DE69934511T2

DE69934511T2 - Verfahren und apparat zur herstellung eines verbundprodukts

Info

Publication number: DE69934511T2
Application number: DE69934511T
Authority: DE
Inventors: L. Terry Macomb Twp. ANDERSON; J. Nelson Hudsonville MORREN; J. Glen Farmington Hills JEFFREY
Original assignee: Textron Automotive Co Inc
Current assignee: Textron Automotive Co Inc
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: JP2002528291A; KR20010080304A; WO2000024421A1; EP1124579A4; DE69934511D1; CA2339367A1; BR9914701A; EP1124579A1; US6468458B1; AU1217100A; EP1124579B1; KR100856036B1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Kunststoffschichtkörper und insbesondere Kunststoffschichtkörper mit einer oder mehreren Farben oder mehreren deckungsgleichen Schichten, die durch Stritzgießen ausgebildet sind.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Vorschläge sind für die Herstellung von Kunststoffschichtkörpern zur Verwendung als Fahrzeuginnenverkleidungs- und -außenverkleidungsprodukte vorgeschlagen und genutzt worden.
Ein Ansatz ist, Metall- oder Kunststoffsubstrate auszubilden und darauf mehrere Beschichtungen aufzutragen, um ein Hochglanzoberflächenteil der Kategorie A herzustellen. Die Substrate können aus Stahl oder irgendeinem aus einer umfangreichen Auswahl bekannter Kunststoffmaterialien, wie zum Beispiel ABS, L ABS, ABS/PC-Mischungen, PU, TPO, PET, PBT oder anderen gleichwertigen hochfesten Kunststoffen, ausgebildet werden, die zum Spritzgießen einer Produktform geeignet sind. Die Beschichtungen für solche Substrate können aus bekannten Beschichtungen, wie zum Beispiel einer Grundierung, einem Haftvermittler, einem Basislack und einem Klarlack und im Fall von Metallen aus einer galvanischen Beschichtung ausgewählt werden. Beispiele solcher Beschichtungen sind in den US-Patenten Nr. 4,681,811 und Nr. 5,320,869 dargelegt. Die Lösungsmittel, die in solchen Anordnungen verwendet werden, können unerwünschte Emissionsprobleme verursachen.
Ein anderer Ansatz ist, eine Farbschicht auszubilden und Polymermaterial hinter die Farbschicht einzuspritzen, um ein Teil mit einer gewünschten Farbübereinstimmung auf seiner freiliegenden Oberfläche der Kategorie A herzustellen. Beispiele bekannter Farbschicht- und Spritzguss- Kunststoffteile sind in den US-Patenten Nr. 5,432,666 und Nr. 5,009,821 gezeigt. Solche Anordnungen erfordern eine separate Herstellung und Behandlung der Schicht. Darüberhinaus ist die Schicht manchmal schwierig auszubilden, je nach der Kontur des herzustellenden Teils.
Ein noch anderer Ansatz zum Bereitstellen eines farbigen Kunststoffteils ist, eine Glasurbeschichtung bereitzustellen, die Emissionen verringert, indem eine kraterbeständige Oberfläche auf dem Teil erzeugt wird, das beschichtet wird. Eine solche Anordnung ist im US-Patent Nr. 4,396,680 dargelegt. Solche Anordnungen erfordern die Verwendung herkömmlicher Beschichtungsverfahren und Einbrennöfen, um eine Oberflächenbeschaffenheit auf dem Substrat auszubilden, die das gewünschte Aussehen hat.
Ein noch anderer Ansatz ist, eine Laminiereinrichtung bereitzustellen, in der eine Farbschicht durch Extrusion ausgebildet wird und dann mit einem Substrat verbunden wird. Das US-Patent Nr. 4,349,592 offenbart die Verwendung eines solchen Verfahrens in der Herstellung eines dekorativen formgepressten Außenverkleidungsteils.
Ein noch anderer Ansatz ist, ein bernstein-rotes durchsichtiges Rücklichtgehäuse durch schrittweises Formpressen eines großen durchsichtigen Gehäuses und darauf Ablagern kleiner nicht deckungsgleicher roter und bernsteinfarbiger Schichten auszubilden.
Die Ausbildung eines farbigen Polymergegenstandes ist ebenfalls in der GB 2300589A offenbart, worin eine thermoplastische Beschichtung bei einem thermoplastischen Substrat vorgesehen ist, wobei die Beschichtung, welche eine Farbschicht oder elektronisch leitende Schicht sein kann, ein thermoplastisch reversibles, kreuz-koppelbares Material aufweist, das fein geteilte, unauflösbare Materialien enthält.
Das US-Patent Nr. 5,800,912 betrifft ein hochglänzendes formgepresstes Harz, das eine Kernschicht und eine Konturschicht aufweist, wobei die Kernschicht durch Polypropylenmaterial ausgebildet ist.
