DE102007036639A1

DE102007036639A1 - Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunststoffgegenständen mittels Blasformen und zeitlich überlappendem Spritzgießen

Info

Publication number: DE102007036639A1
Application number: DE102007036639A
Authority: DE
Inventors: Markus Nussbaumer; Oswald Romen
Original assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Current assignee: Roechling Automotive AG and Co KG; Roechling Automotive SE and Co KG
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-08-04
Also published as: ITMI20081432A1; IT1390977B1; DE102007036639B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunststoffgegenständen (10), welche einen Kunststoffhohlkörper (12) mit wenigstens einem integral an diesem vorgesehenen Kunststoffbauteil (14) umfassen, in einer Form, umfasst folgende Schritte: - Extrudieren eines Hohlkörperrohlings aus Kunststoff, - Blasformen des Hohlkörperrohlings zu dem Kunststoffhohlkörper (12) in einer dem Kunststoffhohlkörper (12) zugeordneten Blasformkavität der Form, - Spritzgießen des wenigstens einen Kunststoffbauteils (14) in einer dem Kunststoffbauteil (14) zugeordneten und mit der Blasformkavität verbundenen Spritzgusskavität der Form. Dabei überlappen sich der Schritt zeitlich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunststoffgegenständen, umfassend einen Kunststoffhohlkörper mit wenigstens einem integral an diesem vorgesehenen Kunststoffbauteil, in einer Form, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Extrudieren eines Hohlkörperrohlings aus Kunststoff, Blasformen des Hohlkörperrohlings zu dem Kunststoffhohlkörper in einer dem Kunststoffhohlkörper zugeordneten Blasformkavität der Form, Spritzgießen des wenigstens einen Kunststoffbauteils in einer dem Kunststoffbauteil zugeordneten und mit der Blasformkavität verbundenen Spritzgusskavität der Form.
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von hohlen Kunststoffgegenständen, umfassend einen Kunststoffhohlkörper und wenigstens ein integral an diesem vorgesehenes Kunststoffbauteil, in einer Form ist aus der WO 2004/022312 A bekannt.
Die genannte Offenlegungsschrift offenbart jedoch keinerlei Einzelheiten der Verfahrensführung zur Herstellung derartiger Kunststoffgegenstände.
Weiterhin ist es allgemein bekannt, massive Kunststoffkörper mit Kunststoffbauteilen zu umspritzen oder Kunststoffbauteile an derartige massive Kunststoffkörper anzuspritzen. Jedoch sind die von dem An- oder/und Umspritzen von Kunststoffbauteilen an oder um massive Kunststoffkörper erzielten Ergebnisse und Kenntnisse aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von massiven Körpern und Hohlkörpern aus Kunststoff nicht auf Kunststoffhohlkörper übertragbar.
Aus der oben bezeichneten Offenlegungsschrift ist lediglich allgemein bekannt, dass es möglich ist, zur stofflichen Verbindung von Kunststoffbauteilen mit Kunststoffhohlkörpern erstere an letztere anzuspritzen.
Üblicherweise wird zunächst ein Hohlkörperrohling aus Kunststoff extrudiert. Der so extrudierte Hohlkörperrohling wird gewöhnlich in eine Blasformkavität eingebracht, woraufhin Blasluft in den Innenbereich des Hohlkörperrohlings eingeleitet wird. Durch den so entstehenden Überdruck im thermisch erweichten, noch formlabilen Hohlkörperrohling wird dieser bis zur Anlage an die Blasformkavitätwand aufgeweitet, wodurch der gewünschte Kunststoffhohlkörper gebildet wird. Die Blasformkavität ist eine Negativform des gewünschten Kunststoffhohlkörpers.
Gemäß dem aus der WO 2004/022312 A bekannten Herstellungsverfahren wird überdies in eine Spritzgusskavität derselben Form, welche mit der Blasformkavität in Strömungsverbindung steht, Kunststoffmaterial eingespritzt und dadurch unmittelbar an den Kunststoffhohlkörper zur stofflichen Verbindung mit diesem angespritzt.
Durch das aus der WO 2004/022313 A bekannte Verfahren kann in vorteilhafter Weise ein Kunststoffgegenstand, welcher einen Kunststoffhohlkörper und ein integral mit diesem verbundenes Kunststoffbauteil umfasst, an einer einzigen Maschine ohne gesonderte Fügeschritte, wie etwa Schweißen, Kleben und dergleichen, hergestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das bekannte Verfahren des Standes der Technik weiter zu verbessern, insbesondere dessen Effektivität zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren der gattungsgemäßen Art, bei welchem sich der Schritt des Blasformens und der Schritt des Spritzgießens zeitlich überlappen.
