DE19531143C2 - Verfahren zum Herstellen eines Kunststofformteils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofformteils mit zumindest einer Dekormaterialbahn in einem zwei Werkzeughälften aufweisenden Formprägewerkzeug.

Durch die EP 0 480 153 A2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofformteils bekanntgeworden, bei dem eine plastifizierte Kunststoffmasse im plastifizierten Zustand einer offenen Formkavität eines aus unterer und oberer Werkzeughälfte bestehenden Formwerkzeugs zugeführt und durch Schließen des Werkzeugs formgebend verpreßt wird. Um mit dem Verfahren relativ einfach und kostengünstig aufge­ wertete Oberflächen an Kunststofformteilen erzielen zu können, ist vorgesehen, daß die plastifizierte Kunststoffmasse gegen zumindest eine zwischen den Werkzeughälften angeordnete Dekormaterialbahn formgebend verpreßt wird. Bei dem erwähnten Verfahren erfolgt das Einbringen der Kunststoffmasse durch Ablegen derselben in die Form­ kavität.

Mit einem anderen Verfahren, wie es durch die EP 0 333 198 B1 bekannt­ geworden ist, wird angestrebt, einen mehrlagigen geformten Gegenstand mit einem Kunststoffkörper und einem Hautmaterial zu schaffen, der einen guten Griff aufweist. Um dies zu erreichen, weist das bekannte Verfahren verschie­ dene Verfahrensschritte auf. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Hautmaterial zwischen einem Preßstempel und einem Gesenk, die an einer Klemmeinrichtung befestigt sind, eingebracht. Der zweite Verfahrensschritt sieht den Beginn des Schließvorgangs von Preßstempel und Gesenk und das Einbringen einer Harzschmelze für den Harzkörper durch einen im Gesenk vorgesehenen Harzschmelzkanal zwischen das Hautmaterial und den Preß­ stempel oder das Gesenk vor, wobei das Schließen der Preßform zeitweilig unterbrochen oder die Schließgeschwindigkeit verringert werden soll. Im dritten Schritt schließlich erfolgt ein weiteres Schließen der Preßwerkzeuge bis zur lichten Höhe des Hohlraums, um das Formpressen zu beenden.

In der DE 25 48 318 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten von Folienmate­ rial beliebiger Gestalt mit einer spritz- und preßbaren, das Folienmaterial stabilisierenden Masse beschrieben, bei dem das zunächst ebene, erwärmte Folienmaterial mittels eines Niederhalters an den beweglichen, eine der spä­ teren Gestalt des Folienmaterials angepaßte Oberfläche aufweisenden Form­ teil einer Spritzgießform angedrückt wird, das Folienmaterial danach durch Unterdruck auf die Oberfläche des beweglichen Formteils gezogen wird, an­ schließend bei an das feststehende Formteil der Spritzgießvorrichtung heran­ gefahrenen, beweglichen Formteil in den zwischen Folienmaterial und fest­ stehenden Formteil verbleibenden Spalt die Masse langsam eingespritzt wird und diese Masse schließlich durch weiteres Zusammenfahren der beiden Formteile in der erforderlichen Dicke ausgepreßt und auf das Folienmaterial verteilt wird. Das feststehende Formteil ist dachförmig ausgebildet, und die Masse wird im höchsten Bereich langsam eingespritzt, wobei sie sich gleich­ mäßig in einem überall gleich weiten Spalt verteilt.

