<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einer verformten Folie und einem daran anliegenden Formteil aus Kunststoff, wobei flüssiger Kunststoff in der Form verteilt wird, nachdem die Folie formstabil unter bereichsweiser Reckung an eine Formhälfte angeformt wurde.
Werden Verbundkörper durch Anformen von Kunststoff an biegeschlaffe Folien, beispielsweise an Textilien, hergestellt, so erfolgt die endgültige Formgebung der Folie durch den in die Form eingebrachten Kunststoff. Die Erzeugung einer faltenfreien Oberfläche ist jedoch in vielen Fällen nur möglich, wenn einzelne Bereiche der zunächst ebenen Folie verschieden stark gedehnt und aus der Folie durch Tiefziehen ein unebenes formstabiles Gebilde gemacht wird.
EMI1.1
EMI1.2
gebracht wird. Da das Verformen der Folie durch Unterdruck erfolgt, muss diese relativ dünn sein, um möglichst vollflächig an das Werkzeug angepresst zu werden.
Da die Absaugdüsen nicht beliebig dicht gesetzt werden können, ist ein wirklich sattes Anliegen der Folie an die Form dennoch nicht gewährleistet, vor allem aber darf die dünne Folie durch den anschliessend eingefüllten Kunststoff nur mässig belastet werden, weshalb dieser beim vorbeschriebenen Verfahren nur mit niedriger Geschwindigkeit in den Formraum eingebracht und nicht durch den Spritzdruck, sondern durch Zusammenfahren der Formhälften der als Tauchform ausgebildeten Form entlang der Folienrückseite verteilt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber die Möglichkeit zu schaffen, dass auch Folien mit relativ grosser Dicke, insbesondere Folien mit einer Dicke von mehr als 0, 2 mm, verarbeitet werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das Einbringen des Kunststoffes
EMI1.3
EMI1.4
Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemass vorgesehen, dass die Folie verformt wird, indem sie vor dem Verteilen des Kunststoffes durch ein unter Überdruck In die Form eingebrachtes Fluid gegen die erwähnte Formhälfte gepresst wird.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
(Folie verwendet worden ist, wurde auch hier die Folie in einer gesonderten Einrichtung verformt, gegebenenfalls entlang des Randes beschnitten und in das genau der Form der Folie entsprechende SprItzgiesswerkzeug übertragen.
Die erfindungsgemäss vorgesehene Herstellung des Formteiles aus Kunststoff im Tiefpresswerkzeug lag deshalb nicht nahe, weil eine sowohl im Tiefpressverfahren wie Im Spritzgiessverfahren eingesetzte Formhälfte während des zweiteiligen Arbeitszyklus Ihre Temperatur nicht wesentlich ändert : Um die Widerstandsfähigkeit der vorgeformten Folie gegen die einströmende Schmelze hinreichend hoch zu halten, bedeutet dies, dass die Spritzgiessform dauernd auf etwa 30 C gekühlt sein muss. Andererseits ist eine Verformung der Folien zwar (vgl.
EP 0 371 425 B1) unterhalb der Erweichungstemperatur möglich, sie erfolgt aber vorzugsweise oberhalb der Glastemperatur. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass es genügt, die Folie vor dem Verformen über die Glastemperatur zu erwärmen, wogegen die die Folie verformende Formhälfte dauernd auf der für den Spntzgiessvorgang erforderlichen niedrigen Temperatur gehalten werden kann.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Anformen des Kunststoffes nicht mehr auf das Einbringen in die offene Form (Hinterpressen) oder in eine Prägeform (Hinterprägen) beschränkt ist. Die Folie, welche auch ein Verbundkörper aus Textil, Kunststoff, Leder, Metall od. dgl. sein kann, kann vielmehr eine Dicke von 0, 2 - 0, 6 mm aufweisen. Damit kann der Formteil aus Kunststoff im üblichen Spntzgtessverfahren, also durch Hinterspritzen im engeren Sinn, hergestellt werden, obwohl dort die in das Werkzeug eingelegte Folie einer erheblichen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt wird, wenn man bedenkt, dass übliche Werte der Temperatur der eingespntzen Schmelze Im Bereich von 200 bis 300 C liegen und der Werkzeugfülldruck von 100 bis 500 bar beträgt.
