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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen, insbesondere großflächiger optischer
Formteile, aus Kunststoff.
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Zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen werden
bisher die in der Kunststoffverarbeitung bekannten Spritzguss- und
Prägeverfahren
eingesetzt. Insbesondere bei großflächigen Formteilen haben die
bekannten Verfahren jedoch erhebliche Nachteile. Auf Grund der normalerweise
kurzen Fließwege im
Spritzgussverfahren muss bei der Herstellung großflächiger Formteile ein hoher
Spritzdruck aufgewendet werden. Bei herkömmlichen Spritzguesverfahren
führt dies
aber zu hohen Verspannungen und somit zu Verzug im Formteil. Außerdem tritt
im angussfernen Teilbereich des Formteils starker Einfall auf. Herkömmliche
Spritzgussverfahren sind daher für
die Herstellung von großflächigen Formteilen nicht
geeignet.
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Ferner sind in der Spritzgusstechnik
Prägeverfahren
bekannt, bei denen die Kunststoffmasse in eine vorvergrößerte Kavität eingespritzt
wird und anschließend
unter Ausführung
einer Werkzeugbewegung in Dickenrichtung verpresst wird. Bei Verwendung
des bekannten Prägeverfahrens
mit paralleler Plattenführung
weisen die Formteile jedoch häufig Mängel an
der Oberfläche
auf, die auf Quellfluss zurückzuführen sind.
Somit ermöglicht
auch dieses Verfahren nicht die Herstellung von großflächigen Formteilen
einwandfreier Qualität.
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Hoch transparente optische Formteile
wie zum Beispiel Verscheibungen für Kraftfahrzeuge wurden lange
Zeit in der Regel aus Glas hergestellt. Aufgrund ihres geringeren
Gewichts, der höheren Schlagzähigkeit
und der erhöhten
Designfreiheit erlangen in jüngster
Vergangenheit optische Kunststoff-Formteile eine zunehmende Bedeutung.
Wegen der erhöhten
Anforderungen in Bezug auf die Spannungsfreiheit und die Oberflächenqualität ist die
Herstellung einwandfreier optischer Formteile mit besonderen Schwierigkeiten
verbunden.
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In der Schrift
DE 101 15 647 A1 ist ein
Prägeverfahren
beschrieben, bei welchem mit zueinander verkippbaren Formplatten
gearbeitet wird. Dieses Verfahren ermöglicht einen Schwindungsausgleich bei
Formteilen mit keilförmigem
oder abgestuftem Querschnitt. Dabei stehen die Formplatten auch
in der Verschlusstellung in einem von 0 verschiedenen Winkel zueinander.
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Die Schrift
DE 195 17 024 C1 offenbart
eine Vorrichtung zur Herstellung großflächiger Kunststoffteile geringer
Wanddicke mittels eines Klapp-Prägeverfahrens.
Im Bereich der Verbindungsachse der beiden Formplatten ist eine
Niederhalter-Einrichtung angeordnet,
die die verschwenkbare Formplatte über den gesamten Klapp-Prägevorgang
gegen die stationäre
Formplatte drückt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Formteils
aus Kunststoff zu entwickeln, das die Entstehung starker Spannungen
im Formteil vermeidet und eine hohe Oberflächenqualität gewährleistet. Insbesondere sollen
großflächige Formteile
und/oder optische Formteile wie z.B. Verscheibungen von Kraftfahrzeugen
herstellbar sein, die aufgrund ihrer Sicherheitsrelevanz höchsten optischen
Anforderungen genügen
müssen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Spritzprägeverfahren
und eine Spritzprägevorrichtung
gemäß den Merkmalen
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Ein erfindungsgemäßes Spritzprägeverfahren
zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff mittels einer eine
erste und eine zweite Formplatte aufweisenden Spritzprägevorrichtung
umfasst die folgenden Verfahrensschritte. Zum Schließen der Spritzprägevorrichtung
wird die erste Formplatte in Richtung zu der zweiten Formplatte
verfahren, bis sich die Formplatten in Anschlagflächen berühren. Anschließend wird
die erste Formplatte, die gegenüber
der zweiten Formplatte gekippt ist, durch eine Klappbewegung an
die zweite Formplatte angenähert.
