DE102004050861A1

DE102004050861A1 - Formwerkzeug und Verfahren zur Herstellung einer mit Kunststoff umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte

Info

Publication number: DE102004050861A1
Application number: DE102004050861A
Authority: DE
Inventors: Robert Koch
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: US20080044512A1; EP1812215A1; DE102004050861B4; WO2006042510A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug und auch ein Verfahren zur Herstellung einer mit Kunststoff umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte, beispielsweise eines mit einem Kunststoffrahmen versehenen Deckels für ein Fahrzeugdach. Erfindungsgemäß ist zur Verhinderung einer Gratbildung vorgesehen, daß im Bereich wenigstens einer Trennfuge zwischen benachbarten Werkzeugteilen (11, 12, 6) wenigstens ein Draht (13, 14) vorgesehen ist, der zur Beseitigung überflüssigen Kunststoffmaterials des Kunststoffrahmens (8) beheizbar ist (Fig. 2).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Formwerkzeug und auf ein Verfahren zur Herstellung zur Herstellung einer mit Kunststoff umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte, beispielsweise eines mit einem Kunststoffrahmen versehenen Deckels für ein Fahrzeugdach, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 10.

Ein derartiges Formwerkzeug und ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Deckels eines öffnungsfähigen Fahrzeugdaches sind beispielsweise aus der DE 42 38 889 A1 bekannt. Eine Aufnahmenut für ein Dichtungsprofil dieses Deckels wird in dem an diesen umlaufend angespritzten bzw. angeschäumten Kunststoffrahmen durch ein Formwerkzeug hergestellt, das mehrere über eine Trennfuge seitlich aneinander grenzende Schieber aufweist, die frontseitig ein zu der herzustellenden Dichtprofil-Aufnahmenut komplementäres Formgebungsprofil aufweisen. Im Fall des Deckels für ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach sind am Formwerkzeug vier bewegbar gelagerte Schieber vorgesehen, die im Bereich der vier Ecken der Deckelplatte jeweils über eine Trennfuge aneinander angrenzen. Diese vier Schieber werden gleichzeitig aus der noch weichen Kunststoffmasse des Kunststoffrahmens zurückgezogen. Während des Zurückziehens verbleibt in der gebildeten Dichtprofil-Aufnahmenut im Bereich der Trennfugen zwischen den Schiebern Material, das einen Grat bildet, der nachträglich mühsam entfernt, beispielsweise abgeschliffen werden muß, damit gewährleistet ist, daß das später bestimmungsgemäß in die Dichtungsprofilnut einlegte Dichtungsprofil vollständig in dieser Nut aufgenommen ist, ohne lokal aufgrund von Graten vorzustehen. Dieses Problem betrifft insbesondere Dichtungsprofile, die mit ihrem Verankerungsteil die Dichtungsprofilnut vollständig ausfüllen. Die Problematik einer Bildung von unerwünschten Graten entsteht aufgrund der unvermeidbaren Toleranzen der Werkzeugteile generell auch an den Trennstellen zwischen einem Oberwerkzeug und einem Unterwerkzeug. Beim Öffnen des Werkzeugs und beim Entnehmen des fertig umspritzten Werkstücks müssen insbesondere die sichtbaren Flächen und Kanten des Deckels auf Grate überprüft und die aufgefundenen Grate aufwendig durch manuelles Nacharbeiten, wie Schneiden, Schleifen oder Polieren entfernt werden.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Formwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer mit Kunststoff umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte, beispielsweise eines Deckels eines Fahrzeugdachs zu schaffen, mit dem die Bildung von Graten bereits im Werkzeug vermindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Formwerkzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht im Kern vor, an einem Oberwerkzeug und/oder einem Unterwerkzeug und/oder an einem Schieber eines Formwerkzeugs insbesondere in Bereich einer Trennfuge oder einer Kante des Werkstücks wenigstens einen beheizbaren Draht anzuordnen, der nach Aushärten des Kunststoffrahmens im Werkzeug vor dem Öffnen der Form bzw. vor dem Ziehen der Schieber kurzzeitig aktiviert wird. Durch die Erhitzung des Drahtes wird überschüssiges PU-Material geschmolzen. Die Reste bleiben am Werkzeug und werden bei der Reinigung desselben entfernt, während das Werkstück selbst weitestgehend gratfrei aus dem Werkzeug entnommen werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
1 eine perspektivische Draufsicht auf ein öffnungsfähiges Fahrzeugdach mit sich in Schließstellung befindlichem Deckel, und
2 einen Schnitt durch den Deckel im Randbereich bei dessen Herstellung in einem geschlossenen Formwerkzeug.
In einem festen Fahrzeugdach 1 ist ein Dachausschnitt 17 vorgesehen, der mittels eines Deckels 2 verschließbar sowie durch Ausstellen von dessen Hinterkante und/oder Verschieben des Deckels 2 wenigstens teilweise freilegbar ist. Ein solcher Deckel 2 besteht aus einer Deckelplatte 3, die vorzugsweise aus transparentem Material wie Glas oder Kunststoff hergestellt ist, einem darunter angeordneten Verstärkungsrahmen 4 und einem die beiden Teile 3 und 4 durch verbindenden Kunststoffrahmen 8. Der Verstärkungsrahmen 4 kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Der durch Spritzen oder Spritzgießen in einem Formwerkzeug 15 hergestellte Kunststoffrahmen 8 weist an seinem nach außen gerichteten Rand eine Nut 7 zur Aufnahme eines Dichtungsprofils 5 auf. Der Kunststoffrahmen wird bevorzugt aus Polyurethan (PU) hergestellt.
