DE102016225928A1

DE102016225928A1 - Spritzgusswerkzeug zum Herstellen eines Formteils durch Hinterspritzen einer Folie, sowie Spritzgusswerkzeug-System mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug

Info

Publication number: DE102016225928A1
Application number: DE102016225928.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Krappmann
Original assignee: Samvardhana Motherson Innovative Autosystems BV and Co KG
Current assignee: Samvardhana Motherson Innovative Autosystems BV and Co KG
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug aufweisend: eine erste Formhälfte mit einem ersten Hohlraum und eine zweite Formhälfte mit einem zweiten Hohlraum, wobei beide Hohlräume in der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs den Formhohlraum des Spritzgusswerkzeugs bilden, wobei zwischen die beiden Formhälften eine Folie einlegbar ist, wobei das Spritzgusswerkzeug derart ausgebildet, dass die Folie von wenigstens einer Seite hinterspritzbar ist, wobei eine der Formhälften wenigstens einen Einspritzkanal und einen um ihren Hohlraum geschlossen umlaufenden erhabenen Randbereich mit einer Stirnfläche und die andere Formhälfte eine dazu korrespondierende Stirnfläche aufweist, wobei bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug, die beiden Stirnflächen der Formhälften zueinander einen Abstand aufweisen, welcher derart dimensioniert ist, dass die zwischen die beiden Formhälften eingelegte Folie ohne eine Sollbruchstelle oder eine Durchtrennung zusammendrückbar und mit Spritzgussmaterial hinterspritzbar ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzgusswerkzeug, insbesondere zur Durchführung eines In-Mould Decoration Verfahrens, zum Herstellen eines Formteils durch Hinterspritzen einer Folie, wobei die Folie insbesondere eine Trägerfolie mit einer Dekorschicht aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Spritzgusswerkzeug-System mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Allgemein bekannt ist das sog. In-Mould Decoration Verfahren kurz IMD genannt. Dabei wird eine Trägerfolie mit einem zu übertragenden Motiv innerhalb einer geöffneten Form platziert. Das Motiv zeigt dabei in Richtung der Öffnung des Formwerkzeugs. Während die Form mit Kunststoff aufgefüllt wird heftet sich die Farbe an die Gussteile und wird beim Öffnen der Form von der Folie abgelöst. Das beschichtete Teil kann dann entnommen werden.
Aus der DE 10 2009 013 065 A1 ist des Weiteren eine Vorrichtung zum Dekorieren von Kunststoffteilen bekannt. Dabei weist die Vorrichtung zum Durchführen des In-Mould-Decoration Verfahrens ein Spritzwerkzeug mit einem ersten unteren Werkzeugteil und einem zweiten oberen Werkzeugteil auf. Das erste untere Werkzeugteil weist einen um eine Formausnehmung des ersten Werkzeugteils geschlossen verlaufenden erhabenen Randbereich auf. Das zweite obere Werkzeugteil weist eine zu einer Stirnfläche des erhabenen Randbereichs parallele korrespondierende ebene Stirnfläche auf. Das zweite obere Werkzeugteil weist einen Einspritzkanal auf und ist beweglich, während das erste untere Werkzeugteil feststehend vorgesehen ist.
Die Vorrichtung hat den Nachteil, dass der erhabene Randbereich und damit die sog. Stanzkante an der Seite der Folie, welche der Dekorseite gegenüberliegt vorgesehen ist und daher der Abriss auf der Dekorseite der Folie weniger scharfkantig und genau ist. Des Weiteren tritt ein Verschleiß des erhabenen Randbereichs auf der Seite auf, die die Außenseite des fertig dekorierten Kunststoffteils bildet. Diese sog. Konturseite kann aber schlechter beispielsweise durch Schweißvorgänge repariert werden. Des Weiteren verbleibt die Folie mit dem Dekor auf dem fertig hinterspritzten Kunststoffteil, im Gegensatz zu einem eigentlichen In-Mould Decoration Verfahren, bei welchem die Trägerfolie anschließend entfernt wird und nur die Dekorschicht auf dem hinterspritzten Kunststoffbauteil verbleibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Spritzgusswerkzeug zur Herstellung eines Formteils aus einer hinterspritzten Folie bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Spritzguss-Werkzeugsystem mit den Merkmalen des Patenanspruchs 10 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Spritzgusswerkzeug aufweisend:

eine erste Formhälfte mit einem ersten Hohlraum und eine zweite Formhälfte mit einem zweiten Hohlraum, wobei beide Hohlräume in der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs den Formhohlraum des Spritzgusswerkzeugs bilden, wobei zwischen die beiden Formhälften eine Folie einlegbar ist, wobei das Spritzgusswerkzeug derart ausgebildet, dass die Folie von wenigstens einer Seite hinterspritzbar ist,
wobei eine der Formhälften wenigstens einen Einspritzkanal und einen um ihren Hohlraum geschlossen umlaufenden erhabenen Randbereich mit einer Stirnfläche und die andere Formhälfte eine dazu korrespondierende Stirnfläche aufweist, wobei bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug, die beiden Stirnflächen der Formhälften zueinander einen Abstand aufweisen, welcher derart dimensioniert ist, dass die zwischen die beiden Formhälften eingelegte Folie ohne eine Sollbruchstelle oder eine Durchtrennung zusammendrückbar und mit Spritzgussmaterial hinterspritzbar ist.