Aus der DE 27 53 870 A1 ist des weiteren ein Verfahren zur Formung eines zusammengesetzten polymeren Artikels, der sich aus einem Substrat und einer für spezielle Aufgaben geeigneten, auf der Oberfläche des Substrats liegenden Haut vorbestimmter Dicke zusammensetzt entnehmbar, bei dem das Substrat zuerst geformt und wenigstens teilweise ausgehärtet und dann die für Spezialaufgaben geeignete Haut an Ort und Stelle auf die Substratoberfläche aufgeformt wird, und bei dem das Substrat zwischen trennbaren Formteilen geformt wird, die in einer ersten, völlig geschlossenen Stellung so zusam­ menwirken, daß sie einen Formhohlraum bestimmen, der in Größe und Form dem Substrat entspricht und die ineinander mit Passung dichtend eingreifen, das geformte Substrat anschließend im Formhohlraum aushärtet, dann eines der Formhälften von der Oberfläche des Substrats zur Ausbildung eines ersten, dazwischen liegenden Spalt getrennt wird, der größer als die vorbe­ stimmte Dicke der Haut, jedoch klein genug ist, daß die Formhälften nicht vollständig getrennt sind, wonach eine abgemessene Menge an hautbildendem Material in den Spalt derartig eingespritzt wird, daß das Substrat im Hohl­ raum während der Trennbewegung im wesentlichen hydraulisch durch den Druck des eingespritzten, hautbildenden Material unbeweglich gehalten wird, wobei die Menge an hautbildendem Material zur Bildung einer Haut vorbe­ stimmter Dicke ausreicht, jedoch den Spalt nicht zu füllen vermag, anschlie­ ßend zur Formung des hautbildenden Materials die Formhälften gegeneinan­ der bewegt werden, so daß der Spalt bis auf einen zweiten, der vorbestimmte Hautdicke angemessenen Spalt verkleinert wird und das eingespritzte, haut­ bildende Material im wesentlichen gleichförmig durch den zweiten Spalt hin­ durch und über die Oberfläche des Substrats verteilt wird, der Druck auf­ rechterhalten wird, während sich das hautbildende Material mit der Ober­ fläche des Substrats verbindet und in ausreichendem Maße so verfestigt, daß ein vollstandiges Auseinanderfahren der Formhälften ohne Beschädigung der gebildeten Haut möglich ist und schließlich der zusammengesetzte Artikel aus dem Formhohlraum entfernt wird. Das hautbildende Material wird auf die Oberfläche des geformten Substrats aufgebracht, um Porösitäten, Einfall­ stellen sowie Verfärbungen oder Flecken auf der Oberfläche zu beseitigen. Um das hautbildende Material in das Formprägewerkzeug einzubringen, wird zwischen einer Werkzeughälfte und dem geformten Substrat ein Abstand von 0,254 mm hergestellt, in den eine Zwei-Komponenten-Masse aus einer Poly­ esterkomponente und einer Isozyanatkomponente eingespritzt wird. Nach dem Einbringen dieser Zwei-Komponenten-Masse wird der Abstand auf 0,1 bis 0,13 mm verringert, wodurch diese Masse über die gesamte Oberfläche des Substrats verteilt wird und alle mangelhaften Stellen bedeckt und ausfüllt. Nach dem Aushärten dieser Masse und dem vollständigen Aushärten des Substrats wird der zusammengesetzte Artikel aus der Form entnommen.

Der Erfindung liegt das nachfolgend beschriebene Problem zugrunde:
Komplizierte Kunststofformteile, wie z. B. Armaturentafeln für Fahrzeuge weisen oftmals steile Formteilflanken auf. Bei solchen steilen Formteilflan­ ken verhalten sich die Spaltverhältnisse des Formhohlraums im Formpräge­ werkzeug beim Quellflußverfahren (hierunter ist ein Verfahren zu verstehen, bei dem die plastifizierte Kunststoffmasse durch einen Heißkanal in den Formhohlraum eingespritzt wird) oftmals sehr ungünstig. Es besteht durch enge Quellspalte die Gefahr, daß schon bei der Vorverteilung der plastifizier­ ten Kunststoffmasse hohe Forminnendrücke auftreten oder die Massevertei­ lung während des Einspritzens nur in große Spalträume erfolgt. Bei Versu­ chen, eine Lösung dieses Problems zu finden, hat man einfach den Quellspalt vergrößert, wobei allerdings negative Einflüsse auf die Formteilqualität fest­ gestellt werden mußten. So kann z. B. bei einem relativ großen Spalt der Massenkuchen leicht abgleiten, insbesondere dann, wenn sich die Einspritz­ düse des Heißkanals auf eine schräge Werkzeugflanke befindet. Auch wurde festgestellt, daß es bei einem vergrößerten Quellspalt zu einer extre­ men Freistrahlbildung des ersten Masseaustritts kommen kann, der in einem Bereich außerhalb des sich nachfolgend bildenden Quellkuchens liegt und somit eine punktuell hohe Druckbelastung durch Abkühleffekte dieses Mas­ sepfropfens beim anschließenden Verprägen entsteht. Dies führt dann zu einer bleibenden optischen Beeinträchtigung der Formteiloberfläche.

