EP1993803A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von mehrkomponenten-kunststoffteilen - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur herstellung von mehrkomponenten-kunststoffteilen

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EP1993803A1
EP1993803A1 EP07704130A EP07704130A EP1993803A1 EP 1993803 A1 EP1993803 A1 EP 1993803A1 EP 07704130 A EP07704130 A EP 07704130A EP 07704130 A EP07704130 A EP 07704130A EP 1993803 A1 EP1993803 A1 EP 1993803A1
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EP
European Patent Office
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cavity
polyurethane
thermoplastic
mold
unit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07704130A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Sieverding
Jochen Zwiesele
Marco Gruber
Jochen Mitzler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KraussMaffei Technologies GmbH
Original Assignee
KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KraussMaffei Technologies GmbH filed Critical KraussMaffei Technologies GmbH
Publication of EP1993803A1 publication Critical patent/EP1993803A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/002—Coloured
    • B29K2995/0021—Multi-coloured

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for producing multi-component plastic parts according to the preambles of claims 1 and 9 or 16.
  • a molded part in particular a plastic molded part
  • a method is also already used according to which the molded part is inserted into an enlarged cavity, so that a free space is formed between the cavity wall and the inserted molded part.
  • a polyurethane material is filled to coat the inserted plastic part. After crosslinking and curing of the polyurethane material, the mold forming the enlarged cavity can be opened and the coated product removed.
  • the object of the present invention is to provide an integrated system with which a thermoplastic molding can be coated with at least two different polyurethane materials.
  • a closing unit is associated with at least two polyurethane units, each of which can fill its own, separate mold cavities formed by the closing unit, the reactive material provided by them.
  • a mold cavity is formed by the closing unit, in which polyurethane material with different material properties can be filled into different partial cavities. The design necessary for this will be described in more detail below.
  • Two polyurethane units can be completely separated or use different parts of the system together.
  • a switching unit via a single metering machine.
  • a component "inline" can be gassed in order to achieve a foam effect.
  • “Inline fumigation” can be carried out by means of a CO2 gas.
  • a CO2 gas a gas that is used, for example, in a door inner module for a motor vehicle to form the lower area in a thin-walled and compact manner with a first color and to foam the upper parapet area and make it soft with a different color. If only one PUR unit is used, the propellant can be fed separately for each shot.
  • the closing unit is also assigned to a plasticizing and injecting device, which can bring the thermoplastic melt in an associated mold.
  • the thermoplastic molded body in a first cycle step, can be formed, which is then coated in the subsequent steps with at least two polyurethane materials with different material properties.
  • two or more plasticizing and injecting devices are used.
  • a closing unit which is particularly suitable for this method, is equipped with a rotatable insert, wherein the insert cooperates with at least two platens. Between the clamping plates and the intermediate insert each forming tools are arranged. Of course, three, four or more platens may be disposed around the insert. For this purpose, the insert must of course be provided with a corresponding number of surfaces for receiving the respective mold parts.
  • a particular advantage is given when compared to the mold for the plasticizing and injection unit, a further mold is arranged, so that the closing unit can close both molds in the manner of a sandwich process. If the insert is cube-shaped, identical mold halves can be arranged on all four sides, of which at least two cooperate with mold halves arranged on the clamping plates. In this case, the enlarged cavity or the enlarged cavities would each result in a subsequent transfer step by closing with another mold half on a backing plate.
  • this can be introduced into an enlarged cavity, which either has at least two partial cavities which are separated or in which different partial cavities are successively formed by pulling out a drawer or a core pull. Even with this procedure, advantageously, the plasticizing and injection unit can already be integrated into the system. Moreover, it is also possible to use a turning plate closing unit.
  • a separating device for the separation of different partial cavities, then this can preferably be formed retractable.
  • the retraction may possibly also be done with already closed mold. Especially in the latter case, it is possible to completely fill a partial cavity, so that after opening the mold no free space remains, in which the separator was added.
  • a particular advantage when using a plurality of partial cavities is the use of a polyurethane unit which can discharge at least two polyurethane materials with different properties in succession. For this purpose, switching mechanisms are necessary which, for example, provide different material additives (eg different color and / or a gassing of the components, such as CO 2 ) depending on the shot selected.
  • the separating device may preferably also be designed such that the switchable flow paths into the various cavity spaces can be realized with it.
  • the closing unit with a turntable, a sliding table or an index plate arrangement.
  • the individual components are known per se and need not be explained in detail in the present case.
  • Figure 1 is a schematic diagram of a first embodiment of a system according to the invention
  • Figure 2 is a schematic diagram of a second embodiment of a system according to the invention
  • Figure 3 is an enlarged detail cross-sectional view of a mold with switchable flow path.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of a first embodiment of a system according to the invention.
  • a closing unit 10 is centrally provided, of the present case, however, only platens 12, 14 and 16 and a rotatable about a vertical axis insert 18 are shown.
  • traction-transmitting elements such as spars or drives for opening and closing the clamping unit and for applying a closing pressure.
  • these design elements are well known in the art and can be presumed for the present invention.
  • the insert 18 is present translationally fixed and only rotatable.
  • the platens 12, 14 and 16 are respectively slidable in the direction of the insert 18 and in the opposite direction.
  • a mold 20, 22 and 24 is arranged between each platen 12, 14 and 16 and the insert 18, a mold 20, 22 and 24 is arranged.