Vor und/oder während
der Klappbewegung wird Kunststoff in eine Kavität eingespritzt, die zwischen der
ersten Formplatte und der zweiten Formplatte ausgebildet wird. Kurz
vor Beendigung der Schließbewegung
wird dafür
gesorgt, dass sich die beiden Formplatten im Bereich der Anschlagflächen voneinander
lösen.
Im letzten Schritt werden die beiden Formplatten im Wesentlichen
parallel geschlossen.
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Durch die zunächst ausgeführte Klappbewegung der ersten
Formplatte wird die Verteilung der Kunststoffmasse innerhalb der
Kavität
stark unterstützt.
Auf diese Weise kann trotz langer Fließwege ein relativ niedriger
Spritzdruck eingesetzt werden, so dass nur sehr geringe Verspannungen
im Formteil auftreten. Durch diesen während oder gegebenenfalls auch
nach der Einspritzphase begonnenen Prägeprozess wird zusätzlich Quellfluss
verhindert. Kurz vor Beendigung der Schließbewegung wird die Klappbewegung
jedoch erfindungsgemäß abgebrochen
und in eine Parallelbewegung der Platten zueinander überführt. Durch
die in Parallelstellung der Formplatten erfolgende Nachdruckphase
werden besonders geringe und gleichmäßige Verspannungen und gute
Oberflächenqualitäten des
Formteils erhalten. Es wird angenommen, dass dies darauf zurückzuführen ist,
dass bei einer Parallelstellung der Formplatten in der Nachdruckphase
eine gleichmäßigere Druckverteilung
in der Kavität
ermöglicht
wird als dies bei einer zu Ende geführten Klappprägebewegung der
Fall wäre.
Tests ergaben, dass bei einer zu Ende geführten Klappbewegung im Anschlagflächennahen Bereich
Geometrie-bedingt eine unzureichende Prägewirkung durch die Formplatten
ausgeübt
wird, wodurch Oberflächenmängel ausgerechnet
im angussnahen Bereich auftraten. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird
eine über
die Erstreckung des Formteils gleichmäßiger Nachdruck mit einheitlichem
Prägeweg
erreicht, wodurch insbesondere Spannungen und Oberflächenmängel im
Bereich nahe der Anschlagflächen
unterbunden werden können.
Insbesondere für
die Qualität
optischer Formteile sind die genannten Vorteile von großer praktischer
Bedeutung.
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Das Lösen der beiden Formplatten
voneinander wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass eine Kraft
reduziert wird, die die beiden Formplatten bei der Klappbewegung
an den Anschlagflächen
zusammenhält.
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Vorzugsweise wird die Klappbewegung
erst kurz vor dem vollständig
geschlossenen Zustand der Formplatten in die Parallelbewegung überführt. Demnach
kennzeichnet sich eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Spritzprägeverfahrens
dadurch, dass der restliche Schließweg, bei dem das Lösen der
Anschlagflächen
voneinander erfolgt, kleiner oder gleich 1 mm ist.
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Vorzugsweise wird nach dem Lösen der Formplatten
die erste Formplatte in einer definierten Bewegung, welche dadurch
bestimmt ist, dass eine Drehachse der ersten Formplatte verschieblich
in Normalrichtung zu der zweiten Formplatte und gleichzeitig drehbar
in einer Achsführung
gelagert ist, in Richtung von der zweiten Formplatte weg verlagert.
Durch die translatorische Lagerung wird erreicht, dass auch nach
dem Lösen
der beiden Formplatten voneinander eine definierte Lageposition
der ersten Formplatte garantiert werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Variante
des erfindungsgemäßen Spritzprägeverfahrens
kennzeichnet sich dadurch, dass beim parallelen Schließen der Formplatten
(d.h. nach dem Zeitpunkt, in welchem die sich die Formlatten in
Parallelstellung gegenüberstehen)
kein Kunststoff in die Kavität
nachgedrückt wird.
Der die Schwindung des Formteils ausgleichende Nachdruck wird in
diesem Fall während
des Parallelprägens
allein durch den Prägevorgang
(und nicht durch eine weitere Zufuhr von Kunststoff) bewerkstelligt.
