DE4238131A1 - Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges an eine Oberfläche einer Wand eines Gegenstandes aus Kunststoff, insbesondere eines Gehäusekörpers für eine Fahrzeugleuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Anspritzen eines Kunststoffüberzuges an eine Oberfläche eines Kunststoffgegenstandes durch eine Durchspritzöffnung in einer Wand des Gegenstandes hindurch. Das Anspritzen erfolgt durch Spritzgießen derart, daß an der beim späteren bestimmungsgemäßen Gebrauch des Gegenstandes im Sichtbereich eines Betrachters liegenden Oberfläche keine Anspritzmale auf dem Kunststoffüberzug sichtbar sind. Zum Ausführen der Anspritzung ist der Gegenstand in eine Form eines Spritzgießwerkzeuges eingelegt, wobei der betreffende Einspritzkanal des Spritzgießwerkzeuges von der der anzuspritzenden Oberfläche gegenüberliegenden Seite an die Durchspritzöffnung herangeführt ist. Bei dem Gegenstand handelt es sich insbesondere um einen Gehäusekörper für ein Leuchtengehäuse eines Fahrzeuges. Der Gehäusekörper wird durch Anspritzen eines Kunststoffüberzuges aus einer anderen Kunststoffkomponente zu einem Leuchtengehäuse mit angespritztem Sichtschutzelement komplettiert.

In Fachkreisen ist bereits bekannt, eine flächenhafte Anspritzung mit einer zweiten Kunststoffkomponente an eine Oberfläche eines in ein Spritzgießwerkzeug eingelegten Teiles von der Rückseite her durch eine Durchspritzöffnung in der betreffenden Wand hindurch vorzunehmen. Hierbei bestehen jedoch einige wesentliche, bisher nicht gelöste Probleme, die besonders dann bestehen, wenn sich die Anspritzung auf eine relativ große Fläche bezieht und wenn die Wand des Gegenstandes, in welcher sich die Durchspritzöffnung befindet und auf deren Oberfläche der Kunststoffüberzug anzuspritzen ist, relativ dünn ist. Bei bekannten Durchspritzanordnungen stimmen der Querschnitt der Durchspritzöffnung und der Querschnitt der Einspritzkanalmündung im Spritzgießwerkzeug überein, wobei die Querschnittsform kreisrund ist. Die Durchspritzöffnung ist also eine einfache kreisrunde Bohrung in der Wand des Gegenstandes mit dem Durchmesser der Einspritzkanalmündung. Die Rückseite der durchzuspritzenden Wand liegt vollflächig und eben im Bereich der Einspritzkanalmündung an der Innenseite des Spritzgießwerkzeuges an. Hier besteht ein Dichtungsproblem: Beim Einspritzen der schmelzflüssigen Kunststoffmasse, was mit relativ hohem Druck erfolgt, dringt ein Teil davon zwischen die Innenseite des Spritzgießwerkzeuges und die Rückseite der Wand ein und verläuft somit in unerwünschter Weise an der Rückseite der Wand des Gegenstandes. Eine andere unerwünschte Erscheinung besteht darin, daß die Wand durch die Kraft der einströmenden Kunststoffmasse in Strömungsrichtung mitgenommen und in Richtung auf die gegenüberliegende Innenwand des anderen Teiles der Spritzgießform bewegt wird. Ein Abstützen der Wand gegen diese Bewegung ist im Bereich des anzuspritzenden Kunststoffüberzuges nicht möglich. Diese Bewegung wird durch den einsetzenden Temperaturaustausch der schmelzflüssigen Kunststoffmasse mit der Wand, wodurch diese fortschreitend leichter formbar wird, ungünstigerweise noch erleichtert. Der Effekt dieser Bewegung besteht darin, daß sich ein größerer Spalt zwischen der Rückseite der Wand und der Innenseite des Spritzgießwerkzeuges bildet, durch den eine unbestimmte Menge Kunststoffmasse an die Rückseite der Wand gelangen kann. Das führt wiederum zu Fehlstellen oder zu geringer Schichtdicke des Kunststoffüberzuges. Besonders im Bereich der Lageverschiebung der durchzuspritzenden Wand kommt es zu Qualitätsmängeln, die das Erzeugnis in seinem Wert mindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Durchspritzanordnung bestehend aus einem in einer Haupttrennfläche öffnenden und schließenden Spritzgießwerkzeug und einer Wand eines in eine Form des Spritzgießwerkzeuges eingelegten Gegenstandes mit einer Durchspritzöffnung anzugeben, welche eine Qualitätsverbesserung beim Anspritzen eines Kunststoffüberzuges an eine Oberfläche der Wand des Gegenstandes bewirkt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 eine Durchspritzöffnung in der Wand des Gegenstandes einen Querschnitt besitzt, der größer ist als der kleinste Querschnitt des Einspritzkanals im Bereich der Einmündung in die Form. Als Bereich der Einmündung des Einspritzkanals ist dabei nicht nur die unmittelbare Mündungsebene zu verstehen, sondern auch eine räumliche Erstreckung um einen Betrag, der etwa der Weite des Einspritzkanals entspricht, in das Spritzgießwerkzeug hinein. Um den Rand der Durchspritzöffnung ist an die dem Einspritzkanal des Spritzgießwerkzeuges zugewandte Seite der Wand eine umlaufende Rippe angeformt. Diese Rippe steht von der Wand ab.

