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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines zwei oder mehr
Komponenten aufweisenden Formkörpers aus wenigstens zwei
unterschiedlichen Kunststoffkomponenten. Hierbei wird in einem ersten
Verfahrensschritt in einer Spritzgieß- oder Spritzprägeform,
die aus wenigstens zwei Formhälften besteht ein erster
Abschnitt des Formkörpers geformt, nach Erstarrung des
Formkörpers die Spritzgieß- oder Spritzprägeform
durch Auseinanderfahren der wenigstens zwei Formhälften
geöffnet, wobei der Formkörper in einer Formhälfte
verbleibt und dort fixiert wird. Anschließend wird eine
dritte Formhälfte an die mit dem Formkörper versehene
Formhälfte und den Formkörper herangefahren, um
die zweite Komponente auf oder um den Formkörper zu spritzen
und/oder zu spritzprägen.
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Aus
DE 10 2004 007 396 ist
ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Kunststoffscheibe
mit einem an die Scheibe angespritzten Kunststoffrand offenbart,
wobei der Kunststoffrand eine geringere Transparenz als ein innenliegender Übergangsbereich
aufweist. Das hierfür verwendete Spritzgießwerkzeug
umfaßt eine Formplatte, welche als Formkernplatte ausgebildet
ist und eine gegenüberliegend der Formkernplatte angeordnete
Werkzeugplatte, deren beide einander gegenüberliegenden
Plattenseiten als baulich identische Matrizenformplatten ausgebildet
sind. Die Werkzeugformplatte ist drehbar gelagert. Nachteilig ist
bei einem derartigen Verfahren, daß während des
Spritzgießens formgebende Halteschieber Trennungsmarkierungen
bzw. Trennungslinien in der ersten gespritzten Komponente hinterlassen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Fertigen
eines zwei oder mehr Komponenten aufweisenden Formkörpers
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart auszubilden,
daß der aus diesem Verfahren resultierende Formkörper
keine oder eine möglichst geringe Anzahl an Trennungsmarkierungen
bzw. Trennungslinien, insbesondere in seinen Randbereichen aufweist.
Besonders Trennungsmarkierungen bzw. Trennungslinien resultierend
von Fixierungselementen während zweier Komponenteneinspritzphasen sollen
verhindert werden. Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung ist es,
die den Formkörper zwischen zweier Komponenteneinbringphasen
haltenden Halteschieber eine möglichst große Freiheit
bei der Auslegung und Anordnung der Angriffspunkte derartiger Halteschieber
zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 sowie durch die Vorrichtung gemäß Anspruch 23
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen 2–22.
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Als
Kern der Erfindung wird es angesehen, daß beim Öffnen
der Spritzgieß- oder Spritzprägeform nach dem
ersten Verfahrensschritt der Formkörper durch wenigstens
einen der sich vom Formkörper entfernenden ersten Formhälfte
angeordneten Auswerferstift in der zweiten Formhälfte gehalten
wird und in dieser gehaltenen Position des Formkörpers an
die Formkörperhälfte wenigstens ein nicht formgebendes
Fixierungselement herangefahren wird, das den Formkörper
in der Formhälfte fixiert, bis der Formkörper
von der dritten Formhälfte zur Durchführung des
zweiten Verfahrensabschnittes zum Aufbringen der zweiten Komponente
zumindest bereichsweise umschlossen wird. Dabei ist es wesentlich,
daß beim Entfernen der ersten Formhälfte nach dem
ersten Verfahrensschritt (Spritzen der ersten Komponente) in einer
ersten Phase der gespritzte Formkörper mittels des Auswerferstiftes
innerhalb der zweiten Formhälfte gehalten wird und nachdem die
erste Formhälfte einen definierten Weg zurückgelegt
hat (sich vom Formkörper entfernt hat) ein nicht formgebendes
Fixierungselement den Formkörper derart beaufschlagt, daß der
den Formkörper beaufschlagende Auswerferstift zurückgefahren
werden kann, so daß der Formkörper anschließend
allein durch das nicht formgebende Fixierungselement in der zweiten
Formhälfte gehalten wird. Nicht formgebend hat in diesem
Zusammenhang die Bedeutung, daß das Fixierungselement während
des Spritzens des Formkörpers nicht in formgebender Weise
(das einspritzende Material berührende Weise) daran beteiligt
ist. Der oben beschriebene Wechsel der Haltefunktion von dem Auswerferstift
zum nicht formgebenden Fixierungselement hat den Vorteil, daß der
in der ersten Formhälfte angeordnete Auswerferstift samt
erster Formhälfte ausgetauscht werden kann durch eine weitere,
dritte Formhälfte, die für einen definierten Spritz-
und/oder Spritzprägebereich einer zweiten Komponente an
dem Formkörper vorgesehen ist.
