DE10006359C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Hinterspritzen oder Hinterpressen von Dekormaterial - Google Patents

Abstract

Strukturiertes, gasdurchlässiges Dekormaterial (4) wird auf seiner Rückseite mit einer Folie (10) überdeckt und zusammen mit dieser in einen Formhohlraum (3) eines mehrteiligen Werkzeugs eingelegt. Nach dem Schließen des Werkzeugs wird ein Gasdruck auf die Dekor-Oberfläche ausgeübt, der in schonender Weise den Drücken während der Spritzphase und während der Kühlphase entgegenwirkt. Dabei durchdringt das Gas das poröse Dekormaterial (4) und übt die Gegenkräfte über die Folie (10) direkt auf das thermoplastische Material aus. Die Dekor-Oberfläche des Dekormaterials (4) wird in optimaler Weise geschont.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus hinterspritztem oder hinterpreßtem Dekormate­ rial in einem Formhohlraum, der von einem mehrteiligen Werk­ zeug gebildet wird, wobei nach dem Schließen des Formhohl­ raums ein Gasdruck auf die Dekor-Oberfläche ausgeübt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Her­ stellen von Formteilen aus hinterspritzem oder hinterpreßtem Dekormaterial mit einem mehrteiligen Werkzeug, das einen Formhohlraum bildet, wobei einer der Werkzeugteile eine Anlagefläche für die Dekor-Oberfläche definiert.

An Formteile aus hinterspritztem oder hinterpreßtem Dekormaterial werden zunehmend höhere Qualitätsansprüche gestellt, und zwar nicht nur bezüglich des Aussehens und der Struktur der Dekor-Oberfläche, sondern auch bezüglich deren Haptik.

Hochwertiges Dekormaterial kann eine äußerst empfindli­ che Dekor-Oberfläche aufweisen. Dies gilt vor allem für Leder und ähnlich genarbte Strukturen sowie ferner auch für Textilien und textilähnliche Strukturen.

Eine wesentliche Schwierigkeit beim Hinterspritzen oder Hinterpressen des Dekormaterials besteht darin, die hohe Qualität der Dekor-Oberfläche trotz der auftretenden Drücke und Temperaturen beizubehalten und auf das fertige Formteil zu übertragen.

Die nicht vorveröffentlichte DE 198 55 929 A1 beschreibt einen ersten Schritt in diese Richtung. Danach wird der Gas­ druck während mindestens eines Teils der Kühlphase auf die Dekor-Oberfläche ausgeübt.

Ferner ist es aus der DE-AS 25 40 519 B2 sowie aus der DE 26 40 607 B1 bekannt, ein verflüssigtes Kühlgas in einen Formhohlraum einzubringen, um die Oberfläche des Formlings vorzukühlen und dadurch so zu verfestigen, daß der Formling frühzeitig mechanisch ausgestoßen und sodann fertig gekühlt werden kann.

Schließlich beschreibt die DE 692 14 817 T2 ein Verfah­ ren, bei dem Druckgas zwischen die Wand des Formhohlraumes und den Formling eingeblasen wird, um Einfallsteilen am Formling zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schonung der Dekor-Oberfläche beim Hinterspritzen oder Hinterpressen des Dekormaterials mit einfachen Mitteln weiter zu verbes­ sern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs genannte Ver­ fahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Gas­ druck spätestens ab Beginn der Formhohlraum-Füllphase ausge­ übt wird.

Die eingangs genannte Vorrichtung ist zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Werkzeugteil, der die Anlagefläche für die Dekor-Oberfläche definiert, eine Gasführung aufweist, die in der Anlagefläche mündet und an eine Druckgasquelle anschließbar ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Beeinträchtigung der Dekor-Oberfläche empfindlicher Dekorma­ terialien beim Hinterspritzen oder Hinterpressen nicht nur von der Höhe des Drucks und der Temperatur abhängt, sondern auch von der Zeitdauer von deren Einwirkung und der Art der Druckübertragung. Auf dieser Basis besteht die Grundidee der Erfindung darin, die Druckeinwirkung während des gesamten Spritz- oder Preßvorgangs zu vermindern. Zu keinem Zeitpunkt wird die Dekor-Oberfläche an die zugehörige Anlagefläche des Formhohlraums angepreßt.

