CN108237659B - 用于成型且背面注塑可弯曲片材的模制工具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于成型且背面注塑可弯曲片材的模制工具和方法。该用于成型且背面注塑可弯曲片材(13)的模制工具包括模具，该模具包括第一半模具(1)和第二半模具(11)。第一半(1)布置在第二半(11)对面，以形成用于保持可弯曲片材(13)且容纳熔体(12)的腔(15)。另外，该模具包括用于保持可弯曲片材(13)的至少一个销(3)，以及在背面注塑期间，响应于由注入的熔体(12)的压力施加在销(3)上的力，该销(3)是可伸缩的。

Description

用于成型且背面注塑可弯曲片材的模制工具和方法
技术领域
本发明涉及一种用于成型且背面注塑用于车辆内饰的可弯曲片材的模制工具。另外，本发明涉及一种用于成型且背面注塑可弯曲片材的方法。
背景技术
已知制造用于车辆内饰的背面注塑的装饰部件。这类工艺可以包括各种制造步骤。在第一步骤中，可以在压力和热下预成型片材。在第二步骤中，可以将预成型的片材放置在注塑模具的模制腔中。在第三步骤中，可以闭合注塑模具以及可以用固化材料对预成型的片材进行背面注塑以提供支撑层。
文献US 2005/0276874 A1涉及一种用于制造饰面层片材的设备和方法。该饰面层片材包括粘合到一层基底材料的一层木制饰面或其它装饰材料。在提供所需的支撑和联接层的最终热塑性材料的注塑步骤之前，预成型该饰面层片材。
在该方法中以及在其它方法中，预成型的步骤是必需的。因此，已知方法具有高的工艺复杂度和相关成本的缺点。
发明内容
鉴于上述现有技术，本发明的目的是提供一种改进弯曲的且背面注塑的平整材料的制造的模制工具和方法。特别地，本发明的目的是提供一种降低工艺复杂度的工具。本发明的另一目的可以是提供一种允许背面注塑可弹性变形的材料的工具。
这些目的通过具有独立权利要求1的特征的工具以及通过根据权利要求11所述的用于成型且背面注塑可弯曲片材的方法来实现。可选的其它特征和其它改进由从属权利要求和结合附图的详细描述将变得明显。
提出的模制工具可以用于成型且背面注塑用在车辆内饰中的可弯曲片材。更特别地，该工具可以用于成型且背面注塑弹性片材。背面注塑的片材可以用于装饰目的或用于保持信息部件，例如显示器或仪器。该模制工具包括模具，该模具包括第一半模具和第二半模具。第一半模具布置在第二半模具对面，以及该第一半模具和该第二半模具形成用于保持可弯曲片材且容纳熔体的腔。另外，该第一半模具和该第二半模具中的至少一者包括用于注入熔体的开口或凹槽，该熔体用于背面注塑可弯曲片材。另外，模制工具包括至少一个销，该至少一个销用于将可弯曲片材保持和/或放置成抵靠第二半模具且以预期形状成型该片材。该销弹性地安装到第一半模具或弹性地安装在第一半模具中，并且指向第二半模具。另外，在背面注塑期间，响应于由注入的熔体的压力施加在销上的力，该销是可伸缩的。
销可以抵着第二半模具挤压可弯曲片材。在模具的闭合阶段期间，销可以引导可弯曲片材的变形。因此，可弯曲片材可以被弯曲且可以采用第二半模具的形状。
提出的模制工具可以包括至少三个可伸缩销，优选地，这些销安装在包括用于注入熔体的开口或凹槽的那一半模具中。从而，这些销可以单独地以静态确定的方式保持可弯曲片材。当使用三个或更多个销时，可能无需附加支撑件(例如通过一半模具)来保持片材。当片材相对于重力而置于销的顶部上时，附加支撑件是特别没有必要的。
