DE102019110124A1 - Reactive injection molding process with activation by UV radiation - Google Patents

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Abstract

Eine Reaktiv-Spritzgussverfahren zur Herstellung von Formteilen (18) aus Kunststoff mit wenigstens zwei Bereichen (18, 28) unterschiedlicher Eigenschaften, wobei das Reaktivharz mit UV-Strahlung (20, 36) in einer Kavität (10) eines Werkzeugs (12) ausgehärtet wird, wodurch ein duromerer Kunststoff erhalten wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivharz aller Bereiche (18, 28) in einer Kavität (10) des gleichen Werkzeugs (12) ausgehärtet wird und das Aushärten durch Bestrahlung mit UV-Strahlung (20, 36) schrittweise erfolgt.A reactive injection molding process for the production of molded parts (18) made of plastic with at least two areas (18, 28) of different properties, the reactive resin being cured with UV radiation (20, 36) in a cavity (10) of a tool (12) , whereby a duromeric plastic is obtained, is characterized in that the reactive resin of all areas (18, 28) is cured in a cavity (10) of the same tool (12) and the curing is carried out by irradiation with UV radiation (20, 36) done gradually.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Reaktiv-Spritzgussverfahren zur Herstellung von Formteilen aus Kunststoff mit wenigstens zwei Bereichen unterschiedlicher Eigenschaften, wobei der Kunststoff mit UV-Strahlung in einer Kavität eines Werkzeugs ausgehärtet wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a reactive injection molding process for the production of molded parts made of plastic with at least two areas of different properties, the plastic being cured with UV radiation in a cavity of a tool. The invention also relates to a tool for carrying out the method.

Bei Reaktiv-Spritzgussverfahren wird ein aktivierbares Reaktivharz verwendet. Die Aktivierung kann generell durch Wärme oder Strahlung erfolgen. Mit der Aktivierung wird der Vernetzungsprozess in Gang gesetzt und aufrechterhalten. Das Reaktiv-Spritzgussverfahren unterscheidet sich von herkömmlichen Thermoplast-Spritzgussverfahren, bei denen ein thermoplastischer Werkstoff aufgeschmolzen, eingespritzt und anschließend abgekühlt wird, u.a. durch niedrigere Prozesstemperaturen und -drücke.An activatable reactive resin is used in reactive injection molding processes. The activation can generally take place through heat or radiation. With activation, the networking process is set in motion and maintained. The reactive injection molding process differs from conventional thermoplastic injection molding processes, in which a thermoplastic material is melted, injected and then cooled down, among other things. through lower process temperatures and pressures.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren mit Aktivierung durch UV-Strahlung im Gegensatz zu thermischen Reaktivharz-Spritzgussverfahren. Bei thermischen Reaktivharz-Spritzgussverfahren wird ein wärmeaktivierbares Reaktivharz bei relativ geringer Temperatur in das Spritzgusswerkzeug eingebracht und anschließend unter Wärmezufuhr ausgehärtet. Bei Aktivierung mit UV-Strahlung wird ein Reaktivharz in die Kavität eines Werkzeugs eingebracht und zum Aushärten mit UV-Strahlung bestrahlt.The present invention relates to a method with activation by UV radiation in contrast to thermal reactive resin injection molding methods. In thermal reactive resin injection molding processes, a heat-activatable reactive resin is introduced into the injection molding tool at a relatively low temperature and then cured with the supply of heat. When activated with UV radiation, a reactive resin is introduced into the cavity of a tool and irradiated with UV radiation to cure.

Stand der TechnikState of the art

US 8 647 555 B2 offenbart ein Mehrkomponenten-Verfahren, bei welchem in einem ersten Schritt der größte Volumenanteil des Formteils gegossen wird. Anschließend wird in einem zweiten Schritt in einer zweiten, etwas größeren Kavität die Oberflächenschicht aus einem anderen Material aufgebracht. Die mechanischen Eigenschaften des zuletzt aufgebrachten Materials bestimmen die Oberflächeneigenschaften des Werkstücks. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist es, dass mehrere teure Werkzeugteile erforderlich sind, um die verschiedenen Kavitäten zu erzeugen. Zur Automatisierung ist eine Drehtellerspritzgussmaschine erforderlich, auf der die verschiedenen Werkzeugelemente angeordnet werden können. Die Fertigung von Kleinserien mit diesem Verfahren ist entsprechend unwirtschaftlich. US 8 647 555 B2 discloses a multicomponent process in which, in a first step, the largest proportion of the volume of the molded part is cast. In a second step, the surface layer made of a different material is then applied in a second, somewhat larger cavity. The mechanical properties of the material applied last determine the surface properties of the workpiece. The disadvantage of the known method is that several expensive tool parts are required in order to produce the various cavities. A turntable injection molding machine on which the various tool elements can be arranged is required for automation. The production of small series with this method is correspondingly uneconomical.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein wirtschaftlicheres Reaktiv-Spritzgussverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen.The object of the invention is to create a more economical reactive injection molding process of the type mentioned at the beginning.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kunststoff aller Bereiche in einer Kavität des gleichen Werkzeugs ausgehärtet wird und das Aushärten durch Bestrahlung mit UV-Strahlung schrittweise erfolgt.According to the invention, the object is achieved in that the plastic of all areas is cured in a cavity of the same tool and the curing takes place step by step by exposure to UV radiation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird immer das gleiche Werkzeug verwendet. Die von dem Werkzeug gebildete Kavität, d.h. der Hohlraum, in welchem das Formteil erzeugt wird, hat während des gesamten Verfahrens die gleiche Form und das gleiche Volumen. Zur Erzeugung von verschiedenen Bereichen erfolgt das Aushärten schrittweise. Zunächst wird das Material in einem ersten Schritt in einem ersten Bereich ausgehärtet. Dann wird das Material in weiteren Bereichen in weiteren Schritten ausgehärtet. Dabei kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich wenigstens einen Teil der mit dem Werkzeug in Kontakt stehenden Oberfläche des Formteils umfasst.The same tool is always used in the method according to the invention. The cavity formed by the tool, i. the cavity in which the molded part is produced has the same shape and the same volume throughout the process. Curing takes place gradually to create different areas. First of all, in a first step, the material is cured in a first area. Then the material is cured in further areas in further steps. It can be provided that the first area comprises at least part of the surface of the molded part that is in contact with the tool.

Unterschiede der Materialeigenschaften in den verschiedenen Bereichen in dem Formteil können dann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die UV-Strahlung in jedem der Bestrahlungsschritte unterschiedliche Strahlungseigenschaften hat und/oder auf unterschiedliche Weise erfolgt. Unterschiedliche Strahlungseigenschaften können insbesondere mit unterschiedlichen Wellenlängen verwirklicht werden. Es kann aber auch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, die Dosis, d.h. die Intensität und/oder Bestrahlungsdauer in einer Weise zu variieren, dass der Aushärteprozess in geeigneter Weise gesteuert werden kann.Differences in the material properties in the various areas in the molded part can then be produced in different ways. In one embodiment of the invention it is provided that the UV radiation in each of the irradiation steps has different radiation properties and / or takes place in different ways. Different radiation properties can be realized in particular with different wavelengths. However, alternatively or additionally, the dose, i.e. to vary the intensity and / or exposure time in such a way that the curing process can be controlled in a suitable manner.

