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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Hinterspritzen eines flexiblen Obermaterials,
insbesondere Dekormaterials wie Stoff, Leder, Folie oder dergleichen,
mit Kunststoff gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Es ist bekannt, derartige Obermaterialien
mit Kunststoff zu hinterspritzen, so dass ein zweilagiges Formteil
aus Verbundmaterial entsteht. Derartige Verbundformteile finden
vielfältigen
Einsatz, beispielsweise in der Automobilindustrie als innere Türseitenverkleidungen,
Dachverkleidungen, Autositzteile oder dergleichen.
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Das Hinterspritzen mit Kunststoff
bietet den Vorteil, dass das flexible Obermaterial fest mit einem formstabilen
Trägermaterial
verbunden wird, so dass es auf einfache Weise an einer Unterkonstruktion
befestigt werden kann. Ein separates Bespannen und Festkleben des
Obermaterials an einem Trägermaterial
erübrigt
sich damit. Hinterspritzte Verbundteile ermöglichen somit eine schnelle,
einfache, kostengünstige
und qualitativ hochwertige Fertigung. Außerdem muss kein Kleber verwendet
werden, so dass auch unangenehme, häufig gesundheitsschädliche Ausdünstungen
vermieden werden.
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Beim Hinterspritzen muss darauf geachtet werden,
dass die oft empfindlichen Obermaterialien nicht beschädigt werden.
Hierzu wird der Kunststoff mit möglichst
geringem Druck in den formgebenden Raum, die so genannte Kavität, eingespritzt,
in der sich bereits das Obermaterial befindet. Der eingespritzte
Kunststoff drückt
dabei das Obermaterial an die Wand der Kavität. Um zu vermeiden, dass der eingespritzte
Kunststoff über
den Randbereich der Kavität
austritt, ist bei bekannten Spritzgießvorrichtungen die Matrizenformplatte
mit einer sogenannten Tauchkante versehen, das heißt einer
Verlängerung der
die Kavität
begrenzenden Wand der Matrizenformplatte. Diese Tauchkante ist bei
bekannten Spritzgießvorrichtungen
fester Bestandteil der Matrizenformplatte und bildet zusammen mit
einer gegenüberliegenden
Tauchkante des Formkerns einen Tauchkantenspalt, der mit einem Winkel
von 0 bis 180 Grad zur Werkzeugschließrichtung ausgebildet sein
kann. Das vor dem Hinterspritzen in die Kavität eingelegte Obermaterial erstreckt
sich auch in den Tauchkantenspalt hinein und wird beim vollständigen Schließen der
Spritzgießvorrichtung
im Tauchkantenspalt eingeklemmt.
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Hohe qualitative Anforderungen werden auch
an den Beschnitt, also das Abtrennen des Obermaterials am Ende der
Kavität
gestellt. Insbesondere bei Sichtbeschnitten, das heißt bei der
Herstellung von Verbundformteilen, bei denen der Beschnitt des Obermaterials
auch im verbauten Zustand des Verbundförmteils sichtbar bleibt, ist
ein qualitativ hochwertiger und möglichst exakter Beschnitt von
entscheidender Bedeutung.
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Aus der Druckschrift
DE 199 03 338 C1 ist eine
gattungsbildende Spritzgießvorrichtung
zum Hinterspritzen eines flexiblen Obermaterials bekannt, die das
Hinterspritzen des Obermaterials und das Abtrennen des Obermaterials
in einem Arbeitsgang erlaubt. Hierzu wird zum einen ein verschiebbarer Tauchkantenschieber
verwendet, an dem eine matrizenseitige Tauchkante ausgebildet ist.
Zum anderen ist ein verschiebbarer Trennschieber vorgesehen, an dem
die formkernseitige Tauchkante ausgebildet ist und der eine Scherkante
zum Abtrennen des Obermaterials am Ende der Kavität aufweist.
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Häufig
sind aber Sichtbeschnitte sowohl aus optischen Gesichtspunkten als
auch aufgrund der Gefahr des Ausfransens des Obermaterials unerwünscht. In
diesem Fall wurde bisher ein Umbug des Obermaterials vorgesehen.
Dabei wird das Obermaterial nicht ummittelbar am Ende der Kavität abgetrennt,
sondern ein über
das Ende der Kavität
hinausragender Teil des Obermaterials wird um das Kunststoffträgerteil
umgebogen und an der Rückseite
des Trägerteils
befestigt, zum Beispiel verklebt. Nachteil an diesem bekannten Verfahren
ist es aber, dass für den
Umbug ein eigener Arbeitsschritt notwendig ist, der zusätzlichen
Aufwand und zusätzliche
Kosten verursacht.