Für alle Fachleute völlig überraschend hat sich gezeigt, dass das Spritz gießen in zeitlicher Überlappung zum Blasformen des noch erweichten formlabilen Kunststoffhohlkörpers erfolgen kann. Trotz der beim Spritzgießen herrschenden, üblicherweise hohen Drücke kann das wenigstens eine Kunststoffbauteil ohne weiteres an den gerade entstehenden Kunststoffhohlkörper angespritzt werden. Die in der Fachwelt einhellig erwartete Zerstörung des noch weichen Kunststoffhohlkörpers durch Spritzgießen des wenigstens einen Kunststoffbauteils noch während der Blasformgebungsphase bleibt bei geeigneter Prozessführung überraschenderweise aus. Erhalten wird ein maßhaltiger Kunststoffgegenstand mit einem Hohlkörper aus Kunststoff, mit dem wenigstens ein Kunststoffbauteil integral durch Anspritzen verbunden ist.
Durch die erfindungsgemäße zeitliche Überlappung des Schritts des Blasformens und des Schritts des Spritzgießens kann die Gesamtprozessdauer zur Herstellung von hohlen Kunststoffgegenständen mit einem Kunststoffhohlkörper und wenigstens einem integral mit diesem verbundenen Kunststoffbauteil erheblich verkürzt werden.
Je nach gewünschter Endgeometrie des herzustellenden Kunststoffgegenstands kann der Schritt des Spritzgießens gleichzeitig mit dem Schritt des Blasformens beginnen. Es kann jedoch auch vorteilhaft sein, zunächst den Schritt des Spritzgießens zu beginnen und das Blasformen zeitlich nach dem Beginn des Spritzgießens zu starten.
Da es zur Erzeugung eines brauchbaren Kunststoffgegenstandes ganz wesentlich darauf ankommt, dass die Kunststoffmassen des Hohlkörperrohlings und des Kunststoffbauteils in einem noch warmen, also verbindbaren Zustand aufeinander treffen, kann der Schritt des Spritzgießens auch nach dem Schritt des Blasformens beginnen.
Um Missverständnissen zuvor zu kommen, soll als Beginn des Blasformschrittes das Einleiten von Blasluft in den Innenbereich des Hohlkörperrohlings angesehen werden und soll als Beginn des Spritzgießschrittes der Be ginn der Druckerhöhung des einzuspritzenden Kunststoffmaterials angesehen werden.
Brauchbare bis sehr gute Ergebnisse werden gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielt, wenn der Beginn des Schritts des Spritzgießens zwischen 0 bis 45 Sekunden vor oder nach dem Beginn des Schritts des Blasformens liegt.
Weiterhin hat es sich zur Erzielung maßhaltiger Kunststoffgegenstände als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Schritt des Spritzgießens endet, während der Schritt des Blasformens noch andauert, also der Schritt des Spritzgießens endet, bevor der Schritt des Blasformens endet. Als Ende des Schritts des Blasformens wird dabei das Ende der Formänderung des Hohlkörperrohlings angesehen. Der Blasformgebungsschritt endet daher, wenn sich der Hohlkörperrohling an die Blasformkavitätwand derart angelegt hat, dass trotz Überdruck im Innenbereich des Hohlkörperrohlings gegenüber dem Umgebungsdruck keine weitere blasluftbedingte Formänderung des Kunststoffhohlkörpers im Bereich der Blasformkavitätwand mehr erfolgt.
Als Ende des Spritzgießschrittes wird das Ende der Druckausübung auf das Kunststoffmaterial in der Spritzgusskavität angesehen, also üblicherweise das Ende der Ausübung von Nachdruck auf das in die Spritzgusskavität eingespritzte Kunststoffmaterial.
Je nach herzustellender Geometrie des Kunststoffgegenstandes und insbesondere des Kunststoffhohlkörpers kann während des Blasformens im Hohlkörperrohling ein Überdruck von 0 bis 20 bar bezogen auf den Umgebungsdruck herrschen.
Eine stoffliche Verbindung des Kunststoffbauteils mit dem Kunststoffhohlkörper ist dann besonders einfach zu erreichen, wenn sowohl zur Herstellung des Kunststoffhohlkörpers als auch zur Herstellung des Kunststoffbauteils kompatible Kunststoffe verwendet werden. Bei diesen stellen sich im er wärmten Zustand, in welchem beide Kunststoffmaterialien in der Form aufeinander treffen, besonders schnell Diffusionsvorgänge ein, welche für eine starke stoffliche Verbindung zwischen dem Kunststoffbauteil und dem Kunststoffhohlkörper sorgen. Besonders bevorzugt sollte aus diesem Grunde sowohl das Kunststoffbauteil als auch der Kunststoffhohlkörper durch identische Kunststoffe hergestellt werden.