Es kann aber auch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der Kunststoff eines Bereichs in der Kavität des Werkzeugs durch Bestrahlen mit UV-Strahlung in einem Bestrahlungsschritt ausgehärtet wird, bevor weiterer Kunststoff in einen weiteren Bereich in die Kavität des Werkzeugs zugeführt und im nächsten Bestrahlungsschritt ausgehärtet wird. So kann zunächst beispielsweise die Oberfläche des Werkzeugs beschichtet und ausgehärtet werden. Anschließend wird das verbleibende Volumen innerhalb der Kavität gefüllt und ausgehärtet. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass der Harz des zuerst bestrahlten Bereichs, auf eine Werkzeugoberfläche durch Rollauftrag, Sprühauftrag, Tauchen, Spritzguss oder eine andere Beschichtungstechnik aufgebracht wird.Alternatively or additionally, however, it can also be provided that the plastic of an area in the cavity of the tool is cured by irradiation with UV radiation in an irradiation step, before further plastic is fed into another area in the cavity of the tool and cured in the next irradiation step becomes. For example, the surface of the tool can first be coated and cured. Then the remaining volume inside the cavity is filled and cured. This can take place in particular in that the resin of the first irradiated area is applied to a tool surface by roller application, spray application, dipping, injection molding or another coating technique.

Alternativ ist vorgesehen, dass die gesamte Kavität in einem Schritt gefüllt wird und die schrittweise Bestrahlung folgt.Alternatively, it is provided that the entire cavity is filled in one step and the step-by-step irradiation follows.

Es kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche Materialien in die Kavität eingeführt werden, die bei Bestrahlung beispielsweise mit der gleichen UV-Strahlung in verschiedenen Schritten zu unterschiedlichen Materialeigenschaften in den Bereichen führt. Es kann auch gleiches Material eingesetzt werden. Dann erfolgt ein Aushärten der Oberfläche bei beispielsweise kurzer Wellenlänge, während das Bulkmaterial flüssig bleibt. Es ergibt sich eine gute Oberflächenqualität an der der UV-Strahung zugewandten Seite. Diese Oberfläche ist hart und ausgehärtet und das Bulk-Material darunter ist flüssig, weil es kaum reagiert hat. Bei UV-Bestrahlung kommt es insbesondere bei großen Volumina zu starkem Schwinden. Dann deformieren die Oberflächen. Wenn die Oberfläche zuerst härtet, ist die Gefahr, dass sich diese verändert, deutlich geringer. Erfindungsgemäß wird erst die gute, harte und gehärtete Oberfläche erzeugt, und dann das übrige Volumen ausgehärtet. Der Schrumpf erfolgt z.B. im Bereich auf der der UV-Quelle abgewandten Seite des Formwerkzeugs. Da das Material vor der zweiten Bestrahlung noch flüssig ist, kann erneut mit Nachdruck Schwund teilweise kompensiert werden.It can be provided that different materials are introduced into the cavity, which, for example, with the same UV radiation Radiation leads to different material properties in the areas in different steps. The same material can also be used. The surface is then hardened at, for example, a short wavelength, while the bulk material remains liquid. The surface quality is good on the side facing the UV radiation. This surface is hard and hardened and the bulk material underneath is liquid because it has hardly reacted. With UV irradiation, there is strong shrinkage, especially in the case of large volumes. Then the surfaces deform. If the surface hardens first, the risk of it changing is significantly lower. According to the invention, the good, hard and hardened surface is produced first, and then the remaining volume is hardened. The shrinkage takes place, for example, in the area on the side of the molding tool facing away from the UV source. Since the material is still liquid before the second irradiation, shrinkage can again be partially compensated for.

Die unterschiedlichen Eigenschaften der Bereiche können insbesondere die Materialzusammensetzung des Kunststoffs, die Festigkeit, Steifigkeit, Zähigkeit und/oder die Härte des ausgehärteten Kunststoffs umfassen.The different properties of the areas can in particular include the material composition of the plastic, the strength, rigidity, toughness and / or the hardness of the hardened plastic.

Die Steuerung der Aktivierung kann dadurch erfolgen, dass die UV-Strahlung unterschiedliche Wellenlängen aufweist. Es können auch zusätzliche unterschiedliche Intensitäten und/oder unterschiedliche Bestrahlungsdauer für jeden Bestrahlungsschritt verwendet werden. Auch die Dosis, d.h. die Kombination aus Intensität und Dauer kann einen Einfluss haben. Wichtig ist, dass eine kurze Wellenlänge eine geringere Eindringtiefe hat und dadurch eine Oberflächenhärtung erfolgt.The activation can be controlled in that the UV radiation has different wavelengths. It is also possible to use additional different intensities and / or different irradiation times for each irradiation step. Also the dose, i.e. the combination of intensity and duration can have an impact. It is important that a short wavelength has a lower penetration depth and that the surface is hardened as a result.

Bei Steuerung über eine geringere Dosis wird eine erhöhte Photoinitiatorkonzentration eingesetzt um die Eindringtiefe zu reduzieren.When controlling via a lower dose, an increased photoinitiator concentration is used to reduce the penetration depth.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Werkzeug in Konktakt stehende Oberfläche des Formteils einen Bereich bildet, der mit UV-Strahlung einer kürzeren Wellenlänge mit definierter Dosis bestrahlt wird, bei welcher die UV-Strahlung nur in den Oberflächenbereich des Formteils eindringt und diesen aushärtet und der übrige Bereich des Formteils anschließend mit UV-Strahlung bestrahlt wird, deren Wellenlänge und Intensität derart ausgelegt ist, dass das übrige Volumen des Formteils vollständig durchstrahlt wird und aushärtet. Die Wellenlänge kann dabei länger sein, als im ersten Schritt. Auf diese Weise können Formteile mit hoher Abformgenauigkeit der Oberfläche erreicht werden, die kostengünstig auch in kleineren Serien herstellbar sind. Insbesondere erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren den Einsatz von Oberflächen mit Mikrostrukturprofil.A particularly preferred method is characterized in that the surface of the molded part in contact with the tool forms an area that is irradiated with UV radiation of a shorter wavelength with a defined dose, at which the UV radiation only penetrates into the surface area of the molded part and this cures and the remaining area of the molded part is then irradiated with UV radiation, the wavelength and intensity of which is designed in such a way that the remaining volume of the molded part is completely irradiated and hardens. The wavelength can be longer than in the first step. In this way, molded parts with a high level of surface accuracy can be achieved, which can also be produced inexpensively in smaller series. In particular, the method according to the invention allows the use of surfaces with a microstructure profile.

