AT12415U1 - Verfahren zur herstellung eines mehrkomponentigen spritzgiessteils - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines zumindest zweikomponentigen Spritzgießteils (5) in einem Werkzeug (6) einer Spritzgießmaschine (15), wobei das Werkzeug (6) eine erste Werkzeughälfte (1) und eine zweite Werkzeughälfte (2), die relativ zueinander bewegbar sind, aufweist und wobei zwischen den Werkzeughälften (1, 2) zumindest eine erste Kavität (3) zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer ersten Spritzgießkomponente (8) und eine zweite Kavität (4) zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer zweiten Spritzgießkomponente (9) ausgebildet sind, wobei die beiden Spritzgießteile (8, 9) nach im Wesentlichen vollständigen Aushärten in einer gemeinsamen Kavität (32) verbunden werden, wobei das erste Spritzgießteil (8) beim Aushärten und beim Verbinden mit dem zweiten Spritzgießteil (9) an einer die erste Kavität (3) mitbildende Formoberfläche (33) der ersten Werkzeughälfte (1) anliegend verbleibt, während das zweite Spritzgießteil (9) beim Aushärten und beim Verbinden mit dem ersten Spritzgießteil (8) an einer die zweite Kavität (4) mitbildende Formoberfläche (34) der zweiten Werkzeughälfte (2) anliegend verbleibt.

Description

österreichisches Patentamt AT 12 415 Ul 2012-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zwei- bzw. mehrkomponenti-gen Spritzgießteils in einem Werkzeug einer Spritzgießmaschine, wobei das Werkzeug eine erste Werkzeughälfte und eine zweite Werkzeughälfte, die relativ zueinander bewegbar sind, aufweist und wobei zwischen den Werkzeughälften zumindest eine erste Kavität zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer ersten Spritzgießkomponente und eine zweite Kavität zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer zweiten Spritzgießkomponente ausgebildet sind, wobei die beiden Spritzgießteile nach im Wesentlichen vollständigen Aushärten in einer gemeinsamen Kavität verbunden werden. Weiters betrifft die Erfindung eine Spritzgießmaschine zum Herstellen eines zwei- bzw. mehrkomponen-tigen Spritzgießteils gemäß einem solchen Verfahren.

[0002] Die Herstellung dickwandiger Kunststoffteile, wie optische Linsen, ist mit Herausforderungen verbunden. Zum Beispiel steigt die Kühlzeit im Spritzgießverfahren mit dem Quadrat der Wanddicke. Die typische Wanddicke beim Spritzguss kann mit rund 2,5 mm angegeben werden. Für dickwandige Teile mit deutlich höherer Wanddicke sind oft Zykluszeiten von einigen bis mehreren Minuten erforderlich.

[0003] Anforderungen an die Konturtreue sind für dickwandige Bauteile besonders schwer zu erfüllen, da die Schwindung mit zunehmender Dicke zunimmt und es daher in den dickwandigen Bereichen zu Einfallstellen kommt.

[0004] Dem kann beim Spritzgießen nur mit sehr langen Nachdruckzeiten bzw. beim Spritzprägen nur mit sehr langen Prägezeiten entgegengewirkt werden. Die effektive Nachdruckdauer ist jedoch begrenzt durch das Einfrieren des Angusses und beim Prägen durch die Ausbildung einer erstarrten Randschicht. Beim Spritzgießen ist also ein sehr dicker Anguss erforderlich, was einen höheren Materialverbrauch zur Folge hat.

[0005] Es gibt bereits Ansätze, dickwandige Bauteile in einem 2-stufigen Verfahren herzustellen. Dabei wird ein dünneres Bauteil gespritzt und in einem zweiten Schritt mit demselben Kunststoff überspritzt, um zur endgültigen Bauteilwanddicke und -geometrie zu gelangen.

[0006] Auch drei- oder mehrstufige Verfahren ähnlicher Art sind bekannt. Dazu beschreibt die DE 102 26 892 A1 unter anderem die Möglichkeit, zuerst Außenschichten zu spritzen und diese dann durch Einspritzen einer Mittelschicht zu verbinden. Dabei können zunächst gleichzeitig zwei Komponenten hergestellt werden, woraufhin der Formhohlraum, der zur Herstellung einer Komponente gedient hat, durch Schieber, Kernzüge od. dgl. so verändert wird, dass die zweite Komponente in den veränderten Hohlraum eingebracht und dort gemeinsam mit der ersten Komponente mit einer dritten Komponente umspritzt werden kann.

[0007] Nachteilig beim Stand der Technik ist, dass immer zumindest eine der zuerst gespritzten Schichten durch ein Handlinggerät oder händisch umgesetzt werden muss, wonach die beiden erstgespritzten Komponenten in einem gemeinsamen Formhohlraum, beispielsweise mit einer dritten Komponente oder einem Verbindungsmaterial, verbunden werden können. Durch die Arbeit der Handlinggeräte werden die Zykluszeiten erhöht. Generell sind Handlinggeräte relativ aufwändig, kostenintensiv und empfindlich.