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Für
den zweiten Verfahrensschritt, der sich mit dem Anspritzen und/oder
Spritzprägen der zweiten Komponente mittels der dritten
Formhälfte befaßt, gibt es grundsätzlich
zwei Möglichkeiten. In einer ersten Möglichkeit
weist auch die dritte Formhälfte einen Auswerferstift (Zwischenhalteelement)
auf, der bevor die dritte Formhälfte in ihren für
das Spritzen und/oder Spritzprägen vorgesehenen Bestimmungsort
angefahren wird, die Haltefunktion in umgekehrter Weise wie der
Auswerferstift beim Wegfahren der ersten Formhälfte von
dem nicht formgebenden Fixierungselement zum Auswerferstift der
dritten Formhälfte übernimmt. Nach der Übernahme
der Haltefunktion wird das nicht formgebende Fixierungselement von
der den Formkörper beaufschlagenden Position zurückgefahren.
Anschließend wird die dritte Formhälfte gegebenenfalls
den Formkörper vollumschließend herangefahren
und der Spritzprozeß mit der zweiten Komponente ausgeführt.
Eine zweite Variante sieht vor, daß das nicht formgebende Fixierungselement
beim Heranfahren der dritten Formhälfte und während
des Spritz- und/oder Spritzprägevorganges der zweiten Komponente
stetig in Beaufschlagungsposition mit dem in der zweiten Formhälfte
gehaltenen Formkörper verbleibt. Bei letzterer Variante
kann mittels der dritten Formhälfte lediglich ein Bereich
des aus der ersten Komponente gespritzten Formkörpers mit
einer zweiten Komponente versehen werden, da das nicht formgebende Fixierungselement
einen Oberflächenbereich des Formkörpers derart
vereinnahmt, daß dort keine zweite Komponente angespritzt
und/oder spritzgeprägt werden kann.
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Wie
oben bereits erwähnt, ergeben sich zwei Übergabevarianten
von der ersten zur dritten Formhälfte, wobei vorteilhaft
für die erste Variante vorgesehen sein kann, daß während
des Ansetzens der dritten Formhälfte die temporäre
Haltefunktion des Fixierungselementes durch ein ausgefahrenes, bewegliches
Zwischenhalteelement der dritten Formhälfte übernommen
wird und während des Ansetzens der dritten Formhälfte
das Fixierungselement den Formkörper nicht beaufschlagt.
Dies bedeutet, daß beim Ansetzen des dritten Formteils
durch ein in der dritten Formhälfte angeordnetes Zwischenhalteelement
die Haltefunktion des Fixierungselementes von dem Zwischenhalteelement übernommen
wird und sobald das Zwischenhalteelement diese Haltefunktion ausübt,
das Fixierungselement herausgefahren werden kann, so daß nach
Verlagerung der dritten Formhälfte zu ihrem für
das Spritzverfahren der zweiten Komponente bestimmten Ort und der
Spritzvorgang ohne eine Beaufschlagung des Fixierungselementes vollzogen
werden kann.
