DE4113148A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen laminierter formteile aus thermoplastischem kunststoff-material - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen laminierter formteile aus thermoplastischem kunststoff-material

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen laminierter Formtei­ le, die aus einer Grundschicht aus thermoplastischem Kunststoff-Material und mindestens einer Deckschicht bestehen, mittels einer eine untere und eine obere Formhälfte und, im Fall von Hinterschneidungen, gegebenen­ falls mindestens ein weiteres mittleres Formteil aufweisenden Preßform, wobei in einem ersten Schritt das thermoplastische Kunststoff-Material in fließfähigem Zustand, bzw. die Schmelze in die untere Formhälfte zur Bildung der Grundschicht eingebracht wird und dann in einem zweiten Schritt die obere Formhälfte und die untere Formhälfte gegeneinander gepreßt werden, wodurch die in der oberen Formhälfte befindliche Deck­ schicht mit der Grundschicht verbunden wird.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der EP-A3-01 86 015 bekannt, bei dem zwischen den geöffneten Formhälften zunächst eine Deckschicht aus flexiblem Material eingespannt wird, worauf zwischen Deckschicht und unterer Formhälfte eine bestimmte Menge an fließfähigem thermoplasti­ schem Kunststoff-Material eingegeben wird. Durch ein Anheben der unteren Formhälfte gegen die obere Formhälfte erfolgt ein großflächiges Verpres­ sen des thermoplastischen Kunststoff-Materials mit der Deckschicht. Dieses Verfahren erfordert jedoch Formhälften mit Tauchkanten, die verhindern müssen, daß die Schmelze beim Zusammenfahren der Formhälften aus der Preßform austritt. Daher ergibt sich vor allen der Nachteil, daß sich der Formhohlraum beim Zusammenfahren bzw. beim Verpressen der Formhälften ständig verändert und dementsprechend die Schmelze in bestimmten Formsektionen ihre Fließrichtung wieder ändern muß, wodurch sich beim Verpressen mit der Deckschicht unerwünschte Faltungen und Verzerrungen ergeben können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung zu schaffen, die die Herstellung von laminierten Kunststoffteilen, insbesondere von laminier­ ten Kunststoffteilen mit tief herabgezogenen Randbereichen, ermöglicht.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die obere und die untere Formhälfte und gegebenenfalls das mittlere Formteil vor Beginn des Verpressens des thermoplastischen Kunststoff-Ma­ terials ihre Endstellung unter Einschluß eines die fertige Grundschicht darstellenden Formhohlraumes einnehmen, und daß anschließend ein einen Verdrängerkörper darstellendes Teilstück der unteren Formhälfte aus einer abgesenkten Position, in der eine das fließfähige thermoplastische Kunststoff-Material aufnehmende Mulde gebildet ist, in eine obere Position gepreßt wird, in der die Oberfläche des Verdrängerkörpers im wesentlichen bündig mit der übrigen Oberfläche der unteren Formhälfte abschließt.
Für die Erfindung wesentlich ist somit, daß sich die untere und die obere Formhälfte, im Gegensatz zum Ablauf des an sich bekannten Fließ­ preßverfahrens, vor dem Verpressen des fließfähigen Kunststoff-Ma­ terials bereits in vollkommen geschlossener Stellung befinden und daß der Fließpreßvorgang nicht mehr durch das Gegeneinanderbewegen der gesamten Formhälften, sondern nur von einer Teilfläche einer Formhälfte, vorzugsweise der unteren Formhälfte, bewirkt wird.
Da während des Verpressens des fließfähigen Kunststoff-Materials keine Gegeneinanderbewegung der Formhälften erfolgt, besteht keine Gefahr, daß sich die Deckschicht an tief herabgezogenen Randbereichen faltig zusam­ menschiebt. Es erübrigen sich daher besonders aufwendige Maßnahmen zur Einspannung der Deckschicht an den Randbereichen.
Im weiteren ergibt sich der Vorteil, daß im Fließpreßverfahren lami­ nierte Kunststoffteile mit Hinterschnitte aufweisender Formgebung hergestellt werden können.
Auf diese Weise sind im Fließpreßverfahren laminierte Kunststoffteile, beispielsweise Armaturenverkleidungen von Kraftfahrzeugen, die sehr tiefgezogene Randbereiche und vielgestaltige Hinterschneidungsformen aufweisen, herstellbar.