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Eine erfindungsgemäße Spritzprägevorrichtung
umfasst ein Mittel zum Ausüben
einer Kraft, die die beiden Formplatten bei einer Schließbewegung, bei
welcher die erste Formplatte in Richtung auf die zweite Formplatte
geklappt wird, an den Anschlagflächen
zusammen hält.
Ferner umfasst die Spritzprägevorrichtung
ein Steuermittel, welches bewirkt, dass sich die beiden Formplatten
kurz vor Beendigung der Schließbewegung
im Bereich der Anschlagflächen voneinander
lösen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung im Bereich des Formkerns einer Vorrichtung
zum Herstellen optischer Formteile aus Kunststoff im geöffneten
Zustand vor Beginn des Herstellungsprozesses,
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2 eine
Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 in einem Verfahrensstadium, wenn sich
die beiden Formplatten gerade berühren,
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3 eine
Schnittdarstellung der Vorrichtung gemäß 1 nach Ende der Schließbewegung,
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4 eine
schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 im Bereich der Achsführung, wenn
sich die beiden Formplatten gerade berühren und
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5 eine
schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß 1 im Bereich der Achsführung nach
Ende der Schließbewegung.
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Eine Vorrichtung (1) weist eine erste Formplatte 1' und eine zweite
Formplatte 2' auf,
wobei die zweite Formplatte 2' in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
feststehend, also unbeweglich, ausgeführt ist. In den Figuren ist
die erste Formplatte 1' stets
als Matrizenformplatte 1 und die zweite Formplatte 2' stets als Formkernplatte 2 ausgeführt. Ebenso
kann aber die erste Formplatte 1' als Formkernplatte und die zweite
Formplatte 2' dem
entsprechend als Matrizenformplatte ausgeführt sein. In der Matrizenformplatte 1 ist
eine Aussparung 3 mit einer vorgegebenen weitgehend dreidimensionalen
Form vorgesehen. Die Formkernplatte 2 weist an ihrem vorderen
Ende einen Formkern 4 auf, dessen äußere Formgebung an die Form
der Aussparung 3 angepasst ist. Der Formkern 4 kann
sowohl einstückig
mit der Formkernplatte 2 als auch als eigenständiges, vorzugsweise
austauschbares, Werkzeugteil ausgeführt sein. In der zweiten Formplatte 2', gemäß 1 also in der Formkernplatte 2,
ist im Randbereich des Formkerns 4 eine Kunststoffzuführungseinheit 5, zum
Beispiel in Form eines Heißkanals
direkt anbindend an den herzustellenden Artikel, vorgesehen. Ebenso
kann die Kunststoffzuführungseinheit 5 aber auch
in der beweglichen Formplatte 1' vorgesehen sein. Ist die zweite
Formplatte 2' als
Matrizenformplatte ausgeführt,
ist die Kunststoffzuführungseinheit dem
entsprechend vorteilhaft im Randbereich der Aussparung 3 vorgesehen.
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Die erste Formplatte 1' ist im geöffneten
Zustand, der in 1 dargestellt
ist, gegenüber
der zweiten Formplatte 2' um
einen Winkel, zum Beispiel im Bereich von 0° bis 30°, geneigt. Diese Neigung wird
beispielsweise dadurch bewirkt, dass die erste Formplatte 1' drehbar gelagert
ist und auf der der Kunststoffzuführungseinheit 5 gegenüber liegenden Seite
mit einer mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder Feder erzeugten
Aufstellkraft beaufschlagt ist. In der Figur ist die se Aufstellkraft
durch einen Kraftpfeil 6 angedeutet. Auf der dem Angriffspunkt der
Aufstellkraft entfernten Seite liegt die erste Formplatte 1' auf einer Basisplatte 7 auf.
Die erste Formplatte 1' wird
dadurch im geöffneten
Zustand der Vorrichtung gegenüber
der zweiten Formplatte 2' derart geneigt,
dass der Abstand zwischen den Formplatten 1' und 2', also zwischen der Matrizenformplatte 1 und der
Formkernplatte 2, in denjenigem Randbereich des Formkerns 4 bzw.
der Aussparung 3, in dem die Kunststoffzuführungseinheit 5 angeordnet
ist, am geringsten ist. Die zweite Formplatte 2' und die Basisplatte 7 stehen
sich während
des gesamten Herstellungsprozesses stets weitgehend parallel gegenüber.