Um sicherzustellen, daß der Gasdruck rechtzeitig aufge­ bracht wird, läßt man ihn vorteilhafterweise unmittelbar nach dem Schließen des Formhohlraums zur Einwirkung kommen. Während der Kühlphase, vorzugsweise während der gesamten Kühlphase, macht man sich die dabei auftretende natürliche Schrumpfung des thermoplastischen Material zunutze. Der auf die Dekor-Oberfläche der Formteile einwirkende Gasdruck kom­ pensiert die Schrumpfung und hält die Dekor-Oberfläche in zunehmendem Abstand von der Anlagefläche. Immerhin beträgt die Schrumpfung größenordnungsmäßig bis zu 2%.

Die Einwirkung des aufgebrachten Gasdrucks ist in jeder Phase erheblich sanfter als der von einer starren Fläche aufgebrachte Gegendruck gegen den Spritz- oder Preßdruck und auch gegen den ggf. über die Düse aufgebrachte Nachdruck zur Kompensation der Schrumpfung während der Kühlphase. Im Ergebnis können also sehr hochwertige Dekormaterialien mit besonders empfindlichen Oberflächen zu Formteilen von Spit­ zenqualität verarbeitet werden.

Das Dekormaterial kann einschichtig oder mehrschichtig aufgebaut sein, und zwar mit oder ohne Unterware. Auch kön­ nen Dekorfolien verarbeitet werden, deren Oberfläche eben­ falls strukturiert oder anderweitig hochwertig ausgebildet sein kann.

Aus Gründen der Haptik besteht das Dekormaterial häufig aus zwei Schichten, nämlich einer äußeren, die Dekor-Ober­ fläche bildenden Schicht und einer inneren Schicht, die dem thermoplastischen Kunststoff zugewandt ist und eine gewisse Elastizität besitzt. Für die innere Schicht kommt überwie­ gend geschäumtes Material in Frage. Auch das geschäumte Material ist druckempfindlich. Wird nämlich die Zellstruktur zerquetscht, so geht die Elastizität verloren. Positive Aus­ wirkungen auf die Haptik sind dann nicht mehr vorhanden. Auch diesbezüglich entfaltet die Erfindung ihre Vorteile, da nämlich die Zellstruktur der inneren Schicht vor einer Zer­ störung geschützt wird.

Der auf der Dekor-Oberfläche erzeugte Gasdruck führt zu einer sehr gleichmäßigen Flächenbelastung des Dekormateri­ als. Bei strukturierten Oberflächen werden die Kräfte nicht nur in die "Wellenkämme", sondern auch in die "Wellentäler" eingeleitet.

Die Erfindung ist nicht nur auf gasundurchlässige Dekor­ materialien anwendbar, sondern auch auf gasdurchlässige. Für letztere wird in wesentlicher Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, eine gasundurchlässige Folie zum Halten des Gasdrucks in den Formhohlraum einzulegen. Gerade textile und ähnlich poröse Strukturen zeichnen sich durch hohe Qualität, aber auch durch hohe Empfindlichkeit aus. Die Vorteile der Erfindung werden hier besonders deutlich sichtbar.

Die gasundurchlässige Folie kann zwischen der Dekor- Oberfläche und der zugehörigen Anlagefläche des Formhohlraum angeordnet sein. Sie kann derart verformbar ausgebildet wer­ den, daß sie sich an grobere Strukturen der Dekor-Oberfläche anlegt. Bei feineren Strukturen hingegen ist es vorteilhaft, wenn die gasundurchlässige Folie die Rückseite des Dekorma­ terials überdeckt. Die empfindliche Dekor-Oberfläche ist dann optimal geschützt. Vor allen Dingen ergibt sich der höchst vorteilhafte Effekt, daß das Gas durch das Dekormate­ rial hindurch direkt auf die Folie und damit auf das Träger­ material einwirkt. Auf das Dekormaterial entfällt also nur noch ein geringer Anteil der Kraftübertragung.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, die den Formhohlraum bildenden Werkzeugteile vor dem Ende der Kühlphase geringfügig voneinander zu entfernen. Dieser Vor­ gang kann direkt mit dem Beginn der Kühlphase oder auch spä­ ter einsetzen. Er trägt in Verbindung mit dem gleichzeitig einwirkenden Gasdruck dazu bei, das Schwinden des thermopla­ stischen Materials zu kompensieren und die Dekor-Oberfläche sanft in Richtung auf das Innere des Formhohlraums zu ent­ spannen.

