DE19607992A1 - Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießformteils aus thermoplastischem Kunststoff und Spritzgießformteil - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießformteils aus thermoplastischem Kunststoff und Spritzgießformteil

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießformteils aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff mit mindestens einem integrierten Hohlraum in einer Formkavität,
  • - wobei die kavitätsbegrenzende Wandung des Spritzgießformteils unmittelbar durch den thermoplastischen Kunststoff gebildet wird und
  • - wobei für die Herstellung des Spritzgießformteils das Gasinnen­ druckverfahren verwendet wird.
Desweiteren betrifft die Erfindung ein Spritzgießformteil aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff mit mindestens einem integrierten Hohlraum sowie die Verwendung eines Spritzgießformteils mit Hohl­ stellen.
Beim sog. Gasinnendruckverfahren wird während des Spritzgieß­ prozesses von Kunststoff-Formteilen Druckfluid, insbesondere Druckgas, in das noch schmelzeflüssige Kunststoffmaterial in der Werkzeugkavität injiziert. Hierdurch bildet sich im Inneren des Formteils ein Gashohlraum. Das führt zu verschiedenen Vorteilen: Zum einen wird durch das unter Druck stehende Gas im Inneren des Teils vermieden, daß sich auf der Oberfläche des Formteils während des Abkühlens des Kunststoffes Einfallstellen bilden, die ansonsten durch die Volumen­ kontraktion des Materials zu befürchten wären. Zum anderen wird das Formteil mit Hohlraum leichter als ein vergleichbares Teil in massiver Bauweise. Schließlich wird durch das Gasinnendruckverfahren auch weniger Kunststoffmaterial verbraucht, als dies bei massiven Teilen der Fall wäre.
Grundsätzlich eignet sich das Gasinnendruckverfahren für ein großes Spektrum von Formteilen, für das die obigen Vorteile genutzt werden sollen.
In der EP 0 404 222 B1 wird auf die Herstellung eines Kunststoffkastens abgestellt. Hierbei wird insbesondere an Flaschenkästen gedacht, die zwecks leichterem Transport hohl ausgeführt werden sollen. Ein weiterer Aspekt ist dort, daß der Bereich des Tragegriffs dick und hohl ausgeführt werden soll, um ein angenehmeres Tragen des Kastens zu ermöglichen.
Die DE 42 09 600 C2 bezieht sich auf die Anwendung des Gasinnen­ druck-Verfahrens für Kraftfahrzeug-Innenausbauteile. Das Verfahren wird insbesondere angewendet für Türinnenverkleidungen, Verklei­ dungsteile für die Instrumententafel, Säulenverkleidungsteile und Mittelkonsolteile für Kraftfahrzeuge.
In der DE 43 16 268 A1 ist beschrieben, wie das Gasinnendruckverfahren bei der Herstellung von Möbelteilen aus Kunststoffen eingesetzt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere vorteilhafte Anwendungen für das Gasinnendruckverfahren zu finden, in denen sich die bekannten Vorteile nutzen lassen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen eines Fensterrahmens oder Fensterflügels für ein Gebäude Druckfluid in die noch schmelzflüssige thermoplastische Kunststoffmasse injiziert wird, so daß sich in gewünschten Bereichen Hohlräume ausbilden.
Dieses Verfahren erweist sich deshalb als besonders vorteilhaft, weil neben den bekannten Vorteilen andere neue hinzukommen:
Der Fensterflügel kann bezüglich der Verteilung der Hohlräume so ausgestaltet werden, daß die Hohlstellen zu einem geringeren Massenträgheitsmoment um die Schwenkachse des Flügels führen. D. h. die Drehträgheit des Flügels kann durch Gewichtsersparnis in den Bereichen, die von der Drehachse weit entfernt sind, gering gehalten werden. Dies ermöglicht eine leichtere Handhabung des Fensters.
Weiterhin erwies sich als vorteilhaft, daß sich durch die Einlagerung von Hohlstellen in Fensterflügel und -rahmen eine bessere Wärmeisolation ergibt, was unter dem Aspekt der Einsparung von Heizenergie in Gebäuden eine hohe Bedeutung hat.
