DE19740468C1

DE19740468C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Hinterspritzen von flächigem Material

Info

Publication number: DE19740468C1
Application number: DE1997140468
Authority: DE
Inventors: Harald Ing Pesl; Harald Ing Bleier
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Battenfeld GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1997-09-15
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2017-09-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinterspritzen von flächigem Material, insbesondere von Folie oder Stoff, mit Kunststoff auf einer Spritzgießmaschine, die aufweist:

- eine erste, stationäre Werkzeugträgerplatte, die ein erstes Werkzeugteil trägt,
- eine zweite, relativ zur ersten Werkzeugträgerplatte beweg liche Werkzeugträgerplatte, die ein zweites Werkzeugteil trägt, und
- ein drittes Werkzeugteil, das das zu hinterspritzende Material trägt und dieses im Werkzeug vor der Hinter spritzung mit Kunststoffschmelze positioniert, wobei im wesentlichen das erste und das zweite Werkzeugteil mindestens eine Werkzeugkavität beinhalten, die die Kontur des zu fertigenden Kunststoff-Formteils definiert.

Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim 'Folienhinterspritzen' wird ein flächiges Material, z. B. Folie, Stoff oder ein ähnliches Dekormaterial, in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, bevor die thermoplastische Kunststoffschmelze einge spritzt wird. Die Folie wird im Werkzeug zunächst so positioniert, daß das Dekormaterial die richtige Anordnung hat, wie es das zu produzierende Kunststoff-Formteil erfordert. Dann wird die Folie tiefgezogen, bis sie an einer Oberfläche der Werkzeugkavität anliegt. Dies kann mittels separaten Tiefziehwerkzeugen erfolgen oder durch die Schmelzeeinspritzung selber; das Tiefziehen kann auch durch die Werkzeugschließbewegung erfolgen. Es sind auch Lösungen bekannt geworden, bei denen die zu hinterspritzenden Materialien separat tiefgezogen und dann ins Werkzeug eingelegt werden.

Für die Handhabung des zu hinterspritzenden Materials wird meist ein dreiteiliges Werkzeug eingesetzt. Neben den üblichen beiden Werkzeughälften kommt ein weiteres, drittes Werkzeugteil zum Einsatz, das die zu hinterspritzende Folie hält und in der gewünschten Position fixiert.

Für einen einwandfreien Verbund und/oder für eine gute Verformung von zu hinterspritzendem Material und Kunststoffschmelze ist es erforderlich, das hinterzuspritzende Material vorzuwärmen. Nur so kann ein Stoffschluß (bei gleichzeitiger Verformung) zwischen Folie und einzuspritzender Schmelze sichergestellt werden. Daher wird zunächst die ins Werkzeug eingelegte Folie mit geeigneten Mitteln erwärmt, bevor das Werkzeug geschlossen und Schmelze eingespritzt wird.

Aus der DE 43 13 951 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Hinterspritzen eines mustertragenden Films bekannt. Der Film wird durch eine Erwärmungsplatte erwärmt und erweicht. Der erweichte Film wird auf die Hohlraumfläche einer Negativform übertragen. Hiernach werden die Negativform und eine zugehörige Positivform geschlossen. Anschließend wird Kunststoffschmelze in die Kavität gespritzt. Die Erwärmungsplatte wird dabei zwecks Erhitzung des Films zwischen die Werkzeughälften gefahren.

Eine ähnliche Ausgestaltung ist aus der DE 195 15 192 A1 bekannt. Dort stammt die zu hinterspritzende Folie von einer Rolle. Die Erwärmung des Films erfolgt auch hier mittels einer Heizvorrichtung, die zwischen die Werkzeughälften gefahren wird.