In einer bevorzugten Verfahrensweise wird die Deckschicht bereits als elastisch verformbarer Verformling hergestellt, der sich beim Aufbringen auf die Form den Hinterschneidungen elastisch anpaßt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Preßform mit einer unteren und einer oberen Formhälfte sowie, im Falle von Hinterschneidungen, mit einem oder mehreren mittleren Formtei­ len auf, ferner eine Einrichtung zum Einbringen von fließfähigem thermo­ plastischen Kunststoff-Material in die untere Formhälfte und eine Preßvorrichtung zum Anpressen der unteren Formhälfte unter Zwischenfü­ gung der Deckschicht und unter Einschluß eines im Ausmaß der Deckschicht sich erstreckenden Formhohlraumes gegen die obere Formhälfte, und eine solche Vorrichtung ist erfindungsgemäß, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßvorrichtung zum Verpressen des thermoplastischen Kunststoff-Ma­ terials aus einem ein Teilstück einer Formhälfte, vorzugsweise der unteren Formhälfte darstellenden Verdrängerkörper besteht, der bei ansonsten vollkommen geschlossenem Formhohlraum in einer abgesenkten Position eine Mulde bildet, in die das thermoplastische Kunststoff-Ma­ terial einbringbar ist und der in einer angehobenen Position bündig mit der Formoberfläche der Formhälfte abschließt.
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in Schnittdarstellung eine mit Hinterschnitten versehene Preß­ form mit geschlossenem Formhohlraum und mit eingelegter Deck­ schicht vor Beginn des Fließpreßvorganges,
Fig. 2 bis 4 in Schnittdarstellung eine Preßform ohne Hinterschneidungen in den Betriebsphasen vor, während und zu Beendigung des Fließpreßvorganges,
Fig. 5 in Schnittdarstellung eine Preßform mit einer Zuführvorrichtung für thermoplastisches Kunststoff-Material über den Verdränger­ körper,
Fig. 6 in Schnittdarstellung eine Preßform mit einer Hubvorrichtung für den Verdrängerkörper,
Fig. 7 in perspektivischer Ansicht einen für die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 möglichen Verdrängerkörper mit drei Einzelmul­ den und
Fig. 8 in perspektivischer Ansicht einen für die Ausführungsformen 1 bis 6 möglichen Verdrängerkörper mit einer langgestreckten Mulde.
Die in Fig. 1 dargestellte Preßform 1 besteht aus einer unteren Form­ hälfte 2, zwei mittleren Formteilen 3 und 4 sowie einer oberen Formhälf­ te 5, die sämtlich einen Formhohlraum 6 einschließen. In diesem ist eine Deckschicht 7 eingelegt, die aus einem beliebigen flexiblen, ein- oder mehrschichtigen Material, z. B. textilem Gewebe, Leder, Kunstleder, d. h. Kunststoff-Material mit Lederprägung, Schaumstoffolie oder dergleichen bestehen kann. Die Deckschicht 7 kann bereits auch aus einem halbstarren bzw. elastisch verformbaren Vorformling bestehen, der in einem vorange­ gangenen Spritzgieß-, Tiefzieh-, Rotations- oder Preßvorgang hergestellt worden sein kann.
Die untere Formhälfte 2 weist eine nach oben gerichtete, die Kontur des Formhohlraumes 6 bestimmende Ausbuchtung 8 auf, die im unteren Bereich eingeschnürt ist und dort eine Hinterschneidung bildet.
Im Hinblick auf die vorliegende Hinterschneidung sind die Einzelelemente der Preßform beim Öffnen in die durch die Pfeile gekennzeichnete Rich­ tung zu bewegen.
In der Ausbuchtung 8 der unteren Formhälfte 2 ist ein Teilstück dieser Formhälfte als kolbenartiger Verdrängerkörper 9 angeordnet, der über einen hydraulischen Hubkolben 10 reversierbar verstellbar ist. In der dargestellten abgesenkten Position bildet der Verdrängerkörper 9 eine Mulde 11, In die eine bestimmte Menge an fließfähigem thermoplastischen Kunststoff-Material 12 einbringbar ist.
Die Einbringung des Kunststoff-Materials 12 kann bei geöffneter Preßform 1 von außen erfolgen, oder, wie dargestellt, über einen im Verdränger­ körper 9 angeordneten Zuführkanal 13, der, abhängig von der Position des Verdrängerkörpers 9, mit einer in der unteren Formhälfte 2 angeordneten Zuführleitung 14 verbindbar ist.
