CN103842147A - 用于对成形件进行涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对成形件（1）进行涂层的方法，特别是对通过注射成型制造的成形件进行涂层，该方法包括如下步骤：a.将成形件（1）布置在模具（3）的空腔（2）内，其中，在所述模具（3）被施加第一闭合力水平（A）的闭合力（F）时，在所述成形件（1）与所述模具（3）的第一模具半体（5）之间保留部分空腔（4）；b.将涂层物料（6）输入所述部分空腔（4）内；c.使所述涂层物料（6）硬化/交联；在所述涂层物料（6）硬化/交联期间，将模具（3）的闭合力（F）提高，其中，闭合力（F）的提高由于模具（3）的弹性变形和/或成形件（1）的弹性变形之故而致使部分空腔（4）的容积缩小。

Description

用于对成形件进行涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于对成形件进行涂层的方法，特别是对通过注射成型制造的成形件进行涂层。
背景技术
成形件、特别是通过注射成型制造的成形件常常设置有涂层，例如为了保护它们免受外部的影响或者还由于外观的需求。为成形件施加涂层的可能方案在于：首先制备无涂层的成形件，例如在一个注射成型机内，然后在一单独的地方对成形件进行涂层。为此，成形件例如可以利用输送带从注射成型机输送到一涂装室内，在那里它便获得漆料形式的涂层。
然而在这种情况下存在如下问题：在注射成型机与涂装室之间进行输送的过程中，灰尘和其他微粒可能沉积在成形件上。这些微粒会导致事后涂覆的涂层非全面地粘附在成形件上，这一点另外还会导致涂层在其使用寿命方面受到限制。
出于这个原因和其他一些原因，希望在注射成型机本身之内就已对成形件实施涂层。
由DE102007021679A1已知一种用于膨胀浇注（Expansionsfluten）的方法。在该方法中，首先在注射成型机中用塑料制成成形件。接着成形件借助一个空腔芯从其中一个模具半体移开一段距离，由此便在成形件与这个模具半体之间产生一个空腔，然后第二部分、例如涂层就可以填充到该空腔中。
在已知用于膨胀浇注的方法可以实现在注射成型机之内对成形件进行涂层的同时，还希望能简化用于此方法的装置的构造，因为在该已知方法中需要有一个独立的冲压芯（Praegekern）。另外，对于很稀液状的、部分地具有比水更低之粘度的涂层和漆料，可能会出现无法保证成形件与贴靠着的模具半体之间密封的情况。
此外，不充分的密封对于成品质量以及同样对于有缺陷产品的废品率具有很大的影响。有缺陷产品由于成形件与涂层之间固定连接之故而不能被直接再利用，在此方面存在着改进需求。
发明内容
因此，本发明的目的是：使用于对成形件进行涂层的已知方法在其复杂性方面得到改善并且简化该方法的流程。
另外，本发明的目的是：如此地改进为涂层所设置的空腔的密封，以便即使对于很稀液状的涂层树脂也能实现高的涂层质量和低的废品率。
上述目的利用具有权利要求1特征的方法得以实现。有益的发展设计为从属权利要求的主题内容。
本发明的方法主要包括下列方法步骤：
首先将待涂层的成形件布置在模具的空腔内，其中，在所述模具被施加第一闭合力水平的闭合力时，在所述成形件与第一模具半体之间保留一个部分空腔。因而，在这个闭合力水平上，模具的空腔包括成形件的体积以及附加地还有所述部分空腔的容积。然而所述部分空腔的容积并不是恒定不变的。已经意想不到地发现：部分空腔的容积与施加给模具的闭合力相关地变化。因此可以单单通过改变闭合力而对所述部分空腔的容积大小施加影响。
在第二方法步骤中，涂层物料被输入和/或在压力下被填入所述部分空腔内。在此，涂层物料优选完全填满所述部分空腔。
接着，涂层物料以已知的方式方法发生交联（硬化）。然而在交联期间涂层物料的体积由于收缩/干缩之故而变小。
根据本发明，在涂层物料交联期间，将施加给模具的闭合力提高，其中，闭合力的提高由于模具的弹性变形和/或成形件（1）的弹性变形之故而致使所述部分空腔的容积缩小。