Nachteilhafterweise ist es beim Stand der Technik erforderlich, daß beim Hinterspritzen von Folie, Stoffen oder anderen flächigen Materialien in einem Spritzgießprozeß eine gewisse Aufwärmzeit des zu hinterspritzenden Materials notwendig ist. Um diese Zeit verlängert sich der Spritzgießprozeß als solcher, weshalb die Aufheizung zu Lasten der Produktivität geht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hinterspritz gießverfahren zu schaffen, dessen Produktivität durch Zykluszeit reduzierung erhöht wird, ohne daß Qualitätsverluste von zu hinterspritzendem Material und Schmelze zu befürchten sind. Es soll also eine einwandfreie Hinterspritzqualität sichergestellt werden und daß der Spritzgießzyklus so kurz wie möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei dem eingangs beschriebenen Verfahren ein außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnetes Wechselelement (8) eingesetzt wird, das mindestens zwei dritte Werkzeugteile (5) trägt, die von dem Wechselelement (8) vor dem Schließen des Werkzeugs (3, 4) wechselweise in das Werkzeug (3, 4) gefahren werden, und daß außerhalb des Werkzeugs (3, 4) mindestens ein Heizelement (9) vorgesehen ist, das das auf dem dritten Werkzeugteil (5) angeordnete Material (6) dann vorwärmt, wenn es sich außerhalb des Werkzeugs (3, 4) befindet.

Der Kern der Erfindung besteht also darin, daß der für eine hohe Qualität unabdingbare Aufwärmprozeß für das zu hinterspritzende Material aus dem Werkzeugbereich herausverlagert wird und simultan zum eigentlichen Spritzgießprozeß in einer separaten Station stattfindet. Die im Stand der Technik bislang bedingte Totzeit wird dadurch vermieden, was zu der gewünschten Produktivitätserhöhung führt.

Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Fahrbewegungen der dritten Werkzeugteile (5) vom Wechselelement (8) von einer Maschinensteuerung (10) automatisiert veranlaßt werden. Weiterhin ist angedacht, daß das Material (6) mittels eines Handhabungssystems automatisiert auf den dritten Werkzeugteilen (5) angeordnet wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist auf:

- eine erste stationäre Werkzeugträgerplatte (1), die ein erstes Werkzeugteil (3) trägt,
- eine zweite, relativ zur ersten Werkzeugträgerplatte (1) bewegliche Werkzeugträgerplatte (2), die ein zweites Werkzeugteil (4) trägt, und
- ein drittes Werkzeugteil (5), das das zu hinterspritzende Material (6) trägt und dieses im Werkzeug (3, 4) vor der Hinterspritzung mit Kunststoffschmelze positioniert.

Sie ist gemäß dem Erfindungsgedanken gekennzeichnet durch

- ein Wechselelement (8), das außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnet ist und an dem mindestens zwei dritte Werkzeugteile (5) angeordnet sind, und
- mindestens ein außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnetes Heizelement (9), um das sich auf dem dritten Werkzeugteil (5) befindliche Material (6) vorzuwärmen, wenn es sich außerhalb des Werkzeugs (3, 4) befindet.

Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, daß das Wechselelement (8) zwei Arme (11) aufweist, die an ihrem jeweiligen Ende mindestens ein drittes Werkzeugteil (5) tragen, wobei die dritten Werkzeugteile (5) durch eine Rotationsbewegung der Arme (11) und/oder durch eine Translationsbewegung in das Werkzeug (3, 4) eingefahren werden.

Die Wechsel-Drehbewegung der Arme (11) kann dabei jeweils 180° betragen; es ist jedoch natürlich auch eine kleinere Teilung, z. B. 90°, vorstellbar. Die Drehbewegung der Arme (11) erfolgt um eine horizontale oder um eine vertikale Achse.

Eine vorteilhafte Ausbildungsform stellt darauf ab, daß Mittel für eine translatorische Bewegung des Wechselelements (8) vorhanden sind, die es zwischen zwei Endlagen bewegen, und zwei Heizelemente (9), die das auf den dritten Werkzeugteilen (5) angeordnete Material (6) vorwärmen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt eine schematische Seitenansicht einer Spritzgieß maschine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Spritzgießmaschine besteht zunächst aus den üblichen Elementen, nämlich aus einer festen und einer verschiebbaren Werkzeug trägerplatte 1 und 2, die jeweils eine Werkzeughälfte 3, 4 tragen. Schematisch angedeutet ist eine Schließvorrichtung für das Schließen des Werkzeugs 3, 4 und eine Einspritzvorrichtung für Kunststoff.