至少一个销可以在面向用于保持可弯曲片材的第二半模具的端部处包括吸力构件。该吸力构件可以防止可弯曲片材在成型和背面注塑期间移动。当第二半模具相对于重力布置在第一半模具之下时，该吸力构件也可以保持可弯曲片材。
根据本发明的另一方面，本申请提出了一种使用前述模制工具成型且背面注塑可弯曲片材的方法。该方法可以包括如下步骤，这些步骤无需但可以以所列次序来执行。提供模制工具。另外，提供具有前侧和背侧的可弯曲片材。可以将可弯曲片材插入在第一半模具和第二半模具之间的腔中。为了保持可弯曲片材，可以使至少一个销延伸。在另一步骤中，可以闭合模具，用于弯曲可弯曲片材。在闭合过程期间，销保持片材的形状和/或使片材弯曲且可以至少部分地被缩回。当闭合模具时，销可以通过将片材放置成抵靠第二半模具而保持片材的形状。在另一步骤中，在压力下将熔体注入弯曲片材的背侧。弯曲片材的背侧为面向第一半模具的那侧。在注入过程期间，熔体可以使销移位，使得该销可以完全缩回到第一半模具中。因此，可以用一层熔体覆盖弯曲片材。在销缩回的位置上，该熔体也可以覆盖弯曲片材的背侧。在另一步骤中，可以固化或冷却熔体以便凝固。因此，可以通过背面注塑的层而保持片材的形状。通常，可弯曲片材与熔体之间的粘附将足以保持预期形式的片材。然而，可以将粘结促进剂施加到可弯曲片材，从而提供更好的粘附。否则，附加的夹持部件可以将片材固定到由背面注塑的材料制成的部件，例如在片材的边缘处。
提出的模制工具和提出的方法实现了背面注塑部件的快速且可靠的制造。可以利用一个工具执行两个步骤：成型片材的步骤和背面注塑片材的步骤。另外，最初通过至少一个销保持弯曲片材的形状，该保持功能在背面注塑期间由熔体接管，直到弯曲的片材至少主要地由背面注塑层支撑。已知方法具有需要在附加工具中预成型片材的缺点。因此，该片材必须不为可弹性变形的材料，这是因为当将该片材从用于预成型的工具转移到用于背面注塑的工具时，该片材将会丢失其预成型的形状。在建议的工具中，可以在一个工具中执行成型和背面注塑过程，以及可以通过半模具和/或至少一个销将片材保持为变形形状，直到该片材由背面注塑层来支撑。因此，片材可以为可弹性变形的材料。
当闭合模具时，第一半模具和第二半模具限定用于保持可弯曲片材且容纳熔体的腔。通常，第二半模具的内侧具有对应于该部分(例如控制台的装饰覆盖部件、门或仪表盘)的可视侧的形状。考虑到各个需求，该模具还可以包括用于生成用于旋钮或按钮的开口的插入件。在闭合过程期间，半模具可以朝向彼此移动。可以仅一个半模具朝向另一个半模具移动，该另一个半模具相对于工具的其它部分是固定的，或者，两个半模具可以相对于这些其它部分移动。半模具可以将压力施加到可弯曲片材。至少一个半模具(通常第一半模具)和/或销可以抵靠着半模具之一(通常第二半模具)和/或延伸销而挤压可弯曲片材以成型预期形状的片材。第一半模具的滑块或部件可以覆盖片材中的孔或防止熔体到达片材的特定区域，从而获得不被熔体覆盖的区域。
通常，包括至少一个销的半模具还包括至少一个孔或至少一个钻孔以容纳销。优选地，将销放在孔或钻孔中，使得该销可以完全缩回到半模具中。为了使销弹性地缩回，该销可以包括可弹性变形的材料，例如橡胶。附加地或可替选地，销可以包括弹性件。因此，在模具的闭合过程期间，销可以保持可弯曲片材且可以至少部分地被缩回。
在一个实施方式中，销的弹性件可以具有压缩力，该压缩力低于由注入的熔体施加在销上的力，和/或弹性压缩力高于成型可弯曲片材所需的力。因此，当层由背面注塑层支撑时，销可以能够使片材弯曲且可以缩回。
弹性压缩力可以取决于熔体的性质、被熔体覆盖的区域，和/或取决于所使用的销的横截面、尺寸和/或数量。