  • Each of these molds consists of two mold halves 20 ', 20 “and 22', 22" and 24 ', 24 ", of which the mold halves 20', 22 'and 24' on the insert and the mold halves 20", 22 "and 24 are attached to the platens 12, 14 and 16.
  • the mold halves 20 ', 22', 24 'and 25' are identical.
  • Kavmaschinesshadow Kavmaschine
  • the platen 12 is assigned a plasticizing and injection unit 26 (shown only very schematically), into which a thermoplastic starting material is introduced via a hopper 30.
  • a drive 28 the plasticizing and injecting device 26 is driven, thereby melting the starting material and injected in a conventional manner in the cavity of the mold 20.
  • the plasticizing and injection unit 26 is shown in the back process state in Figure 1.
  • the plasticizing and injecting device 26 is moved forward, so that its injection nozzle adjoins the sprue of the mold 20 for introducing the melt.
  • the platen 16 is associated with a first polyurethane unit 32 comprising a mixing head 34 with an outlet tube.
  • the mixing head 34 can, as indicated by the double arrow, be moved in the direction of the platen 16 and opposite it. As a result, the mixing head with its outlet pipe can be coupled to a sprue area of the molding tool 24.
  • the mixing head 34 is connected via component supply lines 46 and 48 with two containers 38 and 40, in which the two polyurethane components isocyanate and polyol are included. These two components are supplied by means of pumps under high pressure to the mixing head 34.
  • the mixing head 34 is connected via a feed line 52 to a paint container 50, from which a first color material is supplied to the mixing head 34.
  • the polyurethane components and the coloring material are mixed together in the mixing head and via the outlet pipe discharged.
  • the individual metering systems and polyurethane subunits are shown in FIG. 1 only very schematically. In practice, these systems are made somewhat more complex, but the skilled person is sufficiently known due to the diverse state of the art.
  • the platen 14 is associated with a second polyurethane unit 32 ', which also comprises a mixing head, which in turn, according to the double arrow, in the direction of the platen 14 and in the opposite direction thereof is movable.
  • a mixing head which in turn, according to the double arrow, in the direction of the platen 14 and in the opposite direction thereof is movable.
  • the drive for this - as well as the facial expressions is again not shown.
  • the mixing head 36 can couple with its outlet pipe to a sprue of the mold 22 so as to be able to transfer the polyurethane mixture in the mold cavity of the mold 22 can.
  • the mixing head 36 is in turn coupled to the containers 38 and 40 via the component supply lines 42 and 44 and receives from these via the pumps the components isocyanate and polyol. Of course, separate containers could be provided. Again via a supply line 56, the mixing head 36 is connected to a container 54 for a second color component.
  • a plastic melt is produced by means of the plasticizing and injection unit 26 and injected into the cavity of the tool 20.
  • the platen 12 is moved away from the insert 12, and after opening the remaining platen 14 and 16, the insert can be rotated 90 ° counterclockwise ( Figure 1).
  • the thermoplastic product produced in the previous step is held in the mold half 20 'and carried along accordingly.
  • clamping plates 12, 14 and 16 are closed and locked again, which forms an enlarged cavity due to a corresponding shape in the mold 22. This is between the cavity wall of the Forming tool half 22 "and the product formed a space in which now by means of the approached mixing head 36, a polyurethane material is injected.
  • a further closing of the platens 12, 14 and 16 a further enlarged cavity is formed in the mold 24 with appropriate formation of the mold half 24 ", in the after approaching the mixing head 34, another polyurethane material with a different material property, eg. a different color, can be injected.
  • thermoplastic part coated with different polyurethane materials can thus be produced. If, after the opening of the clamping plates 12, 14 and 16, the turning plate 18 is again rotated by 90 °, then the finished product can be removed at the lower picture position in FIG.
  • the two molds 22 and 24 can be assigned injection devices for introducing a release agent onto the cavity surface of the mold halves 22 "and 24". Furthermore, it is possible to provide a removal robot or a robotics for inserting a part.
  • FIG. 2 shows a somewhat modified embodiment of a present system according to the invention compared to the illustration in FIG. Now, as compared to Figure 1, the platen 14 as well as the second Polyurethane unit 32 'omitted.
  • the mixing head 34 ' is provided in a modified form. Namely, the mixing head 34 'is now adapted for switching the supply of an additive or additive, which can be added to the polyurethane components polyol and isocyanate.
  • the mixing head 34 ' is connected via the supply line 56' to a container 54 ', from which the second color can be supplied to the mixing head 34'.
  • the mixing head 34 ' now mixes either the first color component or the second color component with the two reaction components polyol and isocyanate and injects this different mixture into partial cavities of the enlarged cavity in the mold 24.
  • FIG. 3 shows a schematic detail sectional view of a molding tool, as it can be installed as a molding tool 24 in FIG. 3 includes a first mold half 60 'and a second mold half 60 ", and the first mold half 60' may be attached to the insert.
  • a cavity is formed, in which a thermoplastic molded body 68 is already arranged. Between the thermoplastic body 68 and the cavity wall of the mold half 60", a cavity with two partial cavities 66' is provided in an enlarged cavity. The two partial cavities 66 'and 66 "are separated by a separating ruler 70, so that they have no connection to one another.
