DE19947767A1 - Verfahren zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen - Google Patents
Verfahren zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-FormteilenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen, bei dem mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffkomponenten (K 1 , K 2 ) zur Ausbildung eines Kunststoff-Formteils in ein Spritzgießwerkzeug (1) eingespritzt werden, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Einspritzen einer ersten Kunststoffkomponente (K 1 ) entlang eines Schmelzefließweges (2) und durch einen Angußbereich (3) in das Spritzgießwerkzeug (1); b) Einspritzen einer zweiten Kunststoffkomponente (K 2 ) entlang des Schmelzefließweges (2) und durch den Angußbereich (3) in das Spritzgießwerkzeug (1). Um eine optimale Versiegelung der Eintrittsstelle (5) zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Verfahren weiterhin die Verfahrensschritte aufweist: - während Verfahrensschritt a): Füllen einer Nebenkammer (4), die im Angußbereich (3) des Schmelzefließweges (2) angeordnet ist, mit der ersten Kunststoffkomponente (K 1 ); DOLLAR A - anschließend an Verfahrensschritt b): Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K 1 ) und Einspritzen dieses Kunststoffmaterials in das Spritzgießwerkzeug (1), wodurch die Eintrittsstelle (5) des Kunststoffmaterials vom Angußbereich (3) in die Werkzeugkavität (6) mit erster Kunststoffkomponente (K 1 ) versiegelt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mehrkomponenten-
Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen, bei dem mindestens zwei unter
schiedliche Kunststoff-Komponenten zur Ausbildung eines Kunststoff-
Formteils in ein Spritzgießwerkzeug eingespritzt werden, wobei das
Verfahren die Schritte aufweist:
- a) Einspritzen einer ersten Kunststoffkomponente entlang eines Schmelzefließweges und durch einen Angußbereich in das Spritzgießwerkzeug;
- b) gleichzeitiges oder anschließendes Einspritzen einer zweiten Kunststoffkomponente entlang des Schmelzefließweges und durch den Angußbereich in das Spritzgießwerkzeug;
Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Mehrkompo
nenten-Spritzgießen von Kunststoff-Formteilen.
Ein gattungsgemäßes Spritzgießverfahren zum Herstellen von Mehr
schicht-Formteilen ist beispielsweise in der DE 37 35 099 A1 beschrie
ben. Dort werden zwei unterschiedliche Kunststoff-Komponenten über
einen gemeinsamen Angußbereich in die Kavität eines Spritzgießwerk
zeuges eingespritzt. Bei diesem vorbekannten Verfahren wird zuerst die
erste Kunststoffkomponente (Hautmaterial) und anschließend die zweite
Kunststoffkomponente (Kernmaterial) eingespritzt.
Um die Eintrittsstelle - also den Übergang vom Angußbereich in den Be
reich der Werkzeugkavität - zu versiegeln, wird im Stand der Technik
beschrieben, daß nach Abschluß des Einbringens des Kernmaterials im
Rahmen des Nachdrucks nochmals das Hautmaterial nachgespritzt wird.
Hierdurch wird ein Teil des Kernmaterials verdeckt. Verfahrensbedingt
bleibt jedoch stets ein Teilbereich des Kernmaterials im Angußbereich
sichtbar, was sich nachteilhafterweise als Ring (10) abbildet (s. Fig. 1).
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dies
bezüglich verbessertes Verfahren sowie eine zugehörige Vorrichtung der
gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, mit dem es möglich wird, in einfa
cher Weise eine einwandfreie Oberfläche auch im Bereich der Eintritts
stelle von Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität zu erzeugen. Es
soll also möglich werden, eine Versiegelung des Angusses zu bewerk
stelligen, bei der das Kernmaterial vollständig eingeschlossen wird.
Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verfahren die Verfahrensschritte aufweist:
- - während des oben genannten Verfahrensschritts a): Füllen ei ner Nebenkammer (4), die im Angußbereich (3) des Schmel zefließweges (2) angeordnet ist, mit der ersten Kunststoffkom ponente (K1);
- - anschließend an den oben genannten Verfahrensschritts b): Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) und Einspritzen dieses Kunst stoffmaterials in das Spritzgießwerkzeug (1), wodurch die Ein trittsstelle (5) des Kunststoffmaterials vom Angußbereich (3) in die Werkzeugkavität (6) mit erster Kunststoffkomponente (K1) versiegelt wird.
