DE3816740A1 - Verfahren zum positionsexakten einbringen von kernen und/oder matten in kunststofformteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum positions­ exakten Einbringen von Kernen und/oder Matten in Kunststofformteile sowie Vorrichtungen zur Durch­ führung dieses Verfahrens.

Es ist bekannt zur Verringerung des Eigengewichtes oder zur Erhöhung der Stabilität in Formteilen aus Kunststoff Kerne und/oder Matten einzubringen. Da­ bei sind die Begriffe "Kern/Matte" weit auszulegen und umfassen Kerne aus beliebigen Materialien, ins­ besondere auch aus geschäumten Kunststoff, Matten, Gewebe jeder Art, Metalleinlagen, Netze usw. Wün­ schenswert ist, daß das ausgehärtete Formteil den Kern oder die Matte in ganz bestimmter Position ein- und umschließt. Tatsache ist jedoch, daß nach dem Einbringen des Kunststoffes sich Kern oder Matte nach oben oder unten zu aufgrund Auf­ triebs- und Strömungseinflüsse in unerwünschter Weise verschieben. Um hier Abhilfe zu schaffen ist es im Stande der Technik bekannt, die Kerne oder Matte während des Spritz- und Aushärtvor­ ganges randseitig festzuklemmen. Der entschei­ dende Nachteil dieser Maßnahme besteht darin, daß Kern oder Matte nicht allseitig ummantelt bzw. nach außen isoliert sind. Eine andere Me­ thode besteht darin, durch Einbringen von Stif­ ten oder Klötzen in die Form Kern oder Matte räumlich zu fixieren und anschließend die Form mit Kunststoff zu füllen und dabei auch Klötze und Stifte mit Ausnahme ihrer Auflagefläche allzeitig zu umschließen. Durch die nach außen zu aufgrund der Anlage nicht erfolgte Einbet­ tung in den Kunststoff werden Korrosionen her­ vorgerufen.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens sowie einer zugehöri­ ge Vorrichtung zur Aufgabe gemacht, bei der die Herstellung von Kunststofformteilen mit darin befindlichen Kernen und/oder Matten bei spuren­ freier Ummantelung möglich wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß in dem Hohlraum der Form von oben und/oder un­ ten her im wesentlich vertikal ausgerichtete Nadel eingreifend angeordnet werden, die zurückziehbar sind, und die stirnseitig am angelegten Kern und/ oder der Matte von oben und/oder unten her zur An­ lage gebracht werden, anschließend der Kunststoff eingespritzt wird und im teigigen Zustand die Na­ deln aus dem Hohlraum zurückgezogen werden. Einer der wichtigsten Gedanken vorliegender Er­ findung besteht darin, den vom Kunststoff zu um­ schließenden Kern oder Matte innerhalb des Hohlrau­ mes der Form in der späteren gewünschten Position zu fixieren, diese während des Einspritzens des Kunststoffes beizubehalten, um sie jedoch vor dem Aushärten also in noch teigigem Zustand zurückzu­ ziehen. Durch die im Vergleich zu den Nadeln gro­ ßen Fläche von Kern oder Matte ist eine räumli­ che Verschiebung bei zurückgezogenen Nadeln prak­ tisch unmöglich. Andererseits werden die im Kunst­ stoffmaterial durch die Nadeln hinterlassenen fei­ nen Öffnungen aufgrund der Plasizität des Materi­ als praktisch vollständig verschlossen. In wel­ cher Position Kern oder Matte im Hohlraum der Form fixiert werden, ist im Rahmen der Erfindung grund­ sätzlich beliebig. Auch ist nicht unbedingt erfor­ derlich, daß die Nadeln von oben und gleichzeitig von unten her in die Form eingreifen. So erreichen beispielsweise von unten in den Hohlraum der Form eingreifenden Nadeln dann aus, wenn Kern oder Matte im zunächst noch flüssigen Kunststoff nach unten absinkt. Analog wird man bei einer Neigung zum Auf­ schwimmen von der Oberseite in den Hohlraum ein­ greifenden Nadeln anbringen müssen. Die Zahl der Nadeln sowie deren Abstand untereinander wird be­ stimmt und ist abhängig von der Form und Gestalt des Hohlraumes. Das Gewicht von Kern oder Matte bestimmt neben der Anzahl der Nadeln auch deren jeweiligen Durchmesser um die erforderlichen Ab­ stützungskräfte problemlos aufbringen zu können.

