AT12416U1 - Verfahren zum herstellen von mehrkomponentigen spritzgiessteilen - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen Spritzgießteilen (5) aus einer ersten, thermoplastischen Komponente (8) und einer zweiten, vernetzenden Komponente (9), wobei beide Komponenten (8, 9) transparent oder transluzent sind.

Description

österreichisches Patentamt AT12416U1 2012-05-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen Spritzgießteilen aus einer ersten, thermoplastischen Komponente und einer zweiten, vernetzenden Komponente. Weiters betrifft die Erfindung eine Spritzgießmaschine zur Herstellung eines mehrkomponentigen Spritzgießteils sowie ein solches mehrkomponentiges Spritzgießteil.

[0002] Im Gebiet der Spritzgießtechnik ist es schon seit vielen Jahren bekannt, mehrkomponen-tige Spritzgießteile auf unterschiedlichste Arten herzustellen. Um die Varianten und Möglichkeiten der erzeugten Spritzgießteile zu erhöhen, ist es auch bekannt, in einem ersten Schritt hergestellte thermoplastische Kunststoffe anschließend mit noch zu polymerisierenden (vernetzenden) Kunststoffen zu überfluten und dadurch dem entstehenden Spritzgießteil je nach Bedarf entsprechende Eigenschaften und Charakteristika zu geben. Eine derartige Herstellungsvariante ist beispielsweise aus der AT 11396 bekannt.

[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun darin, die bisher bekannten Verfahren zu verbessern. Insbesondere sollen die Anwendungsmöglichkeiten und Herstellungsvarianten vergrößert werden. Zudem sollen die hergestellten Spritzgießkomponenten möglichst vielfältig eingesetzt werden können.

[0004] Diese Aufgabe wird für ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass beide Komponenten transparent oder transluzent sind. Dadurch können die Eigenschaften von zumindest zweikomponentigen Spritzgießteilen aus einem thermoplastischen und einem vernetzenden Kunststoff bei der Herstellung transparenter oder transluzenter Bauteile angewandt werden. Zudem ergibt sich die Möglichkeit, transparente oder transluzente Bauteile mit ganz bestimmten Eigenschaften herzustellen.

[0005] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass zuerst die erste, thermoplastische Komponente in einer ersten Kavität eingespritzt wird, wonach die die erste Kavität zu einer zweiten Kavität vergrößert wird oder die erste Komponente in eine zweite Kavität bewegt wird, wobei anschließend in einen Füllraum der zweiten Kavität die zweite, vernetzende Komponente eingebracht wird. Je nach Ausführungsvariante kann also nach dem Einspritzen der ersten Komponente einfach die Kavität vergrößert werden oder es erfolgt ein Umsetzen des Spritzgießteils beispielsweise mit einem Handlinggerät.

[0006] Bevorzugt kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass sich die zweite Komponente beim Aushärten stoffschlüssig mit der ersten Komponente verbindet. Alternativ oder zusätzlich kann natürlich auch vorgesehen sein, dass bei der Herstellung des mehrkomponentigen Spritzgießteils ein Einlegeteil, vorzugsweise ein Dekorelement, in die erste oder zweite Kavität eingebracht wird und sich beim Aushärten der ersten und/oder der zweiten Komponente mit der bzw. den Komponente(n) verbindet.

[0007] Um ein besonders hochwertiges Produkt zu erhalten, bei welchem die Oberfläche sehr fein ausgebildet ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die zweite Komponente während des Aushärtens geprägt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine erhöhte Prägekraft über die Schließeinheit aufgebracht wird oder dass die zweite Komponente durch Verkleinern der zweiten Kavität während des Aushärtens geprägt wird. Bei einem solchen Prägevorgang lässt sich die Oberfläche mit Mikro- oder Nanostrukturen zur Entspiegelung (Mottenaugeneffekt) ausbilden. Dabei muss zuerst die gefüllte Kavität komplett volumetrisch gefüllt sein, wonach die Formbewegung (Prägen) stattfindet. Es ist dabei egal, in welche Richtung die Bewegung erfolgt.

[0008] Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die erste, thermoplastische Komponente Kunststoff in Form von PMMA, Polycarbonat oder Ähnlichem ist. Weitere mögliche Kunststoffe sind COC, SAN, PEI, PS, PES, ASA, PA, PET oder PSU.