  • the separating ruler 70 is fixed to the mold half 60 "and extends in a closed manner with the mold closed to the thermoplastic molding 68th
  • a channel system is formed, wherein - starting from the sprue 62 - a main channel extends to a junction and from there into two sub-channels 62 'and 62" splits. These sub-channels in turn lead into the sub-cavities 66 'and 66 ".
  • a switching device in The circuit is indicated by the double arrow Depending on the switching position, the flow path is either from the sprue 62 to the partial cavity 66 'or from the sprue 62 to Generalkavtician 66 "realized.
  • a first polyurethane material having a first material property can now be filled into the partial cavity 66'.
  • the deflecting flap is switched over and a polyurethane material filled with a second material property in the second Operakavtician.
  • the tool 60 ' can be opened and the finished part removed.
  • the addition substances can be changed so that the haptics, for example, the softness or hardness of the material changes, also different structures can be created in this way.
  • the haptics for example, the softness or hardness of the material changes
  • the present invention enables a versatile coating of a thermoplastic material or generally a liner with at least two or more polyurethane materials having different material properties. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kunststoff-Teiles. Die Vorrichtung umfasst eine Schließeinheit zur Aufnahme zumindest eines Formwerkzeugs, in dem ein Thermoplast-Formkörper form- oder positionierbar ist, und zumindest eine Polyurethan-Einheit zur Einbringung eines Polyurethan-Materials in eine vergrößerte, den Thermoplast-Formkörper aufweisende Kavität. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Polyurethan-Einheit zur Einbringung eines weiteren Polyurethan-Material mit anderen Produkteigenschaften in die gleiche oder eine andere, vergrößerte Kavität vorgesehen ist oder dass die erste Polyurethan-Einheit zur Einbringung eines weiteren Polyurethan-Materials mit anderen Produkteigenschaften in die gleiche oder eine andere vergrößerte Kavität ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponenten-Kunststoffteilen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Mehrkomponenten-Kunststoffteilen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 9 bzw. 16.
Bekannt ist es, ein Formteil, insbesondere ein Kunststoffformteil, mittels eines Polyurethan-Materials zu beschichten. Dabei wird auch bereits ein Verfahren angewandt, gemäß dem das Formteil in eine vergrößerte Kavität eingelegt wird, so dass zwischen der Kavitätswand und dem eingelegten Formteil ein freier Raum gebildet ist. In diesen Raum wird ein Polyurethan-Material zur Beschichtung des eingelegten Kunststoffteils eingefüllt. Nach dem Vernetzen und Aushärten des Polyurethan- Materials kann das die vergrößerte Kavität bildende Formwerkzeug geöffnet und das beschichtete Produkt entnommen werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein integriertes System anzugeben, mit dem ein Thermoplast-Formkörper mit zumindest zwei unterschiedlichen Polyurethan-Materialien überzogen werden kann.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsmäßig durch die in den Ansprüchen 1 und 9 definierten Merkmale und verfahrensmäßig durch die im Anspruch 16 definierten Merkmale gelöst.
Vorrichtungsmäßig werden dabei zwei Alternativkonzepte verfolgt. Gemäß einer ersten Alternative werden einer Schließeinheit zumindest zwei Polyurethan-Einheiten zugeordnet, die jeweils in eigene, separate Formkavitäten, die von der Schließeinheit gebildet werden, das durch sie zur Verfügung gestellt reaktive Material einfüllen können. Gemäß der anderen Alternative wird von der Schließeinheit eine Formkavität gebildet, in die in verschiedene Teilkavitäten Polyurethan-Material mit unterschiedlichen Materialeigenschaften eingefüllt werden kann. Die hierfür notwendige Ausgestaltung wird nachfolgend noch genauer beschrieben. Zwei Polyurethan-Einheiten können dabei vollständig getrennt ausgebildet sein oder verschiedene Anlagenteile gemeinsam verwenden. So ist es möglich, zwei Mischköpfe mittels einer Umschalteinheit über eine einzige Dosiermaschine zu versorgen. Dabei kann beispielsweise eine Komponente „Inline" begast werden, um einen Schaumeffekt zu erreichen. Die „Inline-Begasung" kann mittels eines CO2 Gases durchgeführt werden. So ist es beispielsweise möglich, bei einem Türinnenmodul für ein Kraftfahrzeug den unteren Bereich dünnwandig und kompakt mit einer ersten Farbe auszubilden und den oberen Brüstungsbereich geschäumt und weich mit einer anderen Farbe zu gestalten. Wird dazu nur eine PUR-Einheit benutzt, kann das Treibmittel für jeden Schuss separat zugeführt werden.
Ein besonderer Vorteil ist dadurch gegeben, wenn der Schließeinheit auch gleich eine Plastifizier- und Einspritzeinrichtung zugeordnet ist, die in ein zugeordnetes Formwerkzeug die Thermoplastschmelze einbringen kann. In diesem Fall kann in einem ersten Zyklusschritt der Thermoplast-Formkörper gebildet werden, der in den nachfolgenden Schritten dann mit zumindest zwei Polyurethan-Materialien mit verschiedenen Materialeigenschaften überzogen wird. Natürlich ist es auch möglich, eine System zu bilden, in dem zwei oder mehrere Plastifizier- und Einspritzeinrichtungen verwendet sind.