[0008] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines zumindest zweikomponentigen Spritzgießteiles anzugeben. Vor allem soll es ermöglicht werden, sowohl die Herstellung als auch das Verbinden von zumindest zwei Spritzgießkomponenten ohne aufwändiges Umsetzen durchführen zu können.

[0009] Diese Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das erste Spritzgießteil beim Aushärten und beim Verbinden mit dem zweiten Spritzgießteil an einer die erste Kavität mitbildende Formoberfläche der ersten Werkzeug hälfte anliegend verbleibt, während das zweite Spritzgießteil beim Aushärten und beim Verbinden mit dem ersten Spritzgießteil an einer die zweite Kavität mitbildende Formober- 1 /18 österreichisches Patentamt AT12415U1 2012-05-15 fläche der zweiten Werkzeughälfte anliegend verbleibt.

[0010] Gemäß einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann - um die erstgespritzten Komponenten ohne Umsetzen bzw. Herausnehmen aus der jeweiligen Kavität zusammenzuführen - vorgesehen sein, dass in oder an zumindest einer Werkzeughälfte ein Kavitätsbegrenzer angeordnet ist, durch den während des Einspritzvorganges von spritzgießfä-higem Material die entsprechende Kavität verkleinert wird, wobei der Kavitätsbegrenzer nach dem Aushärten wegbewegt wird und -gegebenenfalls nach dem Bewegen der ersten und zweiten Spritzgießkomponente zueinander - dadurch ein dritter Hohlraum in der gemeinsamen Kavität gebildet wird, wobei ein Verbindungsmaterial, vorzugsweise spritzgießfähiges Material (Kunststoff), in die dritte Kavität eingebracht wird. Dieser Kavitätsbegrenzer, der beispielsweise in Form eines Stempels, Schiebers, Kernes oder Ähnlichem ausgebildet sein kann, trennt beim Einspritzen der spritzgießfähigen Materialien für die beiden Spritzgießkomponenten die jeweiligen Kavitäten voneinander. Nach dem Aushärten der Spritzgießkomponenten kann in der freibleibenden dritten Kavität ein Verbindungsmaterial, wie beispielsweise Kleber oder eine Kunststoffschmelze für die Verbindung zwischen den beiden Spritzgießkomponenten sorgen.

[0011] Ein bevorzugtes alternatives Ausführungsbeispiel kann vorsehen, dass die beiden Spritzgießkomponenten nach im Wesentlichen vollständigen Aushärten relativ zueinander in die gemeinsame Kavität bewegt werden, wobei besonders bevorzugt eine Werkzeughälfte mit einem drehbaren Bewegungsmittel (z. B. einem Drehtisch) verbunden ist und die relative Bewegung der Spritzgießkomponenten zueinander durch Drehung des Bewegungsmittels, vorzugsweise um 120° (bei doppelter Ausführung um 60°), durchgeführt wird. Dadurch können die beiden Spritzgießkomponenten relativ weit entfernt voneinander gespritzt werden, wonach sie -bei Verbleib an einer jeweils die Kavität mitbildende Formoberfläche -zueinander gedreht werden. Dadurch ist kein Umsetzen durch ein Handlinggerät oder gar ein Auswerfen und ein Zusammenfügen an einem anderen Ort notwendig. Das Bewegungsmittel kann auch integraler Bestandteil der Werkzeughälfte sein. Alternativ kann das Bewegungsmittel natürlich auch in Form eines translatorischen bewegbaren Schiebetisches ausgebildet sein.

[0012] Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Verbindung der zumindest zwei Spritzgießkomponenten durch Einspritzen eines spritzgießfähigen Materials zu einer dritten Spritzgießkomponente, durch Einbringen eines Klebers, durch Erwärmen einer Verbindungsoberfläche zumindest einer Spritzgießkomponente oder durch eine mechanische Verbindung durchgeführt wird. Bevorzugt kann das Erwärmen der Verbindungsoberfläche durch einen Laser, durch Heißluft, Infrarotstrahlung, Kontaktheizung oder durch Ultraschall durchgeführt werden. Die Komponenten werden über die erwärmte und verflüssigte Verbindungsoberfläche (Grenzschicht) aneinandergedrückt und verbinden sich beim Aushärten der Grenzschicht stoffschlüssig. Die mechanische Verbindung kann beispielsweise mittels Schnapphaken, durch Klipsen oder Ähnliches erfolgen.