Die Erwärmung der Folie zum Zweck des Verformens kann beim erfindungsgemässen Verfahren in der Form erfolgen, da die notwendige Wärme über das verformende Fluid zurückgeführt werden kann.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Anlage zur Durchführung der Erfindung, Fig. 2a - 9 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel In verschiedenen Verfahrensstadien, Fig. 3a - e
<Desc/Clms Page number 3>
ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 - 7 beschreiben vier Beispiele für die Ausbildung des die Folie haltenden Rahmens, Fig. 8 und 9 beschreiben zwei verschiedene Drehtische zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Zentraler Teil der Anlage nach Fig. 1 ist eine Spritzgiesseinrichtung mit einer feststehenden Formhälfte 1 und einer beweglichen Formhälfte 2. Die Bewegung der Formhälfte 2 erfolgt durch einen Schliessmechanismus 19. Zur Einspritzung des Kunststoffes ist eine Spritzeheit 20 vorgesehen. Ein Vorratsbehälter 21 dient zur Lagerung von ebenen Folienstücken 5, weiche durch eine Heizeinrichtung 22 erwarmt und durch eine Transportvorrichtung 9 in die Spritzglesseinnchtung transportiert werden können.
Im Betneb werden die Folienzuschnitte von einer Bedienperson 11 aus dem Behälter 21 genommen und auf einen offenen Rahmen 3 aufgesteckt. Nachdem die Bedienperson den Gefahrenbereich verlassen hat, wird der Rahmen 3 samt darauf befindlicher Folie 5 mit der Transportvorrichtung 9 in die Heizstation A transportiert, wo die Folie durch die Heizetnnch- tung 22 z. B. mittels Infrarot-Strahlern erwärmt wird. Aus der Heizstation A wird der Rahmen mit Folie von der Transportvornchtung 9b, die mit einer Abdeckung 4 für den Spannrahmen fix verbunden ist, entnommen, zur Spritzgiessmaschine transportiert und dort in die bewegliche Formhälfte 2 eingebracht.
Die zweiteilige Ausführung (offener Rahmen und Abdeckung) hat den Vorteil, dass die am offenen Rahmen befindliche Folie von beiden Seiten erwärmt werden kann. Wenn ein einseitiges Erwärmen ausreichend ist, kann die Folie von der Bedienperson direkt auf einen rückseitig geschlossenen Rahmen aufgebracht werden. Die dort ablaufenden Vorgange sind im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich.
Zunachst wird der Rahmen 3 (vgl. Fig. 2a) samt seiner plattenförmigen Abdeckung 4 in der beweglichen Formhälfte 2 festgelegt. Dies kann beispielsweise mittels der In Fig. 5 gezeigten Spannkelle erfolgen. Anschliessend (Fig. 2b) wird ein vorzugsweise erwärmtes Druckmedium, insbesondere Luft oder ein Inertes Gas, In den Raum zwischen Abdeckplatte 4 und Folie 5 eingebracht. Der Druck des Gases betragt dabei auf jeden Fall mehrere bar. Arbeitet man mit wesentlich höheren Drücken, beispielsweise Im Bereich von 100 - 200 bar, ist natürlich dafür Sorge zu tragen, dass der Rahmen 3 und die Abdeckung 4 der entsprechenden Belastung standhalten bzw. an der Rückseite hinreichend abgestützt sind.. Nach
<Desc/Clms Page number 4>
erfolgter Verformung der Folie wird der mit der Abdeckung 4 versehene Rahmen 3 weggefahren (Fig. 2c).
