-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteiles, insbesondere eines Fahrzeuginnenausstattungs-Formteiles durch ein Thermoplast-Schaumspritzgießverfahren oder ein daraus abgeleitetes Spritzguss-Integralschaum-Verfahren, wobei eine mit Treibmittel versehene thermoplastische Kunststoffmasse in den Formhohlraum eines geeigneten Werkzeuges eingebracht und danach durch Vergrößerung des Formhohlraumes aufgeschäumt wird, wobei vor der Vergrößerung des Formhohlraumes am noch nicht vollendeten Formteil Wandstärken ausgebildet werden, die maximal in der Größenordnung von 1,5 mm bis 2,5 mm liegen und vor der Vergrößerung des Formhohlraumes am noch nicht vollendeten Formteil Wandstärken mit verschiedenen Maßen ausgebildet werden.
-
Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die
DE 24 16 694 A1 verwiesen.
-
Aus der
EP 0 839 624 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Harzformkörpers bekannt, der gleichzeitig eine ausgezeichnete Wärmeisolationseigenschaft, Steifigkeit und Leichtigkeit aufweist.
-
Die
US 5 252 269 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Artikels aus einem Polypropylenharz.
-
Aus der
US 5 985 191 A ist ein Becher aus Kunststoffmaterial bekannt, wobei das Kunststoffmaterial Treibmittel umfasst, der dünne Wandbereiche, nämlich eine Basis, eine untere Seitenwand und eine obere Seitenwand sowie dicke Wandabschnitte, nämlich eine Ecke, ein Band und eine Felge umfasst.
-
Aus der
DE 27 58 924 A1 ist ein einteilig geformtes Kunststoffgelenk und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt. Bei dem Kunststoffgelenk sind Abschnitte für eine Drehbewegung relativ zueinander durch ein Gelenk verbunden, wobei das gesamte Kunststoffgelenk einstückig ausgebildet ist. Die zueinander beweglichen Abschnitte sind aus einem geschäumten Material ausgebildet.
-
Grundsätzlich ist das bekannte Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, zur Durchführung dessen in der genannten Schrift eine Vorrichtung beschrieben ist und das auch unter der Bezeichnung „Atmungs-Verfahren“ bekannt ist, vorteilhaft, da mit relativ kurzen Arbeitstakt-Zyklenzeiten Formteile mit relativ glatter Oberfläche gefertigt werden können. Tatsächlich erstarrt nämlich mit dem Einbringen der Kunststoffmasse in den noch nicht vergrößerten Formhohlraum die mit der Formhohlraum-Oberfläche in direkten Kontakt kommende Kunststoffmasse blasenfrei, während die sich weiter innen (zentraler) im Formhohlraum befindende Kunststoffmasse nach Vergrößerung des Formhohlraumes aufschäumt.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, dieses bekannte Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vergrößerung des Formhohlraumes durch Verlagerung einer Werkzeug-Formhälfte sowie durch Verlagerung eines in einer Werkzeug-Formhälfte vorgesehenen Schiebers erfolgt, wobei die Verlagerungsrichtung des Schiebers ungleich der Bewegungsrichtung dieser Werkzeug-Formhälfte ist und wobei für einen sich durch die Vergrößerung des Formhohlraumes an dessen Randbereich bildenden Spalt keine Tauchkante vorgesehen ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt des Unteranspruchs.
-
Grundsätzlich besteht das Bedürfnis, Formteile bspw. für die Innenausstattung von Fahrzeugen (insbesondere Personenkraftwagen) so leicht als möglich, d.h. gewichtsreduziert oder gewichtsoptimiert zu fertigen. Dies ist mit dem vorteilhaften Spritzguss-Integralschaum-Verfahren oder dgl. dann möglich, wenn erfindungsgemäß das Formteil mit möglichst dünnen Wandstärken ausgebildet wird. Werden nämlich an einem herkömmlichen, nicht nach dem sog. „Atmungs-Verfahren“ gefertigten Spritzguss-Formteil dessen Wandstärken immer weiter reduziert, so wird dieses Formteil in sich instabil und es können Verzüge oder Verwerfungen auftreten. Dieser unerwünschte Effekt wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, dass ein Spritzguss-Integralschaum-Verfahren oder dgl. zur Anwendung kommt, d.h. dass das Formteil partiell aufgeschäumt wird, wodurch eine Stabilitätserhöhung erzielt wird. Dabei ist die angestrebte Gewichtsreduzierung dadurch erzielbar, dass das (noch nicht vollendete) Formteil vor dem Aufschäumen äußerst dünnwandig geformt wird, d.h. dass das noch nicht aufgeschäumte Formteil im Wesentlichen keine Wandstärken aufweist, die oberhalb von 2,5 mm liegen. Dieser sog. Dünnwand-Spritzguss wurde bislang, d.h. im bekannten Stand der Technik, in Verbindung mit einem Thermoplast-Schaumspritzgießverfahren oder einem daraus abgeleiteten Spritzguss-Integralschaum-Verfahren noch nicht realisiert. Nach dem (partiellen) Aufschäumen kann dann das Wandstärken-Maß des Formteiles durchaus in der Größenordnung von 4 mm liegen, wobei lediglich soviel Kunststoffmasse vorhanden ist, wie für ein vergleichbares unaufgeschäumtes Formteil mit maximal 2,5 mm Wandstärke benötigt wird.
