DE202005021041U1

DE202005021041U1 - Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus einem transparentem Kunststoffmaterial und mit nicht-transparenten Bereichen

Info

Publication number: DE202005021041U1
Application number: DE202005021041U
Authority: DE
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2015-03-01

Abstract

Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial (1) mit nicht-transparenten peripheren Kanten (2), umfassend:
– eine Form (9), eine erste Formstation (7) mit wenigstens einem Satz von ersten Injektoren (4) und eine zweite Formstation (8) mit wenigsten einem Satz von zweiten Injektoren (6), wobei die genannten ersten und zweiten Injektoren (4, 6) in einer Position angeordnet sind, welche direkt mindestens einen peripheren Bereich (10) des herzustellenden Gegenstandes (1) entspricht; wobei
– das transparente Kunststoffmaterial in die genannte Form (9) in der ersten Formstation (7) mittels des genannten ersten Satzes von Injektoren (4) bei halboffener Form (9) in einer sequentiellen Art und Weise eingespritzt wird, um den Druck gleichmäßig zu verteilen, wobei Verbindungslinien des Zusammentreffens des transparenten Materials verhindert werden; und
– die Form (9) geschlossen wird und eine Kompression des transparenten Materials (1) und ein Formen des Gegenstandes durchgeführt wird; und
– das...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus einem Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial mit besonderem – aber nicht ausschließlichem – Bezug zu Platten, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial mit nicht-transparenten Bereichen, z. B. der Formung einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen peripheren Kante, wie zum Beispiel Fensterscheiben für den Automobilbereich und Bildschirmen von Plasma-Fernsehgeräten.
Stand der Technik
Traditionell werden solche Platten durch Spritzguss hergestellt: Das transparente Material, typischerweise Polykarbonat, ist viel empfindlicher als andere Kunststoffmaterialien für Flusslinien, Verbindungen usw., so dass, mit wachsender Dimension des Produktes, die Schwierigkeiten der Injektion von der Art sind, dass es unmöglich ist, einige typische ästhetische und optische Defekte zu eliminieren, außer sehr komplizierte Spritzsysteme werden angewendet. Für Gegenstände von moderaten Abmessungen wird das sog. „Film-Injektions"-System effektiv eingesetzt. Dieses System ermöglicht es, viele typische Probleme dieser transparenten Kunststoffmaterialien zu überwinden. Jedoch ist es mit wachsenden Dimensionen nicht möglich, genügend hohe Qualitätsniveaus zu erreichen. Darüber hinaus beinhaltet dieser Typ der Injektion das Abschneiden des Überhangs des Films, der aus der geformten Platte ragt, wobei dieser Überhang eine nicht vernachlässigbare Masse in Bezug auf das Produkt hat und eine offensichtliche Verschwendung von Material bedeutet.
Darüber hinaus ist für diese transparenten Platten, entsprechend den verschiedenen Applikationen, für die sie entworfen wurden (und insbesondere im Falle Verwendung im Automobilbereich) die Verringerung der verbleibenden inneren Spannungen („In-Form-Spannungen", „In-Mould-Stresses") von fundamentaler Bedeutung. Diese Spannungen neigen tatsächlich dazu, das Produkt zu deformieren, wobei sie seine optischen und mechanischen Eigenschaften verändern.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Zweck der Erfindung ist es, die von den Film-Injektionssystemen auferlegten Beschränkungen zu überwinden und eine effiziente Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus transparentem Material mit nicht-transparenten Bereichen, zu ermöglichen, die frei von inneren Spannungen sind, oder in jedem Fall mit einem sehr geringen Maß an Spannungen und daher mit optimalen optischen und mechanischen Eigenschaften.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der ästhetischen Eigenschaften von Gegenständen, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial von großen Abmessungen mit nicht-transparenten Teilen, auch in Bezug auf die Sichtbarkeit von Indikatoren oder Markierungen der Injektionspunkte, die typischerweise in der Form von kleinen Kratern auftreten.
Es sollte beachtet werden, dass in der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen für die nicht-transparenten Teile auf eine „periphere Kante" Bezug genommen wird, wobei mit diesem Ausdruck auch andere nicht-transparente Teile gemeint sind, die entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich sein können.
Mit Blick auf die Erreichung der vorher genannten Zwecke ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus einem transparentem Kunststoffmaterial aufweisend nicht-transparente periphere Kanten, umfassend:

– eine Form, eine ersten Formstation mit einem Satz von ersten Injektoren, eine zweiten Formstation mit einem Satz von zweiten Injektoren, wobei die genannten ersten und zweiten Injektoren so angeordnet sind, dass sie direkt mindestens einem peripheren Bereich de herzustellenden Gegenstandes zugeordnet sind; wobei
– das transparente Kunststoffmaterial in die genannte Form in der ersten Formstation mittels des genannten ersten Satzes von Injektoren bei halboffener Form auf sequentielle Weise eingespritzt wird, um den Druck gleichmäßig zu verteilen, und so Verbindungslinien des transparenten Materials zu verhindern;
– die Form geschlossen wird und eine Kompression des transparenten Materials und ein Formen des Gegenstandes durchgeführt wird; und
– das nicht-transparenten Kunststoffmaterial in die genannte Form in der zweiten Formstation mittels des genannten Satzes von zweiten Injektoren eingespritzt wird, um die genannte periphere Kante auf den genannten peripheren Bereich der transparenten Platte zu anzuformen.

Die Kombination aus sequentieller Injektion, Kompression des transparenten Materials und Anformung der peripheren Kante ermöglicht die Eliminierung der Sichtbarkeit der Indikatoren der Injektion des transparenten Gegenstandes im transparenten Material des Gegenstandes. Dieses Resultat wird ermöglicht dank der Verringerung der inneren Spannungen und durch die optimale Verteilung des Drucks, welche durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung erreicht werden können, in Kombination mit der nachfolgenden Anformung des nicht-transparenten Materials.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch eine bestimmte sequentielle Weise für die Injektion des transparenten Kunststoffmaterials und möglicherweise auch des nicht-transparenten Kunststoffmaterals durch die entsprechenden Injektoren, wie auch einen möglichen Schritt der Kompression am Ende des Schrittes der Injektion des nicht-transparenten Kunststoffmaterials.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird jetzt im Detail beschrieben mit Bezug auf die angeführten Zeichnungen, in denen:
1 eine schematische Rückansicht einer Platte ist, hergestellt aus einem Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial, die durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wird;
2 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht von 1 ist;
3 eine teilweise aufgeschnittene schematische Seitenansicht ist, die die erfindungsgemäße Vorrichtung während eines ersten Verfahrensschrittes zeigt;
4 eine Querschnittsansicht entsprechend der Linie IV-IV von 3 ist;
5 eine Ansicht ähnlich zu der von 3 ist, die die erfindungsgemäße Vorrichtung während eines zweiten Verfahrensschrittes zeigt; und
6 eine Querschnittsansicht entsprechend der Linie VI-VI von 5 ist.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die 1 und 2 der angehängten Zeichnungen sind schematische Darstellungen eines Beispiels eines Produktes, hergestellt aus Zwei-Komponenten-Kunststoffmaterial, das mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wurde.
Das Produkt besteht aus einer Platte 1, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial, typischerweise Polykarbonat, auf dessen Rückseite ein umlaufender Rahmen 2 aufgebracht ist. Der Rahmen 2 ist aus nicht-transparentem Kunststoffmaterial hergestellt undgeformt mit Überständen und Verlängerungen 3 geformt, welche für die Montage der Platte im Betrieb verwendet werden.
Das Verfahren für die Herstellung eines solchen Zwei-Komponenten-Produkts sieht zwei aufeinander folgende Schritte vor, beschrieben im Folgenden mit jeweiligem Bezug auf die 3, 4 und 5, 6.
Es sollte beachtet werden, dass das Verfahren auf einer Stapelformpresse mit rotierender zentraler Oberfläche durchgeführt werden kann.
In diesem Fall werden zwei Formstationen bereitgestellt, die erste bezeichnet durch 7 und die zweite bezeichnet durch 8, in einer Position, entsprechend der eine Form 9 nacheinander positioniert wird.
Die erste Formstation 7 ist mit einem Satz von ersten Injektoren 4 eines allgemeinen konventionellen Typs ausgerüstet, mit einer direkt eingebrachten Schiebernadel 11, die axial zwischen einer geschlossenen Position und einer geöffneten Positionfür das Einbringen des transparenten Kunststoffmaterials in die Form 9 verschoben werden kann, das, ebenfalls auf einem bekannten Weg, aus einer heißen Kammer kommt und von einem Verflüssigungssystem bereitgestellt wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Injektoren 4 mit jeweiligen Ringnuten ausgestattet sind, die in wesentlich abgedichtetem Kontakt mit der Form 9 gebracht wer den. Deren Gestaltung (hier aus Gründen der Kürze nicht dargestellt oder beschrieben) kann auf innovative Weise für eine optimale Steuerung der Temperatur sorgen. Dies ist der Gegenstand einer parallelen italienischen Patentanmeldung, angemeldet am selben Tag der prioritätsbegründenden italienischen Patentamneldung durch den vorliegenden Anmelder.
