DE102012014013B4

DE102012014013B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kunststoffteils für ein Automobil, in einem Spritzgussverfahren

Info

Publication number: DE102012014013B4
Application number: DE102012014013.4A
Authority: DE
Inventors: Elmar Fries
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 2012-07-17
Filing date: 2012-07-17
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2032-07-18
Also published as: CN104703773A; US20160016343A1; US9944003B2; DE102012014013A1; WO2014013304A1; CN104703773B

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kunststoffteils für ein Automobil, in einem Spritzgussverfahren, umfassend die Schritte:
- mit einer Spritzgusseinrichtung wird Kunststoff (12) in fließfähigem Zustand in einen Formhohlraum einer Spritzgussform (10) injiziert,
- mit einer Gasinjiziereinrichtung wird Gas unter Druck durch eine Gaseinlassöffnung (16) der Spritzgussform (10) in den Formhohlraum der Spritzgussform (10) injiziert, so dass sich eine Gasblase (18) innerhalb des noch fließfähigen Kunststoffs ausbildet,
- während des Aushärtens des Kunststoffs in dem Formhohlraum wird der Kunststoff (12) zumindest in einem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich erhitzt und fließfähig gehalten, wobei Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff (12) ausgeübt wird, so dass eine sich im Bereich der Gaseinlassöffnung (16) befindende Öffnung in dem Kunststoff (12) verschlossen wird,
- nach Erreichen einer ausreichenden Formstabilität wird das Kunststoffteil aus der Spritzgussform (10) entnommen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Erhitzen des Kunststoffs (12) zumindest in dem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich mittels einer Ultraschallschweißeinrichtung erfolgt; und/oder
dass die Heizeinrichtung eine beheizte Buchse (28) und einen in axialer Richtung verfahrbaren, in der Buchse (28) geführten Druckstempel (34) umfasst, wobei der Buchse (28) Heißgas aus einer Heißgasquelle (32) zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 10 zur Herstellung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kunststoffteils für ein Automobil, in einem Spritzgussverfahren. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gasinnendruck-Spritzgussverfahren. Bei diesem Verfahren wird nach dem Injizieren des plastifizierten Kunststoffs in den Formhohlraum der Spritzgussform Gas unter hohem Druck in den Formhohlraum geleitet. Dieses bildet innerhalb des in dem Formhohlraum befindlichen noch fließfähigen Kunststoffs eine Gasblase und verdrängt dabei Kunststoff, der so auch nicht oder nur schlecht füllbare Bereiche des Formhohlraums vollständig ausfüllt. Derartige Verfahren sind dem Fachmann an sich bekannt.
Kunststoffteile, die in einem Gasinnendruck-Spritzgussverfahren gefertigt sind, weisen konzeptbedingt eine Öffnung auf, die durch eine Gasnadel bzw. einen Gaskanal im Anguss durch das Injizieren des Gases entsteht. Für gegebenenfalls nachfolgende Verarbeitungsschritte, wie zum Beispiel eine Galvanik, insbesondere ein Verchromen, ist eine solche Öffnung unzulässig. So können durch diese Öffnung - Flüssigkeiten in das Kunststoffteil eindringen. Da das Kunststoffteil beispielsweise bei einer Verchromung in der Regel mehrere Flüssigkeitsbäder durchläuft, kann es zu einer Verschleppung von Flüssigkeiten zwischen den Bädern kommen, was zu einer unzulässigen Kontamination der Bäder führt. Es ist daher bekannt, derartige Öffnungen in dem Kunststoffteil in einem separaten Prozessschritt zu verschließen, nachdem das Kunststoffteil aus der Spritzgussform entnommen wurde. Das Verschließen kann beispielsweise durch ein Verkleben oder Heißprägen erfolgen. Nachteilig an dieser Vorgehensweise sind ein zusätzlicher Arbeitsaufwand sowie die erforderliche Anschaffung von entsprechenden Montageanlagen. Auch besteht das Risiko eines erhöhten Ausschusses in dem für das Verschließen der Öffnung vorgesehenen Folgeprozess.
