DE19733598C2 - Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinterspritzten Kunststoff-Formteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinterspritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus Kunststoff, bei dem das ebene Folienmaterial in einer Form umgeformt und ohne Ausformung hinterspritzt wird.

Dünnwandige, tiefgezogene Formteile werden typischerweise nach dem Vakuumverfahren oder dem Preßluftverfahren durch Umformung von Folien oder Platten aus thermoplastischen Materialien erhalten, die vor ihrer Umformung auf eine oberhalb der Materialerweichungstemperatur gelegene Tempera­ tur erwärmt worden sind. Eine Erwärmung auf wenigstens die Erweichungstemperatur erfordert Zeit und Energie.

Aus der DE 37 33 759 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Behälters aus einer tiefziehfähigen thermoplastischen Verbundfolie aus Kunststoff mit einer Schicht aus Polyviny­ lidenchlorid bekannt. Als tiefziehfähiger, thermoplasti­ scher Kunststoff wird Polypropylen genannt. Die Verbundfo­ lie wird anfänglich auf eine Temperatur oberhalb 130°C erwärmt, um den Kristallisationsgrad des Polyvinylidenchlo­ rids herabzusetzen, danach auf eine Temperatur unterhalb 75°C abschreckt und unmittelbar nach dem Abschrecken durch Tiefziehen umgeformt. Als Umformungsverfahren wird das Vakuumverfahren angegeben, das bekanntlich bei einem Druck­ mitteldruck < 0,95 bar arbeitet. Das Abschrecken soll mit möglichst großer Abkühlgeschwindigkeit erfolgen; trotzdem wird für das Abschrecken und Tiefziehen eine Zeitspanne zwischen 15 und 300 sec. empfohlen.

Für die Verwendung der dünnwandigen hinterspritzten Kunst­ stoff-Formteile als Leuchtzeichen oder Instrumenten-Ab­ deckung, beleuchtbare Druck- oder Schalter-Tasten werden vorzugsweise mehrfarbige Formteile benötigt.

Ein nachträgliches Bedrucken dünnwandiger, hinterspritzter Kunststoff-Formteile, besonders wenn sie nicht ebene Oberflächen aufweisen oder instabil sind, ist mit Schwierigkeiten verbunden. Es werden keine konturenschar­ fen Aufdrucke erhalten. Die Bedruckung der Frontseite wird häufig wegen mangelnder Abriebfestigkeit des Druckes trotz nachträglicher Schutzlack-Lackierung nicht gewünscht.

Aus der EP 584 042 A1 ist ein Verfahren zur Herstel­ lung hinterspritzter Formteile aus einem Kunststoff-Folien­ material bekannt, bei dem das Folienmaterial in einem zweiteiligen Spritzgußwerkzeug über einen Formkern in die Negativform der Werkzeughälfte eingefahren, dabei ausge­ formt und dann hinterspritzt wird. Diese Verfahrensweise ist für sehr dünnwandige Formteile nicht anwendbar. Bei sehr dünnwandigen Formteilen passiert es, daß die in der ersten Verfahrensstufe ausgeformten Teile eine unterschied­ liche Dicke aufweisen, die bei farbigen Teilen nach dem Hin­ terspritzen zu farblich nicht einheitlich aussehenden Form­ teilen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung dünnwandiger, hinterspritzter Formteile mit konturenscharfen Aufdrucken auf Folien zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Erfindungsgemäß wird in ein die Außenfläche des Kunststoff-Formteiles formendes Spritzgußwerkzeug eine zwischen den Werkzeug-Hälften einge­ spannte Folie aus einem geeigneten thermoplastischen Kunst­ stoff eingelegt, in das Spritzgußwerkzeug ein Kern eingefah­ ren und dabei die eingespannte Folie in der gewünschten Weise entsprechend der Negativform in der einen Werkzeug­ hälfte verformt. Die Negativform in der Werkzeughälfte wird dabei in seiner Ausgestaltung dem gewünschten Endprodukt an­ gepaßt.

Nach der Ausformung der Folie wird der Kern etwas zurückge­ fahren und in den sich bildenden Hohlraum im Werkzeug ein thermoplastischer Kunststoff entweder als Verstärkung oder zur weiteren Formgebung eingespritzt. Um den Verformungsvor­ gang zu erleichtern, werden die Folien vor dem Einlegen in das Spritzgußwerkzeug oder durch die Temperatur des Spritz­ gußwerkzeuges werkstoffspezifisch erwärmt.