Erfindungsgemäß ist zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ein eine Kavität bildendes Werkzeug vorgesehen, gekennzeichnet durch wenigstens eine Strahlungsquelle zur Erzeugung von UV-Strahlung mit welcher ein in der Kavität befindliches Reaktivharz bestrahlbar ist.According to the invention, a cavity-forming tool is provided for carrying out the described method, characterized by at least one radiation source for generating UV radiation with which a reactive resin located in the cavity can be irradiated.

Die Strahlungsquelle kann steuerbar sein, so dass die UV-Strahlung mit unterschiedlichen Frequenzen, zeitlichen Abstrahlprofilen, Intensitäten oder anderen Eigenschaften abgestrahlt wird. Es kann aber auch alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass wenigstens zwei Strahlungsquellen zur Erzeugung von UV-Strahlung mit wenigstens zwei unterschiedlichen Strahlungsfrequenzen, Strahlungsintensitäten oder anderen unterschiedlichen Abstrahleigenschaften vorgesehen sind. Auch die Verwendung von Filtern zur Wellenlängenauswahl bei breitbandig abstrahlenden Strahlungsquellen kann vorgesehen sein.The radiation source can be controllable, so that the UV radiation is emitted at different frequencies, temporal emission profiles, intensities or other properties. Alternatively or in addition, it can also be provided that at least two radiation sources for generating UV radiation with at least two different radiation frequencies, radiation intensities or other different radiation properties are provided. The use of filters for wavelength selection in the case of broadband radiation sources can also be provided.

Dabei kann das Werkzeug eine an die Kavität angrenzende Werkzeugoberfläche aufweisen, durch welche die UV-Strahlung in die Kavität leitbar ist. Hierfür kann die Werkzeugoberfläche wenigstens teilweise transparent für die UV-Strahlung sein.The tool can have a tool surface adjoining the cavity, through which the UV radiation can be conducted into the cavity. For this purpose, the tool surface can be at least partially transparent to the UV radiation.

Die Strahlungsquelle kann von einer oder mehreren UV-LEDs gebildet sein. Diese können direkt in das Werkzeug integriert werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise eine Quecksilberdampflampe oder eine andere Strahlungsquelle für UV-Strahlung zu verwenden. Diese können mit Filtern versehen werden. Sie können direkt in das Werkzeug integriert werden. Sie können aber auch außerhalb des Werkzeugs angebracht werden. Dann ist es sinnvoll, wenn Lichtleiter vorgesehen sind, über welche die UV-Strahlung zu der an die Kavität angrenzende Werkzeugoberfläche leitbar ist.The radiation source can be formed by one or more UV LEDs. These can be integrated directly into the tool. However, it is also possible to use a mercury vapor lamp or another radiation source for UV radiation, for example. These can be provided with filters. They can be integrated directly into the tool. But they can also be attached outside the tool. Then it makes sense if light guides are provided via which the UV radiation can be guided to the tool surface adjoining the cavity.

Insbesondere, wenn die UV-Strahlungsquelle in das Werkzeug integriert ist, ist es vorteilhaft, wenn Kühlmittel zum Kühlen der Strahlungsquelle und des Werkzeugs vorgesehen ist. Insbesondere kann der möglicherweise bereits vorhandene Kühlkreislauf zum Kühlen des Werkzeugs auch zum Kühlen der Strahlungsquelle verwendet werden. Es ist aber auch möglich, dass die Strahlungsquelle eine eigene Kühlung aufweist.In particular, when the UV radiation source is integrated into the tool, it is advantageous if coolant is provided for cooling the radiation source and the tool. In particular, the cooling circuit that may already be present for cooling the tool can also be used for cooling the radiation source. But it is also possible that the radiation source has its own cooling.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Roboterarm oder anderes steuerbares Mittel zum automatisierten Auftragen von nicht-gehärtetem Harzmaterial auf eine Werkzeugoberfläche vorgesehen. Alternativ kann auch ein manueller Auftrag vorgesehen sein.In a further embodiment of the invention, a robotic arm or other controllable means for the automated application of uncured resin material to a tool surface is provided. Alternatively, a manual order can also be provided.

Die an die Kavität angrenzende Oberfläche des Werkzeugs kann zumindest teilweise mit einer Struktur oder Mikrostruktur versehen sein.The surface of the tool adjoining the cavity can be at least partially provided with a structure or microstructure.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.Refinements of the invention are the subject of the dependent claims. An exemplary embodiment is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

DefinitionenDefinitions

In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen insbesondere DIN EN 806-1 und DIN EN 1717 und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder www.techniklexikon.net, der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, beispielsweise VCH oder Verein Deutscher Ingenieure, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.In this description and in the appended claims, all terms have a meaning familiar to the person skilled in the art, those of the specialist literature and standards in particular DIN EN 806-1 and DIN EN 1717 and the relevant Internet pages and publications, in particular of a lexical nature, for example www.Wikipedia.de, www.wissen.de or www.techniklexikon.net, the competitors, research institutes, universities and associations, for example VCH or the Association of German Engineers. In particular, the terms used do not have the opposite meaning to that which the person skilled in the art inferred from the above publications.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt ein geöffnetes Werkzeug mit integrierten UV-LEDs mit aufgetragener Hartschicht entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 shows an open tool with integrated UV LEDs with an applied hard layer according to a first embodiment.
  • 2 zeigt das Werkzeug aus 1 in geschlossenem Zustand mit aufgetragener Hartschicht und eingespritztem, volumenfüllenden Kunststoff-Material. 2 shows the tool 1 in the closed state with applied hard layer and injected, volume-filling plastic material.
  • 3 zeigt ein Detail der Hartschicht mit Übergangsbereich. 3 shows a detail of the hard layer with transition area.
  • 4 zeigt ein ausgehärtetes Werkstück mit Hartschichtoberfläche. 4th shows a hardened workpiece with a hard layer surface.
  • 5 zeigt ein geschlossenes Werkzeug nach einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem durch UV-Strahlung aktivierbaren Reaktivharz mit geringer Eindringtiefe für kurzwellige UV-Strahlung und hoher Eindringtiefe für langwellige UV-Strahlung. 5 shows a closed tool according to a second embodiment with a reactive resin that can be activated by UV radiation and has a low penetration depth for short-wave UV radiation and a high penetration depth for long-wave UV radiation.
  • 6 zeigt das Werkzeug aus 5 bei Bestrahlung mit kurzwelliger UV-Strahlung und ausgehärteter Hartschichtoberfläche. 6 shows the tool 5 when exposed to short-wave UV radiation and a hardened hard layer surface.
  • 7 zeigt das Werkzeug aus 5 bei Bestrahlung mit langwelliger UV-Strahlung und vollständig ausgehärtet. 7th shows the tool 5 when exposed to long-wave UV radiation and fully cured.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

Ausführungsbeispiel 1:Embodiment 1:

Zur Herstellung eines Kunststoff-Formteils 18 wird ein Spritzgussverfahren verwendet. Diese Verfahren sind seit langem im Bereich der Massenproduktion von Kunststoffteilen bekannt. Ein Ausgangsmaterial 19 in Form eines Harzes wird flüssig in die Kavität 10 eines allgemein mit 12 bezeichneten Spritzgusswerkzeugs eingebracht und anschließend ausgehärtet. Dies ist in 1 und 2 illustriert.For the production of a plastic molded part 18th an injection molding process is used. These methods have long been known in the field of mass production of plastic parts. A starting material 19th in the form of a resin becomes liquid in the cavity 10 an injection molding tool generally designated 12 and then cured. This is in 1 and 2 illustrated.