Die Art und Weise nach der die Nadeln ausgefahren und zurückgezogen werden, ist zunächst für die Re­ alisierung der erfindungsgemäßen Idee unerheblich.

Die Vorgehensweise ist so, daß zunächst die Form geöffnet, die, sofern vorhanden unteren Nadeln in den Hohlraum ausgefahren und der Kern oder die Mat­ te aufgelegt werden. Dann wird die Form verschlos­ sen und die oberen Nadeln, sofern vorhanden, legen sich von oben her mit ihrer Stirnseite am Kern oder der Matte an. Anschließend wird der Kunststoff in an sich bekannter Weise eingebracht, die Nadeln während des Aushärtens zurückgezogen, so daß sich mit erfolgter Aushärtung das Endprodukt aus der Form entnehmen läßt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ stehen darin, daß in einem einzigen Arbeitsvorgang eine von allen Seiten erfolgende Ummantelung und Isolierung des Kernes erfolgt. Diese Kunststoff­ hülle ist spurenfrei und enthält keine Stifte odgl. Das Ergebnis ist ein Produkt mit exakt po­ sitionierten Kern oder Matte, allseitiger Umman­ telung und einwandfreier Oberfläche.

Damit sich die nach dem Zurückziehen der Nadeln im Kunststoff hinterlassenen Öffnungen möglichst rasch wieder auffüllen, empfiehlt sich die Verwendung von Nadeln möglichst geringen Durchmessers. Ist ein selbständiger Verschluß der Öffnungen durch die zu geringe Fließfähigkeit des Kunststoffmaterials oder aufgrund des Materialschwundes nicht ohne weiteres möglich, wird durch die Erfindung empfohlen, daß nach erfolgtem Rückziehen der Nadeln nochmals eine bestimmte Kunststoffmenge eingespritzt wird, also ein sog. Nachdruck erfolgt. Hierdurch wird einer­ seits das fehlende Material zur Verfügung gestellt, daß in hochfließfähigem Zustand die im Kunststoff zurückgelassenen Öffnungen ohne weiteres ver­ schließt.

Für das Gelingen der erfindungsgemäßen Lehre ist entscheidend, daß die Nadeln nicht zu früh, also bei hochviskosem Kunststoff und auch nicht zu spät bei nahezu vollständiger Aushärtung zurückgezogen werden. Zur Ermittlung des günstigsten Zeitpunktes können empirisch Daten ermittelt werden, die an­ geben, wann nach erfolgtem Spritzdruck die Nadeln zurückgezogen werden sollen. Als besonders vorteil­ haft empfiehlt jedoch die Erfindung die Temperatur des Kunststoffes in der Form über einen Fühler zu erfassen, aus der sich dann ziemlich exakt der Verlauf des Aushärtevorganges verfolgen und able­ sen läßt.

