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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffformteiles.
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Aus der
DE 197 34 686 A1 ist ein Kunststoffformteil sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung bekannt. Die
DE 197 34 686 A1 schlägt vor, ein Kunststoff-Formteil mit einem Kunststoff-Träger auszustatten, der mehrere Felder umfasst, wobei mindestens eines dieser Felder mit einem Abdeckmaterial kaschiert ist und mindestens ein anderes dieser Felder spritzblank ist. Über die Fläche des Kunststoff-Formteiles ergibt sich hierbei wenigstens ein direkter Übergang zwischen einem spritzblanken Feld und einem mit einem Abdeckmaterial kaschierten Feld.
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Soll das Kunststoffformteil mehrere, benachbart angeordnete, mit Abdeckmaterial kaschierte Felder aufweisen, ist bekannt, diese einzeln zu fertigen und später zu dem Gesamtkunststoffträger zu fügen. Hierbei ergeben sich insbesondere in den Übergangsbereichen zwischen benachbart mit Abdeckmaterial kaschierten Feldern Verbindungsprobleme. Ferner können optische Beeinträchtigungen des Fugenbildes, beispielsweise durch Spaltbildung, auftreten.
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Die
DE 689 12 907 T2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils, wobei mehrere Dekorationsschichten aneinander gefügt werden, um ein einziges Kunststoffelement zu erhalten. Die aneinander gefügten Dekorationsschichten werden zusammen mit einem Basisflächenkörper in einer Form zu einem Kunststoffformteil verpresst, wobei im Bereich der Verbindungsstellen zwischen den Dekorationsschichten Vertiefungen geformt werden, in denen die Verbindungsstellen so festgehalten und fixiert werden, dass sie anschließend nach außen hin nicht sichtbar sind.
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Aus der
US 5 509 990 A geht ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mehrlagigen Formkörpers hervor, welcher auf eine Oberfläche eines Kunststoffträgers aufgebrachte Abdeckmaterialien aufweist. Dabei werden benachbarte Randteile der Abdeckmaterialien vor einem Hinterspritzen mit Kunststoffschmelze zur Formung des Trägers aneinandergeklemmt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels denen in einfacher Weise ein Kunststoffformteil mit benachbarten, mit Abdeckmaterial kaschierten Feldern erhältlich ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass
- a) in wenigstens einen ersten Bereich eines Formhohlraumes eines Formwerkzeuges ein erstes Abdeckmaterial eingebracht wird;
- b) in wenigstens einen zweiten, zum ersten Bereich benachbarten Bereich des Formhohlraumes ein zweites Abdeckmaterial eingebracht wird;
- c) die Abdeckmaterialien so eingebracht werden, dass diese sich zur Ausbildung eines Übergangsbereiches berühren oder überlappen;
- d) im Übergangsbereich ein erster Teilformhohlraum erzeugt wird;
- e) in diesen Teilformhohlraum eine erste Schmelze eines Kunststoffes eingebracht wird;
- f) im Übergangsbereich nach zumindest teilweisem Erstarren der ersten Schmelze ein zweiter Teilformhohlraum erzeugt wird und
- g) in den gesamten Restformhohlraum und den zweiten Teilformhohlraum eine zweite Schmelze eines Kunststoffes eingebracht wird,
wird vorteilhaft erreicht, dass Kunststoffformteile mit benachbarten, mit Abdeckmaterial kaschierten Feldern in einfacher Weise hergestellt werden können, die sich durch einen, eine hohe Festigkeit aufweisenden Übergangsbereich zwischen benachbarten Feldern mit Abdeckmaterialien auszeichnen. Dadurch, dass zunächst der erste Teilformhohlraum mit einer ersten Schmelze aufgefüllt wird, diese erste Schmelze teilweise erstarrt, erfolgt eine Vorfixierung der in dem Übergangsbereich angeordneten Randbereiche der Abdeckmaterialien. Anschließend erfolgt ein Hinterspritzen der Abdeckmaterialien und ein zusätzliches Hinterspritzen des bereits zuvor hinterspritzten Übergangsbereiches. Hierdurch ergibt sich ein Kunststoffträger, der durchgehend ausgebildet ist und somit insbesondere im Übergangsbereich zwischen den benachbarten Abdeckmaterialien keine Bruchlinien ausbildet. Im Übergangsbereich findet somit quasi eine doppelte Hinterspritzung der Randbereiche der Abdeckmaterialien statt, so dass diese besonders gut lagefixiert sind.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 9 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass
- a) eine Matrize und ein gegenüber liegender Stempel, welche einen die Form des Kunststoffformteiles zumindest teilweise nachbildenden Formhohlraum ausbilden;