-
Vor der Vergrößerung des Formhohlraumes können am noch nicht vollendeten Formteil Wandstärken mit verschiedenen Maßen ausgebildet werden. Dies kann dazu führen, dass in'Bereichen, in denen die Wandstärken vor dem Aufschäumen noch erheblich unter 1,5 mm liegen, nach Vergrößern des Formhohlraumes kein Aufschäumen erfolgt, da diese Bereiche bereits vor dem Vergrößern des Formhohlraumes erstarrt sind. Am fertigen (aufgeschäumten) Formteil sind somit Abschnitte oder Bereiche mit extrem dünnen Wandstärken erzielbar, die ggf. - falls dies erwünscht ist - sogar leicht transparent erscheinen können bzw. derart dünn ausgebildet sein können.
-
Es ist aber auch möglich, am Formteil zumindest einen Bereich vorzusehen, in welchem kein Aufschäumen der Kunststoffmasse zugelassen wird, d.h. dass in einem bestimmten Oberflächenbereich des Formteiles keine Vergrößerung des Formhohlraumes erfolgt, so wie dies auch in einer der beiden beigefügten und im folgenden erläuterten Prinzipskizzen dargestellt ist, die stark abstrahierte Schnitte durch ein Werkzeug jeweils bei zwei verschiedenen Verfahrensschritten zeigen. Dabei sind die beiden Werkzeuge gemäß den beigefügten 1 und 2 derart gestaltet, dass zumindest teilweise die hinsichtlich des Fertigungsablaufes vorteilhaften Merkmale umgesetzt werden können, nämlich dass die Vergrößerung des Formhohlraumes durch Verlagerung eines bspw. in der beweglichen Werkzeug-Formhälfte vorgesehenen Schiebers erfolgt, wobei die Verlagerungsrichtung des Schiebers ungleich der Bewegungsrichtung dieser Werkzeug-Formhälfte ist. Zusätzlich oder stattdessen kann auch das Werkzeug geringfügig geöffnet, d.h. eine Werkzeug-Formhälfte verlagert werden, wobei vorteilhafterweise für einen sich durch die Vergrößerung des Formhohlraumes an dessen Randbereich bildenden Spalt keine Tauchkante oder dgl. vorgesehen werden muss.
-
In jeder linken Bildhälfte der 1 und 2 ist jeweils der Zustand vor der Vergrößerung des Formhohlraumes und in jeder rechten Bildhälfte der Zustand nach der Vergrößerung des Formhohlraumes dargestellt. Mit der Bezugsziffer 1 ist der sich selbstverständlich auch senkrecht zur Zeichenebene erstreckende Formhohlraum eines Werkzeuges bezeichnet, das zum Herstellen insbesondere eines Fahrzeuginnenausstattungs-Formteiles durch ein Thermoplast-Schaumspritzgießverfahren oder ein daraus abgeleitetes Spritzguss-Integralschaum-Verfahren herangezogen wird. Dieses Werkzeug besteht aus einer unbeweglichen Unterform 2 sowie einer beweglichen Werkzeug-Formhälfte 3, auch Oberform 3 genannt, die - wenn sich die Oberform 3 in den figürlich dargestellten Arbeitspositionen befindet - zwischen sich den Formhohlraum 1 einschließen. In diesem Formhohlraum 1 kann ein Formteil nach dem genannten Fertigungsverfahren, einem sog. Atmungs-Verfahren, hergestellt werden.
