CH719343A1 - Verfahren und Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil und einen angespritzten Kunststoffkörper. - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil (2) mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper, wobei der Kunststoffkörper einen Randbereich (21) des Einlegeteils (2) beidseitig und stirnseitig umgibt, weist folgende Schritte auf: a. Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeugs (1) mit einer Kavität (4), wobei eine kavitätsbildende Wand (41) durch ein bewegliches, während einem Einspritzvorgang verschiebbares Werkzeugteil (11) ausgebildet ist, so dass bei einem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils (11) ein Volumen (4') der Kavität (4) freigegeben wird; b. Einlegen des Einlegeteils (2) in das Spritzgusswerkzeug (1), so dass der zu umspritzende Randbereich (21) lose in der Kavität (4) des Spritzgusswerkzeugs (1) angeordnet ist, wobei eine erste Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandt ist und eine zweite Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) abgewandt ist; c. Einspritzen einer Kunststoffschmelze (5) an einer Einspritzstelle (6) in die Kavität (4), so dass die Kunststoffschmelze (5) an die zweite, dem beweglichen Werkzeugteil (11) abgewandten Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) fliesst und diesen mit der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandten Seitenfläche (22) an das bewegliche Werkzeugteil drückt; d. Fortsetzen des Einspritzens der Kunststoffschmelze (5), bis die Kavität (4) annähernd vollständig mit der Kunststoffschmelze (5) gefüllt ist; e. Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils (11) und Auffüllen des freigegebenen Volumens (4') der Kavität (4) indem die Kunststoffschmelze (5) entlang der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandten Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) fliesst; f. Abschliessen des Spritzvorgangs und Entformen des Erzeugnisses.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper, wobei der Kunststoffkörper einen Randbereich des Einlegeteils beidseitig und stirnseitig umgibt.

Technischer Hintergrund

[0002] Insbesondere bei Behältern und Verpackungen besteht ein Bedarf, flächige, biegsame Teile entlang einem Rand mit einem Kunststoffkörper zu versehen, welcher eine höhere Festigkeit als das flächige Material aufweist.

[0003] Meistens werden dabei die einzelnen Teile gesondert gefertigt und anschliessend mechanisch zusammengefügt und gegebenenfalls miteinander verklebt (z.B. FR2175094 oder EP0453754).

[0004] Aus W02015000797 ist ein effizienteres Verfahren bekannt, um einen Kragen aus Kunststoff direkt an einen umlaufenden Rand eines Einlegeteils anzuspritzen. Dazu wird das Einlegeteil in einer Aufnahmekavität eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt. Der zu umspritzende Randbereich des Einlegeteils wird im Spritzgusswerkzeug mittels ortsfesten und beweglichen Werkzeugteilen fixiert. Die Aufnahmekavität erstreckt sich dabei lediglich über einige Teilbereiche an einer Unterseite des Randbereichs. In einem ersten Schritt werden radial nach aussen gerichtete Kunststoffstege an der Unterseite des Randbereichs angeformt. In einem zweiten Schritt werden Werkzeugteile, zwischen denen die Kunststoffstege ausgebildet worden sind, abgesenkt und ein umlaufender Kragen wird in einer zweiten Injektion an der Unterseite des Randbereichs ausgebildet. Anschliessend wird ein bewegliches kavitätsbildendes Werkzeugteil an der Oberseite des Randbereichs weggefahren und die freigegebene Kavität wird zur Ausbildung des umlaufenden Kragens an der Oberseite in einer dritten Injektion gefüllt.

[0005] Das Hauptproblem beim Umspritzen des Randbereichs liegt darin, dass die zu umspritzenden Materialien häufig nicht formstabil sind resp. den beim Spritzvorgang auftretenden Druck nicht standhalten und unkontrolliert durch die Schmelze weggedrückt werden. Aus diesem Grund basiert das Verfahren aus W02015000797 auf einem kompliziert gebauten Spritzgusswerkzeuge mit einer Vielzahl unabhängig voneinander bewegbaren und kavitätsbildenden Werkzeugteile. Diese fixieren in einem ersten Schritt den Randbereich und geben nach und nach Teilbereiche einer Kavität frei bis der Rand des Einlegeteils komplett umspritzt ist, d.h. am Ende des Spritzgussvorgangs ist der Randbereich beidseitig und über die Stirnfläche hinweg vom Kunststoffkörper umschlossen.

Darstellung der Erfindung

[0006] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses aus Einlegeteil und angespritztem Kunststoffkörper anzugeben, welches die Probleme des Stands der Technik löst und eine zuverlässige, feste Verbindung zwischen einem Einlegeteil und eine angespritzten Kunststoffkörper gewährleistet.

[0007] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 und einem Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.

[0008] Das Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper, wobei der Kunststoffkörper einen Randbereich des Einlegeteils beidseitig und stirnseitig umgibt, weist folgende Schritte auf: (a) Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeugs mit einer Kavität, wobei eine kavitätsbildende Wand durch ein bewegliches, während einem Einspritzvorgang verschiebbares Werkzeugteil ausgebildet ist, so dass bei einem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils ein zusätzliches Volumen der Kavität freigegeben wird; (b) Einlegen des Einlegeteils in das Spritzgusswerkzeug, so dass der zu umspritzende Randbereich lose in der Kavität des Spritzgusswerkzeugs angeordnet ist, wobei eine erste Seitenfläche des Randbereichs dem beweglichen Werkzeugteil zugewandt ist und eine zweite Seitenfläche des Randbereichs vom beweglichen Werkzeugteil abgewandt ist; (c) Einspritzen einer Kunststoffschmelze an einer Einspritzstelle in die Kavität, so dass die Kunststoffschmelze erst an die zweite, dem beweglichen Werkzeugteil abgewandten Seitenfläche des Randbereichs fliesst und den Randbereich mit der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil zugewandten Seitenfläche an das bewegliche Werkzeugteil drückt; (d) Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils und Auffüllen des freigegebenen Volumens der Kavität indem die Kunststoffschmelze entlang der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil zugewandten Seitenfläche des Randbereichs fliesst; (f) Abschliessen des Spritzvorgangs und Entformen des Erzeugnisses.