[0009] Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die zweite, vernetzende Komponente Kunststoff in Form von Silikon oder PUR ist. Bei der Verwendung von PUR oder Flüssigsilikon 1 /13 österreichisches Patentamt AT12416U1 2012-05-15 kann eine besonders hohe Schutzfestigkeit vor Chemikalien und eine hohe Kratzfestigkeit erreicht werden. Die Vorteile von PUR liegen in der ausgezeichneten Transparenz, in der hohen Kratzfestigkeit, in der Chemikalienbeständigkeit und in der guten Fließfähigkeit. Diese gute Fließfähigkeit erlaubt geringere Fülldrücke, wodurch die Abformung von Mikro- oder Nanostruk-turen ermöglicht wird. Zusätzlich sind bei der Verwendung von PUR keine Bindenähte in der PUR-Schicht sichtbar. Mit solchen transparenten vernetzenden Kunststoffkomponenten kann zudem die Lichtechtheit verbessert werden, die Vergilbungs- und Verfärbungsstabilität sowie die Klimawechselbeständigkeit erhöht werden. Zudem werden die Schlagfestigkeit, die Brillanz und die Tiefenwirkung verbessert. Außerdem können durch diese zweite Komponente Einfallstellen des Thermoplasts ausgeglichen werden.

[0010] Weiters wird Schutz begehrt für eine Spritzgießmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 9. Der Transfer der einzelnen Spritzgießkomponenten zwischen den Kavitäten kann dabei durch übliche 2K-Verfahren, wie Drehtisch, drehbare Mittelplatte, Schiebetisch, Indexplatte, Umsetztechnik, Sperrschiebertechnik oder Umsetzen durch Roboter realisiert werden.

[0011] Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Spritzgießmaschine kann vorgesehen sein, dass die von einem Kniehebelsystem über die Formaufspannplatten auf die Werkzeughälften aufgebrachte Schließkraft während des Aushärtens der zweiten, vernetzenden Komponente von einer Normal-Schließkraft auf eine erhöhte Präge-Schließkraft verstärkbar ist. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass in einer Werkzeughälfte ein Prägestempel angeordnet ist, durch den Prägekraft auf die in die Kavität eingebrachte zweite, vernetzende Komponente aufbringbar ist.

[0012] Schutz wird zudem begehrt für ein mehrkomponentiges Spritzgießteil mit den Merkmalen von Anspruch 12. Ein solches Spritzgießteil kann beispielsweise eine Linse sein mit zwei oder mehr Schichten oder auch ein sonstiges Teil mit (z. B. Lichtleitung) optischer Funktion (z.B. Lichtverteilung, Lichtbrechung, Lichtspiegelung oder Lichtprojektion). Bei der Herstellung eines Lichtleiters wird der Thermoplast mit einer PUR-Schicht überflutet, wonach dieser eine mikrostrukturierte Oberfläche erhält. Die Dichte der mikrostrukturierten Bereiche ändert sich mit dem Abstand zur Lichtquelle, wodurch eine gleichmäßige Auskopplung des Lichts erreicht werden kann.

[0013] Bei der Ausführung als Mehrschichtlinse wird zuerst ein Kernwerkstoff in Form der ersten thermoplastischen Komponente hergestellt und anschließend auf beiden Seiten von einem Hüllwerkstoff (zweite vernetzende Komponente) umhüllt. Dabei wird zuerst die Mittelschicht und dann zeitgleich die Außenschichten gespritzt.

[0014] Für ein solches mehrkomponentiges Spritzgießteil kann bevorzugt vorgesehen sein, dass zumindest ein Einlegeteil, vorzugsweise ein Dekorelement, mit zumindest einer der beiden Komponenten verbunden ist. Im Speziellen kann dazu vorgesehen sein, dass das Einlegeteil die erste und die zweite Komponente miteinander verbindet.

[0015] Mit einem solchen Einlegeteil ist es beispielsweise möglich, zwischen dem vernetzenden Kunststoff und dem Thermoplast eine Folie oder ein Holzfurnier einzubetten, welches Ausschnitte z.B. für Displays oder Symbole mit Hintergrundbeleuchtung aufweist. Die Folie oder das Furnier wird dabei in die erste Kavität eingelegt und mit dem ersten transparenten thermoplastischen Kunststoff hinterspritzt.