Das Formwerkzeug 15 besteht aus einem Unterwerkzeug 12, einem Oberwerkzeug 11 und an den Rändern in Längsrichtung, d.h. parallel zu den Kanten der Deckelplatte 3 verschiebbar angeordneten Schiebern 6, die gemeinsam ein Formnest begrenzen, das der Gesamt-Kontur der Deckelplatte 3, des Verstärkungsrahmens 4 und des Kunststoffrahmens 8 entspricht. Der Deckel 2 liegt bei der Herstellung (2) typischerweise umgekehrt zu seiner Gebrauchslage (1) im Formwerkzeug 15.
Zur Befestigung des Dichtungsprofils 5 nach Entnahme des Deckels 2 aus dem Formwerkzeug 17 ist der Kunststoffrahmen 8 mit einer Nut 7 versehen. In diese Nut 7 greift das Dichtungsprofil 5 mit einem der Kontur der Nut 7 entsprechenden Formteil ein. Die Nut 7 des Kunststoffrahmens 8 weist zwei gegenüberliegende Hinterschneidungen 10 auf, die mit zwei komplementär dazu geformten Vorsprüngen 9 am Kunststoffrahmen 8 derart zusammenwirken, daß das Dichtungsprofil 5 fest am Kunststoffrahmen 8 gehalten wird und nur durch horizontale Kräfte bei der Montage in die Nut 7 hinein gedrückt oder zum Austauschen im Falle einer Beschädigung durch Herausziehen nach außen entfernt werden kann.
Zur Beseitigung sich etwaig bildender Grate sind am Oberwerkzeug 11 im Bereich der Trennfuge zum benachbarten Schieber 6 und am Schieber 6 im Bereich der Trennfuge zum Unterwerkzeug 12 beheizbare Drähte 14 bzw. 13 vorgesehen. Die Anordnung der Drähte 13 und 14 ist nur exemplarisch und nicht einschränkend zu sehen. Generell können ein oder mehrere Drähte am Oberwerkzeug 11, am Unterwerkzeug 12 und/oder an den Schiebern 6 an solchen Stellen angeordnet sein, an denen sich typischerweise Grate bilden. Dabei ist generell eine Anordnung der Drähte 13 bzw. 14 am Oberwerkzeug 11 und/oder am Unterwerkzeug 12 zu bevorzugen, da diese zum Öffnen und Schließen nur gegeneinander geschwenkt werden müssen und dadurch die Energiezuführung einfacher ist als bei den verschiebbaren Schiebern 6.
Die einen erhöhten elektrischen Widerstand aufweisenden Drähte 13 bzw. 14 werden nach dem Aushärten des PU-Materials des Kunststoffrahmens 8 und vor dem Herausziehen der Schieber 6 und dem Öffnen des Formwerkzeugs 15 für einen kurzen Zeitraum mit elektrischer Energie beaufschlagt. Dabei gelangen die Drähte 13 bzw. 14 kurzzeitig bei etwa 300° C zum Glühen und schmelzen im Fugenbereich zwischen den Werkzeugteilen 11, 12 und 6 bzw. zwischen diesen und dem Kunststoffrahmen 8 überschüssiges Kunststoffmaterial, das dort sonst zu einer Gratbildung geführt hätte. Die Temperatur der Drähte soll auf keinen Fall über 400° C steigen, da es dann zum Verbrennen des Kunststoffes kommen kann. Zur Steuerung der Temperatur kann zusätzlich ein mit einer nicht dargestellten elektronischen Regelung zusammenwirkender Temperatursensor vorgesehen sein oder die Drähte sind aus einem PTC-Material und signalisieren durch ihre Widerstandsänderung bei steigender Tempartur der Regelung unmittelbar den erreichten Temperaturwert. Im einfachsten Falle genügt jedoch eine einfache Zeitsteuerung, die auf einem durch Versuche ermittelten Erfahrungswert für die nötige Aufheiz- und Glühdauer beruht.
Unter dem Begriff „Drähte" ist sowohl ein Draht mit rundem Querschnitt, als auch mit rechteckigem, polygonalen, ovalen oder ähnlichem Querschnitt zu verstehen. Als Material ist für die Drähte 13 bzw. 14 ist ein Metall oder eine Metall-Legierung ebenso geeignet wie ein elektrisch leitender Keramikwerkstoff oder ein elektrisch leitender Kunststoff mit entsprechender Temperaturfestigkeit und guten Trenneigenschaften gegenüber dem Metall des Formwerkzeugs geeignet – wie beispielsweise ein Pfannenbeschichtungsmaterial.
Die Aufheizdauer der Drähte 13 bzw. 14 beträgt bevorzugt. etwa 10 -20 s, die eigentliche Glühphase nach Erreichen der erforderlichen Schmelztemperatur zum Abschmelzen des überschüssigen Kunststoffes beträgt dagegen bevorzugt weniger als eine Sekunde.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Deckels eines Fahrzeugdaches sieht vor, daß eine Deckelplatte mit einem Verstärkungsrahmen in ein Unterwerkzeug eines Formwerkzeugs eingelegt wird, daß das Formwerkzeug mit dem zugehörigen Oberwerkzeug und gegebenenfalls verschiebbar gelagerten Schiebern geschlossen wird, daß Kunststoffmaterial in einen Hohlraum des Formwerkzeugs eingespritzt wird, daß das Kunststoffmaterial im Formwerkzeug aushärtet und daß vor dem Öffnen des Formwerkzeugs bzw. vor dem Ziehen der Schieber an den den Fugen zwischen Unterwerkzeug, Oberwerkzeug und/oder Schiebern angeordnete Heizgeräte zum Schmelzen überflüssigen Kunststoffmaterials aktiviert werden.
Die Drähte 13 bzw. 14 können bei der Herstellung neuer Formwerkzeuge gleich mit vorgesehen werden, sie können jedoch auch an vorhandenen Formwerkzeugen nachgerüstet werden, wobei zur Vorbereitung der Anbringung in eine einer Trennfuge zugewandten Fläche eines Teils des Formwerkzeugs eine dem Querschnitt des Drahtes entsprechende Nut eingearbeitet wird.

