DE4131578A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststoff-formlings durch spritzgiessen sowie verfahren zum herstellen eines verbundformkoerpers - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines kunststoff-formlings durch spritzgiessen sowie verfahren zum herstellen eines verbundformkoerpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Formlings aus Kunststoff durch Spritzgießen, bei dem durch
Einspritzen von thermoplastischem Kunststoff mit einer Tem
peratur, bei der dieser fließfähig ist, in eine geschlos
sene Form ein Formling geformt und dann die Form geöffnet
und dabei eine Oberfläche des Formlings von der zugehörigen
Wandung der Form getrennt wird.
Beim üblichen Spritzgießen muß mit dem Öffnen der Form so
lange gewartet werden, bis sich der Formling auf eine Tem
peratur abgekühlt hat, bei der er sich hinreichend verfe
stigt hat, um nicht mehr an der Wandung der Form zu kleben.
Anderenfalls ist ein rückstandsfreies Abtrennen von der
Formwandung nicht möglich. Es kann jedoch bereits aus Grün
den der Steigerung der Taktgeschwindigkeit erwünscht sein,
mit dem Öffnen der Form bereits zu einem Zeitpunkt zu be
ginnen, an dem sich der Formling noch nicht bis zur Verfe
stigungstemperatur abgekühlt hat. Vor allem kann dies dann
erwünscht sein, wenn der spritzgegossene Formling noch
nicht das fertige Endprodukt ist, sondern einer Weiterver
arbeitung unterzogen werden soll, z. B. durch Verbinden oder
Laminieren mit einer vorgefertigten Deckschicht. Für ein
solches Laminieren muß sich mindestens die Oberflächen
schicht des Formlings in einem hinreichend fließfähigen
und/oder klebfähigen Zustand befinden, also in einem Zu
stand, den sie für ein rückstandsfreies Abtrennen von der
Wandung der Spritzgießform nicht haben darf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum
Herstellen von Formlingen aus Kunststoff durch Spritzgießen
so auszugestalten, daß das Öffnen der Form zu einem mög
lichst frühen Zeitpunkt stattfinden kann, bei dem der Form
ling einen für eine Weiterverarbeitung geeigneten Zustand
aufweist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll ein
möglichst einfach und mit geringen Energieverlusten arbei
tendes Verfahren zum Herstellen von Verbundformkörpern
durch Verbinden eines spritzgegossenen Formlings und einer
Deckschicht angegeben werden.
Gemäß den in den Ansprüchen 1 und 4 angegebenen Verfahren
wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß das Öffnen
der Form zu einem Zeitpunkt erfolgt, an welchem der Form
ling noch eine so hohe Temperatur hat, daß sich der Kunst
stoff in einem noch nicht verfestigten, insbesondere für
eine Weiterverarbeitung hinreichend fließ- und/oder klebfä
higen Zustand befindet, und daß zusätzliche Maßnahmen ange
wendet werden, um ein Haften der Oberflächenschicht des
Formlings an der Wandung der Spritzgießform zu vermeiden.
Diese Maßnahmen bestehen gemäß Anspruch 1 darin, daß ledig
lich eine dünne Oberflächenschicht des Formlings auf eine
Temperatur, bei der sich der Kunststoff klebefrei von der
Wandung der Form lösen kann, gekühlt wird. Gemäß Anspruch 4
bestehen diese Maßnahmen darin, daß ein flüssiges oder gas
förmiges Fluid gleichförmig über die Formwandung verteilt
der Oberfläche des Formlings zugeführt wird. Dieses Fluid
wirkt entweder lediglich als Trennmittel oder es bewirkt,
wenn es erhitzt oder gekühlt ist, eine Änderung der Tempe
ratur der Oberflächenschicht des Formlings, um diese zu
sätzlich zu verflüssigen oder zu verfestigen und dadurch
ihr Haften an der Formwandung zu verhindern. Im letzteren
Fall, wenn das zugeführte Fluid ein Kühlen der Oberflächen
schicht bis in einen nicht mehr klebfähigen Zustand be
wirkt, stellt sich dieses Verfahren als Ausführunggsform
des erstgenannten Verfahrens dar. Eine besonders effektive
Kühlwirkung erhält man, wenn das zugeführte Fluid eine an
der Oberfläche des Formlings verdampfende Flüssigkeit ist.
