DE19858183C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von ein-, zwei- oder mehrfarbigen Kunststoffteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Spritzgießen von ein-, zwei- oder mehrfarbigen Kunststoffteilen in zwei oder mehreren, mittelbar oder unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten, mit einem Spritzwerkzeug mit Matrize (10), Kern (12, 12') und Schiebern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander auswechselbare Kerne (12, 12') vorgesehen sind, daß der zunächst eingesetzte erste Kern (12) mit der Matrize (10) einen Formhohlraum (20) zum Spritzen des helleren, insbesondere transparenten Bereichs als Vorspritzling (26) bildet, und daß der als nächstes einsetzbare zweite Kern (12') mit der Matrize (10) und dem Vorspritzling (26) einen Formhohlraum für den dunkleren Bereich (28) des Kunststoffteils bildet und dabei den Vorspritzling (26) nur in einem schmalen Randstreifen (34) um den Formhohlraum herum berührt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen von ein-, zwei- oder mehrfarbigen Kunststoffteilen in zwei oder mehreren un­ mittelbar aufeinanderfolgenden Schritten gemäß dem Oberbegriff der An­ sprüche 1 und 2.

Ein-, zwei- oder mehrfarbige Kunststoffteile werden heute vielfach in ein, zwei oder mehreren mittelbar oder unmittelbar aufeinanderfolgenden Schrit­ ten gespritzt. Anwendungsgebiete für derartige Kunststoffteile sind beispiels­ weise Heckleuchtenabdeckungen (Lichtscheiben) und seit einigen Jahren auch Scheinwerferabdeckungen (Streuscheiben) von Kraftfahrzeugen, bei­ spielsweise aus Polycarbonat. Auf diese Weise entstehen beispielsweise Scheinwerferabdeckungen aus transparentem Material mit integrierten Teil­ flächen, aus orangefarbenem Material für integrierte Blinklichter. Üblich ist es auch, transparente Scheinwerferabdeckungen mit einem partiell oder um­ laufend angeordneten farbigen Rahmen zu versehen. Derartige Scheinwerfer­ abdeckungen sollen im vorliegenden Zusammenhang zur näheren Erläute­ rung des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung herangezogen werden, ohne daß die Erfindung insoweit beschränkt wäre. Als Stand der Technik kann in diesem Zusammenhang die DE-OS 22 07 889 genannt wer­ den. Diese Druckschrift beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Ab­ deckscheibe für Kraftfahrzeugleuchten, die in verschiedene lichtdurchlässige Bereiche unterteilt ist und bei dem zunächst der Bereich aus dem licht­ durchlässigsten Material gespritzt wird, während der oder die Bereiche aus dem weniger lichtdurchlässigen Material anschließend auf das Grundteil auf­ gespritzt werden.

Die DE 85 02 378 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Spritzgießen von zwei- oder mehrfarbigen Kunststoffteilen, die sich insbesondere für winklige Spritzgußteile eignen soll. Es werden Einzelheiten der Gestaltung der Werk­ zeughälften erörtert.

Üblicherweise werden Scheinwerferabdeckungen mit partiell angeordnetem oder umlaufendem farbigem Rahmen hergestellt, indem in einem ersten Schritt der farbige Rahmen gespritzt und im zweiten Schritt die transparente Fläche über den Rand des Rahmens hinweg in den Rahmen hineingespritzt wird. Dabei wird das Spritzteil beim bekannten Verfahren vom Kern her auf­ gebaut, während die Matrize der Spritzgießform nach der Herstellung des farbigen Rahmens für die Herstellung der Klarsichtfläche ausgetauscht wird.

