DE102006052316A1

DE102006052316A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kunststoff-Bauteils

Info

Publication number: DE102006052316A1
Application number: DE200610052316
Authority: DE
Inventors: Marco Gruber
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2006-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2008-05-08

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kunststoffbauteils. Dabei wird zunächst ein Grundkörper in einem Spritzgieß- oder Spritzprägeschritt mit einem Thermoplast-Material hergestellt. Der Grundkörper wird zumindest in einem Teilbereich mit einem aromatischen Polyurethanmaterial beschichtet. Vor oder nach dem Beschichten des Grundkörpers mit einem aromatischen Polyurethanmaterial wird zumindest ein Teil des Grundkörpers oder ein Teil des aus Grundkörper und aromatischem Polyurethanmaterial bestehenden Produktes mit einem aliphatischen Polyurethanmaterial beschichtet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kunststoff-Bauteils gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 6.
Es ist bekannt, Kunststoffteile aus mehreren Komponenten herzustellen, wobei beispielsweise eine Komponente ein Thermoplast-Material und eine Komponente ein Polyurethan-Material sein kann. Dazu kann beispielsweise ein Thermoplast-Träger in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden. Der so hergestellte Thermoplast-Träger kann dann nachfolgend mit einem PU-Material beschichtet werden. Diese Beschichtung ist durch Bekleben oder durch einfaches Überfluten des Träger in einer Kavität möglich.
Bislang werden für die Beschichtung von thermoplastischen Gegenständen insbesondere aromatische, geschäumte Polyurethan-Materialien verwendet. Aromatische Polyurethan-Systeme weisen in der Regel aber nur eine geringe UV-Stabilität auf. Durch Zugabe von UV-Stabilisatoren ist es gelungen, dunkle Farbtöne von geschäumten, aromatischen PUR-Systemen mit einer ausreichend guten UV-Stabilität herzustellen. Für helle Farbtöne ist dies jedoch nicht gelungen.
Auf der anderen Seite gibt es sogenannte aliphatische Polyurethan-Materialien oder -systeme, welche die geforderte UV-Stabilität besitzen. Aliphatische Polyurethan-Systeme sind kompakte Systeme die nicht aufgeschäumt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein aus mehreren Komponenten bestehendes Kunststoffteil herzustellen, das bei gewünschter Haptik ausreichend UV-stabil ist und bezüglich des Farbdesigns jede Freiheit gestattet.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und vorrichtungsmäßig durch die im Anspruch 6 angegebenen Merkmale gelöst.
Demgemäß ist ein Gedanke der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, einen Grundkörper sowohl mit einem aromatischen wie auch mit aliphatischen Polyurethan-Material zu beschichten. Die Beschichtungen können nacheinander oder aber auch gleichzeitig ausgeführt werden. Letzteres natürlich nur insofern sich die beiden Polyurethan-Materialien auf dem Grundkörper nicht überlappen. Dabei wird das aliphatische Polyurethan-Material insbesondere für helle Farbtöne verwendet, das aromatische Polyurethan-Material für einen dunklen Farbton. Auch können zwei oder mehrere aromatische Polyurethan-Materialien wie auch zwei oder mehrere aliphatische Polyurethan-Materialien, beispielsweise verschiedene Polyurethan-Materialien mit unterschiedlichen Farbtönen verwendet werden.
Beim Betrieb einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen zumindest zwei Polyurethan-Einheiten zum Aufbringen der aromatischen bzw. aliphatischen Polyurethan-Materialien verwendet werden. Dabei können die verschiedenen Polyurethan-Materialien mit getrennten Mischköpfen oder auch mit einem gemeinsamen Mischkopf, der sukzessive mit den verschiedenen Polyurethan-Materialien betrieben wird, verbunden oder verbindbar sein. In einer Schließeinheit zur Aufnahme eines Werkzeugs, in dem die Kavität oder die Kavitäten vorgesehen sind, können auch Wendeplatten, Schiebetisch, Drehtisch und Indexeinrichtungen zur Umsetzung der Zwischenprodukte verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
1 eine Schemadarstellung mit einen mehrkomponentigen Aufbau eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produktes,
2 eine weitere Schemadarstellung einer zweiten Ausführungsform eines mehrkomponentigen Produktes, hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren,
3 eine dritte Schemadarstellung einer dritten Ausführungsform eines mehrkomponentigen Produktes, hergestellt mit einem weiteren Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 eine schematische Prinzipskizze einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
5 eine weitere schematische Prinzipskizze mit einer weiteren Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist ein aus mehreren Komponenten bestehendes Produkt dargestellt, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist. Dabei besteht der Träger- oder Grundkörper 10 aus einem Thermoplast-Material, welcher in einem Spritzgieß- oder Spritzprägeverfahren in einem ersten Schritt hergestellt wurde.