与已知方法和装置不同，在本发明的方法中不需要设置冲压芯或类似构件，因为已经意想不到地发现：单单通过由于闭合力提高之故而引起的模具的和/或设置在其内的成形件的弹性变形就能够确定地调节所述部分空腔容积的缩小，可以在对成形件进行涂层时利用该缩小来平衡在交联时树脂特定的收缩/干缩。
因此，根据本发明，尤其是部分空腔的容积通过一种确定的闭合力变化曲线在交联期间与涂层树脂的独特的特性、特别是体积缩小相匹配。
因此，例如有益地按下述方式选择闭合力的升高，即，使得所述部分空腔的缩小与涂层物料在交联期间的收缩相匹配。
在本发明的方法的一个有益的发展设计中规定：所述部分空腔内存在的空气在输入涂层物料之前和/或期间至少部分地、优选完全地被抽出。通过这种方式，尤其是还可以防止在涂层物料中形成气泡，在所述部分空腔密封性很好的情况下可能会导致形成气泡，因为在此情况下空气同样也不再能逸出。
由于涂层物料在交联期间并不是猛然发生收缩，所以在本发明的方法的一个有益的发展设计中规定：也使模具的闭合力连续地提高并且直到第二闭合力水平。当涂层物料完全地交联和/或不再收缩时，才有益地刚好准确达到第二闭合力水平。
由于可能出现涂层物料虽然不再收缩、但是交联还没有完全结束的情况，所以有益的是：模具的闭合力在达到第二闭合力水平之后在该第二闭合力水平上保持一段第一时间间隔。此后可以解除闭合力和打开模具，从而便可以取出经涂层的成形件。
闭合力有益地如此长时间地提高，直到部分空腔的容积缩小6%至10%，特别是8%。这样的缩小已证明对于已知涂层物料是特别有益的和适用的。
为了在涂层物料交联期间对模具的闭合力进行控制和/或调节，在本发明方法的一个有益发展设计中规定：借助位移传感装置来确定容积，该位移传感装置检测第一模具半体的特别是相对成形件的移动。
在本发明方法的一个有益发展设计中规定：闭合力在第二时间间隔内在输入涂层物料之前被提高到第三闭合力水平以及接着被调整到第一闭合力水平上。其中，第三闭合力水平有益地高于第一闭合力水平。
已经意想不到地证明：通过由于施加的闭合力而引起的模具的弹性变形，不是仅仅能够调节部分空腔的容积大小。因此在本发明方法的一个有益发展设计中附加地规定：所述部分空腔借助第一模具半体与成形件之间的和/或所述第一模具半体与第二模具半体之间的材料挤压（Werkstoffpressung）被密封。因此，在闭合力提高的情况下在第一模具半体与成形件之间或者在第一模具半体与第二模具半体之间的表面压力升高，这样，即使在内部压力很高和很稀液状的涂层物料的情况下也保证了密封。
本发明的方法被视为特别有益于形式上为漆料、特别是清漆、色漆或树脂的涂层，因此这些材料在本发明方法的有益发展设计中得到应用。
一般地，可以说：在本发明方法的有益发展设计中，作为涂层物料，使用粘度（20℃和1bar时的动态粘度）在0.3mPA.s≤η≤2mPA.s范围内、特别是在0.7mPA.s≤η≤1.3mPA.s范围内的材料。
对于所说的三个闭合力水平来说，即第一闭合力水平、第二闭合力水平和第三闭合力水平特别优选下列范围（组合地或本身单独地）：
第一闭合力水平：在25kN与300kN之间；
第二闭合力水平：在50kN与500kN之间；
第三闭合力水平：在50kN与1000kN之间。
为了提高所述部分空腔的密封作用，在一个有益的发展设计中规定：所述部分空腔至少局部地通过将至少一个密封边刺入成形件中而被密封。作为可选或者附加措施，有益的是：所述部分空腔至少局部地通过将至少一个密封边刺入第二模具半体中而被密封。在两种情况下有益的是：按下述方式实现所述刺入，即，使得在打开模具时成形件和/或第二模具半体弹性地恢复原状。以此方式，还为本方法的后续运行保证了密封，因为不发生持续的、塑性的变形。另外避免了：在按照本方法使第一模具半体与成形件之间密封的情况下在成形件中留下可以看得见的和/或明显的不平度。