Erfindungsgemäß wird also erreicht, daß die äußere, an den Wandungen
der Werkzeugkavität anliegende Formmasse (Hautmaterial) nach Been
digung des eigentlichen Einspritzvorganges die innenliegende Formmas
se (Kernmaterial) vollständig einschließt.
Gemäß einer ersten Weiterbildung ist vorgesehen, daß vor, oder wäh
rend dem Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befindlichen ersten
Kunststoffkomponente (K1) weiter erste Kunststoffkomponente (K1) aus
der Einspritzvorrichtung (7) in das Spritzgießwerkzeug eingespritzt
wird.
Dabei kann weiterhin vorgesehen werden, daß der Nachdruck zumindest
überwiegend, vorzugsweise jedoch ausschließlich, durch das Ausbringen
der in der Nebenkammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente
(K1) in das Spritzgießwerkzeug (1) erzeugt wird. Dann wird also der im
Rahmen der Abkühlung des Formteils benötigte Nachdruckvorgang
möglichst ausschließlich durch Nachdrücken von Kunststoffmasse aus
der Nebenkammer bewerkstelligt.
Das Austreiben von erster Kunststoffkomponente aus der Nebenkammer
zwecks Versiegelung kann weiterhin damit kombiniert werden, daß
gleichzeitig damit eine Formgebung der Eintrittsstelle vorgenommen
wird. Dazu ist vorgesehen, daß das Ausbringen der in der Nebenkammer
(4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) mit Mitteln (9) er
folgt, die die Eintrittsstelle (5) des Kunststoffmaterials vom Angußbe
reich (3) in die Werkzeugkavität (6) so ausformen, daß eine gewünschte
Oberflächenkontur entsteht.
Weiterhin kann vorgesehen werden, daß das Ausbringen der in der Ne
benkammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) mit
Mitteln (9) so erfolgt, daß der Anguß zumindest weitgehend, vorzugs
weise vollständig, abgeschert wird.
In den zuletzt genannten Fällen wird also sowohl eine definierte Form
im Bereich der Eintrittsstelle erzeugt als auch der Anguß abgeschert,
was nicht nur zu Formteilen hoher Oberflächengüte führt, sondern
gleichzeitig auch eine sehr wirtschaftliche Fertigung ermöglicht. Es kann
aber auch vorgesehen werden, das Verfahren so durchzuführen, daß eine
Verbindung zwischen Anguß und Formteil erhalten bleibt, um den An
guß mit dem Formteil zu entformen.
Die Vorrichtung zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-
Formteilen, mit der mindestens zwei unterschiedliche Kunststoff-
Komponenten (K1, K2) zur Ausbildung eines Kunststoff-Formteils ver
arbeitet werden, weist folgende Elemente auf:
- - mindestens zwei Einspritzvorrichtungen (7, 8) zum Einspritzen mindestens zweier unterschiedlicher Kunststoffkomponen ten (K1, K2),
- - ein Spritzgießwerkzeug (1) mit einer Werkzeugkavität (6) und
- - einen Schmelzefließweg (2), der sich von den mindestens zwei Einspritzvorrichtungen (7, 8) über einen Angußbereich (3) bis in die Werkzeugkavität (6) des Spritzgießwerkzeugs (1) er streckt.
Eine derartige vorbekannte Spritzgießvorrichtung ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch eine im Angußbereich (3) angeordnete Neben
kammer (4), die fluidisch mit dem Schmelzefließweg (2) in Verbindung
steht, wobei die Nebenkammer (4) mit Mitteln (9) zum Verändern, vor
zugsweise zum gesteuerten Verändern, des Volumens der Nebenkam
mer (4) ausgestattet sind. Hierdurch kann beispielsweise das Massevo
lumen auf das Formteil angepaßt werden.