Schließlich scheint das Patent DE-B-107799 auf ein Einspritzen von mehreren Polymeren in Werkzeuge mit verschiedenen Formhohlräumen gerichtet zu sein, um einen Gegenstand auszubilden, wobei die Polymere an ihren Kanten verknüpft oder begrenzt aber nicht geschichtet sind.
Obgleich die verschiedenen Verfahren für ihren beabsichtigten Verwendungszweck geeignet sind, bringen sie alle Bearbeitungseinschränkungen mit sich, die entweder Emissionen erzeugen oder eine unnötige Behandlung von einer oder mehren Schichten aus Material in der Herstellung eines Verbundwerkstoffaußenverkleidungs- oder -innenverkleidungsproduktes mit einem Kategorie A Oberflächenaussehen erfordern, das farbübereinstimmend zu benachbarten Fahrzeugkomponenten ist.
Daher besteht auf diesem Gebiet oder in diesem Bereich ein anhaltender Bedarf für einen Gegenstand und sein Herstellungsverfahren, das die obigen Probleme vermeidet.
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist durch ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Verbundproduktes aus spritzgegossenem Kunststoff gemäß Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8 definiert.
Ein weiteres Ziel ist es, ein solches Verfahren bereitzustellen, in dem eine Deckschicht in ein oder mehrere Hohlräume durch Bereitstellen von Polymermaterial mit darin vermischten Farben eingespritzt wird, um ein farbiges Aussehen in dem spritzgegossenen Verbundprodukt vorzusehen.
Ein noch weiteres Ziel ist es, solch ein Verfahren bereitzustellen, das ferner Bereitstellen von Polymermaterial mit oder ohne Licht reflektierenden Partikeln, die darin eingebettet sind, und Einspritzen davon in einen oder mehrere Formhohlräume aufweist.
Ein noch weiteres Ziel ist es, solch ein Verfahren bereitzustellen, das ferner Einspritzen von Polymermaterial mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen und/oder Licht reflektierenden Partikeln, die darin eingemischt sind, in einen der Formhohlräume vorsieht.
Ein noch weiteres Ziel ist es, ein solches Verfahren bereitzustellen, das ferner Einspritzen von Polymermaterial mit entweder farbigen Pigmenten oder Farbstoffen in einen der Formhohlräume und Einspritzen von Polymermaterial mit Licht reflektierenden Partikeln darin zum Ändern der Farbwirkung der farbigen Pigmente oder Farbstoffe vorsieht, wenn das Verbundprodukt aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein solches Verfahren bereitzustellen, das ferner Einspritzen von Polymermaterial in die Formhohlräume zum Abdecken des Polymermaterials vorsieht, das in schrittweise vergrößerte Volumenformhohlräume von deckungsgleichem Umriss eingespritzt wird.
Ein weiteres Ziel ist es, ein solches Verfahren bereitzustellen, das ferner Einspritzen einer Abdeckung aus Polymermaterial in einen der Formhohlräume und Einspritzen von Polymermaterial mit Farben oder Farbstoffen in einen der Formhohlräume vorsieht, um eine deckungsgleiche Schicht aus Material gegenüber der Abdeckung auszubilden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die obigen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher, wobei:
1 eine Perspektivansicht der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist,
2 eine Perspektivansicht ist, die auf die Vorderseite der feststehenden Werkzeugplatte aus 1 blickt,
3–5 Perspektivansichten der Formkerne sind, die in 2 gezeigt sind,
6 eine Perspektivansicht eines Verbundproduktes ist, das durch die vorliegende Erfindung ausgebildet ist,
7 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 aus 6 ist, die in die Richtung der Pfeile blickt,
8 eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist, und
9–11 Schnittansichten von drei unterschiedlichen Fassungsvermögen der Formhohlräume sind, die durch die Vorrichtung aus den 1–4 erzeugt werden.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Ein Verbundprodukt 10 ist in 6 und 7 gezeigt, das repräsentativ für Innenraum- und Außenraumprodukte ist, das farbübereinstimmend zu benachbarten Komponenten innerhalb einer Fahrzeugkonstruktion sein muss. Bei dieser Ausgestaltung weist das Verbundprodukt 10 eine Außenschicht aus spritzgegossenem Polymermaterial 12, eine Zwischenschicht 14 aus spritzgegossenem Polymermaterial mit oder ohne Partikeln aus Licht reflektierendem Material und eine Substratschicht 16 aus spritzgegossenem Polymermaterial mit Farbpigmenten oder Farbstoffen auf. Die Außenschicht 12 hat eine glatte glänzende Außenfläche 18, die eine Oberfläche der Klasse A definiert, die den Anforderungen des Fahrzeugaussehens entspricht. Die Schichten 12, 14 und 16 haben im Wesentlichen deckungsgleiche Außenumrisse.
