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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundkörpers aus einer verformten Folie und einem daran anliegenden Formteil aus Kunststoff, wobei flüssiger Kunststoff in der Form verteilt wird, nachdem die Folie formstabil unter bereichsweiser Reckung an eine Formhälfte angeformt wurde.
Werden Verbundkörper durch Anformen von Kunststoff an biegeschlaffe Folien, beispielsweise an Textilien, hergestellt, so erfolgt die endgültige Formgebung der Folie durch den in die Form eingebrachten Kunststoff. Die Erzeugung einer faltenfreien Oberfläche ist jedoch in vielen Fällen nur möglich, wenn einzelne Bereiche der zunächst ebenen Folie verschieden stark gedehnt und aus der Folie durch Tiefziehen ein unebenes formstabiles Gebilde gemacht wird.
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gebracht wird. Da das Verformen der Folie durch Unterdruck erfolgt, muss diese relativ dünn sein, um möglichst vollflächig an das Werkzeug angepresst zu werden.
Da die Absaugdüsen nicht beliebig dicht gesetzt werden können, ist ein wirklich sattes Anliegen der Folie an die Form dennoch nicht gewährleistet, vor allem aber darf die dünne Folie durch den anschliessend eingefüllten Kunststoff nur mässig belastet werden, weshalb dieser beim vorbeschriebenen Verfahren nur mit niedriger Geschwindigkeit in den Formraum eingebracht und nicht durch den Spritzdruck, sondern durch Zusammenfahren der Formhälften der als Tauchform ausgebildeten Form entlang der Folienrückseite verteilt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber die Möglichkeit zu schaffen, dass auch Folien mit relativ grosser Dicke, insbesondere Folien mit einer Dicke von mehr als 0, 2 mm, verarbeitet werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass das Einbringen des Kunststoffes
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Zur Lösung der Aufgabe ist erfindungsgemass vorgesehen, dass die Folie verformt wird, indem sie vor dem Verteilen des Kunststoffes durch ein unter Überdruck In die Form eingebrachtes Fluid gegen die erwähnte Formhälfte gepresst wird.
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(Folie verwendet worden ist, wurde auch hier die Folie in einer gesonderten Einrichtung verformt, gegebenenfalls entlang des Randes beschnitten und in das genau der Form der Folie entsprechende SprItzgiesswerkzeug übertragen.
Die erfindungsgemäss vorgesehene Herstellung des Formteiles aus Kunststoff im Tiefpresswerkzeug lag deshalb nicht nahe, weil eine sowohl im Tiefpressverfahren wie Im Spritzgiessverfahren eingesetzte Formhälfte während des zweiteiligen Arbeitszyklus Ihre Temperatur nicht wesentlich ändert : Um die Widerstandsfähigkeit der vorgeformten Folie gegen die einströmende Schmelze hinreichend hoch zu halten, bedeutet dies, dass die Spritzgiessform dauernd auf etwa 30 C gekühlt sein muss. Andererseits ist eine Verformung der Folien zwar (vgl.
EP 0 371 425 B1) unterhalb der Erweichungstemperatur möglich, sie erfolgt aber vorzugsweise oberhalb der Glastemperatur. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass es genügt, die Folie vor dem Verformen über die Glastemperatur zu erwärmen, wogegen die die Folie verformende Formhälfte dauernd auf der für den Spntzgiessvorgang erforderlichen niedrigen Temperatur gehalten werden kann.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Anformen des Kunststoffes nicht mehr auf das Einbringen in die offene Form (Hinterpressen) oder in eine Prägeform (Hinterprägen) beschränkt ist. Die Folie, welche auch ein Verbundkörper aus Textil, Kunststoff, Leder, Metall od. dgl. sein kann, kann vielmehr eine Dicke von 0, 2 - 0, 6 mm aufweisen. Damit kann der Formteil aus Kunststoff im üblichen Spntzgtessverfahren, also durch Hinterspritzen im engeren Sinn, hergestellt werden, obwohl dort die in das Werkzeug eingelegte Folie einer erheblichen thermischen und mechanischen Belastung ausgesetzt wird, wenn man bedenkt, dass übliche Werte der Temperatur der eingespntzen Schmelze Im Bereich von 200 bis 300 C liegen und der Werkzeugfülldruck von 100 bis 500 bar beträgt.
Die Erwärmung der Folie zum Zweck des Verformens kann beim erfindungsgemässen Verfahren in der Form erfolgen, da die notwendige Wärme über das verformende Fluid zurückgeführt werden kann.