Fortbildungsgemäß ist hier vorgesehen, daß das Mittel (9) zum Verän
dern des Volumens der Nebenkammer (4) ein Kolben ist, der in der Ne
benkammer (4) verschieblich angeordnet ist. Weiterhin kann der Kolben
in seinem Endbereich so ausgebildet sein, daß er eine definierte Oberflä
chenkontur an der Eintrittsstelle (5) des Kunststoffmaterials vom An
gußbereich (3) in die Werkzeugkavität (6) ausformt, wenn er in eine be
stimmte Position verschoben wird. Schließlich kann vorgesehen sein,
daß der Kolben in seinem Endbereich so ausgebildet ist, daß er beim
Verschieben in eine bestimmte Position den Anguß zumindest weitge
hend abschert.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lö
sung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch den typischen Übergangsbe
reich vom Anguß in die Werkzeugkavität nach
dem Stand der Technik, in
Fig. 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Spritz
gießvorrichtung dargestellt,
Fig. 3 zeigt den Übergangsbereich vom Anguß in die
Werkzeugkavität zu einem ersten Verfahrenszeit
punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens, die
Fig. 4 bis Fig. 6 stellen spätere, aufeinander folgende Verfahrens
zeitpunkte des erfindungsgemäßen Verfahrens
dar, die
Fig. 7 und Fig. 8 zeigt Verfahrensschritte eines weiteren Ausfüh
rungsbeispieles des erfindungsgemäßen Verfah
rens und
Fig. 9 zeigt einen letzten Verfahrensschritt eines 3. Aus
führungsbeispieles des erfindungsgemäßen Ver
fahrens.
Die in Fig. 2 zu sehende Spritzgießvorrichtung wird für die Fertigung
von Kunststoff-Formteilen eingesetzt, die aus zwei unterschiedlichen
Kunststoff-Komponenten bestehen, nämlich aus der ersten Komponen
te K1 und der zweiten Komponente K2. Die beiden Komponenten K1 und
K2 werden in jeweiligen Plastifizier- und Einspritzvorrichtungen 7 und 8
bekannter Art aufbereitet und in ein Spritzgießwerkzeug 1 eingespritzt.
Von den Einspritzvorrichtungen 7, 8 bis in die Werkzeugkavität 6 er
streckt sich ein Schmelzefließweg 2, der unmittelbar vor dem Eintritt in
die Werkzeugkavität 6 in den Angußbereich 3 mündet. Der Übergangs
bereich vom Ende des Angusses in die Werkzeugkavität 6 ist als Ein
trittsstelle 5 bezeichnet.
Erfindungsgemäß steht der Angußbereich 3, namentlich der Teil des
Angusses an der Eintrittsstelle 5 mit einer Nebenkammer 4 fluidisch in
Verbindung. Die Kammer 4 ist mit einem Kolben 9 ausgestattet, der es
erlaubt, das Volumen der Kammer 4 gesteuert zu variieren, was von ei
ner nicht dargestellten Steuerung vorgenommen werden kann sowie von
nicht näher dargestellten Betätigungselementen (s. Doppelpfeil am Ende
der Kolbenstange).
Wie weiter zu sehen ist, ist das untere Ende des Kolbens 9 speziell aus
geformt, nämlich so, daß der Kolben in einer nach unten gefahrenen Po
sition die Eintrittsstelle 5 mit vorgegebener gerader Geometrie ab
schließt (s. hierzu auch Fig. 6). Damit wird gleichzeitig erreicht, daß der
Anguß abgeschert werden kann.
In einem ersten Verfahrensschritt, der in Fig. 3 schematisch dargestellt
ist, wird zunächst erste Kunststoffkomponente K1 (Hautkomponente) aus
der Einspritzvorrichtung 7 in das Werkzeug 1 injiziert. Dabei ist der
Kolben 9 zurückgezogen, so daß sich die Nebenkammer 4 mit erster
Komponente K1 füllt.