在另一实施方式中，至少一个销可以包括倾斜安装的头部。因此，当抵靠第二半模具放置时，销可以更好地适应于可弯曲片材。倾斜安装的头部可以与球形接合件或圆柱形接合件连接。因此，在模具的闭合阶段期间，可以简化将销缩回到孔或钻孔中。
此外，可以将至少一个销的顶部划分为多个区段。该顶部的第一区段可以保持可弯曲片材且该顶部的第二区段可以提供缩回力。第一表面可以为销的远端。第二区段可以为相对于销的移动方向倾斜的表面，从而提供用于垂直于或大体垂直于销的移动方向的熔体流动的坡道。第一区段可以为平坦的且第二区段可以以一定角度被切割。因此，可以改善由于注入的熔体而造成的销的缩回过程。熔体可以将压力施加到销的带角度的表面，同时平坦表面可以接触片材。因此，可以由于压力而压缩弹性件或弹性材料以及可以使销缩回。熔体可以经过销的头部，覆盖弯曲片材。远端也可以具有另一形状，例如，该远端可以为球状的。
在背面注塑过程期间，可以在压力下通过半模具之一的开口或凹槽注入熔体。通常，该压力达到至少100巴、优选地至少200巴，和/或至多2000巴、优选地至多1500巴。
注入的熔体可以为塑性材料，尤其热塑性材料，例如聚烯烃(诸如聚丙烯)、聚酰胺、ABS或乙烯基聚合物。
在一个实施方式中，可弯曲片材的材料为玻璃或塑料。使用建议的工具，可以实现玻璃片的弯曲且背面注塑，因为销可以分散施加到玻璃片的用于弯曲的压力。当然，其它片材材料可以是可能的，例如PP、玻璃纤维、铝、塑料、木材、石陶瓷或丙烯酸玻璃。
可弯曲片材的厚度为至少0.01mm、优选地至少0.05mm、更优选地至少0.1mm，和/或至多3mm、优选地2mm、更优选地1mm。
此外，关于用于成型且背面注塑可弯曲片材的模制工具所提及的特征也与用于成型且背面注塑可弯曲片材的方法有关，反之亦然。
附图说明
将结合附图描述示例性实施方式。
图1示出具有延伸销的模制工具的第一半部的透视图；
图2示出模制工具的第一半部的侧视图；
图3示出具有缩回销的模制工具的第一半部的透视图；
图4a示出包括弹性件的销的示意图；
图4b示出销的头部的示意性俯视图；
图5a示出在注塑过程期间的具有延伸销的闭合模制工具的示意性剖面图；
图5b示出在注塑过程期间的具有完全缩回的销的闭合模制工具的示意性剖面图；
图6a至图6c示出在弯曲过程期间的模制工具的示意性剖面图；
图7a示出延伸销的透视图；
图7b示出延伸销的示意图。
具体实施方式
图1示出用于成型且背面注塑可弯曲片材的模制工具的第一半模具1。第一半模具1包括多个用于容纳可伸缩销的钻孔2，例如，这些销之一用附图标记3来指示。销3被示出为处于延伸的位置并指向第二半模具(第二半模具未示出)。第一半模具1还包括用于注入熔体的开口，该熔体用于背面注塑可弯曲片材。然而，在图1中未示出该开口。销3包括与球形接合件连接的倾斜安装的头部5。然而，在另一实施方式中，头部5可以与圆柱形接合件连接。头部5在其上表面6处包括低摩擦表面。因此，在弯曲和背面注塑过程之后，可以很容易移除包括一层固化熔体的背面注塑的弯曲片材。在图2和后续附图中使用相同附图标记来指示相应特征。
在图2中以侧视图示出第一半模具1。销3被延伸使得销可以保持可弯曲的平坦片材。当模制工具打开且第一半模具和第二半模具彼此之间具有最大距离时，销3被延伸处于所示位置。
图3示出具有多个缩回销3的第一半模具1。销3完全被嵌入到钻孔中，从而销3不伸出超过第一半模具1的表面。在模具的闭合阶段期间，弯曲片材(下文更详细地描述弯曲过程)。在弯曲过程之后，在用于背面注塑弯曲片材的压力下注入熔体。从而熔体通过将力施加在销上而使销移位。因此，在图3中所示的销的嵌入位置对应于模具在背面注塑弯曲片材之后的闭合位置。为了实现销3的缩回，将销3安装在弹性件上。然而，在另一实施方式中，可以以不同方式弹性地安装销3，例如通过使用弹性材料。