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Die Basisplatte 7 ist zusammen
mit der ersten Formplatte 1' in
Richtung des Pfeils 8 relativ zur zweiten Formplatte 2' verfahrbar.
In 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem Verfahrensstadium gezeigt, wenn eine formkernseitige Anschlagfläche 9,
die unmittelbar an den Formkern 4 der Formkernplatte 2 angrenzt,
mit einer matrizenseitigen Anschlagfläche 10, die unmittelbar
an die Aussparung 3 der Matrizenformplatte 1 angrenzt,
in Berührung
gekommen ist. Ein weiteres Verfahren der Basisplatte 7 in
Richtung der zweiten Formplatte 2' führt dann zu einer Klappbewegung
der ersten Formplatte 1'.
Voraussetzung hierfür
ist es, dass die Druckkraft der Basisplatte 7 größer ist
als die Aufstellkraft, die auf die erste Formplatte 1' wirkt. Die Drehachse
für die
Klappbewegung der ersten Formplatte 1' wird durch entsprechende konstruktive
Ausgestaltung der Vorrichtung (vgl. 4 und 5) vorteilhaft im anspritznahen
Bereich eines Tauchkantenspalts 11 – dieser wird im weiteren Verlauf
noch genauer beschrieben – festgelegt.
Alternativ kann die Drehachse aber auch im anspritzfernen Bereich
des Tauchkantenspalts 11 festgelegt werden. Die Begriffe anspritznah
und anspritzfern beziehen sich stets auf die Entfernung zur Kunststoffzuführungseinheit 5.
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Um während der Klappbewegung die
an sich punktuell auftretenden Druckkräfte auf Flächen zu verteilen und um Seitenkräfte zu vermeiden,
werden vorteilhaft in den druckbeaufschlagten Bereichen der ersten
Formplatte 1' Ausgleichselemente 12 vorgesehen.
Im einfachsten Fall sind diese Ausgleichselemente 12 als
Kugelabschnitt ausgebildet, die drehbar in entsprechenden Aussparungen
der ersten Formplatte 1' gelagert
sind. Alternativ dazu können
die Kugelabschnitte aber auch an den entsprechenden Stellen der
zweiten Formplatte 2',
der Basisplatte 7 und z. B. des Hydraulikstempels zur Aufbringung
der Aufstellkraft 6 befestigt sein und jeweils in eine
Aussparung der ersten Formplatte 1' eintauchen. In einer vereinfachten
Ausführungsform
kann auf die Ausgleichselemente 12 auch verzichtet werden.
Statt dessen werden die druckbeaufschlagten Bereiche der ersten
Formplatte 1' und
des Hydraulikstempels nach außen
ballig ausgeführt.
Auch dadurch wird die Flächenpressung
während
des Prägevorgangs
reduziert und somit die Standzeit etwas erhöht.
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Auch im vollkommen geschlossenen
Zustand, der in 3 dargestellt
ist, weist eine Begrenzungswand 13 der Aussparung 3 zu
einer äußeren Begrenzungswand 14 des
Formkerns 4 einen vorbestimmten Abstand auf, wodurch eine
Kavität 15 gebildet
wird. Die Form der Kavität 15 bestimmt
die Form des mittels eines Spritzvorgangs herzustellenden Endprodukts:
An die Kavität 15 schließt sich
der Tauchkantenspalt 11 an, der durch eine matrizenseitige
Tauchkante 16 und eine kernseitige Tauchkante 17 begrenzt
wird. Die Tauchkante hält
die Kunststoffmasse vom Austritt über die Kavität 15 ab.
Ein gezielter Tauchkantenspalt 11 kann auch verfahrensbedingte
Toleranzen ausgleichen. Auch ermöglicht
der Tauchkantenspalt 11 zum Beispiel an der anspritzfernen
Seite eine gezielte Überspritzung
in Funktion eines Überdruckventils.
Die Spaltbreite des Tauchkantenspalts 11 beträgt bspw.
0,01 mm bis 0,1 mm. Bei gezielter Überspritzung sind auch Spaltbreiten
bis zu mehreren Millimeter denkbar.