Andererseits ist die Einspritzkanalmündung im Spritzgießwerkzeug von einer umlaufenden, mit der Rippe korrespondierenden Nut umgegen, derart, daß diese Nut die Rippe mit geringem Spiel aufnimmt. Das Spiel ist dabei gerade so groß, daß das Einlegen des Gegenstandes in die Form des Spritzgießwerkzeuges mit bekannten technischen Mitteln ohne zusätzlichen Aufwand problemlos erfolgen kann. Die Rippe und die Nut sind so gestaltet, daß die Einspritzkanalmündung in den von der umlaufenden Rippe gebildeten Hohlraum eintaucht.

Diese erfindungsgemäßen Merkmale bewirken die Herstellbarkeit eines Kunststoffüberzuges auf der Oberfläche der Wand eines Gegenstandes in einwandfreier Qualität, wobei das Anspritzen durch eine Durchspritzöffnung in der Wand hindurch erfolgt. Die mit relativ hohem Druck eingespritzte schmelzflüssige Kunststoffmasse strömt zunächst hauptsächlich in axialer Verlängerung des Einspritzkanals in die Durchspritzöffnung ein bzw. durch diese hindurch ohne eine größere Wirkung auf die Innenfläche der Durchspritzöffnung und der umlaufenden Rippe auszuüben. Dadurch kann die Wand des Gegenstandes in ihrer ursprünglichen Lage verbleiben, der Spalt zwischen der Rückseite der Wand und der Innenseite des Spritzgießwerkzeuges vergrößert sich nicht. Der Kunststoffüberzug bildet sich in der vorgesehenen Stärke aus und es kann keine Kunststoffmasse an die Rückseite der Wand gelangen. Im weiteren Verlauf des Anspritzvorganges baut sich in dem von der Durchspritzöffnung und der umlaufenden Rippe gebildeten Raum ein gewisser Druck auf, und durch die Wärmeeinwirkung der eingespritzten Kunststoffmasse erhöht sich die Formbarkeit der Rippe. Dadurch wird die Rippe derart deformiert, daß sie irgendwo im Bereich ihrer Außenseite, insbesondere im Bereich der Nut am Spritzgießwerkzeug anliegt. Eingespritzte Kunststoffmasse kann zwar in den Spalt eindringen, der wegen des erforderlichen Spiels zwischen der Rippe und der Nut besteht, jedoch kann die Kunststoffmasse höchstens bis zu der Stelle an der Außenseite der Rippe fließen, an welcher die Rippe am Spritzgießwerkzeug anliegt. Spätestens an dieser Stelle erfolgt eine ausreichende Abdichtung, so daß keine eingespritzte Kunststoffmasse bis an die Rückseite der Wand gelangen kann. Zumeist erstarrt die in den Spalt eingedrungene Kunststoffmasse durch Abkühlung bereits vor dem Erreichen der Stelle, an welcher die Außenseite der Rippe am Spritzgießwerkzeug anliegt, und sorgt somit selbst für die erforderliche Abdichtung. Nach Beendigung des Anspritzvorganges und ausreichendem Erstarren der angespritzten Kunststoffkomponente ist auch die Durchspritzöffnung mit der zweiten Kunststoffkomponente ausgefüllt und an der Oberfläche der Wand nicht mehr sichtbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen enthalten.