[0016] Beim Überfluten mit transparentem PUR können Bindenähte des Vorspritzlings durch optische Effekte in unerwünschter Weise verstärkt werden. Um dies abzuschwächen bzw. zu vermeiden kann vorgesehen sein, die erste, thermoplastische Komponente in variothermer Weise in einer ersten Station zu spritzen und das PUR Überfluten in einer zweiten Station vorzunehmen. Hierfür können in an sich bekannter Weise Schiebetische, Drehtische, Wendeplatten oder Umsetzen durch Handling zum Einsatz kommen. Das variotherme Spritzen ist an sich bekannt und beispielsweise im österreichischen Patent Nr. AT 507 444 B bzw. der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2009 052 471 A1 der Anmelderin beschrieben, sodass die entsprechenden Details hier nicht wiederholt werden müssen. 2/13 österreichisches Patentamt AT 12 416 Ul 2012-05-15 [0017] 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: [0018] Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Schließseite einer Spritzgießma schine, [0019] Fig. 2 einen Schnitt durch ein Werkzeug beim Herstellen eines mehrkomponen- tigen Spritzgießteils, [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025]

Fig. 3 ein Spritzgießteil in Form einer dreischichtigen Linse,

Fig. 4 ein Spritzgießteil in Form einer zweischichtigen Linse,

Fig. 5 eine Ansicht eines Spritzgießteils in Form eines Displays,

Fig. 6 einen Schnitt durch das Display gemäß Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt durch eine alternative Ausbildung eines Displays und

Fig. 8a bis 8I diverse Verläufe der Schließkraft bzw. des Forminnendrucks beim Prägen der zweiten vernetzenden Kunststoffkomponente.

[0026] 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 Farm-aufspannplatte 17 verbunden. Die Drehachse dieses Drehtisches 29 ist im Wesentlichen parallel zur Maschinenlängsachse X.

[0027] 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 (Prägestempel) und zum anderen durch die zweite Werkzeug hälfte 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 geschlossen 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. Hohlformen 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.

[0028] Während über das Einspritzaggregat 14 und die Angusskanäle 11 und 13 die erste thermoplastische Komponente 8 eingebracht wird, wird über die Füllvorrichtung 40 die zweite vernetzende Komponente 9 eingebracht. In dieser Füllvorrichtung 14 werden die notwendigen Bestandteile für die vernetzende bzw. polymerisationsfähige Komponente 9 -beispielsweise Polyol 41 und Isocyanat 42 - zusammengeführt und in die zweite Kavität 4 eingebracht, worin sie sich mit der ersten Komponente 8 (oder einem Einlegeteil 33) verbinden. Natürlich können bei dieser Füllvorrichtung auch andere Grundkomponenten zusammengefügt werden um einen anderen vernetzenden Kunststoff in das Werkzeug 6 einbringen zu können.

[0029] In Fig. 2 ist im linken Bereich dargestellt, wie in einer ersten Kavität 3 die erste thermoplastische Kunststoffkomponente 8 über den Angusskanal 11 eingebracht wird und in der Kavität 3 aushärtet. Gleichzeitig oder nach dem Herstellen der ersten Komponente 8 auf der linken Seite wird - wir rechts dargestellt - die erste Komponente 8 in die zweite Kavität 4 gebracht, die 3/13

Claims (14)

