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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgießteilen mit wenigstens einem Nutzungsbereich mit Borsten in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik, bei dem eine erste Material-Komponente in eine Formhöhlung einer Spritzform eingespritzt und durch gleichzeitiges oder nachfolgendes Einspritzen einer zweiten Material-Komponente in Randbereiche der Formhöhlung verdrängt wird, wobei die erste Materialkomponente an einer ersten Anguss-Stelle in einen Teilbereich der Formhöhlung eingespritzt wird, wobei an einer zweiten Anguss-Stelle, die von der ersten Angussstelle beabstandet vorgesehen ist, die zweite Material-Komponente in die Formhöhlung eingespritzt und dadurch die erste Material-Komponente von der zweiten Material-Komponente beaufschlagt und in Richtung der mit der ersten Material-Komponente zu füllenden Form-Bereiche verdrängt wird und wobei die erste Material-Komponente in wandseitige Form-Bereiche verdrängt wird.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik hergestelltes Spritzgießteil.
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Derartige Verfahren, die auch als Sandwich-Verfahren oder Co-Injection-Verfahren bezeichnet werden, sind bekannt. Dabei wird zunächst eine erste Material-Komponente in eine Form eingespritzt, und anschließend wird am gleichen Einspritzpunkt eine zweite Material-Komponente in die Form eingespritzt, wobei die erste Material-Komponente als Außenmaterial von der zweiten Material-Komponente in die Wandungsbereiche der Form verdrängt wird und die zweite Material-Komponente einen Kern bildet, der am fertigen Produkt von außen nicht sichtbar ist. Durch das Erkalten der ersten Material-Komponente an der Außenwand fließt die zweite Material-Komponente nur im Kernbereich der Form. Je nach Temperatur der Materialien und der Kühleigenschaften der Form kann die Dicke der äußeren Schicht verschieden stark sein. Bei Interdentalbürsten, die eine dünne Spitze aufweisen, kann es passieren, dass kein Material der zweiten Material-Komponente in den schmalen Spitzen-Bereich vordringt und somit kein Kern-Material aufweist, wodurch die Interdentalbürste an der Spitze zu weich ist und beim Ansetzen an einen Zahnzwischenraum umknickt.
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Ein mit einem solchen Verfahren hergestelltes Produkt ist beispielsweise aus der
EP 2 106 222 B1 bekannt.
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Mit diesem Verfahren, beziehungsweise mit Sandwich-Verfahren oder Co-Injection-Verfahren, ist es jedoch nur möglich, Spritzgießteile herzustellen, die äußerlich ausschließlich die erste Material-Komponente aufweisen und die zweite Material-Komponente einen inneren Kern bildet und vollständig innerhalb der ersten Material-Komponente verborgen ist.
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Interdentalreiniger, wie sie beispielsweise in der
EP 0 932 371 B1 beschrieben sind, bei denen ein weiches Kunststoff-Material bereichsweise auf einem härteren Trägermaterial angebracht ist, lassen sich damit nicht herstellen. In dem Verfahren gemäß der
EP 0 932 371 B1 wird eine weiche Kunststoff-Komponente auf ein zuvor gespritztes Trägerteil aufgespritzt. Das Umsetzen des Trägerteils zum Anspritzen der weichen Kunststoff-Komponente ist aufgrund der Abmessungen des kleinen und dünnen Trägerteils jedoch schwierig.
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Aus der
CH 697 026 A5 ist ein Kunststoff-Spritzgussteil mit mindestens einer steifen Zone sowie mindestens einer flexiblen rückfedernden Gelenk-Zone bekannt, dass aus verschiedenen, an mindestens einem Einspritzpunkt im Bereich der steifen Zone co-injizierten Kunststoffkomponenten in einer einzigen Kavität hergestellt ist, wobei lediglich eine Komponente über die steife Zone hinausragt und die Gelenkzone bildet.
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Aus der
DE 10 2007 023 178 A1 ist eine Spritzgussanordnung, eine Verfahren zum Gießen und ein gegossenes Bauteil für den Innenraum eines Fahrzeugs unter Verwendung von zwei Schüssen Material bekannt. Die Spritzgussanordnung umfasst dabei eine erste und eine zweite Formhälfte, die zusammen einen Hohlraum bilden. Eine der Formhälften umfasst einen zurückziehbaren Kern. Die zweite Hälfte bildet eine Trennwand zum Anliegen an dem zurückziehbaren Kern, wenn der zurückziehbare Kern solcher Art ausgefahren ist, dass er den Formhohlraum in eine erste und eine zweite Kammer trennt. Abschnitte des Kerns bilden zusammen eine geneigte Fläche an den ersten Schuss, der verhindern hilft, dass beim Eindringen des zweiten Schusses in die Spritzgussanordnung ein Überfließen entsteht.