Eine Schließeinheit, die sich für dieses Verfahren in besonderer Weise eignet, ist mit einer drehbaren Wendeplatte ausgestattet, wobei die Wendeplatte mit zumindest zwei Aufspannplatten zusammenwirkt. Zwischen den Aufspannplatten und der zwischengeschalteten Wendeplatte sind jeweils Formwerkzeuge angeordnet. Natürlich können auch drei, vier oder mehr Aufspannplatten um die Wendeplatte herum angeordnet sein. Dazu muss die Wendeplatte natürlich mit entsprechend vielen Flächen zur Aufnahme der jeweiligen Formwerkzeugteile versehen sein.
Ein besonderer Vorteil ist dann gegeben, wenn gegenüber dem Formwerkzeug für die Plastifizier- und Einspritzeinheit ein weiteres Formwerkzeug angeordnet ist, so dass die Schließeinheit nach Art eines Sandwichverfahrens beide Formwerkzeuge verschließen kann. Ist die Wendeplatte würfelförmig ausgebildet, so können auf allen vier Seiten baugleiche Formwerkzeughälften angeordnet sein, von denen zumindest zwei mit an den Aufspannplatten angeordneten Formhälften zusammenwirken. In diesem Fall würde sich die vergrößerte Kavität oder würden sich die vergrößerten Kavitäten jeweils bei einem nachfolgenden Umsetzschritt durch Schließen mit einer anderen Formwerkzeughälfte an einer Aufspannplatte ergeben.
Alternativ zum Umsetzen des - eventuell bereits teilweise beschichteten - Thermoplast- Formkörpers kann dieser in eine vergrößerte Kavität eingebracht werden, die entweder wenigstens zwei Teilkavitäten aufweist, die voneinander getrennt sind oder bei der verschiedene Teilkavitäten durch Herausziehen eines Einschubes oder eines Kernzuges nacheinander bildbar sind. Auch bei dieser Vorgehensweise kann vorteilhafterweise die Plastifizier- und Einspritzeinheit bereits in das System integriert sein. Überdies ist es auch hierbei möglich, eine Wendeplatten-Schließeinheit zu verwenden.
Wird eine Trenneinrichtung zur Abtrennung von verschiedenen Teilkavitäten vorgesehen, so kann diese vorzugsweise zurückziehbar ausgebildet sein. Das Zurückziehen kann eventuell auch bei bereits geschlossenem Formwerkzeug erfolgen. Gerade in letzterem Fall ist es möglich, eine Teilkavität vollständig zu füllen, so dass nach dem Öffnen des Formwerkzeugs kein freier Raum mehr übrig bleibt, in dem die Trenneinrichtung aufgenommen war. Von besonderem Vorteil bei der Verwendung von mehreren Teilkavitäten ist die Verwendung einer Polyurethan-Einheit, die zumindest zwei Polyurethan-Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften nacheinander austragen kann. Dazu sind Umschaltmechanismen notwendig, die beispielsweise unterschiedliche Materialzusätze (z.B. unterschiedliche Farbe und /oder eine Begasung der Komponenten wie z.B. CO2) je nach gewähltem Einschuss zur Verfügung stellen. Wird mit nur einer einzigen Polyurethan-Einheit das entsprechende Material in eine Kavität oder in Teilkavitäten eingebracht, so sind Einrichtungen zur Änderung der Strömungsrichtung sinnvoll. Zum einen kann es sich dabei um ein Kanalsystem in dem Formwerkzeug handeln, welches von seiner Strömungsrichtung bezüglich der verschiedenen Teilkavitäten umschaltbar ist. Zum anderen kann die eine Polyurethan- Einheit an verschiedenen Angussstellen angesetzt werden. Ist zusätzlich zu der vorgenannten Umschaltmöglichkeit auch eine Trenneinrichtung vorgesehen, so kann vorzugsweise auch die Trenneinrichtung so ausgebildet sein, dass mit ihr die schaltbaren Strömungswege in die verschiedenen Kavitätsräume realisierbar sind.
Natürlich ist es auch möglich, die Schließeinheit mit einem Drehtisch, einem Schiebetisch oder einer Indexplattenanordnung auszustatten. Die einzelnen Komponenten sind an sich bekannt und müssen vorliegend nicht näher erläutert werden.
Weitere Vorteile, auch verfahrensmäßiger Art, sind in den Unteransprüchen definiert.
Die vorliegende Erfindung wird anhand zweier Ausführungsformen und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
Figur 1 eine schematische Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems, Figur 2 eine schematische Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems und Figur 3 eine vergrößerte Detailquerschnittsdarstellung eines Formwerkzeugs mit umschaltbarem Strömungsweg.
In Figur 1 ist schematischer Draufsicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Dabei ist zentral eine Schließeinheit 10 vorgesehen, von der vorliegend jedoch nur Aufspannplatten 12, 14 und 16 sowie eine um eine vertikale Achse drehbare Wendeplatte 18 dargestellt sind. Nicht dargestellt sind zugkraftübertragende Elemente wie Holme oder Antriebe zum Öffnen und Schließen der Schließeinheit sowie zur Aufbringung eines Schließdrucks. Diese Konstruktionselemente sind aus dem Stand der Technik jedoch vielfach bekannt und können für die vorliegende Erfindung vorausgesetzt werden.
Die Wendeplatte 18 ist vorliegend translatorisch fest und nur drehbar ausgebildet. Die Aufspannplatten 12, 14 und 16 dagegen sind jeweils in der Richtung der Wendeplatte 18 und in die entgegengesetzte Richtung verschiebbar ausgebildet.