作为对前述密封边的补充或者作为此外的可选措施，可以在模具半体之一上设置一密封面，使得在该密封面与另一模具半体之间而且还与设置在其内的成形件之间都可以实施材料挤压。可以如下程度地进行材料挤压，即，使得在密封面抬起后成形件和第二模具半体总是弹性地恢复原状。
在本发明方法的一个特别有益的发展设计中规定：部分空腔的容积缩小如此程度地进行，即，使得模具半体在交联期间在每个时间点都在建立压力的条件下靠置于涂层物料上。通过这种方式保证使涂层物料的收缩完全得到平衡。另外避免了：涂层物料由于收缩而从模具半体上脱落，这对于以后的涂层表面以及因此对于以后的经涂层的成形件表面都是不利的。
根据本发明还已证明：借助所述部分空腔中存在的内部压力可以对交联的延续施加影响。因此这一点在本发明方法的一个有益的发展设计中得以实现，其中，特别是借助内部压力的时间变化曲线对交联的延续施加影响。在此，特别是对反应速度施加影响。
附图说明
下文将参照9个附图更加详细地阐述本发明。附图中：
图1至5借助示意性地横剖示出的模具示出本发明方法的一种实施方式的工艺流程；
图6a至6d示出的是在本发明方法的一种实施方式的运行期间闭合力、填充压力、模具呼吸（Werkzeugatmung）和内部压力在时间上的变化曲线；
图7示出的是用于实施本发明方法的模具的一种可选的实施方式。
具体实施方式
图1示出了一个模具3，借助该模具实施本发明的方法。模具3包括第一模具半体5和第二模具半体9。在图1中，模具3处于开启状态。模具3、确切地说是第二模具半体9具有一个空腔2，在该空腔内布置有一个成形件1，该成形件在本方法的流程中被涂层。第一模具半体5具有两个密封边8，借助这些密封边，以后有一个部分空腔（参照图2）被密封。
如果模具3现在被施以第一闭合力水平的闭合力F，该模具3如其在图2中示出的那样便转入闭模状态。其中可以看出，密封边8刺入到成形件1中。但是成形件1在这种情况下仅仅弹性地而不是塑性地变形，因此在本发明的方法结束后在成形件1内不留下切口。必要时也可以在密封面10与成形件1而且还与第二模具半体9之间形成材料挤压。在此，根据闭合力F的情况也可能在密封面10的区域内导致成形件1的和第二模具半体9的弹性变形。
另外，在图2中可以看到，现在在成形件1与第一模具半体3之间形成了一个部分空腔4。这个部分空腔具有与闭合力F相关联的第一高度h1，因为模具半体3、9在加载不同的闭合力F的情况下也发生弹性变形。
根据本发明，接着向部分空腔4内填入涂层物料6，其中，所述部分空腔4完全被该涂层物料6填满。从图3中可以看到填入涂层物料6后的状态。部分空腔4仍继续具有同样的第一高度h1。
继此之后使涂层物料6实现交联。该涂层物料在交联期间发生收缩。为了对这个收缩进行平衡而提高闭合力F，通过这种方式，所述部分空腔4缩小以及密封边8更深地刺入成形件1内，其中，所述成形件仍仅仅是继续弹性变形。在这种情况下，可以在密封面10与成形件1而且还与第二模具半体9之间形成不断增加的材料挤压。在此，根据闭合力F的情况也可能在密封面10的区域内导致成形件1的和第二模具半体9的（进一步的）弹性变形。在涂层物料6的交联结束之后，部分空腔4具有第二高度h2，该高度小于第一高度h1（图4）。然而涂层物料6继续填满部分空腔4的整个容积（该容积现在小于交联开始时）。
在结束本发明的方法时，闭合力F被减小到0以及模具3被开启，如从图5中可以看出的那样。在此状态下，现在可以将经涂层的成形件取出或推出。
高度h1和h2不必在整个部分空腔4上恒定不变。更确切地说，已经明确的是：部分空腔4的高度在本发明方法实施的过程中在减少，由此，涂层物料6的收缩便得到平衡。
图6a示出的是在本发明方法的持续时间上模具3的闭合力F的变化曲线图。在该方法开始时，在时间点α处闭合力F为等于0。然后直到时间点β为止它被连续地提高到第三闭合力水平C，在该闭合力水平上它保持一段第一时间间隔t1，也就是说保持直到时间点γ为止。在这个时间段内开始用涂层物料6填充部分空腔4。接着闭合力F被降低到第一闭合力水平A，并且是直到时间点δ为止。对部分空腔4的填充同样在这个时间点δ结束。
