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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anspritzen
einer Kunststoffkomponente an ein Kunststoffteil, eine Vorrichtung
zum Fertigen eines Kunststoffteils und ein Kunststoff-Formteil.
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Zur
Herstellung von einkomponentigen Kunststoff-Formteilen werden die
in der Kunststoffverarbeitung bekannten Spritzguss- und Prägeverfahren
eingesetzt. Herkömmliche
Spritzgussverfahren ohne Prägetechnik
werden insbesondere für
die Herstellung von kleineren Spritzgießteilen verwendet, bei welchen
kurze Fließwege
auftreten und mit moderaten Spritzdrücken gearbeitet werden kann. Beim
herkömmlichen
Spritzgussverfahren wird die Kunststoffmasse in eine zwischen zwei
geschlossenen lagefesten Formplatten ausgebildete Kavität eingespritzt
und verfestigt sich dort.
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Prägeverfahren
unterscheiden sich von herkömmlichen
Spritzgussverfahren dadurch, dass der Einspritz- und/oder Verfestigungsvorgang
unter Ausführung
einer Formplattenbewegung durchgeführt wird. Beim bekannten Prägeverfahren
sind die Formplatten vor dem Einspritzvorgang bereits etwas geöffnet, um
den bei der späteren
Verfestigung auftretenden Schwund zu berücksichtigen. Schon zu Beginn des
Einspritzvorgangs ist daher eine vorvergrößerte Kavität vorhanden. Die Tauchkanten
des Werkzeugs garantieren auch bei etwas geöffneten Formplatten noch eine
ausreichende Dichtigkeit der vorvergrößerten Kavität. Die Kunststoffmasse
wird in diese vorvergrößerte Kavität eingespritzt
und anschließend
unter Ausführung
einer Werkzeugbewegung in Schließrichtung verpresst. Insbesondere
bei der Herstellung von großflächigen und
dünnwandigen
Formteilen ist die (aufwändigere)
Prägetechnik
bevorzugt oder gegebenenfalls sogar zwingend erforderlich, da nur
auf diese weise eine Erniedrigung der bei großen Formteilen erforderlichen
hohen Spritzdrücke
erreicht werden kann. Ferner können
Verspannungen bzw. Verzug im Spritzgießteil, welche infolge hoher
Spritzdrücke
auftreten, durch die Prägetechnik
vermieden werden. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von
optischen Kunststoffprodukten, wie beispielsweise Verscheibungen
(Fenster) in Kraftfahrzeugen, wichtig, da bei optischen Kunststoffprodukten
erhöhte
Anforderungen an die Spannungsfreiheit einzuhalten sind.
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Mehrkomponentige
Kunststoff-Formteile können
durch Anspritzen der zweiten Komponente an die vorgefertigte erste
Komponente des Kunststoff-Formteils hergestellt werden. Hierfür wird eine Anspritz-Formplatte
an die bereits vorgefertigte erste Komponente des Kunststoff-Formteils
angesetzt, wobei zwischen der ersten Komponente des Kunststoff-Formteils
und der Anspritz-Formplatte ein Freiraum zur Bildung der zweiten
Komponente vorhanden ist.
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Beim
Anspritzen der zweiten Komponente an die erste Komponente tritt
die Schwierigkeit auf, dass der Freiraum für die zweite Komponente gegenüber der
bereits gefertigten ersten Komponente ausreichend abgedichtet sein
muss. Undichtigkeiten können
bei Gleichheit der Außenkontur
der ersten und der zweiten Komponente am Tauchkantenspalt entstehen.
Wenn die zweite Komponente nicht durchgängig die erste Komponente überdeckt
können
Undichtigkeiten auch an den Übergängen zwischen
der zweiten Komponente und der ersten Komponente entstehen.
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Solche
Dichtigkeitsprobleme treten beim Anspritzen einer zweiten Komponente
an die erste Komponente bereits beim herkömmlichen Spritzgießverfahren
ohne Plattenbewegung auf. Noch gravierendere Schwierigkeiten in
Bezug auf eine ausreichende Abdichtung des Freiraums zum Anspritzen der
zweiten Komponente wären
zu erwarten, wenn ein Prägeverfahren
für das
An spritzen der zweiten Komponente an die erste Komponente in Erwägung gezogen
würde.
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Ein
weiteres Problem bei der Herstellung mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile
besteht darin, dass die erste Komponente, sofern diese ein Spritzguß-Kunststoffteil
ist, einen Grat (z.B. den Tauchkantenspaltgrat) an ihrem Rand aufweist.
Dieser Grat muß nachträglich entfernt
werden, um einen glatten Rand des Kunststoff-Formteils zu ermöglichen.
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Mehrkomponentige
Kunststoffteile werden in vielen Einsatzbereichen benötigt. Beispielsweise werden
Verscheibungen von Kraftfahrzeugen mit einer die Verscheibung rahmenartig
umlaufenden zweiten Kunststoffkomponente – einem sogenannten Schwarzrand – gefertigt.
Der umlaufende Schwarzrand wird auf einen Randabschnitt der ersten
Komponente aufgespritzt und erzeugt an der ersten Komponente ein
Fenster, wobei der innenliegende Dichtübergang zwischen Schwarzrand
und Fenster nicht mit einer Tauchkante abgedichtet werden kann.
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Eine
weitere Schwierigkeit, die insbesondere bei der Herstellung von
mehrkomponentigen Kunststoff-Formteilen auftritt, besteht darin,
dass ein Vorprodukt (z.B. eine Folie, welche zur Fertigung der ersten
Komponente hinterspritzt wird) sicher in der Kavität gehaltert
und bei einem Öffnen
des Werkzeugs lagemäßig kontrolliert
werden muss.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Anspritzen einer Kunststoffkomponente an ein Kunststoffteil
zu schaffen, mit welchem bzw. mit welcher Dichtigkeitsprobleme beim
Anspritzen der Kunststoffkomponente weitestgehend vermieden werden
können.