Unabhängig von dem bisher geschilderten Verfahren der Herstellung von mit Kernen oder Matten verse­ henen Kunststofformteilen, das jedoch ohne weite­ res auch in Ergänzung des bisher beschriebenen Herstellungsverfahrens anwendbar ist, wird ein Ver­ fahren zum Auswerfen des fertigen, d.h. ausgehär­ teten Formteiles aus der Form dadurch vorgeschla­ gen, daß ebenfalls in den Hohlraum der Form von oben und/oder unten her Nadeln eingreifend ange­ ordnet werden, die zurückziebar sind und das Form­ teil nach dem Aushärten und Öffnen der Form über die Nadeln auswirft. In an sich bekannter Wei­ se wird mit Beendigung des Aushärteprozesses die in der Regel aus Schalen aufgebaute Form geöffnet und das anhaftende Formteil dadurch gelöst und ausgeworfen, das die bis zu diesem Augenblick noch in zurückgezogenem Zustand befindlichen Nadeln derart betätigt werden, daß sie ausfahren, das Kunststofformteil ablösen und bis zu einem ge­ wissen Abstand von der Form abheben. Wie bereits erwähnt, ist dieses Verfahren zum Auswerfen des ausgehärteten Kunststofformteiles völlig unab­ hängig von vorbeschriebenen Verfahren einsetz- und verwendbar. Ein entscheidender Vorzug be­ steht jedoch darin, daß bei oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Kunststofform­ teilen mit positionsexakt eingebrachten Kernen oder Matten dieses Auswerfverfahren zusätzlich und ohne irgendwelche bauliche Veränderungen vor­ genommen werden kann. Die in dem Hohlraum der Form einschieb- und zurückziehbaren Nadeln sind für beide Verfahren gleichermaßen erforderlich.

Im folgenden wird eine Vorrichtung näher beschrie­ ben, die sich zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens in besonderer Weise eignet. Zunächst besteht sie in an sich bekannter Weise aus einer Form und einer für das Einbringen des Kunststof­ fes benötigten Fülldüse. Neu ist, daß im wesent­ lichen vertikal ausgerichteten Nadeln angeordnet sind, die in den Hohlraum der Form, der später vom Kunststoffmaterial beaufschlagt wird, von oben und/ oder unten her eingreifen und über Betätigungsorga­ ne zurückziehbar sind. Der Bewegungsweg ist so be­ messen, daß im ausgefahrenen Zustand die Nadeln bis zu einer gewissen Tiefe in den Hohlraum einragen; im zurückgezogenen Zustand hingegen verschwinden die Nadeln völlig in der Form, so daß der Hohlraum vollständig frei wird. Wie bereits erläutert, kann das Ausfahren der Nadeln zum Auswerfen des ausge­ härteten Formteiles genutzt werden. Zum positions­ exakten Fixieren von Kernen oder Matten bleiben die Nadeln solange ausgefahren, bis der eingebrachte Kunststoff aushärtet. Die Bewegung der Nadeln er­ folgt über Betätigungsorgane, die von außen ge­ steuert werden. Von den eigentlichen, die Bewegung der Nadeln vornehmenden Betätigungsorgane führen Zuleitungen nach außen.

Grundsätzlich steht im Rahmen der Erfindung die konkrete bauliche Ausgestaltung der Betätigungs­ organe frei. Als besonders vorteilhaft wird je­ doch die Verwendung hydraulischer oder pneuma­ tischer Zylinder angesehen, von denen nach außen führende und an eine Pumpe über eine Steuerein­ heit anschließbare Leitungen angeordnet sind. Die Nadel jeweils einer Seite (Ober-/Unterseite) kön­ nen über ein und dieselbe Leitung gleichzeitig versorgt werden. Die Zylinder selbst sind ein­ geformt und darin bewegen sich die Nadeln nach Art von Kolben und Kolbenstange. Von der der Na­ del gegenüberliegenden Seite des Zylinders er­ folgt die Beaufschlagung durch das hydraulische oder pneumatische Medium.

Um die exakte Fixierung im Inneren des Hohlraumes insbesondere bei elastischen Kernen oder Matten zu erleichtern und eine wellenförmigen Verlauf zu vermeiden, ist von Vorteil, bei sowohl an Ober- als auch Unterseite befindliche Nadeln diese paar­ weise aneinander gegenüberliegend anzuordnen. Eine räumlich exakte Fixierung zwischen jedem Nadelpaar läßt sich dann vornehmen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, indem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläu­ tert wird. Sie zeigt in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrich­ tung.

In an sich bekannter Weise weist die Form (1) eine Fülldüse (2) und einen im Inneren befindlichen, die Kontur des herzustellenden Formteils bestimmenden Hohlraum (3) auf. Durch die Form (1) verläuft in Höhe des Hohlraumes (3) eine die Herausnahme des fertigen Kunststofformteiles ermöglichende und senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Schnittflä­ che (4). Des weiteren verläuft von der Fülldüse (2) ein Kanal (5) zum Hohlraum (3). Vorrichtungen mit den bisher beschriebenen Merkmalen sind aus dem Stande der Technik bereits bekannt.