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Aus der französischen Patentschrift
FR 1 407 876 ist ein Verfahren
bekannt, welches bei dem Hinterspritzen des Obermaterials (Holz)
mit Kunststoff gleichzeitig das Obermaterial an den Randbereichen
einschließlich
der Schnittfläche
anspritzt, so dass sich ein mit Kunststoff überzogener Abschluss ergibt.
Nachteilig an diesem Verfahren ist aber, dass das Obermaterial vor
dem Kunststoffspritzen auf das benötigte Maß zugeschnitten werden muss.
Darüber hinaus
ist die Ausführung
des Kunststoffabschlusses des Obermaterials abhängig von der Genauigkeit des
Zuschnitts des Obermaterials und der Positionierung des Obermaterials
in der verwendeten Spritzgießvorrichtung.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Hinterspritzen
eines Obermaterials mit Kunststoff zu schaffen, die es in einem
Arbeitsgang ermöglicht,
ein flexibles Obermaterial zu hinterspritzen und das Obermaterial
abzutrennen, wobei mit geringem Aufwand ein qualitativ und optisch
hochwertiger Beschnitt sichergestellt ist und ein späteres Ausfransens
des Obermaterials an der Schnittkante sicher vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer
Vorrichtung und einem Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Bei der erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung
ist die matrizenseitige Tauchkante an einem verschiebbar gehalterten
Tauchkantenschieber und die formkernseitige Tauchkante an einem
verschiebbar geführten
Trennschieber ausgebildet. Des Weiteren ist eine Konturkavität vorgesehen,
die an der der Kavität
zugewandten Seite des Trennschiebers ausgebildet ist und sich zumindest
in einem Teilbereich mit der Kavität überlappt, so dass Kunststoff,
der in die Kavität
eingespritzt wird, auch in die Konturkavität abfließen kann.
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Nach dem Einspritzen des Kunststoffs
in die Kavität
und einer gewissen Verfestigung des Kunststoffs wird der Trennschieber
zusammen mit dem Tauchkantenschieber nach außen verschoben. Durch eine
an dem Trennschieber vorgesehene Scherkante wird dabei das Obermaterial
am Ende der Kavität
abgetrennt. Der Verschiebeweg wird dabei derart festgelegt, dass
die Konturkavität
nach dem Verschieben unterhalb der Beschnittkante des Obermaterials
zu liegen kommt. Dabei wird der Trennschieber zu einem Zeitpunkt
nach dem Einspritzen des Kunststoffs verschoben, zu dem der Verfestigungsgrad
des Kunststoffs es noch zulässt,
dass sich der Kunststoff nach dem Verschieben mit dem Obermaterial
an der Beschnittkante verbindet und somit einen qualitativ hochwertigen
und hohen optischen Anforderungen genügenden Teilabschluss bildet.
Außerdem
wird dadurch ein mögliches
Ausfransen des Obermaterials an der Beschnittkante sicher vermieden.
Durch geeignete Formgebung der Konturkavität und geeignete Farbwahl, zum
Beispiel im Farbton des Obermaterials, kann der optische Eindruck
gegebenenfalls weiter verbessert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Trennschieber genau so weit verschoben, dass die matrizenseitige
Begrenzungswand der Kavität durch
die äußere Begrenzungswand
der Konturkavität
fortgesetzt wird.
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Besonders vorteilhaft kann die Breite
der Konturkavität
an die Breite der Kavität
angeglichen werden, so dass nach dem Verschieben des Trennschiebers
die Kavität
inklusive der Beschnittkante des Obermaterials vollständig durch
die Konturkavität
abgedeckt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung
im geschlossenen Zustand
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2 einen
vergrößerten Detailausschnitt der
Spritzgießvorrichtung
von 1 im Bereich des Tauchkantenspalts
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3 eine
vergrößerte Detaildarstellung
der Spritzgießvorrichtung
von 1, wobei sich Tauchkantenschieber
und Trennschieber in der eingefahrenen Position befinden, die während des
Hinterspritzens eingenommen wird,
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4 eine
Darstellung gemäß 3, wobei sich Tauchkantenschieber
und Trennschieber in einer zurückgezogenen
Position nach dem Abtrennen des Obermaterials befinden und
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5 eine
Darstellung gemäß 3, wobei der Tauchkantenschieber
an einem Konturschieber verschiebbar gehaltert ist.
