DE19609253C2

DE19609253C2 - Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit eingespritzten elektr. Leitern

Info

Publication number: DE19609253C2
Application number: DE1996109253
Authority: DE
Inventors: Martin Quarder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: DE19609253A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritz gießen von Kunststoffteilen mit in dem Kunststoffteil eingespritzten elektr. Leitern, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Leiter können z. B. Leiterbahnen, Strom schienen, Drahtleiter o. dgl. sein, die vorzugs weise bei Kunststoffgehäusen, Kunststofftrenn wänden o. dgl. in das jeweilige Kunststoffteil mit eingespritzt werden, um irgendwelche Strom- oder Datenübertragungen durch das Kunststoff teil hindurch vornehmen zu können oder um solche Leiter platzsparend und isoliert in dem jeweiligen Kunststoffteil anzuordnen. Immer kommt es dabei darauf an, daß die blanken Leiter mit dem Teil ihrer in das Kunststoffteil eingespritzten Länge vollständig isoliert, d. h. vollständig vom Kunststoff ummantelt sind.

Für das Umspritzen von in sich steifen, selbsttragenden Einlegeteilen ist es im Stand der Technik allgemein be kannt, in den Formraum ein- und ausfahrbare Haltestifte zu verwenden, die im eingefahrenen Zustand das Einlege teil beim Einspritzen des Kunststoffmaterials mechanisch fixieren (sogenannte Vorfixierung) und die sodann druck- oder zeitabhängig einzeln oder insgesamt aus dem Formraum wieder herausgefahren werden (vergl. DE-GM 19 54 552, DE 43 30 323 A1, DE 195 06 159 A1).

Beim Einspritzen von elektr. Strom- oder Datenleitern, die meistens flexibel sind, treten besondere Schwierig keiten auf, da sich die in den Formraum einer offenen Werkzeugform einge legten Leiter bei dem nachfolgenden Einspritzen des plastifizierten Kunststoffes verschieben oder verwerfen können, zumal da das Einspritzen des Kunststoffmaterials in die Form mit hohem Druck und hoher Einspritzgeschwindigkeit und auch mit hohem Druck in der Nachdruckphase des Einspritzvorganges erfolgt. Es ist deshalb be kannt, den Leiter in dem Formraum des Werkzeuges vor dem Beginn des Einspritzvorganges an mehreren voneinander beabstandeten Punkten mechanisch zu fixieren, um zu erreichen, daß der Leiter nach dem Spritz vorgang an keiner Stelle blank liegt, d. h. vollständig vom Kunststoff umschlossen ist.

Auch ist es bekannt bei geformten Gehäuse wänden, in denen ein Leiter mit dem Formver lauf der Wände eingespritzt werden soll, ein Verfahren anzuwenden, bei dem der Leiter zunächst in einem ersten Arbeitsgang an einem oder mehreren voneinander beabstandeten Punkten mit Kunststoff-Stützkörpern umspritzt wird, die dann als Abstandshalter beim Einlegen des Leiters in dem Formraum einer Werkzeugform dienen, in der in einem zweiten Arbeitsgang das jeweilige Kunststoffteil gespritzt wird. Die mit einem solchen Verfahren erzielbaren Ergebnisse sind gut, aber der Aufwand der zwei Arbeitsgänge ist zu hoch.

Aufgabe der Erfindung ist es, Kunststoffteile mit eingespritzten Leitern o. dgl. kosten günstiger fertigen zu können und dabei immer eine vollständige Ummantelung des Leiters ge währleisten zu können.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Werkzeugform, die für die Herstellung des Kunststoffteils verwendet wird, zusätzlich zu den bisher be kannten Vorfixierpunkten für die mechanische Vorfixierung der Leiter weitere Fixierpunkte (nach der Lehre der Erfindung als Wechsel fixierpunkte bezeichnet) vorhanden sind, wobei jeder Fixierpunkt (Vorfixierpunkt und Wechsel fixierpunkt) durch zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende und den Leiter zwischen sich einklemmende Fixierstempel gebildet ist, und das Zufahren und Auffahren der Fixier stempel eines Fixierpunktes derart gesteuert ist, daß die vor Beginn des Einspritzvorganges offenen Wechselfixierstempel während des Ein spritzvorganges zufahren, und zwar zeitlich nachdem der Leiter im Bereich des betreffenden Wechselfixierstempels vollständig vom einge spritzen Material umflossen ist, und daß die Vorfixierstempel nach dem Zufahren zumindest der Wechselfixierstempel eines benachbarten Wechselfixierpunktes und zeitlich vor dem Ein setzen der Nachdruckphase des Einspritzvorgangs auffahren.