Die Injektoren 4 der ersten Formstation 7 sind in Bezug aufeinander ausgerichtet und so in Bezug auf die Form 9 positioniert, dass ihre Position direkt einem peripheren Bereich der transparenten Platte 1 entspricht, die geformt werden soll. Der genannte periphere Bereich ist in 4 mit 10 bezeichnet, und besteht aus einem Band benachbart zu einer der größeren Seiten der Platte 1. Der Bereich liegt innerhalb einer inneren Grenze, in 4 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet, des umlaufenden Rahmens 2, der im Folgenden in der zweiten Formstation 8 geformt wird.
Im Fall des hier illustrierten Beispiels gibt es sieben Injektoren 4 der ersten Formstation 7: Sie sind in 4 jeweils bezeichnet mit u1 für den mittleren, mit u2 und u3 diejenigen, die auf gegenüberliegenden Seiten benachbart zu dem zentralen Injektors u1 angeordnet sind, mit u4 und u5 diejenigen, die auf gegenüberliegenden Seiten benachbart zu den Injektoren u3 und u2 angeordnet sind, und mit u6 und u7 die am Ende liegenden und jeweils benachbart zu den Injektoren u4 und u5 angeordnet sind. Natürlich kann die Anzahl der Injektoren größer oder kleiner sein, entsprechend den Abmessungen der Platte, aber die Art und Weise ihres Einsatzes wird in jedem Fall ähnlich zu den unten beschriebenen sein.
Nach dem Halbschließen der Form 9, das mit parallelen Oberflächen oder mit geneigten Oberflächen durchgeführt werden kann, werden die Injektoren 4 aktiviert, um das transparente Kunststoffmaterialin einer sequentiellen Weise in die Form 9 einzubringen. Im Falle des illustrierten Beispiels wird die Injektion zunächst mit dem Injektor u1 durchgeführt, bis das Kunststoffmaterial die Injektionsbereiche, die zu den Injektoren u2 und u3 gehören, vollständig abgedeckt hat.
An diesem Punkt wird die Injektion durch die Injektoren u2 und u3 durchgeführt, bis das Material die Bereiche entsprechend den Injektoren u4 und u5 vollständig abgedeckt hat. Dann werden die Injektoren u4 und u5 geöffnet und im Folgenden, entsprechend demselben Prinzip, die Injektoren u6 und u7.
Als eine weitere Verbesserung können die Bedingungen der Injektion angepasst werden, um das Öffnen des Injektors u3 geringfügig in Bezug auf den Injektor u2 zu verzögern, um die Öffnung des Injektors u5 geringfügig in Bezug auf den Injektor u4 zu verzögern, und um die Öffnung des Injektors u7 geringfügig in Bezug auf den Injektor u6 zu verzögern. Auf diese Weise werden Vorteile erreicht im Bezug auf die Konstanz des Druckes und der Einheitlichkeit der Geschwindigkeit der Front des Materials, welches in die Form 9 eingebracht wird.
Um den Druck im Hohlraum der Form 9 gleichmäßig zu erhalten, kann darüber hinaus der Injektor u1 angepasst geschlossen werden, und möglicherweise auch andere Injektoren, und zwar vor dem Ende der Injektion. Darüber hinaus kann das Öffnen und Schließen der Injektoren geeignet reguliert werden, z. B., entweder in der Zeit oder als eine Funktion des Zuflusses des Kunststoffmaterials durch die Verflüssigungsanlage der Vorrichtung. Obwohl im Falle des hier illustrierten Beispiels die Injektoren 4 nur entlang der peripheren Fläche 10 der Platte 1 angeordnet sind, d. h., wie bereits gesagt wurde, entlang einer ihrer längeren Seiten, gibt es keine besonderen Einschränkungen, weitere Injektoren auch entlang den schmaleren Seiten und auch entlang der anderen größeren Seite der Platte 1 bereitzustellen. Wie auch immer, vom vorliegenden Anmelder durchgeführte Experimente haben gezeigt, dass die in dem Beispiel illustrierte Anordnung normalerweise ausreichend ist für ein optimales Füllen des Hohlraums der Form 9 auch für Platten von großen Abmessungen.
Im Falle, dass die Platte 1 große Abmessungen hat, ist die Reduktion der verbleibenden inneren Spannungen (In-Form-Spannungen) von fundamentaler Wichtigkeit. Diese können am Ende der konventionellen Injektion, durchgeführt bei ge schlossener Form, des transparenten Kunststoffmaterials entstehen, was Deformationen einbringen und die optischen Eigenschaften der Platte selbst verändern kann.