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An der Basisplatte 7 sind
Achsführungen 18 vorgesehen,
die entweder einstückig
mit der Basisplatte 7 ausgeführt sind oder an der Basisplatte 7 befestigt
sind (4). Aus Gründen der
Vereinfachung ist in 4 lediglich
eine Achsführung
dargestellt, vorteilhaft sind aber mehrere Achsführungen, im Normalfall zwei,
vorgesehen. Die Achsführung 18 erstreckt
sich in Verfahrrichtung 8 (Normalrichtung zur feststehenden
Formplatte 2')
und ist derart ausgestaltet, dass sie während eines Schließvorgangs
der Vorrichtung in eine Führungsaussparung 19 der zweiten
Formplatte 2' eintaucht
und dadurch eine exakte Zentrierung und Führung der beiden Formplatten
zueinander gewährleistet – im Fachjargon
wird eine derartige Führung
auch als Stollenführung
bezeichnet. Die an sich unsichtbaren Konturen der im inneren Bereich
der Vorrichtung, insbesondere im Bereich des Formkerns 4 liegenden
Kunststoffzuführungseinheit 5 und
der Kavität 15 sind
in der 4 gestrichelt
dargestellt.
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In der Achsführung 18 ist ein Wellenaufnahmebereich 20,
vorzugsweise in der Form eines Langlochdurchbruchs vorgesehen, in
dem eine Welle 21 geführt
ist. Die Welle 21 ist vorzugsweise starr mit der ersten
Formplatte 1' verbunden.
Die Mittelachse der Welle 21 ist zugleich die Drehachse
der Klappbewegung der ersten Formplatte 1'. Abhängig von der Klappbewegung
der ersten Formplatte 1' wird
die Welle 21 mit zunehmendem Schließgrad der Vorrichtung von dem
der Basisplatte 7 entfernten Ende des Wellenaufnahmebereichs 20 (vgl. 4) zum der Basisplatte 7 nahen
Ende des Wellenaufnahmebereichs 20 bewegt (vgl. 5). Die Achsführung 18 bewirkt
somit sowohl eine Drehlagerung der ersten Formplatte 1' als auch eine
Führung
der ersten Formplatte 1' in
der Verfahrrichtung 8. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die
Welle 21 ver schieblich aber drehfest in dem Wellenaufnahmebereich 20 der Achsführung zu
führen,
wobei dann die erste Formplatte 1' rotierbar um die drehfeste Welle 21 gelagert sein
muss. Ferner muss die Anschlagfläche 10 nicht direkt
an der ersten Formplatte 1' realisiert
sein, sondern kann auch durch einen seitlich außerhalb der Aussparung 3 verlaufenden
frontseitigen Oberflächenabschnitt
der die erste Formplatte 1' lagernden Welle 21 gebildet
sein. In diesem Fall weist die Formplatte 2' als Gegenanschlagfläche 9 eine
komplementär
gestaltete Vertiefung auf, in die die Welle 21 beim Anlagevorgang
teilweise eintritt.
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Nachfolgend wird die Herstellung
eines Kunstoffformteils mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
näher erläutert:
Im
geöffneten
Zustand befindet sich der Formkern 4 zunächst außerhalb
der matrizenseitigen Aussparung 3. Die Basisplatte 7 wird
nun zusammen mit der ersten Formplatte 1' in Richtung der zweiten Formplatte 2' verfahren.
Sobald sich die Anschlagflächen 9 und 10 der
Formkernplatte 2 bzw. der Matrizenformplatte 1 berühren, wird über die
Kunststoffzuführungseinheit 5 Kunststoff
in die sich bildende Kavität 15 eingespritzt.
Der Einspritzvorgang kann auch innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls,
zum Beispiel 2 Sekunden vor oder nach der Berührung, oder bei Erreichen eine
vorgegebenen Abstandes, zum Beispiel 2 mm, der beiden Anschlagflächen 9 und 10 begonnen
werden. Entscheidend ist lediglich, dass ein Austreten des Kunststoffes
aus der Kavität 15 sicher
verhindert wird.
