an den Gegenstandsraum 10 in der Nähe eines Sackteils 13 des Gegenstandsraums angeschlossen. Wenn das Gasvolumen 41 sich nicht ganz bis in den Sackteil 13 des Gegenstandsraums 10 erstreckt, entsteht ein massiv gefüllter Teil. Ein derartiger massiv gefüllter Teil braucht mehr Zeit zum Abkühlen. Dadurch nimmt die Aufenthaltszeit des Gegenstandes in der Pressform 60 zu, was die Fertigungskosten des Gegenstandes steigert. Ein weiterer Nachteil eines derartigen massiven Gegenstandsteils ist, dass beim Abkühlen der Werkstoff 1, durch Schrumpfwirkung des Werkstoffs, sich örtlich von der Wand 11 des Gegenstandsraums 10 lösen kann. Dadurch entstehen sog. Senken. Eine Senke ist eine Stelle des Gegenstandes, wo ein teil der Oberfläche gegenüber den anderen Teilen der Oberfläche tiefer liegt. Eine derartige Senke ist an dem Gegenstand gut sichtbar und verleiht demselben und beeinträchtigt die Qualität des Aussehens. In den hohlen Teilen des Gegenstandes treten solche Senken nicht auf, weil das Gas den Werkstoff 1 gegen die Wand 11 des Gegenstandsraums 10 drückt. Mit den Maßnahmen nach der Erfindung kann man gerade soviel Werkstoff 1 in den Überlaufraum 20 strömen lassen, dass das erste Gasvolumen 41 sich bis in den Sackteil 13 des Gegenstandsraums 10 erstreckt.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel des eingestellten Drucks für das erste 41 und das zweite Gasvolumen 42 als Funktion der Zeit, während einer Ausführungsform des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung. Dabei ist der Druck in dem ersten Gasvolumen 41 mit dem Bezugszeichen 111 angegeben und der Druck in dem zweiten Gasvolumen 42 mit dem Bezugszeichen 112. Durch diese Maßnahmen wird Werkstoff während einer ersten Periode in den Überlaufraum 20 getrieben bei der Erzeugung des ersten Gasvolumens 41 (siehe Fig. 2). Während einer zweiten Periode wird Werkstoff aus dem Überlaufraum 20 in den Gegenstandsraum 10 zurückgetrieben, und zwar dadurch, dass der Druck des Gases in dem zweiten Gasvolumen 42 höher eingestellt ist als der Druck in dem ersten Gasvolumen 41. Durch Zurücktreibung von Werkstoff zu dem Gegenstandsraum 10 wird Senkenbildung weiter vermieden.
Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Pressform 60 nach der Erfindung, und zwar während einer ersten Phase einer anderen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. In dieser ersten Phase wird Werkstoff 1 in den Gegenstandsraum 10 eingespritzt. Die Form des Gegenstandsraums 10 ist derart, dass der Werkstoff sich in zwei Werkstoffströme spaltet, die durch die Fließfronten 3 und 5 begrenzt werden. Der Gegenstandsraum 10 hat außerdem eine derartige Form, dass an einer Stelle 15 in dem Gegenstandsraum 10 die Fließfronten 3 und 5 der zwei Werkstoffströme sich treffen. An der genannten Stelle 15 ist ein Kanal 30 an den Gegenstandsraum 10 angeschlossen, wobei dieser Kanal den Gegenstandsraum 10 mit einem Überlaufraum 20 verbindet. Die Pressform 60 ist mit einem ersten Gaseingang 51 versehen, der in dem Anspritzkanal 9 vorgesehen ist und über diesen Anspritzkanal in den Gegenstandsraum 10 mündet.
Fig. 5 zeigt eine Einzelheit der Pressform 60 nach Fig. 4. An der Stelle 15 stoßen die Fließfront 3 und die Fließfront 5 aufeinander. Beim Fehlen des Kanals 30, der den Gegenstandraum 10 mit dem Überlaufraum 20 verbindet, würde ungenügend Vermischung der beiden Werkstoffströme stattfinden. Dadurch würde an der Stelle 15 eine sog. Fließnaht entstehen. Eine derartige Fließnaht ist an dem gegenstand sichtbar und beeinträchtigt die äußere Qualität. Außerdem tritt an der Stelle der Fließnaht leicht Bruch auf, weil die Moleküle des Werkstoffs nicht über die Fließnaht hinaus ineinandergreifen.
Fig. 6 zeigt dieselbe Einzelheit wie Fig. 5, dann aber in einer zweiten Phase der Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. Dadurch, dass der Kanal 30 in der Nähe der Stelle vorgesehen wird, wo die Werkstoffströme aufeinander treffen, fließen die Werkstoffströme in den Überlaufraum 20.
Fig. 7 zeigt die Einzelheit nach Fig. 5 und 6 in einer dritte Phase der Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. In dieser Phase ist der Überlaufraum 20 völlig mit Werkstoff 1 gefüllt. Die zwei Werkstoffströme haben sich beim Füllen des Überlaufraums 20 vermischt. Der Gaseingang 52 ist derart vorgesehen, dass er bei einem gefüllten Überlaufraum 20 völlig mit Werkstoff 1 umgeben ist. Die Gefahr vor dem sog. Gasausbruch, wobei das Gas in die Umgebung wegleckt, wird dadurch minimiert. Wenn der Überlaufraum 20 zu dem Zeitpunkt, wo Gas in den Überlaufraum eingespritzt wird, noch nicht völlig mit Werkstoff 1 gefüllt ist, gibt es die Gefahr, dass das Gas aus dem Werkstoff ausbricht und über einen Spalt in die Pressform 60 wegleckt, wodurch der Druck nicht auf dem gewünschten Stand bleibt. Durch die genannte Maßnahme ist der Überlaufraum 20 gut mit Werkstoff 1 gefüllt, so dass ein Spalt mit einer Werkstoffschicht abgedichtet werden kann, die an allen Seiten gut von den Wänden des Hohlraums unterstützt wird. Der Werkstoff ist viel visköser als das Gas und kann dadurch nicht schnell durch einen Spalt weglecken. Auf diese Weise wird das Gas durch den Werkstoff eingeschlossen.