[0009] Mit dem Verfahren muss der zu umspritzende Randbereich nicht zwischen mehreren beweglichen Werkzeugteilen eingeklemmt werden, welche dann anschliessend nach und nach weggezogen werden. Die Kunststoffschmelze kann mit der relativen Anordnung des Anspritzpunktes, des zu umspritzenden Randbereichs und des beweglichen Werkzeugteils gesteuert werden, so dass sie erst auf die Seitenfläche des Randbereichs trifft, welche von dem beweglichen Werkzeugteil abgewandt ist. Dabei wird die gegenüberliegende Seite, d.h. die dem Werkzeugteil zugewandte Seite gegen das Werkzeugteil gedrückt und gehalten, bis die Kavität gefüllt ist. Anschliessend wird das bewegliche Werkzeugteil weggezogen resp. wegbewegt und das dabei freigegebene, zusätzliche Volumen der Kavität wird ebenfalls mit Kunststoffschmelze gefüllt.

[0010] Mit dem zu verstärkenden Rand ist ein Bereich des Einlegeteils gemeint, welcher schmal ist und sich über eine gewisse Länge erstreckt (z.B. ein länglicher Rand eines Einlegeteils). Der Randbereich hat zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen und eine Stirnfläche. Ein solcher Randbereich weist häufig eine ungenügende Stabilität auf und es ist wünschenswert, diesen zu verstärken, um beispielsweise dem fertigen Erzeugnis mehr Stabilität oder andere Funktionen (z.B. Befestigungsbereiche für weiterer Teile wie Deckel, etc.) zu geben. Der Randbereich kann beispielsweise ein oberer, umlaufender Rand eines Bechers sein. Das Einlegeteil wird in eine Aufnahme des Spritzgusswerkezugs eingelegt, so dass der Randbereich lose in der Kavität zu liegen kommt. D.h. der Randbereich wird nicht zwischen verschiedenen Teilen des Spritzgusswerkzeugs eingeklemmt. Er kann jedoch mit einer Seitenfläche an einer Wand der Kavität anliegen. Diese kavitätsbildende Wand wird durch das kavitätsbildende und bewegbare Werkzeugteil ausgebildet.

[0011] Das Verfahren ist auch für Einlegeteile geeignet, welche einen biegsamen Randbereich aufweisen, bei dem die Gefahr besteht, dass er durch die Kunststoffschmelze weggedrückt wird und so mit dem Kunststoffkörper keine feste und dauerhafte Verbindung eingehen kann. Entsprechend kann das Einlegeteil dünnwandig und/oder flächig ausgebildet.

[0012] Mit Kunststoff sind alle spritzgussfähigen Materialen gemeint. Diese umfassen herkömmliche spritzgussfähige Kunststoffe, aber auch neuartige spritzgussfähige Materialien aus Naturstoffen, die möglicherweise zukünftig nicht mehr als Kunststoff bezeichnet werden.

[0013] Vorzugsweise wird vor dem Schritt (d) das Einspritzen der Kunststoffschmelze so lange fortgesetzt, bis die Kavität annähernd vollständig mit der Kunststoffschmelze gefüllt ist.

[0014] In einigen Ausführungsformen kann die Einspritzstelle für die Kunststoffschmelze auf der Seite der zweiten Seitenfläche des Randbereichs des eingelegten Einlegeteils angeordnet sein, so dass die eingespritzte Kunststoffschmelze das Einlegeteil zuerst an der zweiten Seitenfläche kontaktiert und dabei den Randbereich des Einlegeteils mit der ersten Seitenfläche gegen das bewegliche Werkzeugteil drückt. Auf diese Weise kann der Randbereich bereits mit einer Seitenfläche und der Stirnfläche fixiert werden, bevor schliesslich ein weiterer Teil der Kavität freigegeben und gefüllt wird.

[0015] In einigen Ausführungsformen kann sich der Randbereich beim Einspritzen der Kunststoffschmelze verformen und an eine Kontur der Kavität im Bereich des kavitätsbildenden, beweglichen Werkzeugteils anpassen.

[0016] In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Werkzeugteil im Wesentlichen in einer Richtung parallel zur ersten Seitenfläche bewegbar sein.