Insbesondere sollen hochqualitative Kunststoff-Formteile geschaffen
werden können.
Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
die durch das Auftreten eines Grats an der ersten Komponente hervorgerufenen
Schwierigkeiten zu überwinden.
Insbesondere soll es die Vorrichtung erlauben, ein Kunststoffteil
oder ein Vorprodukt des Kunststoffsteils sicher in einem Fertigungsablauf
innerhalb eines Werkzeugs zu handhaben.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die
Merkmale der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen
angegeben.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Anspritzen
einer Kunststoffkomponente an ein Kunststoffteil, welches sich an
einer ersten Formplatte befindet und an welchem randseitig ein über die
Oberfläche
der ersten Formplatte überstehendes
Dichtelement ausgebildet ist, die folgenden Schritte: Annähern einer
zweiten Formplatte an die erste Formplatte, wobei an der zweiten
Formplatte im Bereich des Dichtelements eine Dichtfläche vorgesehen
ist, und Einspritzen von Kunststoff in einen randseitig durch Kontakt
zwischen dem Dichtelement und der Dichtfläche gedichteten Freiraum zwischen
dem Kunststoffteil und der zweiten Formplatte zum Anspritzen der
Kunststoffkomponente an das Kunststoffteil.
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Während bei
herkömmlichen
Anspritzverfahren die Dichtigkeit des Freiraums für die Kunststoffkomponente
randseitig allein über
einen Dichtspalt, häufig
den Tauchkantenspalt, gesteuert wird, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren
durch das Vorsehen des Dichtelements an dem Kunststoffteil und dem
Zusammenwirken dieses Dichtelements mit einer Dichtfläche an der
zweiten Formplatte eine zusätzliche
oder alternative Art und Weise der Abdichtung des Freiraums. Das
erfindungsgemäße Abdichtverfahren,
bei welchem es auf ein Zusammenwirken des Dichtelements des Kunststoffteils
mit der zweiten Formplatte ankommt, weist den Vorteil einer hohen Verschleißfreiheit
am Werkzeug und einer wesentlich höheren Variabilität der Prozessführung auf.
Letzteres ergibt sich dadurch, dass die Dichtigkeit in nur noch
sehr viel geringerem Maße
von der Plattenstellung oder einer Plattenbewegung der zweiten Formplatte
relativ zur ersten Formplatte abhängig ist. Insbesondere ist
es deshalb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich,
das Anspritzen der Kunststoffkomponente (d.h. der zweiten Komponente)
bei Vornahme einer Werkzeugbewegung, d.h. mit einem Prägeverfahren,
durchzuführen.
Auf diese Weise lassen sich großflächige, dünnwandige,
hochqualitative mehrkomponentige Kunststoff-Formteile fertigen.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass es ermöglicht,
ein Kunststoff-Formteil mit einem verrundeten und stufenfreien Rand
zu schaffen. Denn sofern das Kunststoffteil (erste Komponente) ein
Spritzguß-Kunststoffteil
ist, befindet sich dessen Grat, insbesondere Tauchkantenspaltgrat
praktisch innerhalb des dort gezielt gebildeten Dichtelements und
wird durch Einspritzen des Kunststoffs für die Kunststoffkomponente
hinterspritzt und in die Gesamtform aufgenommen.
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Vorzugsweise
ist das Dichtelement biegeelastisch. Durch die Biegeelastizität des Dichtelements
wird eine bewegungstolerante Dichtung geschaffen.
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In
diesem Fall kann zu Beginn des Einspritzvorgangs das Dichtelement
bereits unter Biegevorspannung an der Dichtfläche der zweiten Formplatte anliegen
oder es ist auch möglich,
dass die Anlage erst durch das Einspritzen des Kunststoffes und
eine dadurch bedingte Biegung des Dichtelements herbeigeführt wird.
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Insbesondere
erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren,
die Formplatten bereits zu Beginn des Einspritzens von Kunststoffmasse
der anzuspritzenden Kunststoffkomponente zu beabstanden, d.h. ein
Prägeverfahren
mit vorvergrößertem Anspritz-Freiraum
durchzuführen.
Auf diese Weise können
besonders verzugarme mehrkomponentige Kunststoff-Formteile produziert
werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Verfahrensvariante besteht darin, während des
Einspritzens von Kunststoffmasse in den Freiraum die Formplatten
auseinander zu fahren. Vorteilhafterweise verbleiben beim Auseinanderfahren
der Formplatten das Dichtelement mit der Dichtfläche an der zweiten Formplatte
in dichtender Anlage oder, sofern dies nicht vollständig der
Fall sein sollte, bleibt zumindest eine zusätzliche Dichtwirkung erhalten.
Durch das Auseinanderfahren der Formplatten kann der für den Schwundausgleich erforderliche
Kunststoff zugegeben werden.
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Sofern
der Freiraum vor und/oder während der
Befüllung
vorvergrößert wurde,
kennzeichnet sich ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt dadurch,
dass die Formplatten für
den Schwundausgleich wieder zusammengefahren werden (Prägeschritt).
Während
des Zusammenfahrens der Formplatten gelangt oder verbleibt das am
Kunststoffteil angeordnete Dichtelement mit der Dichtfläche an der zweiten
Formplatte in dichtender Anlage.