Das Spritzgusswerkzeug hat den Vorteil, dass das Zuführen und Abführen der Folie insbesondere bei einem sog. In-Mould-Decoration Verfahren automatisiert erfolgen kann, da die Folie lediglich zusammengedrückt aber weder eine Sollbruchstelle noch eine Durchtrennung aufweist, wie dies im zuvor beschriebenen Stand der Technik der Fall ist. Dadurch lässt sich die gebrauchte Folie nach dem Spritzgießen leicht entfernen.
Weiter ist vorgesehen:
Ein Spritzgusswerkzeug-System mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug und einer Transporteinrichtung zum Zuführen und/oder Abführen der Folie aus dem Spritzgusswerkzeug.
Außerdem ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzguss-Formteils mit einem derartigen Spritzgusswerkzeug.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die erste Formhälfte und/oder die zweite Formhälfte zwischen einer geöffneten Position des Spritzgusswerkzeugs und einer geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs beweglich ausgebildet. Beispielsweise kann die den erhabenen Randbereich aufweisende Formhälfte fest und die andere Formhälfte beweglich ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass weniger Verschleiß bei dem erhabenen Randbereiche der feststehenden Formhälfte auftritt und daher weniger Nacharbeiten an dieser Formhälfte erforderlich sind, was zusätzlich die Herstellungskosten reduziert.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist bei dem Spritzgusswerkzeug in der geschlossenen Position, der Abstand zwischen der Stirnfläche des erhabenen Randbereichs der einen Formhälfte und der dazu korrespondierenden Stirnfläche, insbesondere planen oder ebenen Stirnfläche, der anderen nicht erhaben ausgebildeten Formhälfte gleich oder größer als die Dicke der Folie in ihrem Ausgangszustand und beispielsweise in einem Bereich zwischen 50% und 80% der Dicke der Folie in ihrem Ausgangszustand. Durch das Zusammendrücken oder Komprimieren der Folie in diesem Bereich kann sichergestellt werden, dass die Folie einerseits nicht ungewollt reißt und andererseits sich möglichst gut an der Innenseite des zugeordneten Hohlraums der Formhälfte anlegen kann.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist bei dem Spritzgusswerkzeug in der geschlossenen Position, der Abstand zwischen der Stirnfläche des erhabenen Randbereichs der einen Formhälfte und der dazu korrespondierenden Stirnfläche der anderen Formhälfte in einem Bereich zwischen 50µm bis 80µm. Dadurch kann ebenfalls sichergestellt werden, dass die Folie nicht zu stark zusammengedrückt wird und ein Reißen der Folie sowie ein unzureichendes Anliegen der Folie an dem zugeordneten Hohlraum der Formhälfte verhindert werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist wenigstens eine der Formhälften zweiteilig ausgebildet und weist dem entsprechend wenigstens ein erstes Formhälftenelement und ein zweites Formhälftenelement auf. Wenigstens eine der beiden Formhälftenelemente weist dabei zumindest einen Einspritzkanal zum Einspritzen von Spritzgussmaterial auf.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die beiden ersten und zweiten Formhälftenelemente zueinander beweglich ausgebildet zum Ausbilden wenigstens eines Hohlraums zum Einspritzen von Spritzgussmaterial in den Hohlraum zum Ausbilden einer Spritzgussschicht. Auf diese Weise kann die Folie bzw. eine Dekorschicht der Folie von zwei Seiten hinterspritzt werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die Folie eine Trägerfolie mit einer Dekorschicht auf. Die Dekorschicht besteht dabei beispielsweise aus wenigstens einer Lackschicht oder weist diese zumindest auf. Bei dem sog. In-Mould-Decoration Verfahren wird die Trägerfolie nach dem Hinterspritzen der Dekorschicht entfernt. Dabei kann die Folie neben der Trägerfolie und der Dekorschicht auf wenigstens einer Seite eine zusätzliche Schutz-Trägerschicht aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform kann wenigstens eine Formhälfte eine zusätzliche Temperiereinrichtung aufweisen zum Temperieren der Formhälfte. Die Formhälfte kann dabei mittels der Temperiereinrichtung geheizt und/oder gekühlt werden, beispielsweise auf eine konstante Temperatur aufgeheizt und/oder abgekühlt werden und/oder einen vorbestimmten Heiz- oder Kühltemperaturverlauf der zugeordneten Formhälfte realisieren, insbesondere vor, während und/oder nach dem Einspritzen von Spritzgussmaterial in den Hohlraum der Formhälfte.