-
Die Bewegungsrichtung 4 der beweglichen Werkzeug-Formhälfte 3 verläuft vertikal, wobei nach erfolgter Herstellung eines Formteiles die Oberform 3 soweit von der Unterform 2 weggefahren wird, dass dieses (hier im Querschnitt bspw. im wesentlichen U-förmige und dabei „auf dem Kopf stehende“) Formteil aus dem Werkzeug entnommen bzw. von der Unterform 2 abgenommen werden kann. Die Oberform 3 bzw. die bewegliche Formhälfte 3 ist jedoch mehrteilig aufgebaut und besteht neben einem Haupt- und Trägerteil 3a aus zwei in diesem ihrerseits beweglich gelagerten Schiebern 3b, 3b', die jeweils mittels sog. Schloss-Schieber 3c, 3c' gehalten bzw. geringfügig gegenüber dem Haupt- und Trägerteil 3a freigegeben werden. Hierzu sind die Schloss-Schieber 3c, 3c' geringfügig gemäß Pfeilrichtung 4 verfahrbar.
-
Die mögliche Verlagerungsrichtung 5 bzw. 5' der Schieber 3b, 3b' verläuft in Horizontalrichtung (und somit ungleich der Bewegungsrichtung 4 der gesamten beweglichen Formhälfte 3) zueinander entgegengesetzt, d.h. der linksseitige Schieber 3b' kann von der jeweils in der linken Bildhälfte bzw. Werkzeughälfte dargestellten Ausgangsposition gemäß Pfeilrichtung 5' geringfügig nach links und der rechtsseitige Schieber 3b kann gemäß Pfeilrichtung 5 geringfügig nach rechts verlagert werden. Der rechtsseitige Schieber 3b ist bereits in seiner entsprechend verlagerten Position dargestellt. Dabei kann diese Verlagerung der Schieber 3b, 3b' erst dann erfolgen, wenn die jeweiligen Schloss-Schieber 3c, 3c' von ihrer (jeweils linksseitig dargestellten) Ausgangsposition aus geringfügig gemäß Pfeilrichtung 4 nach oben verfahren wurden, so wie dies für den rechtsseitigen Schloss-Schieber 3c gezeigt ist.
-
Unter Bezugnahme auf zunächst 1 ist der Fertigungsablauf für ein erfindungsgemäß hergestelltes Formteil wie folgt:
-
Bei geschlossenem (linksseitig dargestellten) Werkzeug wird in dessen Formhohlraum 1 eine mit Treibmittel versehene thermoplastische Kunststoffmasse eingebracht, wobei der angelegte bzw. anliegende Druck derart hoch ist, dass kein Aufschäumen dieser Kunststoffmasse - ausgelöst durch das Treibmittel - erfolgen kann. Die dann mit der Formhohlraum-Oberfläche in direkten Kontakt kommende Kunststoffmasse erstarrt blasenfrei, während die sich weiter innen (zentraler) im Formhohlraum 1 befindende Kunststoffmasse flüssig bleibt. Danach werden die beiden Schloss-Schieber 3c, 3c' gelöst, d.h. geringfügig gemäß Pfeilrichtung 4 verfahren, wonach die beiden Schieber 3b, 3b' gemäß Pfeilrichtung 5 bzw. 5' verlagert werden, so wie dies in der rechten Bildhälfte (d.h. für die rechte Werkzeughälfte) dargestellt ist. Aufgrund dieser Vergrößerung des Formhohlraumes 1 sowie des daraus resultierenden Druckabbaus kann nun die noch nicht erstarrte Kunststoffmasse aufschäumen, was eine entsprechende Wandstärkenvergrößerung des Formteiles bewirkt. Während nämlich die Wandstärke des noch nicht vollendeten Formteiles - diese entspricht dem linksseitig dargestellten Schenkel des U-förmigen (und dabei auf dem Kopf stehenden) Formhohlraumes 1 - das Maß x' besitzt, besitzt die Wandstärke des vollendeten Formteiles - diese entspricht dem rechtsseitig dargestellten Schenkel des U-förmigen Formhohlraumes 1 - das demgegenüber größere Maß x.