[0017] In einigen Ausführungsformen kann während dem Schritt e) ein Volumenbereich der Kavität verkleinert werden, so dass die darin vorhandene Kunststoffschmelze verdrängt und in das freigegebene Volumen der Kavität fliessen kann. Dazu kann das Spritzgusswerkzeug ein verschiebbares, kavitätsbildendes Prägeteil aufweisen, das während dem Spritzgussvorgang oder am Ende des Einspritzens einen Bereich der Kavität verkleinern kann, so dass Kunststoffschmelze verdrängt wird. Der verkleinerte Volumenbereich kann in einem Bereich der Kavität liegen, welcher an das freigegebene Volumen der Kavität angrenzt oder zumindest fluidisch direkt damit verbunden ist und auf der Seite der ersten Seitenfläche des eingelegten Einlegeteils angeordnet ist, d.h. der Fliessweg der Kunststoffschmelze in das freigegebene Volumen ist kürzer als der theoretische Fliessweg zur zweiten Seitenfläche des Randbereichs des Einlegeteils. Auf diese Weise kann die Fliessrichtung der Kunststoffschmelze, welche das freigegebene Volumen füllt, gesteuerte werden, so dass diese nicht auf die zweite Seitenfläche des Einlegeteils drückt und dabei die Gefahr bestünde, dieses in das freigegebene Volumen bis an eine Wand der Kavität hineindrückt.

[0018] In einigen Ausführungsformen kann die Einspritzstelle für die Kunststoffschmelze in die Kavität auf der Seite der ersten Seitenfläche des Randbereichs des eingelegten Einlegeteils angeordnet sein, wobei der Randbereich derart in Fliessrichtung hinter dem beweglichem Teil geschützt verborgen ist, dass die eingespritzte Kunststoffschmelze über die Stirnseite des Einlegeteils hinwegfliessen kann, das Einlegeteil zuerst an der zweiten Seitenfläche kontaktiert und dabei die erste Seitenfläche des Randbereichs des Einlegeteils gegen das bewegliche Werkzeugteil drückt. Dabei kann verhindert werden, dass der Randbereich des Einlegeteils von der Kunststoffschmelze mitgerissen wird. Zudem wird die Gefahr eines Hineindrückens des Einlegeteils in das später freigegebene Volumen reduziert, indem für die zusätzliche Kunststoffschmelze der Fliessweg in das freigegebene Volumen kürzer als zur zweiten Seitenfläche ist.

[0019] Die Einspritzstelle kann punktförmig, schlitz- oder ringförmig sein. Es können auch mehrere Einspritzstellen vorhanden sein, um den Fluss der Kunststoffschmelze und die Füllung der Kavität zu optimieren.

[0020] In einigen Ausführungsformen kann die Kavität sich hinter dem beweglichen Werkzeugteil an der vom eingelegten Einlegeteil abgewandten Seite erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Kavität hinter dem beweglichen Werkzeugteil bis auf eine Länge, die etwa der Höhe des Randbereichs oder des Hubwegs des beweglichen Werkzeugteils entspricht, so dass das zusätzliche Volumen bündig mit der Kavität abschliessen kann.

[0021] Das bewegliche Werkzeugteil kann dabei den Randbereich stützen, bis die Kavität inklusive dem Bereich hinter dem beweglichen Werkzeugteil annähernd vollständig gefüllt ist. Anschliessend kann das bewegliche Werkzeugteil wegbewegt werden und das freigegebene Volumen wird wie bereits voran beschrieben gefüllt.

[0022] Der Vorteil eines solchen Spritzgusswerkzeugs resp. eines solchen Verfahrens ist, dass auch bei einem teilweisen Wegdrücken des Randbereichs in das freigegebene Volumen hinein, dieser dennoch von dem bereits dahinter vorhandenen Kunststoff gehalten wird und vom fertigen Kunststoffkörper auf drei Seiten umschlossen ist. Eine feste Verbindung zwischen Einlegeteil und Kunststoffkörper ist dabei gewährleistet.

[0023] Das Erzeugnis kann ein Behälter mit einem Behälterkörper oder einer Behälterwand und einem eine Behälteröffnung umlaufenden Kragen sein, wobei der Behälterkörper oder die Behälterwand durch das Einlegeteil und der Behälterkragen durch den Kunststoffkörper ausgebildet ist. Der umlaufende Kragen kann einen flanschähnlichen nach aussen gerichteten Rand, ein Aussengewinde oder Rastmittel für einen Behälterdeckel aufweisen. Der Behälterdeckel kann entsprechend eine Siegelfolie, ein Schraubdeckel oder einen Behälterdeckel mit entgegengesetzten Rastmitteln sein.

[0024] Das Einlegeteil kann einen kreisförmig, oval oder rechteckig umlaufenden Rand aufweisen. Ein rechteckig umlaufender Rand weist in der Regel gerundete Ecken auf.

[0025] Das Einlegeteil kann einen biegsamen, nicht-formstabilen und/oder dünnwandigen oder flächigen Randbereich aufweisen. Es kann aus Papier, Karton, einem textilen Flächengebilde, Metall, Kunststoff oder Laminaten aus solchen Materialien gefertigt sein. Einige der Materialien können biologisch abbaubar oder kompostierbar (industriell und auf dem Hauskompost) sein. Die Dicke des Randbereichs kann 0.1 bis 2 mm betragen. Der Randbereich kann einen umlaufender Randbereich sein, z.B. der Rand eines becherförmigen Behälters. Der Randbereich des Einlegeteils kann eine raue Oberfläche oder eine Beschichtung aufweisen, so dass der angespritzte Kunststoff eine feste Verbindung mit dem Einlegeteil bilden kann. Der Randbereich kann dazu auch mit Aussparungen oder Öffnungen versehen sein.

[0026] Der angespritzte Kunststoffkörper kann auf Grund der Form oder des Materials derart ausgestaltet sein, dass er fester oder formstabiler als der Randbereich des Einlegeteils ist und ein versteifendes Kunststoffelement ausbildet. Als Kunststoff können auch biologisch abbaubare oder kompostierbare (industriell und auf dem Hauskompost) spritzgussfähige Materialien verwendet werden. Generell sind vorliegend mit Kunststoff alle bekannten und zukünftigen spritzgussfähige Materialien gemeint.