Die Kavität 10 ist der Hohlraum, der beim Zusammenbringen der Werkzeugteile 14 und 16 des Werkzeugs 12 entsteht. Form und Volumen der Kavität 10 bestimmen die Form des erzeugten Kunststoff-Formteils 18. Ein mit dem Werkzeug 12 hergestelltes Kunststoff-Formteil 18 ist beispielhaft in 4 dargestellt.The cavity 10 is the cavity that forms when the tool parts are brought together 14th and 16 of the tool 12 arises. Shape and volume of the cavity 10 determine the shape of the plastic molded part produced 18th . One with the tool 12 manufactured plastic molding 18th is exemplary in 4th shown.

Ziel ist die Serienfertigung mit geringen Kosten, guter Reproduzierbarkeit, kurzen Zykluszeiten und hoher Automatisierbarkeit. Zum Erreichen einer hohen Wärmeformbeständigkeit, mechanischer Festigkeit und geringer Schwindung, sowie ggf. das Einbringen eines hohen Gehaltes an Verstärkungsfasern wird hier ein Reaktiv-Spritzgussverfahren eingesetzt. Aufgrund der schrittweisen Vernetzung ergibt sich eine höhere Oberflächengüte an der Sichtseite des Bauteiles auf der Seite von der die UV-Strahlung eintritt. Die Gesamtschwindung wird nicht oder nur marginal reduziert.The aim is series production with low costs, good reproducibility, short cycle times and a high degree of automation. A reactive injection molding process is used here to achieve high heat resistance, mechanical strength and low shrinkage, as well as, if necessary, the introduction of a high content of reinforcing fibers. The gradual cross-linking results in a higher surface quality on the visible side of the component on the side from which the UV radiation enters. The total shrinkage is not reduced or only marginally reduced.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können dem Ausgangsmaterial Füllstoffe wie Verstärkungsfasern, beispielsweise UV-transparenten Glasfasern, Keramiken und Metalle zugesetzt werden. Das flüssige Ausgangsmaterial 19 kann bei niedriger Viskosität mit höheren Anteilen von Füllstoffen angereichert werden als bei bekannten Verfahren. Dies ermöglicht die Serienfertigung von Kunststoff-Formteilen mit verbesserten Eigenschaften für Spezialanwendungen.In the present embodiment, fillers such as reinforcing fibers, for example UV-transparent glass fibers, ceramics and metals, can be added to the starting material. The liquid starting material 19th can be enriched with higher proportions of fillers at low viscosity than with known processes. This enables the series production of plastic molded parts with improved properties for special applications.

Die erforderlichen Prozessdrücke im Reaktivharz-Spritzguss werden aufgrund der geringeren Viskosität deutlich kleiner als beim Thermoplast-Spritzguss gewählt. Dadurch können die verwendeten Spritzgussmaschinen kleiner dimensioniert werden. Das ist besonders wirtschaftlich.The required process pressures in reactive resin injection molding are selected to be significantly lower than in thermoplastic injection molding due to the lower viscosity. As a result, the injection molding machines used can be made smaller. That is particularly economical.

Die meisten Reaktivharze zeichnen sich im Vergleich zur Hochtemperaturthermoplasten durch geringere Einkaufspreise aus. Die Zykluszeiten, welche sich aus der Vernetzungszeit des Kunststoffs ergeben, werden durch die nachstehend näher erläuterte Bestrahlung mit UV-Strahlung 20 gering gehalten. Beim UV-Reaktivharz-Spritzguss werden UV-härtende Reaktivharze 19 in das Spritzgusswerkzeug 12 eingebracht. Zum Aushärten werden die Formteile 18 durch transparente Ausschnitte 22 im Werkzeugteil 14 des Werkzeugs 12 mit UV-Strahlung 20 belichtet. Hierfür sind UV-Leuchtdioden (UV-LEDs) 24, 34 als Strahlungsquellen vorgesehen. UV-LEDs 24, 34 haben eine hohe Energieeffizienz und eine kompakte Bauweise bei gleichzeitiger guter Regelbarkeit. In den Figuren sind schematisch 4 UV-LEDs dargestellt. Es versteht sich, dass Art, Lage und Anzahl der Strahlungsquellen variiert werden kann.Most reactive resins are characterized by lower purchase prices compared to high-temperature thermoplastics. The cycle times that result from the crosslinking time of the plastic are determined by the exposure to UV radiation explained in more detail below 20th kept low. UV-curing reactive resins are used in UV reactive resin injection molding 19th into the injection mold 12 brought in. The molded parts are used for curing 18th through transparent cutouts 22nd in the tool part 14th of the tool 12 with UV radiation 20th exposed. UV light emitting diodes (UV LEDs) 24 , 34 provided as radiation sources. UV LEDs 24 , 34 have high energy efficiency and a compact design with good controllability at the same time. Four UV LEDs are shown schematically in the figures. It goes without saying that the type, position and number of the radiation sources can be varied.

In dem Ausgangsmaterial 19 können zur Anpassung der mechanischen, physikalischen oder chemischen Eigenschaften Additive wie Füllstoffe, Verstärkungsstoffe, Stabilisatoren etc. in veränderlichen Anteilen enthalten sein.In the source material 19th To adapt the mechanical, physical or chemical properties, additives such as fillers, reinforcing materials, stabilizers etc. can be included in variable proportions.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist die UV-Strahlungsquelle 24 in das Werkzeug 12 integriert. Dies ist in 1 und 2 illustriert. Das in die Kavität 10 eingebrachte Ausgangsmaterial 19 wird durch einen UV-transparenten Teil 22 des Werkzeugs 12 belichtet. Beispiele für solche UV-transparente Materialien sind Quarzglas und Fluorpolymere. Der übrige Teil 26 des Werkzeugs 12 besteht in üblicher Weise aus Metallen, etwa Stahl oder Aluminium. Bei niedrigen Prozessdrücken besteht auch die Möglichkeit, Kunststoff-Werkzeuge zu verwenden.In a first exemplary embodiment, the UV radiation source is 24 in the tool 12 integrated. This is in 1 and 2 illustrated. That in the cavity 10 introduced starting material 19th is through a UV transparent part 22nd of the tool 12 exposed. Examples of such UV-transparent materials are quartz glass and fluoropolymers. The remaining part 26th of the tool 12 consists in the usual way of metals, such as steel or aluminum. At low process pressures, it is also possible to use plastic tools.