- b) Mittel, welche der Anlage eines ersten Abdeckmaterials und eines zweiten Abdeckmaterials in einander angrenzenden Bereichen des Formhohlraumes dienen,
- c) mindestens ein in beziehungsweise aus dem Formhohlraum verlagerbarer Schieber, mittels dem in einem Übergangsbereich der Abdeckmaterialien zeitlich nacheinander zwei Teilformhohlräume ausbildbar sind;
- d) wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen einer Schmelze eines Kunststoffes in den ersten Teilformhohlraum im Übergangsbereich und
- e) wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen einer Schmelze eines Kunststoffes in den Restformhohlraum und den zweiten Teilformhohlraum im Übergangsbereich
vorgesehen sind, lässt sich in einfacher Weise eine Vorrichtung bereitstellen, mittels der Kunststoffformteile erzielbar sind, die wenigstens zwei benachbarte Felder umfassen, die mit jeweils einem Abdeckmaterial kaschiert sind und die einen durchgehenden Kunststoffträger aufweisen. Die Vorrichtung zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, der lediglich im Übergangsbereich ein bewegliches Teil, nämlich den Schieber, aufweisen muss, der zur Ausbildung des ersten Teilformhohlraumes und nach entsprechender Verlagerung zur Ausbildung des zweiten Teilformhohlraumes führt. Gleichzeitig übernimmt dieser Schieber die Abdichtung des ersten Teilformhohlraumes gegenüber dem Restformhohlraum und – nach Verlagerung – die Verbindung des zweiten Teilformhohlraumes mit dem Restformhohlraum. Somit wird dann ein durchgehender Formhohlraum geschaffen, der eine durchgehende Herstellung eines Kunststoffträgers für das Kunststoffformteil gestattet.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen schematischen Teilschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffformteiles während eines ersten Verfahrensschritts;
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2 die Vorrichtung während eines zweiten Verfahrensschritts und
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3 die Vorrichtung während eines dritten Verfahrensschritts.
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1 zeigt eine insgesamt mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffformteilen. Die Vorrichtung 10 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ausschnittsweise dargestellt.
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Die Vorrichtung 10 umfasst eine Matrize 12 und einen gegenüber liegenden Stempel 14, die einen Formhohlraum 16 ausbilden. Dieser Formhohlraum 16 bildet die Form eines mittels der Vorrichtung 10 herzustellenden Kunststoffformteiles zumindest teilweise nach. Zur Ausbildung des Formhohlraumes 16 besitzt die Matrize 12 eine entsprechend ausgearbeitete Kontur 18 und der Stempel 14 eine gegenüber liegende Kontur 20. Zwischen den Konturen 18 und 20 ist der Formhohlraum 16 ausgebildet.
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Der Formhohlraum 16 besitzt einen ersten Bereich 22, in dem an der Kontur 18 ein erstes Abdeckmaterial 24 zumindest teilweise in Anlage gebracht ist. Ferner besitzt der Formhohlraum 16 einen zweiten Bereich 26, innerhalb dem ein zweites Abdeckmaterial 28 an der Kontur 18 zumindest teilweise in Anlage gebracht ist. Die Abdeckmaterialien 24 und/oder 28 können auch teilweise an der Kontur 20 des Stempels 14 anliegen. Die Abdeckmaterialien 24 beziehungsweise 28 können beispielsweise Textilmaterialien, Ledermaterialien, Kunststofffolien oder dergleichen sein. Hierbei kann das Abdeckmaterial 24 aus dem gleichen Material bestehen wie das Abdeckmaterial 28, es können jedoch auch unterschiedliche Abdeckmaterialien eingesetzt sein. Die Abdeckmaterialien 24 und 2B erstrecken sich jeweils bis zu einem Übergangsbereich 30 zwischen den Bereichen 22 und 26 des Formhohlraumes 16. Die Abdeckmaterialien 24 und 28 können hierbei im Übergangsbereich 30 sich gegenseitig berühren oder überlappend angeordnet sein. In ihren Randbereichen können die Abdeckmaterialien 24 und 28 lose aneinander liegen und/oder fest miteinander verbunden sein. Die Randbereiche können beispielsweise verklebt, geheftet oder dergleichen sein. Dies ergibt sich aus den verwendeten Materialien der Abdeckmaterialien 24 und 28 beziehungsweise einer Formgestalt des späteren Kunststoffformteiles.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung anhand eines Übergangsbereiches 30 erläutert. Es ist klar, dass ein Kunststoffformteil mehrere Übergangsbereiche 30 zwischen jeweils benachbart angeordneten Abdeckmaterialien aufweisen kann. Ferner ist denkbar, dass ein Kunststoffformteil Bereiche mit den benachbarten Abdeckmaterialien und zusätzlich wenigstens ein spritzblankes Teil aufweisen kann.