[0027] Das Verfahren kann beispielsweis zur Herstellung eines Behälters umfassend einen Behälterkörper, der einen oberen, umlaufenden Rand zur Bildung einer Öffnung aufweist, und eine den oberen Rand umschliessenden umlaufenden Kragen aus Kunststoff verwendet werden. Der Behälterkörper kann dabei eine geringere Steifigkeit als der umlaufende Kragen aufweisen.

[0028] Die Erfindung betrifft weiter ein Spritzgusswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper, wobei der Kunststoffkörper einen Randbereich des Einlegeteils beidseitig und stirnseitig umgibt. Das Spritzgusswerkzeug umfasst eine Kavität und ist zum Einlegen eines Einlegeteils ausgebildet. Eine kavitätsbildende Wand ist durch ein bewegliches, während einem Einspritzvorgang verschiebbares Werkzeugteil ausgebildet, so dass bei einem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils ein zusätzliches Volumen der Kavität freigegeben wird. Weiter ist das Spritzgusswerkzeug derart zum Einlegen eines Einlegeteils ausgebildet, dass der zu umspritzende Randbereich des eingelegten Einlegeteils lose in der Kavität des Spritzgusswerkzeugs angeordnet ist, wobei eine erste Seitenfläche des Randbereichs dem beweglichen Werkzeugteil zugewandt ist und eine zweite Seitenfläche des Randbereichs dem beweglichen Werkzeugteil abgewandt ist.

[0029] Das Spritzgusswerkzeug kann derart ausgestaltet sein, dass die erste Seitenfläche bereits nach dem Einlegen des Einlegeteils auf dem beweglichen Werkzeugteil aufliegt oder die erste Seitenfläche wird erst während dem Einspritzen der Kunststoffschmelze gegen das bewegliche Werkzeugteil gedrückt.

[0030] In einigen Ausführungsformen des Spritzgusswerkzeugs kann die Einspritzstelle für die Kunststoffschmelze in einem Bereich auf der Seite der zweiten Seitenfläche des Randbereichs des eingelegten Einlegeteils angeordnet sein. Auf diese Weise kann die eingespritzte Kunststoffschmelze das Einlegeteil zuerst an der zweiten Seitenfläche kontaktieren und dabei den Randbereich des Einlegeteils mit der ersten Seitenfläche gegen das bewegliche Werkzeugteil drücken.

[0031] In einigen Ausführungsformen des Spritzgusswerkzeugs kann dieses weiter ein bewegliches Prägeteil resp. ein zweites kavitätsbildendes, bewegliches Werkzeugteil aufweisen, welches derart ausgebildet ist, dass es einen Volumenbereich der Kavität verkleinern und dabei die darin eingespritzte Kunststoffschmelze verdrängen kann. Auf diese Weise kann die verdrängte Kunststoffschmelze in das durch die Bewegung des beweglichen Werkzeugteils freigegebene Volumen der Kavität fliessen. Der verkleinerte Volumenbereich kann in einem Bereich der Kavität liegen, welcher an das freigegebene Volumen der Kavität angrenzt oder zumindest fluidisch direkt damit verbunden ist und auf der Seite der ersten Seitenfläche des eingelegten Einlegeteils angeordnet ist.

[0032] In einigen Ausführungsformen des Spritzgusswerkzeugs kann die Einspritzstelle für die Kunststoffschmelze in die Kavität in einem Bereich auf der Seite der ersten Seitenfläche des Randbereichs des eingelegten Einlegeteils angeordnet sein, wobei das bewegliche Werkzeugteil derart ausgebildet ist, dass der Randbereich in Fliessrichtung der Kunststoffschmelze hinter dem beweglichem Teil geschützt verbbergbar ist. Auf diese Weise kann die eingespritzte Kunststoffschmelze über die Stirnseite des Einlegeteils hinwegfliessen und das Einlegeteil zuerst an der zweiten Seitenfläche kontaktieren und dabei die erste Seitenfläche des Randbereichs des Einlegeteils gegen das bewegliche Werkzeugteil drücken.

[0033] In einigen Ausführungsformen des Spritzgusswerkezugs kann die Kavität sich hinter dem beweglichen Werkzeugteil an der vom eingelegten Einlegeteil abgewandten Seite erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich die Kavität hinter dem beweglichen Werkzeugteil bis auf eine Länge, die etwa der Höhe des Randbereichs oder des Hubwegs des beweglichen Werkzeugteils entspricht, so dass das zusätzliche Volumen bündig mit der Kavität abschliessen kann.

[0034] In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Werkzeugteil eine plane oder gekrümmte Platte oder eine Hülse sein. Die Hülse kann kreisförmig, oval oder rechteckig mit runden Ecken ausgebildet sein.

[0035] In einigen Ausführungsformen kann das bewegliche Werkzeugteil mindestens einen kavitätsbildenden Schlitz aufweisen. Ein solcher kavitätsbildender Schlitz kann bereits vor dem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils mit Kunststoffschmelze gefüllt werden, so dass der Randbereich des Einlegeteils im Bereich des Schlitzes bereits vor dem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils auch an der ersten Seitenfläche durch die Kunststoffschmelze teilweise gehalten wird.