Fig. 1 ist eine schematische Draufsicht auf eine Anlage zur Durchführung der Erfindung, Fig. 2a - 9 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel In verschiedenen Verfahrensstadien, Fig. 3a - e
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ein zweites Ausführungsbeispiel, Fig. 4 - 7 beschreiben vier Beispiele für die Ausbildung des die Folie haltenden Rahmens, Fig. 8 und 9 beschreiben zwei verschiedene Drehtische zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Zentraler Teil der Anlage nach Fig. 1 ist eine Spritzgiesseinrichtung mit einer feststehenden Formhälfte 1 und einer beweglichen Formhälfte 2. Die Bewegung der Formhälfte 2 erfolgt durch einen Schliessmechanismus 19. Zur Einspritzung des Kunststoffes ist eine Spritzeheit 20 vorgesehen. Ein Vorratsbehälter 21 dient zur Lagerung von ebenen Folienstücken 5, weiche durch eine Heizeinrichtung 22 erwarmt und durch eine Transportvorrichtung 9 in die Spritzglesseinnchtung transportiert werden können.
Im Betneb werden die Folienzuschnitte von einer Bedienperson 11 aus dem Behälter 21 genommen und auf einen offenen Rahmen 3 aufgesteckt. Nachdem die Bedienperson den Gefahrenbereich verlassen hat, wird der Rahmen 3 samt darauf befindlicher Folie 5 mit der Transportvorrichtung 9 in die Heizstation A transportiert, wo die Folie durch die Heizetnnch- tung 22 z. B. mittels Infrarot-Strahlern erwärmt wird. Aus der Heizstation A wird der Rahmen mit Folie von der Transportvornchtung 9b, die mit einer Abdeckung 4 für den Spannrahmen fix verbunden ist, entnommen, zur Spritzgiessmaschine transportiert und dort in die bewegliche Formhälfte 2 eingebracht.
Die zweiteilige Ausführung (offener Rahmen und Abdeckung) hat den Vorteil, dass die am offenen Rahmen befindliche Folie von beiden Seiten erwärmt werden kann. Wenn ein einseitiges Erwärmen ausreichend ist, kann die Folie von der Bedienperson direkt auf einen rückseitig geschlossenen Rahmen aufgebracht werden. Die dort ablaufenden Vorgange sind im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich.
Zunachst wird der Rahmen 3 (vgl. Fig. 2a) samt seiner plattenförmigen Abdeckung 4 in der beweglichen Formhälfte 2 festgelegt. Dies kann beispielsweise mittels der In Fig. 5 gezeigten Spannkelle erfolgen. Anschliessend (Fig. 2b) wird ein vorzugsweise erwärmtes Druckmedium, insbesondere Luft oder ein Inertes Gas, In den Raum zwischen Abdeckplatte 4 und Folie 5 eingebracht. Der Druck des Gases betragt dabei auf jeden Fall mehrere bar. Arbeitet man mit wesentlich höheren Drücken, beispielsweise Im Bereich von 100 - 200 bar, ist natürlich dafür Sorge zu tragen, dass der Rahmen 3 und die Abdeckung 4 der entsprechenden Belastung standhalten bzw. an der Rückseite hinreichend abgestützt sind.. Nach
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erfolgter Verformung der Folie wird der mit der Abdeckung 4 versehene Rahmen 3 weggefahren (Fig. 2c).
Das Entnahmegerät fährt im nächsten Schritt einen Hub In Richtung der Maschinenachse und entnimmt z. B. mit Saugern den dekorierten Formteil 8 vom vorhergehenden Zyklus (Fig. 2d). Das Werkzeug wird nun geschlossen und der Hinterspntz- (Fig. 2f) oder Hinterprägevorgang (Fig. 2e) beginnt. Beim Hinterspritzen wird die Kunststoffmasse In das vollständig geschlossene Werkzeug eingespritzt, während beim Hinterprägen das Werkzeug beim Einspritzen um einen Prägespalt geöffnet ist. Die endgültige Formgebung erfolgt in diesem Fall durch das vollständige Schliessen des Werkzeugs. Das Werkzeug wird nun geöffnet und der Zyklus beginnt erneut (Fig. 2a).
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird das im Presswerkzeug vorgeformte Dekormaterial mit dem Schmelzeauftragverfahren hinterpresst. An der beweglichen (oberen) Werkzeughälfte 2 ist ein Rahmen 3 angebracht, der mittels Hydraulik- oder Pneumatikzylindern 14 abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Die Folie 5 wird auf einem Trägerrahmen 34, der an der Unterseite geschlossen ist, von der Seite zwischen Spannrahmen 3 und oberer Werkzeughälfte 2 eingebracht (Fig. 3a). Nachdem der Rahmen 3 nach oben gefahren wurde, wird in den geschlossenen Hohlraum zwischen dem Rahmen 34 und der Folie 5 ein Druckmedium eingebracht.
Während die Folie die Form der Werkzeugkavität annimmt, kann gleichzeitig die Schmelze mittels einer Breitschlitzdüse 17 auf die untere Werkzeughälfte 1 aufgebracht werden (Fig. 3b). Unter der Annahme, dass die Verformung der Folie gleich lang dauert wie das Auftragen der Schmelze, geht dieses Verformen also nicht in die Zykluszeit ein. Der Rahmen 34 wird aus dem Werkzeugbereich gebracht, während die verformte Folie z. B. mit Hilfe von Vakuum an der oberen Formhälfte gehalten wird (Fig. 3c). Anschliessend folgt der Pressvorgang (Fig 3d) und die Entnahme des dekorierten Formteils (Fig. 3e).