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Für die Realisierung
des Dichtelements an dem Kunststoffteil bieten sich verschiedene
Möglichkeiten
an. Nach einer ersten vorteilhaften Realisierung ist das Kunststoffteil
ein eine hinterspritzte Folie enthaltendes Spritzguß-Kunststoffteil.
In diesem Fall ist das Dichtelement vorzugsweise als ein Folienüberstand
am Spritzguß-Kunststoffteil
realisiert. Diese Ausführungsvariante
ist deshalb besonders einfach, da ein Folienüberstand durch einen einfachen Schneideprozess,
der zweckmäßigerweise
außerhalb
des Werkzeugs durchgeführt
wird, realisiert werden kann, ohne dass am Werkzeug für die Herstellung
der ersten Komponente (d.h. des Kunststoffteils) besondere Maßnahmen
zur Realisierung des Dichtelements vorgenommen werden müssen. Es
ist jedoch auch möglich,
dass ein integral an dem Spritzguß-Kunststoffteil angeformtes
Dichtelement verwendet wird. Dieses kann ohne eingelegte Folie aus gebildet
sein oder es kann zumindest über
einen Teilabschnitt ein Endabschnitt der Folie in das Dichtelement
hineinragen.
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Das
Kunststoffteil kann auch ein Spritzguß-Kunststoffteil ohne eingelegte
Folie sein. In diesem Fall ist das Dichtelement vorzugsweise ein
integral an dem Spritzguß-Kunststoffteil
angeformtes Dichtelement
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Eine
dritte vorteilhafte Möglichkeit
besteht darin, dass das Kunststoffteil allein eine Folie ist. In diesem
Fall muss nur ein Spritzgießschritt
(nämlich zum
Anspritzen der zweiten Komponente an die Folie) zur Herstellung
des Kunststoff-Formteils
durchgeführt
werden. Das Dichtelement ist in diesem Fall das Folienende.
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Eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Anspritzen einer Kunststoffkomponente an ein Kunststoffteil
umfasst eine erste Formplatte, an welcher das Kunststoffteil festgelegt
ist, und eine zweite Formplatte, welche eine Dichtfläche für den zum
Anspritzen der Kunststoffkomponente an das Kunststoffteil benötigten Freiraum
aufweist. Die Dichtfläche ist
zum dichtenden Zusammenwirken mit einem am Kunststoffteil vorgesehenen, über die
Oberfläche
der ersten Formplatte überstehenden
Dichtelement ausgebildet.
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Durch
das Vorsehen der Dichtfläche
an der zweiten Formplatte wird – im
Zusammenwirken mit dem entsprechenden, vorzugsweise biegeflexiblen Dichtelement
an dem Kunststoffteil – die
Abdichtung des Anspritz-Freiraums geschaffen.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Dichtfläche kennzeichnet sich dadurch,
dass diese als Rund- oder Schrägflächenbereich
(bezogen auf eine Achse, die senkrecht zur Bewegungsrichtung der
Formplatten orientiert ist) ausgebildet ist. Als Rund- oder Schrägflächenbereiche
ausgestaltete Dichtflächen
sind insbesondere bei einer Vornahme von Werkzeugbewegungen während des
Spritzgießverfahrens
von Vorteil, da sie z.B. beim Zusammenfahren der Formplatten das
oder die Dichtelemente definiert beaufschlagen und umlegen können. Durch das
Umlegen des Dichtelements an der Dichtfläche wird auch erreicht, dass
dieses zu dem Kunststoffteil zurückgebogen
wird und dadurch im Randbereich eine glattflächige, insbesondere abgerundete
Kontur erzeugt wird.
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Eine
Vorrichtung zum Fertigen eines Spritzguss-Kunststoffteils, welches
dafür vorgesehen
ist, dass eine Kunststoffkomponente randseitig an das Spritzguss-Kunststoffteil
angespritzt wird, weist eine Formplatte und eine Gegenformplatte
sowie einen randseitig der beiden Formplatten angeordneten, verschieblichen
Tauchkantenschieber auf. Im geschlossenen Zustand der Formplatten
und bei in eine Schließstellung
geschobenem Tauchkantenschieber ist zwischen den Formplatten und
begrenzt durch den Tauchkantenschieber eine Kavität zum Spritzgießen des
Spritzguss-Kunststoffteils ausgebildet. Zwischen einer Fläche des
Tauchkantenschiebers und einer Gegenfläche der Gegenformplatte ist
ein Spalt zur Aufnahme oder Formung eines überstehenden Dichtelements
des Spritzguss-Kunststoffteils
ausgebildet. Mittels des Tauchkantenschiebers lässt sich also in einfacher
Weise das erfindungsgemäß benötigte, am
Spritzguss-Kunststoffteil vorhandene Dichtelement realisieren.
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Vorzugsweise
ist die Formplatte eine Matrizen-Formplatte und der Tauchkantenschieber
ist an der Formplatte lageverschieblich gelagert. Alternativ kann
der Tauchkantenschieber auch an der Gegenformplatte, die eine Kernformplatte
sein kann, lageverschieblich gelagert sein.
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Ein
Kunststoff-Formteil nach der Erfindung umfasst ein Kunststoffteil
und eine an das Kunststoffteil angespritzte Kunststoffkomponente,
wobei das Kunststoffteil einen randseitig auf sich selbst zurückgebogenen
Abschnitt aufweist, welcher von der Kunststoffmasse der angespritzten
Kunststoffkomponente hinterspritzt ist. In vielen Fällen stellt
das Erforder nis, dass an dem Kunststoffteil ein beim Anspritzschritt
als Dichtelement fungierender überstehender Abschnitt
vorhanden sein muss, keine für
die Praxis signifikante Einschränkung
dar und kann in Anbetracht der mit der Erfindung erreichbaren Vorteile (insbesondere
die Möglichkeit
der Herstellung der angespritzten Kunststoffkomponente mit einem
Prägeverfahren,
aber auch die Einsparung einer Grat-Entfernung und – bei einer
Folie als Kunststoffteil – die
Realisierung eines optisch einwandfreien Randes aufgrund der Folienumbiegung)
ohne weiteres in Kauf genommen werden.