Zum relevanten Stand der Technik wird auf die Druckschriften EP 0 363 948 A1 , JP H04- 78 510 A, JP H08- 142 100 A und DE 10 2011 120 014 A1 verwiesen. Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit denen eine Öffnung in dem Kunststoffteil in einfacher und sicherer Weise verschließbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprü-che 1 und 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Wie erwähnt, betrifft die Erfindung ein Gasinnendruck-Spritzgussverfahren bzw. eine entsprechende Vorrichtung. Wie ebenfalls erläutert, verbleibt im Bereich der Gaseinlassöffnung konzeptbedingt eine Öffnung in dem aushärtenden Kunststoffteil, erzeugt durch die Gaszuführrichtung, beispielsweise eine Gasnadel oder ähnliches. Erfindungsgemäß erfolgt noch in der Spritzgussform ein Erhitzen des sich zu diesem Zeitpunkt bereits verfestigenden Kunststoffs und damit ein Halten des erhitzten Kunststoffabschnitts in fließfähigem Zustand, um dann durch Ausüben eines ausreichenden mechanischen Drucks auf diesen Abschnitt die durch das Gasinjizieren entstandene Öffnung noch in der Spritzgussform zu schließen. Der Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff wird insbesondere im Bereich der Gaseinlassöffnung ausgeübt, so dass eine sich dort befindende Öffnung in dem Kunststoff verschlossen wird. Es versteht sich, dass eine gegebenenfalls eingesetzte Gasnadel oder ähnliches zuvor aus dem Kunststoff zurückgezogen wird. Die in dem Kunststoffteil ausgebildete Gasblase kann nach dem Gasinjizieren insbesondere über einen durch den Kunststoff verlaufenden Durchgangskanal mit der Gaseinlassöffnung der Spritzgussform verbunden bleiben. Dieser Durchgangskanal wird erfindungsgemäß dann zumindest abschnittsweise, nämlich zumindest im Bereich der Gaseinlassöffnung, verschlossen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kunststoffteile sind damit flüssigkeitsdicht, so dass sie problemlos für eine anschließende Galvanik, insbesondere ein Verchromen, eingesetzt werden können. Dabei wird die Versiegelung des herzustellenden Kunststoffteils erfindungsgemäß in das Spritzgusswerkzeug, insbesondere die Spritzgussform, integriert. Die Versiegelung der durch das Gasinjizieren entstandenen Öffnung erfolgt während der Abkühlzeit des Kunststoffs, so dass insgesamt keine Zyklusverlängerung eintritt. Es wird ein separater Prozessschritt zum Schließen der Öffnung eingespart. Auch ist der Aufwand für das Verschließen der Öffnung gering, da die in der Spritzgussform und damit dem Kunststoff vorhandene Restwärme noch genutzt werden kann. Die (erneute) Plastifizierung eines Bereichs des Kunststoffs zum Verschließen der Öffnung benötigt also wenig Energie. Darüber hinaus liegt das Kunststoffteil zum Zeitpunkt der Versiegelung der Öffnung noch optimal im Formhohlraum der Spritzgussform, so dass keine aufwendigen separaten Montagevorrichtungen, insbesondere Positionier- und Haltevorrichtungen, erforderlich sind. Weiterhin wird der Ausschuss verringert, da kein Folgeprozess für die Versiegelung erforderlich ist.
Nach dem Versiegeln der entstandenen Öffnung und einer ausreichenden Aushärtung des Kunststoffs kann das entstandene Kunststoffteil dann aus dem Formhohlraum der Spritzgussform entnommen werden. Die Entnahmeeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dazu auch eine Einrichtung zum Entnehmen des Kunststoffteils aus der Spritzgussform umfassen. Da erfindungsgemäß nur ein kleiner Abschnitt des Kunststoffteils fließfähig gehalten wird, verlängert sich die Zykluszeit nicht. Insbesondere kann der übrige Teil des Kunststoffteils parallel zu der Versiegelung der Öffnung aushärten. Die Formstabilität des Kunststoffteils wird durch das partielle Halten im fließfähigen Zustand nicht tangiert.
Das Kunststoffteil kann insbesondere zum Einbau in ein Automobil vorgesehen sein. Weiterhin ist es möglich, dass der Kunststoff im fließfähigen Zustand ebenfalls durch die Gaseinlassöffnung der Spritzgussform in den Formhohlraum der Spritzgussform injiziert wird.