In einer Ausführungsform des Spritzgusswerkzeug-Systems sind die beiden Formhälften des Spritzgusswerkzeugs zueinander vertikal angeordnet und wenigstens eine der Formhälften ist zwischen der geöffneten und geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs in horizontaler Richtung beweglich. Eine vertikale Anordnung der Formhälften hat den Vorteil, dass die Folie ebenfalls vertikal zwischen den Formhälften positioniert wird und dadurch ein Durchhängen der Folie zu einer der Formhälften bzw. in deren Hohlraum besonders gut verhindert werden kann. Ebenso können die beiden Formhälften des Spritzgusswerkzeugs auch zueinander horizontal angeordnet sein und wenigstens eine der Formhälften zwischen der geöffneten und geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs dabei in vertikaler Richtung beweglich sein.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt das Zuführen der Folie dem Spritzgusswerkzeug und/oder das Abführen der gebrauchten Folie, insbesondere deren Trägerfolie, aus dem Spritzgusswerkzeug automatisiert, beispielsweise mittels wenigstens einer Folienrolle zum Abwickeln von Folie, wenigstens eine Folienrolle zum Aufwickeln von Folie und/oder mittels eines Endlosbands. Auf diese Weise kann die Herstellung beschleunigt und Herstellungskosten gesenkt werden.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Spritzgusswerkzeug-System eine Beschichtungseinrichtung auf zum erneuten Beschichten der Folie mit einer Dekorschicht nach dem Spritzgießen. Beispielsweise kann die Trägerfolie nach dem Spritzgießen erneut mit einer Dekorschicht versehen werden und anschließend diese Dekorschicht in dem Spritzgusswerkzeug mit Spritzgussmaterial hinterspritzt werden. Die im Anschluss an das Spritzgussverfahren entfernte Trägerfolie kann daraufhin wieder mit einer Dekorschicht versehen und dem Spritzgusswerkzeug zum Hinterspritzen der Dekorschicht zugeführt werden.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform erfolgt das Entfernen wenigstens einer zusätzlichen, sofern vorhanden, Schutz-Trägerschicht der Folie automatisiert, beispielsweise durch wenigstens eine Schutz-Trägerschicht-Rolle, auf welche die zugeordnete Schutz-Trägerschicht der Folie aufgewickelt wird, vor dem Anordnen der Folie in dem Spritzgusswerkzeug zum Hinterspritzen der Folie.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 eine Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Folie zum Hinterspritzen eingelegt ist;
2 eine weitere Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs gemäß 1, wobei die Folie fertig hinterspritzt ist;
3 eine Schnittansicht des fertigen Formteils in Form einer mit Spritzgussmaterial hinterspritzten Dekorschicht;
4 einen Ausschnitt A des Spritzgusswerkzeugs gemäß 1;
5 einen Ausschnitt B des Spritzgusswerkzeugs gemäß 1;
6 eine Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei eine Folie von beiden Seiten hinterspritzt ist;
7 ein Ausschnitt des Spritzgusswerkzeugs gemäß 6; und
8 ein Ausschnitt einer Schnittansicht eines Spritzgusswerkzeugs gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts Anderes ausführt ist -jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 und 2 ist jeweils eine Schnittansicht eines Formwerkzeugs oder Spritzgusswerkzeugs 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung rein schematisch, nicht maßstäblich und stark vereinfacht dargestellt. In 1 ist die in das Spritzgusswerkzeug 1 eingelegte Folie 4 vor dem Hinterspritzen und in 2 nach dem Hinterspritzen gezeigt. In 3 ist des Weiteren das fertige, hinterspritzte Formteil 5 in einer Schnittansicht dargestellt.
Des Weiteren stellt 4 den mit einer strichpunktierten Linie in 1 gekennzeichneten Ausschnitt A und 5 den mit einer strichpunktierten Linie in 1 gekennzeichneten Ausschnitt B des Form- bzw. Spritzgusswerkzeugs 1 dar.
Das Form- bzw. Spritzgusswerkzeug 1 weist eine erste Formhälfte 2 und eine zweite Formhälfte 3 auf, wobei eine der beiden Formhälften in dem in den 1, 2, 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einen erhabenen Randbereich 8 oder Vorsprung im Randbereich aufweist, dessen Funktionsweise im Folgenden noch detaillierter erläutert wird.
Zwischen der ersten und zweiten Formhälfte 2, 3 wird eine Folie 4 eingebracht und hinterspritzt. Die Folie 4 besteht dabei aus einer Trägerfolie 10, die mit einer Dekorschicht 9, beispielsweise wenigstens einer Lackschicht, versehen ist. Die Folie 4 wird dabei auf der Seite der Dekorschicht 9 hinterspritzt, wobei nach dem Hinterspritzen die Trägerfolie 10 entfernt und als fertiges Formteil 5 ein Spritzgussteil mit der Dekorschicht 9 erhalten wird.
Das Form- bzw. Spritzgusswerkzeug 1 gemäß der Erfindung kann derart ausgebildet sein, dass die beiden Formhälften 2, 3 beispielsweise vertikal oder, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2 gezeigt ist, horizontal zueinander angeordnet sind. Jede andere Anordnung der beiden Formhälften 2, 3 zueinander ist ebenso möglich.