Zur Erhöhung der Festigkeit des Kunststoffhohlkörpers oder/und des Kunststoffbauteils kann das Material wenigstens eines der Bestandteile des Kunststoffgegenstandes mit einer Füllung versehen sein, etwa mit einer faserigen oder kugeligen Füllung, z. B. Glasfaserfüllung, Glaskugelfüllung und dergleichen. Im Falle der Verwendung von gefüllten Kunststoffen zur Herstellung des Kunststoffhohlkörpers oder/und des Kunststoffbauteils kann eine besonders gute stoffliche Verbindung zwischen diesen Bestandteilen erreicht werden, wenn die Kunststoffe der Kunststoffmatrix der einzelnen Bestandteile kompatibel, vorzugsweise identisch sind.
Mögliche Kunststoffe zur Herstellung des Kunststoffhohlkörpers oder/und des Kunststoffbauteils können beispielsweise PA 6, PA 6,6 und PPS sein. Jedoch ist auch die Verwendung beliebiger anderer thermoplastischer Kunststoffe denkbar.
Ein Kunststoffgegenstand aus dem Werkstoff PA 6 kann wie folgt hergestellt werden: Zunächst wird ein schlauchartiger Hohlkörperrohling extrudiert und in eine Blaskavität eingelegt. Dann wird Blasluft mit einem Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck von nicht mehr als 20 bar in den Innenbereich des Hohlkörperrohlings aus PA 6 eingeleitet.
Während des fortdauernden Blasformgebungsprozesses, also noch vor dessen Ende, wird damit begonnen, in eine Spritzgusskavität, welche mit der Blasformkavität zur Herstellung des Kunststoffhohlkörpers in Strömungsverbindung steht, PA 6 bei einer Temperatur von 305 bis 310°C einzuspritzen. Während des Einspritzvorgangs wird auf den Zylinder der Einspritzvor richtung ein Einspritzdruck von 170 bar, auf die Schnecke der Einspritzvorrichtung ein Einspritzdruck von 2000 bar ausgeübt. Der Einspritzvorgang ist so gewählt, dass er über das Ende des Blasformgebungsprozesses hinaus fortdauert.
Nach dem Ende des Spritzvorgangs kann nach einer Kühldauer von weniger als 1 Minute der hergestellte Kunststoffgegenstand aus der Form entnommen werden. Auf diese Art und Weise lassen sich beispielsweise Kfz-Ladeluftrohre mit daran angespritzten Befestigungsösen mit einer Länge von ca. 50 bis 70 cm und einem Durchmesser von 4 bis 6 cm herstellen.
In dem oben genannten Beispiel ist das Kunststoffrohr der Kunststoffhohlkörper und die daran integral vorgesehenen Befestigungsösen und sonstigen Befestigungsmittel sind Kunststoffbauteile im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Wenn eine besonders feste Verbindung zwischen Kunststoffbauteil und Kunststoffhohlkörper gewünscht ist, kann vorgesehen sein, dass ein Kunststoffbauteil den Kunststoffhohlkörper radial außen wenigstens teilweise umgibt. Gegebenenfalls kann das Kunststoffbauteil den Kunststoffhohlkörper radial außen vollständig umgeben.
Sofern nicht gewünscht ist, dass ein Kunststoffbauteil den Kunststoffhohlkörper teilweise oder vollständig umgibt, etwa weil hierfür zu wenig Bauraum in der späteren Einbauumgebung des hergestellten Kunststoffgegenstandes vorhanden ist, so kann es auch ausreichen, wenn ein Kunststoffbauteil an den Kunststoffhohlkörper angesetzt ist und von diesem absteht.
Selbstverständlich ist ebenso denkbar, dass ein Kunststoffhohlkörper mit mehreren Kunststoffbauteilen integral versehen ist, wobei wenigstens ein Teil der Kunststoffbauteile oder auch alle Kunststoffbauteile den Kunststoffhohlkörper umgeben können.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert werden. Es stellen dar:
1 eine Ausführungsform eines hohlen Kunststoffgegenstandes, welcher mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist, und
2 einen Querschnitt durch den Kunststoffgegenstand von 1 längs der Schnittebene I-I von 1.
In 1 ist ein durch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren hergestellter Kunststoffgegenstand allgemein mit 10 bezeichnet. Dieser Kunststoffgegenstand umfasst ein hohles Kunststoffrohr 12 als einen Kunststoffhohlkörper und umfasst eine an das Kunststoffrohr 12 angespritzte Befestigungsöse 14 als Kunststoffbauteil.