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Wie
bereits erwähnt,
gibt es für
das Kunststoffteil verschiedene Möglichkeiten: Entweder ist es ein
Spritzgieß-Kunststoffteil
oder allein eine Folie. Im ersten Fall (Spritzgieß-Kunststoffteil) kann
es mit oder ohne eingelegte bzw. hinterespritzte Folie gefertigt
sein. Der zurückgebogene
Abschnitt ist entweder eine Folie oder eine umspritzte Folie oder
ein Spritzguss-Fortsatz ohne Folie.
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Die
erfindungsgemäße Lösung, im
randnahen Bereich mittels eines gezielt herbeigeführten Dichtelements
die Dichtigkeit des Anspritz-Freiraums zu garantieren, kann bei
einer teilflächigen
Anspritzung der Kunststoffkomponente an das Kunststoffteil auch
an dem innenliegenden Übergang
zwischen der Kunststoffkomponente und dem Kunststoffteil realisiert
werden. In diesem Fall weist das Kunststoffteil zumindest einen
weiterer Abschnitt auf, wobei sich die Kunststoffmasse der angespritzten
Kunststoffkomponente (6) zwischen den Abschnitten befindet.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertigen
eines Kunststoffteils, wobei die Vorrichtung eine Formplatte und
eine Gegenformplatte aufweist und wobei im geschlossenen Zustand der
Formplatten zwischen diesen eine Kavität zum Spritzgießen des
Kunststoffteils ausgebildet ist. Ferner umfasst die Vorrichtung
eine Haltmechanik, welche ausgelegt ist, bei geöffneten Formplatten seitlich von
außerhalb der
Kontur der Kavität
in den Bereich der Kavität
einzugreifen und ein Vorprodukt des Kunststoffteils oder das fertige
Kunststoffteil an einer der Formplatten zu fixieren.
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Mit
besonderem Vorteil lässt
sich diese Vorrichtung zum Fertigen eines mehrkomponentigen Kunststoff-Formteils,
welches ein eine hinterspritzte Folie aufweisendes Kunststoffteil
umfasst, einsetzen. In diesem Fall kann die Haltemechanik sowohl
zur Halterung der Folie als auch zur Halterung des hinterspritzten
Kunststoffteils (erste Komponente) und schließlich auch zur Halterung des
fertigen, mehrkomponentigen Kunststoff-Formteils eingesetzt werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt kennzeichnet
sich dadurch, dass die Haltemechanik ein außerhalb der Kavitätskontur
an der Formplatte schwenkbar gelagertes Halteteil mit einem Andruckbereich
zum mechanischen Fixieren des Vorproduktes oder des fertigen Kunststoffteils
aufweist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
erläutert;
in diesen zeigt:
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1 zwei
geschlossene Formplatten-Hälften,
zwischen welchen die erste Komponente eines zweikomponentigen Spritzgießteils in
Form einer Verscheibung eines Kraftfahrzeugs hergestellt wird, in
Schnittdarstellung;
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2 zwei
geschlossene Formplatten-Hälften,
zwischen welchen eine zweite Komponente (Schwarzrand) an die in 1 dargestellte
erste Komponente angespritzt wird, in Schnittdarstellung;
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3 einen
Ausschnitt A1 aus 1;
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4 einen
Ausschnitt A2 aus 2, jedoch vor dem Schließen der
beiden Formplatten;
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4a eine
Darstellung entsprechend 4, wobei die erste Komponente
allein aus einer Folie besteht;
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5 den
in 2 gezeigten Ausschnitt A2 bei geschlossenen Formplatten;
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5a eine
Darstellung entsprechend 5, wobei die erste Komponente
allein aus einer Folie besteht;
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6-21 Teilschnittdarstellungen
der Werkzeuge zur Herstellung der folienhinterspritzten ersten Komponente
und zum Anspritzen der zweiten Komponente an die erste Komponente
im Prozessablauf;
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22 einen
als Schrägschieber
realisierten Tauchkantenschieber bei geöffnetem Werkzeug; und
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23 einen
als Schrägschieber
realisierten Tauchkantenschieber bei geschlossenem Werkzeug.
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1 zeigt
in Teilschnittdarstellung eine Formplatte 1, eine Gegenformplatte 2 sowie
eine zwischen den beiden Formplatte 1, 2 ausgebildete
Kavität,
in welcher die erste Komponente 5 eines erfindungsgemäßen mehrkomponentigen
Kunststoff-Formteils hergestellt wird. Ferner sind im Folgenden
noch näher
beschriebene Tauchkantenschieber 3 und 4 dargestellt,
die den Tauchkantenspalt im Randbereich der Kavität bilden.
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Die
beiden Formplatten 1, 2 befinden sich in nicht
dargestellter Weise zwischen den Aufspannplatten einer Spritzgieß maschine
und können
mittels der Spritzgießmaschine
auseinander und – wie
in 1 gezeigt – zusammengefahren
und geschlossen werden. Die Formplatte 1 ist beispielsweise
als sogenannte Matrizen-Formplatte mit einer muldenförmigen Vertiefung
ausgebildet, während
die Gegenformplatte 2 beispielsweise die sogenannte Kernformplatte
mit einem in die muldenförmige
Vertiefung vorstehenden Formkern bildet. Nicht dargestellt ist in der 1 ein
Heißkanal, über welchen
Kunststoff für die
erste Komponente 5 in die Kavität zwischen den beiden Formplatten 1, 2 eingebracht
werden kann.