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Grundsätzlich
ist es auch möglich, daß erst nach einem ganz
oder teilweisen Zurückfahren des wenigstens einen Auswerferstifts
das nicht formgebende Fixierungselement in Beaufschlagungsposition
verlagert und damit der Formkörper an der zweiten Formhälfte
fixiert wird. Beispielsweise durch die Trägheit oder die
Verwindung des Formkörpers innerhalb des zweiten Formteils
kann eine phasenweise Halterung des Formkörpers an der
zweiten Formhälfte erreicht werden. Vorzugsweise wird aber
vor oder gleichzeitig mit dem Zurückfahren des wenigstens
einen Auswerferstifts das nicht formgebenden Fixierungselement zum
Formkörper verfahren und damit dieser an der zweiten Formhälfte
temporär fixiert.
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Eine
weitere vorteilhafte Maßnahme ist es, wenn der wenigstens
ein in der sich öffnenden, ersten Formhälfte angeordneter
Auswerferstift einen im späteren Gebrauch des Formkörpers
nicht sichtbaren Bereich und/oder eine im späteren Gebrauch
des Formkörpers definierte Rückseite beaufschlagt.
Da der Auswerferstift Bestandteil der Formoberfläche der
ersten und gegebenenfalls dritten Formhälfte ist und damit
eine formgebende Funktion während des Spritz- und/oder
Spritzgießvorganges einnimmt, ist es von Vorteil, diesen
einen „unauffälligen" Bereich den Formkörper
beaufschlagen zu lassen. Dies wird unter anderem gerade dadurch
ermöglicht, daß die Haltefunktion des Formkörpers
während des Wechsels der ersten mit der dritten Formhälfte
von dem nicht formgebenden Halteschieber erfüllt wird,
so daß bei der Konstruktion und Auslegung der Formen größere
Gestaltungsfreiräume für die Anordnung der Auswerferstifte
geschaffen werden können.
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Als
sehr zweckdienlich haben sich verschiedene Aspekte im Zusammenhang
mit dem Fixierungselement erwiesen, wie z. B. daß das Fixierungselement
zumindest an seiner den Formkörper beaufschlagenden Fläche
mit einem weichen und/oder elastischen Material versehen ist. Durch das
weiche und/oder elastische Material wird einerseits ein unerwünschtes
Eindrücken bzw. Prägen des Formkörpers
vermieden und andererseits ein spannungsarmes Beaufschlagen des
Formkörpers erreicht, so daß dieser in einer definierten
Anordnung in der zweiten Formhälfte gehalten wird. Darüber
hinaus kann die beaufschlagende Oberfläche des Fixierungselementes
eine ballige und/oder weiche Anpreßfläche aufweisen.
Auch durch die Verwendung einer Vielzahl an Fixierungselementen
zur temporären Fixierung des Formkörpers an oder
in der zweiten Formhälfte wird der Anpreßdruck
des einzelnen Fixierungselementes reduziert und vermindert damit die
Gefahr, daß ungewollte, durch das Fixierungselement hervorgerufene
Einpressungen und Prägungen an dem Formkörper
entstehen. Insbesondere bei der Verwendung mehrerer Fixierungselemente
ist darauf zu achten, daß diese den Formkörper
statisch bestimmt in der zweiten Formhälfte fixieren.
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Es
hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Übergabe der Haltefunktion
von dem Auswerferstift zum Fixierungselement möglichst
frühzeitig zu vollziehen, dafür ist es notwendig,
daß das Fixierungselement einen möglichst geringen
Weg zur Beaufschlagung des Formkörpers zurückzulegen
hat. Der Verlagerungsweg des Fixierungselementes läßt
sich dadurch reduzieren, in dem das Fixierungselement in Nichtgebrauchsstellung
in einen Fixierungselementaufnahmebereich der ersten und/oder dritten
Formhälfte angeordnet ist und dieser Aufnahmebereich in
der Nähe der formgebenden Oberfläche der Formhälften
angeordnet ist.