Ein weiteres Verbundprodukt 20 ist in 8 gezeigt, das einen Substratabschnitt 22 aus spritzgegossenem Material aufweist, das Farbe und eine äußere Schicht 24 aus spritzgegossenem Material aus Polymermaterial mit oder ohne Licht reflektierendem Material aufweist. Die Außenschicht 24 weist eine glatte Außenfläche 26, die eine Oberfläche mit glatt glänzendem Aussehen der Kategorie A definiert, das sowohl Ebenheits- als auch Brillanz und Glanz (D.O.I.) Anforderungen in Automobilanwendungen entspricht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der D.O.I. Messwert in einem Bereich von 75-100.
Jedes der vorher genannten Produkte kann in einem Verfahren ausgebildet werden, das durch die Anwendung der Vorrichtung 30 beschrieben werden wird, die schematisch in 1–5 gezeigt ist. Die Vorrichtung 30 weist eine Formpresse 32 auf, die einen erweiterbaren Kehlabschnitt 34 aufweist. Eine drehbare Formwerkzeughalterung oder drehbare Werkzeugplatte 36 wird auf der bewegbaren Werkzeugplatte 38 getragen. Die drehbare Formwerkzeughalterung 36 wird um eine horizontale Achse durch ein Riemen- und Motorantriebssystem 40 angetrieben. In der dargestellten Ausführungsform ist die Formwerkzeughalterung 36 gezeigt, die eine Mehrzahl von Formabdeckungen 42, 44, 46 trägt, von denen jede einen Formhohlraum mit einer polierten Oberfläche zum Entsprechen der Oberflächenbeschaffenheitsanforderungen der Klasse A ausbildet.
Wie gut in 2 gezeigt ist, ist eine feststehende Werkzeugplatte 48 zum Tragen einer Mehrzahl von Formkernen 49, 50, 52 vorgesehen, um wahlweise mit jedem der Formabdeckungen 42, 44, 46 in einem Verfahren, das beschrieben werden wird, ausgerichtet zu werden.
In 2 sind die Formkerne 49, 50, 52 weg gebrochen dargestellt, um eine Mehrzahl von darunter liegenden Angussöffnungen 54, 56, 58 mit Injektoren zu zeigen, um geschmolzenes Material durch Durchgänge in die Formkerne 49, 50, 52 zu leiten. Das geschmolzene Material wird den Injektorzufuhrsystemen 60, 62, 64 von bekannter Art zugeführt, die Fülltrichter, Extrusionstrommeln, Heizvorrichtungen und geheizte Verteilerrohre in Verbindung mit den Angussöffnungen 54, 56, 58 aufweisen. Die Formkerne 49, 50, 52 sind jeweils in 3–5 als Profile oder Verdrängungsmassen dargestellt, die zwar variieren, allerdings mit im Wesentlichen übereinstimmenden deckungsgleichen Umrissformen. In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat der Formkern 49 (gezeigt in 3) ein dreidimensionales Profil 49a, das, wenn es gegen Abdeckung 42 zugefahren wird, einen Formhohlraum 63 erzeugt, um eine Außenschicht 12 eingespritzten Materials aufzunehmen, das eine Oberfläche 18 der Kategorie A ausbildet.
In 4 ist der Formkern 50 als dreidimensionales Profil 50a gezeigt, das kleiner als das Profil 49a ist, das, wenn es gegen die Abdeckung 44 mit einer äußeren Schicht aus darin eingespritztem Material zugefahren wird, einen Formhohlraum 65 zwischen der Formabdeckung 44 und dem Formkern 49 definiert, der von schrittweise größerem Fassungsvermögen ist, um sowohl die äußere Schicht aus Material unterzubringen, die auf der Abdeckung 44 festgehalten wird, als auch einen Raum zu definieren, um eine Zwischenschicht 14 aus eingespritztem Material aufzunehmen.
In 5 ist der Formkern 52 als ein dreidimensionales Profil von geringerer Masse (Volumen) als der Formkern 50 gezeigt, der, wenn er gegen eine die Schichten 12, 14 tragende Abdeckung zugefahren wird, einen Hohlraum 67 zwischen der Formabdeckung und dem Formkern 52 von noch größerem Fassungsvermögen definiert, um die vorher eingespritzten Schichten 12, 14 unterzubringen, die auf der Abdeckung festgehalten werden, indem ein Raum in der zugefahrenen Form definiert wird, um die Schicht 16 eines Verbundproduktes aufzunehmen.