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Eine Interdentalbürste, bei der an dessen Bürstenteil elastische Borsten angespritzt werden, kennt man aus der
US 2001/0 041 271 A1 . Aus der
DE 101 30 863 B4 ist zudem ein Pinsel vorbekannt, dessen Träger mit Durchbrüchen hergestellt ist, durch welche die Borsten des Pinsels gespritzt werden können.
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Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Spritzgießteile hergestellt werden können, die eine äußere Material-Komponente aufweisen, welche bereichsweise eine zweite Material-Komponente als Kern aufweist und wobei die zweite Material-Komponente bereichsweise auch im Außenbereich des Spritzgießteils sichtbar ist. Zudem soll ein in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik hergestelltes Spritzgießteil geschaffen werden, deren Material-Komponenten beide an der Außenseite sichtbar sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht hinsichtlich des Verfahrens darin, dass die erste Material-Komponente weicher als die zweite Material-Komponente ausgebildet ist und dass die zweite Material-Komponente einerseits zumindest bereichsweise in die wandseitigen Formbereiche der ersten Material-Komponente eindringt und in diesen derart ein Kernmaterial bildet und andererseits vollständig in andere Form-Bereiche eingeleitet wird.
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Durch das Einspritzen der beiden Material-Komponenten an unterschiedlichen Anguss-Stellen ist vermieden, dass sich die erste Material-Komponente vollständig an die Formwandungen anlegt. Die zweite Material-Komponente füllt einen Teil der Formhöhlung aus, auch im Randbereich, so dass in diesen Bereich kein Material der ersten Material-Komponente gelangen kann. Andererseits wird die erste Material-Komponente von der zweiten Material-Komponente beaufschlagt und verdrängt, so dass dünne Form-Außenbereiche beispielsweise für Borsten oder lamellenartige Reinigungselemente, mit der ersten Material-Komponente gefüllt werden. Durch den Spritzdruck der zweiten Material-Komponente wird die erste Material-Komponente wie beim Zweikomponenten-Spritzgießen üblich, in Außenbereiche verdrängt und in bestimmten Bereichen dringt die zweite Material-Komponente als Kern in die erste Material-Komponente ein. In anderen Formbereichen, die im Bereich der Anguss-Stelle der zweiten Material-Komponente sind, und in die die erste Material-Komponente nicht vorgedrungen ist, füllt die zweite Material-Komponente die Formhöhlung vollständig aus, so dass diese Material-Komponente am fertigen Spritzgießteil beispielsweise als Griff sichtbar bleibt.
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Um sicherzustellen, dass die erste Material-Komponente in alle Form-Bereiche, die mit der ersten Material-Komponente befällt werden sollen, eindringt, ist es zweckmäßig, wenn mehr Material der ersten Material-Komponente eingespritzt wird, als zum Ausfüllen der mit der ersten Material-Komponente zu füllenden Form-Bereiche erforderlich ist. Während der Beaufschlagung der ersten Material-Komponente mit der zweiten Material-Komponente wird die erste Material-Komponente in die gewünschten Randbereiche der Formhöhlung verdrängt. Die Menge der zweiten Material-Komponente ist dabei sicher ausreichend, um alle gewünschten Form-Bereiche auszufüllen. Eventuell überschüssiges Material der ersten Material-Komponente kann dabei durch den Spritzdruck der zweiten Material-Komponente in den Anguss-Bereich der ersten Material-Komponente zurückfließen.
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Um zudem sicherzustellen, dass alle gewünschten Form-Bereiche mit der zweiten Material-Komponente ausgefüllt werden und die zweite Material-Komponente in den dafür vorgesehenen Bereichen einen Kern für die erste Material-Komponente bildet, kann es zweckmäßig sein, wenn das Einspritzen der zweiten Material-Komponente solange erfolgt, bis die zweite Material-Komponente in die Anguss-Stelle der ersten Material-Komponente einströmt.
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Beim Einspritzen der zweiten Material-Komponente kann der Gegendruck an der ersten Anguss-Stelle erhöht werden. Dadurch sind das Einströmverhalten der zweiten Material-Komponente sowie das Verdrängen der ersten Material-Komponente durch die zweite Material-Komponente verbessert.