[0013] Wenn möglichst kurze Spritzgusszyklen erreicht werden sollen, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die spritzgießfähigen Materialien im Wesentlichen gleichzeitig in die erste und zweite Kavität eingespritzt wird. Je nach gewünschtem Aussehen und gewünschten Eigenschaften kann vorgesehen sein, dass in die erste und zweite Kavität dasselbe spritzgießfähige Material eingespritzt wird oder zueinander unterschiedliche spritzgießfähige Materialien eingespritzt werden. Somit kann ein zweikomponentiges Spritzgießteil aus ein und derselben Grundkomponente erzeugt werden, aber in zwei Schritten sozusagen zweiteilig hergestellt werden. Als spritzgießfähiges Material kommen generell Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere sowie auch Mischungen davon in Frage. Es kann auch vorgesehen sein, dass dasselbe Grundmaterial lediglich mit unterschiedlichen Farbadditiven in die erste und zweite Kavität eingespritzt wird.

[0014] Die vorliegende Erfindung ist besonders gut dazu geeignet, Bauteile mit Hohlräumen herzustellen, wobei bevorzugt vorgesehen sein kann, dass die beiden Spritzgießkomponenten unter Ausbildung eines innerhalb der beiden Spritzgießkomponenten ausgebildeten Füllraums verbunden werden. Dazu kann weiters vorgesehen sein, dass vor oder nach dem Verbinden der zumindest zwei Spritzgießkomponenten ein Füllmedium in den Füllraum eingebracht wird. 2/18 österreichisches Patentamt AT 12 415 Ul 2012-05-15

Als Alternative zum Einfüllen eines Füllmediums kann auch die angeschlossene Luft abgesaugt werden, was zu einem Vakuum führt. Durch die Ausbildung von Hohlräumen bzw. Füllräumen kann eine Gewichtseinsparung und eine Kühlzeitreduktion erreicht werden. Zudem ermöglicht es die Ausbildung von Medienleitungen, von Mikrokanälen, z.B. für „Lab on a Chip" oder optische Datenträger. Weiters können optische Strukturen (Mikrostrukturen, Fresnel-Strukturen) in das Spritzgussteil eingebracht werden.

[0015] Eine bevorzugte Ausführungsform beim Herstellen von mehrkomponentigen Spritzgießteilen mit einem Füllraum kann vorsehen, dass der Füllraum nur von den beiden ihn umgebenden Spritzgießkomponenten begrenzt wird. Natürlich kann - je nachdem, in welchem Bereich die Verbindung zwischen den beiden Spritzgießkomponenten stattfindet - zumindest der Kleber oder die dritte Spritzgießkomponente auch teilweise den Füllraum begrenzen.

[0016] Je nachdem, wann während des Herstellungsverfahrens ein Füllmedium eingefüllt wird, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass bereits mit dem Verbinden der zumindest zwei Spritzgießkomponenten der Füllraum gänzlich verschlossen wird.

[0017] Grundsätzlich können mit der Füllraumvariante des vorliegenden Spritzgießverfahrens Hohlräume statt mit Luft mit einem anderen Material oder einer Kombination aus Materialien (Gase, Flüssigkeiten, Festkörper, etc.) zugefüllt werden. Bevorzugt wird der Hohlraum noch im geschlossenen Werkzeug mit den betreffenden Materialien gefüllt. Die Einfüllöffnung wird dann z.B. durch Einspritzen von spritzgießfähigem Material verschlossen. Die Materialfüllung kann sowohl dekorative als auch funktionelle Zwecke erfüllen. Wie erwähnt, kann der Hohlraum vor dem Umspritzen auch evakuiert werden.

[0018] Dekorative Anwendungsbeispiele für mediengefüllte Hohlräume sind beispielsweise mit Flüssigkeit und Dekorationspartikeln gefüllte Christbaumkugeln oder eine Lavalampe mit einer Füllung aus einem Gemisch aus zwei Flüssigkeiten. Funktionelle Anwendungsbeispiele für mediengefüllte Hohlräume sind beispielsweise ein Latentwärmespeicher in Form eines Kühlakkus, eine Thermosflasche mit einem Vakuum, ein Sonnenschirm oder Hanteln, die jeweils mit Sand oder Kies gefüllt sein können, die Getränkeherstellung, bei dem ein Getränk mit oder kurz nach dem Auskühlen eingefüllt wird, und isolierende Elemente für die Bauindustrie, bei denen ein Vakuum ausgebildet sein soll.

[0019] Schutz wird auch begehrt für eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 14.

[0020] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für eine solche Spritzgießmaschine kann das Bewegungsmittel als Drehtisch ausgebildet sein. Alternativ kann die Bewegung der einzelnen Komponenten zueinander auch durch einen Drehwürfel, einen Schiebetisch oder eine Indexplatte erfolgen.