Ausgehend von dieser Problemstellung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofformteils mit zumindest einer Dekormaterialbahn in einem zwei Werkzeughälften aufweisenden Formprägewerkzeug vorgeschlagen, das erfindungsgemäß aus den Schritten:

• a) Einlegen der einen Formhohlraum überspannenden Dekormaterialbahn in das geöffnete Formprägewerkzeug,
• b) Schließen des Formprägewerkzeugs und Vorpositionieren der Dekor­ materialbahn innerhalb des zwischen den Werkzeughälften ausgebilde­ ten Formhohlraums,
• c) Öffnen des Formprägewerkzeugs und Einbringen einer plastifizierten Kunststoffmasse durch einen Heißkanal in den sich während des Ein­ bringens und gleichzeitiger weiterer Öffnungsbewegung des Formprä­ gewerkzeugs fortlaufend vergrößernden Formhohlraum,
• d) Schließen des Formprägewerkzeugs nach Abschluß des Einbringens der plastifizierten Kunststoffmasse und formgebendes Verpressen der Kunststoffmasse im Formhohlraum

besteht.

Im einzelnen wird also zunächst eine Dekormaterialbahn in das Formpräge­ werkzeug eingelegt und z. B. mittels eines Spannrahmens nachrutschbar fest­ geklemmt. Danach wird das Formprägewerkzeug geschlossen, wobei der Werkzeugkern der einen Werkzeughälfte unterstützend wirkt, um die Dekor­ materialbahn in die Konturen der Matrize der anderen Werkzeughälfte zu drücken. Bei Dekormaterialbahnen in Form von Schaumfolien wirkt sich die­ ser Vorpositioniervorgang insbesondere bei kleinen Radien positiv aus, wäh­ rend er bei Dekormaterialbahnen aus Textilmaterialien als Dekorvorholung dient, bei dem das Textilmaterial aus dem Spannrahmen nachrutscht. Sodann wird das Formprägewerkzeug mit einer Geschwindigkeit, die analog der Prägegeschwindigkeit sein kann, geöffnet und gleichzeitig oder bei Erreichen eines definierten Spaltmaßes eine plastifizierte Kunststoffmasse durch den Heißkanal in den Formhohlraum während der Öffnungsbewegung einge­ spritzt. Während des Einspritzens der Kunststoffmasse vergrößert sich das Spaltmaß fortlaufend bis der Formfüllvorgang beendet ist und das Form­ prägewerkzeug entsprechend dem Prägehubprofil der zugehörigen Schließ­ einheit wieder geschlossen wird.

Ein erster besonderer Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens be­ steht darin, daß bei Beginn des Masseeinspritzens ein relativ kleiner Spalt im Formprägewerkzeug vorhanden ist, so daß Freistrahleffekte nicht auftreten können. Vielmehr kann nun ein gleichmäßiger Quell­ kuchen entstehen, dessen großflächiger Kontakt mit der Dekormaterial­ bahn ein Abgleiten der Kunststoffmasse, sogar bei steilen Einspritz­ schrägen im Formprägewerkzeug verhindert. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemaßen Maßnahmen ist darin zu sehen, daß durch die stetige Öffnungsbewegung des Formprägewerkzeugs während der Einspritzphase sich der Spalt stetig vergrößert, was sich, insbesondere bei steilen Werkzeugflanken, positiv auf die Massevorverteilung auswirkt, denn dadurch kommt es bei der späteren Verprägung und Formteilfüllung zu niedrigen Forminnendrücken. Zusätzlich kann bei in der Größe zunehmenden Spaltmaßen eine höhere Einspritzgeschwindigkeit gewählt werden, die die Taktzeit verkürzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der beigefüg­ ten Zeichnungen näher erläutert, und es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht des Formprägewerkzeugs bei Beginn der Öffnungsbewegung und

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Formprägewerkzeugs bei Beginn der Schließbewegung.