Zunächst ist hervorzuheben, daß eine neue Art der mechanischen Fixierung eines in einem Kunststoffteil einzuspritzenden Leiters vor geschlagen wird, nämlich die der mittels zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrenden und den Leiter zwischen sich einklemmenden Fixier stempel. Wesentlich für die Lehre der Erfindung ist, daß solche zu- und auffahrenden Fixier stempel hinsichtlich ihrer Bewegungsabläufe exakt steuerbar sind. Das ist z. B. mittels handelsüblicher hydraulischer Druckzylinder, die innerhalb von Bruchteilen von Sekunden schalten, und einer der üblichen Ablaufsteuerungen mittels Mikroprozessoren problemlos möglich.

Auf den genauen Zeitpunkt des Zufahrens und des Auffahrens der Vorfixierstempeleinerseits und der Wechselfixierstempel andererseits, jeweils bezogen auf den Einspritzvorgang beim Her stellen des Kunststoffteils, kommt es an. Das erfolgt nach der Lehre der Erfindung im Wechsel spiel. Während die Vorfixierstempel vor Beginn des Einspritzvorganges zugefahren werden und somit den in die Form eingelegten Leiter von Beginn an halten, werden die Wechselfixier stempel erst dann zugefahren, wenn der Leiter im Bereich der jeweiligen Wechselfixierstempel bereits vollständig vom eingespritzten und beim Einspritzvorgang noch plastifizierten Kunst stoffmaterial umflossen ist. Die zufahrenden Wechselfixierstempel treffen mit ihren Kopf enden auf die noch plastifizierte Kunststoff masse und drücken diese gegen den Leiter, wobei die Kunststoffmasse infolge der Wärmeableitung über die Kopfenden der Stempel und über die Kontaktflächen zum elektr. Leiter relativ schnell erstarrt und dabei einen in sich ge schlossenen, den Leiter umhüllenden Kunst stoffmantel bildet. Der erstarrte Kunststoff mantel mit dem umhüllten elektr. Leiter ist dann zwischen den zugefahrenen Wechselfixier stempel mechanisch fixiert.

Sobald die Wechselfixierstempel eines Wechsel fixierpunktes zugefahren sind und der elektr. Leiter an dieser Stelle ummantelt und mechanisch fixiert ist, können die Vorfixierstempel des benachbarten Vorfixierpunktes aufgefahren werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich der Leiter in diesem Bereich verschiebt oder verwirft. Da zum Zeitpunkt des Auffahrens der Vorfixier stempel das eingespritztes Kunststoffmaterial außerhalb des vorgenannten Bereichs der zugefahrenen Wechsefixierstempel noch weitgehend flüssig ist, wird spätestens beim Einsetzen der Nachdruckphase des Einspritzvorganges der vorher von den Vorfixierstempeln beanspruchte Formraum vollständig mit Kunststoff gefüllt.

Im Ergebnis ist damit die gestellte Aufgabe ge löst und eine vollständige Ummantelung des Leiters in dem jeweiligen Kunststoffteil gewährleistet, und zwar mit einem Fertigungsablauf, der in nur einem Arbeitsgang das Einlegen und Umspritzen des Leiters und das gleichzeitige Ausformen des Kunststoffteils erlaubt.