[0036] In einigen Ausführungsformen kann die Einspritzöffnung punktförmig, schlitzförmig oder ringförmig ausgebildet sein.

Kurze Erläuterung zu den Figuren

[0037] Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der(n) Zeichnung(en) näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Spritzgusswerkzeugs, unter (a) bis (d) einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines Erzeugnisses aus Einlegeteil und angespritztem Kunststoffkörper; Fig. 2 eine Variante des Verfahrensschritts (e) aus Fig. 1; Fig. 3 unter (a) eine Ansicht und unter (b) eine Schnittdarstellung eines Behälters aus Einlegeteil und angespritztem Kunststoffkörper mit Flansch; Fig. 4 eine Schnittdarstellung einer weiteren Variante des Spritzgusswerkzeugs, unter (a) bis (c) einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines Erzeugnisses aus Einlegeteil und angespritztem Kunststoffkörper; Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer weiteren Variante des Spritzgusswerkzeugs, unter (a) bis (c) einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens zur Herstellung eines Erzeugnisses aus Einlegeteil und angespritztem Kunststoffkörper; Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Spritzgusswerkzeugs mit einem umlaufenden Kunststoffkörper zur Ausbildung eines Aussengewindes für einen Schraubdeckel; Fig. 7 eine Ansicht auf ein bewegbares Werkzeugteil mit Schlitzen; Fig. 8 schematische Darstellungen mit möglichen Einspritzstellen.

Wegezur Ausführung der Erfindung

[0038] Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Spritzgusswerkzeugs im Bereich der Kavität. Das Spritzgusswerkzeug 1 dient der Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil 2 mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper 3. Der Kunststoffkörper 3 umgibt einen Randbereich 21 des Einlegeteils 2 beidseitig und stirnseitig. Mit dem zu verstärkenden Rand ist ein Bereich des Einlegeteils gemeint, welcher schmal ist und sich über eine gewisse Länge erstreckt. Der Randbereich hat zwei sich gegenüberliegende Seitenflächen und eine Stirnfläche.

[0039] Unter Fig. 1(a) bis (d) sind einzelne Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Herstellung eines Erzeugnisses aus Einlegeteil 2 und angespritztem Kunststoffkörper 3 dargestellt.

[0040] Das Spritzgusswerkzeug 1 resp. ein Detail des Spritzgusswerkezugs ist in einem geschlossenen Zustand mit eingelegtem Einlegeteil 2 gezeigt. Das Einlegeteil 2 weist einen Randbereich 21 auf, welcher in die Kavität 4 des Spritzgusswerkzeugs 1 reicht. Der zu umspritzende Randbereich 21 ist lose in die Kavität eingelegt. Ausserhalb des zu umspritzenden Randbereichs 21 ist das Einlegeteil 2 in das Spritzgusswerkzeug 1 eingespannt resp. zwischen Bauteilen des Spritzgusswerkzeugs 1 eingeklemmt. Der Rest des Einlegteils 2 ist nicht dargestellt. Eine Stirnfläche 24, eine ersten Seitenfläche 22 und eine zweite Seitenfläche 23 des Randbereichs 21 sind innerhalb der Kavität 4 angeordnet.

[0041] Das Spritzgusswerkzeug 1 weist ein kavitätsbildendes, bewegliches Werkzeugteil 11 auf, welches eine Wand 41 der Kavität 4 ausbildet. Das bewegliche Werkzeugteil 11 kann bei Bedarf resp. während des Spritzgussvorgangs wegbewegt werden und dabei ein zusätzliches Volumen 4' (z.B. in Fig. 1(d) erkennbar) der Kavität 4 freigeben.

[0042] Das Spritzgusswerkzeug 1 ist so ausgestaltet, dass die erste Seitenfläche 22 der Wand 41, welche durch das bewegliche Werkzeugteil 11 ausgebildet wird, zugewandt ist. Dabei kann der Randbereich 21 des Einlegeteils 2 vor dem Spritzgussvorgang freistehend in der Kavität 4 angeordnet sein (wie in Fig. 1 (a) gezeigt). Alternativ kann der Randbereich 21 mit der ersten Seitenfläche 22 auf der Wand 41 des beweglichen Werkzeugteils 11 aufliegen (wie in Fig. 4(a) gezeigt).

[0043] In der gezeigten Ausführungsform der Fig. 1(a) bis (d) ist eine Einspritzöffnung 6 einer Einspritzdüse für eine Kunststoffschmelze 5 des Kunststoffkörpers 3 derart angeordnet, dass die Kunststoffschmelze 5 beim Einspritzen zuerst auf die zweite Seitenfläche 23 des Randbereichs 21 des Einlegeteils 2 trifft. Dabei wird die erste Seitenfläche 22 des Randbereichs 21 gegen die Wand 41 des beweglichen Werkzeugteils 11 gedrückt, wie dies in Fig. (b) dargestellt ist. Im Verlauf des Spritzgussvorgangs wird annähernd die gesamte Kavität 4 mit der Kunststoffschmelze 5 gefüllt (Fig. 1 (c)). Kurz bevor sie voll ist, wird das bewegliche Werkzeugteil 11 weggefahren (Pfeil A) und ein zusätzliches Volumen 4' der Kavität an der Seite der ersten Seitenfläche 22 des Randbereichs 21 wird freigegeben. Dieses freigegebene Volumen 4' wird anschliessend mit Kunststoffschmelze 5 aufgefüllt, so dass der Kunststoffkörper 3 den Randbereich 21 des Einlegeteils 2 von drei Seiten umschliesst und fest damit verbunden ist (Fig. 1 (d)).

