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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fertigen eines Kunststoffbauteils.
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Zur
Herstellung von Kunststoffbauteilen werden Spritzgussverfahren eingesetzt.
Dabei wird die das Bauteil bildende Kunststoffmasse in einen Formhohlraum
zwischen zwei Formplatten eingespritzt und verfestigt sich dort.
Nach der Verfestigung der Kunststoffmasse werden die Formplatten
getrennt und das Kunststoffbauteil aus dem Werkzeug entnommen.
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Es
sind unterschiedliche Techniken bekannt, mit denen die flüssige
Kunststoffmasse in den Formhohlraum eingebracht werden kann. Eine
erste Möglichkeit besteht darin, den für die Zuführung
der Kunststoffmasse benötigten Heißkanal direkt
an den Formhohlraum anzubinden und im Bereich der Mündungsstelle
ein Nadelventil vorzusehen, mit welchem der Kunststoffzufluss gesteuert
werden kann. Eine solche Einspritzung hat den Vorteil, dass keine
Angussrippe an dem Kunststoffbauteil erzeugt wird, die in vielen
Fällen störend sein kann und später gegebenenfalls
abgetrennt werden muss, was darüber hinaus zu einem Materialverlust
führt. Problematisch ist jedoch die Prozesssicherheit.
Es können Ablagerungen am Nadelventilverschluss entstehen,
die an der Oberfläche des Kunststoffbauteils haften bleiben
und zu Ausschussteilen führen können. Ferner kann
ein unerwünschtes Kleben der Nadel am Kunststoffbauteil
infolge einer Überhitzung der Nadel auftreten.
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Eine
andere Möglichkeit besteht darin, eine Kunststoffzuführung
mit einem Sperrschieberverschluss vorzusehen. Eine solche Anordnung
ist in dem deutschen Patent
DE
10 2004 002 012 beschrieben. Sie ermöglicht eine
hohe Prozesssicherheit. Im Zuführungskanal zwischen dem
Sperrschieber und dem Formhohlraum entsteht bei konventionellen
Lösungen jedoch eine An gussrippe, deren Höhe typischerweise
1 cm oder mehr betragen kann. Je nach Art und Einbauumgebung des
Kunststoffbauteils kann diese Angussrippe störend sein
und muss daher gegebenenfalls nachträglich entfernt werden.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zwischen dem Heißkanalende
und dem Sperrschieber bei jedem Spritzgießvorgang ein Kaltanguss
entsteht, der vor dem nächsten Gießvorgang entfernt werden
muss.
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Spezielle
Anforderungen ergeben sich bei der Fertigung von transparenten Kunststoffbauteilen, die
z. B. als Fenster eingesetzt werden. Sowohl eine Ventileinspritzung
als auch eine Sperrschieberverschlusslösung führen
zu einer sichtbaren Angussmarke (z. B. Ventilabdruck oder Angussrippe)
auf dem Bauteil. Eine solche Angussmarke kann nicht in einem Durchsichtbereich
eines solchen Bauteils angeordnet werden, da sie dort als optischer
Defekt wahrgenommen wird. Deshalb werden transparente Kunststoffbauteile üblicherweise
randseitig angespritzt (sogenannter Filmanguss). Aus
EP 1 555 106 ist jedoch bekannt, dass
es möglich ist, die Angussmarke an einer optischen Oberfläche
des Kunststoffbauteils vorzusehen und durch eine zweite, weniger transparente
Komponente zu überspritzen, um sie für einen Betrachter,
der durch die transparente Kunststoffkomponente hindurchschaut,
weitgehend unsichtbar zu machen. Diese Technik ermöglicht
es seitdem, transparente optische Kunststoffbauteile an einer optischen
Oberfläche (d. h. unter Abstand zum Bauteilrand) anzuspritzen.
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Eine
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung besteht darin,
eine Vorrichtung zum Fertigen eines Kunststoffbauteils anzugeben,
welches einen einfache Fertigungsablauf zur Herstellung von Kunststoffbauteilen
ermöglicht.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die
Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß Anspruch
1 umfasst eine Vorrichtung zum Fertigen eines Kunststoffbauteils
eine erste Formplatte und eine zweite Formplatte eines Spritzgießwerkzeugs,
zwischen denen im geschlossenen Zustand ein Formhohlraum ausgebildet
ist. Ferner umfasst die Vorrichtung einen Heißkanal, der über
einen Heißkanalverschluss mit einem in den Formhohlraum
mündenden Angusskanal in Verbindung steht. Die Vorrichtung
umfasst ferner ein Formhohlraumkonturstück, das zwischen
einem ersten Abschnitt des Angusskanals und dem Formhohlraum angeordnet
ist und eine Fläche aufweist, die eine Konturfläche
des Formhohlraums bildet. Ein solches Formhohlraumkonturstück
ermöglicht eine weitgehend frei wählbare Angussgeometrie.
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Das
Formhohlraumkonturstück muss zum Auswerfen des Kaltangusses
verlagert werden, um diesen freizugeben. Es ist möglich,
dass das Formhohlraumkonturstück in einer zum Verlauf des
ersten Abschnitts des Angusskanals im wesentlichen parallelen Richtung
verschieblich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin,
dass das Formhohlraumkonturstück in einer zum Verlauf des
ersten Abschnitts des Angusskanals im wesentlichen seitlichen Richtung verschieblich
ist.