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Zur Verkürzung der Bearbeitungsgeschwindigkeit ist es vorteilhaft, wenn das Einspritzen der ersten Material-Komponente und der zweiten Material-Komponente gleichzeitig erfolgt oder gleichzeitig begonnen wird. Üblicherweise wird weniger Material von der ersten Material-Komponente als von der zweiten Material-Komponente benötigt, so dass bei geeigneter Dimensionierung das Einspritzen der ersten Material-Komponente abgeschlossen ist, wenn die zweite Material-Komponente auf die eingespritzte erste Material-Komponente trifft, um diese zu verdrängen.
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Das in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik hergestellte Spritzgießteil ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgießteil zumindest einen mit Borsten versehenen Nutzungsbereich aufweist, an welchen sich ein Griffbereich anschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzungsbereich einen aus einer ersten Material-Komponente gebildeten Außenbereich aufweist, in den eine aus einer zweiten Material-Komponente gebildeter Kernbereich zumindest bereichsweise eindringt und dass der Griffbereich vollständig aus der zweiten Materialkomponente gebildet ist, die härter als die erste Material-Komponente vorgesehen ist.
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Spritzgießteile mit einem Grundkörper aus einem Material und darauf aufgebrachten Nutzungselementen aus einem anderen Material sind an sich bekannt. Diese werden üblicherweise hergestellt, indem der Grundkörper in einer Spritzgießmaschine gespritzt wird und dieser Grundkörper in eine weitere Form umgesetzt wird, um die Nutzungselemente anzuspritzen. Bei kleinen Spritzgießteilen wie Interdentalbürsten ist das Umsetzen des Grundkörpers aufgrund seiner geringen Abmessungen jedoch schwierig.
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Andererseits weisen in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik hergestellte Spritzgießteile bislang an der Außenseite immer nur eine Material-Komponente auf, während die zweite Material-Komponente als Kern ausschließlich im Inneren des Spritzgießteils angeordnet ist.
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Das erfindungsgemäße Spritzgießteil vereint nun die Vorteile beider vorbekannten Spritzgießteile, nämlich die vereinfachte Herstellung in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik und die Funktionalität zweier Material-Komponenten im Außenbereich.
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Dabei ist zweckmäßig, wenn die erste Material-Komponente ein weichelastischer Kunststoff und die zweite Material-Komponente ein hartes Kunststoff-Material ist. Die erste Material-Komponente kann beispielsweise ein weiches Material, vorzugsweise TPE sein, das zur Reinigung von Zahnzwischenräumen geeignet ist, ohne Verletzungen im Mundraum zu verursachen, und die zweite Material-Komponente ist ein hartes Kunststoff-Material, das einerseits als Kern für die erste Material-Komponente dient und verhindert, dass beispielsweise ein Interdentalreiniger beim Einführen in einen Zahnzwischenraum umknickt, und das andererseits einen stabilen Griffbereich bilden kann.
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Insbesondere bei Ausbildung des Spritzgießteils als Interdentalreiniger ist kann der Außenbereich aus der ersten Material-Komponente wendel- und/oder spiralförmig ausgebildet sein. Dies ermöglicht gründliche Reinigungsergebnisse. Zudem ist das Ausformen des Spritzgießteils nach dem Spritzen gegenüber Spritzgießteilen, bei denen die erste Materialkomponente einzelne Borsten oder Lamellen bildet, vereinfacht.
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Das Spritzgießteil kann vorzugsweise zwei Anguss-Punkte für die beiden Material-Komponenten aufweisen, wobei an einem der Anguss-Punkte das an dem anderen Anguss-Punkt eingespritzte Material sichtbar ist.
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Alternativ kann das Spritzgießteil zwei Anguss-Punkte für die beiden Material-Komponenten aufweisen, wobei Material einer der Material-Komponenten im Bereich des Anguss-Punktes für die andere Material-Komponente angeordnet ist.
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Nachstehend sind das Verfahren und das Spritzgießteil anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt, zum Teil schematisiert:
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1 eine Spritzform beim Einspritzen einer ersten Material-Komponente,
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2 die Spritzform beim Einspritzen einer zweiten Material-Komponente,
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3 die Spritzform nach Beendigung des Einspritzvorgangs,
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4 fertige, in der Spritzform gemäß 1 bis 3 gespritzte Spritzgießteile,
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5 eine weitere Spritzform beim Einspritzen einer ersten Material-Komponente,
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6 die Spritzform gemäß 5 beim Einspritzen einer zweiten Material-Komponente,
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7 die Spritzform gemäß 5 und 6 nach Beendigung des Einspritzvorgangs,
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8 eine Detaildarstellung einer Anguss-Stelle der Spritzform aus 7 und
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9 ein fertiges, in der Spritzform gemäß 5 bis 7 gespritztes Spritzgießteil.