Das Zuführen des flüssigen oder gasförmigen Fluids zu der
Oberfläche des Formlings erfolgt vorzugsweise durch eine
Vielzahl von über die Wandung der Spritzgießform verteilten
Austrittsöffnungen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
werden diese Austrittsöffnungen von den die Poren einer als
poröse Schicht ausgebildeten Wandung der Spritzgießform ge
bildet. Die Erfindung betrifft somit auch eine Spritzgieß
form zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, deren
Wandung eine Vielzahl von Austrittsöffnungen aufweist, ins
besondere in der Form, daß die Wandung von einer porösen
Schicht, insbesondere einer Schicht aus Sinterwerkstoff,
gebildet wird, wobei die Austrittsöffnungen bzw. die poröse
Schicht an eine Zuführung für ein Fluid angeschlossen sind.
In weiterer Ausgestaltung sieht die Erfindung auch ein Ver
fahren gemäß Anspruch 7 zum Herstellen von Verbundformkör
pern vor, bei dem zunächst ein Formling durch Spritzgießen
aus Kunststoff hergestellt wird, dann die Spritzgießform
geöffnet wird, während der Formling noch eine für das Ver
binden mit einer Deckschicht ausreichende Temperatur hat,
mit Ausnahme lediglich einer dünnen Oberflächenschicht, die
durch Abkühlen soweit verfestigt ist, daß sie nicht mehr an
der Formwandung der Spritzgießform klebt, und bei dem an
schließend die Deckschicht aufgelegt und mit dem Formling
verpreßt wird, wobei die Oberflächenschicht des Formlings
aufgrund der in der Hauptmasse des Formlings enthaltene
Wärme wieder auf den für das Verbinden mit der Deckschicht
hinreichend fließ- und klebfähigen Zustand gebracht wird.
Dieses Wiedererhitzen der dünnen Oberflächenschicht kann
durch zusätzliche Maßnahmen, z. B. Vorwärmen der Deckschicht
und/oder Aufbringen von Strahlungswärme auf die Oberfläche
des Formlings, unterstützt werden.
Es ist anzumerken, daß der in der vorliegenden Anmeldung
verwendete Begriff "Spritzgießen" auch das sogenannte
"Spritzprägen" umfassen soll. Beim Spritzprägen, das vor
allem beim Herstellen von großflächigen, dünnwandigen Form
teilen verwendet wird, werden die beiden Formhälften der
Spritzgießform zunächst auf einen größeren als den endgül
tigen Abstand eingestellt, dann der Kunststoff eingespritzt
und anschließend die beiden Formhälften bis zum Erreichen
des endgültigen Abstandes gegeneinandergepreßt, um den ein
gespritzten Kunststoff über den gesamten Formhohlraum zu
verteilen und auch in dessen periphere Bereiche zu pressen.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnun
gen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 bis 4 verschiedene Phasen eines Herstellungsver
fahrens zur Herstellung eines Verbundform
körpers gemäß einer Ausführungsform der Er
findung.
Fig. 5 bis 7 verschiedene Phasen bei der Herstellung ei
nes spritzgegossenen Formlings gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung.
Bei dem in Fig. 1 bis 4 nur schematisch dargestellten Ver
fahren wird in einer aus den beiden Formhälften 1, 3 beste
henden Spritzgießform durch Einführen von fließfähigem,
thermoplastischem Kunststoff durch einen oder mehrere Zu
führkanäle 5 (nur in Fig. 1 dargestellt) ein der Kontur des
Formhohlraums entsprechender Formling 7 gespritzt. Die be
wegliche Formhälfte 3 ist in dem an den Formhohlraum an
grenzenden Bereich durch Kühlmittel, welches durch Kühlmit
telkanäle 9 (nur in Fig. 2 dargestellt) zirkuliert, derart
kühlbar, daß der Formling 7, beginnend an seiner der Form
hälfte 3 zugewandten Oberfläche, gekühlt wird, so daß sich
zunächst eine dünne, hautartige Oberflächenschicht, in Fig.