- A - Zwischen jeder Formaufspannplatte 12, 14 und 16 und der Wendeplatte 18 ist ein Formwerkzeug 20, 22 und 24 angeordnet. Jedes dieser Formwerkzeuge besteht aus zwei Formwerkzeughälften 20', 20" und 22', 22" und 24', 24", von denen die Formwerkzeughälften 20', 22' und 24' an der Wendeplatte und die Formwerkzeughälften 20", 22" und 24" an den Aufspannplatten 12, 14 und 16 befestigt sind. Die Werkzeugformhälften 20', 22', 24' und 25' sind identisch ausgebildet. Jeweils in Zusammenwirkung der an der Wendeplatte 18 angeordneten Formwerkzeughälften mit den Formwerkzeughälften an den Aufspannplatten 12, 14 und 16 ergeben sich entsprechende Kavitätsräume, die nachfolgend noch erläutert werden.
In der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist der Aufspannplatte 12 eine Plastifizier- und Einspritzeinheit 26 zugeordnet (nur sehr schematisch dargestellt), in die über einen Einfülltrichter 30 ein Thermoplast-Ausgangsmaterial eingeführt wird. Mittels eines Antriebs 28 wird die Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 26 angetrieben, dadurch das Ausgangsmaterial aufgeschmolzen und in an sich bekannter Weise in die Kavität des Formwerkzeugs 20 eingespritzt. Dabei ist in Figur 1 die Plastifizier- und Einspritzeinheit 26 im zurückverfahrenen Zustand dargestellt. Beim Einspritzen wird die Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 26 nach vorne verfahren, so dass deren Einspritzdüse am Angusskanal des Formwerkzeugs 20 zum Einbringen der Schmelze anschließt.
Der Aufspannplatte 16 ist eine erste Polyurethan-Einheit 32 zugeordnet, die einen Mischkopf 34 mit einem Auslassrohr umfasst. Der Mischkopf 34 kann, wie durch den Doppelpfeil angezeigt ist, in Richtung der Aufspannplatte 16 und entgegengesetzt von ihr bewegt werden. Dadurch ist der Mischkopf mit seinem Auslassrohr an einen Angussbereich des Formwerkzeugs 24 ankoppelbar.
Der Mischkopf 34 ist über Komponentenzuführleitungen 46 und 48 mit zwei Behältern 38 und 40 verbunden, in denen die beiden Polyurethan-Komponenten Isocyanat und Polyol enthalten sind. Diese beiden Komponenten werden mittels Pumpen unter Hochdruck dem Mischkopf 34 zugeführt. Zudem ist der Mischkopf 34 über eine Zuführleitung 52 mit einem Farbbehälter 50 verbunden, aus dem ein erstes Farbmaterial dem Mischkopf 34 zugeführt wird. Die Polyurethan-Komponenten sowie das Farbmaterial werden im Mischkopf miteinander vermischt und über das Auslassrohr ausgetragen. Die einzelnen Dosiersysteme und Polyurethan-Teileinheiten sind in Fig. 1 jeweils nur sehr schematisch dargestellt. In der Praxis sind diese Systeme etwas komplexer ausgeführt, was dem Fachmann aber aufgrund des vielfältigen Standes der Technik ausreichend bekannt ist.
Der Aufspannplatte 14 ist eine zweite Polyurethan-Einheit 32' zugeordnet, die ebenfalls einen Mischkopf umfasst, welcher wiederum, entsprechend dem Doppelpfeil, in Richtung der Aufspannplatte 14 und in entgegengesetzter Richtung davon verfahrbar ist. Der Antrieb hierfür - wie auch die Mimik ist wiederum nicht dargestellt. Auch der Mischkopf 36 kann mit seinem Auslassrohr an einem Anguss des Formwerkzeugs 22 ankoppeln, um so das Polyurethan-Gemisch in die Formkavität des Formwerkzeugs 22 überführen zu können.
Der Mischkopf 36 ist über die Komponentenzuführleitungen 42 und 44 wiederum mit den Behältern 38 und 40 gekoppelt und bezieht von diesen über die Pumpen die Komponenten Isocyanat und Polyol. Natürlich könnten auch separate Behälter vorgesehen sein. Wiederum über eine Zuführleitung 56 ist der Mischkopf 36 mit einem Behälter 54 für eine zweite Farbkomponente verbunden.
Beim Betrieb des in Figur 1 nur systematisch dargestellten Systems wird wie folgt vorgegangen:
Zunächst wird in einem ersten Zyklusschritt mittels der Plastifizier- und Einspritzeinheit 26 eine Kunststoffschmelze erzeugt und in die Kavität des Werkzeugs 20 eingespritzt. Nach dem Aushärten des Thermoplast-Materials wird die Aufspannplatte 12 von der Wendeplatte 12 wegverfahren, und nach dem Öffnen der übrigen Aufspannplatten 14 und 16 kann die Wendeplatte um 90° gegen den Uhrzeigersinn (Figur 1 ) gedreht werden. Dabei wird das im vorherigen Schritt hergestellte Thermoplast-Produkt in der Formwerkzeughälfte 20' gehalten und entsprechend mitgeführt.