Im Betrieb wird zunächst die Deckschicht 7 bei geöffneter Preßform 1 eingelegt. Im weiteren wird, falls keine Zufuhr von thermoplastischem Kunststoff-Material 12 über einen Zuführkanal 13 vorgesehen ist, thermo­ plastisches Kunststoff-Material 12 in die Mulde 11 eingegeben. Nach dem Schließen der Preßform 1 wird der Verdrängerkörper 9 mittels des Hubkol­ bens 10 nach oben gedrückt, worauf das thermoplastische Kunststoff-Ma­ terial 12 in den Formhohlraum 6 gedrückt und mit der Deckschicht 7 verpreßt wird. Das thermoplastische Kunststoff-Material wird dabei von einem zentralen Bereich in die Randbereiche gepreßt, wodurch sich vor allem Kunststofformteile mit besonders tief herabgezogenen Randberei­ chen nach dem Fließpreßverfahren herstellen lassen.
In seiner oberen Position schließt der Verdrängerkörper 9 im wesentli­ chen bündig mit der Oberfläche der unteren Formhälfte 2 ab. Dabei ergibt sich der Vorteil, daß geringe Differenzen an Schmelzevolumen ausgegli­ chen werden können. Insoweit kann sich eine Abweichung von der Bündig­ keit mit der Formoberfläche ergeben.
Bei Zufuhr von thermoplastischem Kunststoff-Material 12 über den Zuführ­ kanal 13, wird der Verdrängerkörper 9 zunächst in eine untere Position gebracht, in der der Zuführkanal 13 in Verbindung mit der Zuführleitung 14 steht. In dieser Stellung erfolgt eine Befüllung der Mulde 11 mit thermoplastischem Kunststoff-Material 12, die durch Anheben des Verdrän­ gerkörpers 9 unterbrochen werden kann. Der Verdrängerkörper 9 wirkt somit als Sperrschieber.
Die Ausführungsformen nach den Fig. 2 bis 6 entsprechen im Prinzip der Ausführungsform nach Fig. 1, weisen jedoch Preßformen ohne Hinter­ schneidungen auf.
Im folgenden werden folgende konstruktive Besonderheiten erläutert.
In den Fig. 2 bis 5 ist die Deckschicht 7 an ihren Randbereichen zwischen der unteren und der oberen Formhälfte 21 bzw. 51 eingeklemmt. Der Verdrängerkörper 9′ ist auf einer Basisplatte 15 befestigt. In der Ausgangsstellung nach Fig. 2 wird die untere Formhälfte 2′ durch Wirkung von Federn 16 oder Hydraulikzylindern in Schließstellung gehalten. In der Stellung des Verdrängerkörpers 9′ nach Fig. 3 findet bereits der Fließpreßvorgang statt, bei dem unter der Preßwirkung des Verdrängerkör­ pers 9′ das thermoplastische Kunststoff-Material 12 in den Formhohlraum 6 verdrängt und mit der Deckschicht 7 verpreßt wird.
In der Stellung des Verdrängerkörpers 9′ nach Fig. 4 ist der Fließpreß­ vorgang abgeschlossen, bei dem ein laminiertes Kunststoffteil mit tiefgezogenen Randbereichen von beträchtlicher Länge hergestellt ist.
Die Fig. 5 zeigt einen auf einer Basisplatte 15 angeordneten Verdränger­ körper 9′ mit einem durch beide Bauteile geführten Zuführkanal 13′ für thermoplastisches Kunststoff-Material.
Die Fig. 6 zeigt einen Verdrängerkörper 9′′, der zum einen in der unteren Formhälfte 2′′ und zum anderen in einer Bodenplatte 17 mittels eines mit der Bodenplatte 17 fest verbundenen Hubkolbens 10′ hin- und herbewegbar ist.