Das Erhitzen des Kunststoffs zumindest in dem der Gaseinlassöffnung benachbarten Bereich kann nach einer Ausgestaltung mittels einer Ultraschallschweißeinrichtung erfolgen. Es wird dann in der Spritzgussform zwischen dem herzustellenden Kunststoffteil und der Gasinjiziereinrichtung eine Ultraschallvorrichtung, umfassend insbesondere eine Sonotrode, einen Ultraschallkonverter und einen Ultraschallgenerator, platziert. In an sich bekannter Weise kann zwischen Ultraschallkonverter und Sonotrode ein Booster vorgesehen werden. Nach dem Kunststoffspritzvorgang und dem Gasinjiziervorgang kann dann die Ultraschallschweißeinrichtung für eine Ultraschallversiegelung aktiviert werden. In an sich bekannter Weise wird dann durch Grenzflächenreibung und Schallabsorption der durch die Ultraschallschweißvorrichtung, insbesondere die Sonotrode, in das Kunststoffteil eingeleiteten Schwingungen bei gleichzeitig aufgebrachtem mechanischem Druck Schmelzwärme in dem zu erwärmenden Abschnitt des Kunststoffteils erzeugt. Das Kunststoffmaterial wird in diesem Bereich fließfähig, fließt innerhalb der Ultraschallschweißzone ineinander und bildet so nach dem Erkalten eine homogene Verbindung, wobei die Öffnung in dem Kunststoffteil geschlossen wird.
Der für das Schließen der Öffnung erforderliche Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff kann durch eine Sonotrode der Ultraschallschweißeinrichtung ausgeübt werden. Die Sonotrode kann dazu beweglich sein, insbesondere in Axialrichtung verfahrbar. Die Beweglichkeit der Sonotrode wird durch einen geeigneten Antrieb gewährleistet. Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Sonotrode einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen bilden. Zumindest ein Teil der Spritzgussform kann dann weiterhin von der Sonotrode entfernt werden bevor die Sonotrode zum Erhitzen des Kunststoffs zumindest in dem der Gaseinlassöffnung benachbarten Bereich zu Ultraschallschwingungen angeregt wird.
Die Sonotrode der Ultraschallschweißeinrichtung bildet bei dieser Ausgestaltung insbesondere bei einer axialen Verfahrbarkeit in einer definierten axialen Position während des Injizierens des fließfähigen Kunststoffs und des Gases in dem Formhohlraum einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen. Sie ist während des Injizierens des fließfähigen Kunststoffs und des Gases zunächst lagefixiert. Ein Teil der Spritzgussform kann anschließend von dem Formhohlraum weg gefahren werden, um die Sonotrode teilweise freizustellen. Dadurch erhält die Sonotrode eine ausreichende Bewegungsfreiheit, um nach Aktivieren des Ultraschallgenerators durch ihre Schwingungen die für das Ultraschallschweißen erforderliche Grenzflächenreibung gegenüber dem Kunststoff des Kunststoffteils zu erzeugen. Das Kunststoffteil ist dabei schwingungsfrei in der Spritzgussform gelagert, so dass die Ultraschallschwingungen der Sonotrode optimal für den Ultraschallschweißprozess genutzt werden können. Dabei wird durch die Sonotrode gleichzeitig durch ein axiales Verfahren ein mechanischer Druck auf den fließfähigen Kunststoff ausgeübt, so dass die Öffnung in dem Kunststoff geschlossen wird. Es ist dabei auch möglich, dass durch die Sonotrode der Kunststoff in axialer Richtung (zurück) in den Formhohlraum gedrückt wird.
Die Heizeinrichtung kann auch eine beheizte Buchse und einen in axialer Richtung verfahrbaren, in der Buchse geführten Druckstempel umfassen. Der Buchse kann beispielsweise Heißgas aus einer Heißgasquelle zugeführt werden, insbesondere Heißluft. Die Heizeinrichtung kann dann eine Heißgasnieteinrichtung sein. In der Spritzgussform wird dann zwischen dem Kunststoffteil und der Gasinjiziereinrichtung die Buchse mit dem Druckstempel platziert. Die Buchse, in der sich der Druckstempel befindet, wird beispielsweise durch eine Bohrung mit einer Heißluftquelle verbunden. Kurz vor Ende des Prozesses zur Gasinjizierung in den Formhohlraum kann die Heißluftquelle betätigt werden, damit warme Luft durch die Bohrung zu der Buchse gelangt, um diese zu erwärmen. Durch die Erwärmung der Buchse kann der Kunststoff in einem bestimmten Abschnitt wieder in fließfähigen Zustand versetzt werden, wobei durch Betätigung des Druckstempels ein ausreichender mechanischer Druck auf den Kunststoff zum Verschließen der Öffnung ausgeübt werden kann.