Das Werkzeug 2, 3 weist im vorliegenden Falle nur eine Kavität 7 auf (es können auch mehrere Kavitäten sein), die der Außenkontur des zu fertigenden Formteils entspricht. Dieses Formteil soll nicht nur aus Kunststoff bestehen, es soll vielmehr an einer Seite eine Dekorschicht aufweisen. Zu diesem Zweck wird vor dem Schließen des Werkzeugs 3, 4 ein flächiges Material 6, im vorliegenden Falle eine Folie, ins Werkzeug eingebracht. Für die exakte Positionierung des Materials 6 ist ein drittes Werkzeugteil 5 vorgesehen, das die Folie 6 so anordnet, wie es dem gewünschten Formteil entspricht. Das dritte Werkzeugteil kann auch lediglich aus einem rahmenähnlichen Gebilde zum Halten des Materials 6 bestehen, das vom Schmelzefluß bzw. von Kavitätsteilen durchdrungen wird.

Nach dem Schließen des Werkzeugs wird Kunststoffschmelze von der Einspritzvorrichtung ins Werkzeug injiziert; hier kommt vorzugsweise thermoplastische Kunststoffschmelze zum Einsatz, allerdings kann auch genauso duroplastischer Kunststoff oder Elastomer verarbeitet werden. Dadurch wird die Folie 6 tiefgezogen, d. h. durch den Schmelzedruck wird die Folie in Anlage an eine Kavitätswand gebracht. Diese Anlage kann auch - mittels nicht dargestellten - separaten Tiefziehwerkzeugen erfolgen, wie es im Stand der Technik üblich ist. Ebenfalls nicht dargestellt sind ergänzende Vorrichtungen, mit denen die Folie gegebenenfalls ausgestanzt oder in sonstiger Weise ausgeschnitten wird.

Entscheidend für den Verbund Folie - Kunststoff ist es, daß die Folie vor dem Einspritzen von Kunststoffschmelze erwärmt wird. Nur so wird sichergestellt, daß sich eine gute Verbindung und eine gute Verformbarkeit der Folie 6 mit dem Kunststoffmaterial ergibt.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Wechselelement 6 vorgesehen, an dem zwei dritte Werkzeugteile 5 (für das Halten und Positionieren der Folie im Werkzeug 3, 4) angebracht sind. Das Wechselelement 8 besteht im wesentlichen aus einem Träger mit zwei Armen 11, wobei die Arme eine Rotationsbewegung um jeweils 180° ausführen können. Dadurch wird wechselweise ein drittes Werkzeugteil 5 in Eingriff mit dem Werkzeug 3, 4 gebracht. Neben einer Rotationsbewegung kann auch eine zusätzliche Translationsbewegung (s. Doppelpfeil) notwendig sein, z. B. wegen der Maschinenholme oder anderer Bauteile.

Während sich ein drittes Werkzeugteil 5 in Eingriff mit dem Werkzeug 3, 4 befindet (nämlich das untere in der Figur), befindet sich das andere dritte Werkzeugteil 5 (nämlich das obere in der Figur) außerhalb des Werkzeugs 3, 4. In dieser Position ordnet der Arm 11 des Wechselelements 8 das dritte Werkzeugteil 5 in unmittelbarer Nähe zu einem Heizelement 9 an, das - simultan zum Spritzgießprozeß - das zu hinterspritzende Material 6 erwärmt.

Ist der im Werkzeug 3, 4 stattfindende Spritzgießzyklus abgeschlossen, wird nach Entformung des Werkzeugs 3, 4 vom fertigen Formteil durch eine Schwenkbewegung des Wechselelements 8 um 180° - ggf. in Zusammenwirkung mit einer translatorischen Bewegung - das dritte Werkzeugteil 5 mit der vorgewärmten Folie 6 ins Werkzeug eingebracht und diese im Werkzeug verarbeitet, also hinterspritzt.

Die Vorwärmung erleichtert die Anlage des Materials 6 an die Kavitätswand durch den im Werkzeug 3, 4 stattfindenden Tiefziehprozeß bzw. durch das Einspritzen von Kunststoffschmelze in die Kavität 7.

Die Bewegungen des Wechselelements 8 - also die Rotations- und/oder Translationsbewegungen des Elements - werden vorzugsweise automatisiert von der Maschinensteuerung 10 veranlaßt. Entsprechend kann vorgesehen werden, daß auch die Handhabung der Folie 6 mittels eines - nicht dargestellten - Handhabungssystems erfolgt.