Das Wechselspiel zwischen den Vorfixierstempeln und den Wechselfixierstempeln kann innerhalb der im Anspruch 1 definierten Grenzen in der ver schiedensten Weise und an verschiedenen Fixier punkten des einzuspritzenden Leiters erfolgen. Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung des er findungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß je weils einem Vorfixierpunkt ein benachbarter Wechselfixierpunkt zugeordnet ist derart, daß in Einfließrichtung des eingespritzten Kunst stoffmaterials der Wechselfixierpunkt vor dem Vorfixierpunkt positioniert ist.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhafte Werkzeugform sieht vor, daß die Werkzeugform für jeden Vor fixierpunkt zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende Vorfixierstempel aufweist, deren Kopfenden glattflächig ausgebildet sind und die derart in den Werkzeugkörper zurückfahr bar sind, daß ihre Kopfenden einen Teil der Formwandung des Formraums bilden, und daß die Werkzeugform für jeden Wechselfixierpunkt zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende Wechselfixierstempel aufweist, deren Kopfenden vorspringende Randstege aufweisen, die im zu gefahrenen Zustand der Wechselfixierstempel den einzuspritzenden elektr. Leiter unter Wahrung eines Abstandes umgreifen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung ein Kunststoffgehäuse mit einge spritzten elektr. Leiterbahnen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Kunst stoffspritzform für die Herstellung des Gehäuses nach Fig. 1,

Fig. 3 + 4 vergrößerte Darstellungen des Ver fahrensablaufs im Bereich X der Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Querschnitts entlang der Linie V-V in Fig. 4.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Gehäuseoberteil 5 aus Kunststoff mit einem Gehäuseunterteil 6. In die Wandung des Gehäuseoberteils sind zwei elektr. Leiter 7 mit eingespritzt, die zur Stromverbindung zwischen einem Innenanschluß 8 und externen Flachsteckeranschlüssen 9 dienen. Das ist ein typischer Anwendungsfall für eingespritzte elektr. Leiter, die nach der Lehre der Erfindung wie folgt eingespritzt werden.

In die zweigeteilte Werkzeugform 10, 11 nach Fig. 2, die zur Ausformung des Gehäuseober teils 5 dient, werden bei zunächst offener Form die elektr. Leiter 7 mit dem Flachsteckeran schluß 9 eingelegt. Nach dem Schließen der Form fahren die Vorfixierstempel 12, 13 und 14 zu und fixieren den eingelegten Leiter jeweils zwischen den stumpfen Enden der gegenläufig aufeinander zufahrenden Stempelpaarungen. Dadurch ist der Leiter in der gewünschten Lage in dem Formraum vorfixiert.

Erfindungsgemäß sind in der Darstellung gemäß Fig. 2 jeweils kurz oberhalb und unmittelbar benachbart zu den Vorfixierstempeln weitere sogenannte Wechselfixierstempel 15, 16 und 17 vorhanden. Die Fig. 3 und 4 zeigen die Situation im Bereich X der Fig. 2 genauer. Die Wechselfixierstempel 15 bis 17 sind am Beginn des Einspritzvorganges offen, d. h. aufgefahren.

Über den Anspritzkanal 18 (Fig. 2) wird das plastifizierte Kunststoffmaterial in den Form raum eingespritzt. Das Material umfließt zu nächst, wie dies Fig. 3 darstellt, im Bereich der Wechselfixierstempel den Leiter 7 und hüllt diesen ein. Unmittelbar danach können die Wechselfixierstempel zufahren, so daß sie - wie bereits beschrieben - unter Bildung eines erstarrten, den Leiter 7 im Bereich der Wechselfixierstempel umschließenden Kunststoffmantels den elektr. Leiter in der gewünschten Lage mechanisch fixieren. Fig. 4 zeigt die Wechselfixierstempel 15 und 16 in der zugefahrenen Position.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Fig. 4 entlang der Linie V-V, der verdeutlicht, daß die zugefahrenen Wechselfixierstempel Kopfenden aufweisen, die mit vorspringenden Randstegen 19 die beiden nebeneinander liegenden elektr. Leiter 7 unter Wahrung eines Abstandes umgreifen. Dieser Ab stand ist gleich der Dicke des Kunststoffmantels, der die Leiter lückenlos umhüllt und der beim Zufahren der beiden Wechselfixier stempel 15 zwischen deren Kopfenden geformt worden ist.