Der Druckstempel kann zum Beispiel ein Metallstempel, insbesondere ein Stahlstempel sein. Hierdurch wird eine gute Wärmeleitung gewährleistet. Auch die Buchse kann zum Erreichen einer guten Wärmeleitung aus Metall, zum Beispiel Stahl, bestehen. Sie wird erwärmt und bildet so einen Teil der Heizeinrichtung. Außerdem verhindert die Buchse, dass erhebliche Wärmeenergie nach außen verloren geht. Die axiale Beweglichkeit des Druckstempels wird durch einen geeigneten Antrieb gewährleistet. Die Innenkontur der Buchse kann die Außenkontur des Druckstempels dicht aufnehmen. Insbesondere kann der Innendurchmesser einer zum Beispiel hohlzylindrischen Buchse geringfügig größer sein als der Außendurchmesser eines zum Beispiel zylindrischen Druckstempels. Die Buchse kann über eine oder mehrere Nuten und korrespondierende Federelemente oder andere Halteelemente in oder an der Spritzgussform gehalten sein. Um die Aufheizzeit für den im fließfähigen Zustand zu haltenden Abschnitt des Kunststoffs zu verringern, kann die Buchse mit mindestens einem zusätzlichen Heizelement versehen sein, zum Beispiel einem elektrischen Heizelement oder auch einem Infrarot- oder Rotlichtheizelement. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Druckstempel mit einem solchen zusätzlichen Heizelement versehen sein.
Der Druckstempel kann während des Injizierens des fließfähigen Kunststoffs und des Gases in den Formhohlraum einen Teil der den Formhohlraum bildenden Flächen bilden. Die Gasinjiziereinrichtung kann das Gas dann durch die Buchse zuführen, wobei der Druckstempel während des Injizierens des Gases zumindest teilweise aus der Buchse zurückgezogen wird, so dass ein Teil des noch fließfähigen Kunststoffs in die Buchse gelangt, beispielsweise verdrängt durch das injizierte Gas, wobei der Kunststoff in der Buchse durch die erwärmte Buchse fließfähig gehalten wird. Anschließend kann der Druckstempel in axialer Richtung in die Buchse verfahren werden, wobei der für das Schließen der sich im Bereich der Gaseinlassöffnung befindenden Öffnung erforderliche Druck ausgeübt wird.
Die Injizierung des Gases erfolgt in diesem Fall also durch die Buchse hindurch. Der Druckstempel wird ausreichend weit aus der Buchse zurückgezogen, damit das Gas durch die Buchse in den Formhohlraum strömen kann. Es wird dann durch das injizierte Gas ein Teil des noch fließfähigen Kunststoffs aus dem Formhohlraum in die Buchse gedrückt. Durch die beheizte Buchse wird dann eine besonders effektive Wärmeeinbringung in den innerhalb der Buchse befindlichen Kunststoff erreicht. Der Druckstempel drückt dann beim anschließenden axialen Verfahren in die Buchse hinein auf den in der Buchse befindlichen Kunststoff und kann diesen insbesondere wieder (teilweise oder vollständig) aus der Buchse heraus und in den Formhohlraum drücken. Dabei schließt sich die Öffnung, durch die das Gas zuvor in den Kunststoff injiziert wurde.
Es ist möglich, dass das Kunststoffteil nach der Entnahme aus der Spritzgussform verchromt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierzu eine entsprechende Verchromungseinrichtung aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sein. Entsprechend kann das erfindungsgemäße Verfahren mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine ausschnittsweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand in einer Schnittansicht,
2 die Darstellung aus 1 in einem zweiten Betriebszustand,
3 die Darstellung aus 1 in einem dritten Betriebszustand,
4 eine ausschnittsweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in einem ersten Betriebszustand in einer Schnittansicht,
5 die Darstellung aus 4 in einem zweiten Betriebszustand.

Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. In den 1 bis 3 sind verschiedene Teile einer Spritzgussform 10 gezeigt, die einen Formhohlraum zum Herstellen eines Kunststoffspritzgussteils im Gasinnendruckverfahren bilden. In 1 ist in diesen Formhohlraum bereits Kunststoff 12 in fließfähigem Zustand injiziert worden. Hierzu ist eine in den Figuren nicht näher dargestellte Spritzgusseinrichtung vorgesehen. In dem ersten Betriebszustand in 1 ist mittels einer Gasnadel 14 einer Gasinjiziereinrichtung durch eine Gaseinlassöffnung 16 hindurch Gas unter hohem Druck ebenfalls in den Formhohlraum eingeleitet worden. Hierdurch hat sich in dem Kunststoff 12 eine Gasblase 18 gebildet, die über einen Gaskanal 20 mit der Gaseinlassöffnung 16 verbunden ist und eine unerwünschte Öffnung bildet. In dem gezeigten Beispiel wurde der Kunststoff 12 ebenfalls durch die Gaseinlassöffnung 16 in den Formhohlraum injiziert.
In den 1 bis 3 ist außerdem eine in dem gezeigten Beispiel im Wesentlichen zylindrische und in axialer Richtung mittels eines nicht näher gezeigten Antriebs verfahrbare Sonotrode 22 einer Ultraschallschweißeinrichtung zu erkennen. Die Ultraschallschweißeinrichtung umfasst außerdem einen nicht gezeigten Ultraschallgenerator, einen ebenfalls nicht gezeigten Ultraschallkonverter sowie gegebenenfalls einen Booster. In dem in 1 gezeigten ersten Betriebszustand bildet die Sonotrode 22 mit ihrer in 1 rechts zu erkennenden Stirnseite einen Teil der den Formhohlraum für den Kunststoff 12 bildenden Flächen der Spritzgussform 10. Zum Einnehmen des in 2 gezeigten zweiten Betriebszustands werden Teile der Spritzgussform 10 zumindest abschnittsweise von der Sonotrode 22 entfernt. Insbesondere wird das erste Formteil 24 der Spritzgussform 10 von dem Formhohlraum und damit auch von dem Stirnende der Sonotrode 22 weg verfahren. Außerdem wird das zweite Formteil 26 der Spritzgussform nach oben verfahren. Die Sonotrode 22 erhält auf diese Weise ausreichend Bewegungsfreiheit, um durch den Ultraschallgenerator der Ultraschallschweißeinrichtung zu Ultraschallschwingungen angeregt zu werden. Diese Ultraschallschwingungen führen insbesondere im Bereich des Kontakts zwischen Sonotrode 22 und Kunststoff 12 zu einer Grenzflächenreibung und zu einer Schallabsorption in dem Kunststoff 12, was wiederum zu einem Aufschmelzen des Kunststoffs 12 in einem Abschnitt nahe der Sonotrode 22 führt. Der zu diesem Zeitpunkt bereits aushärtende übrige Kunststoff 12 ist währenddessen schwingungsfrei in dem Formhohlraum gehalten. Der Kunststoff 12 wird also in der Nähe der Sonotrode 22 fließfähig.
Anschließend wird die Sonotrode 22 durch einen nicht gezeigten Antrieb zum Erreichen des in 3 gezeigten dritten Betriebszustands in Axialrichtung gegen den Kunststoff 12 verfahren, so dass auf den Kunststoff 12 ein entsprechender Druck ausgeübt wird. Wie in 3 zu erkennen, führt dies zum Schließen des Gaskanals 20 und damit der Öffnung des herzustellenden Kunststoffteils, welche durch das Gasinnendruckverfahren erzeugt wurde. Anschließend kann die Spritzgussform geöffnet und das fertige Kunststoffteil entnommen werden.
Anhand der 4 und 5 soll ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert werden. Dieses entspricht weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3. Es unterscheidet sich allerdings hinsichtlich der Erhitzung und des Fließfähighaltens des Kunststoffs 12 in dem der Gaseinlassöffnung 16 benachbarten Bereich sowie des Ausübens des mechanischen Drucks.