Nach dem Spritzgießen des Träger- oder Grundkörpers 10 wird dieses vorzugsweise in ein anderes Werkzeug umgesetzt, so dass auf dessen Oberfläche eine weitere Kavität entsteht, in welche ein aromatisches Polyurethan-Material 12 eingebracht wird. Dieses Polyurethan-Material überflutet den Grund- oder Trägerkörper 10 in dem Bereich der Kavität. Nach dem Ausreagieren des aromatischen Polyurethan-Materials 12 wird der so hergestellte Gegenstand in eine weitere, wiederum vergrößerte Kavität umgesetzt und der Teilbereich erneut geflutet, nunmehr mit einem aliphatischen Polyurethan-Material 14. Dabei kann das aliphatische Polyurethan-Material 14 das aromatische Polyurethan-Material 12 teilweise überdecken. Nach dem Ausreagieren des aliphatischen Polyurethan-Materials 14 wird das Werkzeug geöffnet und das Bauteil entnommen. Dadurch kann eine in 1 dargestellte Struktur hergestellt werden, wobei aromatische und aliphatische Polyurethan-Materialien auf dem Thermoplast-Grundkörper nebeneinander angeordnet sind.
In 2 ist ein ähnliches Produkt aus mehreren Komponenten dargestellt, wobei nunmehr im Unterschied zu 1 zwei Abschnitte des Thermoplast-Trägers 10 von dem aromatischen Polyurethan-Material 12 bzw. vom aliphatischen Polyurethan-Material 14 umflutet sind. Diese Abschnitte 10' des Grundkörpers bleiben frei. Überdies ist bei diesem Produkt zwischen den beiden Polyurethan-Materialien 12 und 14 ein Spalt angeordnet, so dass die beiden Polyurethan-Materialien voneinander beabstandet sind.
In 3 ist ein weiteres Produkt aus mehreren Komponenten dargestellt, wobei auf einen Träger- und Grundkörper 10 zwei aliphatische Polyurethan-Materialien und zwei aromatische Polyurethan-Materialien aufgebracht sind. Im Unterschied zu 1 müssen dabei die Kavitäten entsprechend ausgestaltet werden, so dass das jeweilige Material nicht nur in den in 1 gezeigten Bereich überströmt, sondern auch noch die Beschichtung gemäß 3 herstellt.
Die Vorrichtung, mit der ein Produkt gemäß den 1 bis 3 hergestellt werden kann, ist in 4 bzw. in 5 dargestellt. In beiden Vorrichtungen ist eine Spritzgießeinrichtung mit einer Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 20 sowie einer Schließeinheit 22 dargestellt.
In der Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 20 wird ein Kunststoffgranulat aufgeschmolzen und in eine Kavität eines Werkzeugs, welches zwischen den beiden Aufspannplatten der Schließeinheit 22 angeordnet ist, eingespritzt.
Diese Schließeinrichtung ist in den 4 und 5 als einfache Schließeinrichtung mit zwei Formaufspannplatten und jeweils daran befestigter Werkzeughälfte vorgesehen. Um nach dem Einspritzen des Thermoplast-Materials weitere Kavitäten angrenzend zum Thermoplast-Produkt erzeugen zu können, können beispielsweise Schieber oder Kernzüge im Werkzeug verwendet werden, mit denen die entsprechenden Kavitäten freigeben werden können. Alternativ können auch Schließeinheiten mit Wendeplatten-, Schiebetisch-, Drehtisch- oder Indexvorrichtungen (vorliegend nicht dargestellt) vorgesehen sein, die eine Vielzahl von Werkzeughälften besitzen und bei denen das Thermoplast-Produkt in andere Kavitäten umgesetzt werden kann. Diesbezüglich gibt es im Stand der Technik bereits eine Vielzahl von Vorschlägen.
Gegenüberliegend der Plastifizier- und Einspritzeinrichtung 20 ist in den 4 und 5 eine Polyurethan-Einheit 24 bzw. 24' vorgesehen. Die Polyurethan-Einheit 24 aus 4 umfasst zwei Polyurethan-Versorgungen 34 und 44, wobei die Polyurethan-Versorgung 34 für aromatisches Polyurethan-Material und die Polyurethan-Versorgung 44 für aliphatisches Polyurethan-Material vorgesehen ist. Entsprechend befinden sich in den Behältern 36 und 46 die notwendigen Ausgangsstoffe. Diese Ausgangsstoffe werden von den Polyurethan-Versorgungen 34 und 44 über die Leitungen 32 bzw. 42 einem jeweils eigenen Mischkopf 30 bzw. 40 zugeleitet. Die Mischköpfe sind separat an das Werkzeug angekoppelt bzw. können an das Werkzeug angekoppelt werden. Über diese Mischköpfe 30 und 40 kann beim Betrieb der jeweiligen Polyurethan-Anlage das aromatische bzw. das aliphatische Polyurethan-Material in einen Kavitätsbereich eingefüllt und in diesem Bereich der Träger- und Grundkörper überflutet werden.
5 unterscheidet sich von 4 lediglich dadurch, dass die beiden Polyurethan-Versorgungen nicht mit jeweils einem separaten Mischkopf 30 und 40 verbunden ist, sondern dass beide Polyurethan-Versorgungen 34' und 44' über Versorgungsleitungen 32' und 42' an einen einzigen Mischkopf 40' angekoppelt sind. Dieser Mischkopf kann durch eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung in seinem Betrieb zwischen den beiden Versorgungen 24' und 44' umgeschaltet werden, so dass entweder ein aromatisches Polyurethan-Material aus dem Behälter 36' über die Polyurethan-Versorgung 34' und den Mischkopf 40' in eine Kavität eingefüllt werden kann oder ein aliphatisches Polyurethan-Material aus dem Behälter 46' über die Polyurethan-Versorgung 44' und die Versorgungsleitung 42' sowie den Mischkopf 40' ebenfalls in eine andere Kavität eingefüllt werden kann. Dabei muss natürlich zwischen den jeweiligen Einfüllvorgängen ein Umschalten dergestalt erfolgen, dass das Einfüllen des jeweiligen Polyurethan-Materials in unterschiedlichen Kavitäten des Werkzeugs erfolgt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es durch geschickte Kombination der jeweiligen Polyurethan-Systeme (aromatisch oder aliphatisch) möglich, komplexe Mehrfarben-Bauteile in einem kompakten Verfahren herzustellen. Es sind keine weiteren zeit- und kostenintensiven Nachbehandlungen der Formteile notwendig. So kann auf eine Aufbringung einer Schutzlackschicht für eine notwendige UV-Stabilität verzichtet werden.