Im nächsten Verfahrensschritt wird zweite Kunststoffkomponente K2 ins
Werkzeug 1 injiziert. Wie in Fig. 4 hierbei zu sehen ist, bleibt dabei die
Nebenkammer mit erster Komponente K1 gefüllt.
Zur Versiegelung der Eintrittsstelle 5 wird, wie abfolgend in den
Fig. 5 und 6 zu sehen ist, durch Betätigung des Kolbens 9 in der Neben
kammer 4 (Verfahren des Kolbens 9 nach "unten") das in der Neben
kammer 4 gespeicherte Material ausgetrieben. Während der Nachdruck
durch den Kolben 9 aufgebracht wird, kann bereits mit der Einspritzvor
richtung 7 und/oder 8 erneut Material plastifiziert werden. Wie insbe
sondere in Fig. 6 zu erkennen ist, formt der Endbereich des Kolbens 9
eine saubere, ebene Abschlußfläche an der Eintrittsstelle 5. Wie weiter
hin gut zu erkennen ist, wird der Anguß 3 durch die Verschiebung des
Kolbens 9 auch weitgehend abgeschert, so daß dieser leicht entformt
werden kann und das Formteil angußlos hergestellt wird. Im Ergebnis
wird die Eintrittsstelle 5 vollständig und durchgängig mit Hautmaterial
versiegelt.
Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles, wie in den Fig. 7 und
8 dargestellt, wird zur Versiegelung der Eintrittsstelle 5, nochmals erste
Komponente K1 (also Hautmaterial) nachgespritzt: Dies wird zunächst
dadurch bewerkstelligt, daß aus der Einspritzvorrichtung 7 nochmals
Material nachgespritzt wird. Andererseits wird jetzt jedoch auch durch
Betätigung des Kolbens 9 in der Nebenkammer 4 (Verfahren des Kol
bens 9 nach "unten") das in der Nebenkammer 4 gespeicherte Material
ausgetrieben. Wie insbesondere in Fig. 8 zu erkennen ist, formt der End
bereich des Kolbens 9 auch hier eine saubere, ebene Abschlußfläche an
der Eintrittsstelle 5. Wie weiterhin gut zu erkennen ist, wird der Anguß 3
durch die Verschiebung des Kolbens 9 auch weitgehend abgeschert, so
daß dieser leicht vom Formteil getrennt werden kann. Im Ergebnis wird
auch die Eintrittsstelle 5 vollständig und durchgängig mit Hautmaterial
versiegelt; es bleibt kein störender "Ring" (s. Position 10 in Fig. 1).
Der Endbereich des Kolbens 9 kann so ausgestaltet werden, daß die
Eintrittsstelle 5 vollständig oder auch nur teilweise überdeckt wird. Bei
vollständiger Überdeckung hat dies den Vorteil, daß der Anguß abge
schert wird und keine Nacharbeit am Formteil erforderlich ist. Bei dieser
Ausgestaltung des Kolbenendes ist jedoch darauf zu achten, daß der im
Werkzeug verbleibende Anguß entformt werden kann. Dies kann bei
spielsweise durch eine trichterförmige Gestaltung des Angußbereiches
- entgegengesetzt zur Einspritzrichtung - erreicht werden, indem der
Trichter mit einem kragenförmigen Ring ausgeführt wird, unter den zum
Entformen z. B. Luft geblasen wird. Bei Ausgestaltung des Kolbenendes
zur nur teilweisen Überdeckung der Eintrittsstelle 5 kann der Anguß mit
dem Formteil entformt werden, da dieser nach dem Abkühlen noch mit
dem Teil in Verbindung steht (siehe Fig. 9).