So ist die im Anspruch 2 vorgeschlagene kreisrunde Querschnittsform der Durchspritzöffnung in der Wand des Gegenstandes dann von Vorteil, wenn die mit einem Kunststoffüberzug zu versehende Oberfläche der Wand eine nahezu gleichmäßige Ausdehnung in alle Richtungen besitzt. Außerdem ist eine kreisrunde Durchspritzöffnung leicht herstellbar.

Häufig besitzen solche Oberflächen an Gegenständen, insbesondere am Leuchtengehäuse für Fahrzeugleuchten, eine größere Längs- als Querausdehnung. Dort ist es für eine günstige Verteilung der eingespritzten schmelzflüssigen Kunststoffmasse auf der gesamten anzuspritzenden Fläche vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 3 die Durchspritzöffnung die Querschnittsform eines Ovals oder eines Langlochs hat. Die Durchspritzöffnung ist dann entsprechend Anspruch 8 mit ihrer Längserstreckung im wesentlichen der Längserstreckung der Oberfläche entsprechend ausgerichtet. Jedoch sind andere Querschnittsformen der Durchspritzöffnung nicht angeschlossen.

Gemäß Anspruch 4 sollte die Durchspritzöffnung 1,1- bis 2,5mal so breit sein wie die Einspritzkanalmündung, wobei unter "Einspritzkanalmündung" der kleinste Querschnitt des Einspritzkanals im räumlichen Bereich der Mündung verstanden werden soll, wie bereits in der Beschreibung zum Anspruch 1 ausgeführt ist. In diesem Größenbereich ergeben sich günstige Strömungsbedingungen in der Durchspritzöffnung im weiteren Sinne, d. h. einschließlich in dem von der Rippe umschlossenen Raum. Der Schmelzestrom kann nicht so stark auf die Innenwand der Durchspritzöffnung einschließlich der laufenden Rippe einwirken, so daß die Wand nicht vom Schmelzestrom mitgenommen wird, also keine Lageänderung erfährt. Andererseits wird durch den größeren Querschnitt der Durchspritzöffnung in dem angegebenen Bereich erreicht, daß die gesamte Durchspritzöffnung keinen oder nur einen vernachlässigbaren Strömungswiderstand für den Schmelzestrom darstellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 5, 6, 7 und 9 beschrieben und werden unter anderem in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Leuchtengehäuse einer Mehrkammerheckleuchte für einen Personenkraftwagen,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Leuchtengehäuses gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Teilansicht auf die Rückseite des Leuchtengehäuses gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Durchspritzanordnung für ein Leuchtengehäuse in vergrößerter Darstellung gemäß Schnitt IV-IV aus Fig. 5 und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Durchspritzanordnung gemäß Schnitt V-V aus Fig. 4.