在部分空腔4完全填满了涂层物料6之后，涂层物料6开始交联。在交联期间，闭合力F从第一闭合力水平A升高到第二闭合力水平B，在本发明方法的当前的实施例中，第二闭合力水平B小于第三闭合力水平C。
在闭合力F达到第二闭合力水平B之后，它在这个第二闭合力水平B上保持一段第二时间间隔t2，也就是说直到时间点ε为止，以保证：直到交联完全结束为止给涂层物料6施加处于该闭合力水平B上的闭合力F并且这样保持过压下的状态。
借此，一方面涂层的特性例如表面品质和/或光泽度得到改善，另一方面通过交联期间涂层内的确定的压力变化改善了结果的可重复性和降低了废品率。在本发明的范围内，所说表面品质或表面质量的概念特别是指表面复制或重复的质量。漆料通过高内压被压入到钢材表面之中，并由此产生一种精确的复制。通过更大的闭合力引起的更大的内压由此也产生更好的表面质量。此时，表面上正形成的漆面的每一个移动都会撕碎整个涂层，所以根据本发明应该防止这种移动。通过内压或闭合力而抑制或防止成形件表面上气泡形式的气体形成。
在图6b中示出的是在本发明方法的持续时间上填充压力（也称为注入压力）的变化曲线。填充压力是指借以将涂层物料6加入所述部分空腔4中的压力。在时间点α处，填充压力等于0，并且直到时间点β为止还维持在这个水平上。接着使填充压力上升，直至时间点δ，其中，填充压力在时间点β与时间点γ之间提升比在时间点γ与时间点δ之间剧烈。然而两种情况中的提升都是线性的。在时间点δ与时间点ε之间，填充压力保持在恒定不变的水平上。
图6c示出的是在本发明方法的持续时间上模具呼吸或者说模具的压紧（Stauchung）的变化曲线。所述模具呼吸或者说模具的压紧根据模具3的弹性变形发生变化。在该方法开始时，在时间点α处，模具呼吸等于0，因为模具虽然是闭合的，却未施加闭合力F。由于根据图6a的闭合力F在时间点α与β之间提高，模具呼吸与此相应地下降直到时间点β为止。换言之，这意味着模具3被压紧（gestaucht）。
接着，闭合力F虽然保持恒定不变，然而由于填充压力提高之故（图6b），模具呼吸作用上升，因为模具3的模具半体4、9通过填充压力被彼此压离。因而，模具呼吸相应于上升的填充压力直到时间点γ为止呈线性上升。
由于闭合力F在时间点γ与时间点δ之间降低，模具呼吸作用相应地上升，其中，在这个时间段内填充压力也仍然在提升，这同样又导致模具呼吸作用上升。然而模具呼吸仍处于在起动时间α处存在的值0以下。
模具呼吸作用在时间点δ与时间点ε之间再次下降，由此模具的压紧作用得以提高，因为闭合力F在涂层物料6交联期间再次升高并且填充压力保持恒定不变。
图6c示出的是在本发明方法的持续时间上模具3中存在的内部压力的变化曲线。该内部压力主要受到两个部分的影响。首先是受涂层物料6的填充压力的影响、以及其次是受模具3的闭合力F的影响。但是闭合力F只有在部分空腔4填充有涂层物料6时才对内部压力产生影响。
相应于此，内部压力在时间点α处等于0（高于环境压力）。由于填充压力不变，内部压力同样直到时间点β为止不变。虽然闭合力F上升，但是由于所述部分空腔4依然是空的，也就是说填充的是空气，这对内部压力并不产生重要的影响。
在时间点β与时间点δ之间，内部压力由于填充压力和现有的闭合力F提升之故而升高。在时间点δ与时间点ε之间，单单是由闭合力F的提升导致内部压力的升高，因为填充压力在这个时间段内保持恒定不变。
本发明的方法可以依据所使用的材料及其他的情况借助闭合力和填充压力的变化曲线来加以适配。
最后需要说明的是：在图6a至6d中示出的变化曲线并非按比例绘示的并且尤其不是以一个共同的比例加以绘示的，而仅仅被视为用于说明本发明的可能的、示例性的变化曲线。