Das Entnahmegerät fährt im nächsten Schritt einen Hub In Richtung der Maschinenachse und entnimmt z. B. mit Saugern den dekorierten Formteil 8 vom vorhergehenden Zyklus (Fig. 2d). Das Werkzeug wird nun geschlossen und der Hinterspntz- (Fig. 2f) oder Hinterprägevorgang (Fig. 2e) beginnt. Beim Hinterspritzen wird die Kunststoffmasse In das vollständig geschlossene Werkzeug eingespritzt, während beim Hinterprägen das Werkzeug beim Einspritzen um einen Prägespalt geöffnet ist. Die endgültige Formgebung erfolgt in diesem Fall durch das vollständige Schliessen des Werkzeugs. Das Werkzeug wird nun geöffnet und der Zyklus beginnt erneut (Fig. 2a).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das im Presswerkzeug vorgeformte Dekormaterial mit dem Schmelzeauftragverfahren hinterpresst. An der beweglichen (oberen) Werkzeughälfte 2 ist ein Rahmen 3 angebracht, der mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylindern 14 abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Die Folie 5 wird auf einem Trägerrahmen 34, der an der Unterseite geschlossen ist, von der Seite zwischen Spannrahmen 3 und oberer Werkzeughälfte 2 eingebracht (Fig. 3a). Nachdem der Rahmen 3 nach oben gefahren wurde, wird in den geschlossenen Hohlraum zwischen dem Rahmen 34 und der Folie 5 ein Druckmedium eingebracht.
Während die Folie die Form der Werkzeugkavität annimmt, kann gleichzeitig die Schmelze mittels einer Breitschlitzdüse 17 auf die untere Werkzeughälfte 1 aufgebracht werden (Fig. 3b). Unter der Annahme, dass die Verformung der Folie gleich lang dauert wie das Auftragen der Schmelze, geht dieses Verformen also nicht in die Zykluszeit ein. Der Rahmen 34 wird aus dem Werkzeugbereich gebracht, während die verformte Folie z. B. mit Hilfe von Vakuum an der oberen Formhälfte gehalten wird (Fig. 3c). Anschliessend folgt der Pressvorgang (Fig 3d) und die Entnahme des dekorierten Formteils (Fig. 3e).
Fig. 4 und 5 zeigen Möglichkeiten, der Kraft, die das Druckmedium auf die Abdeckung 4 des Rahmens ausübt, entgegenzuwirken, und somit ein Abheben des Rahmens 3 von der Werkzeughälfte zu verhindern.
Gemäss Fig. 4 wird die Folie 5 auf einen Rahmen, dessen Rückseite durch eine Abdeckung 4 geschlossen ist, aufgebracht (Fig. 4a). Um berm Einbnngen von Druckluft oder eines anderen Druckmediums in den Rahmen ein Abheben desselben von der beweglichen WerkzeughÅalfte zu verhindern, wird das Werkzeug bis zum Anschlag an die dafür vorgesehenen
<Desc/Clms Page number 5>
SÅaulen bzw. Distanzhalter 15 zugefahren. Der Rahmen wird danach durch die von der Spritzgiessmaschine aufgebrachte Schliesskraft an die Formhälfte angepresst (Fig. 4b) Gemäss Fig. 5 ist die Rahmenabdeckung 4 mit Spannzapfen 13 ausgeführt, die durch Bohrungen im Rahmen 3 durchgeführt werden.
Beim Aufsetzen des Rahmens 3, auf dem sich die Folie befindet, und der Abdeckung 4 auf die beweghche Formhälfte 2 ragen die Spannzapfen 13 in entsprechende Bohrungen in der Formhälfte 2 hinein. Durch Betätigen der Hydraulikzylinder 14 werden Spannkeile 12 in entsprechende Nuten im Spannzapfen 13 eingebracht, wodurch eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht nur mit teilbaren Rahmen durchführbar. Ein unteilbarer Rahmen, wie er insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, hat den Vorteil, dass er als Behälter für das Druckmedium ausgeführt werden kann, welches daher nicht entweicht und somit nicht entsorgt werden muss und wieder verwendet werden kann. Insbesondere kann bei dieser Ausführung auch eine erwärmte Flüssigkeit verwendet werden, wodurch die Vorwärmung der Folie In die Form verlegt wird. Der Rahmen ist hier auf der einen Seite mit einer Platte 4, auf der Folienseite mit einer elastischen Membran 10 verschlossen. Die Folie 5 kann beispielsweise auf Stifte 23 aufgesteckt sein. Bei Druckbeaufschlagung wird die Membran 10 samt der Folie 5 verformt (Fig. 6b).
Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit, die Verformung der Folie durch den In der feststehenden Formhälfte 1 ausgebildeten Formkem 24 zu unterstützen. Bei diesem Beispiel bleibt der die Folie 5 tragende Rahmen 3 beim Hinterspritzvorgang Im Werkzeug. Die Verformung erfolgt während des Schliessvorganges zunächst mechanisch durch das Durchtauchen des Kerns durch die Folie. Zusätzlich wird erwarmte Luft In den Hohlraum zwischen Folie 5, Rahmen 3 und Kern (feste Formhälfte 1) eingeblasen, wobei ein definierter Druck zur Verformung der Folie aufgebaut wird Es ist dabei von Vorteil, die Kemselte entsprechend abzudichten.
Durch den Luftpolster zwischen Kern und Folie wird eine kontrollierte, gleichmässige Verformung gewährleistet, da die Folie nicht am Kern anliegt.
Wesentlich für die Erfindung Ist, dass jener Werkzeugtell, an welchem die Folie 5 bei ihrer Verformung angepresst wird, auch Im anschliessenden Herstellungsprozess des die Folie hinterlegenden Kunststoffkörpers Verwendung findet. Die zweite Formhälfte kann jedoch durchaus beim Ubergang vom Tiefdrücken der Folie zum Spntz- bzw. Pressvorgang für den
<Desc/Clms Page number 6>
Kunststoff ausgewechselt werden. Das erlaubt es, mittels einer Drehtischlösung eine Zykluszeitverlängerung durch das Vorformen der Folie im Spntzgiesswerkzeug zu vermeiden.
Im Zweistationen-Drehtisch (Fig. 8) wird die Folie mit einem offenen Rahmen in Station 1 eingebracht, das Werkzeug geschlossen und der Hohlraum zwischen Folie, Rahmen und Kemseite mit einem Druckmedium beaufschlagt. Gleichzeitig erfolgt in Station 2 das Hinterspntzen/Hinterpressen/HinterprÅagen der vorgeformten Folie.
Beim Dreistattonen-Drehtisch (Fig. 9) wird das Einlegen der Folie sowie das Entnehmen des Fertigteils in Station 3 ausserhalb des Aufspannplattenbereiches durchgeführt. Dadurch kann gegenüber der Zweistationen-Drehtisch-Lösung Zykluszeit gewonnen werden. Weiters findet man mit einem Handlingsystem, das Einlegen und Entnehmen durchführt, das Auslangen.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for producing a composite body from a deformed film and an attached molded part made of plastic, liquid plastic being distributed in the mold after the film has been molded onto a mold half in a dimensionally stable manner with regionally stretching.
If composite bodies are produced by molding plastic onto sagging films, for example textiles, the film is finally shaped by the plastic introduced into the mold. In many cases, however, it is only possible to create a wrinkle-free surface if individual areas of the initially flat film are stretched to different extents and an uneven, dimensionally stable structure is made of the film by deep drawing.
EMI1.1
EMI1.2
brought. Since the film is deformed by negative pressure, it must be relatively thin in order to be pressed onto the tool over the entire surface.
Since the suction nozzles cannot be placed as tightly as desired, the film does not really fit snugly against the mold, but above all the thin film may only be moderately loaded by the subsequently filled in plastic, which is why this only occurs at a low speed in the process described above introduced into the mold space and is distributed along the back of the film, not by the injection pressure, but rather by moving the mold halves of the mold designed as an immersion mold together.
In contrast, the object of the invention is to make it possible to also process films with a relatively large thickness, in particular films with a thickness of more than 0.2 mm. This has the particular advantage that the introduction of the plastic
EMI1.3
EMI1.4
To achieve the object, the invention provides that the film is deformed by pressing it against the aforementioned mold half by means of a fluid introduced into the mold under excess pressure before the plastic is distributed.