Die bekannte Verfahrensweise hat den Nachteil, daß beim Einspritzen des transparenten Materials, das teilweise über und an dem farbigen Rand ent­ langströmt, das farbige Material ausgewaschen wird, so daß die Trennlinie zwischen den farbigen und transparenten Flächen unsauber aussieht. Diesen Nachteil versucht man bei verschiedenen, in der Praxis befindlichen Anwen­ dungen dadurch auszugleichen, daß für die erste Farbe Werkstoffe mit höhe­ rer Verarbeitungstemperatur und höherer Wärmeformbeständigkeit verwen­ det werden. Abgesehen von dem erheblich höheren Materialpreis geeigneter Materialien mit den genannten Eigenschaften und dem damit verbundenen Kostennachteil, entsteht bei diesem Verfahren ein beträchtlicher Qualitäts­ nachteil durch das unterschiedliche rheologische Verhalten der beiden Mate­ rialien, weil in den Randzonen der Farbtrennungen erhöhte Spannungen auf­ treten. Abgesehen von der Neigung zu Spannungsrissen besteht auch die Ge­ fahr von Ablösungen in der Verbindungsstelle der beiden Materialien.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens zeigt sich bei der anschließenden Nachbehandlung der gespritzten Kunststoffteile. Kunststoffscheiben aus Poly­ carbonat für KFZ-Scheinwerfer werden zum Erreichen einer ausreichenden Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber UV- Strahlen auf allen der Außenbewitterung ausgesetzten Bereichen mit einer Hardcoat-Beschichtung versehen. Da diese naß aufgetragen wird, besteht hierbei, insbesondere in den Bereichen von Farbtrennungen bei erhöhtem Spannungsprofil wegen unterschiedlichen Materialpaarungen, die Gefahr von Rißbildung bei Benetzung mit in der Beschichtung enthaltenen Lösungsmit­ teln. Üblicherweise begegnet man diesem Mangel dadurch, daß die Teile vor dem Beschichten einer gezielten Wärmebehandlung (Tempern) unterzogen werden. Das funktioniert jedoch nur bei Materialien gleicher Rheologie. Ha­ ben die Materialien eine unterschiedliche Rheologie, kann für die Wärmebe­ handlung nur die zulässige Temperatur für das Material mit niedrigerer Wär­ meformbeständigkeit eingesetzt werden. Das Material mit der höheren Wär­ meformbeständigkeit ist dann nicht beeinflußt, so daß sich der Spannungs­ haushalt im Farbtrennbereich noch mehr verschlechtert.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahrensweise besteht darin, daß beim Spritzen der transparenten Fläche im zweiten Schritt Schiebermarkie­ rungen auf der Innenseite der transparenten Fläche entstehen können. Schieber werden eingesetzt, wenn das Werkstück hinterschnittene Bereiche hat, die durch einfache Trennung von Kern und Matrize nicht zu entformen sind. Für die hinterschnittenen Bereiche werden daher Schieber eingesetzt, die vor oder nach dem Trennen der beiden Formhälften zurückgezogen wer­ den können.

Hinterschneidungen befinden sich im hier behandelten Beispiel einer Scheinwerferabdeckung, mit partiell oder umlaufend angeordnetem farbigem Rahmen, im Inneren des Rahmens, falls dies beispielsweise durch die Ein­ bausituation in die Fahrzeugkarosserie vorgegeben ist.

Wenn im Kern für die Herstellung dieser Hinterschneidungen Schieber vor­ gesehen sind, müssen diese vor dem Entformen von der Kernkontur unmit­ telbar über die Innenfläche der transparenten Scheinwerferscheibe zurück­ gezogen werden. Dadurch entstehen mindestens von einer Seite zur anderen, insbesondere zur gegenüberliegenden Seite des Teiles, Markierungen auf der Innenseite im durchsichtigen Bereich der Scheinwerferscheibe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung der obigen Art zu schaffen, die es gestatten, ein-, zwei- oder mehr­ farbige Kunststoffteile ohne die Gefahr einer Bildung von Auswaschungen und das Erscheinungsbild störende Schiebermarkierungen in guter Qualität her­ zustellen.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren ge­ löst, bei dem zur Begrenzung des Formhohlraums für das Spritzen des zwei­ ten Bereichs der verfestigte erste Bereich mit dem gewechselten Kern nur in einem schmalen Randstreifen um den zweiten Formhohlraum berührt wird.

Insbesondere wird bei einer Scheinwerfer- oder Rücklichtabdeckung eines Kraftfahrzeugs, mit partiell oder umlaufend farbigem Rahmen, zunächst der hellere, insbesondere transparente Teilbereich und sodann der oder die far­ bigen, partiell oder umlaufend angeordnete Rahmen oder Konturbereiche gespritzt.