图7从方法流程来说与图5的情况相对应并且示出了这样一个实施例，在该实施例中，模具半体9具有一个嵌件11，该嵌件比模具半体5、9更具弹性。因此该嵌件可以具有这样的弹性模量，该弹性模量小于通常由钢材构成的模具半体5和9的弹性模量。例如它可以是一种由青铜或黄铜构成的嵌件。但是根据加工条件也可以使用由合适的塑料材料构成的嵌件，例如EPDM（三元乙丙橡胶）。作为较小弹性模量以外的可选措施或者作为对此的补充，也可以设置有针对性的材料削弱部，例如适当的凹槽，这些材料削弱部能够类似地实现提高的压紧作用或者作为结果是等于较低的弹性模量。在需要的情况下，整个模具半体9也可以具有比模具半体5更小的弹性模量，反过来亦可。作为较小弹性模量以外的可选措施或者作为对此的补充，也可以在模具半体之一内设置有针对性的材料削弱部，例如适当的凹槽，这些材料削弱部能够类似地实现提高的压紧作用或者作为结果是等于较低的弹性模量。无论如何也可以考虑能够弃用嵌件的实施方式。图7的实施方式对于实现下述处理方法可能是有益的，其中，所述部分空腔4的缩小、亦即由弹性变形引起的冲压行程采取相对较大的值，例如因为特别多地使用了涂层物料。在图7所示实施方式中，必要时可以放弃密封边8。
附图标记列表
1   成形件
2   空腔
3   模具
4   部分空腔
5   第一模具半体
6   涂层物料
8   密封边
9   第二模具半体
10  密封面
11  嵌件
F   闭合力
t1  第一时间间隔
t2  第二时间间隔
h1  第一高度
h2  第二高度
A   第一闭合力水平
B   第二闭合力水平
C   第三闭合力水平
α  时间点
β  时间点
γ  时间点
δ  时间点
ε  时间点

Claims (24)

1.用于对成形件（1）进行涂层的方法，特别是对通过注射成型制造的成形件进行涂层，该方法包括如下步骤：
a.将成形件（1）布置在模具（3）的空腔（2）内，其中，在所述模具（3）被施加第一闭合力水平（A）的闭合力（F）时，在所述成形件（1）与所述模具（3）的第一模具半体（5）之间保留部分空腔（4）；
b.将涂层物料（6）输入所述部分空腔（4）内；
c.使所述涂层物料（6）硬化/交联；
其特征在于：在所述涂层物料（6）硬化/交联期间，将模具（3）的闭合力（F）提高，其中，所述闭合力（F）的提高由于模具（3）的弹性变形和/或成形件（1）的弹性变形之故而致使所述部分空腔（4）的容积缩小。
2.如权利要求1所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：使所述缩小与所述涂层物料（6）在交联期间的收缩相匹配。
3.如权利要求1或2所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述部分空腔（4）内存在的空气在输入涂层物料（6）之前和/或期间至少部分地被抽出。
4.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：使所述模具（3）的闭合力（F）在涂层物料（6）硬化期间连续地提高，直至第二闭合力水平（B）。
5.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述模具（3）的闭合力（F）在达到第二闭合力水平（B）之后在第一时间间隔（t1）内保持于第二闭合力水平（B）上。
6.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：使所述闭合力（F）如此长时间地提高，直到所述部分空腔（4）的容积缩小6%至10%、特别是8%。
7.如权利要求4所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：借助位移传感装置来确定所述部分空腔（4）的容积，该位移传感装置检测第一模具半体（5）沿闭合力（F）方向的移动。
8.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：闭合力（F）在第二时间间隔（t2）内在输入涂层物料（6）之前被提高到第三闭合力水平（C）以及接着被调整到第一闭合力水平（A）上。