[0044] Anschliessend kann das Spritzgusswerkzeug geöffnet und das Erzeugnis entformt werden.

[0045] Fig. 2 zeigt eine Variante des Verfahrensschritts (e) aus Fig. 1. Dafür weist das Spritzgusswerkzeug 1 ein verschiebbares Prägeteil 12 resp. ein zweiten kavitätsbildendes, bewegbares Werkzeugteil auf, das in der gezeigten Ausführungsform in die entgegengesetzte Richtung (Pfeil B) des (ersten) bewegbaren Werkzeugteils 11 bewegbar ist. Während dem Wegbewegen des bewegbaren Werkzeugteils 11 (Pfeil A) wird das Prägeteil 12 in Richtung B bewegt und verkleinert eine Bereich 4" der Kavität 4. Die dabei verdrängte Kunststoffschmelze 5 fliesst in das gleichzeitig freigegebenen Volumen 4' der Kavität 4. Ein derart gebautes Spritzgusswerkzeug 1 und dieser Verfahrensschritt sind dann von Vorteil, wenn die Gefahr besteht, dass die zusätzlich eingespritzte Kunststoffschmelze 5 im Verfahrensschritt gemäss Fig. 1(d) den Randbereich 21 des Einlegeteils 2 in das freigegebene Volumen 4' hineindrücken könnte.

[0046] Der verkleinerte Volumenbereich 4" kann in einem Bereich der Kavität 4 liegen, welcher an das freigegebene Volumen 4' der Kavität 4 angrenzt oder zumindest fluidisch direkt damit verbunden ist und auf der Seite der ersten Seitenfläche 22 angeordnet ist (vgl. Fig. 2), d.h. der Fliessweg der Kunststoffschmelze 5 in das freigegebene Volumen 4' ist kürzer als der theoretische Fliessweg zur zweiten Seitenfläche 23 des Randbereichs 21 des Einlegeteils 2.

[0047] Zudem kann die Fliessrichtung der Kunststoffschmelze 5 teilweise mit der Positionierung einer Stirnseite 24 des beweglichen Werkzeugteils 11 beeinflusst werden. So kann beispielsweise dieses so eingestellt sein, dass die Stirnseite 24 des Einlegeteils 21 bündig mit der Stirnseite des beweglichen Werkzeugteils 11 abschliesst oder leicht über dieses hinausragt. Umgekehrt kann auch die Stirnseite des beweglichen Werkzeugteils 11 über die Stirnseite 24 des Einlegeteils 21 hinausragen, wie in den Figuren gezeigt.

[0048] Fig. 3 zeigt unter (a) eine Ansicht und unter (b) eine Schnittdarstellung eines Behälters aus Einlegeteil 2 und angespritztem Kunststoffkörper 3 mit Flansch, welcher mit einem der bereits beschriebenen oder weiter unten beschriebenen Verfahren hergestellt werden kann. Das Einlegeteil 2 bildet den becherförmigen Behälterkörper und der Kunststoffkörper 3 bildet einen umlaufenden Kragen mit einem radial nach aussen gerichtetem Flansch aus. Der Kunststoffkörper 3 umschliesst den Randbereich 21 des Einlegeteils 2 von drei Seiten und ist mit diesem fest verbunden.

[0049] Andere Erzeugnisse können ebenfalls mit den Verfahren hergestellt werden. So kann beispielsweise der Einlegeteil eine plane oder gekrümmte Wand ausbilden. Der Randbereich kann kreisförmig, oval oder rechteckig mit abgerundeten Ecken ausgebildet sein.

[0050] Zur Herstellung eines becherförmigen Behälters kann die Einspritzöffnung punktförmig oder ringförmig ausgestaltet sein.

[0051] Der Kunststoffkörper 3 kann anstelle des Flansches für eine Siegelfolie beispielsweise auch ein Aussengewinde für einen Schraubdeckel (vgl. Fig. 6) oder Einrastmittel für einen Schnappverschluss ausbilden.

[0052] Die Fig. 4(a) bis (c) zeigen eine Ausführungsform eines Spritzgusswerkzeugs 1, bei welcher im Unterschied zur Ausführung der Fig. 1 die Einspritzöffnung 6 in einem Bereich der Kavität 4 angeordnet ist, der auf der Seite der ersten Seitenfläche 22 des Randbereichs 21 des Einlegeteils 2 liegt. Bei eingelegtem Einlegeteil 2 liegt die Stirnseite 24 des Randbereichs 21 in Flussrichtung der Kunststoffschmelze 5 hinter dem beweglichen Gussformbauteil 11 verborgen. Bevorzugt liegt die erste Seitenfläche 22 des Randbereichs 21 auf der Wand 41, die durch das bewegliche Werkzeugteil 11 gebildet wird, an. Beim Einspritzen der Kunststoffschmelze 5 fliesst diese über die Stirnfläche 24 des Randbereichs 21 hinweg (Fig. 4(b)) und drückt anschliessende den Randbereich 21 mit der ersten Seitenfläche 22 auf die Wand 41 des beweglichen Werkzeugteils 11.