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Das
Formhohlraumkonturstück kann eine Tauchkante aufweisen
und in diesem Fall zum Dichten des Formhohlraums beitragen. Es kann
als Tauchkantenschieber oder auch als Prägeleiste realisiert
sein.
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Das
Formhohlraumkonturstück kann über eine Hubmechanik
mit einer Formplatte gekoppelt sein, insbesondere mit derjenigen
Formplatte, in welcher sich der Heißkanal befindet.
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Eine
Ausführungsform kennzeichnet sich durch einen Angussschieber,
der in einer ersten Position den Angusskanal zum Formhohlraum hin
offen hält und in einer zweiten Position den Angusskanal zum
Formhohlraum hin sperrt. Der Angussschieber kann somit sowohl zur
Steuerung des Kunststoffzuflusses in den Formhohlraum als auch zum
Abtrennen des Angusses beispielsweise direkt am Kunststoffbauteil
eingesetzt werden.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch,
dass der Angussschieber schräg zum Verlauf des Angusskanals
verschieblich ist. Dadurch können flache, schräge
Angussmarken bei einer einfachen Ausführung des Werkzeugs erreicht
werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass der Angussschieber in einer ersten Position
eine Wandfläche des Angusskanals in einer ersten Lage im
Spritzgießwerkzeug festlegt und in einer zweiten Position die
Wandfläche des Angusskanals in einer zur ersten Lage verschobenen
zweiten Lage im Spritzgießwerkzeug festlegt. In diesem
Fall kann durch ein Verschieben des Angussschiebers eine Wandfläche
des gegebenenfalls gesamten Angusskanals im Werkzeug verschoben
werden. Dadurch kann eine Angussabtrennung durch Abscheren direkt
am Kunststoffbauteil ermöglicht wird.
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Der
Angusskanal kann einen heißkanalseitig angeordneten ersten
Abschnitt und einen formhohlraumseitig angeordneten zweiten Abschnitt
aufweisen, wobei die Abschnitte unterschiedliche Formgebungen und/oder
Funktionen haben können. Beispielsweise kann der zweite
Abschnitt axial versetzt zum ersten Abschnitt verlaufen.
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Vorzugsweise öffnet
sich der erste Abschnitt zum zweiten Abschnitt hin konisch. Eine
konische Formgebung erleichtert das Auswerfen des Kaltangusses aus
dem geöffneten Werkzeug.
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Zweckmäßiger
Weise sperrt und öffnet der Angussschieber den Angusskanal
im Bereich des zweiten Abschnittes. Dadurch kann erreicht werden, dass
der Angussschieber in unmittelbarer Nähe zum Formhohlraum
angeordnet ist und/oder z. B. als so genannter Konturschieber den
Formhohlraum begrenzt, d. h. eine Fläche aufweist, die
eine Konturfläche des Formhohlraums dar stellt. Der Angussschieber
kann somit einen Teil der Formhohlraumwandung bilden und ermöglicht
damit ein Abtrennen des Angusses an der Oberfläche des
Kunststoffbauteils. Dadurch kann eine vorstehende Angussrippe am
Kunststoffbauteil vermieden werden.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Nadelventil als Heißkanalverschluss.
Das Nadelventil kann derart ausgeführt sein, dass die Nadel
des Nadelventils sowohl zum Öffnen und Schließen
des Nadelventils als auch zum Auswerfen eines im Angusskanal erkalteten
Angusses dient. Durch die Doppelfunktion der Nadel kann in einfacher
Weise ein Auswerfen des erkalteten Angusses bewerkstelligt werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Nadel ein Nadelrohr zum Öffnen und Schließen
des Nadelventils und eine Nadelstange zum Auswerfen des erkalteten
Angusses. Durch diese Maßnahme kann der Dichtsitz beim
Auswerfen des erkalteten Angusses bewegungsfrei bleiben.
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Bei
dem Kunststoffbauteil kann es sich um ein transparentes Kunststoffbauteil
wie beispielsweise eine Kunststoff-Verscheibung, insbesondere um eine
Fenster- oder Sichtscheibe, handeln. Derartige Kunststoff-Verscheibungen
werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen als Kunststofffenster verwendet oder
können z. B. als Sichtabdeckungen für Bildschirme
(z. B. Monitore, Fernsehbildschirme usw.) eingesetzt werden. Aufgrund
der Abmessungen solcher Verscheibungen ist der Einsatz von Prägetechniken zu
ihrer Herstellung bevorzugt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnungen näher erläutert; in diesen
zeigen:
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1 eine
Teilschnittansicht eines Werkzeugs zum Fertigen eines Kunststoffbauteils
gemäß einer ersten Ausführungsform vor
einer Befüllung eines Formhohlraums mit Kunststoffmasse;
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2 eine
Teilschnittansicht des in 1 gezeigten
Werkzeugs zum Fertigen eines Kunststoffbauteils nach der Befüllung
des Formhohlraums und einer Betätigung eines Angussschiebers;
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3 eine
Teilschnittansicht entlang der Linie X-X' in 1;
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4 eine
der 3 entsprechende Ansicht nach dem Verschieben des
Angussschiebers gemäß 2;
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5 eine
Teilschnittansicht eines Werkzeugs zum Fertigen eines Kunststoffbauteils
gemäß einer zweiten Ausführungsform vor
einer Befüllung eines Formhohlraums mit Kunststoffmasse;
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6 eine
Teilschnittansicht des in 5 gezeigten
Werkzeugs zum Fertigen eines Kunststoffbauteils nach der Befüllung
des Formhohlraums und einer Betätigung eines Angussschiebers;
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7 eine
Teilschnittansicht des in 5 gezeigten
Werkzeugs bei geöffnetem Werkzeug vor dem Auswerfen des
Kaltangusses;
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8 eine
Teilschnittansicht des in 5 gezeigten
Werkzeugs bei geöffnetem Werkzeug beim Auswerfen des Kaltangusses;
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9 eine
Teilschnittansicht eines Werkzeugs zum Fertigen eines mehrkomponentigen Kunststoffbauteils
durch Anspritzen einer zweiten Kunststoffkomponente an eine erste
Kunststoffkomponente;
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10 eine
Draufsicht eines mehrkomponentigen Kunststoffbauteils mit transparenter
erster Kunststoffkomponente; und
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11 eine
Teilschnittansicht des in 10 dargestellten
mehrkomponentigen Kunststoffbauteils entlang der Linie Z-Z'.