Wenn die Aufgabenstellung ausschließlich darauf gerichtet ist, die störende Schiebertrennung zu eliminieren bzw. zu minimieren, kann als nachfolgendes Material auch das gleiche wie bei der vorhergehenden Einspritzung verwen­ det werden, d. h., es können einfarbige Teile in zwei nacheinanderfolgenden Spritzvorgängen verwendet werden.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die gestellte Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Spritzen von ein-, zwei- oder mehrfarbigen Kunststoff­ teilen in zwei oder mehreren mittelbar oder unmittelbar aufeinanderfolgen­ den Schritten, mit einem Spritzwerkzeug mit Matrize, Kern und Schiebern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß wenigstens zwei gegeneinander aus­ wechselbare Kerne vorgesehen sind, daß der zunächst eingesetzte erste Kern mit der Matrize einen Formhohlraum zum Spritzen des helleren, insbesonde­ re transparenten Bereichs als Vorspritzling bildet und daß der als nächster eingesetzte zweite Kern mit der Matrize und dem Vorspritzling einen Form­ hohlraum für den dunkleren Bereich des Kunststoffteils bildet und dabei den Vorspritzling nur in einen schmalen Randstreifen um den Formhohlraum he­ rum berührt.

Dies kann dadurch erreicht werden, daß entweder der zweite Kern im Be­ reich des Randstreifens des Vorspritzlings, an dem dieser an den im zweiten Schritt herzustellenden dunkleren Bereich angrenzt, eine vorspringende Rippe aufweist, oder daß eine derartige Rippe bei Herstellung des Vorspritz­ lings bereits durch entsprechende Formung des ersten Kerns hergestellt wird.

Das bedeutet, daß von der Matrizenseite her aufgebaut wird, während die Kernkontur zwischen den beiden Schritten des Spritzvorganges ausgetauscht wird. Die eigentliche Scheibe bildet den Vorspritzling, der ohne Schieber­ trennungen zwischen Matrize und Kern gespritzt wird. Dabei können alle Hinterschnittbereiche der Randkontur entfallen, so daß der Kern ungeteilt die gesamte innere Konturoberfläche abdeckt. Der Vorspritzling verbleibt in der Matrize oder wird in eine Matrize gleicher Geometrie eingelegt. Danach wird ein anderer Kern oder werden andere Kerne mit abweichender Form­ kontur in Kontakt zu dem Vorspritzling gebracht. Im Bereich der Farb- oder Materialtrennung berührt der Kern den Vorspritzling, vorzugsweise mit ei­ nem schmalen Steg (ca. 1 mm Breite), der vorstehend am Kern oder vorste­ hend am Vorspritzling angeordnet sein kann. Die übrigen Bereiche des oder der Kerne sind freigestellt und bekommen keinen Kontakt zum Vorspritz­ ling, so daß keine Abdruckmarkierungen auf der Fläche des Vorspritzlings entstehen können. Daher ist es unerheblich, ob die Kernoberfläche in diesem Bereich ganzflächig aus einem Stück oder geteilt durch Schieber oder andere Werkzeugelemente ausgeführt ist. Danach wird das nachfolgende oder wer­ den die nachfolgenden Materialien eingespritzt.

Als Vorteil ist hervorzuheben, daß durch die Spritzfolge - erst transparentes Material, dann farbiges Material oder farbige Materialien - keine Auswaschun­ gen des farbigen Materials im Bereich der Farbtrennung entstehen können. Dadurch können Materialien gleicher Rheologie zum Einsatz kommen, wo­ durch der Spannungshaushalt im Bereich der Farb- oder Materialtrennung günstig verläuft. Daraus ergibt sich ein Kostenvorteil, da als farbiges Material oder Materialien gleich- oder niederwertige Werkstoffe ohne Qualitätseinbu­ ße zum Einsatz kommen können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß bei der Konstruktion des Spritzwerkzeuges bei Teilen mit Hinterschnitten auf der Kernseite für die Festlegung der Schiebertrennung oder Trennungen keine Rücksicht auf optische oder stylistische Erfordernisse genommen werden muß, so daß aus­ schließlich die Funktionalität des Werkzeuges zu beachten ist. Daraus resul­ tiert ein weiterer erheblicher Kostenvorteil.

Zudem können Teile mit erheblich mehr und komplizierteren Hinterschnit­ ten gestaltet werden, da die dafür erforderlichen Schiebertrennungen nur im schmalen Randbereich, jedoch nicht in der eigentlichen Sichtfläche der transparenten Scheibe sichtbar sind.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Teilbereich eines erfin­ dungsgemäßen Werkzeugs und veranschaulicht insbesonde­ re den Formhohlraum zum Spritzen des ersten, helleren oder transparenten Bereichs, im vorliegenden Zusammen­ hang auch als Vorspritzling bezeichnet, dargestellt an ei­ nem Schnitt durch den unteren Rand einer transparenten Scheinwerferabdeckung mit umlaufendem schwarzem Rah­ men;