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Eine erfindungsgemäße Spritzgießvorrichtung
(1) weist eine Matrizenformplatte 1 und
eine Formkernplatte 2 auf. In der Matrizenformplatte 1 ist eine
Aussparung 3 mit einer vorgegebenen dreidimensionalen Form
vorgesehen. Die Formkernplatte 2 weist an ihrem vorderen
Ende einen Formkern 4 auf, dessen äußere Formgebung an die Form
der Aussparung 3 angepasst ist. Durch ein Verfahren der Matrizenformplatte 1 relativ
zur Formkernplatte 2 in Richtung des Pfeils 5 wird
der Formkern 4 in die Aussparung eingeführt oder aus dieser entfernt.
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Auch im vollkommen geschlossenen
Zustand, der in 1 dargestellt
ist, weist die Begrenzungswand 6 der Aussparung 3 zur äußeren Begrenzungswand 7 des
Formkerns 4 einen vorbestimmten Abstand auf, wodurch eine
Kavität 8 gebildet
wird. Die Form der Kavität 8 bestimmt
die Form des mittels eines Hinterspritzvorgangs herzustellenden
Endprodukts.
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In der Kavität 8 ist ein Obermaterial 9 aus
einem flexiblen Material, beispielsweise Stoff, Leder oder Folie,
angeordnet. Dieses Obermaterial 9 liegt an der matrizenseitigen
Begrenzungswand 6 an und erstreckt sich über den
Randbereich der Kavität 8 hinaus
in einen Tauchkantenspalt 10 hinein. Dieser Tauchkantenspalt 10 wird
durch einen an der Matrizenformplatte 1 verschiebbar gehalterten
Tauchkantenschieber 11 und durch einen an der Formkernplatte 2 verschiebbar
gehalterten Trennschieber 12 begrenzt. Alternativ hierzu
ist es auch möglich,
dass der Tauchkantenschieber 11 auf einem in 5 dargestellten Konturschieber 28 verschiebbar
ist. Der Konturschieber 28 ist seinerseits verschiebbar
an der Matrizenformplatte 1 gehaltert und begrenzt die
Kavität 8 matrizenseitig
in hinterschnittenen Bereichen.
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Wie aus den 1 bis 4 erkennbar,
verläuft der
Tauchkantenspalt 10 in dem an die Kavität 8 angrenzenden Bereich
zunächst
geradlinig weiter und biegt dann in einem Winkel von etwa 100° seitlich nach
außen
ab. Die Begrenzungswand des Tauchkantenschiebers 11, die
an die Begrenzungswand der Aussparung 3 geradlinig anschließt und sich
etwa bis zur Biegung des Tauchkantenspalts 10 erstreckt, wird
als matrizenseitige Tauchkante 13 bezeichnet. Die der matrizenseitigen
Tauchkante 13 gegenüberliegende
Begrenzungswand des Trennschiebers 12 wird als formkernseitige
Tauchkante 14 bezeichnet. Die Tauchkanten 13, 14 können zueinander
geringfügig
konisch verlaufen und einen sich nach oben öffnenden Winkel von beispielsweise
5° einnehmen. Der
Abstand der Tauchkanten 13 und 14 zueinander, das
heißt
das Tauchkantenspaltmaß,
ist im geschlossenen Zustand der Spritzgießvorrichtung kleiner als die
Dicke des Obermaterials 9, so dass das Obermaterial 9 während des
Hinterspritzvorgangs im Tauchkantenspalt 10 eingeklemmt
wird. Hierdurch wird einerseits das Obermaterial 9 fixiert
und an dererseits vermieden, dass Kunststoff aus der Kavität 8 in
den Tauchkantenspalt 10 austritt.
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Der Tauchkantenschieber 11 ist
querverschiebbar an der Matrizenformplatte 1 befestigt.
Der Tauchkantenschieber 11 kann somit von der in den 1 bis 3 dargestellten Stellung, in welcher
die Tauchkante 13 mit der Begrenzungswand 6 der
Aussparung 3 fluchtet, seitlich nach außen bewegt werden, wie in 4 dargestellt. Weiterhin
ist der Tauchkantenschieber 11 derart ausgebildet, dass
er einen schmäleren
vorderen Tauchkantenabschnitt 15 und einen verbreiterten
hinteren Abschnitt 16 aufweist. Zwischen den Abschnitten 15 und 16 wird
somit eine Schulter 17 gebildet, die als Anschlag zur Begrenzung
des Verschiebewegs des Tauchkantenschiebers 11 nach innen
dient. Die Schulter 17 wirkt mit einem Spaltmaßeinstellelement 18 zusammen,
das als Gegenanschlag dient und in einem Aufnahmeraum 19 der
Matrizenformplatte 1 festgelegt ist. Die an der Matrizenformplatte 1 anliegende
obere Begrenzungswand 20 des Tauchkantenschiebers 11 liegt
in der stirnseitigen Begrenzungsebene der Kavität 8 im geschlossenen
Zustand der Spritzgießvorrichtung.