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1 zeigt
in beispielhafter Weise eine Teilschnittansicht eines Werkzeugs 100 zum
Fertigen eines Kunststoffbauteils. Das Werkzeug 100 umfasst eine
erste Formplatte 1 sowie eine gegenüberliegend der
ersten Formplatte 1 angeordnete zweite Formplatte 2.
Die zweite Formplatte 2 ist in dem hier dargestellten Beispiel
als Matrizenplatte ausgeführt, d. h. sie weist in ihrer
der ersten Formplatte 1 zugewandten Plattenoberfläche
eine Aussparung oder Vertiefung 3 auf. Im geschlossenen
Zustand der Formplatten 1, 2 ist zwischen einer
Plattenoberfläche 4 der ersten Formplatte 1 und
einer Oberfläche der Vertiefung 3 ein Formhohlraum 5 ausgebildet,
dessen Kontur der Kontur des herzustellenden Kunststoffbauteils 50 (siehe 2)
entspricht.
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Die
erste Formplatte 1 ist in dem hier dargestellten Beispiel
als Kernformplatte ausgebildet. Es ist jedoch auch möglich,
die erste Formplatte 1 als Matrizenplatte und die zweite
Formplatte 2 als Kernformplatte auszubilden.
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Die
erste Formplatte 1 weist im randnahen Bereich des Formhohlraums 5 eine
Aussparung 6 auf. In die Aussparung 6 ist ein
Angussschieber 7 eingesetzt. Der Angussschieber 7 befindet
sich in 1 in einer ersten Verschiebeposition,
aus welcher er in Pfeilrichtung P in eine zweite Verschiebeposition,
die in 2 dargestellt ist, verschoben werden kann. Die
Verschieberichtung P kann dabei senkrecht zur Öffnungs-
bzw. Schließrichtung des Werkzeugs 100 (d. h.
senkrecht zur Plattenebene des Werkzeugs 100) orientiert
sein. Es ist jedoch auch möglich, eine schräg
zur Öffnungs- bzw. Schließ richtung des Werkzeugs 100 verlaufende
Verschieberichtung P vorzusehen.
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Ferner
ist im Werkzeug 100 ein Angusscregenstück 9 vorgesehen,
welches im geschlossenen Zustand des Werkzeugs 100 unmittelbar
an einer Plattenoberfläche 10 der zweiten Formplatte 2 anliegen
kann. Die außerhalb der Vertiefung 3 verlaufende
Plattenoberfläche 10 der zweiten Formplatte 2 kann,
wie in 1 dargestellt, gestuft ausgeführt sein.
Das Angussgegenstück 9 kann über den
Rand 11 der Vertiefung 3 in der zweiten Formplatte 2 überstehen
und in diesem Bereich eine Fläche 12 aufweisen,
die eine Konturfläche des Formhohlraums 5 bildet.
Es kann deshalb auch als Formhohlraumkonturstück bezeichnet
werden.
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Zwischen
dem Angussschieber 7 und dem Angussgegenstück 9 verläuft
in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein Angusskanal 13,
der abschnittsweise oder vollständig durch die genannten Teile
begrenzt ist. Ein erster Abschnitt 13a des Angusskanals 13 verläuft
z. B. senkrecht zur Plattenebene (d. h. in Schließrichtung
des Werkzeugs 100). Dieser erste Abschnitt 13a des
Angusskanals 13 bindet an einen Heißkanal 19 an,
wobei der Verschluss des Heißkanals 19 beispielsweise über
eine Nadelverschlussdüse (Nadel 20, Düse 21)
erfolgen kann. Der erste Abschnitt 13a kann konisch geformt
sein. Der erste Abschnitt 13a kann in einen seitlichen,
d. h. im wesentlichen in Richtung der Plattenebene (d. h. der Bauteilerstreckung)
verlaufenden Querabschnitt 13b übergehen, der
den ersten Abschnitt 13a mit einem zweiten Abschnitt 13c verbindet,
wobei der zweite Abschnitt 13c – wie der erste
Abschnitt 13a – im wesentlichen senkrecht zur
Plattenebene orientiert ist und in den Formhohlraum 5 mündet.
Infolge des Querabschnitts 13b weisen der erste und der zweite
Abschnitt 13a bzw. 13c einen seitlich axial zueinander
versetzten Verlauf auf. Der hier als Umbiegung dargestellte Querabschnitt 13b kann
selbstverständlich bei entsprechender Formgebung des ersten
Abschnitts 13a entfallen. Ferner kann der Angusskanal 13 oberhalb
des ersten Abschnitts 13a eine Aufnahmekavität 13d für
Kaltablagerungen an der Nadelverschlussdüse 21 aufweisen,
die beispielsweise im Angussgegenstück 9 ausgebildet
sein kann. Der oberhalb der Düse 21 verlaufende
Angusskanal 13 kann als Kaltkanal (d. h. ohne Heizung)
ausgeführt sein.