Wenigstens eine der beiden Formhälften 2, 3 ist hierbei beweglich ausgebildet, um zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Position des Spritzgusswerkzeugs 1 bewegt zu werden, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 und 2 mit einem Pfeil beispielhaft für die erste Formhälfte 2 angedeutet ist. Diese wird in 1 und 2 in vertikaler Richtung bewegt aufgrund der horizontalen Anordnung der Formhälften 2, 3 zueinander und im Falle einer vertikalen Anordnung der Formhälften 2, 3 zueinander in horizontaler Richtung bewegt. Ebenso kann zusätzlich oder alternativ auch die andere Formhälfte, hier z.B. die zweite Formhälfte 3, beweglich ausgebildet sein, um zwischen der geschlossenen Position und der geöffneten Position des Spritzgusswerkzeugs 1 bewegt zu werden.
Eine vertikale Anordnung der beiden Formhälften 2 und 3 zueinander hat den Vorteil, dass die zu hinterspritzende Folie 4 ebenfalls vertikal zwischen den beiden Formhälften 2, 3 angeordnet wird. Durch die vertikale Anordnung der Folie 4 zwischen den beiden zueinander vertikal angeordneten Formhälften 2, 3 kann ein unerwünschtes Durchhängen der Folie 4 zu einer der Formhälften hin sehr einfach vermieden werden. Des Weiteren kann ein Zuführen der Folie 4 dem Spritzgusswerkzeug 1 und ein anschließende Heraus- und Abführen der gebrauchten Folie 4 aus dem Spritzgusswerkzeug 1 insbesondere auch automatisiert erfolgen z.B. mittels eines Endlosbandes oder mittels z.B. zweier Folienrollen, d.h. einer Folienrolle, von welcher die Folie 4 abgewickelt und dem Spritzgusswerkzeug 1 zugeführt wird und einer Folienrolle, auf welche die gebrauchte Folie 4 anschließend nach dem Herausführen aus dem Spritzgusswerkzeug aufgewickelt wird. Die gebrauchte Folie 4 kann in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch erneut mit einer Dekorschicht in einer nicht dargestellten Beschichtungseinrichtung versehen und zum Hinterspritzen dem Spritzgusswerkzeug 1 wieder zugeführt werden. Ist die Folie 4 in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich mit einer Schutz-Trägerschicht versehen, so kann diese Schutz-Trägerschicht von der Folie vor dem Einführen in das Spritzgusswerkzeug 1 ebenfalls problemlos entfernt und auf eine zugeordnete Schutz-Trägerschicht-Rolle aufgewickelt werden. Insbesondere eine vertikale Anordnung der beiden Formhälften 2, 3 erlaubt eine sehr einfach Realisierung eines automatisierten Herstellungsprozesses.
Bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der horizontal zueinander angeordneten Formhälften 2 und 3 des Spritzgusswerkzeugs 1 ist ebenfalls das zuvor beschriebene automatisierte Zuführen und Abführen der Folie 4 in das und aus dem Spritzgusswerkzeug 1 möglich, sowie gegebenenfalls ein Entfernen einer nicht dargestellten optionalen Schutz-Trägerschicht vor dem Einführen der Folie 4 in das Spritzgusswerkzeug 1.
In 1 ist das Spritzgusswerkzeug 1 in seiner geschlossenen Position gezeigt. Dabei ist die Folie 4, d.h. die Trägerfolie 10 mit einer gestrichelten Linie und die Dekorschicht 9 mit einer gepunkteten Linie angedeutet.
In der geschlossenen Position, wie in dem Ausführungsbeispiel in 1 gezeigt ist, kann ein Spitzgussmaterial in das Spritzgusswerkzeug 1 durch wenigstens einen Einspritzkanal der zweiten Formhälfte 3 eingespritzt werden zum Hinterspritzen der Folie 4 auf der Seite der Dekorschicht 9. Nach dem Aushärten des Spritzgussmaterials kann die Trägerfolie 10 von dem fertig hinterspritzten Formteil 5 mit seiner Dekorschicht 9 entfernt werden und das fertige Formteil 5 aus dem Spritzgusswerkzeug 1 entnommen werden.
Als Spritzgussmaterial kann dabei beispielweise eine Schmelze aus wenigstens einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, eingespritzt werden. Als Kunststoff oder Kombination aus Kunststoffen kann beispielsweise Polyethylenterephthalat (PET und PET-PC), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS und ABS-PC) usw. verwendet werden.
Die erste Formhälfte 2 und die zweite Formhälfte 3 weisen jeweils einen Hohlraum 6 bzw. 7 auf. Beide Hohlräume 6, 7 bilden, wenn die beiden Formhälften 2, 3 in der geschlossenen Position sind, zusammen den Formhohlraum des Spitzgusswerkzeugs 1.
In dem Ausführungsbeispiel, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, weist die der Dekorschicht 9 der Folie 4 gegenüberliegende Formhälfte, hier die zweite Formhälfte 3, den um den Hohlraum 7 geschlossen verlaufenden, erhabenen Randbereich 8 oder Vorsprung im Randbereich auf. Die andere Formhälfte, hier erste Formhälfte 2, weist wiederum eine zu der Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 gegenüberliegende oder korrespondierende Stirnfläche 18 auf.