Fig. 2 ist eine entsprechende Schnittdarstellung, veranschaulicht jedoch die Situation nach dem Spritzen des Vorformlings, der in dunkler Schraffur dargestellt ist;

Fig. 3 ist eine entsprechende Schnittdarstellung und zeigt den im zweiten Schritt hergestellten dunkleren Rahmen in dunk­ ler Schraffur sowie die beiden dazugehörigen Werkzeuge;

Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung, die die Situation am oberen Rand der transparenten Abdeckungs-Scheibe zeigt und in der der Vorformling in diesem Bereich ebenfalls in dunkler Schraffur gezeigt ist;

Fig. 5 veranschaulicht die Form der Werkzeuge im Bereich des oberen dunklen Rahmens.

In Fig. 1 ist ein Teilschnitt aus einem Spritzwerkzeug für eine transparente Scheinwerferabdeckung aus Kunststoff gezeigt. Da Spritzwerkzeuge an sich bekannt sind, sollen hier nur die für die Erfindung wesentlichen Aspekte im einzelnen erläutert werden. Das Werkzeug umfaßt eine Matrize 10, einen er­ sten Kern 12, eine Reihe von in Matrize und Kern verlaufenden, nicht im ein­ zelnen bezeichneten Kanälen und eine Einspritzdüse 14, deren Einspritzka­ nal 16 in einen Hohlraum 18 übergeht, der unmittelbar an den hier interes­ sierenden Formhohlraum 20 für den ersten, transparenten Bereich des Kunststoffteils, auch Vorspritzling genannt, angrenzt. Dieser Formhohlraum 20 setzt sich zusammen aus einem leicht gewölbten, flächigen Bereich 22 und einem spitzwinklig abgewinkelten Bereich 24.

Fig. 2 entspricht Fig. 1, zeigt jedoch an Stelle des in Fig. 1 dargestellten Formhohlraums 20 den bereits gespritzten Vorspritzling 26 in dunkler Schraffur. Wie erwähnt, handelt es sich bei diesem Vorspritzling 26 um den Teilbereich des Kunststoffteils, der aus hellerem, insbesondere transparen­ tem Material besteht, hier verdeutlicht am Beispiel der transparenten Ab­ deckung von Kraftfahrzeugscheinwerfern. Fig. 3 zeigt wiederum eine entspre­ chende Darstellung und veranschaulicht nunmehr neben dem Formhohlraum 20 bzw. dem in diesem hergestellten Vorspritzling 26 den im zweiten Schritt hergestellten dunkleren Bereich, am Beispiel der Scheinwerferabdeckung ge­ bildet durch den umlaufenden farbigen Rahmen 28. In Fig. 3 ist, zur Unter­ scheidung der Rahmen in dunkler Schraffur, der Vorspritzling 26 dagegen transparent dargestellt. Es ist erkennbar, daß der Rahmen 28 in einem Teil­ bereich gegen den abgewinkelten Bereich 24 des Vorspritzlings anliegt und hier über eine Abwinklung 30 und eine Abstufung 32 mit diesem zur Unter­ stützung der ohnehin bestehenden Kohäsionskräfte verzahnt ist.

In Fig. 3 ist einer der wesentlichen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu erkennen. Der zweite Kern 12' berührt die gewölbte Innenfläche des Vor­ spritzlings 26 keineswegs in ihrer Gesamtheit, sondern nur mit einem schmalen Randstreifen 34 unmittelbar am Übergang von dem Vorspritzling 26 zu dem Rahmen 28. Bei der dargestellten Ausführungsform springt dieser Randstreifen 34 angrenzend an die Abwinklung 30 des Rahmens 28 von der entsprechenden Fläche des zweiten Kerns 12' vor, während der Kern 12' insgesamt einen Abstand zu der gewölbten Innenfläche des Vorspritzlings 26 hält und hier einen Zwischenraum 36 bildet. Alle etwaigen Rückzugsbewe­ gungen von Schiebern des Kerns 12', die bei der Herstellung des Rahmens 28 benötigt werden, führen daher nicht zu Gleitbewegungen auf der Innenflä­ che des transparenten Vorspritzlings 26 und damit nicht zu Spuren, die sich auf dieser Innenfläche abzeichnen und bei transparentem Material deutlich und störend sichtbar sind.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß an Stelle des vorspringenden Randstreifens 34 am zweiten Kern 12' auch durch Gestaltung des ersten Kerns 12 dafür gesorgt werden kann, daß der Vorspritzling 26 in dem dem vorspringenden Randstreifen 34 des zweiten Kerns in Fig. 3 entsprechenden Bereich einen von der Innenfläche des Vorspritzlings nach innen vorsprin­ genden, in der Zeichnung nicht dargestellten Randstreifen aufweist.