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Der
Angusskanal 13 mündet im Bereich des zweiten Abschnitts 13c zwischen
einer ersten Fläche 14 des Angussschiebers 7 und
einer Endfläche 15 des Angussgegenstücks 9 in
den Formhohlraum 5. Die Öffnungsweite des Angusskanals 13 entlang
der Linie X-X' kann kleiner als die Öffnungsweite des Heißkanals 19 sein.
Der Angussschieber 7 weist ferner eine zweite Fläche 16 auf,
die eine Konturfläche des Formhohlraums 5 bilden
kann. Die zweite Fläche 16 und die erste Fläche 14 gehen
an einer im zweiten Abschnitt 13c auftretenden Stoßlinie 18 ineinander über.
Wie in 1 dargestellt können die zweite Fläche 16 des
Angussschiebers 7 und/oder die Fläche 12 des
Angussgegenstücks 9 mit einer Rundung im Bereich
oberhalb der Stoßlinie 18 versehen sein. Es ist
jedoch auch möglich, dass die Stoßlinie 18 eine scharfe
Kante zwischen den Flächen 16 und 14 bzw. 12 und 15 bildet,
die den Kaltanguss ohne überstehende Angussrippe direkt
an der Kunststoffbauteilkontur abschert.
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Die
Funktionsweise des Werkzeugs 100 wird anhand der 1 bis 4 verdeutlicht.
In der in 1 dargestellten Stellung des
Angussschiebers 7 wird Kunststoffmaterial durch den Angusskanal 13 so lange
in den Formhohlraum 5 eingespritzt, bis der Formhohlraum 5 gefüllt
ist. Die Befüllung des Formhohlraums 5 kann nach
jedwedem in der Spritzgießtechnik bekannten Verfahren erfolgen.
Beispielsweise kann die Befüllung des Formhohlraums 5 bei
vollständig geschlossenen Formplatten 1, 2 durchgeführt
werden. Es ist jedoch auch möglich, den Formhohlraum 5 im
Rahmen eines Präge- bzw. Kompressionsverfahrens unter Werkzeugbewegung
zu befüllen und/oder nach einer bei etwas geöffneten
Formplatten 1, 2 vorgenommenen Befüllung
eine Verpressung des Kunststoffmaterials (sogenanntes Nachprägen)
durch Werkzeugbewegung vorzusehen, wobei Tauchkanten an den Spalten
zwischen der ersten Formplatte 1 und der zweiten Formplatte 2 für
eine Dichtigkeit des Formhohlraums 5 sorgen. Bei Durchführung
eines Präge- bzw. Kompressionsverfahrens bleibt das Angussgegenstück 9 lagefest
an der zweiten Formplatte 2, während der Angussschieber 7 lagefest
an der ersten Formplatte 1 verbleibt.
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Nach
dem Befüllen des Formhohlraums 5 befindet sich
Kunststoffmasse sowohl in dem Formhohlraum 5 als auch in
dem Angusskanal 13. Nun wird die Angusskanalweite reduziert,
indem der Angussschieber 7 gemäß den 2 und 4 in
Pfeilrichtung P verfahren wird, bis die erste Fläche 14 in Anlage
oder nahezu in Anlage mit der Endfläche 15 des
Angussgegenstücks 9 gelangt. Die erste Fläche 14 am
Angussschieber 7 kann dabei unter einem spitzen Winkel
zu der ersten Fläche 15 des Angussgegenstücks 9 verlaufen,
sodass eine Berührung zwischen diesen beiden Flächen
im wesentlichen nur an einer definierten Anlagelinie (Stoßlinie)
erfolgt. Die Stoßlinie 18 wirkt als Trennkante
und definiert die Grenze zwischen der ersten Fläche 14 und
der zweiten Fläche 16 des Angussschiebers 7 und
die Grenze zwischen der Endfläche 15 und der Fläche 12 des Angussgegenstücks 9.
Diese Grenzen werden hier allgemein als Kanten bezeichnet, weil
an ihnen die Angussabtrennung erfolgt, wobei jedoch darauf hingewiesen
wird, dass sie rund ausgebildet sein können und außerdem
nur eine Kante benötigt wird (die dieser Kante gegenüberliegenden
Flächen können glattflächig ineinander übergehen)
Der Anlagebereich zwischen dem Angussschieber 7 und dem
Angussgegenstück 9 kann wie bereits erwähnt
also beispielsweise unmittelbar an der Oberfläche des zu
fertigenden Kunststoffbauteils realisiert werden.
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Wie
aus den 2 und 4 ersichtlich,
ist der Angusskanal 13 nach der Umpositionierung des Angussschiebers 7 von
dem Formhohlraum 5 getrennt (gegebenenfalls jedoch noch über
einen dünnen Grat mit diesem verbunden). Infolge der Umpositionierung
des Angussschiebers 7 kann in der Formhohlraumkontur eine
Nut 17 entstehen. Sofern die Kunststoffmasse in dem Formhohlraum 5 zu
diesem Zeitpunkt noch plastisch ist, wird die Nut 17 gefüllt.