Sobald die Wechselfixierstempel zugefahren sind, können die benachbart zugeordneten Vorfixier stempel geöffnet werden, d. h. wieder ausfahren. Spätestens muß dies vor dem Einsetzen der Nach druckphase des Einspritzvorganges erfolgen, damit das bis dahin noch weitgehend fließfähige Kunst stoffmaterial die vorher von den zugefahrenen Vorfixierstempeln beanspruchten Formräume aus füllen kann. Fig. 4 zeigt die mit dem Kunststoff material ausgefüllten Formräume vor den zurück gefahrenen Vorfixierstempeln 12 und 13.

Durch das Wechselspiel des Zufahrens und Auffahrens der Fixierstempel der einander zugeordneten Vorfixierstempel 12 bis 14 und Wechselfixierstempel 15 bis 17 wird in nur einem Spritzvorgang erreicht, daß die einzuspritzenden bzw. eingespritzten elektr. Leiter 7 immer in der richtigen Position fixiert sind, gleichzeitig die vollständige Ummantelung der elektr. Leiter mit Kunst stoffspritzmaterial gewährleistet ist und zugleich auch das Gehäuseoberteil 5 ausge formt wird.

Claims

1. Verfahren zum Spritzgießen von Kunststoffteilen mit in dem Kunststoffteil eingespritzten elektr. Leitern,

1. die als blanker Leiter mit einem bestimmten Teil ihrer Länge in den Formraum einer offenen Werk zeugform eingelegt und dort vor Beginn des Ein spritzvorganges an einem oder mehreren vonein ander beabstandeten Punkten mechanisch vor fixiert werden derart, daß sie beim Spritzgießen des Kunststoffteils vom eingespritzten Material ummantelt werden,

dadurch gekennzeichnet,

1. daß zusätzlich zu den Vorfixierpunkten ein oder mehrere Wechselfixierpunkte zur mechanischen Fixierung des Leiters verwendet werden,
2. wobei jeder Fixierpunkt durch zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende und den Leiter zwischen sich einklemmende Fixierstempel ge bildet ist und das Zufahren und Auffahren der Fixierstempel eines Fixierpunktes derart ge steuert ist,
3. daß die vor Beginn des Einspritzvorganges offenen Wechselfixierstempel während des Einspritzvorganges zufahren, und zwar zeit lich nachdem der Leiter im Bereich der be treffenden Wechselfixierstempel vollständig vom eingespritzten Material umflossen ist,
4. und daß die Vorfixierstempel nach dem Zufahren zumindest der Wechselfixierstempel eines be nachbarten Wechselfixierpunktes und zeitlich vor dem Einsetzen der Nachdruckphase des Ein spritzvorganges auffahren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß jeweils einem Vorfixierpunkt ein benach barter Wechselfixierpunkt zugeordnet ist
2. derart, daß in Einfließrichtung des einge spritzten Kunststoffmaterial der Wechsel fixierpunkt vor dem Vorfixierpunkt positioniert ist.

3. Werkzeugform zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die Werkzeugform für jeden Vorfixierpunkt zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende Vorfixierstempel (12 bis 14) aufweist, deren Kopfenden glattflächig ausgebildet sind und die derart in den Werkzeugkörper zurückfahr bar sind, daß ihre Kopfenden einen Teil der Formwandung des Formraums bilden,
2. und daß die Werkzeugform für jeden Wechsel fixierpunkt zwei gegenläufig in den Formraum vorfahrende Wechselfixierstempel (15 bis 17) besitzt, deren Kopfenden vorspringende Rand stege (19) aufweisen, die im zugefahrenen Zustand der Wechelfixierstempel den einzu spritzenden elektr. Leiter (7) unter Wahrung eines Abstandes umgreifen.