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Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Herstellung von Spritzgießteilen 2 in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik weist gemäß 1 bis 3 eine Form 3 sowie zwei Spritzgießeinheiten 4a, 4b auf. Die Form 3 ist als Mehrfach-Form für vier Spritzgießteile 2 (4) ausgebildet und weist vier Formhöhlungen 5 mit entsprechenden Zuleitungen 6 von den Spritzgießeinheiten 4a, 4b zu den Formhöhlungen 5 auf. Den Formhöhlungen 5 sind jeweils zwei Anguss-Stellen 7a, 7b zugeordnet.
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Die Form 3 gemäß 1 bis 3 ist zum Spritzen von Interdental-Reinigungsbürsten ausgebildet. Zu deren Herstellung wird zunächst eine erste Material-Komponente 8 von der ersten Spritzgießeinheit 4a über erste Anguss-Stellen 7a in die einzelnen Formhöhlungen 5 eingespritzt (1). Die erste Material-Komponente 8 ist dabei ein weichelastischer Kunststoff, der an dem fertigen Spritzgießteil 2 den Reinigungsbereich bildet. Die Anguss-Stellen 7a für die erste Material-Komponente 8 sind jeweils im Bereich des das nutzungsseitige Ende bildenden Bereichs der Form 3 angeordnet. Die erste Material-Komponente 8a strömt dabei zunächst an den lamellenartigen Ausnehmungen 10, die die Reinigungsbereiche der fertigen Interdentalbürste bilden, vorbei, da die erste Material-Komponente 8 in den freien, der ersten Anguss-Stelle 7a abgewandten Formbereich ausweichen kann. Das Freibleiben der lamellenartigen Ausnehmungen 10 ist insbesondere in der in 1 zusätzlich gezeigten, eingekreisten Detaildarstellung erkennbar.
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Anschließend wird eine zweite Material-Komponente 9 von der zweiten Spritzgießeinheit 4b über zweite Anguss-Stellen 7b in die Formhöhlungen 5 der Form 3 eingespritzt (2). Die zweite Material-Komponente 9 füllt dabei jeweils den der zweiten Anguss-Stelle 7b zugewandten Bereich der Formhöhlung 5 aus und beaufschlagt dann die erste Material-Komponente 8. Durch den hohen Druck, der in beiden Spritzgießeinheiten 4a, 4b aufgebracht wird, wird die erste Material-Komponente 8 in die lamellenartigen Ausnehmungen 10 verdrängt, was insbesondere in der eingekreisten Detaildarstellung von 2 erkennbar ist. Zudem dringt die zweite Material-Komponente 9 als Kernmaterial in die erste Material-Komponente 8 im den Reinigungsbereich bildenden Bereich der Formhöhlung 5 ein.
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Das Einspritzen der ersten Material-Komponente 8 und der zweiten Material-Komponente 9 kann nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
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Wie in 3 verdeutlicht, erfolgt das Einspritzen der zweiten Material-Komponente 9 so lange, bis die zweite Material-Komponente 9 in die Anguss-Stelle 7a der ersten Material-Komponente 8 einströmt. Dieses Überspritzen stellt sicher, dass der gesamte, mit der ersten Material-Komponente 8 im Außenbereich versehene Reinigungsbereich des fertigen Spritzgießteils 2 mit einem Kern aus der härteren zweiten Material-Komponente 9 versehen ist, was den Reinigungsbereich stabilisiert und die Handhabung der Interdentalbürste vereinfacht.
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4 zeigt die fertig gespritzten, aus der Form 3 entnommenen Spritzgießteile 2 mitsamt den noch angeformten Angüssen 11. Die Spritzgießteile 2 weisen jeweils einen Griffbereich 12 aus der zweiten Material-Komponente 9 sowie einen Nutzungsbereich 13 auf. Der Nutzungsbereich 13 besteht dabei aus einem inneren, stabilisierenden Kern aus der zweiten Material-Komponente 9 sowie einem Außenbereich aus der ersten Material-Komponente 8, die den Reinigungsbereich aus weichelastischem Kunststoff zur Zahnreinigung bildet. Der Außenbereich ist dabei wendel- oder spiralförmig ausgebildet. Diese durchgehende Wendel- oder Spiralform ermöglicht besonders gute Reinigungsergebnisse. Zudem ist das Ausformen der ersten Material-Komponente (8) aus der Form (3) vereinfacht.