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Bei
der ersten Komponente 5 handelt es sich z.B. um eine transparente
Verscheibung für
ein Kraftfahrzeug. Die Herstellung von Kraftfahrzeug-Verscheibungen
durch Spritzgießverfahren
ist technologisch schwierig, da aufgrund der langen Fließwege hohe
Spritzdrücke
aufgewandt werden müssen
und andererseits hohe Anforderungen in Bezug auf die optische Qualität und Verzugfreiheit
der Verscheibung zu beachten sind.
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Bei
dem hier dargestellten Beispiel umfasst die erste Komponente 5 eine
matrizenseitige transparente Folie 16, die im Rahmen der
Fertigung der ersten Komponente 5, wie im Folgenden noch
näher erläutert, mit
dem Kunststoffmaterial der ersten Komponente 5 hinterspritzt
wird.
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2 zeigt
eine Teilschnittansicht des Werkzeugs, das zum Anspritzen der zweiten
Komponente 6 an die erste Komponente 5 eingesetzt
wird. Dieses Werkzeug verwendet weiterhin die Formplatte 1.
Die Gegenformplatte 2 wurde jedoch gegen eine Anspritz-Formplatte 20 ausgetauscht.
Die Anspritz-Formplatte 20 ist ebenfalls eine Kernformplatte und
weist in dem hier dargestellten Beispiel über weite Abschnitte eine ähnliche
Formkern-Schnittkonturlinie wie die Gegenformplatte 2 auf.
Die Anspritz-Formplatte 20 unterscheidet sich jedoch von der
Gegenformplatte 2 unter anderem dadurch, dass bei geschlossenen
Formplatten (wie in 2 gezeigt) zwischen der ersten
Komponente 5 und der Kernoberfläche der Anspritz-Formplatte 20 Freiräume 15 ausgebildet
sind. In diese Freiräume 15 wird das
Kunststoffmaterial für
die zweite Komponente 6 eingespritzt, d.h. die Freiräume definieren
die Formgestalt der an die erste Komponente 5 angespritzten zweiten
Komponente 6. Im vorliegenden Beispiel soll ein sogenannter
Schwarzrand 6 an die erste Komponente 5 angespritzt
werden, welcher die erste Komponente 5 in Art eines nicht
transparenten Rahmens randseitig abdeckt. Heißkanäle für die Zuführung des Kunststoffs zum Anspritzen
der zweiten Komponente 6 sind in 2 nicht
dargestellt.
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Die 3 bis 5 zeigen
Teilschnittdarstellungen des Randbereichs der in den 1 und 2 dargestellten
Werkzeugkavitäten.
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3 zeigt
den Rand der ersten Komponente 5 im geschlossenen Werkzeug 1, 2, 4 gemäß Ausschnitt
A1. An der matrizenseitigen Oberfläche der ersten Komponente 5 befindet
sich, wie bereits angesprochen, eine transparente, vorzugsweise
vorgeformte (tiefgezogene) und fertig beschnittene Folie 16.
Die transparente Folie 16 steht über die an die Kavität angrenzende
Oberfläche 7 der
Formplatte 1 über,
d.h. ragt aus der für
die Matritzen-Formplatte 1 charakteristischen Vertiefung
heraus. Die Vertiefung weist einen gekrümmten Seitenwandverlauf auf.
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Der
entlang der Oberfläche 7 verschiebliche Tauchkantenschieber 4 wirkt
in seiner Schließstellung
sowohl mit der Oberfläche 7 der
Formplatte 1 als auch mit einer seitlichen Dichtfläche 8 der
Gegenformplatte 2 zusammen. Im Bereich des Übergangs zwischen
der Matrizenvertiefung in der Formplatte 1 und der Oberfläche 7 weist
er einen Randkonturabschnitt 9 auf, welcher die Krümmung der
Matrizenvertiefung in der Formplatte 1 fortsetzt und im
weiteren Verlauf in eine gegenüber
der Dichtfläche 8 beabstandete
Ausnehmung 10 übergeht.
Die Ausnehmung 10 des Tauchkantenschiebers 4 und
die Dichtfläche 8 der
Gegenformplatte 2 definieren ein Aufnahmevolumen, welches mit
der zwischen der Formplatte 1 und der Gegenformplatte 2 vorhandenen
Kavität
in Verbindung steht und einen gezielt erweiterten oberen Abschnitt
des Tauchkantenspalts darstellt. Die Folie 16 ragt über eine
gewisse Länge
in dieses Aufnahmevolumen hinein. Mit anderen Worten schafft der
Tauchkantenschieber 4 einen Tauchkantenspalt mit abgestuftem
Tauchkantenspaltmaß.
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4 zeigt
den gemäß 3 gebildeten Randbereich
der hinterspritzten ersten Komponente 5. Komplementär zur Formgebung
des Tauchkantenschiebers 4 ist am äußeren Ende der ersten Komponente 5 ein
Dichtfortsatz 11 in Art eines gezielt in seiner Stärke vergrößerten Tauchkantenspaltgrats
angeordnet, in welchen die außenliegende
Folie 16 wie beschrieben hineinragt.
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Die
Anspritz-Formplatte 20 weist am Übergang zwischen ihrer bezüglich der
Kavität
außenliegenden
Oberfläche 12 und
dem Formkern 13 einen grabenartigen Vertiefungsabschnitt 14 auf.