[0021] Die Verbindungsvorrichtung einer solchen Spritzgießmaschine kann in Form eines dritten Einspritzkanals und einer damit verbindbaren Einspritzeinheit ausgebildet sein. Alternativ kann diese Verbindungsvorrichtung auch als Klebevorrichtung ausgebildet sein, die einen Kleber vor dem Verbinden der beiden Spritzgießkomponenten auf zumindest einer Verbindungsoberfläche der Spritzgießkomponenten aufbringt. Als weitere Alternative kann diese Verbindungsvorrichtung als Laser oder sonstige Heizeinrichtung ausgebildet sein, die durch direkten Kontakt oder durch entsprechende Strahlen eine Verbindungsoberfläche zumindest einer Spritzgießkomponente anwärmt, sodass nach dem Zusammendrücken der beiden Spritzgießkomponenten und Aushärten dieser angewärmten Grenzschicht eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Spritzgießkomponenten gegeben ist.

[0022] Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen: [0023] Fig. 1 schematisch die wichtigsten Komponenten einer Spritzgießmaschine, [0024] Fig. 2 ein Werkzeug mit einem Stempel in eingefahrener Stellung, 3/18 österreichisches Patentamt AT12415U1 2012-05-15 [0025] Fig. 3 ein Werkzeug mit einem Stempel in ausgefahrener Stellung, [0026] Fig. 4 schematisch den Schritt 1 beim Herstellen der ersten und zweiten Spritz gießkomponente, [0027] Fig. 5 [0028] Fig. 6 und 7 [0029] Fig. 8 [0030] Fig. 9 bis 11 [0031] Fig. 12 [0032] Fig. 13 den Schritt 2 beim Herstellen der dritten Spritzgießkomponente, passende Schnitte zu Schritt 1 und Schritt 2, einen Drehtisch mit drei Stationen, die passenden Schnitte zu den in Fig. 8 eingezeichneten Schnitten, das Einspritzen zweier Kunststoffkomponenten in unterschiedlichen Kavitäten, das Verbinden der beiden Spritzgießkomponenten in einer gemeinsamen Kavität, [0033] Fig. 14 im Querschnitt eine spritzgegossene hohle Kugel, [0034] Fig. 15 einen Querschnitt eines weiteren, teilweise hohlen, mehrkomponentigen

Spritzgießteils und [0035] Fig. 16 im Querschnitt eine Fresnel-Linse aus zwei Spritzgießkomponenten.

[0036] Fig. 1 zeigt eine Spritzgießmaschine 15, wobei im linken Bereich auf der Schließseite ein Kniehebelsystem 16 angeordnet ist. Auf der rechten Seite ist die Spritzseite einer Spritzgießmaschine 15 dargestellt, wobei ein Einspritzaggregat 14 mit Einfülltrichter 19 über eine Einspritzdüse 20 mit dem Werkzeug 6 verbunden ist. Das Werkzeug 6 besteht aus der ersten Werkzeughälfte 1 und der zweiten Werkzeughälfte 2, die zwischen einer bewegbaren Form-aufspannplatte 17 und einer fixen Formaufspannplatte 18 - die über Holme 30 verbunden sind -eingespannt sind, wobei diese Formaufspannplatten 17 und 18 auf einem Rahmen 21 gelagert sind. Die erste Werkzeughälfte 1 ist über einen Drehtisch 29 mit der bewegbaren Formaufspannplatte 17 verbunden. Die Drehachse D dieses Drehtisches 29 ist im Wesentlichen parallel zur Maschinenlängsachse X.

[0037] In der zweiten Werkzeughälfte 2 sind die Angusskanäle 11,12 und 13 ausgebildet und führen zur ersten Kavität 3 in der ersten Werkzeughälfte 1 und zur zweiten Kavität 4 in der zweiten Werkzeughälfte 2. Die zweite Kavität 4 wird zum einen durch einen Kavitätsbegrenzer 7 und zum anderen durch die zweite Werkzeughälfte 2 begrenzt. An sich ist es unerheblich, wo der Kavitätsbegrenzer 7 ausgebildet ist, solange dieser durch seinen Antrieb 22 die zweite Kavität 4 begrenzen kann. Im dargestellten Fall ist die erste Kavität 3 im rechten Bereich durch die zweite Werkzeughälfte 2 begrenzt, wobei diese zweite Werkzeughälfte 2 genau auf der Trennebene T liegt. Die Trennebene T ist im Wesentlichen die Ebene, in der die Werkzeughälften 1 und 2 beim Einspritzen aufeinander liegen und dazwischen die geschlossenen Kavitäten 3 und 4 bilden. Mit anderen Worten ist die Trennebene T die Ebene, die die beiden die Kavität 3 bzw. 4 bildende Negativformen bzw. Formoberflächen trennt. Die Trennebene T muss nicht im Sinne einer geometrisch ebenen Fläche ausgebildet sein, sondern kann durchaus - je nach zu spritzendem Formteil -Abweichungen von einer ebenen Fläche aufweisen.