Als Spritzgußwerkzeug kann auch ein mehrnestriges Spritz­ gußwerkzeug eingesetzt werden. Dabei sind dann in einer Werkzeughälfte mehrere Negativformen vorgesehen.

Für die Herstellung von Displays weist beispielsweise das Spritzgußwerkzeug zehn Aussparungen auf. Jede der einzelnen Negativformen weist entsprechend der gewünschten Displayer­ hebungen Vertiefungen auf, in die die eingespannte Folie beim Zufahren des Spritzgußwerkzeuges durch die Kerne hineingedrückt wird und sich dabei gewollt verformt. Der danach erhaltene dünnwandige Formteilkomplex wird jetzt sofort im Spritzgußwerkzeug durch Hinterspritzen verstärkt. Dazu werden die Kerne entsprechend der gewünschten Schicht­ dicke der Hinterspritzung zurückgefahren und in den freien Raum der Kunststoff eingespritzt.

Für spezielle Hinterspritzungen kann der Kern mehrteilig ausgeführt werden. Diese Variante schafft die Möglichkeit, durch ein unterschiedlich weites Zurückfahren von Teilen des Kernes entsprechend dicke Schichten bei der Hintersprit­ zung zu erzielen.

Bei einer anderen Variante, insbesondere wenn sehr dünne Folien eingesetzt werden oder aber die Ausformung der Folie nur über eine geringe Höhe erfolgt, kann auf ein vorheriges Ausformen der Folie mittels Verschieben des Kernes verzich­ tet werden und die Ausformung durch den eingespritzten thermoplastischen Kunststoff für die Hinterspritzung über­ nommen werden. Beim Spritzgießen wird die eingespannte Folie in die Negativform des Werkzeuges durch die Spritzmas­ se gepresst und nimmt deren Form an, wobei gleichzeitig die Hinterspritzung erfolgt.

Nach dem Abkühlen wird der Formteilkomplex - falls erwünscht - entweder im Spritzgußwerkzeug gestanzt und entnommen oder auf bekannten Automaten nach der Entnahme gestanzt.

Bei der gewählten Arbeitstemperatur entsprechend dem einge­ setzten Folienmaterial werden die Folien gut in die jeweili­ ge Negativform des Werkzeuges hineingepreßt, ohne daß es zu Schwächungen, Rißbildungen oder sonstigen Beschädigungen der Folie im Bereich des Druckbildes kommt. Sollte es doch zu Beschädigungen bei der Ausformung gekommen sein, so werden diese weitestgehend durch den sofort folgenden Hin­ terspritzungsvorgang geheilt, da sie - wenn überhaupt - seitlich im Nicht-Druckbild-Bereich auftreten.

Als Material für die Hinterspritzung wird vorzugsweise dem Folienmaterial entsprechendes Material verwendet. Damit ergeben sich keine Schwierigkeiten bei der Anformung.

Werden farbige bzw. bedruckte Displays hergestellt, so werden die Folien auf der nach innen zeigenden Seite, auf der die Hinterspritzung erfolgt, mit einem Farbaufdruck versehen. Dieser Farbaufdruck muß einen Farbträger besitzen, der sich bei den Verformungstemperaturen der Folie ebenfalls verformen läßt, also die Flächenvergröße­ rung der Folie mitgeht. Im Handel erhältliche Siebdruckfar­ ben sind für einen Farbaufdruck auf nachträglich verformba­ re Folien geeignet. Da sich der Farbaufdruck auf der bei Benutzung abgewandten Seite des hergestellten Produktes befindet, ist ein ausreichender Schutz gegen Abnutzung gegeben.

Ebenso ist es möglich, anstelle einer Folie zwei entspre­ chend dünnere Folien zu benutzen und dabei den Farbaufdruck zwischen den zwei Folien vorzusehen. Dabei dient die innen­ liegende Folie als Schutz gegen Beschädigungen beim Ein­ spritzen der Kunststoffmasse für die Verstärkungsschicht. Ein direktes Zusammentreffen zwischen Farbaufdruck und heißer Spritzgußmasse wird vermieden.