Da die Nut 17 eine Volumenvergrößerung
des Formhohlraums 5 bewirkt, kann es für die Füllung
der Nut 17 günstig oder gegebenenfalls erforderlich
sein, ein Präge- bzw. Kompressionsverfahren einzusetzen.
Die Tiefe der Nut 17 kann jedoch auch sehr gering gehalten
werden, sodass sie keinen sperrigen Vorsprung an dem herzustellenden
Kunststoffbauteil verursacht.
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Bei
der in 1 gezeigten Anordnung kann die Düsennadel 20 eine
Doppelfunktion aufweisen. Neben ihrer Funktion als Dichtelement
zum Verschließen des Heißkanals 19 kann
die Düsennadel 20 nach einem Öffnen des
Werkzeugs 100 als Auswerfer für den im Angusskanal 13 verfestigten
Kaltanguss 70 dienen. Hierzu kann die Düsennadel 20 z. B.
mechanisch mit einem doppelhubigen Zylinder gekoppelt sein, der
neben der Rückzugsbewegung zum Öffnen des Düsenventils 20, 21 auch
eine über die Düsenöffnung hinausgehende
Vorwärtsbewegung zum Ausstoßen des Kaltangusses 70 bewirkt.
Dies ermöglicht die Einsparung eines separaten Auswerfers,
der die Werkzeugkosten erhöhen würde. Außerdem
ergibt sich eine Materialersparnis, da ein solcher Auswerfer neben
dem Heißkanal 19 angeordnet werden müsste,
was zur Folge hätte, dass der Kaltanguss 70 seitlich
größer dimensioniert werden müsste, um
vom Auswerfer erfasst werden zu können. Der erste Abschnitt 13a des
Angusskanals 13 kann wie bereits erwähnt konisch
geformt sein, damit der Auswurf erleichtert wird.
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In
den Ausführungsformen kann nach einer Befüllung
des Formhohlraums zuerst der Angusskanal bauteilseitig (z. B. durch
Verschieben des Angussschiebers 7) geschlossen und danach
das Düsenventil 20, 21 des Heißkanals 19 geschlossen
werden. Das Betätigen des Angussschiebers 7 kann
eine Volumenverkleinerung des Angusskanals 13 bewirken,
wodurch es zu einer Materialverdrängung durch Rückfließen
von Kunststoffmasse in den (offenen) Heißkanal 19 kommt.
Zur Aufnahme der verdrängten Kunststoffmasse kann auch
ein Überlauf (nicht dargestellt) an den Angusskanal 13 angeschlossen
sein. In diesem Fall ist es bei Auftreten einer Materialverdrängung
auch möglich, zuerst das Düsenventil 20, 21 am
Heißkanal 19 zu schließen und danach
eine bauteilseitige Schließung des des Angusskanals 13 vorzunehmen.
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Nach
dem Erstarren der Kunststoffmasse wird das Werkzeug 100 geöffnet
(nicht dargestellt). Zur Entnahme und/oder Weiterverarbeitung des Kunststoffbauteils 50 muss
das Angussgegenstück 9, sofern es wie in den 1 bis 4 dargestellt den
Rand 11 der Vertiefung 13 übergreift,
entfernt werden. Bei einer Realisierungsmöglichkeit des
Angussgegenstücks 9 ist dieses z. B. über
eine Hubmechanik (z. B. Zyklinder-Kolben-Anordnung) an der ersten
Formplatte 1 aufgehängt. Beim Öffnen
des Werkzeugs 100 sorgt die nicht dargestellte Hubmechanik
dafür, dass das Angussgegenstück 9 zunächst
weiterhin in Anlage an der zweiten Formplatte 2 verbleibt.
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Das
Abreißen des Kaltangusses 70 vom Bauteil 50 im
Bereich der Stoßlinie 18 erfolgt zwischen den
sich relativ zueinander bewegenden Teilen (Angussschieber 7 und
Angussgegenstück 9). Gleichzeitig wird das Angussgegenstück 9 durch
den Öffnungsvorgang des Werkzeugs 1, 2 auch
von dem Kaltanguss 70 abgehoben und gibt diesen frei, so dass
er in der bereits beschriebenen Weise durch Betätigung
der Düsennadel 20 ausgestoßen werden kann.
Ein solches Angussgegenstück 9 wird auch als Hubleiste
oder Prägeleiste bezeichnet. Zur Entnahme des Kunststoffbauteils 50 oder
für die Weiterverarbeitung desselben wird die erste Formplatte 1 dann durch
Fortführung der Öffnungsbewegung entfernt, wodurch
auch das über die Hubmechanik mit der ersten Formplatte 1 gekoppelte
Angussgegenstück 9 vom Kunststoffbauteil 50 entfernt
wird.
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Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, das Angussgegenstück 9 in
seitlicher Richtung verschieblich z. B. an der zweiten Formplatte 2 zu
lagern. In diesem Fall kann das Angussgegen stück 9 seitlich
soweit verschoben werden, bis das Kunststoffbauteil 50 freigegeben
und gegebenenfalls die der Vertiefung 3 benachbarte Plattenoberfläche 10 der
zweiten Formplatte 2 freiliegend ist. Ein derartiges Angussgegenstück 9 wird
auch als Tauchkantenschieber bezeichnet.
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Bei
sämtlichen Realisierungsmöglichkeiten des Angussgegenstücks 9 (z.