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
EMI2.2
(Foil was used, the foil was deformed in a separate device, optionally trimmed along the edge and transferred to the injection mold that corresponds exactly to the shape of the foil.
The production of the molded part made of plastic in the deep-pressing tool according to the invention was therefore not obvious, because a mold half used in both the deep-pressing process and the injection molding process does not change its temperature significantly during the two-part working cycle: in order to keep the preformed film sufficiently resistant to the inflowing melt, this means that the injection mold has to be constantly cooled to around 30 ° C. On the other hand, a deformation of the foils (cf.
EP 0 371 425 B1) possible below the softening temperature, but it is preferably carried out above the glass transition temperature. Surprisingly, it has been found that it is sufficient to heat the film above the glass temperature before the molding, whereas the mold half deforming the film can be kept constantly at the low temperature required for the injection molding process.
A particular advantage of the invention is that the molding of the plastic is no longer restricted to being introduced into the open form (back pressing) or into an embossing mold (back embossing). The film, which can also be a composite body made of textile, plastic, leather, metal or the like, can rather have a thickness of 0.2-0.6 mm. This means that the molded part made of plastic can be produced in the usual Spntzgtessverfahren, i.e. by injection molding in the narrower sense, although there the film inserted into the tool is exposed to considerable thermal and mechanical stress, if one considers that the usual values of the temperature of the melted melt Im Range from 200 to 300 C and the tool filling pressure is from 100 to 500 bar.
The heating of the film for the purpose of shaping can take place in the mold in the method according to the invention, since the necessary heat can be returned via the shaping fluid.
Fig. 1 is a schematic plan view of a plant for carrying out the invention, Fig. 2a - 9 shows a first embodiment in different stages of the process, Fig. 3a-e
<Desc / Clms Page number 3>
a second exemplary embodiment, FIGS. 4-7 describe four examples for the design of the frame holding the film, FIGS. 8 and 9 describe two different rotary tables for carrying out the method according to the invention.
The central part of the system according to FIG. 1 is an injection molding device with a fixed mold half 1 and a movable mold half 2. The mold half 2 is moved by a closing mechanism 19. An injection unit 20 is provided for injecting the plastic. A storage container 21 is used for storing flat pieces of film 5, which can be heated by a heating device 22 and transported into the injection-molding device by a transport device 9.
In operation, the film cuts are taken out of the container 21 by an operator 11 and placed on an open frame 3. After the operator has left the danger zone, the frame 3 together with the film 5 located thereon is transported with the transport device 9 into the heating station A, where the film is passed through the heating device 22 z. B. is heated by means of infrared radiators. The frame with film is removed from the heating station A by the transport device 9b, which is fixedly connected to a cover 4 for the stenter frame, transported to the injection molding machine and introduced there into the movable mold half 2.
The two-part design (open frame and cover) has the advantage that the film on the open frame can be heated from both sides. If one-sided heating is sufficient, the operator can apply the film directly to a frame closed on the rear. The processes taking place there can be seen in detail from FIG. 2.
First of all, the frame 3 (cf. FIG. 2a) together with its plate-shaped cover 4 is fixed in the movable mold half 2. This can be done, for example, using the tensioning trowel shown in FIG. 5. Subsequently (FIG. 2b), a preferably heated pressure medium, in particular air or an inert gas, is introduced into the space between cover plate 4 and film 5. The pressure of the gas is definitely several bar. If you work with significantly higher pressures, for example in the range of 100 - 200 bar, care must of course be taken that the frame 3 and the cover 4 withstand the corresponding load or are adequately supported at the rear
<Desc / Clms Page number 4>
Once the film has been deformed, the frame 3 provided with the cover 4 is moved away (FIG. 2c).
The removal device moves in the next step a stroke in the direction of the machine axis and removes z. B. with suction cups the decorated molding 8 from the previous cycle (Fig. 2d). The tool is now closed and the back-embossing (Fig. 2f) or back-embossing process (Fig. 2e) begins. During the back injection, the plastic mass is injected into the completely closed tool, while during the back injection the tool is opened by an embossing gap. In this case, the final shaping takes place by completely closing the tool. The tool is now opened and the cycle begins again (Fig. 2a).