Neu ist, sowohl an der Ober- als auch Unterseite des Hohlraumes (3) Nadeln (6, 7) im wesentlichen vertikal ausgerichtet so anzubringen, daß sie zu­ mindest im ausgefahrenen Zustand in den Hohlraum (3) eingreifen. Zur Verschiebung der Nadeln (6, 7) in axialer Richtung sind sie nach Art eines Kolbens bzw. einer Kolbenstange in Zylindern (8, 9) geführt. Die Verschiebung wird dadurch bewirkt, daß die Zylinder (8, 9) in der Nadel (6, 7) gegenüberlie­ genden Kammer mit einem hydraulischen und pneuma­ tischen Medium über eine, sämtliche an der Obersei­ te befindlichen Zylinder (8) versorgenden Zulei­ tung (10) und einer weiteren, die unteren Zylinder (9) versorgenden Zuleitung (11) in Verbindung ste­ hen. Sie gehen aus von einer einen Über- oder Un­ terdruck erzeugenden Pumpe (12). Bei Überdruck werden die Nadeln (6, 7) in den Hohlraum (3) ein­ gefahren und bei Unterdruck zurückgezogen. Die Steuerung erfolgt in der Weise, daß bei ausge­ fahrenen unteren Nadeln (7) und geöffneten Form (1) die Matte (13) aufgelegt wird, die anschlie­ ßend zu verschließen ist und dann der Hohl­ raum (3) über die Fülldüse (2) mit Kunststoff gefüllt wird. Bei noch teigigem Zustand des Materials werden die Nadeln (6, 7) vollständig zurückgezogen, anschließend evtl. zusätzliches Kunststoffmaterial nachgespritzt und die Aushär­ tung abgewartet. Nach dem Öffnen von Form (1) läßt sich das fertige Formteil durch Vorschie­ ben der Nadeln (6) oder (7) problemlos auswerfen.

Im Ergebnis erhält man eine Vorrichtung, die einerseits die exakte Positionierung von Kern oder Matten im Inneren von Kunststofformteilen und/oder das Auswerfen erlaubt.

Claims (7)

1. Verfahren zum positionsexakten Einbringen von Kernen und/oder Matten in Kunststofformteile, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hohlraum (3) der Form (1) von oben und/oder unten her im wesentlichen vertikal aus­ gerichteten Nadeln (6, 7) eingreifend angeord­ net werden, die zurückziehbar sind, und die stirn­ seitig am eingelegten Kern und/oder der Matte (13) von oben und/oder unten her zur Anlage gebracht werden, anschließend der Kunststoff eingespritzt wird und im teigigen Zustand die Nadeln (6, 7) aus dem Hohlraum (3) zurückgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgtem Zurückziehen der Nadeln (6, 7) nochmals Kunststoff eingespritzt wird (= Nachdruck).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Aushärtungszustand über Temperaturfühler er­ faßt wird.

4. Verfahren zum Auswerfen ausgehärteter Kunst­ stofformteile aus der Form, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in dem Hohlraum (3) der Form (1) Nadeln (6, 7) eingreifend angeordnet wer­ den, die zurückziehbar sind und das Formteil nach dem Aushärten und Öffnen der Form (1) über die Nadeln (6, 7) ausgeworfen wird.

5. Vorrichtung insbesondere zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Form (1) und einer Fülldüse (2), da­ durch gekennzeichnet, daß in den Hohlraum (3) der Form (1) von oben und/oder unten her im wesentlichen vertikal ausgerichtete Nadeln (6, 7) eingreifend angeordnet sind, die über von außen steuerbare Betätigungsorgane zu­ rückziehbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungsorgane pneumatische oder hydraulische Zylin­ der (8, 9) sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch (5) oder (6), ge­ kennzeichnet durch paarweise aneinander gegenüberliegend angeordnete Nadeln (6, 7).