In der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs 1 bilden die Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 der einen Formhälfte 3 mit der gegenüberliegenden oder dazu korrespondierenden Stirnfläche 18 der anderen Formhälfte 2 einen Spalt 19 aus, wie in den 1 bis 5 gezeigt ist. Der Spalt 19 wird dabei durch die Folie 4 abgedichtet, so dass kein Spritzgussmaterial beim Einspritzen ungewollt aus dem Formhohlraum und damit aus dem Spritzgusswerkzeug 1 austreten kann.
Die Größe des Spalts 19 und damit der Abstand S zwischen der Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 der einen Formhälfte 3 und der gegenüberliegenden oder dazu korrespondierenden Stirnfläche 18 der anderen Formhälfte 2 ist derart gewählt, dass die Folie 4 lediglich zusammengedrückt oder etwas zusammengepresst wird, wie insbesondere in den 4 und 5 angedeutet ist, aber kein Perforieren oder Durchtrennen der Folie 4 stattfindet. Insbesondere ist der erhabene Randbereich 8 oder der Vorsprung im Randbereich, nicht wie im oben beschriebene Stand der Technik als Stanzkante ausgebildet. Stattdessen ist der erhabene Randbereich 8 oder Vorsprung derart ausgebildet, dass die Folie 4 bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug 1 zusammengedrückt wird, ohne dass die Folie 4 dabei durchtrennt oder perforiert wird. Da die Folie 4 im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Stand der Technik nicht perforiert oder durchtrennt wird ist ein automatisiertes Zuführen der Folie 4 aus Trägerfolie 10 und Dekorschicht 9 und ein anschließendes Entfernen der Trägerfolie 10 aus dem Spritzgusswerkzeug 1 möglich. Des Weiteren kann, in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie zuvor beschrieben, die Trägerfolie 10 nach dem Spritzgussvorgang entfernt und anschließend erneut mit einer Dekorschicht 9 versehen werden zum Erneuten Hinterspritzen in dem Spritzgusswerkzeug 1.
Der Spalt 19 und damit der Abstand S zwischen der Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 der einen Formhälfte 3 und der gegenüberliegenden oder dazu korrespondierenden Stirnfläche 18 der anderen Formhälfte 2 bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug 1 ist vorzugsweise gleich oder größer als 50% und kleiner als 100% der Dicke der Folie 4 und liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 50% und 80% der Dicke der Folie 4. Die Folie 4 wird bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug durch die beiden Formhälften 2, 3 im Bereich der Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 und der gegenüberliegenden oder dazu korrespondierenden Stirnfläche 18 der anderen Formhälfte 2 zusammengedrückt auf eine Dicke von weniger als 100% ihrer Ausgangsdicke oder vorzugsweise auf eine Dicke in einem Bereich zwischen 50% und 80% ihrer Ausgangsdicke. Ebenso kann der Abstand S zwischen der Stirnfläche 17 des erhabenen Randbereichs 8 der einen Formhälfte 3 und der gegenüberliegenden oder dazu korrespondierenden Stirnfläche 18 der anderen Formhälfte 2 bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug 1 vorzugsweise in einem Bereich von 50µm bis 80µm liegen. Dabei wird die Folie 4 ebenfalls zwischen den beiden Formhälften 2 und 3 zusammengedrückt ohne jedoch, dass die Folie 4 perforiert oder durchtrennt wird. Die Erfindung ist aber auf die genannten Bereiche für den Abstand S nicht beschränkt.
Ein Abstand S der in jeweils einem der zuvor genannten Bereiche liegt, erlaubt, dass die Folie 4 sich während des Hinterspritzens an die Innenseite des Hohlraums 6 der zugeordneten Formhälfte, hier z.B. der ersten Formhälfte 2 in den 1, 2, 4 und 5 geeignet anlegen kann, ohne jedoch dabei zu reißen. Dadurch kann, wie in 3 gezeigt ist, ein fertiges Formteil 5 in Form eines Spritzgussteils mit der Dekorschicht 9 erzielt werden, welches eine präzise Außenkontur mit einer sauberen Außenkante im Bereich der Dekorschicht 9 aufweist. Insbesondere können unerwünschte Absplitterungen der Dekorschicht 9 verhindert und eine saubere Außenkante der Dekorschicht 9 erzielt werden durch den erhabenen Randbereich 8 der Formhälfte 3, von welcher aus die Dekorschicht 9 hinterspritzt wird. Der erhabene Randbereich der Formhälfte 3 bewirkt eine saubere Trennkante der Dekorschicht 9 und verhindert dem entsprechend die zuvor genannten unerwünschten Absplitterungen der Dekorschicht 9. Dadurch kann ein fertiges Spritzgussteil mit einer Dekorschicht 9 von hoher Qualität erzielt werden und gleichzeitig die Herstellungskosten gesenkt werden.
Des Weiteren sind in den 6, 7 und 8 weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Form- oder Spritzgusswerkzeugs in einer jeweiligen Schnittansicht gezeigt. Das Spritzgusswerkzeug 1 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Folie 4 von zwei Seiten hinterspritzt werden kann.