Die Formgebung des Vertiefungsabschnitts 14 entspricht
im oberen Bereich der Formgebung des Randkonturabschnitts 9 des
Tauchkantenschiebers 4. An jenem Punkt, an welchem beim
Tauchkantenschieber 4 die gekrümmte Randkonturfläche 9 in
die Ausnehmung 10 übergeht,
setzt sich bei der Anpritz-Formplatte 20 der gekrümmte Verlauf
des Vertiefungsabschnitts 14 fort. Die weitere Verlaufsgebung
des Vertiefungsabschnittes 14 richtet sich auch nach der
gewünschten Kontur
der zweiten Komponente.
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Bei
einem Annähern
der Formplatte 1 an die Anspritz-Formplatte 20 gelangt
der biegeflexible Dichtfortsatz 11 in Kontakt mit dem Vertiefungsabschnitt 14 in
der Anspritz-Formplatte 20 und wird durch diesen nach innen
umgelenkt. 5 zeigt eine Schnittdarstellung
gemäß dem Ausschnitt
A2 in 2 bei geschlossenen Formplatten 1, 20.
Der flexible Dichtfortsatz 11 liegt über einen weitestgehenden Teil
seiner Länge
am Boden des Vertiefungsabschnitts 14 an. Der Dicht fortsatz 11 sowie
die sich daran anschließende
Rundkontur der ersten Komponente 5 bis zur Oberfläche 12 der
Anspritz-Formplatte 20 wirken
mit dem Vertiefungsabschnitt 14 in der Anspritz-Formplatte
zusammen und dichten den zwischen der Anspritz-Formplatte 20 und
der ersten Komponente 5 befindlichen Freiraum 15 zum
Anspritzen der zweiten Komponente (Schwarzrand) an die erste Komponente 5 ab.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die Dichtung aufgrund der Formelastizität und Flexibilität des Dichtfortsatzes 11 spiel-
und bewegungstolerant ist. Dadurch wird eine gute Dichtwirkung auch
dann erreicht, wenn die beiden Formplatten 1, 20 etwas
beabstandet sind, da der flexible Dichtfortsatz 11 dann immer
noch über
einen Teil seiner Länge
am Boden des Vertiefungsabschnitts 14 anliegt. Aus dem
gleichen Grund führen
auch Maßungenauigkeiten,
Toleranzen oder ein Bewegungsspiel zwischen den Formplatten 1, 20 erst
bei größeren Ausmaßen zu Undichtigkeiten.
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Eine
bewegungstolerante Dichtung kann in nicht dargestellter Weise auch
dadurch erreicht werden, dass die Dichtfläche 14 im wesentlichen
parallel zur Plattenbewegungsrichtung ausgebildet ist und mit einer
ebenfalls parallel zur Plattenbewegungsrichtung orientierten Seitenfläche des
Dichtfortsatzes 11 in Art einer Gleitdichtung zusammenwirkt.
Auch in diesem Fall ist eine gewisse Biegungsflexibilität des Dichtfortsatzes 11 zur
Vorspannungserzeugung vorteilhaft. Ein Problem dieser Lösung ohne
Einlaufschäge
oder -rundung der Dichtfläche
besteht darin, dass nur sehr geringe oder keine Einlauftoleranzen vorhanden
sind.
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Der
abgedichtete Freiraum 15 wird nun mit dem Kunststoff für die zweite
Komponente 6 gefüllt. Die
Füllung
kann, wie in 5 dargestellt, bei vollständig geschlossenen
Formplatten 1, 20 durchgeführt werden. Ebenso gut ist
es möglich,
durch eine geringfügige
Beabstandung der Formplatten 1, 20 einen vorvergrößerten (aber
weiterhin dichten) Freiraum 15 zu schaffen, anschließend Kunststoffmasse einzuspritzen
und in einem abschließenden
Prägeschritt
die Kunststoffmasse zum Schwundausgleich zu verpressen. Die Vergrößerung des
Freiraums 15 kann auch erst während des Füllvorgangs vorgenommen werden.
Durch das Anspritzen der zweiten Komponente 6 an die erste
Komponente 5 wird der Dichtfortsatz 11 hinterspritzt
und in die Kontur der zweiten Komponente 6 eingefasst.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei dem in den 1 bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel
kein Tauchkantenspalt zwischen den Formplatten 1 und 20 vorhanden
ist. Die erfindungsgemäße, durch
Produktgestaltung erzielte Dichtlösung ersetzt also hier eine
Dichtung über
den Tauchkantenspalt oder einen anderen Dichtspalt.
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Die 4a und 5a unterscheiden
sich von den 4 bzw. 5, im wesentlichen
nur dadurch, dass als erste Komponente allein eine Folie 16 (ohne
Spritzguss-Kunststoffteil) verwendet wird. In diesem Fall entfällt der
in 3 dargestellte Schritt.
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Das
Umbiegen des Dichtfortsatzes 11 bzw. der Folie 16 in 5 bzw. 5a kann
insbesondere bei dickeren Folien zu Schädigungen (Risse, Brüche) führen. Um
dem vorzubeugen kann vorgesehen sein, den Dichtfortsatz 11 bzw.
die Folie 16 vor oder beim Biegeprozess zu erwärmen. Dies
kann beispielsweise durch eine Wärmezufuhr
(z.B. durch Wärmestrahlung)
in der in 4, 4a dargestellten
Situation bewerkstelligt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die
Formplatte 20 im Bereich des Vertiefungsabschnitts 14 zu
erwärmen,
so dass bei Kontaktierung der Dichtfläche ein Wärmeübertrag erfolgt.