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Somit können in Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik Spritzgießteile 2 hergestellt werden, bei denen im Unterschied zu vorbekannten Zwei-Komponenten-Spritzgieß-Verfahren beide Material-Komponenten 8, 9 Außen sichtbar sind und eine jeweilige Funktion erfüllen. Ein insbesondere bei kleinen Spritzlingen schwieriges Umsetzen eines Teil-Spritzlings zum Anspritzen einer zweiten Material-Komponente, wie bei herkömmlichen Spritzlingen, bei denen nur in Teilbereichen eine zweite Material-Komponente an einem Trägerteil angebracht sein soll, ist nicht erforderlich.
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Die 5 bis 9 zeigen die Herstellung eines Pinsels als Spritzgießteil 2 aus zwei Material-Komponenten 8, 9.
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Von der Form 3 sind dabei nur die Innenkonturen der Formhöhlung 5 und die Zuleitungen 6 der Spritzgießeinheiten dargestellt.
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Auch bei dieser Ausführungsform wird die erste Material-Komponente 8 an einer ersten Anguss-Stelle 7a in die Formhöhlung 5 eingespritzt (5). Die erste Anguss-Stelle 7a befindet sich dabei im Bereich von mit der ersten Material-Komponente 8 zu füllenden Ausnehmungen 14, die am fertigen Spritzgießteil 2 (9) Borsten 15 eines Pinsels bilden. Da beim Einspritzen der ersten Material-Komponente 8 noch kein Gegendruck vorhanden ist, strömt die erste Material-Komponente 8 zunächst noch nicht in die Ausnehmungen 14 ein.
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Gemäß 6 wird die zweite Material-Komponente 9 an der zweiten Anguss-Stelle 7b in die Formhöhlung 5 eingespritzt. Durch den hohen Spritzdruck an beiden Spritzaggregaten wird die erste Material-Komponente 8 von der zweiten Material-Komponente 9 beaufschlagt und in die Ausnehmungen 14 verdrängt. Die erste Material-Komponente 8 legt sich dabei an die Wandungen der Formhöhlung 5 an. Dabei strömt auch die zweite Material-Komponente 9 bereichsweise in die Ausnehmungen 14 ein und bildet so einen Kernbereich, der die Borsten 15 im Nutzungsbereich 13 des Spritzgießteils 2 stabilisiert. Da die zweite Material-Komponente 9 eine gewisse Zeit benötigt, bis sie in den Bereich der ersten Material-Komponente gelangt, kann das Einspritzen beider Material-Komponenten 8, 9 auch gleichzeitig erfolgen.
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In 7 und insbesondere der Detaildarstellung gemäß 8 ist zu erkennen, dass das Einspritzen der zweiten Material-Komponente 9 solange erfolgt, bis die zweite Material-Komponente 9 in die Anguss-Stelle 7a für die erste Material-Komponente 8 einströmt.
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9 zeigt das fertige Spritzgießteil 2 mit dem Griffbereich 12 aus der zweiten Material-Komponente 9 und dem Nutzungsbereich 13 mit Borsten 15 aus der ersten Material-Komponente 8, wobei die Borsten 15 bereichsweise einen Kern aus der zweiten Material-Komponente 9 aufweisen (6, 7).
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Um sicherzustellen, dass für alle Bereiche, die mit der ersten Material-Komponente 8 gefüllt werden sollen, auch ausreichend Material vorhanden ist, wird beim Einspritzen der ersten Material-Komponente 8 zunächst mehr Material eingespritzt, als rechnerisch erforderlich wäre. Beim Einspritzen der zweiten Material-Komponente 9 und durch die Beaufschlagung der ersten Material-Komponente 8 durch die zweite Material-Komponente 9 kann eventuell überschüssiges Material der ersten Material-Komponente 8 wieder in die Anguss-Stelle 7a der ersten Material-Komponente 8 zurückfließen.
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Damit die erste Material-Komponente 8 bei der Beaufschlagung durch die zweite Material-Komponente 9 sicher in alle gewünschten Bereiche einströmt und auch die zweite Material-Komponente 9 als Kernmaterial bereichsweise in die entsprechenden Form-Bereiche einströmt, kann beim Einspritzen der zweiten Material-Komponente 9 der Gegendruck in der Spritzgießeinheit 4a für die erste Material-Komponente 8 erhöht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Spritzgießteil
- 3
- Form
- 4a
- Spritzgießeinheit
- 4b
- Spritzgießeinheit
- 5
- Formhöhlung
- 6
- Zuleitung
- 7a
- erste Anguss-Stelle
- 7b
- zweite Anguss-Stelle
- 8
- erste Material-Komponente
- 9
- zweite Material-Komponente
- 10
- lamellenartige Ausnehmungen
- 11
- Anguss
- 12
- Griffbereich
- 13
- Nutzungsbereich
- 14
- Ausnehmungen
- 15
- Borsten