Die Presse 30 wird durch ein nicht gezeigtes Antriebssystem geschlossen und geöffnet, das wirksam ist, um die bewegbare Werkzeugplatte 38 auf Führungsstäben 66, 68, 70 und 72 zu bewegen. Das Antriebssystem für die Presse kann von bekannten Arten sein, die Hydraulikzylinder, elektromotorisch angetriebene Bewegungsspindeln mit Kipphebelverbindungen und dergleichen aufweisen, wie dem Fachmann gut bekannt ist, und bildet keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung.
Insbesondere werden die Formabdeckungen 40, 42, 44 durch die drehbare Formwerkzeughalterung 36 in Bezug auf die bewegbare Werkzeugplatte 38 gedreht, wenn sie innerhalb der Formpresse 30 angeordnet sind. Die bewegbare Werkzeugplatte 38 wird angetrieben, derart, dass die Formabdeckungen 40, 42, 44 und die Formkerne 49, 50, 52 zugefahren sind, wenn das geschmolzene Material in einen Formhohlraum geleitet wird, der zwischen der Abdeckung und den jeweiligen Formkernabschnitten definiert ist. Die Formabdeckungen 40, 42, 44 sind entlang einer Trennlinie getrennt und Standardejektoren werden entweder zum Festhalten geformten Materials auf der Abdeckung oder zum Entfernen dieses Materials während des Verfahrens verwendet, das beschrieben werden soll.
Die Formpresse 30 weist ein beheiztes Angusskanalsystem zum Zuführen der Schmelze in die Formhohlräume auf. Ein Einspritzsystem 74, 76, 78 (schematisch gezeigt in 2) weist bekannte beheizte Angusskanäle und einen Injektor für jede der entsprechenden Öffnungen 54, 56, 58 auf und ist schematisch als in Verbindung stehend durch Durchgänge in jedem der entsprechenden Formkerne 49, 50, 52 und als in Verbindung stehend mit jedem der Zufuhrsysteme 60, 62, 64 dargestellt, wobei jedes ein bekanntes Schneckensystem 80 hat, das einen vorbestimmten gewünschten Kunststoffverbundwerkstoff von einem Zufuhrbehälter 82 aufnimmt. Diese Ausführungsform ermöglicht dem Verfahren, für eine bestimmte Polymer/Additiv Kombination abgestimmt zu werden, d.h. die am besten für die Anwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, um den besten sich ergebenden Farbschichtkörper der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Die Formabdeckungen 42, 44, 46 und Formkerne 49, 50, 52, obwohl sie als drei an der Zahl dargestellt sind, können in Anzahl verringert werden oder in Anzahl erhöht werden und dennoch das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausüben, das im Allgemeinen ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Verbundproduktes aus spritzgegossenem Kunststoff beinhaltet, das Bereitstellen wenigstens eines bewegbaren Formteils, wie zum Beispiel die Formabdeckung 42, und eine Mehrzahl feststehender Formteile, wie zum Beispiel die Formkerne 49, 50, 52, und ein sequentielles Bewegen des bewegbaren Formteils in Bezug auf die feststehenden Formteile vorsieht, um mehr als einen Formhohlraum auszubilden, in den Polymermaterial eingespritzt und einbehalten wird, während das mehrschichtige Verbundprodukt ausgebildet wird. Wenn die Hohlräume mit den Formkernen 49, 50, 52 ausgerichtet werden, wirken sie zusammen, um Einspritzvolumina oder -räume 63, 65, 67 von schrittweise vergrößertem Fassungsvermögen zu definieren, um die sequentiell eingespritzten Schichten aus Polymermaterial unterzubringen. Das Verfahren stellt ein Produkt mit einer Schicht aus Polymermaterial in einem der Formhohlräume her, um ein glatt glänzendes Aussehen auf der Betrachtungsfläche des Verbundproduktes zu erzeugen, wie es durch die Oberflächenbeschaffenheit auf der Formabdeckung erzeugt wird, die den Hohlraumabschnitt des Einspritzhohlraumes definiert.
Wenn mehr als ein bewegbares Formteil vorgesehen ist, wie in 2 bei 42, 44, 46 gezeigt, kann das Verfahren eine Reihe von Arbeitsvorgängen aufweisen, die erste, zweite und dritte Einschusspositionen mit einbeziehen, die bei SP₁, SP₂, SP₃ in 2 gezeigt sind. Wie bei SP₁ dargestellt, wird zuerst die Formabdeckung 42 gegen den Formkern 49 zugefahren, um den Formhohlraum 63 (kleinster Hohlraum) zu definieren, d.h. der mit einer äußeren Schicht aus Polymermaterial eingespritzt werden soll; zur gleichen Zeit wird bei SP₂ die Formabdeckung 44, die eine vorher eingespritzte Außenschicht aus Material trägt, gegen den Formkern 50 zugefahren, um den nächst größeren Formhohlraum 65 zu definieren, in dem die Zwischenschicht des Polymermaterial geleitet wird; zur gleichen Zeit wird bei SP₃ die Formabdeckung 46 gegen den Formkern 52 zugefahren, so dass die Basisschicht in den nächst größeren Formhohlraum 67 gegen zwei Schichten aus zuvor aufgebrachten Materials, die auf der Formabdeckung 46 festgehalten werden, eingespritzt werden kann. Im Anschluss an das Einspritzen des Materials/der Materialien in die zugefahrenen Formen trennt sich die bewegbare Werkzeugplatte 38 von der feststehenden Werkzeugplatte 48 und ein fertig bearbeitetes Teil (das drei Schichten aus spritzgegossenem Material aufweist) wird von der Formabdeckung 46 ausgeworfen.