2 gestrichelt bei 7a angedeutet, auf dieser Seite des Form
lings zu verfestigen beginnt und ihre Fließfähigkeit und
Klebfähigkeit verliert. Sobald dieser Zustand eingetreten,
der Rest des Formlings 7 aber noch fließfähig ist (in Fig.
2 gepunktet angedeutet), wird die Formhälfte 3 von der
Formhälfte 1 wegbewegt und dadurch die Form geöffnet. Dank
der verfestigten Oberflächenschicht 7a erfolgt dabei ein
klebefreies Abtrennen von der Formwandung der Formhälfte 3.
Zwischen den Formling 7 und die Formhälfte 3 wird eine mit
dem Formling 7 zu vereinigende Deckschicht 11 eingeführt
(Fig. 3). Bei dieser Deckschicht kann es sich um ein belie
biges Material, vorzugsweise aber um ein Kunststoffmaterial
handeln, z. B. um ein Kunststoffgewebe aus Kunststoffäden
oder eine mit einem Oberflächendekor, einer Oberflächen
struktur (Narbung) oder dgl. versehene, vorgefertigte
Kunststoffolie. Die eingebrachte Deckschicht 11 kann auch
mehrschichtig sein, z. B. aus einem Gewebe oder einer Folie
mit Schaumstoffrücken bestehen. Da der Formling 7 beim Ein
bringen der Deckschicht 11 nicht mehr mit der gekühlten
Formhälfte 3 in Kontakt steht, wird die bereits verfestigte
dünne Oberflächenschicht oder Oberflächenhaut 7a durch die
in dem übrigen Kunststoffmaterial des Formlings 7 noch ent
haltene Wärme wieder bis auf einen fließ- und/oder klebfä
higen Zustand aufgeheizt, wie er für die Verbindung mit der
Deckschicht 11 erforderlich ist. Nach dem Einbringen der
Deckschicht 11 werden die Formhälften 1, 3 wieder gegenein
ander bewegt, so daß die Form vollständig geschlossen und
der Formling 7 mit der Deckschicht 11 durch Verpressen
bleibend verbunden wird.
Das beschriebene Verfahren kann auch als Spritzprägen der
art durchgeführt werden, daß bei dem Spritzen des Formlings
7 gemäß Fig. 1 die aus den Formhälften 1, 3 bestehende Form
noch nicht vollständig geschlossen ist, d. h., daß die Wand
dicke des Formhohlraums zunächst noch größer ist, als die
gewünschte endgültige Wandstärke des Formlings. Erst bei
dem Schritt des Verpressens des noch plastischen Formlings
mit der Deckschicht 7 gemäß Fig. 4 wird die Form vollstän
dig geschlossen und der aus dem Formling 7 und der Deck
schicht 11 verstehende Verbundformkörper auf die endgültige
Wanddicke gepreßt.
Wesentlich für das beschriebene Verfahren ist das Öffnen
der Formhälften 1, 3 zu einem genau definierten, durch Küh
lung der Formhälfte 3 beeinflußbaren Zeitpunkt, an welchem
lediglich eine dünne, hautartige Oberflächenschicht 7a des
Formlings 7 auf eine solche Temperatur abgekühlt ist, daß
sie nicht mehr klebefähig ist und sich somit von der Wan
dung der Formhälfte 3 rückstandsfrei ablösen läßt. Der
Hauptteil der Kunststoffmasse des Formlings 7 befindet sich
dagegen noch auf einer so hohen Temperatur, daß er hinrei
chend fließ- und klebfähig ist, wie es für das Verbinden
mit der Deckschicht 11 erforderlich ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 wird eine aus den
Formhälften 1 und 3 bestehende Spritzgießform verwendet,
bei der die den Formhohlraum begrenzende Wandung der beweg
lichen Formhälfte 3 von einer Schicht 13 aus einem porösen
Material gebildet wird. Als poröses Material eignet sich
insbesondere Sintermetall oder Sinterkeramik. In den Form
hohlraum, der von der Formhälfte 1 und der porösen Ausklei
dung 13 der Formhälfte 3 begrenzt wird, wird durch (nicht
dargestellte) Zuführkanäle thermoplastischer Kunststoff zur
Herstellung des Formlings 7 eingespritzt.