9.如权利要求6所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述第三闭合力水平（C）高于所述第一闭合力水平（A）。
10.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述部分空腔（4）借助在第一模具半体（5）与成形件（1）之间的和/或在第一模具半体（5）与第二模具半体（9）之间的材料挤压而被密封。
11.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述涂层物料（6）为一种漆料，特别是清漆、色漆或树脂。
12.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：作为涂层物料（6），使用粘度（η）在0.3mPA.s≤η≤2mPA.s范围内、特别是在0.7mPA.s≤η≤1.3mPA.s范围内的材料。
13.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述第一闭合力水平（A）在25kN至300kN的范围内。
14.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述第二闭合力水平（B）在50kN至500kN的范围内。
15.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述第三闭合力水平（C）在50kN至1000kN的范围内。
16.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述部分空腔（4）至少局部地通过将至少一个密封边（8）刺入成形件（1）内而被密封。
17.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述部分空腔（4）至少局部地通过将至少一个密封边（8）刺入第二模具半体（9）内而被密封。
18.如权利要求16或17之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：按下述方式实现所述刺入，即，使得在打开模具（3）时所述成形件（1）和/或所述第二模具半体（9）弹性地恢复原状。
19.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：所述部分空腔（4）的容积缩小如此程度地进行，即，使得模具半体在交联期间在每个时间点都在建立压力的条件下靠置于所述涂层物料（6）上。
20.如前述权利要求之任一项所述的用于对成形件（1）进行涂层的方法，其特征在于：借助在所述部分空腔（4）中存在的内部压力的时间变化曲线对交联的延续施加影响。
21.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：其中一个模具半体（5）的弹性模量与另一模具半体（9）的弹性模量不同，优选至少局部地在所述空腔（2）的区域内。
22.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：在模具半体（5，9）之一内至少局部地设置一个或者多个嵌件（11），该嵌件的弹性模量小于所述模具半体中至少一个模具半体的弹性模量。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于：所述嵌件构成所述空腔（2）的一部分。
24.如前述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：在模具半体之一（5）上设置密封面（10），在该密封面（10）与另一模具半体（9）之间而且还与设置在其内的成形件（1）之间都实施材料挤压。
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