Der drehbare Werkzeugträger oder Werkzeugplatte 36 wird dann gedreht, um die Formabdeckung 46 auf die erste Einschuss-Formhohlraumposition SP₁ zu bewegen, die Formabdeckung 42 auf die zweite Einschuss-Formhohlraumposition SP₂ zu bewegen und die Formabdeckung 44 auf die dritte Einschuss-Formhohlraumposition SP₃ zu bewegen; die Werkzeugplatten werden bewegt, um die Formabdeckungen gegen die Formkerne zu zufahren, und die ersten, zweiten und dritten Einschüsse des spritzgegossenen Materials werden wie oben beschrieben eingespritzt.
Das Verfahren wird dann kontinuierlich wiederholt.
Das Verfahren kann einen Einspritzschuss aufweisen, um die Abdeckungsschicht auszubilden, die in einen oder mehre der Formhohlräume durch Bereitstellen des Polymermaterials mit darin vermischten Farben eingespritzt wird, um ein verstärktes farbiges Aussehen in dem spritzgegossenen Verbundprodukt vorzusehen.
Ein solches Verfahren, wenn gewünscht, kann ferner Polymermaterial mit oder ohne Licht reflektierenden Partikel, die darin eingebettet sind, und Einspritzen davon in einen der Formhohlräume aufweisen.
Das Verfahren kann weiter Einspritzen von Polymermaterial mit darin vermischten farbigen Pigmenten oder Farbstoffen und/oder Licht reflektierenden Partikeln in einen der Formhohlräume aufweisen.
Das Verfahren kann noch weiter Einspritzen von Polymermaterial mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen in einen der Hohlräume und Einspritzen von Polymermaterial mit Licht reflektierenden Partikeln darin zum Ändern der Farbwirkung der farbigen Pigmente oder Farbstoffe aufweisen, wenn der Verbundwerkstoff aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird.
Das Verfahren kann noch weiter Einspritzen von Polymermaterial in die Formhohlräume zum Abdecken des Polymermaterials aufweisen, das in schrittweise zunehmenden Volumenformhohlräumen mit im Wesentlichen deckungsgleichen Außenumrissformen eingespritzt ist.
Das Verfahren kann weiter Einspritzen einer Abdeckung aus Polymermaterial in die Formhohlräume zum Abdecken der ersten Schicht aus Polymermaterial in einem der Formhohlräume und Einspritzen von Polymermaterial mit Farben oder Farbstoffen in einen der Formhohlräume aufweisen, um die erste Schicht aus Material auszubilden.
Das Verfahren kann ebenfalls Bereitstellen von drei oder mehreren drehbaren Formhälften und Bereitstellen von drei oder mehreren feststehenden Formabschnitten und Bereitstellen von schrittweise größeren Fassungsvermögen der Formhohlräume durch Ändern der Dimensionierung der feststehenden Formabschnitte aufweisen, während deckungsgleiche Außenumrissformen beibehalten werden.
Für ein besseres Verständnis der mehrstufigen, sequentiell arbeitenden Spritzgießvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die mehr als eine drehbare Formhälfte aufweist und mehr als einen feststehenden Formabschnitt bereitstellt und schrittweise größere Fassungsvermögen der Formhohlräume durch Variieren der Dimensionierung der feststehenden Formabschnitte bereitstellt, ist eine schematische Darstellung davon in 9–11 dargelegt, worin die Bewegung von einer der bewegbaren Formabdeckungen oder Formhohlräume dargestellt ist.
In der Reihenfolge der Abschnitte, die in 9–11 gezeigt sind, ist die Formabdeckung 42, weil sie an den SP₁, SP₂ und SP₃ Positionen innerhalb der Formpresse 32 positioniert ist, von dem Prozess des sequentiellen Verfahrens der Formabdeckung 42 mit Bezug auf die drei feststehenden Formkerne 49, 50, 52 gefolgt, die innerhalb der Formpresse 32, wie zuvor diskutiert, angeordnet sind, um einen oder mehrere Formhohlräume von ähnlicher Außenumrissform und von größerem Fassungsvermögen auszubilden, und Einspritzens von wenigstens einer Schicht aus Polymermaterial in einen der Formhohlräume, um ein farbiges Aussehen auf der Betrachtungsoberfläche des Verbundproduktes zu erzeugen.