Um einem Leuchtengehäuse 1 für eine Mehrkammerheckleuchte eines Personenkraftwagens ein ansprechendes, mit dem PKW harmonierendes Erscheinungsbild zu verleihen, sollen die Oberflächen 2 bis 7 des Gehäusekörpers mit einem Kunststoffüberzug versehen werden. Der Kunststoffüberzug soll durch Anspritzen an den Gehäusekörper im Spritzgießverfahren hergestellt werden, wobei das Anspritzen von der Rückseite 8 des Gehäusekörpers her durch eine Durchspritzöffnung 9 hindurch erfolgt. Die Oberflächen 2 bis 7 sind alle zueinander benachbart, so daß auf diese Oberflächen 2 bis 7 ein durchgehender Kunststoffüberzug angespritzt wird. In Anbetracht der geometrischen Verhältnisse dieses Leuchtengehäuses 1 ist nur eine einzige Durchspritzöffnung 9 erforderlich, die in der Wand 10 des Gehäusekörpers angeordnet ist, auf welcher sich die Oberfläche 2 befindet. Diese Oberfläche 2 besitzt im wesentlichen eine größere Längsausdehnung als Breitenausdehnung, die sich auch in den benachbarten Oberflächen 3 bis 7 insgesamt im wesentlichen fortsetzt. Deshalb wurde für die Durchspritzöffnung 9 die Querschnittsform eines Langloches gewählt, und die Durchspritzöffnung 9 in der Wand 10 des Gehäusekörpers wurde mit ihrer Längserstreckung annähernd in der Längserstreckung der Außenfläche 2 ausgerichtet. Durch diese Lageorientierung wird eine gleichmäßige Verteilung der anzuspritzenden Kunststoffmasse an den Oberflächen 2 bis 7 und deren vollständige Bedeckung mit einem Kunststoffüberzug erreicht. Zum Anspritzen des Kunststoffüberzuges ist der Gehäusekörper in eine entsprechende Form eines in einer Haupttrennfläche öffnenden bzw. schließenden Spritzgießwerkzeuges 11 eingelegt. Der Gehäusekörper besteht aus ABS (Acrylnitril-Butadien- Styrol), und das Anspritzen erfolgt mit TPE (Thermoplastischer Elastomer) oder TPU (Thermoplastischer Elastomer auf Urethanbasis) als zweite Kunststoffkomponente. Das Spritzgießwerkzeug 11 besteht im wesentlichen aus einem auswerferseitigen Teil und einem an der Aufspannplatte der zugehörigen Spritzgießmaschine befestigten Teil, in welchem sich der Einspritzkanal 12 mit der Einspritzkanalmündung 13 befindet. Der Einspritzkanal 12 bzw. die Einspritzkanalmündung 13 hat einen kreisrunden Querschnitt.

Aus den Fig. 3 und 5 ist deutlich zu ersehen, daß die Durchspritzöffnung 9 die Querschnittsform eines Langloches hat und daß der Querschnitt der Durchspritzöffnung 9 größer ist als der Querschnitt des Einspritzkanals 12 bzw. der Einspritzkanalmündung 13. Dabei ist die Durchspritzöffnung 9 ca. doppelt so breit wie der Durchmesser D der Einspritzkanalmündung 13. An der Rückseite der Wand 10, d. h. der Seite der Wand 10, welche dem Einspritzkanal 12 im Spritzgießwerkzeug 11 zugewandt ist, ist an die Wand 10 an den Rand der Durchspritzöffnung 9 eine umlaufende Rippe 14 angeformt. Diese Rippe 14 steht im wesentlichen rechtwinklig von der Wand ab und ist ungefähr halb so dick wie die Wand 10 des Gehäuseköpers. Die Höhe H der Rippe 14 von der Rückseite der Wand 10 an ist etwa halb so groß wie die Breite B der Durchspritzöffnung 9.