Eine von der Kinematik her betrachtete (nicht dargestellte) Variante der Vorrichtung ist so aufgebaut, daß das Wechselelement 8 lediglich eine translatorische Bewegung zwischen zwei Endlagen ausführt. Für jede der Endlagen ist je ein Heizelement 9 vorgesehen, das außerhalb des Werkzeugs 3, 4 die Folie 6 erwärmt. Durch eine entsprechende Translationsbewegung wird dann das betreffende dritte Werkzeugteil 5 wechselweise in das Werkzeug 3, 4 eingebracht.

Bezugszeichenliste

1

stationäre Werkzeugträgerplatte

2

bewegliche Werkzeugträgerplatte

3

erstes Werkzeugteil

4

zweites Werkzeugteil

5

drittes Werkzeugteil

6

zu hinterspritzendes Material (Folie, Stoff etc.)

7

Werkzeugkavität

8

Wechselelement

9

Heizelement

10

Maschinensteuerung

11

Arme des Wechselelements

8

Claims

1. Verfahren zum Hinterspritzen von flächigem Material (6), insbesondere von Folie oder Stoff, mit Kunststoff auf einer Spritzgießmaschine, die aufweist:

1. eine erste, stationäre Werkzeugträgerplatte (1), die ein erstes Werkzeugteil (3) trägt,
2. eine zweite, relativ zur ersten Werkzeugträgerplatte (1) bewegliche Werkzeugträgerplatte (2), die ein zweites Werkzeugteil (4) trägt, und
3. ein drittes Werkzeugteil (5), das das zu hinterspritzende Material (6) trägt und dieses im Werkzeug (3, 4) vor der Hinterspritzung mit Kunststoffschmelze positioniert,

wobei im wesentlichen das erste (3) und das zweite (4) Werkzeugteil mindestens eine Werkzeugkavität (7) beinhalten, die die Kontur des zu fertigenden Kunststoff-Formteils definiert, dadurch gekennzeichnet,
daß ein außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnetes Wechselelement (8) eingesetzt wird, das mindestens zwei dritte Werkzeugteile (5) trägt, die von dem Wechselelement (8) vor dem Schließen des Werkzeugs (3, 4) wechselweise in das Werkzeug (3, 4) gefahren werden, und
daß außerhalb des Werkzeugs (3, 4) mindestens ein Heizelement (9) vorgesehen ist, das das auf dem dritten Werkzeugteil (5) angeordnete Material (6) dann vorwärmt, wenn es sich außerhalb des Werkzeugs (3, 4) befindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrbewegungen der dritten Werkzeugteile (5) vom Wechselelement (8) von einer Maschinensteuerung (10) automatisiert veranlaßt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (6) mittels eines Handhabungssystems automatisiert auf den dritten Werkzeugteilen (5) angeordnet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die aufweist:

1. eine erste stationäre Werkzeugträgerplatte (1), die ein erstes Werkzeugteil (3) trägt,
2. eine zweite, relativ zur ersten Werkzeugträgerplatte (1) bewegliche Werkzeugträgerplatte (2), die ein zweites Werkzeugteil (4) trägt, und
3. ein drittes Werkzeugteil (5), das das zu hinterspritzende Material (6) trägt und dieses im Werkzeug (3, 4) vor der Hinterspritzung mit Kunststoffschmelze positioniert,

gekennzeichnet durch

- ein Wechselelement (8), das außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnet ist und an dem mindestens zwei dritte Werkzeugteile (5) angeordnet sind, und

- mindestens ein außerhalb des Werkzeugs (3, 4) angeordnetes Heizelement (9), um das sich auf dem dritten Werkzeugteil (5) befindliche Material (6) vorzuwärmen, wenn es sich außerhalb des Werkzeugs (3, 4) befindet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselelement (8) zwei Arme (11) aufweist, die an ihrem jeweiligen Ende mindestens ein drittes Werkzeugteil (5) tragen, wobei die dritten Werkzeugteile (3) durch eine Rotationsbewegung der Arme (11) und/oder durch eine Translationsbewegung in das Werkzeug (3, 4) eingefahren werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel-Drehbewegung der Arme (11) jeweils 180° beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Arme (11) um eine horizontale Achse erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehbewegung der Arme (11) um eine vertikale Achse erfolgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel für eine translatorische Bewegung des Wechselelements (8) vorhanden sind, die es zwischen zwei Endlagen bewegen, und zwei Heizelemente (9), die das auf den dritten Werkzeugteilen (5) angeordnete Material (6) vorwärmen.