Anschließend wird, wie in Fig. 6 dargestellt, durch in der
porösen Schicht 13 vorgesehene Zuführkänäle 15 ein flüs
siges oder gasförmiges Fluid durch die poröse Schicht 13
fein verteilt der Oberfläche des Formlings 7 zugeführt.
Fig. 6 zeigt ein vergrößertes Detail im Bereich des Kreises
A von Fig. 5. Durch die Zuführung des als Trennmittel wir
kenden Fluids kann sich die Oberfläche des Formlings 7 von
der porösen Schicht 13 auch dann trennen, wenn sich der
Formling 7 noch auf einer Temperatur befindet, bei der der
Kunststoff noch hinreichend fließfähig, plastisch und/oder
klebefähig ist. Es ist deshalb möglich, die Form gemäß Fig.
7 zu öffnen, wobei sich der Formling 7 rückstandsfrei von
der porösen Schicht 13 der Formhälfte 1 trennt, aber für
eine weitere Verarbeitung noch hinreichend plastisch,
fließfähig und/oder klebfähig ist, z. B. für die Verbindung
mit einer Deckschicht ähnlich wie bei dem anhand von Fig. 1
bis 4 beschriebenen Verfahren. Das Verfahren gemäß Fig. 5
bis 7 kann aber auch dann vorteilhaft sein, wenn der Form
ling 7 nicht mit einer Deckschicht verbunden oder in son
stiger Weise weiterverarbeitet werden soll. Durch die Mög
lichkeit, die Form bereits zu öffnen, bevor der Formling 7
durch Abkühlen vollständig verfestigt ist, kann die Ar
beitsgeschwindigkeit der Spritzgießmaschine erheblich ge
steigert werden.
Das über die Kanäle 15 der porösen Schicht 13 zugeführte
flüssige oder gasförmige Fluid kann ein solches sein, wel
ches nach Art eines Haftungstrennmittels das Ablösen des
Kunststoffs von der Formwandung bewirkt. In vielen Fällen
wird es jedoch vorteilhaft oder notwendig sein, das zuge
führte Fluid zu heizen oder zu kühlen, so daß es seiner
seits eine Aufheizung oder Abkühlung der Oberflächenschicht
des Kunststofformlings 7 bewirkt. Insbesondere kann es, wie
bei dem Verfahren gemäß Fig. 1 bis 4 vorteilhaft sein,
durch Zuführen eines kühlenden Fluids eine dünne Oberflä
chenschicht oder Oberflächenhaut des Formlings 7 so weit
abzukühlen, daß sie einen verfestigten, nicht mehr klebfä
higen Zustand einnimmt. Hierfür kann es ausreichen, und so
gar vorteilhaft sein, das gekühlte Fluid nur kurzzeitig
bzw. stoßartig zuzuführen, um die Verfestigung der dünnen
Oberflächenschicht durch einen kurzen Kälteschock zu erzie
len. Eine besonders effektive Kühlung kann durch Verwendung
eines an der Oberfläche des Formlings 7 verdampfenden flüs
sigen Fluids erreicht werden.
Nach dem Öffnen der Form gemäß Fig. 7 heizt die in der
Kunststoffmasse des Formlings 7 enthaltene Wärme die dünne,
abgekühlte Oberflächenschicht auf die zur Weiterverarbei
tung (z. B. Kaschieren, Laminieren) notwendige Temperatur
wieder auf.