Die Kunststofföse 14 weist eine Durchgangsöffnung 16 auf, welche im montierten Zustand des Gegenstands 10 von einer Befestigungsschraube oder einem ähnlichen nicht dargestellten Befestigungsmittel durchsetzt sein kann.
An seinem in 1 oberen Längsende weist das Kunststoffrohr 12 eine Befestigungsausbildung 18 zur Befestigung eines Schlauchs daran auf.
Das Kunststoffrohr 12 zusammen mit der Befestigungsausbildung 18 wird in an sich bekannter Weise durch Blasextrudieren, d. h. durch Extrusion eines Hohlkörperrohlings, durch anschließendes Einbringen des extrudierten Hohlkörperrohlings in eine Blasformkavität und durch anschließendes Blasformen hergestellt.
Als Besonderheit weist die Formkavität der zur Herstellung des Kunststoffgegenstandes 10 verwendeten Form nicht nur die Blasformkavität zur Her stellung des Kunststoffrohrs 12, sondern eine damit kommunizierende Spritzgusskavität auf, welche der Herstellung der Befestigungsöse 14 dient.
Noch während die Blasformgebung des in die Blasformkavität bereits eingelegten Hohlkörperrohlings fortdauert, also noch bevor der Hohlkörperrohling vollständig an der Blasformkavitätwand anliegt, wird mit dem Einspritzen von Kunststoffmaterial in die zur Ausbildung der Befestigungsöse 14 bereitgestellte Spritzgusskavität begonnen.
Durch das Einleiten von Blasluft in den Hohlkörperrohling sowie durch das Einspritzen von Kunststoffmaterial in die Spritzgusskavität bewegen sich das Kunststoffmaterial des Hohlkörperrohlings einerseits und das Kunststoffmaterial der Befestigungsöse 14 andererseits aufeinander zu und treffen schließlich aufeinander.
Überraschender Weise hat sich gezeigt, dass der im Inneren des Hohlkörperrohlings herrschende durch Blasluft erzeugte Überdruck einer Verformungstendenz aus der Wirkung des Einspritzvorgangs zur Erzeugung der Befestigungsöse 14 standhält und sich das Kunststoffmaterial der Befestigungsöse 14 mit dem im dargestellten Beispiel identischen Kunststoffmaterial des Kunststoffrohrs 12 stoffschlüssig verbindet, wobei das Kunststoffrohr 12 selbst im Bereich der angespritzten Befestigungsöse 14 (siehe 2) wie gewünscht kreisringförmig bleibt.
In 2 sind zur besseren Unterscheidung das geschnittene Kunststoffrohr 12 und die geschnittene Befestigungsöse 14 mit unterschiedlichen Schraffuren dargestellt, obwohl beide Bestandteile des Kunststoffgegenstandes 10 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Zu erkennen ist in 2 der während des Herstellvorgangs des Kunststoffgegenstands 10 mit Blasluft gefüllte Innenbereich 20 des Kunststoffrohrs 12 sowie dessen Mündungsöffnung 22 am Längsende der Befestigungsausbildung 18.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2004/022312 A [0002, 0007]
- WO 2004/022313 A [0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung von hohlen Kunststoffgegenständen (10), umfassend einen Kunststoffhohlkörper (12) mit wenigstens einem integral an diesem vorgesehenen Kunststoffbauteil (14), in einer Form, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Extrudieren eines Hohlkörperrohlings aus Kunststoff, – Blasformen des Hohlkörperrohlings zu dem Kunststoffhohlkörper (12) in einer dem Kunststoffhohlkörper (12) zugeordneten Blasformkavität der Form, – Spritzgießen des wenigstens einen Kunststoffbauteils (14) in einer dem Kunststoffbauteil (14) zugeordneten und mit der Blasformkavität verbundenen Spritzgusskavität der Form, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schritt des Blasformens und der Schritt des Spritzgießens zeitlich überlappen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn des Schritts des Spritzgießens zwischen 0 bis 45 Sekunden vor oder nach dem Beginn des Schritts des Blasformens liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Spritzgießens endet, bevor der Schritt des Blasformens endet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck im Hohlkörperrohling während des Blasformens bezogen auf den Umgebungsdruck zwischen 0 und 20 bar liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Kunststoffhohl körpers (12) und zur Herstellung wenigstens eines Kunststoffbauteils (14) kompatible, vorzugsweise identische Kunststoffe verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffbauteil (14) den Kunststoffhohlkörper (12) wenigstens teilweise, gegebenenfalls sogar vollständig umgibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kunststoffbauteil (14) an den Kunststoffhohlkörper (12) angesetzt ist und von diesem absteht.