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In den Stempel 14 ist wenigstens ein Schieber 32 integriert, der beispielsweise zwei Schieberteile 34 beziehungsweise 36 aufweist. Die Schieberteile 34 und 36 sind entsprechend der dargestellten Doppelpfeile 38 in beziehungsweise aus dem Formhohlraum 16 bewegbar angeordnet. Entsprechend einer Formgestalt des späteren Kunststoffformteiles im Übergangsbereich 30 sind die Schieber 32 wie hier gezeigt zweiteilig, können aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Schieberteile 34 und 36 bilden an ihrer dem Formhohlraum 16 zugewandten Seite eine Kontur 40 aus, die der späteren Kontur des Kunststoffformteiles entspricht.
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Die Kontur 18 der Matrize 12 bildet die spätere Sichtfläche des kaschierten Kunststoffformteiles nach, während die Konturen 20 beziehungsweise 40 des Stempels 14 beziehungsweise des Schiebers 32 die Unterseiten des späteren Kunststoffformteiles ausbilden.
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In 1 ist die Vorrichtung 10 in einer Ausgangsposition gezeigt. In dieser Position sind die Abdeckmaterialien 24 und 28 in den Formhohlraum 16 eingebracht und die Matrize 12 und der Stempel 14 in ihre Betriebsstellung verfahren. Die Betriebsstellung bedeutet, dass zwischen den Konturen 18 und 20 der Formhohlraum 16 ausgebildet ist. Dieser Formhohlraum 16 wird teilweise durch die Abdeckmaterialien 24 und 28 ausgefüllt.
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In den Stempel 14 sind mehrere, in 1 noch nicht dargestellte Einrichtungen zum Zuführen einer Schmelze eines Kunststoffes in den Formhohlraum 16 integriert. Dies können beispielsweise Düsen, Lanzen oder andere geeignete Vorrichtungen sein.
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In 1 ist der Schieber 32 noch in seiner eingefahrenen Position, das heißt in seiner gemäß Darstellung nach rechts gefahrenen Position, innerhalb des Stempels 14 dargestellt. Dies ist noch nicht die Ausgangsbetriebsposition des Schiebers 32. Diese ist anhand der schematischen Darstellung in 2 verdeutlicht. im Übrigen sind in 2 gleiche Teile wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht nochmals erläutert.
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Anhand von 2 wird deutlich, dass der Schieber 32 in den Formhohlraum 16 hinein verfahren ist (Pfeile 38'). Hierdurch wird das Abdeckmaterial 24 durch den Teilschieber 34 gegen die Kontur 18 verlagert, während das Abdeckmaterial 28 durch den Teilschieber 36 gegen die Kontur 18 verlagert ist. Die Verlagerung des Schiebers 32 beziehungsweise der Teilschieber 34 und 36 kann mechanisch, elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch erfolgen. Hierzu können im Einzelnen nicht dargestellte Steuerungen, Regelungen oder dergleichen vorgesehen sein.
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Anhand der schematischen Schnittdarstellung in 2 wird deutlich, dass es durch die Verlagerung des Schiebers 32 in den Formhohlraum 16 hinein zur Ausbildung eines Teilformhohlraumes 42 im Übergangsbereich 30 kommt. Dieser Teilformhohlraum 42 ist Bestandteil des eigentlichen Formhohlraumes 16 (1). Dieser Teilformhohlraum 42 ist durch die Teilschieber 34 beziehungsweise 36 von den übrigen Restformhohlräumen 44 des Formhohlraumes 16 getrennt, das heißt abgedichtet.
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In 2 ist eine Einrichtung 45 zum Einbringen einer ersten Schmelze eines Kunststoffes in den Teilformhohlraum 42 schematisch angedeutet.
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Die in 2 dargestellte Position der Vorrichtung 10, insbesondere der Matrize 12 und des Stempels 14 und des Schiebers 32, stellt die Ausgangsposition zum Einbringen der Schmelze in den Teilformhohlraum 42 dar. Über die Einrichtung 45 wird die Schmelze in den Teilformhohlraum 42 eingebracht, wobei diese durch die an den Abdeckmaterialien 24 beziehungsweise 28 dichtend anliegenden Teilschieber 34 und 36 nicht in die Restformhohlräume 44 gelangen kann. Die Schmelze wird über die Einrichtung 45 solange in den Teilformhohlraum 42 eingebracht, bis dieser komplett mit der Schmelze ausgefüllt ist. Dies kann über eine Zeit- und/oder Volumensteuerung erfolgen.