Die im zugehörigen Werkzeugteil angeordnete Gasführung kann in Weiterbildung der Erfindung einen porösen Körper aufweisen, der mindestens einen Teil der Anlagefläche für die Dekor-Oberfläche bildet. Der poröse Körper sitzt in einer entsprechenden Ausnehmung des Werkzeugteils, wobei diese Ausnehmung ihrerseits an die Druckgasquelle ange­ schlossen ist. Der poröse Körper sorgt für eine sehr gleich­ mäßige Verteilung des Druckgases.

Alternativ besteht die besonders einfache Möglichkeit, als Gasführung eine Injektionsnadel zu verwenden.

In aller Regel wird die Gasführung etwa senkrecht zu der vom Werkzeugteil definierten Anlagefläche verlaufen.

Geneigte Anordnungen sind gleichermaßen möglich. Auch kann die Gasführung als Rinne in der Teilungsebene des Werk­ zeugs verlaufen.

Sofern mit einem Tauchkantenwerkzeug gearbeitet wird, bleibt der Formhohlraum auch dann abgedichtet, wenn die Werkzeugteile geringfügig voneinander entfernt werden, um die Entlastung des Dekormaterials zu unterstützen. Ist das Werkzeug hingegen in einer Ebene geteilt, so würde eine ge­ ringfügige Öffnungsbewegung die Dichtwirkung des Dekormate­ rials und ggf. der gasundurchlässigen Folie aufheben, sofern nicht, wie es in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, eine um den Formhohlraum herumlaufende Dichtung vor­ gesehen ist, die eine geringfügige Öffnungsbewegung der Werkzeugteile kompensiert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus­ führungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine Vorrichtung nach einer ersten Ausführungs­ form in einer ersten Verfahrensstufe;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer zweiten Verfahrensstufe;

Fig. 3 eine Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungs­ form;

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Durchführung einer Verfahrensvaiante.

Fig. 1 zeigt ein mehrteiliges Werkzeug mit einem oberen Werkzeugteil 1 und einem unteren Werkzeugteil 2. Die Werk­ zeugteile definieren einen Formhohlraum 3 zum Hinterspritzen eines aus zwei Schichten bestehenden Dekormaterials 4. Letz­ teres wird in das Werkzeug eingelegt, wobei seine Dekor- Oberfläche sich an eine Anlagefläche 5 anlegt, welche vom oberen Werkzeugteil 1 definiert wird.

Rechts und links des Werkzeugs ist das Dekormaterial 4 in unverpreßtem Zustand dargestellt. Sobald, wie in Fig. 2 gezeigt, thermoplastisches Material 6 in den Formhohlraum 3 eingespritzt worden ist, vermindert sich die Dicke des Dekormaterials 4.

In der Anlagefläche 5 des oberen Werkzeugteils 1 mündet eine Gasführung, die im vorliegenden Fall als Injektionsna­ del 7 ausgebildet ist. Durch diese Injektionsnadel wird Gas in den Formhohlraum eingeblasen, und zwar beginnend mit dem Schließen des Werkzeugs bis zur Beendigung der Kühlphase. Der Gasdruck sorgt dafür, daß die Dekor-Oberfläche des Dekormaterials 4 nicht mit dem hohen Spritzdruck an die Anlagefläche 5 angepreßt wird. Der Gasdruck trägt die Reak­ tionskräfte nicht nur in die Strukturspitzen ein, sondern auch in die Strukturvertiefungen, so daß also die empfindli­ che Dekor-Oberfläche wirksam geschützt wird.

Während der Kühlphase schrumpft das thermoplastische Material 6, wobei der Gasdruck zwischen der Anlagefläche 5 und der Dekor-Oberfläche des Dekormaterials 4 diese Schrump­ fung kompensiert.

Wie angedeutet, besteht das Dekormaterial 4 im vorlie­ genden Fall aus zwei Schichten, von denen die äußere die De­ kor-Oberfläche bildet, während die innere mit dem thermopla­ stischen Kunststoff in Berührung tritt. Die innere Schicht, nämlich die Unterware, besitzt eine elastische Zellstruktur, die die Haptik der Formteile verbessert. Das eingeblasene Gas schützt die Unterware vor einer Beschädigung der Zell­ struktur.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 3 handelt es sich um ein Tauchkantenwerkzeug, bei dem die im oberen Werkzeugteil 1 vorgesehene Gasführung als poröser Körper 8 ausgebildet ist, der einen Teil der Anlagefläche 5 bildet. Durch den porösen Körper 8 hindurch wird das Gas sehr gleichmäßig verteilt zwischen die Anlagefläche 5 und die Dekor-Oberfläche einge­ blasen.