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Während
der Kunststoff in die Kavität 15 eingespritzt
wird, wird die Basisplatte 7 zusammen mit der ersten Formplatte 1' weiterhin in
Richtung der zweiten Formplatte 2' verfahren. Das Verfahren der Basisplatte 7 zusammen
mit der ersten Formplatte 1' bewirkt
auf Grund des Widerstandes der zweiten Formplatte 2' eine Klappbewegung
der ersten Formplatte 1',
so dass der Neigungswinkel der ersten Formplatte 1' gegenüber der
zweiten Formplatte 2' mit
zunehmendem Schließgrad
der Vorrichtung kontinuierlich abnimmt. Der einströmende Kunststoff
verteilt sich, unterstützt
durch die Klappbewegung der erste Formplatte 1, vom Bereich
der Kunststoffzuführungseinheit 5 in
Richtung des davon entfernten Randbereichs der sich ausbildenden
Kavität 15. Denkbar
ist auch, dass der Einspritzvorgang zumindest im wesentlichen vor
Beginn der Klappbewegung erfolgt, das heißt zumindest ein Großteil der
Kunststoffmasse bereits zu Beginn der Klappbewegung in die Kavität 15 eingespritzt
ist.
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Kurz vor Beendigung der Schließbewegung (z.B.
bei einem verbleibenden Schließweg
von 1 mm im anspritzfernen Bereich der Formplatten 1', 2') wird die Aufstellkraft 6 reduziert.
Sobald die durch den Spritzdruck innerhalb der Kavität bewirkte Öffnungskraft
größer als
die Aufstellkraft 6 wird, lösen sich die beiden Anschlagflächen 9 und 10 voneinander.
Die Formplatte 2' vollzieht
eine Rückschwenkbewegung und
legt sich dabei mit ihrer Rückseite
vollflächig
an die Vorderseite der Basisplatte 7 an. Die Rückschwenkbewegung
erfolgt durch eine Translation der Welle 21 in dem Wellenaufnahmebereich 20,
wobei gleichzeitig eine Verdrehung der Mittelachse der Welle 21 stattfindet.
Am Ende der Rückschwenkbewegung
stehen sich die beiden Formplatten 1' und 2' im Wesentlichen parallel gegenüber. Die
Achsführung 18 nimmt
dabei die bei der Rückschwenkbewegung auftretenden
hohen Kräfte
auf und garantiert, dass die Anforderungen hinsichtlich der Maximaltoleranz des
Tauchkantenspalts beim anschließenden
Parallelprägen
eingehalten werden.
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Die letzte Phase der Schließbewegung
ist eine Prägephase
unter paralleler Stellung der beiden Formplatten 1' und 2'. Zu diesem
Zweck wird die Basisplatte 7 zusammen mit der ersten Formplatte 1' über den
Restweg (1 mm oder weniger) in Richtung der zweiten Formplatte 2' verfahren.
Im vollkommen geschlossenen Zustand stehen sich die beiden Formplatten 1' und 2' ebenfalls weitgehend
parallel gegenüber.
Während
des Parallelprägevorgangs oder
zumindest in einer Schlussphase desselben wird vorzugsweise kein
Kunststoff mehr in die Kavität 15 eingespritzt.
Dies – in
Verbindung mit der parallelen Plattenstellung – verhindert das Auftreten
eines nicht variierenden Nachdruckprofiles über dem Formteil.
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Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Prägebewegung
des Werkzeuges in wenigstens zwei Bewegungsphasen – eine Klappprägephase
und eine spätere
Parallelprägephase – ausgeführt wird.
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Die Aufstellkraft 6 kann
beispielsweise durch eine nicht dargestellte Kolben-Zylinder-Anordnung
in der Basisplatte 7 erzeugt werden. Die Steuerung des Zylinderdrucks
und damit der Aufstellkraft 6 erfolgt über ein übliches Drucksteuergerät, welches
die Reduzierung der Aufstellkraft 6 ermöglicht, um die Formplatten 1' und 2' im richtigen
Moment außer
Anlage zu bringen. Der Zeitpunkt der Druckerniedrigung kann z.B.
durch eine Messung des Verfahrweges der Basisplatte 7 oder
durch eine Überwachung
des Bewegungsweges der Formplatte 2' im anspritzfernen Bereich folgen.