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Der Verschiebeweg des Trennschiebers 12 nach
innen kann beispielsweise dadurch begrenzt werden, dass die Stirnseite 25 des
Trennschiebers 12 an einem stirnseitigen Anschlag 26 der
Formkernplatte 2 oder des Formkerns 4 anschlägt. Zwischen dem
Trennschieber 12 und dem stirnseitigen Anschlag 26 können nicht
dargestellte Einstellelemente ähnlich
dem Spaltmaßeinstellelement 18 vorgesehen sein.
Weiterhin ist es auch ohne weiteres möglich, dass der Trennschieber 12 und
die Formkernplatte 2 oder der Formkern 4 ähnliche
vorspringende Schultern wie der Tauchkantenschieber 11 und
die Matrizenformplatte 1 aufweisen, die als Anschläge zur Bestimmung
des Verschiebeweges des Trennschiebers 12 nach innen und
damit auch zur Einstellung des Tauchkantenspaltmaßes dienen.
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Der an der Formkernplatte 2 gehalterte Trennschieber 12 ist
in gleicher Weise und in gleicher Richtung verschiebbar wie der
Tauchkantenschieber 11. Hierzu weist der Trennschieber 12 eine
obere Begrenzungswand 22 auf, die mit der oberen Begrenzungswand 20 des
Tauchkantenschiebers 11 fluchtet. Die Übergangsstelle zwischen der
formkernseitigen Tauchkante 14 und der oberen Begrenzungswand 22 ist
als scharfkantige Scherkante 23 ausgebildet. Wird der Trennschieber 12 zusammen
mit dem Tauchkantenschieber 11 nach dem Hinterspritzvorgang
seitlich nach außen
bewegt, wie in 4 dargestellt,
so schert die Scherkante 23 das Obermaterial an der Übergangsstelle
zwischen Kavität 8 und Tauchkantenspalt 10 ab,
wobei die Scherkante 23 mit einer Scherkante 23a der
Matrizenformplatte 1 zusammenwirkt: Die Bewegungsrichtung
des Trennschiebers 12 verläuft bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
in einem Winkel von etwa 100° quer zum
Obermaterial 9.
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Weiterhin ist an der der Kavität (8)
zugewandten Seite des Trennschiebers 12 eine Konturkavität 24 vorgesehen,
die sich in Form einer Aussparung von der oberen Begrenzungswand 22 in
den Trennschieber 12 hineinerstreckt. Während des Hinterspritzvorgangs,
also bei einer Stellung des Trennschiebers 12, wie in den 1 bis 3 dargestellt, überlappen sich die Kavität 8 und
die Konturkavität 24 zumindest
in einem Teilbereich, so dass Kunststoff, der in die Kavität 8 eingespritzt
wird auch in die Konturkavität 24 abfließen kann.
Der Verschiebeweg des Trennschiebers 12 und des Tauchkantenschiebers 11 wird
derart festgelegt, dass die Konturkavität 24 nach dem Verschieben,
wie in 4 dargestellt,
unterhalb der Beschnittkante 21 des Obermaterials liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird der Verschiebeweg derart festgelegt, dass die matrizenseitige
Begrenzungswand 6 der Kavität 8 durch die äußere Begrenzungswand 27 der
Konturkavität 24 im
wesentlichen fortgesetzt wird. Besonders vorteilhaft kann nach dem
Verschieben des Trennschiebers auch die formkernseitige Begrenzungswand 7 unmittelbar
in die äußere Begrenzungswand 27 der
Konturkavität 24 übergehen,
so dass die Kavität 8 inklusive
der Beschnittkante 21 des Obermaterials 9 vollständig durch
die Konturkavität 24 abgedeckt
wird. Die äußere Form
der Konturkavität 24 spielt
für die Erfindung
keine Rolle und kann nahezu beliebig festgelegt werden.
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Nachfolgend wird die Fertigung eines
hinterspritzten Produkts mittels der erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung
näher erläutert: Bei
geöffneter Spritzgießvorrichtung
befindet sich der Formkern 4 zunächst außerhalb der matrizenseitigen
Aussparung 3. Der Taukantenschieber 11 und der
Trennschieber 12 befinden sich in ihrer inneren Position, das
heißt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
ganz links.