Der beim Einspritzen der Kunststoffmasse in der Einsprit­ zöffnung des Spritzgußwerkzeuges verbleibende Dom kann beim fertigen Display bei einem Tag/Nacht-Design zum Leiten des Lichtes oder zum Betätigen von Mikroschaltern genutzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend an Beispielen anhand der Zeichnungen, die die wesentlichen Verfahrensschritte zei­ gen, näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1: die eingespannte Folie im Spritzgußwerkzeug mit zwei beweglichen Kernen,

Fig. 2: Folie im Spritzgußwerkzeug napfförmig verformt,

Fig. 3: napfförmig verformte Folie mit Hinterspritzung.

In Fig. 1 wird eine Variante für ein einzusetzendes Spritz­ gußwerkzeug 1 gezeigt. Bei diesem Spritzgußwerkzeug 1 weisen beide Werkzeughälften 4, 5 bewegliche Formkerne 2, 11 auf. Wird jetzt der Formkern 2 in Richtung des Formker­ nes 11 verfahren, lagert sich die Folie 3 auf der Kopfflä­ che 8 des Formkernes 2 an. Durch den Formkern 2 wird der Formkern 11 bis zu einer vorher bestimmten Position zurück­ gefahren, die der gewünschten Ausformung der Folie 3 ent­ spricht. Nach dem Erreichen der gewünschten Ausformung wird der Formkern 2 zurückgefahren und die weiteren Verfahrens­ schritte in analoger Weise durchgeführt.

Der Formkern 2 weist auf seiner Kopffläche 8 eine Einspritz­ öffnung 9 auf. Diese steht mit einer entsprechenden nicht gezeigten Extrudereinrichtung in Verbindung. Durch eine Düse 10 wird ein thermoplastischer Kunststoff in den sich durch das Zurückfahren des Formkernes 2 gebildeten Hohlrau­ mes über die Einspritzöffnung 9 eingespritzt. Der einge­ spritzte, thermoplastische Kunststoff bildet das die Ver­ stärkungs- oder Endform gebende Material für den dünnwandi­ gen Formkörper. Das erhaltene Produkt wird nach Abkühlen im Formwerkzeug 1 - falls nötig gestanzt - und entnommen oder der üblichen Weiterbearbeitung wie Stanzen u. ä. zugeführt.

Bei einer weiteren Variante wird die Ausformung der Folie 3 und das Hinterspritzen mit thermoplastischem Kunststoff in einem Arbeitsschritt durchgeführt. Durch das mit hohem Druck auf die Folie 3 aufgespritzte thermoplastische Kunst­ stoffmaterial wird die Folie 3 soweit aufgeheizt, daß sie sich in Richtung in die Negativform 6 der Werkzeughälfte 4 ausdehnt und am Ende die Gestalt der Negativform 6 annimmt. Alternierend wird der sich bildende Hohlraum von dem einge­ spritzten Kunststoffmaterial ausgefüllt.

Zweckmäßig wird in der Anfangsphase die Verformung der Folie 3 dabei durch ein geringes Ausfahren des Formkernes 2 unterstützt.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinter­ spritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus Kunst­ stoff, bei dem das ebene Folienmaterial umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das fest eingespannte Folien­ material (3) in einem zweiteiligen Spritzgußwerkzeug (1) über einen Formkern (2) gegen einen Formkern (11) in der Werkzeughälfte (4) verfahren wird, bis der Formkern (11) seine vorgegebene Position erreicht, wobei die Folie (3) entsprechend ausgeformt wird, der Formkern (2) teilweise zurückgefahren wird und der entstehende Hohlraum über eine in der Kopffläche (8) des Formkernes (2) vorhandene Einspritzöffnung (9) durch die Düse (10) mit thermopla­ stischem Kunststoff als Verstärkungs- oder Endform gebende Schicht (7) ausgefüllt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinter­ spritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus Kunst­ stoff, bei dem das ebene Folienmaterial umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das fest eingespannte Folien­ material (3) in einem zweiteiligen Spritzgußwerkzeug (1) durch den über die Düse (10) eingespritzten thermoplasti­ schen Kunststoff für die Verstärkungs- oder Endform gebende Schicht (7) über die Einspritzöffnung (9) bis zur vorgegebenen Position des Formkerns (11) der Werk­ zeughälfte (4) eingedrückt und dabei entsprechend ausge­ formt wird und alternierend der entstehende Hohlraum gefüllt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweischichtiges Folienmaterial mit zwischenliegendem Farbaufdruck zur Verformung einge­ setzt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einschichtiges, rückseitig be­ drucktes Folienmaterial eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei zweischichtigen Folienmateriali­ en die Folien unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.