Das Formprägewerkzeug weist eine untere aufgespannte Werkzeughälfte 1 mit einem Werkzeugkern 2 und eine in bezug darauf auf und ab beweg­ lich angeordnete obere Werkzeughälfte 3 auf, die als Matrize dient. Zwischen den Werkzeughälften 1 und 3 ist ein Formhohlraum 4 ausge­ bildet. Bei der Herstellung von komplizierten Kunststofformteilen ergeben sich oftmals steile Formteilflanken von 30°-80°, wodurch sich die Spaltverhältnisse des Formhohlraums 4, wie insbesondere in Fig. 1 gezeigt beim Quellflußverfahren sehr ungünstig verhalten. Es besteht durch die in Fig. 1 dargestellten Quellspalte des Formhohl­ raums 4 die Gefahr, daß schon bei der Vorverteilung der Kunststoff­ masse 5, die durch den Heißkanal 6 in den Formhohlraum 4 eingespritzt wird, hohe Forminnendrücke auftreten oder die Masseverteilung während des Einspritzens nur in die großen Spalträume 41, 42 nicht hingegen in die engen Spalträume 43 erfolgt.

Gemäß der Erfindung wird im ersten Verfahrensschritt das Formpräge­ werkzeug in nicht näher dargestellter Weise so weit geöffnet, daß eine im weitesten Sinne zu verstehende Dekormaterialbahn 7 (vgl. insoweit die in der EP 0 480 153 A2 angeführten Beispiele) zwischen den Werkzeughälften 1 und 3 angeordnet werden kann. Sodann wird das Formprägewerkzeug geschlossen, wobei es zum Vorpositionieren der Dekormaterialbahn 7 kommt. Das so vorbereitete Formprägewerkzeug wird nun in Pfeilrichtung nach Fig. 1 bereichsweise geöffnet, womit sich die Spaltverhältnisse des Formhohlraums 4 verbessern. Mit der Öffnungsbewegung erfolgt auch der Start zum Einspritzen der Kunst­ stoffmasse 5 in den Formhohlraum 4. Während des Einspritzens der Kunststoffmasse 5, vergrößert sich das Spaltmaß fortlaufend bis der Formfüllvorgang, wie in Fig. 2 gezeigt, beendet ist. Danach wird das Formprägewerkzeug in Pfeilrichtung nach Fig. 2 wieder ge­ schlossen, wobei es zum formgebenden Verpressen der Kunststoffmasse 5 im Formhohlraum 4 kommt.

Claims (1)

1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststofformteils mit zumindest einer Dekormaterialbahn (7) in einem zwei Werkzeughälften (1, 3) aufweisenden Formprägewerkzeug mit den Verfahrensschritten:

   • a) Einlegen der einen Formhohlraum (4) überspannenden Dekormaterialbahn (7) in das geöffnete Formprägewerkzeug,
   • b) Schließen des Formprägewerkzeugs und Vorpositionieren der Dekor­ materialbahn (7) innerhalb des zwischen den Werkzeughälften (1, 3) aus­ gebildeten Formhohlraums (4),
   • c) Öffnen des Formprägewerkzeugs und Einbringen einer plastifizierten Kunststoffmasse (5) durch einen Heißkanal (6) in den sich während des Einbringens und gleichzeitiger weiterer Öffnungsbewegung des Form­ prägewerkzeugs fortlaufend vergrößernden Formhohlraum (4),
   • d) Schließen des Formprägewerkzeugs nach Abschluß des Einbringens der plastifizierten Kunststoffmasse (5) und formgebendes Verpressen der Kunststoffmasse (5) im Formhohlraum (4).