Folglich ist, wie in 9 gezeigt ist, die Formabdeckung 42 auf dem Kern 49 positioniert, wenn die Formpresse 32 zugefahren wird, um den Formhohlraum 63 zu bilden. Wie in 10 gezeigt, ist die Formabdeckung 42 auf dem Kern 50 positioniert, wenn die Formpresse 32 zugefahren ist, um den Formhohlraum 67 zwischen einer Schicht aus zuvor aufgebrachten Materials in 9 auszubilden. Der Kern 50 hat einen Abschnitt 50a von weniger Masse als der Kernabschnitt 49a, so dass ein Formhohlraum von schrittweise größerem Fassungsvermögen definiert ist, um die Schicht aus Material unterzubringen, das in dem Formhohlraum aufgebracht ist, und um einen Formhohlraum 67 zum Einspritzen einer zweiten Schicht aus Material bereitzustellen. Wie in 11 gezeigt, ist die Formabdeckung 42 (mit zwei Schichten aus im Werkzeug aufgebrachten Materials) auf dem Formkern 52 positioniert, wenn die Formpresse 32 geschlossen ist. Der Kern 52 hat einen Abschnitt 52a von weniger Masse als der Kernabschnitt 50a, um einen Formhohlraum 62 von schrittweise größerem Fassungsvermögen zu bilden (mit ähnlicher Außenumrissform), der die zuvor aufgebrachten Schichten aus im Werkzeug eingespritzten Materials unterbringt, und um den Formhohlraum 67 zum Aufbringen einer dritten Schicht aus spritzgegossenem Material im gleichen Werkzeug auszubilden, zum Beispiel die Formabdeckung oder der Hohlraumabschnitt 42.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Vorrichtung positioniert die drehbare Werkzeugplatte 36 zuerst die Formabdeckung 42 in der Formpresse 32 und sie wird gegen den Formkern 49 zugefahren. An diesem Punkt in dem Verfahren wird ein Schuss aus flüssigem Polymermaterial in den Formhohlraum 63 durch bekannte Zufuhrsysteme eingespritzt, die schematisch bei 54, 74 und 60 gezeigt sind. Das eingespritzte geschmolzene Material bildet zum Beispiel eine Materialschicht aus klarem Polymer 84 aus, die mit der Außenoberfläche der Kategorie A übereinstimmt, wie in der Ausführungsform in 6 gezeigt. Sobald eingespritzt, verbleibt die klare Polymerschicht 84 mit der Abdeckung 42. Die Formpresse wird geöffnet und die Abdeckung 42 wird in der Presse neu positioniert, gefolgt von einem Umkehren des bekannten Öffnungssystems und der Ausstoßkolben.
Die Formabdeckung 42 wird dann gegen das kleinere Volumenkernelement 50 mit dem spritzgegossenen Material 84 zugefahren, das darauf wie in 10 gezeigt festgehalten ist. Der Formhohlraum ist teilweise durch die Materialschicht 84 gefüllt und der verbleibende Hohlraum 65 wird dann mit spritzgegossenem Polymermaterial gefüllt, wie zum Beispiel eine Materialschicht 86 aus klarem Polymermaterial mit Partikeln aus Licht reflektierendem Material darin. Wieder wird die Formpresse geöffnet und die Formabdeckung 42 durch Drehen neu positioniert und dann gegen das noch kleinere Volumenkernelement 52 zugefahren, während die zuvor im Werkzeug eingespritzten Schichten 84, 86 auf der Formabdeckung 42 verbleiben, gefolgt von einem Umkehren der Öffnung und der Ausstoßstifte.
Die Formabdeckung 42 wird dann innerhalb der Formpresse 32 mit den spritzgegossenen Materialschichten 84, 86 positioniert, die darauf verbleiben, wie in 11 gezeigt. Der Formhohlraum 67 ist teilweise durch die Materialschichten 84, 86 gefüllt und der verbleibende Raum wird dann mit spritzgegossenem Polymermaterial gefüllt, wie zum Beispiel eine Materialschicht 88 aus klarem Polymermaterial mit Pigmentpartikeln aus Farbe darin. Die Formpresse wird geöffnet und die Materialschichten 84, 86, 88 werden dann von der Formabdeckung 42 durch die hydraulisch betätigten Ejektorstifte als ein einheitliches, im Werkzeug ausgebildetes Teil entfernt.