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Die 6 bis 21 zeigen
in beispielhafter Weise die einzelnen Verfahrens- und Handhabungsschritte
bei der Herstellung eines zweikomponentigen Kunststoff-Formteils
in größerer Einzelheit.
Dieselben Bezugszeichen werden zur Kennzeichnung derselben, ähnlicher
oder funktionsäquivalenter
Teile verwen det. 6 zeigt die Formplatte 1,
in deren Vertiefung die Folie 16 eingelegt wird (siehe
Pfeil). Die erste Formplatte 1 ist mit dem Tauchkantenschieber 3 (welcher
spiegelbildlich dem Tauchkantenschieber 4 entspricht) und
einer Haltemechanik 30 ausgerüstet. Die Haltemechanik 30 weist
eine Halbkreisscheibe 31 auf. Die Halbkreisscheibe 31 ist
im zentralen Bereich um eine Welle (nicht dargestellt) herum drehbar
gelagert und lässt
sich mittels einer nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung um die Welle
rotieren. Am unteren Ende der Halbkreisscheibe 31 ist ein
Haltebügel 34 mit
Andruckbereich 35 vorgesehen.
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Zunächst befindet
sich der Tauchkantenschieber 3 in zurückgezogener Position. Durch
die Betätigungsvorrichtung
wird der Haltebügel 34 in
die muldenförmige
Vertiefung der Formplatte 1 hineingeschwenkt und fixiert
mit seinem Andruckbereich 35 die Folie 16 (7).
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Gemäß 8 ist
der Formkern der Gegenformplatte 2 mit einer Bohrung versehen,
durch welche ein Haltestift 36 herausgeschoben werden kann. Der
herausgeschobene Haltestift 36 fixiert zusätzlich die
Folie 16.
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Anschließend wird
die Halbkreisscheibe 31 zurückgedreht, wodurch der Haltebügel 34 aus
dem Zwischenraum zwischen der Matrizenvertiefung der Formplatte 1 und
dem Formkern der Gegenformplatte 2 herausgeschwenkt wird
(9). Die beiden Formplatten 1, 2 werden
nun geschlossen (10). Anschließend wird
der Tauchkantenschieber 3 in Pfeilrichtung zu der Dichtfläche 8 des
Formkerns hingeschoben, d.h. in seine Schließposition gebracht. Dabei gerät ein Folienüberstand 11,
der dem in 3 gezeigten Dichtfortsatz 11 entspricht,
zwischen die Dichtfläche 8 des
Formkerns der Gegenformplatte 2 und die Ausnehmung 10 am
Tauchkantenschieber 3. Anders als in 3 dargestellt,
ist die Ausnehmung 10 hier so bemessen, dass hier gegenüber der
Folie 16 abgedichtet wird, d.h. die Folie 16 beidseitig
an den entsprechenden Flächen
anliegt. Der Dichtfortsatz 11 wird hier allein durch die
Folie 16 realisiert. Ohne Werkzeugmodifikation können verschiedene Folienstärken und
-typen eingesetzt werden. In einem nächsten Schritt wird Kunststoff
in die Kavität zwischen
der Formplatte 1 und der Gegenformplatte 2 eingeleitet
und die erste Komponente 5 hergestellt, siehe 11 und 12.
Vor oder während
des Einleitens wird der Haltestift 36 zurückgezogen.
Als Herstellungsverfahren wird vorzugsweise ein Spritzprägeverfahren
verwendet.
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13 zeigt
das Öffnen
der beiden Formplatten 1 und 2, wobei der Haltestift 36 nun
zur Fixierung der hergestellten ersten Komponente 5 (hinterspritzte
Folie 16) eingesetzt wird.
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Gemäß 14 wird
nun die Haltemechanik 30 betätigt, wobei der Haltebügel 34 einschwenkt
und der Andruckbereich 35 die vorgefertigte erste Komponente 5 abstützt. Der
Tauchkantenschieber 3 wird zurückgezogen, siehe 14.
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Nun
wird die Gegenformplatte 2 entfernt und gegen die Anspritz-Formplatte 20 ausgetauscht,
siehe 15 und 16. Die
Anspritz-Formplatte 20 weist ebenfalls einen Haltestift 36' auf, welcher
im ausgefahrenen Zustand die vorgefertigte erste Komponente 5 in
der Vertiefung der Formplatte 1 hält. Im Anschluss daran wird
der Haltebügel 34 zurückgeschwenkt
und die Formplatte 1 und die Anspritz-Formplatte 20 zusammengefahren
und geschlossen oder nahezu geschlossen, siehe 17. Der
Haltestift 36' wird
zurückgezogen
(18) und Kunststoffmasse für die zweite Komponente 6 wird
in den Freiraum 15 zwischen der ersten Komponente 5 und
der Anspritz-Formplatte 20 eingeleitet,
siehe 18.
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In
einem nachfolgenden Schritt wird die Anspritz-Formplatte 20 von
der Formplatte 1 gelöst.
Das fertige hinterspritzte zweikomponentige Kunststoff-Formteil 5, 6, 16 wird
dabei durch den Haltestift 36' gegen Herabfallen gesichert. Die
Haltemechanik 30 wird betätigt und übernimmt in der bereits beschriebenen
Weise die Haltefunktion. Der Haltestift 36' wird gemäß dem Pfeil in 19 zurückgezogen, sodass
die Anspritz-Formplatte 20 vollständig entfernt werden kann (20).
Anschließend
erfolgt in 21 die Entnahme des fertiggestellten
zweikomponentigen Kunststoff-Formteils 5, 6, 16,
nachdem dieses durch ein Zurückschwenken
der Haltemechanik 30 freigegeben ist.