[0038] In Fig. 2 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung zum Herstellen eines mehrkomponentigen Spritzgießteils 5 gezeigt. Dabei ist der Stempel 7a (Kernzug) in seiner eingefahrenen Stellung S1. In diesem ersten Verfahrensschritt wird die erste Kavität 3 in der ersten Werkzeughälfte 1 über den Angusskanal 11 mit spritzgießfähigem Material versorgt, welcher zu einer ersten Spritzgießkomponente 8 auskühlt. Die zweite Kavität 4 wird über den Angusskanal 13 mit spritzgießfähigem Material versorgt, in welchem dieses Material zu einer zweiten Spritzgießkomponente 9 auskühlt. Bevorzugt, aber nicht dargestellt, kann im Stempel 7a eine Kühlvorrichtung ausgebildet sein.

[0039] Nachdem die beiden Spritzgießkomponenten 8 und 9 ausreichend ausgekühlt sind, wird gemäß Fig. 3 der Stempel 7a durch den hydraulisch betätigbaren Antrieb 22 in die ausgefahre- 4/18 österreichisches Patentamt AT12415U1 2012-05-15 ne Stellung S2 bewegt, wodurch zwischen der ersten Spritzgießkomponente 8 und der zweiten Spritzgießkomponente 9 eine dritte Kavität 10 verbleibt. In dieser dritten Kavität 10 kühlt das über den Angusskanal 12 eingespritzte spritzgießfähige Material zur dritten Spritzgießkomponente 23 aus, was zum stoffschlüssigen Verbinden der ersten Spritzgießkomponente 8 und der zweiten Spritzgießkomponente 9 zum mehrkomponentigen (dreikomponentigen) Spritzgießteil 5 führt.

[0040] Wie aus dem Vergleich zwischen den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist durch das dargestellte Verfahren kein Umsetzen von Spritzgießkomponenten durch ein Handlinggerät nötig und es wird dennoch die schnelle Herstellung von relativ dicken Spritzgussteilen 5 ermöglicht.

[0041] Fig. 4 zeigt eine alternative Variante zur Herstellung eines mehrkomponentigen Spritzgießteils 5, wobei in diesem Fall nicht der Kavitätsbegrenzer 7 die alleinige Trennung zwischen erster Kavität 3 und zweiter Kavität 4 bildet. Vielmehr ist die Werkzeughälfte 1 in Form eines Drehtisches ausgebildet. Gemäß Fig. 4 wird in einem ersten Schritt in der Kavität 3 die Spritzgießkomponente 8 über den Angusskanal 11 gefertigt. Gleichzeitig wird die im Wesentlichen in der zweiten Werkzeughälfte 2 ausgebildete zweite Kavität 4 über den Angusskanal 13 mit spritzgießfähigem Material versorgt, wodurch sich darin eine zweite Spritzgießkomponente 9 bildet.

[0042] Wie anschließend in Fig. 5 ersichtlich, wird in Schritt 2 der Drehtisch 1 um 120°gedreht, wodurch sich die hier nicht mehr dargestellte erste Spritzgießkomponente 8 über der zweiten Spritzgießkomponente 9 befindet. In dieser Fig. 5 ist nur mehr die dazwischen befindliche dritte Kavität 10 dargestellt, die über einen Angusskanal 12 mit spritzgießfähigem Material versorgt wird, wodurch sich die erste und die zweite Komponente 8 und 9 stoffschlüssig verbinden. Natürlich soll nicht ausgeschlossen sein, dass eine Drehung auch beispielsweise um 180° erfolgt. Je nach Anordnung der Kavitäten können auch andere Drehungswinkel vorgesehen sein.

[0043] In den Fig. 6 und 7 ist zur besseren Verständlichkeit der jeweilige Schnitt durch die beiden Werkzeughälften 1 und 2 zu den Schritten 1 und 2 bzw. zu den Fig. 4 und 5 ersichtlich.

[0044] Gemäß Fig. 6 wird im unteren Bereich die Kavität 3 über den Anspritzkanal 11 mit spritzgießfähigem Material versorgt. In diesem Bereich können zum schnelleren Auskühlen Kühlvorrichtungen in den jeweiligen Formhälften 1 und 2 vorgesehen sein. Im oberen Bereich wird die Kavität 4 durch den Kavitätsbegrenzer 7 (bevorzugt mit eigener Kühlung) verkleinert, wodurch eine gegenüber dem Volumen bis zur Trennebene 2 verschmälerte Spritzgießkomponente 9 entsteht.

[0045] Nachdem die erste Werkzeughälfte 1 gemäß Fig. 7 um 120° gedreht wurde, befindet sich die erste Spritzgießkomponente 8 und die zweite Spritzgießkomponente 9 nur mehr durch die dritte Kavität 10 getrennt nebeneinander. Nach Einspritzen des spritzgießfähigen Materials wird mit dem Auskühlen der dritten Spritzgießkomponente 23 das relativ dicke Spritzgussteil 5 hergestellt. Grundsätzlich können die einzelnen Komponenten aus unterschiedlichen Kunststoffen oder auch aus demselben Kunststoff bestehen. Natürlich kann auch in diesem oberen Bereich in den Werkzeughälften 1 und 2 eine Kühlung vorgesehen sein.