Fig. 4 und 5 zeigen Möglichkeiten, der Kraft, die das Druckmedium auf die Abdeckung 4 des Rahmens ausübt, entgegenzuwirken, und somit ein Abheben des Rahmens 3 von der Werkzeughälfte zu verhindern.
Gemäss Fig. 4 wird die Folie 5 auf einen Rahmen, dessen Rückseite durch eine Abdeckung 4 geschlossen ist, aufgebracht (Fig. 4a). Um berm Einbnngen von Druckluft oder eines anderen Druckmediums in den Rahmen ein Abheben desselben von der beweglichen WerkzeughÅalfte zu verhindern, wird das Werkzeug bis zum Anschlag an die dafür vorgesehenen
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SÅaulen bzw. Distanzhalter 15 zugefahren. Der Rahmen wird danach durch die von der Spritzgiessmaschine aufgebrachte Schliesskraft an die Formhälfte angepresst (Fig. 4b) Gemäss Fig. 5 ist die Rahmenabdeckung 4 mit Spannzapfen 13 ausgeführt, die durch Bohrungen im Rahmen 3 durchgeführt werden.
Beim Aufsetzen des Rahmens 3, auf dem sich die Folie befindet, und der Abdeckung 4 auf die beweghche Formhälfte 2 ragen die Spannzapfen 13 in entsprechende Bohrungen in der Formhälfte 2 hinein. Durch Betätigen der Hydraulikzylinder 14 werden Spannkeile 12 in entsprechende Nuten im Spannzapfen 13 eingebracht, wodurch eine formschlüssige Verbindung hergestellt ist.
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht nur mit teilbaren Rahmen durchführbar. Ein unteilbarer Rahmen, wie er insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, hat den Vorteil, dass er als Behälter für das Druckmedium ausgeführt werden kann, welches daher nicht entweicht und somit nicht entsorgt werden muss und wieder verwendet werden kann. Insbesondere kann bei dieser Ausführung auch eine erwärmte Flüssigkeit verwendet werden, wodurch die Vorwärmung der Folie In die Form verlegt wird. Der Rahmen ist hier auf der einen Seite mit einer Platte 4, auf der Folienseite mit einer elastischen Membran 10 verschlossen. Die Folie 5 kann beispielsweise auf Stifte 23 aufgesteckt sein. Bei Druckbeaufschlagung wird die Membran 10 samt der Folie 5 verformt (Fig. 6b).
Fig. 7 zeigt eine Möglichkeit, die Verformung der Folie durch den In der feststehenden Formhälfte 1 ausgebildeten Formkem 24 zu unterstützen. Bei diesem Beispiel bleibt der die Folie 5 tragende Rahmen 3 beim Hinterspritzvorgang Im Werkzeug. Die Verformung erfolgt während des Schliessvorganges zunächst mechanisch durch das Durchtauchen des Kerns durch die Folie. Zusätzlich wird erwarmte Luft In den Hohlraum zwischen Folie 5, Rahmen 3 und Kern (feste Formhälfte 1) eingeblasen, wobei ein definierter Druck zur Verformung der Folie aufgebaut wird Es ist dabei von Vorteil, die Kemselte entsprechend abzudichten.
Durch den Luftpolster zwischen Kern und Folie wird eine kontrollierte, gleichmässige Verformung gewährleistet, da die Folie nicht am Kern anliegt.
Wesentlich für die Erfindung Ist, dass jener Werkzeugtell, an welchem die Folie 5 bei ihrer Verformung angepresst wird, auch Im anschliessenden Herstellungsprozess des die Folie hinterlegenden Kunststoffkörpers Verwendung findet. Die zweite Formhälfte kann jedoch durchaus beim Ubergang vom Tiefdrücken der Folie zum Spntz- bzw. Pressvorgang für den
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Kunststoff ausgewechselt werden. Das erlaubt es, mittels einer Drehtischlösung eine Zykluszeitverlängerung durch das Vorformen der Folie im Spntzgiesswerkzeug zu vermeiden.
Im Zweistationen-Drehtisch (Fig. 8) wird die Folie mit einem offenen Rahmen in Station 1 eingebracht, das Werkzeug geschlossen und der Hohlraum zwischen Folie, Rahmen und Kemseite mit einem Druckmedium beaufschlagt. Gleichzeitig erfolgt in Station 2 das Hinterspntzen/Hinterpressen/HinterprÅagen der vorgeformten Folie.
Beim Dreistattonen-Drehtisch (Fig. 9) wird das Einlegen der Folie sowie das Entnehmen des Fertigteils in Station 3 ausserhalb des Aufspannplattenbereiches durchgeführt. Dadurch kann gegenüber der Zweistationen-Drehtisch-Lösung Zykluszeit gewonnen werden. Weiters findet man mit einem Handlingsystem, das Einlegen und Entnehmen durchführt, das Auslangen.