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Der
beschriebene Herstellungsablauf lässt sich beispielsweise mit
einem sogenannten Wendeplatten-Spritzgießwerkzeug realisieren. Ein
Wendeplatten-Spritzgießwerkzeug
weist eine Zentralplatte auf, welche beidseitig als Matrizen-Formplatte
gemäß der Formplatte 1 ausgebildet
ist. Zur einen Seite der Zentralplatte ist eine Gegenformplatte 2 und
zur anderen Seite eine Matrizen-Formplatte 20 angeordnet.
Zunächst
wird in der beschriebenen Weise im Zusammenwirken mit der Gegenformplatte 2 die
erste Komponente hergestellt. Danach wird die Zentralplatte um 180° gedreht,
wobei die erste Komponente 5, wie zuvor beschrieben, in
der Matrizenvertiefung der Zentralplatte verbleibt. Durch die 180° Drehung gelangt
die Plattenseite der Zentralplatte mit dem Vorprodukt (erste Komponente)
in Gegenüberstellung
zu der Anspritz-Formplatte 20. Beim nächsten Arbeitstakt der Spritzgießmaschine
wird zwischen der Gegenformplatte 2 und der dieser zugewandten Plattenseite
der Zentralplatte (entspricht Formplatte 1) eine erste
Komponente 5 hergestellt und zwischen der gegenüberliegenden
Plattenseite der Zentralplatte (entspricht Formplatte 1)
und der Anspritz-Formplatte 20 wird die zweite Komponente 6 an
die erste Komponente 5 angespritzt. Auf diese Weise kann
in jedem Arbeitstakt ein fertiges zweikomponentiges Kunststoff-Formteil 5, 6, 16 hergestellt
werden.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass bei einem Spritzguss-Kunststoffteil als
erste Komponente 5, 16 das Dichtelement 11 gemäß der vorliegenden
Erfindung sowohl als reiner Folienüberstand (wie beispielsweise
in den 6 bis 21 gezeigt) oder als integral
an die erste Komponente 5 angeform ter Dichtfortsatz mit
oder ohne ein in den Dichtfortsatz 11 hineinstehendes Folienende
ausgeführt
sein kann. Ferner kann die erste Komponente 5 in nicht
dargestellter Weise auch allein als Folie realisiert sein, die durch
Tiefziehen vorgeformt und in die Vertiefung der Formplatte 1 eingelegt
wird. In diesem Fall wird die Gegenformplatte 2 nicht benötigt.
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Dementsprechend
ergeben sich unterschiedliche Dimensionierungen für die Ausnehmung 10 am
Tauchkantenschieber 3, 4.
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Ferner
kann der Tauchkantenschieber in nicht dargestellter Weise auch ein
Schrägschieber sein,
der beispielsweise an der Gegenformplatte 2 lageverschieblich
gelagert ist. 22 und 23 zeigen
eine solche Variante, bei welcher der Tauchkantenschieber als formkernseitiger
Schrägschieber 4' ausgeführt ist.
Der Schrägschieber 4' weist einen Schieberkopf
und eine mit dem Schieberkopf verbundene, schräg zur Schließrichtung
Formplatten 1, 2 orientierte Schieberstange auf.
Bei geöffneten
Formlatten 1, 2 ist der Schrägschieber 4' ausgefahren
und gibt die Tauchkante frei, siehe 22. Beim
Schließen
der Formplatten 1, 2 wird der Tauchkantenschieber 4' durch die Formplatte 1 nach
unten in seine Endposition gedrückt.
Aufgrund der Schrägstellung der
Schieberstange nähert
sich dabei der Schieberkopf der Folie 16, bis diese wie
in den vorhergehenden Figuren gezeigt am Schieberkopf anliegt. Dadurch
wird ein problemloses Einführen
des Folienüberstandes
in die Ausnehmung zwischen dem Schieberkopf und der Dichtfläche 8 der
Gegenformplatte erreicht.
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Anstelle
des Schrägschiebers 4' kann auch ein
formkernseitig angeordneter Formhubeinsatz zur Tauchkantenspalterzeugung
verwendet werden, der sich von dem Schrägschieber 4' nur dadurch
unterscheidet, dass dessen Schieberstange parallel zur Bewegungsrichtung
der Platten orientiert ist.
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Ferner
wird darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Haltemechanik 30 bei
jedem beliebigen Werkzeug eingesetzt werden kann, also z.B. auch
bei Werkzeugen, die nicht für
die Herstellung mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile vorgesehen
sind. Insofern umfasst der Offenbarungsgehalt der Anmeldung auch
eine Vorrichtung zum Fertigen eines Kunststoffteils, mit einer Formplatte 1 und
einer Gegenformplatte 2, wobei im geschlossenen Zustand
der Formplatten 1, 2 zwischen diesen eine Kavität zum Spritzgießen des
Kunststoffteils 5 ausgebildet ist, und mit einer Haltemechanik 30, 31, 34, 35, welche
ausgelegt ist, bei geöffneten
Formplatten 1, 2 seitlich von außerhalb
der Kontur der Kavität
in den Bereich der Kavität
einzugreifen und ein Vorprodukt 16; 5 des Kunststoffteils
oder das fertige Kunststoffteil 5, 6, 16 an
einer der Formplatten 1, 2 zu fixieren. Ferner
umfasst der Offenbarungsgehalt ein anhand der 6 bis 21 exemplarisch
erläutertes
Verfahren zur Handhabung eines Vorprodukts 16; 5 des Kunststoffteils
oder des fertigen Kunststoffteils 5, 6, 16.