6 zeigt dabei eine Schnittansicht des Spritzgusswerkzeugs 1 in seiner geschlossenen Position mit einer von beiden Seiten hinterspritzten Folie 4.
Das Spritzgusswerkzeug 1 in 6 weist dabei im Wesentlichen denselben Aufbau auf, wie das Spritzgusswerkzeug 1 gemäß der 1, 2, 4 und 5 und bildet insbesondere den Spalt 19 bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug aus. Dies gilt auch für die Ausführungsform in nachfolgender 8. Das Spritzgusswerkzeug 1 gemäß 6 unterscheidet sich von dem Spritzgusswerkzeug 1 gemäß der 1, 2, 4 und 5 lediglich dadurch, dass wenigstens eine der Formhälften 2, 3, hier z.B. die erste Formhälfte 2, wenigstens zweiteilige ausgebildet und ebenfalls zumindest einen Einspritzkanal oder wie in 6 gezeigt z.B. zwei Einspritzkanäle 11 aufweist.
Wie in dem Ausführungsbeispiel in 6 gezeigt ist, ist die erste Formhälfte 2 zweigeteilt ausgebildet und weist dem entsprechend zwei Formhälftenelemente 13, 14 auf. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel bilden die beiden Formhälftenelemente ein inneres Formhälftenelement 13 und ein äußeres Formhälftenelement 14, wobei wenigstens eines der Formhälftenelemente mit wenigstens einem Einspritzkanal 11 versehen ist zum Einspritzen von Spritzgussmaterial. In 6 sind die beiden Formhälften 2, 3 des Spritzgusswerkzeugs beispielsweise, wie zuvor in den 1, 2, 4 und 5 horizontal zueinander angeordnet und dem entsprechend wenigstens eine der Formhälften in vertikaler Richtung zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs 1 beweglich. Wie oben ausgeführt, können die Formhälften 2 und 3 aber auch vertikal zueinander angeordnet sein oder neben horizontal und vertikal in jeder weiteren Richtung zueinander angeordnet sein, wobei wenigstens eine Formhälfte dabei jeweils zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs 1 beweglich ist.
Das innere Formhälftenelement 13 ist des Weiteren unabhängig von dem äußeren Formhälftenelement 14 beweglich ausgebildet. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das innere Formhälftenelement 13 in vertikaler Richtung beweglich ausgebildet.
Die in das Spritzgußwerkzeug 1 eingelegte Folie 4, weist wie zuvor eine Trägerfolie mit einer Dekorschicht auf, wobei der erhabene Randbereich 8 der zweiten Formhälfte auf der Seite der Dekorschicht der Folie 4 vorgesehen ist. Dabei wird durch den wenigstens einen Einspritzkanal 11 der zweiten Formhälfte 3 Spritzgussmaterial in den Hohlraum der zweiten Formhälfte 3 eingespritzt zum Hinterspritzen der Dekorschicht der Folie 4. Das innere Formhälftenelement 13 und das äußere Formhälftenelement 14 bilden dabei den Hohlraum der ersten Formhälfte 2, wie zuvor in den 1, 2, 4 und 5.
Nach dem Hinterspritzen der Dekorschicht mit dem Spritzgussmaterial kann die Trägerfolie von der Dekorschicht entfernt werden und anschließend zumindest ein Bereich der anderen Seite der Dekorschicht mit Spritzgussmaterial hinterspritzt werden. Dazu wird das innere Formhälftenelement 13 gegenüber dem äußere Formhälftenelement 14 derart bewegt, dass das innere Formhälftenelement 13 einen Hohlraum bildet, in welchen anschließend Spritzgussmaterial durch seine z.B. zwei Spritzgusskanäle 11 eingespritzt wird zum Hinterspritzen der Dekorschicht 9 von der anderen Seite. Auf diese Weise kann die Dekorschicht 9 auf dieser Seite mit wenigstens einer Spritzgussschicht 15 versehen werden.
Dieser Vorgang kann, wie in dem Ausführungsbeispiel in 6 gezeigt ist, bei Bedarf wenigstens einmal wiederholt werden, um eine weitere Spritzgussschicht 16 auf die vorherige Spritzgussschicht 15 aufzubringen. Dazu wird das innere Formhälftenelement 13 gegenüber dem äußere Formhälftenelement 14 derart bewegt, dass das innere Formhälftenelement 13 einen neuen Hohlraum bildet zur Erzeugung der zweiten Spritzgussschicht 16. In diesen Hohlraum wird anschließend Spritzgussmaterial durch die z.B. zwei Spritzgusskanäle 11 des inneren Formhälftenelements 13 eingespritzt zum Hinterspritzen der zuvor erzeugten Spritzgussschicht 15.
Auf diese Weise können Spritzgussschichten 15, 16 z.B. aus einem unterschiedlichen Spritzgussmaterial und/oder mit unterschiedlichen Eigenschaften mit einander kombiniert werden. Die Spritzgussschichten 15, 16 können sich dabei voneinander in ihren Eigenschaften unterscheiden, d.h. in Eigenschaften wie z.B. transparent Spritzgussschicht, opake Spritzgussschicht, teilweise transparente Spritzgussschicht, und/oder zusätzlich farbig eingefärbte Spritzgussschicht usw..