B. Tauchkantenschieber oder Hub- bzw. Prägeleiste oder
eine Kombination der genannten Möglichkeiten (Tauchkantenschieber
auf Prägeleiste geführt)) kann dieses mit einer Tauchkante
versehen sein, die im Bereich des Angusskanals 13 durch
die Endfläche 15 realisiert ist. Der Tauchkantenspalt
befindet sich im Angusskanals 13 also zwischen den Flächen 14 und 15.
Beim Prägen ”taucht” die Fläche 15 über
die Fläche 14. Im Bereich außerhalb des
Angusskanals 13 verlaufen die Tauchkanten an den ersten
und zweiten Formplatten 2 an Flächen, die an denselben
Stellen wie die in 2 dargestellten Flächen 14 bzw. 15 angeordnet sind.
Für den Ausstoß des Kaltangusses ist es stets erforderlich,
das den ersten Abschnitt 13a des Kaltangusskanals 13 übergreifende
Angussgegenstück 9 zu vom Kaltanguss 70 zu
entfernen und diesen dadurch freizulegen.
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Die 5 bis 8 zeigen
eine weitere Ausführungsform eines Werkzeugs 200,
wobei gleich oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen wie
beim Werkzeug 100 der ersten Ausführungsform bezeichnet
sind. Die Beschreibung von Teilen und Funktionsweisen zum Werkzeug 100 gelten
bis auf die im Folgenden erläuterten Unterschiede entsprechend
für das Werkzeug 200 der zweiten Ausführungsform
und werden daher zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals
beschrieben. Ferner weisen wir darauf hin, dass die anhand der Werkzeuge 100, 200 exemplarisch
dargestellten Maßnahmen und Merkmale in vielfältiger
Weise miteinander kombiniert werden können und dadurch
weitere Ausführungsbeispiele bilden, die im Folgenden nicht
im Einzelnen beschrieben werden, jedoch dem Offenbarungsgehalt der
Schrift im Rahmen des fachmännischen Verständnisses
zuzurechnen sind.
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Das
in 5 dargestellte Werkzeug 200 unterscheidet
sich von dem in den 1 bis 4 dargestellten
Werkzeug 100 unter anderem dadurch, dass das Angussgegenstück 9 nur
einen Teil des Angusskanals 13, nämlich dessen
Querabschnitt 13b (bzw. einen Deckenbereich oberhalb des
ersten Abschnitts 13a) und den zweiten Abschnitt 13c begrenzt.
Der konische erste Abschnitt 13a verläuft hier in
der ersten Formplatte 1 oder einem in der ersten Formplatte 1 vorgesehenen
Werkzeugeinsatz. Darüber hinaus bildet das Angussgegenstück 9 keine Tauchkante
des Formhohlraums 5 aus, d. h. das Angussgegenstück 9 weist
eine Dichtfunktion (Absperren/Öffnen) nur in Bezug auf
den Angusskanal 13 im Zusammenwirken mit dem Angussschieber 7,
nicht jedoch bezüglich dem geschlossenen Formhohlraum 5 auf.
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Ein
weiterer Unterschied zwischen dem Werkzeug 200 und dem
Werkzeug 100 besteht in der Ausführung des Angussschiebers 7.
Der Angussschieber 7 ist im Werkzeug 200 als Schrägschieber ausgebildet,
d. h. die Verschieberichtung (Pfeil P) des Angusschiebers 7 ist
unter einem Winkel von weniger als 90° zu einer Normalen
der Plattenebene oder zur Achse des zweiten Abschnitts 13c des
Anguskanals 13 geneigt. Der Angussschieber 7 weist
darüber hinaus keine Formhohlraum-Konturfläche
auf, d. h. der Angussschieber 7 bildet im zurückgezogenen
Zustand (siehe 5) keine Konturläche
des Formhohlraums 5.
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Ferner
zeigen die 5 bis 8 eine Variante
des Ventils 20, 21 des Heißkanals 19,
bei welcher die Nadel 20 ein Nadelrohr 20b sowie
eine sich durch das Nadelrohr 20b erstreckende Nadelstange 20a aufweist.
Diese Ausführung des Ventils 20, 21, kann
selbstverständlich auch bei dem in den 1 bis 4 gezeigten
Werkzeug 100 realisiert sein.
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Nach
der Befüllung des Formhohlraums 5 mit Kunststoffmasse
(6) wird der Angussschieber 7 in der bereits
beschriebenen Weise betätigt, um den Angusskanal 13 im
Bereich seines zweiten Abschnitts 13c zu sperren und dabei
den entstehenden Kaltanguss 70 vom Kunststoffbauteil 50 abzutrennen.
Die Angussabtrennung kann z. B. an einer oberen Spitzkante 7a des
Angussschiebers 7 erfolgen, die in der Sperrposition des
Angusschiebers 7 an die Fläche 15 des
Angussgegenstücks 9 anschlägt und dabei
die Stoßlinie 18 definiert.
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7 zeigt
das geöffnete Werkzeug 200 nach dem Verfestigen
des Kunststoffbauteils 50 und des Kaltangusses 70.
Die Formplatten 1, 2 sind auseinandergefahren.
Das Angussgegenstück 9 kann wie bereits beim Werkzeug 100 erläutert
mit einer Hubmechanik gekoppelt sein, sodass es beim Öffnen des
Werkzeugs 200 mit der zweiten Formplatte 2 mit bewegt
wird und in Anlage an dem Kunststoffbauteil 50 verbleibt.