[0053] Im Verlauf des Spritzgussvorgangs wird annähernd die gesamte Kavität 4 mit der Kunststoffschmelze 5 gefüllt. Kurz bevor sie voll ist, wird das bewegliche Werkzeugteil 11 weggefahren (Pfeil A) und ein zusätzliches Volumen 4' der Kavität 4 an der Seite der ersten Seitenfläche 22 des Randbereichs 21 wird freigegeben. Dieses freigegebene Volumen 4' wird anschliessend mit Kunststoffschmelze 5 aufgefüllt, so dass der Kunststoffkörper 3 den Randbereich 21 des Einlegeteils 2 von drei Seiten umschliesst und fest damit verbunden ist (Fig. 4(c)).

[0054] Auch bei dieser Ausführungsform kann ein bewegliches Prägeteil, wie unter Fig. 2 beschrieben, verwendet werden.

[0055] Die Fig. 5(a) bis (c) zeigen eine Ausführungsform eines Spritzgusswerkzeugs 1, bei welcher im Unterschied zur Ausführung der Fig. 1 die Kavität 4 sich zusätzlich hinter dem beweglichen Werkzeugteil 11 erstreckt, d.h. an der Seite, welche vom eingelegten Randbereich 21 des Einlegeteils 2 abgewandt ist. Das bewegliche Werkzeugteil 11 stützt dabei den Randbereich 21, bis die Kavität 4 inklusive dem Bereich hinter dem beweglichen Werkzeugteil 11 annähernd vollständig gefüllt ist. Anschliessend wird das bewegliche Werkzeugteil 11 wegbewegt und das freigegebene Volumen 4' wird wie bereits voran beschrieben gefüllt. Vorzugsweise erstreckt sich die Kavität 4 hinter dem beweglichen Werkzeugteil 11 bis auf eine Länge, die etwa der Höhe des Randbereichs 21 oder des Hubwegs des beweglichen Werkzeugteils 11 entspricht, so dass das zusätzliche Volumen 4' bündig mit der Kavität 4 abschliesst.

[0056] Der Vorteil eines solchen Spritzgusswerkzeugs 1 resp. eines solchen Verfahrens ist, dass auch bei einem teilweisen Wegdrücken des Randbereichs 21 in das freigegebene Volumen 4' hinein, dieser dennoch von dem bereits dahinter vorhandenen Kunststoff gehalten wird und vom fertigen Kunststoffkörper 3 auf drei Seiten umschlossen ist. Eine feste Verbindung zwischen Einlegeteil 2 und Kunststoffkörper 3 ist dabei gewährleistet.

[0057] Auch bei dieser Ausführungsform kann ein bewegliches Prägeteil, wie unter Fig. 2 beschrieben, verwendet werden.

[0058] Fig. 6 zeigt ein Spritzgusswerkzeug wie es für einen kreisrunden Behälter verwendet werden kann, welche im Unterschied zum Spritzgusswerkzeug aus Fig. 5(c), nicht einen umlaufenden am Einlegeteil angespritzten Kragen mit Flansch, sondern einen umlaufenden am Einlegeteil angespritzten Kragen mit Aussengewinde ausbildet.

[0059] Fig. 7 zeigt eine vereinfachte, schematische Darstellung des beweglichen Werkzeugteil mit Blick auf die vom Einlegeteil abgewandten Seite. Das bewegbare Werkzeugteil weist mindestens einen kavitätsbildenden Schlitz 13 auf. Ein solcher kavitätsbildender Schlitz 13 kann bereits vor dem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils mit Kunststoffschmelze gefüllt werden, so dass der Randbereich 21 des Einlegeteils 2 im Bereich des Schlitzes 13 bereits vor dem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils auch an der ersten Seitenfläche 22 durch die Kunststoffschmelze teilweise gehalten wird.

[0060] Fig. 8 zeigt schematische Darstellungen mit unterschiedlichen Positionierungen einer oder mehrerer Einspritzstellen 6. In Fig. 8(a) sind jeweils verschiedene weitere Positionen einer punktförmigen Einspritzstelle 6 als gefülltes Dreieck dargestellt. Fig. 8(b) zeigt schematisch einen runden Bereich einer Kavität als Ring und mehrere über den Umfang gleichmässig verteilte Einspritzstellen 6. Gezeigt sind vier Einspritzstellen. Es könne aber auch zwei sich gegenüberliegende Einspritzstellen sein. Generell können mehrere Einspritzstellen 6 verwendet werden, um eine optimale Schmelzeverteilung in der Kavität zu erhalten.

Bezeichnungsliste

[0061] 1 Spritzgusswerkzeug 11 bewegliches Werkzeugteil (kavitätsbildend) 12 Prägeteil 13 Schlitz 2 Einlegeteil 21 Rand, Randbereich 22 erste Seitenfläche des Randbereichs 23 zweite Seitenfläche des Randbereichs 24 Stirnseite/Stirnfläche des Randbereichs 3 Kunststoffkörper 4 Kavität 4' freigegebenes Volumen 4" verkleinerter Volumenbereich 41 Wand 5 Kunststoffschmelze 6 Einspritzöffnung / Einspritzdüse / Einspritzstelle