[0046] Wie in Fig. 8 dargestellt, kommen bei einer Drehtischvariante bevorzugt drei, um jeweils 1200 versetzte Stationen zum Einsatz. Der Drehtisch 1 ist in diesem Beispiel außermittig angebracht. Die dritte obere Station 25 (Parkposition des Kavitätsbegrenzers 7) kann auch außerhalb der Aufspannplatte liegen, da in dieser nicht eingespritzt wird. In einem Schritt 1 werden zunächst die beiden Außenschichten 8 und 9 gleichzeitig gespritzt, dann erfolgt das Zusammenfügen und dann das Auswerfen. Grundsätzlich stimmt diese Darstellung im Wesentlichen mit den Darstellungen gemäß Fig. 4 und 5 überein.

[0047] In Fig. 9 ist gemäß Schnitt A-A die erste Spritzgießkomponente 8 in der ersten Kavität 3 hergestellt. Dazu könnte natürlich auch vorgesehen sein, dass in der zweiten Werkzeughälfte 2 auch eine entsprechende Negativform für die Spritzgießkomponente 8 ausgebildet ist. Dies könnte vor allem dann notwendig sein, wenn die anschließend damit verbundene mittlere 5/18 österreichisches Patentamt AT12415U1 2012-05-15

Spritzgießkomponente 23 nicht über die gesamte Länge an der Spritzgießkomponente 8 anliegt.

[0048] In Fig. 10 ist gemäß Schnitt B-B dargestellt, wie die zweite Spritzgießkomponente 9 in der durch den Kavitätsbegrenzer 7 verkleinerten Kavität 4 hergestellt wird. Besonders wichtig ist es dabei, dass die die Kavität 4 begrenzende Fläche des Kavitätsbegrenzers 7 gegenüber der Trennebene T nach rechts verschoben ist, sodass nach Entfernen des Kavitätsbegrenzers 7 und Auskühlen der Spritzgießkomponente 9 genau dieser Bereich zwischen der Fläche 39 des Kavitätsbegrenzers 7 und der Trennebene T als Füllvolumen bzw. als dritte Kavität 10 übrig bleibt (siehe dazu Fig. 11).

[0049] Gemäß Fig. 11 ist nun ersichtlich, wie nach Entfernen bzw. Wegbewegen des Kavitätsbegrenzers 7 und Drehen der sich immer noch in der Kavität 3 befindlichen Spritzgießkomponente 8 die Komponenten 8 und 9 zueinander bewegen. Durch Einspritzen weiterer Kunststoffschmelze über den Angusskanal 12 werden diese beiden ersten Komponenten 8 und 9 zu einem gesamten Spritzgießteil 5 verbunden. Die Komponenten 8 und 9 liegen dabei jeweils noch an ihrer die Kavität 3 bzw. 4 mitbildende Formoberfläche 33 bzw. 34 an, wodurch kein aufwändiges Umsetzen notwendig ist.

[0050] Fig. 12 zeigt im Querschnitt ein Werkzeug 6, bestehend aus den Werkzeughälften 1 und 2 beim Einspritzen von spritzgießfähigem Materials in die erste Kavität 3 und in die zweite Kavität 4, wobei die Kavitäten 3 und 4 jeweils durch unterschiedlich geformte Kavitätsbegrenzer 7 (Stempel) begrenzt sind. Die erste Spritzgießkomponente 8 liegt dabei in der Werkzeughälfte 1 an der die Kavität 3 mitbildende Formoberfläche 33 an. Demgegenüber liegt die zweite Spritzgießkomponente 9 über die die Kavität 4 mitbildende Formoberfläche 34 an der zweiten Werkzeughälfte 2 an.

[0051] Nach dem Aushärten und zurückbewegen der Kavitätsbegrenzer 7 kann die Werkzeughälfte 1 über den nicht dargestellten Drehtisch 29 um die Drehachse D gedreht werden, wodurch die beiden Spritzgießkomponenten 8 und 9 in eine gemeinsame Kavität 32 gelangen und über die Verbindungsoberfläche 35 aneinander anliegen. Durch Anwärmen einer solchen Verbindungsoberfläche 35 oder Einbringen eines Klebers können diese beiden Komponenten miteinander verbunden werden. In Fig. 13 ist aber eine Ausführung dargestellt, bei der in die nach dem Wegbewegen des Kavitätsbegrenzers 7 bleibende dritte Kavität 10 über den Angusskanal 12 spritzgießfähiges Materials eingebracht wird. Durch das Aushärten dieses Materials zu einer dritten Spritzgießkomponente 23 verbinden sich die Komponenten 8, 9 und 23 zu einem Spritzgießteil 5. Im in diesem Fall kugelförmigen Spritzgießteil 5 verbleibt ein Hohlraum 36, der bereits während des Herstellungsprozesses oder auch danach beliebig gefüllt werden kann.