Fig. 8 zeigt dieselbe Einzelheit wie die Fig. 5, 6 und 7, hier aber in einer vierten Phase einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. In der vierten Phase wird durch den zweiten Gaseingang 52 Gas mit einem höheren Druck als der in dem Gegenstandsraum 10 in den Überlaufraum 20 eingespritzt. Dadurch wird ein Gasvolumen 42 erzeugt und der Werkstoff 1 in dem Überlaufraum 20 wird teilweisse wieder über den Kanal 30 in den Gegenstandsraum 10 getrieben. Durch diese Zurücktreibung werden die Werkstoffströme noch besser vermischt, so dass die Bildung einer Fließnaht vermieden wird. Außerdem wird durch die Zurücktreibung von Werkstoff der Schrumpfeffekt des Werkstoffs in dem Gegenstandsraum 10 ausgeglichen.
Fig. 9 zeigt eine folgende Ausführungsform einer Formpresse 60 nach der Erfindung während einer nachfolgenden Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. In der Pressform befindet sich ein Gegenstandsraum 10 und ein Überlaufraum 20, die mittels eines Kanals 30 miteinander in offener Verbindung stehen. Der Gegenstandsraum 10 wird über eine Anspritzdüse 69 zu 95% mit flüssigem Werkstoff gefüllt. Danach wird über den ersten Gaseingang 51, der sich in der Anspritzdüse 69 befindet, Gas eingespritzt, so dass ein erstes Gasvolumen 41 in dem Gegenstandsraum erzeugt wird. Der zweite Gaseingang 52, der sich in dem Überlaufraum befindet, hat einen niedrigeren Gasdruck als der erste Gasdruck. Dadurch, dass der Druckunterschied beherrscht wird, wird die Verlagerung des noch flüssigen Werkstoffs in dem Überlaufraum 20 beherrscht.
Fig. 10 zeigt die Pressform nach Fig. 9 in einer nachfolgenden Stufe einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung. Während dieser nachfolgenden Phase wird über den zweiten Gaseingag 52 Gas in den Überlaufraum 20 eingespritzt, und zwar mit einem höheren Druck als der in dem ersten Gasvolumen 41. Dadurch entsteht ein zweites Gasvolumen 42, das von dem ersten Gasvolumen 41 durch eine Meng flüssigen Werkstoffs 12 getrennt ist. Dadurch, dass man den Druck in dem zweiten Gasvolumen 42 einige Zeit steigert gegenüber dem Druck in dem ersten Gasvolumen 41, erstreckt sich das zweite Gasvolumen 42 bis in den Gegenstandsraum 10. Dadurch wird der noch flüssige Werkstoff 12 an eine Stelle getrieben, wo gerade eine massive Füllung in dem Gegenstand erforderlich ist um an dieser Stelle eine extra Stärke zu erzielen. Es ist sogar möglich, den noch flüssigen Werkstoff dadurch hin- und wieder zu treiben, dass zwischen den Gasvolumen 41 und 42 den Gasunterschied jeweils im Vorzeichen umgekehrt wird. Dabei wird dann jeweils eine Werkstoffschicht an der bereits erstarrten Wand 17 des Hohlraums des Gegenstandes zurückbleiben, wodurch die Menge flüssigen Werkstoffs 12 abnimmt. Letzten Endes kann dann der noch restliche flüssige Werkstoff 12 in den Überlaufraum 20 getrieben werden, indem der Druck in dem ersten Gasvolumen 41 höher gemacht wird als der Druck in dem zweiten Gasvolumen 42. Mit dieser letzteren Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird dann ein völlig hohler Gegenstand erhalten, wobei jedoch die Werkstoffmenge, die letzten Endes in dem Überlaufraum 20 zurückbleibt, sich beschränkt. Durch diese Beschränkung kann der Werkstoff in dem Überlaufraum 20 relativ schnell abkühlen und wird im Vergleich zu einem Verfahren, bei dem der ganze Überlaufraum mit Werkstoff gefüllt wird, weniger Abfallwerkstoff erzeugt. Der sich in dem Überlaufraum 29 erstarrende Werkstoff wird nämlich von dem Gegenstand entfernt und kann deswegen als Abfallwerkstoff betrachtet werden.
Im Rahmen der Erfindung sind noch mehrere andere Ausführungsformen möglich. So können mehrere Überlaufräume 20 in der Pressform 60 vorgesehen sein. Außerdem können Vorteile der Erfindung auch mit Ausführungsformen erzielt werden, bei denen der zweite Gaseingang 52 unmittelbar in den Gegenstandsraum 10 mündet. Außerdem lässt sich die Erfindung auch anwenden bei Spritzgussverfahren, bei denen der Werkstoff aus Metall, aus mit Metallteilchen gefülltem Kunststoff oder aus Metalllegierungen besteht.