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Je
nach Spritzgieß-/Spritzprägeanlage, auf der das
zwei oder mehr Komponentenspritzverfahren durchgeführt
wird, kann es vorgesehen sein, während der temporären
Halterung des Formkörpers an der zweiten Formhälfte
mittels der Fixierungselemente, diese Bauteile eine gemeinsame Translations- und/oder
Rotationsbewegung vollziehen zu lassen und danach den zweiten Verfahrensschritt
mit der dritten Formhälfte auszuführen. Beispielsweise
vollziehen das Fixierungselement, die zweite Formhälfte und
der Formkörper vor dem zweiten Verfahrensschritt eine Rotationsbewegung
um 180°. Derartige Bewegungen haben den Zweck, das Heranfahren und
Entfernen der einzelnen Formhälften innerhalb des Spritzverfahrens
zeitlich und kinematisch zu optimieren.
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Insbesondere
durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Haltefunktion
des Formkörpers während des Wechsels zweier Formhälften
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine Kunststoffkomponente transparente
und/oder transluzente Eigenschaften aufweist, da bei derartigen
Kunststoffkomponenten und den daraus resultierenden Teilen hochwertige Oberflächen
im Verbindungsbereich oder im Randbereich der beiden Spritzkomponenten
erwünscht sind. Da aufgrund der Transparenz oder Transluzenz wenigstens
einer Kunststoffkomponente durch eben diese im fertigen Zustand
des Teiles hindurchgesehen werden kann und etwaige Trennungsmarkierungen
und Trennungslinien von Halteschiebern oder anderen verfahrensbeteiligten
Werkzeugen als störend empfunden werden. Insbesondere,
wenn sich die wenigstens zwei Kunststoffkomponenten in ihren Transparenz-
oder Transluzenzgrad unterscheiden und daraus hochwertige Produkte
hergestellt werden, wird ein hochwertiges Endprodukt auf einfache Weise
durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht.
Beispielsweise im Bereich der Konsumerelektronik können
in diesem Zusammenhang TV-Gehäuse genannt werden. Diese
können mit einem sogenannten „Glazing-Effekt"
versehen sein. Der Formkörper kann den Bildschirmrahmen
bilden, der gegebenenfalls mit der transparenten Komponente zusätzlich
zum Rahmen die Bildschirmoberfläche umfaßt. Der
Rahmen ist vorteilhafterweise geschlossen umlaufend angeordnet.
Ein weiterer positiver optischer Effekt läßt sich
erreichen, wenn wenigstens eine rahmenartig umlaufende Kunststoffkomponente von
der äußeren Umfangskontur (weitere Kunststoffkomponente)
derart beabstandet ist, daß diese einen nach innen versetzten
Rahmen im Rahmen bildet.
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Die
Anwendungsmöglichkeiten sind grundsätzlich auch
auf zumindest ein Spritzprägeverfahren anwendbar, so daß wenigstens
einer der Verfahrensschritte ein Spritzprägeverfahren umfassen
kann, bei dem die Kunststoffkomponente in ein nicht völlig
geschlossenes Formwerkzeug eingespritzt wird und während
des Erstarrungsvorganges die Werkzeugform komplett geschlossen wird.
Dadurch wird ein sich gleichmäßig aufbauender
Schließdruck für die endgültige Ausformung
der beiden Formhälften des Formkörpers erreicht,
dies hat positive Auswirkungen für die Formgebung.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die erste, zweite und/oder
dritte Formhälfte mit Heiz- und/oder Kühlelementen
zur Erwärmung und/oder Kühlung der Kunststoffkomponenten während
des Spritzgieß-/Spritzprägeverfahrens versehen.
Derartige Heiz- und Kühlfunktionen können den
Verfahrensprozeß beschleunigen, da die Zeit bis zur Erstarrung
des Formkörpers durch dessen Kühlung verkürzt
werden kann und letztlich auch dessen Oberflächenqualität
erhöht wird, da die Auswerferstifte in einem geringeren
Maß Abdruckstellen, also Trennungsmarkierungen und/oder
Trennungslinien hervorrufen.