1: Fahrzeugdach
2: Deckel
3: Deckelplatte
4: Verstärkungsrahmen
5: Dichtungsprofil
6: Schieber
7: Nut
8: Kunststoffrahmen
9: Vorsprünge
10: Hinterschneidung
11: Oberwerkzeug
12: Unterwerkzeug
13: Draht
14: Draht
15: Formwerkzeug
17: Dachausschnitt

Claims

Formwerkzeug (15) zur Herstellung einer mit einem Kunststoffrahmen (8) umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte (3), wobei das Formwerkzeug (15) aus mehreren Werkzeugteilen (11, 12, 6) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich wenigstens einer Trennfuge zwischen benachbarten Werkzeugteilen (11, 12, 6) wenigstens ein Draht (13, 14) vorgesehen ist, der zur Beseitigung überflüssigen Kunststoffmaterials des Kunststoffrahmens (8) beheizbar ist.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formwerkzeug ein Unterwerkzeug (12) und ein Oberwerkzeug (11) aufweist, an welchen wenigstens ein Draht (13, 14) angeordnet ist.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein verschiebbar gelagerter Schieber (6) vorgesehen ist, an dem wenigstens ein Draht (13, 14) angeordnet ist.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (13, 14) mit elektrischer Energie beheizbar ist.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (13, 14) aus einem Metall oder einer Metall-Legierung besteht.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (13, 14) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (13, 14) eine mit der Temperatur ansteigende Widerstands-Charakteristik (PTC-Widerstand) aufweist.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (13, 14) einen rechteckigen oder polygonalen Querschnitt aufweist.
Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Drahtes (13, 14) mittels einer Regelung einstellbar ist.
Verfahren zur Herstellung zur Herstellung einer mit Kunststoff umgossenen, umspritzten oder umschäumten Platte, wie eines Deckels eines Fahrzeugdaches, in einem mehrteiligen Formwerkzeug, mit folgenden Verfahrensschritten a) Einlegen einer Deckelplatte und eines Verstärkungsrahmens in das Formwerkzeug, b) Schließen des Formwerkzeugs, c) Einspritzen von Kunststoffmaterial in einen Hohlraum des Formwerkzeugs, d) Aushärten des Kunststoffmaterials, e) Aufheizen wenigstens eines an einer Trennfuge zwischen den Werkzeugteile angeordneten Drahtes zum Schmelzen überschüssigen Kunststoffmaterials, f) Öffnen des Formwerkzeugs und Entnehmen des Deckels.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Aufheizen im Verfahrensschritt e) etwa 300° C beträgt.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizdauer beim Aufheizen im Verfahrensschritt e) etwa 10 bis 20 s beträgt.