Das UV-Reaktivharz 19 härtet schnell aus und ermöglicht folglich kurze Taktzeiten. Dies ist möglich, da die Photopolymerisation von Reaktivharzen meist deutlich schneller als die thermische Vernetzung abläuft.The UV reactive resin 19th hardens quickly and therefore enables short cycle times. This is possible because the photopolymerization of reactive resins usually takes place much faster than thermal crosslinking.

Je nach Anwendung können bestimmte Oberflächeneigenschaften eines Formteils 18 erforderlich sein. Diese sind beispielsweise hohe Abriebfestigkeit, gute oder geringe Benetzbarkeit und mikrostrukturierte Oberflächen. Zur Erreichung dieser Eigenschaften erfolgt die Herstellung des Formteils 18 aus UV-härtenden Reaktivharzen mit Hartschichten 28, welche in mehreren Schritten in einer einzigen Kavität 10 gefertigt werdenDepending on the application, certain surface properties of a molded part 18th to be required. These are, for example, high abrasion resistance, good or low wettability and microstructured surfaces. The molded part is manufactured to achieve these properties 18th made of UV-curing reactive resins with hard layers 28 which in several steps in a single cavity 10 are manufactured

Zunächst wird dazu auf mindestens einen Teil 32 der Oberfläche eines geöffneten Werkzeugs 12 ein UV-härtendes Reaktivharz aufgebracht, welches nach der Aushärtung die Hartschichtoberfläche 28 bildet. Dies ist in 1 illustriert. Nach dem Schließen des Werkzeugs 12 erfolgt die Aushärtung der Deckschicht mittels kurzwelliger UV-Strahlung 20. Zur Aufbringung des Hartschichtharzes können Rollauftrag, Sprühauftrag, Tauchen, Spritzguss und andere relevante Verfahren aus der Beschichtungstechnik geeignet sein. Die Beschichtung kann automatisiert erfolgen. Das Harz für die Hartschicht 28 wird mit Hilfe eines Roboterarms (nicht dargestellt) auf die Oberfläche 32 des geöffneten Werkzeugs 12 aufgetragen.First, this is done on at least one part 32 the surface of an open tool 12 a UV-curing reactive resin is applied which, after curing, forms the hard layer surface 28 forms. This is in 1 illustrated. After closing the mold 12 the top layer is cured by means of short-wave UV radiation 20th . Roller application, spray application, dipping, injection molding and other relevant methods from coating technology can be suitable for applying the hard-layer resin. The coating can be automated. The resin for the hard layer 28 is applied to the surface with the help of a robotic arm (not shown) 32 of the open tool 12 applied.

Es folgt die Einspritzung des volumenfüllenden Materials 19. Hierfür sind bekannte Spritzgusstechniken geeignet. Das volumenfüllende Material 19 besteht entweder aus demselben oder einem anderen UV-härtenden Reaktivharz. Es wird mit langwelliger UV-Strahlung 36 ausgehärtet. Die Wellenlänge der UV-Strahlung 36 wird derart ausgewählt, dass das Formteil 18 vollständig durchdrungen wird. Die langwellige UV-Strahlung 36 kann mit UV-LEDs 34 erzeugt werden. Dies ist in 2 illustriert. Anschließend wird das Werkzeug 12 geöffnet und das Formteil 18 entnommen. Dies ist in 4 illustriert.The volume-filling material is then injected 19th . Known injection molding techniques are suitable for this. The volume filling material 19th consists of either the same or a different UV-curing reactive resin. It is made with long wave UV radiation 36 hardened. The wavelength of the UV radiation 36 is selected so that the molding 18th is completely penetrated. The long-wave UV radiation 36 can with uv leds 34 be generated. This is in 2 illustrated. Then the tool 12 opened and the molding 18th taken. This is in 4th illustrated.

Zum Kühlen der UV-LEDs 24 ist ein Kühlkörper 37 vorgesehen, der in 1 und 2 gut zu erkennen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 37 wassergekühlt. Dies ist durch Pfeile 38 illustriert. Die Wasserkühlung ist dabei an den Kühlkreislauf zur Kühlung des Werkzeugs 12 angeschlossen. Die UV-LEDs 24 liegen in Modulform vor. Diese werden im ersten Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 direkt rückseitig mit Hilfe des Werkzeugkühlkreislaufs gekühlt und sind wie dargestellt in das Werkzeug 12 integriert.For cooling the UV LEDs 24 is a heat sink 37 provided in 1 and 2 is easy to see. In the present embodiment, the heat sink 37 water-cooled. This is through arrows 38 illustrated. The water cooling is attached to the cooling circuit for cooling the tool 12 connected. The UV LEDs 24 are available in module form. These are in the first embodiment according to 1 and 2 directly on the back with the help of the tool cooling circuit and are as shown in the tool 12 integrated.

Ausführungsbeispiel 2:Embodiment 2:

Bei einem Verfahren gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels ist kein getrenntes Einbringen von Hartschicht und volumenfüllendem Material vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei verschiedene Bereiche 18 und 28 erreicht, indem ein UV-härtendes Reaktivharz in die geschlossene Kavität 10 eingespritzt wird und das Material bei aufeinanderfolgender Bestrahlung mit UV-Strahlung kurzer Wellenlänge 20 und langer Wellenlänge 36 aushärtet. Zunächst wird die Oberfläche 28 des Formteils 18 mittels kurzwelliger Strahlung 20 ausgehärtet, welche eine geringe Eindringtiefe aufweist. Anschließend wird das restliche Volumen mittels langwelliger UV-Strahlung 36 mit hoher Eindringtiefe ausgehärtet. Hierfür werden für jede Wellenlänge jeweils eine oder mehrere Strahlungsquellen 24 und 34 benötigt, welche für beide Härtungsprozesse jeweils ein passendes Wellenlängenspektrum emittieren. Wichtig ist, dass die Bestrahlung schrittweise erfolgt, erst mit kürzerer Wellenlänge, dann mit längerer so dass zunächst ein Bereich und anschließend ein anderer Bereich aushärtet. Die Wellenlängen werden so gewählt, dass die Eindringtiefe der kürzeren nur oberflächlich, im gewünschten Dickenbereich typischerweise wenige µm oder wenige hundert Nanometer, erfolgt, während die lange Wellenlänge derart ausgewählt ist, dass das gesamte Volumen von ihr durchdrungen wird.In a method according to a further exemplary embodiment, no separate introduction of hard layer and volume-filling material is provided. In this embodiment, there are two different areas 18th and 28 achieved by placing a UV-curing reactive resin in the closed cavity 10 is injected and the material with successive exposure to UV radiation of short wavelength 20th and long wavelength 36 hardens. First is the surface 28 of the molded part 18th by means of short-wave radiation 20th cured, which has a low penetration depth. The remaining volume is then removed using long-wave UV radiation 36 cured with high penetration depth. One or more radiation sources are used for each wavelength 24 and 34 required, which each emit a suitable wavelength spectrum for both hardening processes. It is important that the irradiation takes place gradually, first with a shorter wavelength, then with a longer one, so that first one area and then another area cures. The wavelengths are chosen so that the penetration depth of the shorter ones occurs only superficially, in the desired thickness range typically a few μm or a few hundred nanometers, while the long wavelength is chosen so that the entire volume is penetrated by it.