-
Wie ersichtlich erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel nach 1 eine Vergrößerung des Formhohlraumes 1 lediglich im Bereich von dessen beiden seitlichen Schenkeln, da lediglich die beiden Schieber 3b, 3b' geringfügig verlagert werden. Im horizontalen, die beiden seitlichen Schenkel miteinander verbindenden Abschnitt des Formhohlraumes 1 erfolgt hingegen keine Vergrößerung desselben, so dass in diesem Bereich des entsprechend gefertigten Formteiles auch kein Aufschäumen der Kunststoffmasse erfolgt. In diesem besagten Bereich bleibt somit das ursprüngliche Wandstärkenmaß x' auch am fertigen (vollendeten) Formteil erhalten.
-
Abweichend hiervon erfolgt beim Ausführungsbeispiel nach 2 eine Vergrößerung des Formhohlraumes 1 nicht nur im Bereich von dessen beiden seitlichen Schenkeln, sondern auch im horizontalen, die beiden seitlichen Schenkel miteinander verbindenden Abschnitt des Formhohlraumes 1. Hierzu werden nach dem Befüllen des Formhohlraumes 1 mit unter entsprechendem Druck stehender und mit Treibmittel versehener Kunststoffmasse nicht nur die beiden Schieber 3b, 3b' geringfügig verlagert, sondern es wird auch das Haupt- und Trägerteil 3a geringfügig gemäß Bewegungsrichtung 4 verfahren. Dabei erfolgt auch in dieser Bewegungsrichtung 4 eine Relativbewegung zwischen dem Haupt- und Trägerteil 3a der Oberform 3 und den Schiebern 3b, 3b' dieser beweglichen Werkzeug-Formhälfte 3. Die Trennfuge 6 zwischen den Schiebern 3b, 3b' und der Unterform 2 bleibt somit geschlossen (wobei jedoch grundsätzlich auch die Schieber 3b, 3b' zurückgezogen werden könnten).
-
Wie aus der Figurendarstellung ersichtlich wird, wird durch die zusätzliche geringfügige Verschiebebewegung des Haupt- und Trägerteiles 3a auch im horizontalen, die beiden seitlichen Schenkel miteinander verbindenden Abschnitt des Formhohlraumes 1 die Wandstärke ausgehend vom Maß x' auf das Maß x vergrößert, so dass auch in diesem Bereich des Formteiles ein Aufschäumen erfolgt. Besonders sei darauf hingewiesen, dass sich bei diesem Ausführungsbeispiel durch die vertikale Verlagerung des Haupt- und Trägerteils 3a gegenüber den (gemäß der Schilderung und der Figurendarstellung hier) lediglich horizontal verlagerten Schiebern 3b, 3b' zwar der rechtsseitg dargestellte, hier horizontal verlaufende Spalt zwischen dem Haupt- und Trägerteil 3a und den Schiebern 3b, 3b' bildet, d.h. im Randbereich des Formhohlraumes 1 liegt dann ein Spalt im Werkzeug vor. Jedoch stellt dieser Spalt insofern kein Problem dar, als die (bei noch nicht verlagerter Formhälfte) bereits abgekühlte Kunststoffhaut des zu formenden Formteiles mit Entstehen dieses Spaltes lediglich geringfügig gedehnt und dabei geringfügig in den Spalt hineingedrückt wird, dabei jedoch bereits stabil genug ist, um die noch flüssige Kunststoffschmelze zurückzuhalten und somit nicht in den Spalt austreten zu lassen.
-
Wie bereits vor der Beschreibung der beiden Figuren ausführlich erläutert wurde, werden vor der Vergrößerung des Formhohlraumes 1 am noch nicht vollendeten Formteil Wandstärken ausgebildet, die maximal in der Größenordnung von 1,5 mm bis 2,5 mm liegen, d.h. das Wandstärken-Maß x' liegt in der Größenordnung von 1,5 mm bis 2,5 mm. Das demgegenüber größere Wandstärkenmaß x des vollendeten Formteiles bzw. des durch Verlagerung der Schieber 3b, 3b' und /oder des Haupt- und Trägerteiles 3a vergrößerten Formhohlraumes 1 kann dabei in der Größenordnung von 4,0 mm liegen. In diesem Zusammenhang sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass eine Vergrößerung des Formhohlraumes 1 auch alleine durch entsprechendes Verschieben der Oberform 3, d.h. durch ein teilweises öffnen des Werkzeuges erfolgen kann, wie überhaupt eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein bzw. durchgeführt werden kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