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung eines Erzeugnisses umfassend ein Einlegeteil (2) mit einem zu verstärkenden Rand und einen an den Rand angespritzten Kunststoffkörper (3), wobei der Kunststoffkörper einen Randbereich (21) des Einlegeteils (2) beidseitig und stirnseitig umgibt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a. Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeugs (1) mit einer Kavität (4), wobei eine kavitätsbildende Wand (41) durch ein bewegliches, während einem Einspritzvorgang verschiebbares Werkzeugteil (11) ausgebildet ist, so dass bei einem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils (11) ein zusätzliches Volumen (4') der Kavität (4) freigegeben wird; b. Einlegen des Einlegeteils (2) in das Spritzgusswerkzeug (1), so dass der zu umspritzende Randbereich (21) lose in der Kavität (4) des Spritzgusswerkzeugs (1) angeordnet ist, wobei eine erste Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandt ist und eine zweite Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) abgewandt ist; c. Einspritzen einer Kunststoffschmelze (5) an einer Einspritzstelle (6) in die Kavität (4), so dass die Kunststoffschmelze (5) an die zweite, dem beweglichen Werkzeugteil (11) abgewandten Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) fliesst und diesen mit der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandten Seitenfläche (22) an das bewegliche Werkzeugteil drückt; d. Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils (11) und Auffüllen des freigegebenen Volumens (4') der Kavität (4) indem die Kunststoffschmelze (5) entlang der ersten, dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandten Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) fliesst; e. Abschliessen des Spritzvorgangs und Entformen des Erzeugnisses.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstelle (6) für die Kunststoffschmelze (5) auf der Seite der zweiten Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist, so dass die eingespritzte Kunststoffschmelze (5) das Einlegeteil (2) zuerst an der zweiten Seitenfläche (23) kontaktiert und dabei den Randbereich (21) des Einlegeteils (2) mit der ersten Seitenfläche (22) gegen das bewegliche Werkzeugteil (11) drückt.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Werkzeugteil (11) im Wesentlichen in einer Richtung parallel zur ersten Seitenfläche (21) bewegbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während dem Schritt e) ein Volumenbereich (4") der Kavität (4) verkleinert wird, so dass die darin vorhandene Kunststoffschmelze (5) verdrängt und in das freigegebene Volumen (4') der Kavität (4) fliesst.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verkleinerte Volumenbereich (4") in einem Bereich der Kavität (4) liegt, welcher an das freigegebene Volumen (4') der Kavität (4) angrenzt oder zumindest fluidisch direkt damit verbunden ist und auf der Seite der ersten Seitenfläche (22) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstelle (6) für die Kunststoffschmelze (5) in die Kavität (4) auf der Seite der ersten Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist, wobei der Randbereich (21) derart in Fliessrichtung hinter dem beweglichem Teil (11) geschützt verborgen ist, dass die eingespritzte Kunststoffschmelze (5) über die Stirnseite (24) des Einlegeteils (2) hinwegfliesst und das Einlegeteil (2) zuerst an der zweiten Seitenfläche (23) kontaktiert und dabei die erste Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) des Einlegeteils (2) gegen das bewegliche Werkzeugteil (11) drückt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4) sich hinter dem beweglichen Werkzeugteil (11) an der vom eingelegten Einlegeteil (2) abgewandten Seite erstreckt.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugnis ein Behälter ist, wobei das Einlegeteil eine Behälterkörper oder eine Behälterwand ausbildet und der Kunststoffkörper einen umlaufenden Kragen mit einem flanschähnlichen nach aussen gerichteten Rand, ein Aussengewinde oder Rastmittel für einen Behälterdeckel ausbildet.

9. Spritzgusswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Spritzgusswerkzeug (1) eine Kavität (4) umfasst und zum Einlegen eines Einlegeteils (2) ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass eine kavitätsbildende Wand (41) durch ein bewegliches, während einem Einspritzvorgang verschiebbares Werkzeugteil (11) ausgebildet ist, so dass bei einem Wegfahren des beweglichen Werkzeugteils (11) ein Volumen (4') der Kavität (4) freigegeben wird und dass das Spritzgusswerkzeug derart zum Einlegen eines Einlegeteils ausgebildet ist, so dass der zu umspritzende Randbereich (21) lose in der Kavität (4) des Spritzgusswerkzeugs (1) angeordnet ist, wobei eine erste Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) zugewandt ist und eine zweite Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) dem beweglichen Werkzeugteil (11) abgewandt ist.

10. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstelle (6) für die Kunststoffschmelze (5) in einem Bereich auf der Seite der zweiten Seitenfläche (23) des Randbereichs (21) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist.

11. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgusswerkzeug (1) weiter ein bewegliches Prägeteil (12) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es einen Volumenbereich (4") der Kavität (4) verkleinern und dabei die darin eingespritzte Kunststoffschmelze (5) verdrängen kann.

12. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der verkleinerte Volumenbereich (4") in einem Bereich der Kavität (4) liegt, welcher an das freigegebene Volumen (4') der Kavität (4) angrenzt oder zumindest fluidisch direkt damit verbunden ist und auf der Seite der ersten Seitenfläche (22) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist.

13. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzstelle (6) für die Kunststoffschmelze (5) in die Kavität (4) in einem Bereich auf der Seite der ersten Seitenfläche (22) des Randbereichs (21) des eingelegten Einlegeteils (2) angeordnet ist, wobei das bewegliche Werkzeugteil (11) derart ausgebildet ist, dass der Randbereich (21) in Fliessrichtung der Kunststoffschmelze hinter dem beweglichem Teil (11) geschützt verbbergbar ist.

14. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (4) sich hinter dem beweglichen Werkzeugteil (11) an der vom eingelegten Einlegeteil (2) abgewandten Seite erstreckt.

15. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Werkzeugteil (11) eine plane oder gekrümmte Platte oder eine Hülse ist.

16. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Werkzeugteil (11) mindestens einen kavitätsbildenden Schlitz (13) aufweist.

17. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (6) punktförmig, schlitzförmig oder ringförmig ausgebildet ist.