In das Spritzgießwerkzeug 11 ist um die Einspritzkanalmündung 13 herum eine umlaufende Nut 15 eingebracht, die in bezug auf ihre Form und Größe so gestaltet ist, daß sie die Rippe 14 mit etwas Spiel aufnehmen kann. Die Ebene der Einspritzkanalmündung 13 ist in dem durch die Nut 15 begrenzten Bereich um einen Betrag in das Spritzgießwerkzeug 11 zurückgesetzt, der etwa der halben Höhe H der Rippe 14 entspricht. Von der Ebene der Einspritzkanalmündung aus betrachtet, entspricht die Tiefe T der umlaufenden Nut 15 etwa der Hälfte der Höhe H der umlaufenden Rippe 14. Wenn also der Gehäusekörper in Spritzlage in die Form des Spritzgießwerkzeuges 11 eingelegt und das Spritzgießwerkzeug 11 geschlossen ist, liegt die Rückseite der Wand 10 des Gehäusekörpers, bis auf einen eventuell verbleibenden, nunmehr unbedeutenden Spalt 16, an der Innenseite des Spritzgießwerkzeuges 11 an. Die umlaufende Rippe 14 taucht in die Nut 15 ein, und zwar nahezu bis zu deren Grund. Zwischen der Rippe 14 und dem Grund der Nut 15 verbleibt höchstens ein geringer Spalt, der durch das erforderlich Spiel zum sicheren Einlegen des Gehäusekörpers in die Form des Spritzgießwerkzeuges 11 auftreten kann. In dieser Position taucht die Einspritzkanalmündung 13 bis etwa zur Hälfte der Höhe H in den von der umlaufenden Rippe 14 gebildeten Hohlraum ein. Der Einspritzkanal 12 für die Zuführung der zweiten Kunststoffkomponente zum Anspritzen des Kunststoffüberzuges mündet zentrisch in den von der Durchspritzöffnung 9 und der Innenseite der Rippe 14 gebildeten Hohlraum, bezogen auf dessen Querschnitt, ein.

Zu bemerken ist noch, daß die geometrischen Verhältnisse in den Fig. 4 und 5 nicht exakt mit den natürlichen Verhältnissen übereinstimmen. Insbesondere wurde der eventuell zwischen der Rippe 14 und der Nut 15 bzw. zwischen der Rückseite der Wand 10 und der Innenseite des Spritzgießwerkzeuges 11 bestehende Spalt wegen der besseren Veranschaulichung übertrieben groß dargestellt.

Die konkrete Durchspritzanordnung bewirkt neben den bereits beschriebenen Vorteilen bereits kurz nach dem Einspritzen der zweiten Kunststoffkomponente, daß der verbleibende von der Durchspritzöffnung 9 und der Innenseite der umlaufenden Rippe 14 gebildete Raum mit heißer, schmelzflüssiger Kunststoffmasse ausgefüllt ist. Auf Grund des vergleichsweise großen Volumens dieses Raumes wird die Rippe 14 in kurzer Zeit durch intensive Wärmeübertragung von der schmelzflüssigen Kunststoffmasse her in einen relativ leicht formbaren Zustand versetzt. Durch den in dem Raum bestehenden Druck, der sich auf Grund des Einspritzdruckes der zweiten Kunststoffkomponente aufbaut, wird die Rippe 14 unter Verformung nach außen gedrückt, bis sie zumindest an irgendeiner Stelle im Bereich ihrer Höhe H umlaufend mit ihrer Außenseite am Spritzwerkzeug 11 anliegt. Dadurch wird eine hervorragende Abdichtung gegenüber der Rückseite der Wand 10 erreicht. Es kann keine Kunststoffschmelze an der Rückseite dieser Wand 10 austreten. Die für den Aufbau des Kunststoffüberzuges benötigte Menge Kunststoffschmelze wird mit Sicherheit auf die zu beschichtenden Oberflächen 2 bis 7 transportiert, wo sich der Überzug vollständig und in der gewünschten Dicke ausbildet.