Fig. 4 und 5 zeigen eine vergleichbare Situation aus dem Inneren des Werk­ stücks für die Herstellung der Scheinwerferabdeckung, jedoch bezogen auf den oberen Rand, während sich Fig. 1 bis 3 auf den unteren Rand dieser Scheinwerferabdeckung beziehen. In Fig. 4 ist im Schnitt wiederum der Vor­ spritzling 26 in dem durch die Matrize 10 und den ersten Kern 12 gebilde­ ten Formhohlraum gezeigt. Der Vorspritzling ist wiederum dunkel schraffiert dargestellt.

Fig. 5 zeigt die Matrize 10 zusammen mit dem zweiten Kern 12' und dem dunkel schraffiert dargestellten Rahmen bzw. den entsprechenden Formhohl­ raum zwischen der Matrize 10 und dem zweiten Kern 12'. Auch hier ist der vorspringende Randstreifen 34 des zweiten Kerns am Übergang zwischen dem Vorspritzling 26 und dem Rahmen 28 erkennbar, der den zwischen dem zweiten Kern 12' und der gewölbten Innenfläche des Vorspritzlings 26 gebildeten Zwischenraum 36 einrahmt. Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß an Stelle dieses vorspringenden Randstreifens 34 auch durch entspre­ chende Gestaltung des ersten Kerns 12 dafür gesorgt werden kann, daß ein entsprechender vorspringender Randstreifen am Vorspritzling ausgebildet ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Beispiel der Scheinwerferab­ deckung für Kraftfahrzeuge beschränkt, sondern auch auf andere, mehrstufig hergestellte Kunststoffteile anwendbar. Ein wichtiger Aspekt ist dabei in je­ dem Falle, daß in dem ersten Schritt das hellere, gegebenenfalls transparente Material und im zweiten Schritt das dunklere Material gespritzt wird, und daß im zweiten Schritt der zweite Kern den Vorspritzling nur so weit be­ rührt, wie dies im Interesse einer festen Positionierung und Trennung der beiden Formhohlräume für die beiden aufeinanderfolgend hergestellten Kunststoffbereiche notwendig ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Spritzgießen von ein-, zwei- oder mehrfarbigen Kunst­ stoffteilen in zwei oder mehreren, mittelbar oder unmittelbar aufeinanderfol­ genden Schritten, bei dem zunächst der hellere, insbesondere transparente Bereich und sodann der oder die dunkleren oder intensiver gefärbten Berei­ che des Werkstücks gespritzt werden und bei dem zum Spritzen des ersten und zweiten Bereichs zwei auswechselbare Formteile verwendet werden, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Formhohlraums für das Sprit­ zen des zweiten Bereichs der verfestigte erste Bereich mit dem gewechselten Kern nur in einem schmalen Randstreifen um den zweiten Formhohlraum be­ rührt wird.

2. Vorrichtung zum Spritzgießen von ein-, zwei oder mehrfarbigen Kunst­ stoffteilen in zwei oder mehreren, mittelbar oder unmittelbar aufeinanderfol­ genden Schritten, mit einem Spritzwerkzeug mit Matrize (10), Kern (12, 12') und Schiebern, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gegeneinander auswech­ selbare Kerne (12, 12') vorgesehen sind, daß der zunächst eingesetzte erste Kern (12) mit der Matrize (10) einen Formhohlraum (20) zum Spritzen des 1 helleren, insbesondere transparenten Bereichs als Vorspritzling (26) bildet und daß der als nächstes einsetzbare zweite Kern (12') mit der Matrize (10) und dem Vorspritzling (26) einen Formhohlraum für den dunkleren Bereich 828) des Kunststoffteils bildet und dabei den Vorspritzling (26) nur in einem schmalen Randstreifen (34) um den Formhohlraum herum berührt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kern (12') einen vorspringenden Randstreifen (34) aufweist, der bei ge­ schlossenem Formhohlraum den Vorspritzling (26) berührt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kern (12) einen um die Grenzfläche des Vorspritzlings 26 herum verlaufende vertiefte Nut aufweist.