Aus diesem Grund wird die sequentielle Injektion, durchgeführt mit halb-offener Form, wie im Vorangegangen in der ersten Formstation 7 beschrieben, von einem Schritt der Kompression der Platte 1 gefolgt. Dieser Schritt der Nachkompression kann auf konventionelle Weise erfolgen: Im Falle, dass die Vorrichtung eine Stapelformpresse benutzt, kann dieser Schritt entsprechend dem, was in der deutschen Patentanmeldung Nr. DE-A-10 217 584 beschrieben ist, durchgeführt werden. Im Falle, wo der genannte Schritt der Nachkompression – wie im Folgenden sichtbar werden wird – auch in einer Position entsprechend der zweiten Formstation 8 durchgeführt wird, wird es notwendig sein, im Falle der Stapelformpresse spezifische Lösungen vorzusehen, wie etwa solche, die in parallelen italienischen Patentanmeldungen beschrieben und illustriert sind, welche am selben Datum der prioritätsbegründenden italienischen Patentanmeldung durch den vorliegenden Anmelder eingereicht wurden.
Es sollte beachtet werden, dass der Schritt der Kompression der transparenten Platte anstatt gleichzeitig mit dem Injektionsschritt auch danach durchgeführt werden kann.
Am Ende der Formung der transparenten Platte 1 können auf ihrem umlaufenden Bereich 10 die Indikatoren oder Markierungen (in der Form von kleinen Kratern) der Injektionspunkte identifiziert werden, die den Düsen der Injektoren u1-u7 entsprechen.
Die Form 9 wird dann in eine Position gebracht, die der zweiten Formstation 8 entspricht, dargestellt in den 5 und 6. Auch in diesem Fall wird wenigstens ein Satz von Injektoren 6 bereitgestellt, ausgerichtet entlang dem peripheren Bereich 10 der Platte 1, und möglicherweise ein zweiter Satz von Injektoren 6, ausgerichtet auf eine Position entsprechend dem gegenüberliegenden Bereich (d. h., der anderen größeren Seite der Platte 1), wie in 6 illustriert. Die Düsen der Injektoren 6 sind in der genannten Figur mit „us" identifiziert.
Die Injektoren 6 des einen oder der mehreren Sätze können in der Anzahl geringer sein als die Injektoren 4 der ersten Formstation 7, z. B. von der Anzahl vier, und es ist nicht notwendig für sie, dass es welche mit Düsennadeln sind. Diese Injektordüsen 6 können sequentiell gesteuert werden oder stattdessen mit gleichzeitiger Öffnung.
Das nicht-transparente Kunststoffmaterial, welches durch die Düsen 6 injiziert wird, wird den peripheren Rahmen 2 formen, auf der Rückseite der transparenten Platte 1 zwischen der Umfangslinie 5 und deren peripherer Kante angeformt sein, und dabei die Markierungen der Injektionspunkte abdecken, die den Düsen u1-u7 der ersten Formstation 7 entsprechen.
Auch in diesem Fall kann die Injektion der peripheren Kante 2 von einem Schritt der Nachkompression gefolgt werden, z. B. im Falle, in dem die Formvorrichtung eine Stapelformpresse verwendet, ausgeführt in einer Art und Weise, die in parallelen italienischen Patentanmeldungen beschrieben ist, welche am selben Datum der prioritätsbegründenden italienischen Patentanmeldung durch den vorliegenden Anmelder eingereicht wurden.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, alle Einschränkungen zu überwinden, die bei konventionellen Formsystemen existieren, und ermöglicht eine effiziente Herstellung von Zwei-Komponenten-Platten, auch mit transparenten Oberflächen von großen Abmessungen, frei von inneren Spannungen oder in jedem Fall mit einem extrem geringen Grad an Spannungen und so, dass Verformungen und Veränderungen ihrer optischen Eigenschaften verhindert werden. Diese Effekte sind eine direkte Konsequenz der besonderen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit einem ersten Schritt mit direkter Injektion, bei halboffener Form und mit mehreren nacheinander angesteuerten Injektionspunkten und mit nachfolgender Kompression, die durch das Schließen der Form durchgeführt wird, wobei die Markierungen der Injektion des ersten Schritts durch das Material der zweiten Injektion abgedeckt werden.
Natürlich können die Details der Konstruktion der Vorrichtung, die hier nur mittels eines Beispiels beschrieben wurde, für die Umsetzung des Verfahrens in weitem Maße variieren in Bezug auf das, was hierin beschrieben und illustriert ist, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist. Daher, z. B., kann die Kompression der Platte auch gleichzeitig mit der Injektion bei offener Form durchgeführt werden.
Auch wenn in der vorangegangenen Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen ständig Bezug genommen wird auf eine transparente Platte und auf eine nicht-transparente periphere Kante, die darauf überformt wird, bezieht sich die Erfindung in äquivalenter Weise auf Gegenstände hergestellt aus irgendwelchem Kunststoffmaterial, sei es transparent oder nicht-transparent, einschließlich sogar solchen von kleinen Abmessungen.