Die Vorrichtung ermöglicht einer breiten Auswahl von Produkten durch eine Verdoppelung der Werkzeugsätze hergestellt zu werden, wobei verstanden sein sollte, dass die schematisch gezeigte Werkzeugbereitstellung für ein Teil mit drei Schichten aus spritzgegossenem Polymermaterial von im wesentlichen deckungsgleichen Umrissformen benötigt wird. Für Teile mit zwei oder einer Schicht aus solchem spritzgegossenen Polymermaterial kann die Anzahl der Kerne und Pressen in gleicher Anzahl verringert werden.
Im Ausüben der Erfindung, um eine Oberfläche der Kategorie A auf dem Produkt zu erhalten, ist der Abdeckungshohlraum poliert. Drei Polymergüsse werden in den Hohlraum geleitet, indem sie schrittweise in Bezug auf die Kernabschnitte mit schrittweise weniger Masse (um ein schrittweise größeres Volumen des Formhohlraums unter Beibehalten deckungsgleicher Umrisse) befördert werden. Geeignete Epoxid-Ejektoren sind in Verbindung mit der Abdeckung vorgesehen und geeignete Öffnungen sind gemeinsam mit den Formgängen vorgesehen, um das Polymermaterial in den Formhohlraum während der sequentiellen Schüsse von Material in den Formhohlraum zu leiten.
Alle spritzgießbaren Polymermaterialien sind für die verschiedenen Schichten geeignet, die sowohl thermoplastische als auch Wärme härtende Materialien aufweisen.
Geeignete Materialien zum Verleihen von Farbe an die Produkte zum Übereinstimmen mit angrenzenden Teilen eines Fahrzeugs weisen irgendein organisches oder anorganisches Pigment oder irgendeinen Farbstoff von irgendeiner Kategorie oder Vielfalt auf, wie für den Fachmann bekannt.
Geeignete Licht reflektierende Materialarten, um einer Schicht Glanz zu verleihen, weisen Glimmerflocken oder irgendein anderes geeignetes Licht reflektierendes Material auf.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Der Gegenstand, die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung sind speziell zur Herstellung von mehrschichtigen, im Werkzeug spritzgegossenen Teilen zur Verwendung in jeglichen Automobil- und anderen Anwendungen, die Produkte wie zum Beispiel Türfüllungen, Konsolen, Stoßfüllungen, Gepäckträger und dergleichen aufweisen, und zur Herstellung auf dem Gebiet der Automobilaußenverkleidungskomponenten geeignet, wie zum Beispiel Radkappen, Stoßstangen, Außentürverkleidungen, Randleisten und dergleichen. Das Verfahren ist auch auf die Herstellung von anderen farbigen Verbundkunststoffgegenständen, die Gepäckgehäuse und Gehäuse für elektronische Ausrüstung beinhalten, anwendbar, jedoch nicht darauf beschränken.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Verbundprodukts (10) aus spritzgegossenem Kunststoff, aufweisend: Bereitstellen eines bewegbaren Formteils, das wenigstens eine erste Formabdeckung (42) aufweist; Bereitstellen eines feststehenden Formteils, das wenigstens einen ersten Formkern (49) mit einem ersten dreidimensionalen Profil (49a) und einen zweiten Formkern (50) mit einem zweiten dreidimensionalen Profil (50a) aufweist, wobei das zweite Profil (50a) eine geringere Verdrängungsmasse als das erste Profil (49a) hat, derart, dass das Zufahren der ersten Formabdeckung (42) gegen den zweiten Formkern (50) einen Formhohlraum mit größerem Fassungsvermögen erzeugt als der, der durch das Zufahren der ersten Formabdeckung (42) gegen den ersten Formkern (49) ausgebildet wird; Ausrichten der ersten Formabdeckung (42) mit dem ersten Formkern (49), um einen ersten Formhohlraum (63) auszubilden, wobei die erste Formabdeckung (42) und der erste Formkern (49) ein erstes Einspritzvolumen ausbilden; Einspritzen eines ersten Polymermaterials in den ersten Formhohlraum (63), der ein erstes Einspritzvolumen aufweist, um eine erste Schicht (12, 24, 84) auszubilden; sequentielles Bewegen des bewegbaren Formteils, das die erste Schicht (12, 24, 84) aufweist, mit Bezug auf das feststehende Formteil, um wahlweise die erste Formabdeckung (42), die die erste Schicht (12, 24, 84) aufweist, mit dem zweiten Formkern (50) auszurichten, wobei die erste Formabdeckung (42) und der zweite Formkern (50) einen zweiten Formhohlraum (64) zwischen den Formteilen ausbilden, wobei der zweite Formhohlraum (64) ein größeres Volumen als der erste Formhohlraum (63) hat; Einspritzen eines zweiten Polymermaterials in ein zweites Einspritzvolumen, das zwischen der ersten Schicht (12, 24, 84) und dem zweiten Formkern (50) ausgebildet ist, so dass das zweite Polymermaterial an die erste Schicht angespritzt wird, um das Verbundprodukt (10) auszubilden; und Bereitstellen entweder der ersten Schicht (12, 24, 84) des Polymermaterials oder