Bezugszeichen

 1 Leuchtengehäuse
 2 Oberfläche
 3 Oberfläche
 4 Oberfläche
 5 Oberfläche
 6 Oberfläche
 7 Oberfläche
 8 Rückseite
 9 Durchspritzöffnung
10 Wand
11 Spritzgießwerkzeug
12 Einspritzkanal
13 Einspritzkanalmündung
14 Rippe
15 Nut
16 Spalt
H Höhe
T Tiefe
B Breite
D Durchmesser

Claims (9)

1. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges an eine Oberfläche einer Wand eines Gegenstandes aus Kunststoff, insbesondere eines Gehäusekörpers für eine Fahrzeugleuchte, wobei das Anspritzen von der der anzuspritzenden Oberfläche gegenüberliegenden Seite her durch eine Durchspritzöffnung in der Wand erfolgt, wobei der Gegenstand in eine Form einer Spritzgießmaschine eingelegt ist und wobei die Anordnung im wesentlichen von einem in einer Haupttrennfläche öffnenden und schließenden Spritzgießwerkzeug und dem Gegenstand mit einer Durchspritzöffnung in einer Wand gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchspritzöffnung (9) einen größeren Querschnitt besitzt als der kleinste Querschnitt des Einspritzkanals (12) im Spritzgießwerkzeug (11) im Bereich seiner Einmündung in die Form, daß an die dem Einspritzkanal (12) zugewandte Seite der Wand (10) eine um den Rand der Durchspritzöffnung (9) umlaufende Rippe (14) angeformt ist, die von der Wand (10) absteht, daß die Einspritzkanalmündung (13) im Spritzgießwerkzeug (11) von einer umlaufenden Nut (15) umgeben ist, welche mit geringem Spiel die Rippe (14) aufnimmt und daß die Einspritzkanalmündung (13) in den von der umlaufenden Rippe (14) gebildeten Hohlraum eintaucht.

2. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchspritzöffnung (9) in der Wand (10) des Gegenstandes eine kreisrunde Form besitzt.

3. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Durchspritzöffnung (9) in der Wand (10) des Gegenstandes eine ovale Form oder die Form eines Langloches besitzt.

4. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchspritzöffnung (9) in der Wand (10) des Gegenstandes 1,1- bis 2,5mal so breit, insbesondere doppelt so breit, ist wie die Einspritzkanalmündung (13).

5. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (H) der um die Durchstrittsöffnung (9) umlaufenden Rippe (14) von der Rückseite der Wand (10) aus mindestens halb so groß ist wie die Breite (B) der Durchspritzöffnung (9).

6. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene der Einspritzkanalmündung (13) um einen Betrag in das Spritzgießwerkzeug (11) zurückgesetzt ist und die Tiefe (T) der um die Einspritzkanalmündung (13) umlaufenden Nut (15) kleiner ist als die Höhe (H) der um die Durchspritzöffnung (9) umlaufenden Rippe (14).

7. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzkanalmündung (13) um einen Betrag in das Spritzgießwerkzeug (11) zurückgesetzt ist, der mindestens der halben Höhe (H) der um die Durchspritzöffnung (9) umlaufenden Rippe (14) entspricht und daß die Tiefe (T) der um die Einspritzkanalmündung (13) umlaufenden Nut (15) bis zur Hälfte der Höhe (H) der um die Durchspritzöffnung (9) umlaufenden Rippe (14) beträgt.

8. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgenommen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer anzuspritzenden Oberfläche (2) mit wesentlich größerer Längsausdehnung als Querausdehnung die Durchspritzöffnung (9) in der Wand (10) des Gegenstandes im wesentlichen in der Hauptlängsrichtung der anzuspritzenden Oberfläche (2) ausgerichtet ist.

9. Anordnung zum Anspritzen eines Kunststoffüberzuges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einspritzkanal (12) des Spritzgießwerkzeuges (11) im wesentlichen zentrisch in die Durchspritzöffnung (9) einmündet.