Der an sich bekannte Vorteil des Vermeidens von Einfallstellen an der Formteiloberfläche spielt bei der Herstellung von Kunststoff-Fenstern ebenfalls eine große Rolle, da die Anforderungen an die Oberflächenqualität sehr hoch sind und häufig nur durch die sonst übliche Extrusion von Fensterprofilen erreicht wird. Demgegenüber stellt die Herstellung von Fensterrahmen und -flügeln im Spritzgießverfahren eine wesentliche Produktionsprozeß-Vereinfachung dar.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß als thermoplastisches Kunststoffmaterial Polyvinylchlorid (PVC) eingesetzt wird.
Ferner ist weiterbildend vorgesehen, daß vor dem Schließen des Werkzeugs Einlegeteile, insbesondere Riegel-, Verstärkungs- und Peripherieteile des Fensterrahmens oder des Fensterflügels, in das Werkzeug eingelegt werden, die während des Spritzgießvorgangs umspritzt werden. Dies führt zu einem entsprechend einfacheren und wirtschaftlicheren Fertigungsprozeß.
Um Fensterrahmen bzw. -flügel gleich durch den Spritzgießprozeß weitgehend einbaufertig herzustellen, ist weiterhin vorgesehen, daß neben dem mindestens einen thermoplastischen Kunststoff auch mindestens ein Lack in das Werkzeug eingespritzt wird, so daß der Fensterrahmen oder Fensterflügel (1) durch den Spritzgießprozeß zumindest teilweise von dem Lack ummantelt wird.
Schließlich kann auch durch den Spritzgießprozeß selber gleich die Fensterscheibe eingebracht werden, weshalb vorgesehen ist, daß die Fensterscheibe des Fensters bei der Herstellung eines Fensterflügels (1) in das Werkzeug eingelegt und durch den Spritzgießprozeß umspritzt wird.
Die Fensterscheibe kann dabei aus Glas oder Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat (PC), besteht. Sie kann ferner ein Metallgitter aufweisen.
Das erfindungsgemäße Spritzgießformteil aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff mit mindestens einem integrierten Hohlraum, der bei der Produktion des Formteils durch Injektion von Druckfluid hergestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgießformteil ein Fensterrahmen oder ein Fensterflügel für ein Gebäude ist, der in gewünschten Bereichen Hohlräume aufweist.
Der Fensterflügel (1) kann vorteilhafterweise eine umspritzte Fensterscheibe aufweisen, die aus Glas oder Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat (PC), bestehen kann; sie kann ein Metallgitter aufweisen.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines, insbesondere nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten, Spritzgießformteils mit Hohlstellen als Fensterrahmen oder Fensterflügel für ein Gebäude.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die einzige Figur zeigt schematisch einen Fensterflügel in dreidimensionaler Darstellung.
Der Fensterflügel 1 wird im Spritzgießverfahren hergestellt. Der eingesetzte Kunststoff ist vorzugsweise PVC. Während meist nur eine Art Thermoplast eingesetzt wird, kann alternativ ebenfalls vorgesehen werden, daß mehr als ein Thermoplastmaterial, insbesondere zwei unterschiedliche Thermoplaste (2-K-Verfahren), zum Einsatz kommen. Die Figur geht nicht auf konstruktive Details ein, z. B. darauf, wie der Flügel 1 geteilt sein muß, um das Fensterglas zu montieren, etc.
Während des Spritzgießprozesses wird Druckgas in ausgewählte Bereiche der Werkzeugkavität injiziert, wodurch sich im Inneren des Fensterflügels 1 Hohlräume 2 ausbilden, wie es der schematischen Schnittdarstellung zu entnehmen ist. Im gezeigten Fall erstreckt sich eine Gasblase 2 über einen gewissen Bereich des Flügelschenkels 3. Es kann aber auch genauso vorgesehen werden, daß sich der Hohlraum 2 über den gesamten Schenkelbereich, d. h. über alle vier Schenkel 3, 4, 5 und 6, erstreckt und insgesamt eine geschlossene Form ergibt. Der Hohlraum erstreckt sich in diesem Falle also über den gesamten Verlauf der Schenkel.
Vor dem Spritzen des Formteils können Riegel-, Verstärkungs- und/oder Peripherieteile in das Werkzeug eingelegt werden, die dann während des Spritzgießvorganges umspritzt werden. Beispielhaft ist dies in der Figur durch die Scharnierelemente 7 und 8 dargestellt. Diese sind vor dem Spritzen in das Werkzeug eingelegt worden und durch den Spritzprozeß fest mit dem Fensterflügel 1 verbunden.