图4a示出包括头部5和弹性件7的销3。销3的头部5具有低摩擦表面，其中，该表面被划分为2个区段8、9。另外，销的表面为耐热材料，例如PTFE。不同区段的材料可以彼此不同。以20度的角度切割第一区段8。第二区段9是平坦的。因此，可以改善由于注入的熔体而造成的销3的缩回过程。熔体可以将压力施加到带角度的区段8，同时平坦区段9可以保持接触弯曲片材。平坦区段9可以具有在弯曲之后更好地适配可弯曲片材的形状的另一形状。由于施加在第一区段上的压力，可以压缩弹性件7且可以使销缩回，失去与弯曲片材的接触。熔体可以经过销的头部，覆盖弯曲的片材。
图4b示出销3的头部5的俯视图。以上述角度切割第一区段8且第二区段9是平坦的。销3的该头部5包括均形成半圆的两个区段8、9。然而，在另一实施方式中，头部5可以包括以不同角度切割和/或具有其它形状的更多区段。头部可以具有球形或允许由熔体前沿提供的力至少部分地被转移到销的缩回方向的任何形状。在图4b中，销3的头部5的直径达到10mm。然而，销3的头部5可以具有其它直径。钻孔2的直径匹配销头部5的直径，从而销3是可伸缩的。第一半模具1的销3与表面4之间的间隙可以被密封，从而当使销3缩回且注入熔体时，熔体可以不进入钻孔。
图5a示出在注入熔体12时的包括第一半模具1和第二半模具11的闭合模具10。熔体为聚丙烯。可弯曲片材13布置在第一半模具1和第二半模具11之间以及销3保持弯曲片材13。更具体地，片材放置成抵靠第二半模具。因此，销3部分地延伸且销3的头部5至少部分地伸出超过第一半模具1的表面4。箭头14示出熔体的流动方向。销的倾斜表面指向熔体前沿。
图5b示出在熔体已使销3移位之后的注入过程的瞬时示意图。由于通过熔体12施加在销3的头部5的表面上的力，使销3缩回。该力压缩弹性件7且将销3压入第一半模具1的钻孔2。在所示的实施方式中，注入压力达到800巴。
在图1和图3中所示的模具10的示例包括头部5的直径为10mm的28个销3。
图6a、图6b和图6c示出利用模制工具的可弯曲片材13的弯曲过程的瞬时示意图。在图6a中，模制工具被打开且销3被延伸。可弯曲片材13放置在第一半模具1和第二半模具11之间。销3保持可弯曲片材13。在本示例中，可弯曲片材为玻璃片。在所示示例中，可弯曲片材13的厚度为0.8mm。然而，在另一实施方式中，可弯曲片材13可以具有另一厚度。
图6b示出在弯曲过程期间的模具闭合步骤，其中，销3将玻璃片保持就位。第二半模具11朝向第一半模具1移动。从而，第二半模具11将压力至少局部地施加到可弯曲片材13。在压力过高的情况下，可伸缩销3可以至少部分地缩回以避免由于局部应力而对可弯曲片材的损坏。另外，销3包括倾斜安装的头部5，使得销3能够使片材保持就位，即使该片材不再为平坦形状。
图6c示出在完成弯曲过程时的模制工具的闭合位置。可弯曲片材13被弯曲且使其形状适应模具的形状。在第一半模具1与第二半模具11之间仍为用于注入熔体的腔。销3至少部分地伸出超过第一半模具1的表面以保持可弯曲片材13的形状。在另一步骤中，熔体12将被注入腔15中以背面注塑弯曲片材13(如在图5a和图5b中所描述)。
如果在图6a、图6b和图6c中的重力在从第二半模具到第一半模具的方向上，则片材可以由销单独地支撑。在其它几何结构中，例如，当重力从第一半模具指向第二半模具时，需要对于片材的附加支撑。这类附加支撑可以为第二半模具的边缘。在重力在平行于片材的方向上的几何结构中，可以预见片材的附加夹持，例如在销的头部中的吸盘或夹持件。