[0052] Dazu passend geht aus Fig. 14 ein Querschnitt eines solchen Spritzgießteiles 5 hervor, bei dem die noch nicht gefüllten Kavitäten 10 zum Verbinden ersichtlich sind. Da beim Spritzgießen meist sehr hohe Drücke herrschen, kann das Einspritzen von spritzgießfähigem Materials in diese dritte Kavität 10 zu Problemen führen, wenn keine ausreichende mechanische Stabilität zwischen den beiden Spritzgießkomponenten 8 und 9 gegeben ist, sodass das spritz-gießfähige Material von der dritten Kavität 10 in den Füllraum 36 eindringen kann.

[0053] Um dieses Problem zu lösen, kann - wie in Fig. 15 auf der rechten Seite gezeigt -beispielsweise die zweite Spritzgießkomponente 9 eine Schneidkante 37 aufweisen, die beim Zusammenfügen in die erste Spritzgießkomponente eindringt, was zu ausreichender mechanischer Stabilität führt. Um das Eindringen zu erleichtern kann das Material der zweiten Spritzgießkomponente 9 härter als das der ersten Spritzgießkomponente 8 sein. Alternativ oder zusätzlich kann - um das genannte Problem zu lösen - auch eine Vertiefung 40 in der Spritzgießkomponente 8 ausgebildet sein, in welche eine entsprechendes Gegenstück (Fortsatz 38) formschlüssig eingreift (siehe Fig. 15 auf der linken Seite).

[0054] In Fig. 16 ist eine Variante eines Spritzgießteils 5 mit einer spritzgegossenen, zweikom-ponentigen Fresnel-Linse im Querschnitt abgebildet. Dazu werden in einem ersten nicht darge- 6/18

Claims (17)