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the decorative material preformed in the pressing tool is back-pressed using the melt application method. A frame 3 is attached to the movable (upper) tool half 2 and can be lowered or raised by means of hydraulic or pneumatic cylinders 14. The film 5 is introduced on a carrier frame 34, which is closed on the underside, from the side between the clamping frame 3 and the upper tool half 2 (FIG. 3a). After the frame 3 has been moved upwards, a pressure medium is introduced into the closed cavity between the frame 34 and the film 5.
While the film takes on the shape of the tool cavity, the melt can be applied to the lower tool half 1 at the same time by means of a slot die 17 (FIG. 3b). Assuming that the deformation of the film takes the same time as the application of the melt, this deformation does not affect the cycle time. The frame 34 is brought out of the tool area, while the deformed film z. B. is held with the help of vacuum on the upper mold half (Fig. 3c). This is followed by the pressing process (Fig. 3d) and the removal of the decorated molded part (Fig. 3e).
4 and 5 show ways of counteracting the force that the pressure medium exerts on the cover 4 of the frame, and thus preventing the frame 3 from being lifted off the tool half.
4, the film 5 is applied to a frame, the back of which is closed by a cover 4 (FIG. 4a). To prevent compressed air or another pressure medium from being lifted into the frame from the movable tool half, the tool is pushed as far as it will go
<Desc / Clms Page number 5>
Pillars or spacers 15 closed. The frame is then pressed against the mold half by the closing force applied by the injection molding machine (FIG. 4b). According to FIG. 5, the frame cover 4 is designed with clamping pins 13, which are carried out through holes in the frame 3.
When placing the frame 3, on which the film is located, and the cover 4 on the movable mold half 2, the clamping pins 13 protrude into corresponding bores in the mold half 2. By actuating the hydraulic cylinders 14, clamping wedges 12 are introduced into corresponding grooves in the clamping pin 13, as a result of which a positive connection is established.
As already mentioned, the invention cannot only be carried out with divisible frames. An indivisible frame, as is shown in particular in FIG. 6, has the advantage that it can be designed as a container for the pressure medium, which therefore does not escape and therefore does not have to be disposed of and can be used again. In particular, a heated liquid can also be used in this embodiment, as a result of which the preheating of the film is moved into the mold. The frame is closed on one side with a plate 4 and on the film side with an elastic membrane 10. The film 5 can be placed on pins 23, for example. When pressure is applied, the membrane 10 together with the film 5 is deformed (FIG. 6b).
FIG. 7 shows one possibility of supporting the deformation of the film by the mold core 24 formed in the fixed mold half 1. In this example, the frame 3 carrying the film 5 remains in the mold during the back injection process. The deformation takes place mechanically during the closing process by immersing the core through the film. In addition, heated air is blown into the cavity between film 5, frame 3 and core (fixed mold half 1), whereby a defined pressure is built up to deform the film. It is advantageous to seal the core accordingly.
The air cushion between the core and the film ensures controlled, uniform deformation, since the film does not lie against the core.
It is essential for the invention that the tool location on which the film 5 is pressed during its deformation is also used in the subsequent manufacturing process of the plastic body behind the film. The second half of the mold can, however, be used for the transition from deep pressing of the film to the molding or pressing process
<Desc / Clms Page number 6>
Plastic can be replaced. This makes it possible to avoid a cycle time extension by preforming the film in the injection molding tool using a rotary table solution.
In the two-station turntable (Fig. 8), the film is inserted into station 1 with an open frame, the tool is closed, and a pressure medium is applied to the cavity between the film, frame and core side. At the same time, the back-molding / back-pressing / back-pressing of the preformed film takes place in station 2.
With the three-stage turntable (Fig. 9), the film is inserted and the finished part is removed in station 3 outside the platen area. This means that cycle times can be saved compared to the two-station turntable solution. Furthermore, with a handling system that performs loading and unloading, there is enough.