Auf diese Weise wird das Angussgegenstück 9 von
dem Kaltanguss 70 abgehoben und der Angusskanal 13 nach
oben hin geöffnet. Dabei bleibt wie beim Werkzeug 100 die
Geometrie des ersten Abschnitts 13a des Angusskanals 13 erhalten,
während die Geometrie des Angusskanals 13 in denjenigen
Abschnitten (Querabschnitt 13b, zweiter Abschnitt 13c),
die von dem Angussgegenstück 9 begrenzt werden,
geändert wird. Das Angussgegenstück 9 kann
entsprechend den Ausführungen zum Werkzeug 100 als
Prägeleiste und/oder Tauchkantenschieber realisiert sein.
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In
einem nächsten Schritt (8) wird
der Angussschieber 7 zurückgezogen. Dadurch wird
der Kaltanguss 70 freigegeben. Wie in 8 gezeigt, kann
der Kaltanguss 70 durch eine Betätigung der Nadel 20 nach
oben in den nunmehr geöffneten Formhohlraum 5 ausgestoßen
werden. Bei der hier gezeigten, beispielhaften Ausführung
der Nadel 20, erfolgt dies durch ein Verschieben der Stange 20a in Richtung
zum Formhohlraum 5, wodurch der Kaltanguss 70 aus
dem geöffneten Angusskanal 13 ausgestoßen
wird. Die Stange 20a und das Rohr 20b sind in
diesem Fall getrennt zu betätigen. Der ausgestoßene
Kaltan guss 70 kann beispielsweise durch Pressluft ausgeblasen
werden. Anstelle der Verwendung der Nadel 20 zum Auswurfen
des Kaltangusses 70 ist auch ein zu einem Heißkanalverschluss
separater Auswerfer möglich.
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Danach
wird das Kunststoffbauteil 50 entnommen. Für den
nächsten Fertigungsschritt werden die Formplatten 1, 2 wieder
zusammengefahren, wobei das Angussgegenstück 9 in
seine ursprüngliche Lage (siehe 5) gelangt,
wodurch der Angusskanal 13 wieder geschaffen wird. Das
Einspritzen der Kunststoffmasse erfolgt dann bei geöffnetem
Angusskanal 13 (Angussschieber 7 wie in 5 dargestellt
zurückgezogen) durch ein Zurückziehen der Düsennadel 20 (Stange 20a und
Rohr 20b), wodurch die Öffnung der Düse 21 frei
wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die anhand der 7 und 8 beim
Werkzeug 200 erläuterten Maßnahmen in
analoger Weise beim Werkzeug 100 ausgeführt werden
können.
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Das
Kunststoffbauteil 50 kann durch Anspritzen einer zweiten
Komponente zu einem mehrkomponentigen Kunststoffbauteil weiterverarbeitet
werden. 9 zeigt eine Teilschnittdarstellung
eines hierfür geeigneten Werkzeuges 300. Gleiche
oder funktionsähnliche Teile werden in dieser Schrift mit denselben
Bezugszeichen bezeichnet. Das Kunststoffbauteil 50 kann
sich beispielsweise weiterhin in der Vertiefung 3 der zweiten
Formplatte 2 befinden. Zum Anspritzen der zweiten Kunststoffkomponente wird
eine dritte Formplatte 30 in Anlage an die zweite Formplatte 2 gebracht.
Die dritte Formplatte 30 weist eine Anspritz-Vertiefung 31 auf,
welche eine Anspritzkavität 32 definiert, die
zwischen einer Bauteiloberfläche 52 und der Anspritz-Vertiefung 31 ausgebildet
ist. Dabei liegt die dritte Formplatte 30 mit einer seitlich
außerhalb der Anspritz-Vertiefung 32 verlaufenden
Plattenoberfläche 33 an der Plattenoberfläche 10 der
zweiten Formplatte 2 an. Wie in 9 dargestellt,
kann die Anspritzkavität 31 so dimensioniert sein,
dass sie nur einen Teilbereich des Kunststoffbauteils 50 überdeckt.
Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Kunststoffkomponente
um einen sogenannten Schwarzrand handeln, der das Kunststoffbauteil 50,
welches z. B. ein transparentes Fenster ist, randseitig umläuft
(siehe 10 und 11).
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Aus 9 ist
ersichtlich, dass neben der gegebenenfalls vorhandenen Fertigungsrippe 51 auch eine
Angussmarke in Form eines Oberflächendefektes wie beispielsweise
eines dünnen Angussgrats 53 über die
in der Umgebung dieser Oberflächendefekte glattflächige
Bauteiloberfläche 52 vorstehen kann. Die Anspritz-Vertiefung 31 kann
so dimensioniert sein, dass sie die Fertigungsrippe 51 und
den Angussgrat 53 aufnimmt. In diesem Fall überdeckt
die zweite Kunststoffkomponente sowohl die Fertigungsrippe 51 als
auch den Angussgrat 53.
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In
der Praxis ist es in vielen Fällen wünschenswert
oder sogar erforderlich, dass die zweite Kunststoffkomponente nur
eine relativ geringe Dicke D aufweist, z. B. weniger als 2, 3, 5
oder 10 mm. Bei einem üblichen Kaltkanal-Anguss mit Sperrschieberverschluss
wird jedoch eine Angussrippe erzeugt, die größer
als die Dicke D ist und somit deutlich über die zweite
Komponente heraussteht und von dieser ummantelt werden muss. Im
Gegensatz dazu kann hier die Höhe T der optionalen Fertigungsrippe 51 so
gering dimensioniert werden, dass T < D gilt. Die Fertigungsrippe 51 wird
dann vollständig und überstandsfrei in der zweiten
Kunststoffkomponente aufgenommen. Es ist auch möglich,
dass die Fertigungsrippe 51 einen kleinen Überstand über
die zweite Kunststoffkomponente aufweist, der beim Verbau des mehrkomponentigen
Kunststoffbauteils nicht hinderlich ist und z. B. weniger als 0,5,
1 oder 2 mm betragen kann. Die Höhe T der Fertigungsrippe 51 kann beispielsweise
kleiner als 5, 3, 2, oder 1 mm sein.