Claims

1. Verfahren zum Spritzgießen eines Gegenstandes, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst:

- das Einspritzen einer bestimmten Menge des flüssigen Werkstoffs (1)in eine Form (60) mit einem Gegenstandsraum (10), der die Umrisse des Gegenstandes bestimmt, und mit einem Überlaufraum (20), der über einen Kanal (30) mit dem Gegenstandsraum eine offene Verbindung hat,

- das Erzeugen eines ersten Gasvolumens (41) in dem Gegenstandsraum und eines zweiten Gasvolumen (42) in der Pressform durch Gasinjektion über einen ersten Gaseingang (51) bzw. einen zweiten Gaseingang (52), wobei der erste Gaseingang mit dem Gegenstandsraum in Verbindung steht,

- das Erstarren lassen des flüssigen Werkstoffs in dem Gegenstandsraum und

- das Entfernen des Gegenstandes aus dem Gegenstandsraum, dadurch gekennzeichnet, dass über den zweiten, in den Überlaufraum mündenden Gaseingang (52) Gas in den Überlaufraum (20) eingespritzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen von Gas über den ersten Gaseingang (51) zu einem anderen Zeitpunkt anfängt als das Einspritzen von Gas über den zweiten Gaseingang (52).

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gasvolumen (41, 42) ein Druckunterschied vorgesehen wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen in der Nähe eines Sackteils (13) des Gegenstandsraums angeschlossenen Kanal (30) Werkstoff (1) in den Überlaufraum (20) gedrängt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen in der Nähe einer Stelle in dem Gegenstandsraum, wo zwei Ströme (3, 5) flüssigen Werkstoffs (1) zusammentreffen, angeschlossenen Kanal (30) Werkstoff (1) in den Überlaufraum (20) gedrängt wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des zweiten Gasvolumens (42) während einer ersten Periode niedriger ist und während einer zweiten Periode gegenüber dem Druck in dem ersten Gasvolumen (41) wenigstens gleich eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Gasvolumen (41, 42) ein wechselnder Druckunterschied vorgesehen wird, und zwar derart, dass die Größe der Gasvolumen abwechselnd ansteigt und sinkt.

8. Pressform zum Spritzgießen eines Gegenstandes, wobei diese Form die nachfolgenden Teile aufweist:

- einen Gegenstandsraum (10), der die Umrisse des Gegenstandes bestimmt, sowie einen Überlaufraum (20), der über einen Kanal (30) mit dem Gegenstandsraum in offener Verbindung steht,

- einen ersten Gaseingang (51) und einen zweiten Gaseingang (52) zum Einblasen von Gas (41, 42), wobei der erste Gaseingang mit dem Gegenstandsraum eine offene Verbindung hat,

dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gaseingang (52) zum Einblasen von Gas in den Überlaufraum mündet.

9. Form (60) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (30) in der Nähe eines Sackteils (13) des Gegenstandsraums an diesen Gegenstandsraum (10) angeschlossen ist.