Ein Vorteil der Technologie besteht in der Möglichkeit zur Erstellung von Formteilen 18 mit sehr hoher Genauigkeit der Oberflächengeometrie und hoher Oberflächengüte. Da die Schwindung eines polymeren Werkstoffs von dessen Volumen abhängig ist, kann die Genauigkeit vor allem aufgrund der geringen Schichtdicke der oberflächlichen Schicht 28 erzielt werden. Durch die stufenweise Aushärtung wird der Bereich wo Präzision erforderlich ist, d.h. die Oberfläche zuerst verfestigt. Dort ist wenig Schrumpf. Es folgt das Volumen. Dadurch ist Schrumpf nur an der der Oberfläche abgewandten Seite möglich. Die Oberfläche wird zuerst ausgehärtet, sodass die Schwindung des restlichen Volumens 18 keinen Einfluss auf die Genauigkeit der Oberflächengeometrie hat. Je nach Anwendungsfall kann die Oberfläche 32 der Kavität 10 mit einer Struktur oder Mikrostruktur versehen sein. Diese wird beim Herstellungsprozess der Formteile 18 in die Oberfläche der Hartschicht abgebildet. Auf diese Weise kann die Funktionalität der Werkstückoberfläche hinsichtlich ihrer Benetzbarkeit, Rutschfestigkeit, optischer Erscheinung und anderer relevanter Eigenschaften beeinflusst werden.One advantage of the technology is the ability to create molded parts 18th with very high accuracy of the surface geometry and high surface quality. Since the shrinkage of a polymer material depends on its volume, the accuracy can mainly be due to the thin layer thickness of the surface layer 28 be achieved. Due to the gradual curing, the area where precision is required, ie the surface is solidified first. There is little shrinkage there. The volume follows. This means that shrinkage is only possible on the side facing away from the surface. The surface is hardened first, allowing the remaining volume to shrink 18th has no influence on the accuracy of the surface geometry. Depending on the application, the surface can 32 the cavity 10 be provided with a structure or microstructure. This is during the manufacturing process of the molded parts 18th mapped into the surface of the hard layer. In this way, the functionality of the workpiece surface can be influenced in terms of its wettability, slip resistance, visual appearance and other relevant properties.

Ein weiterer Vorteil besteht in den realisierbaren, mechanischen Eigenschaften der hergestellten Werkstücke 18. Solche Eigenschaften sind zum Beispiel eine hohe Härte an ihrer Oberfläche 28. Diese bewirkt unter anderem eine hohe Abriebfestigkeit. Das volumenfüllende Material 19 kann beispielsweise mit Hilfe von Füllstoffen wie Glasfasern so eingestellt werden, dass nach dem Aushärten hohe Festigkeiten erreicht werden. Aufgrund der niedrigen Viskosität der Reaktivharze gegenüber Thermoplasten können die Füllstoffe in deutlich höheren Anteilen zugegeben werden. In der Folge steigt die Belastbarkeit des Formteils 18.Another advantage is the realizable mechanical properties of the workpieces produced 18th . Such properties are, for example, a high hardness on their surface 28 . Among other things, this results in high abrasion resistance. The volume filling material 19th can, for example, be adjusted with the help of fillers such as glass fibers so that high strengths are achieved after curing. Due to the low viscosity of reactive resins compared to thermoplastics, the fillers can be added in significantly higher proportions. As a result, the resilience of the molded part increases 18th .

Die Hartschicht 28 an der Oberfläche des Formteils 18 weist nach der Bestrahlung mit kurzwelliger UV-Strahlung 20 auf der dem übrigen Volumen der Kavität zugewandten Seite 40 einen Übergangsbereich 41 auf. Dieser Bereich zeichnet sich durch einen hohen Anteil funktioneller Gruppen aus. Dies ist in 3 dargestellt. Bei der nachfolgenden Aushärtung des Volumenmaterials 19 kann dadurch eine hohe Quervernetzung und gute Anbindung der beiden Bereiche 28 und 29 des Formteils 18 erreicht werden. Die gute Anbindung bewirkt gute mechanischen Eigenschaften des Formteils 18 und vor allem eine gute Haftung der oberflächlichen Hartschicht auf dem gehärteten Volumenmaterial.The hard layer 28 on the surface of the molded part 18th indicates after exposure to short-wave UV radiation 20th on the side facing the remaining volume of the cavity 40 a transition area 41 on. This area is characterized by a high proportion of functional groups. This is in 3 shown. During the subsequent hardening of the volume material 19th This enables a high level of cross-linking and good connections between the two areas 28 and 29 of the molded part 18th can be achieved. The good connection results in good mechanical properties of the molded part 18th and above all good adhesion of the superficial hard layer on the hardened volume material.

Gegenüber anderen Verfahren, die zum Auftrag einer Hartschicht 28 geeignet sind, erlaubt die Erfindung die Produktionszeiten deutlich zu verringern. Das Werkzeug 12 muss zur Aufbringung der Schicht 28 nicht geöffnet und getauscht werden. Die Aushärtung von Oberfläche 28 und Volumen 29 kann in einem Schließzyklus ablaufen.Compared to other methods that are used to apply a hard layer 28 are suitable, the invention allows the production times to be reduced significantly. The tool 12 must be used to apply the layer 28 cannot be opened and exchanged. The hardening of the surface 28 and volume 29 can run in one closing cycle.

Zur Herstellung eines Formteils 18 mit verschiedenen Bereichen 28 und 29 wird entsprechend nur ein Werkzeugsatz 14, 16 mit unveränderlicher Kavität 10 benötigt. Die Werkzeugkosten sind gegenüber dem aus der US 8 647 555 B2 bekannten Verfahren entsprechend geringer. Eine Spritzgussmaschine mit Drehtellerausrüstung ist nicht erforderlich.For the production of a molded part 18th with different areas 28 and 29 accordingly only one tool set 14th , 16 with unchangeable cavity 10 needed. The tool costs are compared to that from the US 8 647 555 B2 known methods correspondingly lower. An injection molding machine with turntable equipment is not required.

Durch die Verwendung von UV-LED-Modulen 24 und 34 kann die entstehende Verlustwärme im Vergleich zu Quecksilberdampflampen reduziert werden, was die Standzeit des Werkzeugs 12 erhöht. Zusätzlich können die UV-LED-Module 24, 34 direkt rückseitig gekühlt werden. Dadurch ist eine aufwändige Anbringung von Kühlelementen im Strahlengang nicht erforderlich.By using UV-LED modules 24 and 34 the resulting heat loss can be reduced compared to mercury vapor lamps, which increases the service life of the tool 12 elevated. In addition, the UV LED modules 24 , 34 can be cooled directly on the back. As a result, there is no need for complex attachment of cooling elements in the beam path.