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Zur
Herstellung der zweiten Kunststoffkomponente wird ein zweites Kunststoffmaterial
(in 9 nicht dargestellt) über eine geeignete
Kunststoff-Zuführeinrichtung (z. B. Nadelven til-Direktanspritzung, gegebenenfalls
mit mehreren Anspritzpunkten und Kaskadenprozessführung)
in die Anspritz-Vertiefung 31 eingespritzt. Auch zur Herstellung
der zweiten Komponente können Präge- bzw. Kompressionsverfahren
eingesetzt werden. Das zweite Kunststoffmaterial verbindet sich
unlösbar mit dem Kunststoffmaterial der ersten Kunststoffkomponente
(Kunststoffbauteil 50). Die Formgebung der zweiten Kunststoffkomponente
ist durch die Formgebung der Anspritz-Vertiefung 31 vorgegeben.
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10 und 11 zeigen
exemplarisch ein Ausführungsbeispiel eines mehrkomponentigen Kunststoffbauteils.
Das mehrkomponentige Kunststoffbauteil umfasst das Kunststoffbauteil
(erste Kunststoffkomponente) 50, an welches die zweite Kunststoffkomponente 55 angespritzt
ist. Die Herstellung dieses mehrkomponentigen Kunststoffbauteils 50, 55 kann
beispielsweise mit den zuvor beschriebenen Werkzeugen 100, 200, 300 erfolgen.
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Das
flächige Kunststoffbauteil 50 kann als transparente
Kunststoffscheibe realisiert sein. Die zweite Kunststoffkomponente 55 kann
aus einem getönten oder undurchsichtigen Material bestehen
und die erste Kunststoffkomponente 50 teilweise oder vollständig
umlaufen. Sie weist eine geringere Transparenz als die erste Kunststoffkomponente 50 auf. An
der zweiten Kunststoffkomponente 55 können integrale
Befestigungselemente 56 angeformt sein, welche zur Befestigung
des mehrkomponentigen Kunststoffbauteils 50, 55 an
einer Einbauumgebung (z. B. einem Kfz-Chassis) dienen. Die zweite
Kunststoffkomponente 55 wird aufgrund ihrer dunklen oder schwarzen
Tönung häufig auch als Schwarzrand bezeichnet.
Der nicht von der zweiten Kunststoffkomponente 55 abgedeckte
Bereich der ersten Kunststoffkomponente 50 stellt den Durchsichtbereich
der Scheibe dar.
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Die
Dicke der transparenten ersten Kunststoffkomponente 50 kann
beispielsweise zwischen 2 und 8 mm liegen und z. B. etwa 4 mm betragen.
Die Seitenlängen der transparenten ersten Kunststoffkomponente 50 können
sich beispielsweise in den geeigneten Dimensionen für Sichtpanele,
Fenster, insbesondere Kfz-Fenster oder Schiebedächer, bewegen,
d. h. können z. B. um mehr als den Faktor 30, 50, 100 oder
sogar 300 größer als die z. B. über die gesamte
Fläche der ersten Kunststoffkomponente 50 im wesentlichen
gleiche Dicke der ersten Kunststoffkomponente 50 sein.
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Ohne
die zweite Kunststoffkomponente 55 ist die optionale Fertigungsrippe 51 von
beiden Seiten der ersten Kunststoffkomponente 50 deutlich
erkennbar. Durch die Abdeckung der Fertigungsrippe 51 durch
die zweite Kunststoffkomponente 55 wird erreicht, dass
von der Rückseite 57 weniger oder kein Licht mehr
auf die Fertigungsrippe 51 fällt. Ferner wird
bei einer dunkleren Farbgebung (Tönung) der zweiten Kunststoffkomponente 55 als
der ersten Kunststoffkomponente 50 von der Vorderseite 58 einfallendes
Licht schwächer reflektiert. Die Fertigungsrippe 51 wird
also durch die zweite Kunststoffkomponente 55 ”rückseitig
verschattet”. Für den Betrachter B, welcher die
Vorderseite 58 der transparenten ersten Kunststoffkomponente 50 betrachtet,
ist die Fertigungsrippe 51 nunmehr kaum oder gar nicht
mehr zu erkennen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn
die gesamte Vorderseite 58 der ersten Kunststoffkomponente 50 eine
Sichtfläche bildet. Beispielsweise kann es sich bei der
Vorderseite 58 um die Außenseite eines Fensters,
z. B. eines Kfz-Fensters einschließlich Schiebedach, Panoramafenster
usw. oder um Abdeckungen bzw. Sichtscheiben für Bildschirme
(z. B. Monitore, Fernsehbildschirme usw.) handeln. Der Angussgrat 53 kann ebenfalls
von der zweiten Kunststoffkomponente 55 abgedeckt und in
derselben Weise für einen Betrachter unsichtbar gemacht
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004002012 [0004]
- - EP 1555106 [0005]