Claims

Vorrichtung für die Herstellung von Gegenständen, hergestellt aus transparentem Kunststoffmaterial (1) mit nicht-transparenten peripheren Kanten (2), umfassend: – eine Form (9), eine erste Formstation (7) mit wenigstens einem Satz von ersten Injektoren (4) und eine zweite Formstation (8) mit wenigsten einem Satz von zweiten Injektoren (6), wobei die genannten ersten und zweiten Injektoren (4, 6) in einer Position angeordnet sind, welche direkt mindestens einen peripheren Bereich (10) des herzustellenden Gegenstandes (1) entspricht; wobei – das transparente Kunststoffmaterial in die genannte Form (9) in der ersten Formstation (7) mittels des genannten ersten Satzes von Injektoren (4) bei halboffener Form (9) in einer sequentiellen Art und Weise eingespritzt wird, um den Druck gleichmäßig zu verteilen, wobei Verbindungslinien des Zusammentreffens des transparenten Materials verhindert werden; und – die Form (9) geschlossen wird und eine Kompression des transparenten Materials (1) und ein Formen des Gegenstandes durchgeführt wird; und – das nicht-transparente Kunststoffmaterial in die genannte Form (9) in der zweiten Formstation (8) mittels des genannten Satzes von zweiten Injektoren (6) eingespritzt wird, um so die genannte periphere Kante (2) auf den genannten Bereich (10) des transparenten Gegenstandes anzuformen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten ersten Injektoren (4) in einer linearen Weise angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte sequentielle Art und Weise vorsieht: zuerst die Injektion durch den zentralen Injektor (u1) des ersten Satzes, welcher in einer Position angeordnet ist, die dem mittleren Teil des genannten peripheren Bereichs (10) der Platte (1) entspricht, bis die Flächen des genannten peripheren Bereichs (10) bedeckt sind, die einem ersten Paar von dazwischen liegenden Injektoren (u2, u3) entsprechen; dann die Injektion durch die genannten ersten dazwischen liegenden Injektoren (u2, u3), bis die Flächen des genannten peripheren Bereichs (10) bedeckt sind, die einem zweiten Paar von dazwischen liegenden Injektoren (u4, u5) entsprechen; dann die Injektion durch die genannten zweiten dazwischen liegenden Injektoren (u4, u5), bis die Flächen des genannten peripheren Bereichs (10) bedeckt sind, die einem Paar von End-Injektoren (u6, u7) entsprechen; und schließlich eine Injektion durch die genannten End-Injektoren (u6, u7).
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerung der Injektion vorgesehen ist zwischen den Injektoren des ersten Paars von dazwischen liegenden Injektoren (u2, u3), jenen des zweiten Paars von dazwischen liegenden Injektoren (u4, u5), und jenen des Paares von End-Injektoren (u6, u7).
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterbrechung der Injektion durch den zentralen Injektor (u1) und/oder durch die dazwischen liegenden Injektoren (u2, u3, u4, u5) vor der Injektion durch die End-Injektoren (u6, u7) vorgesehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Injektion des nicht-transparenten Kunststoffmaterials mittels des genannten zweiten Satzes von Injektoren (6) gemäß einer sequentiellen Art und Weise durchgeführt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion des nicht-transparenten Kunststoffmaterials mittels des genannten zweiten Satzes von Injektoren (6) in einer gleichzeitigen An und Weise durchgeführt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Injektion des nicht-transparenten Kunststoffmaterials in einer Position entsprechend der genannten zweiten Formstation (8) eine Kompression der peripheren Kante (2) durchgeführt wird, die auf die genannte Platte (1) übergeformt wurde.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression des transparenten Gegenstandes (1) nachfolgend zu oder gleichzeitig mit der Injektion durchgeführt wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9, weiterhin aufweisend eine Steuerung, die die sequentielle Injektion des genannten ersten Satzes von Injektoren (4) steuert.