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Zur
Durchführung des oben beschriebenen erfindungsgemäßen
Verfahrens eignet sich insbesondere eine Spritzgieß- oder
Spritzprägevorrichtung zur Herstellung eines Formteils
aus wenigstens zwei unterschiedlichen Kunststoffkomponenten, die
als formgebende Elemente wenigstens drei Formflächen umfaßt,
von denen wenigstens eine Formhälfte mit wenigstens einem
Auswerferstift versehen ist. Dabei bildet eine zweite oder eine
dritte Formhälfte zusammen mit einer ersten Formhälfte
eine vollständige oder teilgeschlossene Spritz- oder Spritzprägeformkammer.
Beim Öffnungsvorgang wird ein in der zweiten Formhälfte
angeordneter Auswerferstift von einer zurückgezogenen in
eine Fixierungsposition verfahren, in welche er mit seinem freien
Ende das Formteil in der ersten Formhälfte teilfixiert.
Ein im peripheren Bereich der ersten Formhälfte angeordnetes
nicht formgebendes Fixierungselement, das während oder nach
dem Öffnungsvorgang an das teilfixierte Formteil zu dessen
Fixierung herangefahren wird, übernimmt die Haltefunktion
des Auswerferstifts.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfiguren
näher erläutert. Diese zeigen:
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1a–d:
schematische Darstellungen des ersten Verfahrensschrittes von der
Formhälftenanordnung im Spritzprozeß (1a) bis
hin zum berührungsfreien Wegfahren einer Formhälfte
(1d);
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2a–d:
schematische Darstellungen des zweiten Verfahrensschrittes, dem
Anspritzen einer zweiten Kunststoffkomponente.
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In
den nachfolgend beschriebenen Zeichnungsfiguren wird das Verfahren
zur Fertigung eines zwei oder mehr Komponenten 1, 2 aufweisenden Formkörpers 3 verdeutlicht.
In dem dargestellten ersten Verfahrensschritt I (Zeichnungsfiguren
1a–d) werden die zwei Formhälften 4, 5 zusammengesetzt
und ein erster Abschnitt des Formkörpers 3 bestehend aus
einer ersten Komponente 1 geformt, die Einspritzöffnungen
der Formhälften 4, 5 sind nicht dargestellt.
Nach Erstarrung des Formkörpers 3 wird gemäß Zeichnungsfigur
1b durch Wegfahren (Pfeil A) der ersten Formhälfte 4 ein
Oberflächenbereich des Formkörpers 3 freigelegt.
Der Formkörper 3 verbleibt hierbei in der zweiten
Formhälfte 5 und wird dort durch einen in der
ersten Formhälfte 4 beweglich gelagerten Auswerferstift 6 in
der zweiten Formhälfte 5 gehalten, während
sich die erste Formhälfte 4 von dem Formkörper 3 entfernt.
Wie in 1c dargestellt, wird ein Fixierungselement 7 in
eine den Formkörper 3 beaufschlagende Position
verlagert und im Anschluß daran der Auswerferstift 6 von
dem Formkörper 3 entfernt, da die den Formkörper 3 in
der zweiten Formhälfte 5 haltende Funktion nun
das Fixierungselement 7 übernommen hat, vgl. 1d.
Als nächstes folgt ein Wechsel der Formhälften 4, 8 und die
erste Formhälfte 4 wird mit einer dritten Formhälfte 8 ersetzt
und letztere in eine zumindest einen Oberflächenbereich
des Formkörpers 3 wenigstens bereichsweise umschließende
beaufschlagende Position verfahren, vgl. 2a und 2b.
Sobald die dritte Formhälfte 8 in ihre den Formkörper 3 zumindest
bereichsweise umschließende Position verfahren wurde, kann
der zweite Verfahrensschritt II zum Aufbringen der zweiten Komponente 2 durchgeführt werden.