der zweiten Schicht (14, 22, 86) des Polymermaterials mit Pigmenten oder Farbstoffen, um eine farbige Erscheinung der Betrachtungsoberfläche des Verbundprodukts (10) anzufertigen und um eine Abdeckungsfläche deckungsgleich zu der zweiten Schicht des Polymermaterials zum Aufwerten des Aussehens der ersten Schicht des Polymermaterials anzufertigen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Bereitstellen sowohl der ersten als auch der zweiten Schicht des Polymermaterials mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen aufweist, die darin vermischt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Bereitstellen eines aus dem ersten oder dem zweiten ausgewählten Polymermaterials mit darin eingebetteten Licht reflektierenden Partikeln aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Bereitstellen eines aus dem ersten oder dem zweiten ausgewählten Polymermaterials mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen und/oder Licht reflektierenden Partikeln aufweist, die darin eingemischt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Bereitstellen von Polymermaterial mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen, ein Einspritzen des Polymermaterials mit farbigen Pigmenten oder Farbstoffen als das erste Polymermaterial als die erste Schicht (12, 24, 84) und danach ein Bereitstellen des zweiten Polymermaterials mit darin enthaltenen Licht reflektierenden Partikeln und ein Einspritzen des zweiten Polymermaterials als eine zweite Schicht (14, 22, 86) aufweist, wobei die zweite Polymerschicht die Farbwirkung der farbigen Pigmente oder Farbstoffe ändert, wenn das mehrschichtige Verbundprodukt aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Einspritzens der ersten oder zweiten Schicht des Polymermaterials ein Einspritzen eines durchsichtigen Polymermaterials aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das feststehende Formteil wenigstens einen dritten Formkern (52) aufweist, wobei der dritte Formkern (52) ein drittes dreidimensionales Profil (52a) hat, wobei das dritte Profil (52a) eine geringere Verdrängungsmasse als das zweite Profil (50a) hat, derart, dass das Zufahren der ersten Formabdeckung gegen den dritten Formkern (52) einen Formhohlraum (67) mit größerem Fassungsvermögen erzeugt, als der, der durch das Zufahren der ersten Formabdeckung (42) entweder gegen den ersten Formkern (49) oder den zweiten Formkern (50) ausgebildet wird; ein Ausrichten der ersten Formabdeckung (42), die das Verbundprodukt aufweist, mit dem dritten Formkern (52), wobei die erste Formabdeckung (42) und der dritte Formkern (52) einen dritten Formhohlraum (67) zwischen den Formteilen ausbilden, wobei der dritte Formhohlraum (67) ein größeres Formhohlraumvolumen als der zweite Formhohlraum (65) hat und Einspritzen einer dritten Schicht von Polymermaterial (88) in ein drittes, durch das Verbundprodukt und den dritten Formkern ausgebildetes Einspritzvolumen, um eine dritte Schicht auszubilden.
Mehrstufige, sequentiell arbeitende Spritzgieß-Vorrichtung zum Ausbilden eines farbigen, mehrschichtigen Verbundwerkstoffes aus Kunststoff mit erster und zweiter, deckungsgleicher Schicht mit dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, mit einem bewegbaren Formteil mit einer Mehrzahl von Formabdeckungen (42, 44, 46) und einem feststehenden Formteil mit einer Mehrzahl von Formkernen (49, 50, 52), wobei jeder der Mehrzahl von Kerne eine geringere Verdrängungsmasse hat; wobei das bewegbare Formteil hinsichtlich des feststehenden Formteils wahlweise schließbar ist, um ein schrittweise größeres Fassungsvermögen der Einspritzvolumina bereitzustellen, wenn das bewegbare Formteil hinsichtlich des feststehenden Formteils wahlweise geschlossen ist.
Mehrstufige, sequentiell arbeitende Spritzgieß-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das bewegbare Formteil auf einer drehbaren Werkzeugplatte (36) getragen wird.
Mehrstufige, sequentiell arbeitende Spritzgieß-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das bewegbare Formteil eine Formabdeckung (42, 44, 46) ist, die einen Formhohlraum definiert, und der Formkern (49, 50, 52) des feststehenden Formteils ausgestaltet ist, Kunststoff in die Einspritzvolumina zu leiten.
Mehrstufige, sequentiell arbeitende Spritzgieß-Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das drehbare Formteil eine Formabdeckung (42, 44, 46) ist, die eine polierte Innenfläche aufweist, und die Formkerne (49, 50, 52) des feststehenden Formteils aufweist, die an winkelbeabstandeten Positionen auf dem feststehenden Formteil angeordnet sind.