Ferner ist es auch möglich,
die Rückschwenkbewegung
durch andere mechanische Steuermittel zu erzwingen. Z.B. ist es
möglich
dass die Rückschwenkbewegung
nicht durch eine Reduzierung der Aufstellkraft sondern durch eine
Erhöhung der Öffnungskraft
infolge einer durch die Kunststoffzuführung gesteuerten Druckerhöhung in
der Kavität 15 bewirkt
wird.
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Im Zuge der Rückschwenkbewegung, d.h. zwischen
der Klappprägephase
und der Parallelprägephase,
kann zusätzlich
eine „Atmungsphase" vorgesehen sein.
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Wie bereits erwähnt, lösen sich die Anschlagflächen 9, 10 voneinander,
wenn die infolge des Spritzdrucks auftretende Öffnungskraft größer als
die das Werkzeug im Bereich der Anschlagflächen 9, 10 zusammendrückende Aufstellkraft 6 ist.
In diesem Moment beginnt die Rückschwenkbewegung.
Durch die Rückverlagerung
der schwenkbaren Formplatte 1' stellt sich eine Druckerniedrigung
in der sich vergrößernden
Kavität 15 ein,
wodurch die erste Formplatte 1' unter der Voraussetzung einer
im wesentlichen konstant gehaltenen Aufstellkraft 6 in
einer durch ein Kräftegleichgewicht
bestimmten Zwischenstellung zur Ruhe kommt. Die Lage der freien, d.h.
von der Anschlagfläche 9 bereits
gelösten
aber im anspritznahen Bereich noch nicht an der Basisplatte 7 anliegenden
Formplatte 1' ist
in diesem Stadium durch relativ geringfügige Variationen des Spritzdruckes
oder der Aufstellkraft 6 beeinflußbar. Sofern das Befüllen der
Kavität 15 zu
diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschlossen ist, reichen die beim Befüllen der
Kavität 15 auftretenden
Druckschwankungen für
das Auftreten von Lageveränderungen der
ersten Formplatte 1' aus.
Man spricht anschaulich von einer „Werkzeugatmung".
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Durch die Werkzeugatmung werden unerwünschte Druckspitzen
bei der Befüllung
der Kavität 15 reduziert.
Durch eine gezielte Anpassung der Aufstellkraft 6 an die
durch den Spritzdruck bewirkte Öffnungskraft
und einer nachfolgenden langsamen Erhöhung des Spritzdruckes oder
Erniedrigung der Aufstellkraft 6 kann erreicht werden,
dass sich das Werkzeug in einem quasistatischen Gleichgewichtsprozess
unter Werkzeugatmung öffnet.
Dadurch wird ein besonders gleichmäßiger Befüllungsablauf der Kavität 15 noch
in der Rückschwenkbewegung
erzielt.
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Nach Beendigung des Schließvorgangs
und einer gewissen Verfestigung des Kunststoffes wird die Vorrichtung
wieder geöffnet und
das fertige Formteil mittels einer nicht gezeigten Auswurfeinrichtung aus
der Vorrichtung entfernt.
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Die Erfindung kann mit besonderem
Vorteil auch zur Herstellung von Formteilen mit einem hinterspritzten
Oberflächenmaterial
eingesetzt werden. Die Herstellung solcher mehrkomponentiger Formteile
unterscheidet sich von dem bisher beschriebenen Verfahren lediglich
dadurch, dass vor dem Schließen der
Formplatten 1', 2' ein Oberflächenmaterial
(z.B. eine transparente Folie bei optischen Formteilen oder ein
zu hinterspritzendes Gewebe (Leder, Stoff, etc.) bei nicht transparenten
Formteilen) in die Matrizenformplatte 1' eingelegt wird. Diese an sich
bekannte Technik kombiniert sehr vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
da erstens durch den Klappvorgang etwaige Lufteinschlüsse zwischen dem
Oberflächenmaterial
und der Kunststoffmasse sehr wirkungsvoll verdrängt und am anspritzfernen Ende
der Formplatte herausgeschoben werden können – was insbesondere bei der
Herstellung von großflächigen Formteilen
einen wesentlichen Verfahrensvorteil bietet – und zweitens durch den abschließenden Parallelprägevorgang
vergleichsweise kleine Drücke
eingesetzt werden können
und damit eine schonende Behandlung des Oberflächenmaterials mit vergleichsweise
geringer Beschädigungsgefahr erreichbar
ist.