1. österreichisches Patentamt AT 12 415 Ul 2012-05-15 stellten Schritt die beiden Komponenten 8 und 9 unabhängig voneinander gespritzt, wobei besonders auf die exakte Form der gezackten Fresneloberfläche Rücksicht genommen wird. Um diese Struktur zu schützen, wird die zweite Spritzgießkomponente 9 aufgebracht und nur in den Außenbereichen über die Verbindungsoberflächen 35 durch Erwärmen oder Verkleben (gegebenenfalls durch Einspritzen einer Verbindungskomponente) verbunden. [0055] Somit ist durch die vorliegende Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung eines mehrkomponentigen Spritzgießteils 5 gezeigt. [0056] Die wesentlichen Vorteile liegen darin, dass kein Handlinggerät zum Umsetzen von einzelnen Spritzgießkomponenten 8 und 9 nötig ist. Zudem sind jeweils nur eine düsenseitige und eine auswerferseitige Kavität 4 und 3 nötig. Je nach Ausführung der Angusskanäle 11,12 und 13 als Heißkanal oder Kaltkanal sind nur ein oder zwei Einspritzaggregate 14 erforderlich. Gegenüber einem einschichtigen dicken Bauteil ist eine Kühlzeitersparnis um bis zu fünfundsiebzig Prozent gegeben. Ansprüche 1. Verfahren zur Herstellung eines zumindest zweikomponentigen Spritzgießteils (5) in einem Werkzeug (6) einer Spritzgießmaschine (15), wobei das Werkzeug (6) eine erste Werkzeughälfte (1) und eine zweite Werkzeughälfte (2), die relativ zueinander bewegbar sind, aufweist und wobei zwischen den Werkzeughälften (1, 2) zumindest eine erste Kavität (3) zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer ersten Spritzgießkomponente (8) und eine zweite Kavität (4) zum Einspritzen und Aushärten von spritzgießfähigem Material zu einer zweiten Spritzgießkomponente (9) ausgebildet sind, wobei die beiden Spritzgießteile (8, 9) nach im Wesentlichen vollständigen Aushärten in einer gemeinsamen Kavität (32) verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spritzgießteil (8) beim Aushärten und beim Verbinden mit dem zweiten Spritzgießteil (9) an einer die erste Kavität (3) mitbildende Formoberfläche (33) der ersten Werkzeughälfte (1) anliegend verbleibt, während das zweite Spritzgießteil (9) beim Aushärten und beim Verbinden mit dem ersten Spritzgießteil (8) an einer die zweite Kavität (4) mitbildende Formoberfläche (34) der zweiten Werkzeughälfte (2) anliegend verbleibt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spritzgießfähige Material im Wesentlichen gleichzeitig in die erste (3) und zweite (4) Kavität eingespritzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Spritzgießteil (8) und das zweite Spritzgießteil (9) aus demselben spritzgießfähigen Material gebildet werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spritzgießkomponenten (8, 9) nach im Wesentlichen vollständigen Aushärten relativ zueinander in die gemeinsame Kavität (32) bewegt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeughälfte (1, 2) mit einer Drehvorrichtung, vorzugsweise einem Drehtisch (29), verbunden ist und die relative Bewegung der Spritzgießkomponenten (8, 9) zueinander durch Drehung des Drehvorrichtung, vorzugsweise um 120°, durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkzeughälfte (1, 2) mit einem Bewegungsmittel in Form eines Schiebetisches verbunden ist und die relative Bewegung der Spritzgießkomponenten zueinander translatorisch durchgeführt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der zumindest zwei Spritzgießkomponenten (8, 9) durch Einspritzen eines spritzgießfähigen Materials zu einer dritten Spritzgießkomponente (23), durch Einbringen eines Klebers, durch Erwärmen einer Verbindungsoberfläche (35) zumindest einer Spritzgießkomponente (8, 9) oder durch eine mechanische Verbindung durchgeführt wird. 7/18 österreichisches Patentamt AT 12 415 Ul 2012-05-15
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erwärmen der Verbindungsoberfläche (35) durch einen Laser, durch Heißluft Infrarotstrahlung, Kontaktheizung oder durch Ultraschall durchgeführt wird, wonach sich die über die erwärmte Verbindungsoberfläche (35) berührenden Spritzgießkomponenten (8, 9) unter Aushärten der Verbindungsoberfläche (35) stoffschlüssig verbinden.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in oder an zumindest einer Werkzeughälfte (1,2) ein Kavitätsbegrenzer (7) angeordnet ist, durch den während des Einspritzvorganges des spritzgießfähigen Materials die entsprechende Kavität (3, 4) verkleinert wird, wobei der Kavitätsbegrenzer (7) nach dem Aushärten wegbewegt wird und - gegebenenfalls nach dem Bewegen der ersten (8) und zweiten (9) Spritzgießkomponente zueinander - dadurch eine dritte Kavität (10) in der gemeinsamen Kavität (32) gebildet wird, wobei ein Verbindungsmaterial, vorzugsweise spritzgießfähiges Material, in die dritte Kavität (10) eingebracht wird.
10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spritzgießkomponenten (8, 9) unter Ausbildung eines innerhalb der beiden Spritzgießkomponenten (8, 9) ausgebildeten Füllraums (36) verbunden werden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Verbinden der zumindest zwei Spritzgießkomponenten (8, 9) ein Füllmedium in den Füllraum (36) eingebracht wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllraum (36) nur von den beiden ihn umgebenden Spritzgießkomponenten (8, 9) begrenzt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Verbinden der zumindest zwei Spritzgießkomponenten (8, 9) der Füllraum (36) gänzlich verschlossen wird.
14. 14. Spritzgießmaschine (15) zum Herstellen eines mehrkomponentigen Spritzgießteils (5), insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer ersten Werkzeughälfte (1), einer zweiten Werkzeug hälfte (2), einer zwischen den Werkzeughälften (1, 2) ausgebildeten ersten Kavität (3), einerzwischen den Werkzeughälften (1, 2) ausgebildeten zweiten Kavität (4), einem Bewegungsmittel zum Bewegen einer in der ersten Kavität (3) ausgehärteten Spritzgießkomponente (8) zu einer in der zweiten Kavität (4) ausgehärteten Spritzgießkomponente (9) und einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der ersten Spritzgießkomponente (8) mit der zweiten Spritzgießkomponente (9), dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spritzgießkomponente (8) beim Aushärten und beim Verbinden mit der zweiten Spritzgießkomponente (9) durch die Verbindungsvorrichtung an einer die erste Kavität (3) mitbildende Formoberfläche (33) der ersten Werkzeughälfte (1) anliegt und wobei die zweite Spritzgießkomponente (9) beim Aushärten und beim Verbinden mit der ersten Spritzgießkomponente (8) durch die Verbindungsvorrichtung an einer die zweite Kavität (4) mitbildende Formoberfläche (34) der zweiten Werkzeughälfte (2) anliegt.
15. 15. Spritzgießmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmittel als Drehtisch (29) oder als Schiebetisch ausgebildet ist, der mit der ersten Werkzeughälfte (1) verbunden ist.
16. 16. Spritzgießmaschine nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Kavität (3, 4, 10) ein eigener Angusskanal (11, 12, 13) führt, wobei zumindest einer, vorzugsweise jeder, zumindest abschnittsweise in der zweiten Werkzeughälfte (2) ausgebildet ist.
17. 17. Spritzgießmaschine nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einspritzaggregat (14) für spritzgießfähiges Material vorgesehen ist, das mit den Angusskanälen (11,12, 13) verbindbar ist. Hierzu 10 Blatt Zeichnungen 8/18