Details wie beispielsweise Angusskanal, Werkzeugkühlsystem, Auswerfer-Stifte oder Zentrierungselemente, welche typischerweise in Spritzgussverfahren erforderlich sind, wurden hier der Einfachheit halber nicht dargestellt.Details such as the sprue channel, tool cooling system, ejector pins or centering elements, which are typically required in injection molding processes, have not been shown here for the sake of simplicity.

Ausführungsbeispiel 3:Embodiment 3:

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 4 bis 6 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine UV-Strahlungsquelle 124 außerhalb eines Werkzeugs 112 untergebracht. Dies ist in 4 bis 6 illustriert. Als externe UV-Strahlungsquelle 124 können herkömmliche Quecksilberdampflampen verwendet werden. Diese erzeugen sowohl kurzwellige UV-Strahlung 120, als auch langwellige UV-Strahlung 136. Durch den Einsatz verschiedener optischer Filter im Strahlenweg 121 und 138 kann jeweils kurzwellige oder langwellige Strahlung für die stufenweise Aushärtung des Reaktivharzes 119 isoliert werden.Another embodiment is shown in 4th to 6 shown. In this embodiment is a UV radiation source 124 outside of a tool 112 housed. This is in 4th to 6 illustrated. As an external UV radiation source 124 conventional mercury vapor lamps can be used. These generate both short-wave UV radiation 120 , as well as long-wave UV radiation 136 . By using different optical filters in the beam path 121 and 138 can either use short-wave or long-wave radiation for the gradual curing of the reactive resin 119 to be isolated.

Die UV-Strahlung 120 bzw. 136 wird mittels Optik 125 in einen oder mehrere Lichtwellenleiter 130 eingekoppelt. Mit dem Lichtwellenleiter 130 wird zunächst kurzwellige UV-Strahlung 120 in die Kavität 110 eingeleitet. Dies ist in 4 illustriert. Mit dieser Strahlung 120 wird zunächst die Oberfläche 128 des Harzes 119 ausgehärtet. Dies ist in 5 illustriert.The UV radiation 120 or. 136 is by means of optics 125 into one or more optical fibers 130 coupled. With the fiber optic cable 130 is first short-wave UV radiation 120 into the cavity 110 initiated. This is in 4th illustrated. With this radiation 120 first becomes the surface 128 of the resin 119 hardened. This is in 5 illustrated.

Anschließend wird langwelligere UV-Strahlung 136 in den Lichtwellenleiter 130 eingekoppelt. Die Auswahl der Wellenlängen kann mit einem geeigneten Filter oder Spektrometer in der Optik 125 erfolgen. Mit der langwelligeren UV-Strahlung 136 wird das übrige Harz in der Kavität 110 zu einem Formteil 118 ausgehärtet.Then longer-wave UV radiation is used 136 into the optical fiber 130 coupled. The selection of the wavelengths can be made with a suitable filter or spectrometer in the optics 125 respectively. With the longer-wave UV radiation 136 the remaining resin will be in the cavity 110 to a molded part 118 hardened.

Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.The exemplary embodiments explained above serve to illustrate the invention as claimed in the claims. Features that are disclosed together with other features can generally also be used alone or in combination with other features that are explicitly or implicitly disclosed in the exemplary embodiments in the text or in the drawings. Dimensions and sizes are only given as examples. The expert suitable areas arise from his specialist knowledge and therefore do not need to be explained in more detail here. The disclosure of a specific embodiment of a feature does not mean that the invention is to be restricted to this specific embodiment. Rather, such a feature can be implemented by a large number of other configurations familiar to the person skilled in the art. The invention can therefore not only be implemented in the form of the configurations explained, but rather by all configurations which are covered by the scope of protection of the appended claims.

Die Begriffe „oben“, „unten“, „rechts“ und „links“ beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff „enthaltend“ und der Begriff „umfassend“ bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff „im Wesentlichen“, „vorwiegend“ und „überwiegend“ fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.The terms "above", "below", "right" and "left" refer exclusively to the attached drawings. It goes without saying that the devices claimed can also assume a different orientation. The term “containing” and the term “comprising” mean that further components not mentioned can be provided. The terms "essentially", "predominantly" and "predominantly" include all characteristics that a property or a content predominantly, i.e. have more than all of the other components or properties of the feature mentioned, that is to say more than 50% for two components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 8647555 B2 [0004, 0043]US 8647555 B2 [0004, 0043]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • DIN EN 806-1 [0024]DIN EN 806-1 [0024]
  • DIN EN 1717 [0024]DIN EN 1717 [0024]

Claims (20)