Nunmehr werden die Aufspannplatten 12, 14 und 16 wieder geschlossen und verriegelt, wobei sich aufgrund einer entsprechenden Ausformung im Formwerkzeug 22 eine vergrößerte Kavität ausbildet. Dadurch ist zwischen der Kavitätswand der Formwerkzeughälfte 22" und dem Produkt ein Freiraum gebildet, in welchen nunmehr mittels des herangefahrenen Mischkopfes 36 ein Polyurethan-Material eingespritzt wird.
Nach einem zumindest teilweise Aushärten (Vernetzen) des Polyurethan-Materials wird der Mischkopf 36 und auch die Aufspannplatte 14 - wie auch die übrigen Aufspannplatten 12 und 16 - wieder in eine entgegengesetzte Richtung zur Wendeplatte 18 zurückverfahren, so dass sich die Wendeplatte 18 frei um 90° gegen den Uhrzeigersinn drehen kann. Nach einem nochmaligen Schließen der Aufspannplatten 12, 14 und 16 ist im Formwerkzeug 24 bei entsprechender Ausbildung der Formwerkzeughälfte 24" eine wiederum vergrößerte Kavität gebildet, in die nach dem Heranfahren des Mischkopfes 34 ein weiteres Polyurethan-Material mit einer anderen Materialeigenschaft, z. B. einer anderen Farbe, eingespritzt werden kann.
Je nach Ausgestaltung der verschiedenen Kavitäten in den Formwerkzeugen 22 und 24 kann so ein mit verschiedenen Polyurethan-Materialien beschichtetes Thermoplastteil hergestellt werden. Wird nach dem Öffnen der Aufspannplatten 12, 14 und 16 die Wendeplatte 18 nochmals um 90° gedreht, so kann an der in Figur 1 unteren Bildposition das fertig hergestellte Produkt entnommen werden.
Alle oben genannten Verfahrensschritte können zyklusgleich durchgeführt werden; dies bedeutet, dass in den Kavitäten der Formwerkzeuge 20, 22 und 24 jeweils zeitgleich entsprechende Materialien eingebracht werden können und in den Kavitäten zumindest teilweise aushärten, so dass die Wendeplatte 18 nach dem Öffnen der Aufspannplatten 12, 14 und 16 weiter verdreht werden kann.
Natürlich sind auch weitere Vorrichtungen dem in Figur 1 dargestellten System zufügbar. So können den beiden Formwerkzeugen 22 und 24 Einsprühvorrichtungen für das Einbringen eines Trennmittels auf die Kavitätsoberfläche der Formwerkzeughälften 22" und 24" zugeordnet sein. Weiter ist es möglich eine Entnahmerobotik oder eine Robotik zum Einlegen eines Teiles vorzusehen.
In Figur 2 ist eine gegenüber der Abbildung in Figur 1 etwas geänderte Ausführungsform eines vorliegenden erfindungsgemäßen Systems dargestellt. Nunmehr ist nämlich gegenüber Figur 1 die Aufspannplatte 14 wie auch die zweite Polyurethan-Einheit 32' weggelassen. Dafür ist der Mischkopf 34' in abgeänderter Form vorgesehen. Der Mischkopf 34' ist nämlich nunmehr zur Umschaltung der Zufuhr eines Zusatz- oder Zuschlagstoffes ausgebildet, welcher den Polyurethan-Komponenten Polyol und Isocyanat beigegeben werden kann.
So ist der Mischkopf 34' über die Zufuhrleitung 56' mit einem Behälter 54' verbunden, aus dem die zweite Farbe dem Mischkopf 34' zugeführt werden kann. Je nach Einschuss mischt der Mischkopf 34' den beiden Reaktionskomponenten Polyol und Isocyanat nunmehr entweder die erste Farbkomponente oder die zweite Farbkomponente bei und spritzt diese unterschiedliche Mischung in Teilkavitäten der vergrößerten Kavität im Formwerkzeug 24 ein.
Dazu ist es natürlich erforderlich, dass das einzufüllende Material in einer gewünschten Weise in eine vorbestimmte Teilkavität eingeführt werden kann. Eine Ausführungsform, mit der dies beispielsweise möglich ist, ist in Figur 3 dargestellt. In Figur 3 ist eine schematische Detailschnittansicht eines Formwerkzeugs dargestellt, wie es als Formwerkzeug 24 in Figur 2 verbaut werden kann. Dieses Formwerkzeug in Figur 3 umfasst eine erste Formwerkzeughälfte 60' und eine zweite Formwerkzeughälfte 60". Die erste Formwerkzeughälfte 60' kann dabei an der Wendeplatte befestigt sein. Die zweite Werkzeugplatte 60" kann an der beweglichen Aufspannplatte 16 befestigt sein.
Zwischen den beiden Formwerkzeughälften 60' und 60" ist eine Kavität ausgebildet, in der bereits ein Thermoplast-Formkörper 68 angeordnet ist. Zwischen dem Thermoplast- Körper 68 und der Kavitätswand der Formwerkzeughälfte 60" ist in einer vergrößerten Kavität ein Hohlraum mit zwei Teilkavitäten 66' und 66" ausgebildet. Die beiden Teilkavitäten 66' und 66" sind über ein Trennlineal 70 abgetrennt, so dass sie keine Verbindung zueinander aufweisen. Das Trennlineal 70 ist fest an der Formwerkzeughälfte 60" und erstreckt sich bei geschlossenem Formwerkzeug in dichtender Weise bis zum Thermoplast-Formteil 68.