Claims (13)
1. Verfahren zum Herstellen eines Formlings durch
Spritzgießen, bei dem durch Einspritzen von thermoplasti
schem Kunststoff mit einer Temperatur, bei der dieser
fließfähig ist, in eine geschlossene Form ein Formling ge
formt und dann die Form geöffnet, und dabei die Oberfläche
des Formlings von der zugehörigen Formwandung getrennt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öff
nen der Form der Formling eine solche Temperatur hat, bei
der der Kunststoff des Formlings noch fließfähig, plastisch
und/oder klebfähig ist, und daß vor dem Trennen der Ober
fläche des Formlings von der Formwandung lediglich eine
dünne, an die Formwandung angrenzende Oberflächenschicht
des Formlings auf eine Temperatur gekühlt wird, bei der der
Kunststoff klebefrei von der Formwandung ablösbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlung der Oberflächenschicht
durch Kühlen der Wandung der Form erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühlung der Oberflächenschicht
durch direkte Einwirkung eines Kühlfluids erfolgt, das fein
verteilt durch die Formwandung der Oberfläche des Formlings
zugeführt wird.
4. Verfahren zum Herstellen eines Formlings durch
Spritzgießen, bei dem durch Einspritzen von thermoplasti
schem Kunststoff mit einer Temperatur, bei der dieser
fließfähig ist, in eine geschlossene Form ein Formling ge
formt und dann die Form geöffnet, und dabei die Oberfläche
des Formlings von der zugehörigen Formwandung getrennt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor
und/oder während dem Trennen der Oberfläche des Formlings
von der Formwandung ein flüssiges oder gasförmiges Fluid
gleichmäßig über die Oberfläche der Formwandung verteilt
der Oberfläche des Formlings zugeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Fluid durch gleichmäßig über die
Formwandung verteilte Poren zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das zugeführte Fluid auf eine höhere
Temperatur als die Temperatur des Kunststoffs aufgeheizt
und/oder auf eine niedrige Temperatur gekühlt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Zuführung des Fluids
kurzzeitig, insbesondere stoßartig, erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Fluid eine bei Kontakt mit dem
Kunststoff verdampfende Flüssigkeit ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines Verbundformkörpers,
bei dem durch Spritzgießen in einer geschlossenen Form ein
Formling aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt, dann
die Form geöffnet und auf den Formling eine vorgefertigte
Deckschicht aufgelegt wird und dann Formling und Deck
schicht durch Pressen miteinander verbunden werden, dadurch
gekennzeichnet, daß die Form geöffnet wird,
während der Formling eine ausreichend hohe Temperatur hat,
bei der sich der Kunststoff in einem für das Verpressen mit
der Deckschicht ausreichend fließfähigen, plastischen oder
klebefähigen Zustand befindet, mit Ausnahme einer dünnen
Oberflächenschicht des Formlings, die auf eine für das Ab
lösen von der Formwandung geeignete Temperatur gekühlt
wurde,
und daß nach dem Öffnen der Form die Oberflächenschicht des
Formlings auf die zur Verbindung mit der Deckschicht ge
eignete Temperatur gebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Oberflächenschicht durch die in
der Kunststoffmasse des Formlings gespeicherte Wärme auf
die höhere Temperatur aufgeheizt wird.
11. Spritzgießform zur Durchführung des Verfahrens nach
einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die den Formhohlraum begrenzende
Wandung mindestens einer Formhälfte (3) eine Vielzahl von
Austrittsöffnungen aufweist, an die eine Zuführung (15) für
ein Fluid angeschlossen ist.
12. Spritzgießform nach Anspruch 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen von
den Poren einer die Innenwandung der Formhälfte bildenden
porösen Schicht (13) gebildet sind.
13. Spritzgießform nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die poröse Schicht (13) aus
einem Sinterwerkstoff, insbesondere Sintermetall oder Sin
terkeramik, besteht.
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