In 7 ist ein Ausschnitt des Spritzgusswerkzeugs 1 gemäß 6 in einer Schnittansicht gezeigt, wobei das Spritzgusswerkzeug 1 in seiner geschlossenen Position dargestellt ist. Die in das Spritzgusswerkzeug 1 eingelegte Folie 4 aus einer Trägerfolie mit einer Dekorschicht ist hierbei mit Spritzgussmaterial 12 durch den Einspritzkanal 11 der zweiten Formhälfte hinterspritzt. Genauer ist die Dekorschicht mit dem Spritzgussmaterial hinterspritzt. Die zweite Formhälfte 3 mit dem erhabenen Randbereich 8 und dem Einspritzkanal 11 zum Hinterspritzen der Dekorschicht der Folie 4 ist dabei beispielsweise fest oder feststehend ausgebildet, währen die gegenüberliegende erste Formhälfte 2 mit ihrem inneren Formhälftenelement 13 und ihrem äußere Formhälftenelement 14 zwischen der geöffneten Position und der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs 1 beweglich ist. Dabei ist zusätzlich außerdem das innere Formhälftenelement 13 gegenüber dem äußeren Formhälftenelement 14 beweglich zum Bereitstellen wenigstens eines weiteren Hohlraums zum Einspritzen von Spritzgussmaterial durch den wenigstens einen Einspritzkanal 11.
In 8 ist ein Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Form- oder Spritzgusswerkzeugs 1 gezeigt. Dieses Spritzgusswerkzeug 1 weist im Wesentlichen denselben Aufbau auf, wie das Spritzgusswerkzeug 1 gemäß der 6 und 7, so dass auf die Beschreibung hierzu in den 6 und 7 sowie außerdem auf die dazu gehörende Beschreibung in den 1-5 verwiesen wird, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
Das Spritzgusswerkzeug 1 gemäß 8 unterscheidet sich von dem Spritzgusswerkzeug gemäß der 6 und 7 lediglich dadurch, dass in diesem Fall die erste Formhälfte 2 mit dem geschlossen um ihren Hohlraum umlaufenden Randbereich 8 ausgebildet ist, wobei die erste Formhälfte 2 ebenfalls wenigstens einen in 8 nicht gezeigten Einspritzkanal aufweist. Des Weiteren ist die zweite Formhälfte 3 wenigstens zweiteilig ausgebildet und weist ein inneres Formhälftenelement 13 und eine äußeres Formhälftenelement 14 auf. Das innere Formhälftenelement 13 ist des Weiteren in dem Ausführungsbeispiel in 8 unabhängig von dem äußeren Formhälftenelement 14 beweglich ausgebildet zum Ausbilden eines weiteren Hohlraums zum Einspritzen von Spritzgussmaterial 12 durch wenigstens eine Einspritzkanal 11 des inneren Formhälftenelements 13.
Bei den beispielhaft mit Bezug auf die 1-8 beschriebenen Spritzgusswerkzeugen können wenigstens eine oder beide Formhälften eine nicht dargestellte zusätzliche Temperiereinrichtung aufweisen zum Temperieren der jeweils zugeordneten Formhälfte. Die Temperiereinrichtung ist dabei zum Heizen und/oder Kühlen der zugeordneten Formhälfte ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise eine Formhälfte vor, während und/oder nach dem Einspritzen von Spritzgussmaterial erwärmt oder gekühlt werden, je nach Funktion und Einsatzzweck.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen wie sie beispielhaft mit Bezug auf die 1 bis 8 beschrieben wurden sind miteinander kombinierbar insbesondere einzelne Merkmale davon.
Bezugszeichenliste

1: Spritzgusswerkzeug
2: erste Formhälfte
3: zweite Formhälfte
4: Folie
5: fertiges Formteil
6: erster Hohlraum
7: zweiter Hohlraum
8: erhabener Randbereich
9: Dekorschicht
10: Trägerfolie
11: Einspritzkanal
12: Spritzgussmaterial
13: inneres Formhälftenelement
14: äußeres Formhälftenelement
15: erste Spritzgussschicht
16: zweite Spritzgussschicht
17: Stirnfläche des erhabenen Randbereichs
18: Stirnfläche
19: Spalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009013065 A1 [0003]

Claims

Spritzgusswerkzeug (1) aufweisend: eine erste Formhälfte (2) mit einem ersten Hohlraum (6) und eine zweite Formhälfte (3) mit einem zweiten Hohlraum (7), wobei beide Hohlräume (6, 7) in der geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs den Formhohlraum des Spritzgusswerkzeugs bilden, wobei zwischen die beiden Formhälften eine Folie (4) einlegbar ist, wobei das Spritzgusswerkzeug derart ausgebildet, dass die Folie (4) von wenigstens einer Seite hinterspritzbar ist, wobei eine der Formhälften (2) wenigstens einen Einspritzkanal (11) und einen um ihren Hohlraum (6) geschlossen umlaufenden erhabenen Randbereich (8) mit einer Stirnfläche (17) und die andere Formhälfte (3) eine dazu korrespondierende Stirnfläche (18) aufweist, wobei bei geschlossenem Spritzgusswerkzeug, die beiden Stirnflächen der Formhälften (2, 3) zueinander einen Abstand aufweisen, welcher derart dimensioniert ist, dass die zwischen die beiden Formhälften eingelegte Folie ohne eine Sollbruchstelle oder eine Durchtrennung zusammendrückbar und mit Spritzgussmaterial hinterspritzbar ist.
Spritzgusswerkzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Formhälfte (2) und/oder die zweite Formhälfte (3) zwischen einer geöffneten Position des Spritzgusswerkzeugs (1) und einer geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs (1) beweglich ausgebildet ist bzw. sind.
Spritzgusswerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den erhabenen Randbereich (8) aufweisende Formhälfte (3) fest und/oder die andere Formhälfte (2) beweglich ausgebildet ist.
Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Spritzgusswerkzeug (1) in der geschlossenen Position, der Abstand (S) zwischen der Stirnfläche (17) des erhabenen Randbereichs (8) der einen Formhälfte (3) und der dazu korrespondierenden Stirnfläche (18) der anderen Formhälfte (2) gleich oder größer als die Dicke der Folie (4) in ihrem Ausgangszustand und insbesondere in einem Bereich zwischen 50% und 80% der Dicke der Folie (4) in ihrem Ausgangszustand ist.
Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Spritzgusswerkzeug (1) in der geschlossenen Position, der Abstand (S) zwischen der Stirnfläche (17) des erhabenen Randbereichs (8) der einen Formhälfte (3) und der dazu korrespondierenden Stirnfläche (18) der anderen Formhälfte (2) in einem Bereich zwischen 50µm bis 80µm ist.
Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Formhälften (2, 3) wenigstens zweiteilig ausgebildet ist und ein erstes Formhälftenelement (13) und ein zweites Formhälftenelement (14) aufweist, wobei wenigstens eine der beiden Formhälftenelemente (13, 14) zumindest einen Einspritzkanal (11) aufweist.
Spritzgusswerkzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden ersten und zweiten Formhälftenelemente (13, 14) zueinander beweglich ausgebildet sind zum Ausbilden wenigstens eines Hohlraums zum Einspritzen von Spritzgussmaterial (12) in den Hohlraum zum Ausbilden einer Spritzgussschicht (15, 16).
Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (4) eine Trägerfolie (10) mit einer Dekorschicht (9) aufweist, wobei die Dekorschicht (9) insbesondere wenigstens eine Lackschicht ist, und wobei die Trägerfolie (10) nach dem Spritzgießen von der mit Spritzgussmaterial hinterspritzen Dekorschicht (9) entfernbar ist und wobei die Folie (4) insbesondere eine zusätzliche Schutz-Trägerschicht aufweisen kann.
Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Formhälfte (2, 3) eine Temperiereinrichtung aufweist zum Temperieren der Formhälfte (2, 3) und insbesondere Heizen und/oder Kühlen der Formhälfte (2, 3), wobei die Temperatur der Formhälfte (2, 3) durch die Temepriereinrichtung konstant und/oder variabel einstellbar ist.
Spritzgusswerkzeug-System mit einem Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer Transporteinrichtung zum Zuführen und/oder Abführen der Folie (4) aus dem Spritzgusswerkzeug (1).
Spritzgusswerkzeug-System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Formhälften (2, 3) des Spritzgusswerkzeugs (1) zueinander vertikal angeordnet sind und wenigstens eine der Formhälften (2, 3) zwischen der geöffneten und geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs (1) in horizontaler Richtung beweglich ist oder die beiden Formhälften (2, 3) des Spritzgusswerkzeugs (1) zueinander horizontal angeordnet sind und wenigstens eine der Formhälften (2, 3) zwischen der geöffneten und geschlossenen Position des Spritzgusswerkzeugs (1) in vertikaler Richtung beweglich ist.
Spritzgusswerkzeug-System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen der Folie (4) dem Spritzgusswerkzeug (1) und/oder das Abführen der gebrauchten Folie (4) aus dem Spritzgusswerkzeug (1) automatisiert erfolgt, insbesondere mittels wenigstens einer Folienrolle zum Abwickeln von Folie (4), wenigstens eine Folienrolle zum Aufwickeln von Folie (4) und/oder mittels eines Endlosbands.
Spritzgusswerkzeug-System nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgusswerkzeug-System eine Beschichtungseinrichtung aufweist zum erneuten Beschichten der Folie (4) mit einer Dekorschicht (9) nach dem Spritzgießen.
Spritzgusswerkzeug-System nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen einer zusätzlichen Schutz-Trägerschicht der Folie (4) automatisiert erfolgt, insbesondere durch eine Schutz-Trägerschicht-Rolle, auf welche die Schutz-Trägerschicht der Folie (4) aufgewickelt wird, vor dem Anordnen der Folie in dem Spritzgusswerkzeug (1) zum Hinterspritzen der Folie.
Verfahren zum Herstellen eines Spritzguss-Formteils (5) mit einem Spritzgusswerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.