Die Fig. 7 und 8 zeigen untere Formhälften, wie sie für die Herstel­ lung von langgestreckten laminierten Kunststoffteilen, wie z. B. Armatu­ renbretter von Kraftfahrzeugen, verwendet werden. Dabei kann es vorteil­ haft sein, das thermoplastische Kunststoff-Material 12 in eine Reihe von einzelnen Mulden 11 (Fig. 7) oder in eine langgestreckte Mulde 10 (Fig. 8) einzubringen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen laminierter Formteile, die aus einer Grundschicht aus thermoplastischem Kunststoff-Material (12) und minde­ stens einer Deckschicht (7) bestehen, mittels einer eine untere und eine obere Formhälfte (2, 5) und, im Fall von Hinterschneidungen, gegebenen­ falls mindestens ein weiteres mittleres Formteil (3, 4) aufweisenden Preßform (1), wobei in einem ersten Schritt das thermoplastische Kunst­ stoff-Material (12) in fließfähigem Zustand, bzw. die Schmelze in die untere Formhälfte (2) zur Bildung der Grundschicht eingebracht wird und dann in einem zweiten Schritt die obere Formhälfte (5) und die untere Formhälfte (2) gegeneinander gepreßt werden, wodurch die in der oberen Formhälfte (5) befindliche Deckschicht (7) mit der Grundschicht verbun­ den wird, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Form­ hälfte (2; 5; 2′; 5′; 2′′; 5′′) und gegebenenfalls das mittlere Formteil (3, 4), vor Beginn des Verpressens des thermoplastischen Kunststoff-Ma­ terials (12) Ihre Endstellung unter Einschluß eines die fertige Grund­ schicht darstellenden Formhohlraumes (6) einnehmen, und daß anschließend ein einen Verdrängerkörper (9; 9′; 9′′) darstellendes Teilstück der unteren Formhälfte (2; 2′; 2′′) aus einer abgesenkten Position, in der eine das fließfähige thermoplastische Kunststoff-Material (12) aufneh­ mende Mulde (11) gebildet ist, in eine obere Position gepreßt wird, in der die Oberfläche des Verdrängerkörpers (9; 9′; 9′′) im wesentlichen bündig mit der übrigen Oberfläche der unteren Formhälfte (2) abschließt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Formhälfte (2) Hinterschneidungen aufweist und die Deckschicht (7) nach der Maßgabe als elastisch verformbarer Vorformling ausgebildet wird, daß dieser beim Aufbringen auf die untere Formhälfte (2) deren Hinterschneidungen hintergreift.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2 mit einer Preßform (1) aus einer unteren (2; 2′; 2′′) und einer oberen Formhälfte (5; 5′; 5′′) sowie, im Falle von Hinterschnei­ dungen, aus einem oder mehreren mittleren Formteilen (3, 4), einer Einrichtung zum Einbringen von fließfähigem thermoplastischen Kunst­ stoff-Material (12) in die untere Formhälfte (2) und einer Preßvorrich­ tung zum Verpressen des thermoplastischen Kunststoff-Materials (12) zwischen der oberen (5; 5′; 5′′) und der unteren Formhälfte (2; 2′; 2′′) und gegebenenfalls den mittleren Formteilen (3, 4) unter Zwischenfügung der Deckschicht (7) und unter Einschluß des Formhohlraumes, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Preßvorrichtung zum Verpressen des thermoplastischen Kunststoff-Materials (12) aus einem ein Teilstück einer Formhälfte, vorzugsweise der unteren Formhälfte (2; 2′; 2′′), darstellenden Verdrän­ gerkörpers (9; 9′; 9′′) besteht, der bei ansonsten geschlossenem Formhohl­ raum (6) in einer abgesenkten Position eine Mulde (11) bildet, in die das thermoplastische Kunststoff-Material (12) einbringbar ist und der in einer angehobenen Position bündig mit der Formoberfläche der Formhälfte (2; 2′; 2′′) abschließt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (9) ein in der unteren Formhälfte (2) reversierbar geführter Kolben ist, dessen Kolbenfläche in der angehobenen Position ein Teil der Formoberfläche der unteren Formhälfte (2; 2′; 2′′) ist und der einen zur Kolbenfläche führenden Zuführkanal (13; 13′) für thermopla­ stisches Kunststoff-Material (12) aufweist, der in einer abgesenkten Position mit einer im übrigen Teil der unteren Formhälfte angeordneten Zuführleitung (14) in Verbindung steht und der in einer angehobenen Position die Verbindung zwischen dem Zuführkanal (13) und der Zuführlei­ tung (14) unterbricht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der unteren Formhälfte (2; 2′; 2′′) mehrere Verdränger­ körper angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängerkörper (9; 9′′) über einen hydraulischen Hubkolben (10; 10′) betätigbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die untere Formhälfte (2; 2′; 2′′) eine langgestreckte Mulde (11) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Formhälfte (2; 2′; 2′′) eine der Anzahl der Verdrängerkörper entsprechende Anzahl von Mulden (11) aufweist.
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