Wie in den 4 und 5 zu erkennen, umfasst die Heizeinrichtung in diesem Fall eine Buchse 28, die über eine Verbindungsleitung 30 mit einer Heißgasquelle, vorliegend einer Heißluftquelle 32, verbunden ist. Insbesondere besitzt die Buchse 28 mindestens eine Bohrung, über die von der Heißluftquelle 32 bereitgestellte Heißluft der Buchse 28 zugeführt wird, so dass diese erwärmt wird. In dem dargestellten Beispiel ist die Buchse 28 hohlzylindrisch ausgebildet. In der Buchse 28 ist ein Druckstempel 34 geführt und in Axialrichtung mittels eines geeigneten Antriebs bewegbar. Der Druckstempel 34 ist in dem gezeigten Beispiel zylindrisch ausgebildet und sitzt im Wesentlichen dicht innerhalb der Buchse 28. Sowohl die Buchse 28 als auch der Druckstempel 34 können beispielsweise aus einem Metallwerkstoff, wie Stahl, bestehen. In dem in 4 gezeigten ersten Betriebszustand, der insoweit dem ersten Betriebszustand der Vorrichtung aus 1 entspricht, bildet der Druckstempel 34 mit seiner in 4 rechts zu erkennenden Stirnseite einen Teil der den Formhohlraum für den Kunststoff 12 bildenden Flächen. Dabei ist Kunststoff 12 auch in der Buchse 28 vorhanden. Wiederum ist der die Gasblase 18 mit der Gaseinlassöffnung 16 verbundene Gaskanal 20 zu erkennen. Außerdem ist zu erkennen, dass auch in diesem Fall der Kunststoff 12 ebenfalls über die Gaseinlassöffnung 16 in den Formhohlraum geleitet wurde.
In dem in 4 gezeigten ersten Betriebszustand ist der Druckstempel 34 teilweise aus der Buchse 28 zurückgezogen, von dem Formhohlraum weg, in 4 also nach links. Noch während oder nach dem Abschluss des Gasinjiziervorgangs wird die Heißluftquelle 32 aktiviert und dadurch die Buchse 28 erwärmt. Insbesondere der sich innerhalb der Buchse 28 befindende Kunststoffabschnitt wird dadurch ebenfalls erwärmt und im fließfähigen Zustand gehalten. Es sei noch erwähnt, dass sowohl der Druckstempel 34 als auch die Buchse 28 gegebenenfalls weitere Heizeinrichtungen zur Unterstützung der Heizwirkung besitzen können.
Der Druckstempel 34 wird anschließend in axialer Richtung in Richtung des Formhohlraums verschoben, in den 4 und 5 also von links nach rechts bis zum Erreichen des in 5 gezeigten zweiten Betriebszustand. Dabei verdrängt der Druckstempel 34 insbesondere den innerhalb der Buchse 28 befindlichen Abschnitt des Kunststoffs 12 und schließt den Gaskanal 20 und damit die unerwünschte Öffnung. Nach einem ausreichenden Aushärten des Kunststoffs 12 kann das so hergestellte Kunststoffteil dann wiederum aus der geöffneten Spritzgussform 10 entnommen werden.
Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung wird ein flüssigkeitsdichtes Kunststoffteil in einfacher und sicherer Weise erhalten, welches anschließend beispielsweise verchromt werden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kunststoffteils für ein Automobil, in einem Spritzgussverfahren, umfassend die Schritte: - mit einer Spritzgusseinrichtung wird Kunststoff (12) in fließfähigem Zustand in einen Formhohlraum einer Spritzgussform (10) injiziert, - mit einer Gasinjiziereinrichtung wird Gas unter Druck durch eine Gaseinlassöffnung (16) der Spritzgussform (10) in den Formhohlraum der Spritzgussform (10) injiziert, so dass sich eine Gasblase (18) innerhalb des noch fließfähigen Kunststoffs ausbildet, - während des Aushärtens des Kunststoffs in dem Formhohlraum wird der Kunststoff (12) zumindest in einem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich erhitzt und fließfähig gehalten, wobei Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff (12) ausgeübt wird, so dass eine sich im Bereich der Gaseinlassöffnung (16) befindende Öffnung in dem Kunststoff (12) verschlossen wird, - nach Erreichen einer ausreichenden Formstabilität wird das Kunststoffteil aus der Spritzgussform (10) entnommen, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen des Kunststoffs (12) zumindest in dem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich mittels einer Ultraschallschweißeinrichtung erfolgt; und/oder dass die Heizeinrichtung eine beheizte Buchse (28) und einen in axialer Richtung verfahrbaren, in der Buchse (28) geführten Druckstempel (34) umfasst, wobei der Buchse (28) Heißgas aus einer Heißgasquelle (32) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff (12) durch eine Sonotrode (22) der Ultraschallschweißeinrichtung ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (22) einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Spritzgussform (10) von der Sonotrode (22) entfernt wird bevor die Sonotrode (22) zum Erhitzen des Kunststoffs zumindest in dem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich zu Ultraschallschwingungen angeregt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (28) mit mindestens einem zusätzlichen Heizelement versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (34) während des Injizierens des fließfähigen Kunststoffs und des Gases in den Formhohlraum einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen bildet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasinjiziereinrichtung das Gas durch die Buchse (28) zuführt, wobei der Druckstempel (34) während des Injizierens des Gases zumindest teilweise aus der Buchse (28) zurückgezogen wird, so dass ein Teil des noch fließfähigen Kunststoffs (12) in die Buchse (28) gelangt, in der er durch die erwärmte Buchse (28) fließfähig gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (34) anschließend in axialer Richtung in die Buchse (28) verfahren wird, wobei der für das Schließen der sich im Bereich der Gaseinlassöffnung (16) befindenden Öffnung in dem Kunststoff (12) erforderliche Druck ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil nach der Entnahme aus der Spritzgussform (10) verchromt wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffteils, insbesondere eines Kunststoffteils für ein Automobil, in einem Spritzgussverfahren, umfassend - eine Spritzgussform (10) mit einem Formhohlraum und eine Spritzgusseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Kunststoff (12) in fließfähigem Zustand in den Formhohlraum der Spritzgussform (10) zu injizieren, - eine Gasinjiziereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Gas unter Druck durch eine Gaseinlassöffnung (16) der Spritzgussform (10) in den Formhohlraum der Spritzgussform (10) zu injizieren, - eine Heizeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, in dem Formhohlraum aushärtenden Kunststoff (12) zumindest in einem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich zu erhitzen und fließfähig zu halten, - eine Druckeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, Druck auf den fließfähig gehaltenen Kunststoff (12) auszuüben, so dass eine sich im Bereich der Gaseinlassöffnung (16) befindende Öffnung in dem Kunststoff (12) verschlossen wird, und - eine Entnahmeeinrichtung, mit der die Spritzgussform (10) zur Entnahme des Kunststoffteils aus der Spritzgussform (10) geöffnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung eine Ultraschallschweißeinrichtung umfasst; und/oder dass die Heizeinrichtung eine beheizte Buchse (28) und einen in axialer Richtung verfahrbaren, in der Buchse (28) geführten Druckstempel (34) umfasst, wobei die Buchse (28) mit einer Heißgasquelle (32) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinrichtung eine Sonotrode (22) der Ultraschallschweißeinrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (22) einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verfahreinrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, zumindest einen Teil der Spritzgussform (10) von der Sonotrode (22) zu entfernen bevor die Sonotrode (22) zum Erhitzen des Kunststoffs zumindest in dem der Gaseinlassöffnung (16) benachbarten Bereich zu Ultraschallschwingungen angeregt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (28) mit mindestens einem zusätzlichen Heizelement versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (34) in einer ersten axialen Position einen Teil der den Formhohlraum abbildenden Flächen bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasinjiziereinrichtung mit einer Gaszuführöffnung der Buchse (28) verbunden ist, und der Druckstempel (34) in einer zweiten axialen Position teilweise aus der Buchse (28) zurückgezogen ist, so dass ein Teil des noch fließfähigen Kunststoffs (12) in die Buchse (28) gelangen kann, in der er durch die erwärmte Buchse (28) fließfähig gehalten werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstempel (34) anschließend in axialer Richtung wieder in die Buchse (28) verfahrbar ist, so dass der für das Schließen der sich im Bereich der Gaseinlassöffnung (16) befindenden Öffnung in dem Kunststoff (12) erforderliche Druck ausgeübt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Verchromungseinrichtung zum Verchromen des Kunststoffteils nach der Entnahme aus der Spritzgussform (10) umfasst.