10, 10': Thermoplast-Grundkörper
12: Beschichtung mit aromatischem Polyurethan
14: Beschichtung mit aliphatischem Polyurethan
16: Beschichtung mit aromatischem Polyurethan
18: Beschichtung mit aliphatischem Polyurethan
20: Plastifizier- und Einspritzeinrichtung
22: Schließeinheit
24, 24': Polyurethan-Einheit
30: Mischkopf
32, 32': Versorgungsleitung
34, 34': Polyurethan-Versorgung
36, 36': Behälter mit Material für aromatisches Polyurethan
40, 40': Mischkopf
42, 42': Versorgungsleitung
44, 44': Polyurethan-Versorgung
46, 46': Behälter mit Material für aliphatisches Polyurethan

Claims

Verfahren zur Herstellung eines aus mehreren Komponenten bestehenden Kunststoffbauteils, mit den Schritten – Herstellen eines Grundkörpers (10, 10') in einem Spritzgieß- oder Spritzprägeschritt mit einem Thermoplast-Material, – Beschichten zumindest eines Teilbereichs des Grundkörpers (10, 10') mit einem aromatischen Polyurethanmaterial (12, 16), dadurch gekennzeichnet, dass vor oder nach dem Beschichten des Grundkörpers (10, 10') mit einem aromatischen Polyurethanmaterial (12, 16) zumindest ein Teil des Grundkörpers (10, 10') oder ein Teil des aus Grundkörper und aromatischem Polyurethanmaterial bestehende Produktes mit einem aliphatischen Polyurethanmaterial (14, 18) beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aliphatische Polyurethanmaterial (14, 18) einen hellen Farbton aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aromatische Polyurethanmaterial (12, 16) einen dunklen Farbton aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei verschiedene aromatische Polyurethanmaterialien (12, 16) zur Beschichtung des Grundköpers verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei verschiedene aliphatische Polyurethanmaterialien (14, 18) zur Beschichtung des Grundköpers verwendet werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Plastifizier- und Einspritzeinrichtung (20), mit der eine Kunststoffschmelze herstellbar und in eine Kavität einbringbar ist, eine Schließeinrichtung (22), in der ein oder mehrere Werkzeuge aufgenommen sind, eine Polyurethaneinheit (32, 34, 36; 32', 34', 36') zur Verarbeitung von aromatischem Polyurethan und Einbringung in eine weitere Kavität eines Werkzeugs dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Polyurethaneinheit (42, 44, 46, 42', 44', 46') zur Verarbeitung von aliphatischem Polyurethan und Einbringung in eine weitere Kavität vorgesehen ist,
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Polyurethaneinheiten getrennte Mischköpfe (30, 40) verwenden, die mit den Kavitäten in den Werkzeugen in Verbindung stehen oder in Verbindung bringbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass beide Polyurethaneinheiten einen gemeinsamen Mischkopf (40') verwenden, der mit den Kavitäten in den Werkzeugen in Verbindung stehen oder in Verbindung bringbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schließeinrichtung (22) eine Wendeplatteneinheit, eine Schiebetischeinheit, eine Drehtischeinheit oder eine Index-Einheit integriert ist.