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In dieser Stellung wird das Obermaterial 9 in die
Aussparung 3 eingelegt, wobei die Randbereiche des Obermaterials 9 über die
matrizenseitige Tauchkante 13 gezogen und weiter außen beispielsweise mittels
Stiften fixiert werden.
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Anschließend wird die Matrizenformplatte 1 in
Richtung der Formkernplatte 2 verfahren, so dass der Formkern 4 in
die Aussparung 3 eintaucht. Die Spritzgießvorrichtung
wird vorzugsweise zunächst noch
nicht vollständig
geschlossen, sondern bleibt zunächst
noch wenige Millimeter geöffnet.
Der Kunststoff wird über
eine nicht dargestellte, innerhalb des Formkerns 4 liegende
Spritzdüse
in die Kavität 8 eingespritzt.
Der eingespritzte Kunststoff drückt
das Obermaterial 9 an die matrizenseitige Begrenzungswand 6 und
verteilt sich von einem mittigen Bereich nach außen zu den Randbereichen der
Kavität 8 und insbesondere
auch in die Konturkavität 24.
Auch in diesem noch leicht geöffneten
Zustand der Spritzgieß vorrichtung
wird ein unerwünschtes
Austreten von Kunststoff in Bereiche außerhalb der Kavität 8 und
der Konturkavität 24 durch
die obere Begrenzungswand 22 des Trennschiebers 12 und
die formkernseitige Tauchkante 14 und matrizenseitige Tauchkante 13 verhindert.
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Während
des Hinterspritzvorgangs, bei dem der Kunststoff fest mit dem Obermaterial 9 verbunden
wird und die Konturkavität 24 mit
Kunststoff gefüllt
wird, wird die Spritzgießvorrichtung
vollständig geschlossen,
so dass sie die in 1 gezeigte
Position einnimmt. Das Obermaterial 9 wird nun im Tauchkantenspalt 10 etwas
zusammengedrückt.
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Mit dem Hinterspritzvorgang kann
vorzugsweise auch erst nach dem vollständigen Schließen der
Spritzgießvorrichtung
begonnen werden.
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Nach Beendigung des Hinterspritzvorgangs und
einer gewissen Verfestigung des Kunststoffmaterials wird nun der
Trennschieber 12 zusammen mit dem Tauchkantenschieber 11 seitlich
nach außen
gezogen, wie in 4 gezeigt
ist. Hierbei schert die Schneidkante 23 das Obermaterial 9 ab.
Das Verschieben des Trennschiebers erfolgt so weit, bis die Konturkavität 24 unterhalb
der Beschnittkante 21 des Obermaterials 9 liegt.
Der Zeitpunkt des Verschiebens des Trennschiebers 12 und
des Tauchkantenschiebers 11 ist dabei vorzugsweise so zu
wählen, dass
der Verfestigungsgrad des eingespritzten Kunststoffs nach dem Verschieben
ein Verbinden des Kunststoffs mit dem Obermaterial an der Beschnittkante 21 erlaubt.
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Nach vollständiger Verfestigung des Kunststoffs
wird die Spritzgießvorrichtung
wieder vollständig
geöffnet
und das fertige Endprodukt mittels nicht dargestellter Auswurfeinrichtungen
vom Formkern 4 entfernt.
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- 1
- Matrizenformplatte
- 2
- Formkernplatte
- 3
- Aussparung
- 4
- Formkern
- 5
- Pfeil
- 6
- Begrenzungswand
- 7
- Begrenzungswand
- 8
- Kavität
- 9
- Obermaterial
- 10
- Tauchkantenspalt
- 11
- Tauchkantenschieber
- 12
- Trennschieber
- 13
- matrizenseitige
Tauchkante
- 14
- formkernseitige
Tauchkante
- 15
- Tauchkantenabschnitt
- 16
- Abschnitt
- 17
- Schulter
- 18
- Spaltmaßeinstellelement
- 19
- Aufnahmeraum
- 20
- obere
Begrenzungswand (Tauchkantenschieber)
- 21
- Beschnittkante
- 22
- obere
Begrenzungswand (Trennschieber)
- 23
- Scherkante
(Trennschieber)
- 23a
- Scherkante
(Matrizenformplatte)
- 24
- Konturkavität (Trennschieber)
- 25
- Stirnseite
(Trennschieber)
- 26
- Anschlag
(Trennschieber)
- 27
- Begrenzungswand
(Trennschieber)
- 28
- Konturschieber