Während des zweiten Verfahrensabschnittes II ist das Fixierungselement 7 konstant
in einer den Formkörper 3 fixierenden Position.
Die Entnahme des Formkörpers 3, der abschließend
aus mindestens zwei Komponenten 1, 2 besteht,
ist nach dem Stand der Technik üblichen Verfahren durchführbar
und in den Zeichnungsfiguren nicht weiter erläutert.
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Alternativ
zur dargestellten Verfahrensvariante kann es beispielsweise erwünscht
sein, im Bereich der von dem Fixierungselement 7 beaufschlagten
Fläche 11 des Formkörpers 3 eine
zweite Kunststoffkomponente 2 anzuspritzen. Hierfür
ist es vorteilhaft, wenn die dritte Formhälfte 8 mit
einem mit dem Auswerferstift 6 vergleichbaren Zwischenhalteelement
(nicht dargestellt) versehen ist, das bevor die dritte Formhälfte 8 den
Formkörper 3 zumindest bereichsweise umschließt,
mittels des Zwischenhalteelementes den Formkörper 3 beaufschlagt
und die Haltefunktion des Formkörpers derart übernimmt, daß das
Fixierungselement 7 in eine Stellung vergleichbar mit Zeichnungsfigur
1b herausgefahren werden kann und damit der von der dritten Formhälfte 8 zu
umschließende Oberflächenbereich des Formkörpers 3 durch
Heranfahren der dritten Formhälfte 8 im Anschluß umschlossen
und für Formgebungszwecke der eingespritzten zweiten Kunststoffkomponente 2 verwendet
werden kann.
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Das
Fixierungselement 7 kann, da es nicht mit einer formgebenden
Fläche versehen ist, an deren den Formkörper 3 beaufschlagenden
Fläche 9 mit einem weichen, elastischen Material
und/oder eine ballige Anpreßfläche 9 aufweisen.
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Ferner
ist aus den Zeichnungsfiguren 1a–1d ersichtlich, daß das
Fixierungselement 7 in Nichtgebrauchsstellung (1a)
in einen Fixierungselementaufnahmebereich 10 der ersten
und/oder dritten Formhälfte 4, 8 angeordnet
ist. Im Falle der dargestellten Ausführungsform handelt
es sich um eine randseitige Ausnehmung 10 der ersten Formhälfte 4, wobei
diese Ausnehmung im Nahbereich der Oberkante 11 des Formkörpers 3 angeordnet
ist, damit der Verfahrweg und damit die benötigte Zeit
bis das Fixierungselement 7 den Formkörper 3 beaufschlagt, möglichst
gering gehalten werden kann.
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Darüber
hinaus können die Formhälften 4, 5, 8 mit
Heiz- und/oder Kühlelementen zum Erwärmen und/oder
Kühlen während des ersten und/oder zweiten Verfahrensschrittes
I, II versehen sein. Derartige Heiz- und/oder Kühlelemente
sind in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellt.
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Der
Begriff des Auswerferstiftes 6 betrifft in erster Linie
ein beliebig gestaltetes Element, das zur temporären Halterung
des Formkörpers 3 in der zweiten Formhälfte 5 geeignet
ist. Der Auswerferstift 6 kann neben einer stiftartigen,
länglich zylindrischen Form alternativ auch eine flächige
und/oder den entsprechenden Verfahrensumständen angepaßte
Geometrie aufweisen.
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- 1
- Komponente
- 2
- Komponente
- 3
- Formkörper
- 4
- Formhälfte,
erste
- 5
- Formhälfte,
zweite
- 6
- Auswerferstift
- 7
- Fixierungselement
- 8
- Formhälfte,
dritte
- 9
- Fläche
v. 7
- 10
- Fixierungselementaufnahmebereich
- 11
- Oberkante
- I
- Verfahrensschritt,
erster
- II
- Verfahrensschritt,
zweiter
- A
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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