Andererseits können auch lediglich Aussparungen während des Spritzgießprozesses erzeugt werden, die die spätere Montage von Riegel-, Verstärkungs- und Peripherieteile ermöglichen. Dies ist durch die Aussparung 9 angedeutet.
Zur Steigerung der Effizienz des Fertigungsverfahrens kann vorgesehen sein, daß der Fensterrahmen oder Fensterflügel 1 bereits im Werkzeug lackiert wird. Hierfür kommt die an sich bekannte In-Mould-Paint- Technologie zum Einsatz.
Bei gewissen Typen von Fenstern kann vorgesehen werden, daß auch bereits die Fensterscheibe durch den Spritzgießprozeß "montiert" wird, indem sie mit Thermoplast umspritzt wird. Zu diesem Zweck wird die Fensterscheibe bei der Herstellung des Fensterflügels in das geöffnete Spritzgießwerkzeug eingelegt. Mit dem Schließen des Werkzeugs ist die Scheibe relativ zur Werkzeugkavität positioniert. Durch den Spritzgießprozeß wird sie fest mit dem Fensterflügel 1 verbunden; der Fensterflügel wird weitgehend einbaufertig aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen. Dieses Verfahren eignet sich besonders gut, wenn eine Fensterscheibe aus Kunststoff verwendet wird; hier kommt als Scheibenwerkstoff insbesondere Polycarbonat (PC) zum Einsatz, der sich durch eine hohe Bruchfestigkeit auszeichnet.
Der erfindungsgemäße Gegenstand eignet sich besonders für die Herstellung von Normfenstern, die auf diese Weise sehr preiswert gefertigt werden können. Hier ergeben sich besondere Einsatz­ möglichkeiten für Kellerfenster, die - leichter als normale Fenster - genormt werden können.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen eines Spritzgießformteils aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff mit mindestens einem integrierten Hohlraum (2) in einer Formkavität,
  • - wobei die kavitätsbegrenzende Wandung des Spritzgieß­ formteils unmittelbar durch den thermoplastischen Kunststoff gebildet wird und
  • - wobei für die Herstellung des Spritzgießformteils das Gasinnendruckverfahren verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen eines Fensterrahmens oder Fensterflügels (1) für ein Gebäude Druckfluid in die noch schmelzflüssige thermoplastische Kunststoffmasse injiziert wird, so daß sich in gewünschten Bereichen Hohlräume (2) ausbilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Kunststoffmaterial PVC eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schließen des Werkzeugs Einlegeteile, insbesondere Riegel-, Verstärkungs- und/oder Peripherieteile (7, 8) des Fensterrahmens oder des Fensterflügels (1), in das Werkzeug eingelegt werden, die während des Spritzgießvorgangs umspritzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem mindestens einen thermoplastischen Kunststoff auch mindestens ein Lack in das Werkzeug eingespritzt wird, so daß der Fensterrahmen oder Fensterflügel (1) durch den Spritzgießprozeß zumindest teilweise von dem Lack ummantelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe des Fensters bei der Herstellung eines Fensterflügels (1) in das Werkzeug eingelegt und durch den Spritzgießprozeß umspritzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe aus Glas oder Kunststoff, insbesondere Polycarbonat (PC), besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe ein Metallgitter aufweist.
8. Spritzgießformteil aus mindestens einem thermoplastischen Kunststoff mit mindestens einem integrierten Hohlraum, der bei der Produktion des Formteils durch Injektion von Druckfluid hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgießformteil ein Fensterrahmen oder ein Fensterflügel (1) für ein Gebäude ist, der in gewünschten Bereichen Hohlräume (2) aufweist.
9. Spritzgießformteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Fensterflügel (1) eine umspritzte Fensterscheibe aufweist.
10. Spritzgießformteil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe aus Glas oder Kunststoff, insbesondere Polycarbonat (PC), besteht.
11. Spritzgießformteil nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fensterscheibe ein Metallgitter aufweist.
12. Verwendung eines, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten, Spritzgießformteils mit Hohlstellen (2) als Fensterrahmen für ein Gebäude.
13. Verwendung eines, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellten, Spritzgießformteils mit Hohlstellen (2) als Fensterflügel (1).
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