1
Spritzgießwerkzeug
2
Schmelzefließweg
3
Angußbereich
4
Nebenkammer
5
Eintrittsstelle
6
Werkzeugkavität
7
Einspritzvorrichtung für die erste Kunststoff-Komponente
8
Einspritzvorrichtung für die zweite Kunststoff-Komponente
9
Mittel zum Ausbringen von Kunststoff-Komponente
aus der Nebenkammer
4
10
sichtbarer Ring der zweiten Kunststoff-Komponente
K1
K1
erste Kunststoff-Komponente
K2
K2
zweite Kunststoff-Komponente
Claims (10)
1. Verfahren zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-
Formteilen, bei dem mindestens zwei unterschiedliche Kunststoff-
Komponenten (K1, K2) zur Ausbildung eines Kunststoff-Formteils
in ein Spritzgießwerkzeug (1) eingespritzt werden, wobei das Ver
fahren die Schritte aufweist:
- a) Einspritzen einer ersten Kunststoffkomponente (K1) entlang eines Schmelzefließweges (2) und durch einen Angußbe reich (3) in das Spritzgießwerkzeug (1);
- b) gleichzeitiges oder anschließendes Einspritzen einer zweiten Kunststoffkomponente (K2) entlang des Schmelzefließwe ges (2) und durch den Angußbereich (3) in das Spritzgieß werkzeug (1);
- - während Verfahrensschritt a): Füllen einer Nebenkammer (4), die im Angußbereich (3) des Schmelzefließweges (2) ange ordnet ist, mit der ersten Kunststoffkomponente (K1);
- - anschließend an Verfahrensschritt b): Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) und Einspritzen dieses Kunststoffmaterials in das Spritz gießwerkzeug (1), wodurch die Eintrittsstelle (5) des Kunst stoffmaterials vom Angußbereich (3) in die Werkzeugkavi tät (6) mit erster Kunststoffkomponente (K1) versiegelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor,
oder während dem Ausbringen der in der Nebenkammer (4) be
findlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) weitere erste Kunst
stoffkomponente (K1) aus der Einspritzvorrichtung (7) in das
Spritzgießwerkzeug (1)eingespritzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Nachdruck zumindest überwiegend, vorzugswei
se jedoch ausschließlich, durch das Ausbringen der in der Neben
kammer (4) befindlichen ersten Kunststoffkomponente (K1) in das
Spritzgießwerkzeug (1) erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befind
lichen ersten Kunststoffkomponente (K1) mit Mitteln (9) erfolgt,
die die Eintrittsstelle (5) des Kunststoffmaterials vom Angußbe
reich (3) in die Werkzeugkavität (6) so ausformen, daß eine ge
wünschte Oberflächenkontur entsteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befind
lichen ersten Kunststoffkomponente (K1) mit Mitteln (9) so er
folgt, daß der Anguß zumindest weitgehend, vorzugsweise voll
ständig, abgeschert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausbringen der in der Nebenkammer (4) befind
lichen ersten Kunststoffkomponente (K1) mit Mitteln (9) so er
folgt, daß der Anguß mit dem Formteil verbunden bleibt.
7. Vorrichtung zum Mehrkomponenten-Spritzgießen von Kunststoff-
Formteilen, mit der mindestens zwei unterschiedliche Kunststoff-
Komponenten (K1, K2) zur Ausbildung eines Kunststoff-Formteils
verarbeitet werden, die aufweist:
- - mindestens zwei Einspritzvorrichtungen (7, 8) zum Einsprit zen mindestens zweier unterschiedlicher Kunststoff komponenten (K1, K2),
- - ein Spritzgießwerkzeug (1) mit einer Werkzeugkavität (6) und
- - einen Schmelzefließweg (2), der sich von den mindestens zwei Einspritzvorrichtungen (7, 8) über einen Angußbe reich (3) bis in die Werkzeugkavität (6) des Spritzgießwerk zeugs (1) erstreckt,
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
Mittel (9) zum Verändern des Volumens der Nebenkammer (4) ein
Kolben ist, der in der Nebenkammer (4) verschieblich angeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kolben in seinem Endbereich so ausgebildet ist, daß er eine defi
nierte Oberflächenkontur an der Eintrittsstelle (5) des Kunststoff
materials vom Angußbereich (3) in die Werkzeugkavität (6) aus
formt, wenn er in eine bestimmte Position verschoben wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben in seinem Endbereich so ausgebildet ist, daß er beim
Verschieben in eine bestimmte Position den Anguß zumindest
weitgehend abschert.
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DE19935139C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffkörpers |
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