Im linken Teil von Fig. 3 ist der Zustand direkt nach Beendigung des Hinterspritzens gezeigt, also zu Beginn der Kühlphase. Der rechte Teil von Fig. 3 zeigt den Zustand während der Kühlphase.

Wie im mittleren Bereich von Fig. 3 dargestellt, ist der untere Werkzeugteil 2 in der Kühlphase um einen gering­ fügigen Abstand a abgesenkt worden, um die Entlastung des Dekormaterials 4 während der Kühlphase zu unterstützen.

Eine ähnliche Öffnungsbewegung ist auch bei der Vorrich­ tung nach den Fig. 1 und 2 möglich. Dabei verliert die zwischen den Werkzeugteilen 1 und 2 eingespannte Dekorware 4 ihre Dichtwirkung. Dies wird kompensiert durch eine der Öff­ nungsbewegung folgende Dichtung 9, die um den Formhohlraum 3 herumläuft. Eine derartige Dichtung ist bei der Vorrichtung nach Fig. 3 überflüssig.

Die Dichtung 9 ist in den Fig. 1 und 2 lediglich schematisch angedeutet. Es kann sich beispielsweise um eine Gummi-Hohlringdichtung oder um eine aufblasbare Hohlring­ dichtung handeln.

Bei der Verfahrensvariante nach Fig. 4 besitzt das De­ kormaterial 4 eine gasdurchlässige Struktur. Es ist daher mit einer gasundurchlässigen Folie 10 unterlegt, die eine Aufrechterhaltung des durch die Injektionsnadel 7 aufge­ brachten Gasdrucks ermöglicht. Aufgrund der porösen Struktur des Dekormaterials 4 wirkt der Gasdruck direkt auf die Folie 10 ein, so daß der dem Spritzdruck entgegenwirkende Gegen­ druck die Struktur der Dekor-Oberfläche nicht beeinträch­ tigt.

Die Ausführungsbeispiele betreffen das Hinterspritzen von Dekormaterial. Gleiche Vorteile ergeben sich beim Hin­ terpressen.

Im Rahmen der Erfindung sind durchaus Abwandlungsmög­ lichkeiten gegeben. So können die Injektionsnadel 7 und der poröse Körper 8 miteinander kombiniert werden. Als Gas kön­ nen sämtliche verträglichen Gase in den Formhohlraum einge­ blasen werden, beispielsweise Stickstoff oder Luft. Die An­ wendbarkeit der Erfindung umfaßt sämtliche Dekormaterialien, vorzugsweise allerdings solche mit strukturierter Oberfläche und vor allen Dingen gasdurchlässiger Struktur.

Claims (9)

1. Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus hinter­ spritztem oder hinterpreßtem Dekormaterial in einem Form­ hohlraum, der von einem mehrteiligen Werkzeug gebildet wird, wobei nach dem Schließen des Formhohlraums ein Gasdruck auf die Dekor-Oberfläche ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck spätestens ab Beginn der Formhohlraum- Füllphase ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck bis mindestens in die Kühlphase hinein aus­ geübt wird.

3. Verfahren anch Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Verwendung von gasduchlässigem Dekormate­ rial eine gasundurchlässige Folie zum Halten des Gasdrucks in den Formhohlraum eingelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässige Folie die Rückseite des Dekorma­ terials überdeckt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formhohlraum bildenden Werk­ zeugteile vor dem Ende der Kühlphase geringfügig voneinander entfernt werden.

6. Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus hinter­ spritztem oder hinterpreßtem Dekormaterial (4) mit einem mehrteiligen Werkzeug, das einen Formhohlraum (3) bildet, wobei einer (1) der Werkzeugteile (1, 2) eine Anlagefläche (5) für die Dekor-Oberfläche definiert, dadurch gekennzeichnet, daß derjenige Werkzeugteil (1), der die Anlagefläche (5) für die Dekor-Oberfläche definiert, eine Gasführung auf­ weist, die in der Anlagefläche (5) mündet und an eine Druck­ gasquelle anschließbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführung einen porösen Körper (8) aufweist, der mindestens einen Teil der Anlagefläche (5) für die Dekor- Oberfläche bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasführung von einer Injektionsnadel (7) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekenn­ zeichnet durch eine um den Formhohlraum (3) herumlaufende, eine geringfügige Öffnungsbewegung der Werkzeugteile (1, 2) kompensierende Dichtung (9).