图7a和图7b以透视图和示意图示出延伸销3。该销包括与圆柱形接合件16连接的倾斜安装的头部5。所示的销3的上表面6仅包括相对于熔体流动方向成角度的一个区段。钻孔2的直径与头部5的直径相符。因此，销3可完全嵌入到第一半模具1中。倾斜安装的头部5可以改善将片材施加到第二半模具。

Claims (11)

1.一种用于成型且背面注塑可弯曲片材(13)的模制工具，包括：
-模具，所述模具包括第一半模具(1)和第二半模具(11)，其中，所述第一半模具(1)布置在所述第二半模具(11)的对面，以形成用于容纳所述可弯曲片材(13)和熔体的腔，以及
-至少一个销(3)，所述至少一个销用于将所述可弯曲片材(13)保持和/或放置成抵靠所述第二半模具，其中，所述销(3)弹性地安装到所述第一半模具(1)或弹性地安装在所述第一半模具(1)中，并且指向所述第二半模具(11)，
其中，在背面注塑所述可弯曲片材期间，响应于由注入的所述熔体(12)的压力施加在所述销(3)上的力，所述销(3)能够缩回到所述第一半模具(1)中，
其特征在于，所述至少一个销(3)包括倾斜安装的头部(5)。
2.如权利要求1所述的模制工具，其特征在于，所述模制工具包括至少三个可伸缩销。
3.如权利要求1或2所述的模制工具，其特征在于，至少一个可伸缩销(3)包括弹性件(7)。
4.如权利要求3所述的模制工具，其特征在于，所述弹性件(7)的弹性压缩力低于由注入的所述熔体(12)施加在所述可伸缩销(3)上的所述力，和/或弹性压缩力高于成型所述可弯曲片材(13)所需的力。
5.如权利要求1或2所述的模制工具，其特征在于，所述至少一个销(3)包括用于保持所述可弯曲片材(13)的吸盘。
6.如权利要求1所述的模制工具，其特征在于，所述倾斜安装的头部(5)与球形接合件或圆柱形接合件(16)连接。
7.如权利要求1或2所述的模制工具，其特征在于，所述销的顶部被划分为多个区段(8，9)，其中，至少一个区段为平坦的且至少另一个区段以一角度被切割。
8.如权利要求1或2所述的模制工具，其特征在于，所述熔体(12)为塑性材料。
9.如权利要求1或2所述的模制工具，其特征在于，所述可弯曲片材(13)的材料包括玻璃、金属、木材或塑料。
10.一种用于使用如权利要求1至9中任一项所述的模制工具成型且背面注塑可弯曲片材(13)的方法，包括如下步骤：
-提供所述模制工具，
-提供具有前侧和背侧的可弯曲片材(13)，
-将所述可弯曲片材(13)插入在所述第一半模具(1)和所述第二半模具(11)之间的所述腔中，
-闭合所述模具以用于弯曲所述可弯曲片材(13)，其中，在闭合过程期间，至少一个销(3)保持所述片材(13)且至少部分地被缩回，
-保持所述片材(13)的形状，
-在压力下在所述可弯曲片材(13)的所述背侧上注入熔体(12)，其中，由于由注入的所述熔体施加在至少一个销(3)上的力而使所述至少一个销(3)缩回，
-使所述熔体固化。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，至少一个销(3)包括具有压缩力的弹性件(7)，其中，由注入的所述熔体(12)施加在所述销(3)上的所述力高于所述压缩力，和/或所述压缩力高于成型所述可弯曲片材(13)所需的力。
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