1. österreichisches Patentamt AT12416U1 2012-05-15 in diesem Fall durch einen Prägestempel 7 begrenzt ist. In den zwischen Prägestempel 7 und erster Komponente 8 liegenden Füllraum wird über den Angusskanal 12 Polyurethan oder Flüssigsilikon eingebracht (zweite vernetzende Komponente 9) und verbindet sich mit der ersten Komponente 8 zum mehrkomponentigen Spritzgießteil 5. [0030] In den Fig. 3 und 4 sind dazu passende mehrkomponentige Spritzgießteile 5 dargestellt, wobei Fig. 3 eine dreischichtige Linse aus einer ersten Komponente 8 und zwei diese umgebende, vernetzende Komponenten 9 zeigt. Demgegenüber ist gemäß Fig. 4 auf dem Therm-plast 8 nur eine PUR- oder Silikonschicht 9 aufgebracht. [0031] Fig. 5 zeigt in einer Ansicht ein Display, welches einerseits einen transparenten Bereich 32 (Displayfenster) und andererseits einen Dekorbereich (Einlegeteil 33) aufweist. Im Schnitt A-A gemäß Fig. 6 ist ersichtlich, dass zwischen der zweiten Komponente 9 und der ersten Komponente 8 einerseits das Einlegeteil 33 und andererseits der transparente Bereich 32 in Form einer Folie angeordnet ist. Zudem sind am Thermoplast 8 hakenförmige Verbindungselemente 34 ausgebildet. Demgegenüber ist in Fig. 7 keine separate transparente Folie vorgesehen. Vielmehr wird der transparente Bereich 32 durch die transparente thermoplastische Komponente 8 selbst gebildet. Im Bereich des Displayfensters kann über eine Nanostruktur eine Entspiegelung erreicht werden, während der Dekorbereich um das Display durch die transparente Schicht aus PUR einen edlen optischen Tiefeneffekt erhält. [0032] Die Fig. 8a bis 8f zeigen jeweils unterschiedliche Schließkraftverläufe, wenn eine bestimmte Schließkraft vom Kniehebelsystem 14 über die Formaufspannplatten 17 und 18 auf das Werkzeug 6 und somit auf das herzustellende Spritzgießteil 5 aufgebracht wird. Demgegenüber sind in den Fig. 8g bis 8I jeweils zeitliche Verläufe des Forminnendrucks gezeigt, der entweder durch die Schließkraft, über das Einspritzaggregat 14 oder durch einen Prägestempel 7 auf das mehrkomponentige Spritzgießteil 5, vor allem auf dessen vernetzende Komponente 9, aufgebracht wird. Ansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen Spritzgießteilen (5) aus einer ersten, thermoplastischen Komponente (8) und einer zweiten, vernetzenden Komponente (9), dadurch gekennzeichnet, dass beide Komponenten (8, 9) transparent oder transluzent sind.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die erste, thermoplastische Komponente (8) in einer ersten Kavität (3) eingespritzt wird, wonach die die erste Kavität (3) zu einer zweiten Kavität (4) vergrößert wird oder die erste Komponente (8) in eine zweite Kavität (4) bewegt wird, wobei anschließend in einen Füllraum der zweiten Kavität (4) die zweite, vernetzende Komponente (9) eingebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Komponente (9) beim Aushärten stoffschlüssig mit der ersten Komponente (8) verbindet.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des mehrkomponentigen Spritzgießteils (5) ein Einlegeteil (33), vorzugsweise ein Dekorelement, in die erste (3) oder zweite (4) Kavität eingebracht wird und sich beim Aushärten der ersten (8) und/oder der zweiten (9) Komponente mit der bzw. den Komponente(n) (8, 9) verbindet.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (9) während des Aushärtens geprägt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (9) durch Verkleinern oder Vergrößern der zweiten Kavität (4) während des Aushärtens geprägt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, thermoplastische Komponente (8) Kunststoff in Form von PMMA, Polycarbonat oder COC, 4/13 österreichisches Patentamt AT12416U1 2012-05-15 SAN, PS, PA, PET, PSU, PEI, PES oder ASA ist.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, vernetzende Komponente (9) Kunststoff in Form von Silikon oder PUR ist.
9. 9. Spritzgießmaschine (15) zur Herstellung eines mehrkomponentigen Spritzgießteils (5) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit zwei zwischen Form-aufspannplatten (17, 18) aufgespannten Werkzeughälften (1, 2), zumindest einer dazwischen ausgebildeten Kavität (3, 4), einer Plastifizier- und Spritzeinheit (14) zum Einspritzen der ersten, thermoplastischen Komponente (8) in die zumindest eine Kavität (3, 4) und einer Füllvorrichtung (40) zum Einbringen der zweiten, vernetzbaren Komponente (9) in die zumindest eine Kavität (3, 4).
10. 10. Spritzgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die von einem Schließsystem, zum Beispiel einem Kniehebelsystem (16) über die Formaufspannplatten (17, 18) auf die Werkzeughälften (1, 2) aufgebrachte Schließkraft während des Aushärtens der zweiten, vernetzenden Komponente (9) von einer Normal-Schließkraft auf eine erhöhte Präge-Schließkraft verstärkbar oder verringerbar ist.
11. 11. Spritzgießmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Werkzeughälfte (1,2) ein Prägestempel (7) angeordnet ist, durch den Prägekraft auf die in die Kavität (3, 4) eingebrachte zweite, vernetzende Komponente (9) aufbringbar ist.
12. 12. Mehrkomponentiges Spritzgießteil (5), insbesondere hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aus einer ersten, thermoplastischen Komponente (8) und einer zweiten, vernetzenden Komponente (9), dadurch gekennzeichnet, dass beide Komponenten (8, 9) transparent sind.
13. 13. Mehrkomponentiges Spritzgießteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Einlegeteil (33), vorzugsweise ein Dekorelement, mit zumindest einer der beiden Komponenten (8, 9) verbunden ist,
14. 14. Mehrkomponentiges Spritzgießteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (33) die erste (8) und die zweite (9) Komponente miteinander verbindet. Hierzu 8 Blatt Zeichnungen 5/13