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Nachdem der Teilformhohlraum 42 mit der Schmelze 46 (3) gefüllt ist und die Schmelze 46 zumindest teilweise erstarrt ist, wird der Schieber 32 entsprechend der angedeuteten Bewegungsvektoren 38'' wieder in seine, in 1 gezeigte, eingefahrene Position verlagert. Hierdurch kommt es zur Ausbildung eines zweiten Teilformhohlraumes 48 im Übergangsbereich 30, der die zuvor in den Teilformhohlraum 42 eingebrachte Schmelze 46 (teilweise erstarrte Schmelze 46) umgibt. Durch das Einfahren der Teilschieber 34 und 36 geht der zweite Teilformhohlraum 48 in die Restformhohlräume 44 über. Es ergibt sich somit quasi wieder ein durchgehender Formhohlraum 16, der aus dem Teilformhohlraum 48 und den Restformhohlräumen 44 gebildet ist. Innerhalb dieses Formhohlraumes 16 ist bereits die zumindest zum Teil erstarrte Schmelze 46 im Übergangsbereich 30 angeordnet, wie die 3 verdeutlicht.
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Nach Einfahren der Schieber 32 wird über hier angedeutete Einrichtungen 50 eine Schmelze 52 eines Kunststoffes in den Formhohlraum 16 eingebracht. Diese Schmelze 52 breitet sich – entsprechend der Anordnung und der Anzahl der Einrichtungen 50 – über den Formhohlraum 16 aus. Hierbei wird die im ehemaligen Teilformhohlraum 42 bereits zumindest zum Teil erstarrte Schmelze 46 mit umgriffen. Dies geschieht in dem Moment, wo die Schmelze in dem nunmehr erzeugten zweiten Teilformhohlraum 48 im Übergangsbereich 30 mit ihrer Fließfront eintrifft. Gegebenenfalls kann zusätzlich zu den Einrichtungen 50 die Schmelze 52 auch direkt in den Teilformhohlraum 48 über die Einrichtung 45 eingebracht werden.
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Durch die eine bestimmte Temperatur aufweisende Schmelze 52 im Teilformhohlraum 48 wird die zumindest zum Teil bereits erstarrte Schmelze 46 oberflächennah angeschmolzen, so dass es zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der erstarrten Schmelze 46 und der nunmehr neu eingebrachten Schmelze 52 im Übergangsbereich 30 kommt.
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Nach Erstarren der zweiten Schmelze 52, oder zumindest nach teilweisem Erstarren der Schmelze 52, werden die Matrize 12 und der Stempel 14 auseinander geführt, so dass das fertige Kunststoffformteil mit den dann zwei mit Abdeckmaterial 24 beziehungsweise 28 kaschierten Feldern (Bereiche 22 beziehungsweise 26) entnommen werden kann. Das Kunststoffformteil besitzt im Übergangsbereich 30 zwischen Abdeckmaterialien 24 und 28 eine „doppelte” Hinterspritzung der Randbereiche der Abdeckmaterialien. Der Übergangsbereich 30 zeichnet sich hier durch eine besonders hohe Festigkeit aus. Ferner ist von Vorteil, dass der durch das Erstarren der Schmelze 52 sich ergebende Träger des Kunststoff-Formteiles über die Bereiche mit den zwei Abdeckmaterialien 24 beziehungsweise 28 einstückig ausgebildet ist. Die Ausbildung einer Sollbruchstelle im Übergangsbereich 30 wird somit sicher vermieden.
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Insgesamt wird deutlich, dass durch das Einbringen der ersten Schmelze 46 in den ersten Teilformhohlraum 42 die Randbereiche der Abdeckmaterialien 24 und 28 zunächst vorfixiert werden, so dass sich die Prozesssicherheit bei der Herstellung der fertigen Kunststoffformteile erhöht. Gleichzeitig ist der Übergangsbereich 30 beim Einbringen der zweiten Schmelze 52 in den Formhohlraum 16 und in den zweiten Teilformhohlraum 48, durch das zuvor erfolgte zumindest teilweise Erstarren der Schmelze 46 abgedichtet, so dass ein Austreten der Schmelze im Übergangsbereich 30 an die Sichtfläche der Abdeckmaterialien 24 und 28 ausgeschlossen werden kann. Es lassen sich somit Kunststoffformteile mit hoher Prozesssicherheit und hoher Qualität herstellen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Matrize
- 14
- Stempel
- 16
- Formhohlraum
- 18
- Kontur der Matrize
- 20
- Kontur des Stempels
- 22
- erster Bereich
- 24
- erstes Abdeckmaterial
- 26
- zweiter Bereich
- 28
- zweites Abdeckmaterial
- 30
- Übergangsbereich
- 32
- Schieber
- 34
- Teilschieber
- 36
- Teilschieber
- 38
- Doppelpfeil
- 38'
- Bewegungsvektor
- 38''
- Bewegungsvektor
- 40
- Kontur
- 42
- erster Teilformhohlraum
- 44
- Restformhohlraum
- 45
- Einrichtung zum Einbringen der Schmelze
- 46
- Schmelze
- 48
- zweiter Teilformhohlraum
- 50
- Einrichtung zum Einbringen der Schmelze
- 52
- Schmelze