Reaktiv-Spritzgussverfahren zur Herstellung von Formteilen (18) aus Kunststoff mit wenigstens zwei Bereichen (18, 28) unterschiedlicher Eigenschaften, wobei der Kunststoff mit UV-Strahlung (20, 36) in einer Kavität (10) eines Werkzeugs (12) ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff aller Bereiche (18, 28) in einer Kavität (10) des gleichen Werkzeugs (12) ausgehärtet wird und das Aushärten durch Bestrahlung mit UV-Strahlung (20, 36) schrittweise erfolgt.Reactive injection molding process for the production of molded parts (18) made of plastic with at least two areas (18, 28) of different properties, the plastic being cured with UV radiation (20, 36) in a cavity (10) of a tool (12), characterized in that the plastic of all areas (18, 28) is cured in a cavity (10) of the same tool (12) and the curing takes place step by step by irradiation with UV radiation (20, 36). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlung (20, 36) in jedem der Bestrahlungsschritte unterschiedliche Strahlungseigenschaften hat und/oder auf unterschiedliche Weise erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the UV radiation (20, 36) in each of the irradiation steps has different radiation properties and / or takes place in different ways. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Bereiche (28) wenigstens einen Teil der mit dem Werkzeug (12) in Kontakt stehenden Oberfläche (32) des Formteils (18) umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that one of the regions (28) comprises at least part of the surface (32) of the molded part (18) which is in contact with the tool (12). Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eines Bereichs (28) in der Kavität (10) des Werkzeugs (12) durch Bestrahlen mit UV-Strahlung (20) in einem Bestrahlungsschritt ausgehärtet wird, bevor weiterer Kunststoff in einen weiteren Bereich in die Kavität (10) des Werkzeugs (12) zugeführt und im nächsten Bestrahlungsschritt ausgehärtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic of an area (28) in the cavity (10) of the tool (12) is cured by irradiation with UV radiation (20) in one irradiation step, before further plastic is cured in another Area is fed into the cavity (10) of the tool (12) and cured in the next irradiation step. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des zuerst bestrahlten Bereichs (28), auf eine Werkzeugoberfläche (32) durch Rollauftrag, Sprühauftrag, Tauchen, Spritzguss oder eine andere Beschichtungstechnik aufgebracht wird.Procedure according to Claim 3 or 4th , characterized in that the plastic of the first irradiated area (28) is applied to a tool surface (32) by roller application, spray application, dipping, injection molding or another coating technique. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Eigenschaften der Bereiche (18, 28) die Materialzusammensetzung des Kunststoffs und/oder die Härte des ausgehärteten Kunststoffs umfassen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the different properties of the areas (18, 28) include the material composition of the plastic and / or the hardness of the hardened plastic. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlung (20, 36) unterschiedliche Wellenlängen aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the UV radiation (20, 36) has different wavelengths. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Strahlung (20, 36) eine unterschiedliche Intensität, Dosis und/oder unterschiedliche Bestrahlungsdauer für jeden Bestrahlungsschritt aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the UV radiation (20, 36) has a different intensity, dose and / or different irradiation duration for each irradiation step. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Werkzeug (22) in Kontakt stehende Oberfläche des Formteils (18) einen Bereich bildet, der mit UV-Strahlung (20) in einem Wellenlängenbereich zwischen 280 nm und 330 nm bestrahlt wird und der übrige Bereich des Formteils (18) mit UV-Strahlung (36) zwischen 340 nm und 440 nm bestrahlt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the molded part (18) in contact with the tool (22) forms an area which is irradiated with UV radiation (20) in a wavelength range between 280 nm and 330 nm and the remaining area of the molded part (18) is irradiated with UV radiation (36) between 340 nm and 440 nm. Werkzeug (12) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, enthaltend ein eine Kavität (10) bildendes Werkzeug (12), gekennzeichnet durch wenigstens eine Strahlungsquelle (24, 34) zur Erzeugung von UV-Strahlung (20, 36) mit welcher in der Kavität (10) befindliches Material bestrahlbar ist.Tool (12) for performing a method according to one of the Claims 1 to 8th , containing a tool (12) forming a cavity (10), characterized by at least one radiation source (24, 34) for generating UV radiation (20, 36) with which material located in the cavity (10) can be irradiated. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle (24, 34) steuerbar ist, so dass die UV-Strahlung (20, 36) mit unterschiedlichen Frequenzen, zeitlichen Abstrahlprofilen, Intensitäten oder anderen Eigenschaften abgestrahlt wird.Tool after Claim 10 , characterized in that the radiation source (24, 34) is controllable, so that the UV radiation (20, 36) is emitted with different frequencies, temporal emission profiles, intensities or other properties. Werkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Strahlungsquellen (24, 34) zur Erzeugung von UV-Strahlung (20, 36) mit wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen vorgesehen sind.Tool after Claim 9 or 10 , characterized in that at least two radiation sources (24, 34) are provided for generating UV radiation (20, 36) with at least two different wavelengths. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Strahlungsquellen (24, 34) zur Erzeugung von UV-Strahlung (20, 36) mit wenigstens zwei unterschiedlichen, Strahlungsintensitäten oder anderen unterschiedlichen Abstrahleigenschaften vorgesehen sind.Tool after one of the Claims 9 to 11 , characterized in that at least two radiation sources (24, 34) are provided for generating UV radiation (20, 36) with at least two different radiation intensities or other different radiation properties. Werkzeug nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (12) eine an die Kavität (10) angrenzende Werkzeugoberfläche (22, 32) aufweist durch welche die UV-Strahlung (20, 36) in die Kavität (10) leitbar ist.Tool according to one of the preceding Claims 9 to 13 , characterized in that the tool (12) has a tool surface (22, 32) adjoining the cavity (10) through which the UV radiation (20, 36) can be guided into the cavity (10). Werkzeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugoberfläche (22) wenigstens teilweise transparent für die UV-Strahlung (20, 36) ist.Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 14th , characterized in that the tool surface (22) is at least partially transparent to the UV radiation (20, 36). Werkzeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle von einer oder mehreren UV-LEDs (24, 34) gebildet ist.Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 15th , characterized in that the radiation source is formed by one or more UV LEDs (24, 34). Werkzeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 16, gekennzeichnet durch Lichtwellenleiter (130) über welche die UV-Strahlung zu der an die Kavität angrenzende Werkzeugoberfläche leitbar ist.Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 16 , characterized by optical waveguides (130) via which the UV radiation can be guided to the tool surface adjoining the cavity. Werkzeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 17, gekennzeichnet durch Kühlmittel (38) zum Kühlen der Strahlungsquelle (24, 34) und des Werkzeugs (12).Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 17th , characterized by coolant (38) for cooling the radiation source (24, 34) and the tool (12). Werkzeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 16, gekennzeichnet durch einen Roboterarm oder andere steuerbare Mittel zum automatisierten Auftragen von Reaktivharz auf eine Werkzeugoberfläche (32).Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 16 , characterized by a robot arm or other controllable means for the automated application of reactive resin to a tool surface (32). Werkezeug (12) nach einem der vorgehenden Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Kavität (10) angrenzende Oberfläche (32) des Werkzeugs zumindest teilweise mit einer Struktur oder Mikrostruktur versehen ist.Tool (12) according to one of the preceding Claims 9 to 17th , characterized in that the surface (32) of the tool adjoining the cavity (10) is at least partially provided with a structure or microstructure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022109773A1 (en) 2022-04-22 2023-10-26 Grupo Antolin Ingenieria, S.A.U. Method for producing an injection molded part

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19626594B4 (en) * 1996-06-26 2005-06-23 Yasuo Yokohama Kurosaki Injection mold for polymers
DE102007042755A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-27 Toshiba Kikai K.K. Mold for an injection molding device
DE102009032924A1 (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Elringklinger Ag Method for forming and fixing elastomer, contoured sealing medium to substrate or carrier i.e. control plate for vehicle-electric-hydraulically actuatable automatic transmission, involves applying substrate or carrier with inserted medium
WO2012130717A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Votteler Lackfabrik Gmbh & Co. Kg Method and device for coating the surface of three-dimensionally shaped components

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101844389B (en) 2009-03-27 2013-02-06 金宇轩 Processing method of intramode coating integrated system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19626594B4 (en) * 1996-06-26 2005-06-23 Yasuo Yokohama Kurosaki Injection mold for polymers
DE102007042755A1 (en) * 2006-09-08 2008-03-27 Toshiba Kikai K.K. Mold for an injection molding device
DE102009032924A1 (en) * 2009-07-14 2011-02-03 Elringklinger Ag Method for forming and fixing elastomer, contoured sealing medium to substrate or carrier i.e. control plate for vehicle-electric-hydraulically actuatable automatic transmission, involves applying substrate or carrier with inserted medium
WO2012130717A1 (en) * 2011-03-30 2012-10-04 Votteler Lackfabrik Gmbh & Co. Kg Method and device for coating the surface of three-dimensionally shaped components

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022109773A1 (en) 2022-04-22 2023-10-26 Grupo Antolin Ingenieria, S.A.U. Method for producing an injection molded part

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