In der Formwerkzeughälfte 60" ist ein Kanalsystem ausgebildet, wobei sich - ausgehend vom Anguss 62 - ein Hauptkanal bis zu einer Abzweigung erstreckt und von dort in zwei Teilkanäle 62' und 62" aufspaltet. Diese Teilkanäle münden wiederum in die Teilkavitäten 66' und 66". Am Abzweigungspunkt ist eine Umschalteinrichtung in Form einer Klappe 64 dargestellt, die mit einem Umschaltmechanismus in eine gewünschte Position 64', 64" geschaltet werden kann. Die Schaltung ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Je nach Schaltstellung ist der Strömungsweg entweder von dem Anguss 62 zur Teilkavität 66' oder vom Anguss 62 zur Teilkavität 66" realisiert. In Kombination mit dem Mischkopf 34' kann nunmehr je nach Betrieb des Mischkopfes zunächst ein erstes Polyurethan-Material mit einer ersten Materialeigenschaft in die Teilkavität 66' eingefüllt werden. Danach wird die Umlenkklappe umgeschaltet und ein Polyurethan-Material mit einer zweiten Materialeigenschaft in die zweite Teilkavität eingefüllt. Nach dem zumindest teilweise Vernetzen und Aushärten der Polyurethan- Materialien kann das Werkzeug 60' geöffnet und das gefertigte Teil entnommen werden.
Natürlich sind auch eine Vielzahl anderer Maßnahmen zur Füllung verschiedener Teilkavitäten bekannt. So ist es möglich, getrennte Strömungskanäle in verschiedene Teilkavitäten vorzusehen, wobei dann der Mischkopf von einem zum anderen Anguss umgesetzt werden muss. Auch ist es möglich, mit Kernzügen oder Schiebern zu arbeiten, die nach dem Füllen einer Teilkavität unter Ausbildung einer weiteren Teilkavität zurückgezogen werden, wobei dann in einem nachfolgenden Schritt ein weiteres Polyurethan-Material mit einer anderen Materialeigenschaft in die neugeschaffene Teilkavität eingefüllt wird.
Hinsichtlich der Materialeigenschaft können die Zugabestoffe so verändert werden, dass sich die Haptik, beispielsweise die Weichheit bzw. Härte des Materials ändert, auch können verschiedene Strukturen auf diese Art und Weise geschaffen werden. Natürlich ist es auch möglich, nicht nur zwei, sondern mehrere separate Polyurethan- Einheiten oder Polyurethan-Einheiten (Mischköpfe) mit mehreren Umschalt- und Variationsmöglichkeiten einzusetzen, um eine noch größere Kombination von Materialien zur Verfügung stellen zu können.
Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung eine vielseitige Beschichtung eines Thermoplast-Materials oder allgemein eines Einlegers mit zumindest zwei oder mehreren Polyurethan-Materialien, die verschiedene Materialeigenschaften aufweisen. Bezugszeichenliste
Schließeinheit Erste Aufspannplatte Zweite Aufspann platte Dritte Aufspannplatte Drehbare Wendeplatte Erstes Formwerkzeug ', 20" Formwerkzeughälften des ersten Formwerkzeugs Zweites Formwerkzeug , 22" Formwerkzeughälften des zweiten Formwerkzeugs Drittes Formwerkzeug ', 24" Formwerkzeughälften des dritten Formwerkzeugs ' Formwerkzeughälfte Plastifizier- und Einspritzeinheit Antrieb Trichter , 32', 32" Polyurethan-Einheit (PUR-Einheit) , 34' Erster Mischkopf Zweiter Mischkopf Polyol-Behälter Isocyanat-Behälter Isocyanat Zufuhrleitung zum zweiten Mischkopf Polyol Zufuhrleitung zum zweiten Mischkopf Isocyanat Zufuhrleitung zum ersten Mischkopf Polyol Zufuhrleitung zum ersten Mischkopf Behälter mit erster Farbe Farbleitung zum ersten Mischkopf , 54' Behälter mit zweiter Farbe , 56' Farbleitung zum zweiten/ersten Mischkopf Detailausschnitt eines Formwerkzeugs ', 60" Formwerkzeughälften mit Formhohlraum PUR-Zufuhrkanal ', 62" PUR-Teilkanal , 64' Schaltbare Umlenkklappe ' , 66 Formhohlraum
Thermoplast-Produkt
Metalllineal

Claims

Ansprüche
1. System zur Herstellung eines polyurethan-beschichteten Thermoplastteiles umfassend
- eine Schließeinheit (10) zur Aufnahme zumindest eines Formwerkzeugs (20, 22, 24), wobei ein Thermoplast-Formkörper (68) in einer vergrößerten Kavität positionierbar ist und
- zumindest eine Polyurethan-Einheit (32) zur Einbringung eines Polyurethan-Materials in zumindest einen Teil der vergrößerten, den Thermoplast-Formkörper aufnehmenden Kavität, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Polyurethan-Einheit (32') zur Einbringung eines weiteren Polyurethan-Materials mit anderen Produkteigenschaften in einen anderen Teil der vergrößerten Kavität oder in eine andere vergrößerte Kavität vorgesehen ist.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Polyurethan-Einheit (32, 32') ein eigenes, separates Formwerkzeug (22, 24) in der Schließeinheit (10) zur Einbringung des zugeordneten Polyurethan- Materials zugeordnet ist.
3. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Polyurethan-Einheiten (32, 32') einem einzigen Formwerkzeug (22, 24) in der Schließeinheit (10) zur Einbringung des zugeordneten Polyurethan-Materials zugeordnet sind.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plastifizier- und Einspritzeinheit (26) zur Verarbeitung von Thermoplastschmelze sowie ein zugeordnetes, in der Schließeinheit (10) angeordnetes Formwerkzeug (20) vorgesehen ist, in die eine Einbringung der Thermoplastschmelze ermöglicht ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Plastifizier- und Einspritzeinheiten (26) zur Verarbeitung von Thermoplastschmelze sowie ein oder mehrere zugeordnete, in der Schließeinheit (10) angeordnete Formwerkzeuge (20) vorgesehen sind, in die eine Einbringung der Thermoplastschmelze ermöglicht ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (10) eine drehbare Wendeplatte (18) und zumindest zwei mit der Wendeplatte (18) zusammenwirkende Aufspannplatten (12, 14, 16) um- fasst, wobei zwischen den Aufspannplatten (12, 14, 16) und der Wendeplatte (18) die Formwerkzeuge (20, 22, 24) angeordnet sind.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeplatte (18) würfelförmig ausgebildet ist und auf allen vier Seiten baugleiche Formwerkzeughälften (20', 22', 24', 25') angeordnet sind, von denen zumindest zwei mit an den Aufspannplatten (12, 14, 16) angeordneten Formhälften (20", 22", 24") zusammenwirken.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließeinheit (10) mit einem Drehtisch, einem Schiebetisch oder einer Indexplatte ausgestattet ist.
9. System zur Herstellung eines polyurethan-beschichteten Thermoplastteiles umfassend
- eine Schließeinheit (10) zur Aufnahme zumindest eines Formwerkzeugs (20, 24), wobei ein Thermoplast-Formkörper (68) in einer vergrößerten Kavität positionierbar ist und
- zumindest eine erste Polyurethan-Einheit (32") zur Einbringung eines ersten Polyurethan-Materials in zumindest einen Teil der vergrößerten, den Thermoplast- Formkörper aufnehmenden Kavität, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Polyurethan-Einheit (32") zur Einbringung eines weiteren Polyurethan-Materials mit anderen Produkteigenschaften in einen anderen Teil der vergrößerten Kavität oder in eine andere vergrößerte Kavität vorgesehen ist.
10. System nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Plastifizier- und Einspritzeinheit (26) zur Verarbeitung von Thermoplastschmelze sowie ein zugeordnetes Formwerkzeug (20) vorgesehen ist, in die eine Einbringung der Thermoplastschmelze ermöglicht ist.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethan-Einheit (32") ein eigenes Formwerkzeug (24) in der Schließeinheit zur Einbringung des Polyurethan-Materials zugeordnet ist, wobei die vergrößerte Kavität zumindest zwei Kavitätsräume (66', 66") aufweist, die wechselweise mit dem Angusskanal (62) strömungsmäßig verbindbar sind.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Trenneinrichtung (70 ) zur Abtrennung einer vergrößerten Kavität in zumindest zwei Kavitätsräume (66', 66") vorgesehen ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (70) schaltbar, insbesondere aus der Kavität zurückziehbar ist.
14. System nach Anspruch 113, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung (70) so ausgebildet ist, dass sie auch bei geschlosse- nem Formwerkzeug (60) aus der Kavität zurückziehbar ist.
15. System nach einem Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trenneinrichtung derart ausgeführt ist, dass damit der schaltbare Strömungsweg in verschiedene Kavitätsräume realisiert ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines polyurethan-beschichteten Thermoplastteiles, bei dem ein Thermoplast-Körper in eine Kavität eingelegt oder in einer Kavität geformt wird, eine größere Kavität mit eingelegtem Thermoplast-Körper gebildet wird und zumindest der Teil einer Kavität mit einem Polyurethan-Material gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein weiteres Polyurethan-Material mit einer anderen Materialeigenschaft in einer weiteren Kavität oder einen weiteren Teil einer Kavität, die ebenfalls durch den Thermoplast-Körper zumindest teilweise begrenzt ist, eingebracht wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt das Thermoplastteil in einer ersten Kavität gebildet wird, dass das Thermoplastteil in eine andere größere Kavität umgesetzt wird und ein Polyurethan-Material in die vergrößerte Kavität eingefüllt wird, dass der so gebildete Körper wieder in eine größere Kavität umgesetzt wird und ein Polyurethan-Material mit einer anderen Materialeigenschaft in die größere
Kavität eingefüllt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt das Thermoplastteil in einer ersten Kavität gebildet wird, dass das Thermoplastteil in eine andere größere Kavität umgesetzt wird, dass ein Polyurethan-Material zumindest in einen Teil der vergrößerten Kavität eingefüllt wird, und ein Polyurethan-Material mit einer anderen Materialeigenschaft in einen anderen Teil der vergrößerten Kavität eingefüllt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität nach dem Einfüllen des ersten Polyurethan-Materials nochmals vergrößert wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergrößerung durch Herausziehen eines Kernzuges oder eines Einschubteiles durchgeführt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsweg innerhalb eines Formwerkzeugs nach dem Einfüllen des ersten Material umgeschaltet wird, derart, dass das zweite Material in einem weiteren Schritt in eine andere Teilkavität eingefüllt wird.
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