DE3446020A1

DE3446020A1 - Verfahren zur herstellung von spritzgussteilen aus kunststoff

Info

Publication number: DE3446020A1
Application number: DE19843446020
Authority: DE
Inventors: Hansjörg 7818 Vogtsburg Kilian; Adalbert 7832 Kenzingen Kopp
Original assignee: Peguform Werke GmbH
Current assignee: SMP Deutschland GmbH
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-06-19

Description

Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen
aus Kunststoff Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoff, die in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Häufig besteht der Wunsch, Kunststoffteile nicht nur aus einem Material herzustellen, sondern zwei oder auch mehrere Materialien zu verwenden, beispielsweise einzelnen Bereichen von Kunststoffteilen eine unterschiedliche Farbe oder auch eine unterschiedliche Festigkeit oder Härte zu geben. Dazu kann man getrennt hergestellte Teile unterschiedlicher Farbe, Festigkeit, Härte usw.
nachträglich miteinander verbinden, beispielsweise Verkleben, Verschweißen, Verschrauben, Verrasten usw.
Für die getrennte Herstellung sind jedoch jeweils getrennte Formwerkzeuge erforderlich, die einen hohen Aufwand bedingen. Die nachträgliche Verbindung der getrennt hergestellten Teile ist ebenfalls aufwendig. Bekannt ist auch schon die einstückige Herstellung von flächigen Kunststoffteilen aus zwei unterschiedlichen Materialien. Dazu wird der Formhohlraum an der gewünschten Trennungslinie zwischen den zwei Materialien mittels eines abtouchierten Schiebers abgesperrt und dann zunächst die eine Seite des Hohlraums mit dem ersten Material ausgefüllt. Nach dem Ziehen des Schiebers spritzt man das andere Material in den anderen Teil des Formhohlraums, wobei am stumpfen Stoß der Trennlinie ein teilweises Zusammenschmelzen erfolgt. Nachteilig ist dabei jedoch, daß der stumpfe Stoß eine Schwachstelle bildet und außerdem nicht die Möglichkeit besteht, versteifende Verrippungen anzubringen, die beispielsweise bei Stoßfängern von Kraftfahrzeugen erwünscht sind.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Spritzgußteilen aus wenigstens zwei unterschiedlichen Materialien anzugeben, bei dem am Übergang zwischen den unterschiedlichen Materialien keine Schwachstellen auftreten und über den Übergang hinweg Verrippungen angebracht werden können.
Die Lösung der Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet durch die flächige Überdeckung und homogene Verbindung zwischen den Materialien in der gewünschten Weise Schwachstellen, und es lassen sich im Bereich der Überdeckung Verrippungen oder andere Verstärkungen anbringen. Das gilt insbesondere auch bei Anwendung des Verfahrens für die Herstellung flächiger Spritzgußteile, deren mittlere Dicke, d.h.
deren Wandstärke, wesentlich geringer als ihre Länge und/ oder Breite ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um einstückige Stoßfänger von Kraftfahrzeugen, die beispielsweise im oberen Teil eine andere Farbe als im unteren Teil haben sollen. Hier sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß beim Verfahrensschritt a) das Verschieben des Wandbereichs in Richtung der Dicke des Werkstücks erfolgt.
Im Sinne der Erfindung sollen unter "verschiedene Materialien' nicht nur solche unterschiedlicher Farbe, sondern auch Materialien unterschiedlicher Festigkeit, unterschiedlicher Härte, unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit usw. verstanden werden. Die Materialien müssen jedoch im Interesse einer guten Verbindung aufeinander abgestimmt sein, auch um Verspannungen durch unterschiedliches thermisches Verhalten zu vermeiden. Bevorzugt werden gleichartige Materialien benutzt, die sich nur durch ihre Farbe und/oder eine zusätzliche Verstärkung, beispielsweise durch Glasfasern, oder eine andere Füllung des einen Materials gegenüber dem anderen unterscheiden.
Man kann aber auch beispielsweise ABS mit durch Glasfasern verstärktem Polyamid kombinieren.
Unter 8'Wandbereich sollen nicht nur einzelne, geschlossene Bereiche verstanden werden, sondern auch isolierte kleine Bereiche, die die Erzeugung entsprechender Muster ermöglichen.
Zusätzliche Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. So folgt zweckmäßig der Verfahrensschritt b) dem Verfahrensschritt a) sofort nach dem oberflächlichen Festwerden des ersten Materials. Dann kann bei sich sofort anschließendem Verfahrensschritt c) durch die thermische Energie des heiß eingespritzten zweiten Materials ein gutes Anschmelzen des ersten Materials und damit eine gute und homogene Verbindung erzielt werden.
Zur Herstellung von Kunststoffteilen aus drei Materialien kann in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß nach dem Verfahrensschritt c) der Verfahrensschritt b) unter Verschieben des gleichen oder eines anderen Bereiches und anschließend erneut der Verfahrensschritt c) mit einem dritten Material wiederholt werden.
Wenn flächige Spritzgußteile hergestellt werden sollen, die in einem bestimmten Bereich oder in bestimmten Bereichen an der Oberfläche aus einem anderen Material als im Kern bestehen, können beim Verfahrensschritt b) zwei sich gegenüberliegende Wandbereiche in entgegengesetzter Richtung verschoben werden. Die entstehenden Formhohlräume werden dann auf beiden Seiten mit dem gleichen zweiten Material oder auch auf einer Seite mit einem zweiten und auf der anderen Seite mit einem dritten Material ausgespritzt.
Die mittlere Gesamtdicke eines flächigen Spritzgußteils kann im Bereich des bzw. der verschiebbaren Wandteile etwa gleich der mittleren Dicke in den übrigen Bereichen sein. Anders gesagt, die zweite und gegebenenfalls dritte Materialschicht ergänzen die erste Materialschicht zu einer Gesamtwandstärke, die gleich der Wandstärke in den übrigen Bereichen ist. Dabei kann die Wandstärke sowohl der einzelnen Schichten als auch die Gesamtwandstärke unterschiedliche Werte in unterschiedlichen Querschnittsbereichen besitzen.
Ein Formwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Formwand im Bereich des Formhohlraums (der durch das Verschieben wenigstens eines Wandbereiches entsteht) als ein-oder mehrteiliger Schieber ausgebildet ist und eine Anspritzstelle für das zweite Material besitzt. Eine Unterteilung in mehrere Schieber ist in an sich bekannter Weise im Bereich von Krümmungen erforderlich. Der Schieber wird zweckmäßig mittels eines Hydraulikzylinders bewegt, wegen der sehr hohen Kräfte bei Spritzdrücken bis zu 500 bar in den Spritzstellungen aber mechanisch gehalten, beispielsweise durch Anschläge oder Keile.
Als weiterer Vorteil ergibt sich noch, daß ein Formwerkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne Änderungen auch benutzt werden kann, wenn das jeweilige Spritzgußteil nur aus einem Material gefertigt werden soll. Es wird dann einfach nur ein Material eingespritzt und vorher der Verfahrensschritt b) ausgeführt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen; Fig. 1 , 2 und 3 schematisch einen Ausschnitt eines Formwerkzeugs zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, und zwar Fig. 1 nach dem Verfahrensschritt a), Fig. 2 nach dem Verfahrensschritt b) und Fig. 3 nach dem Verfahrensschritt c); Fig. 4, 5 und 6 den Fig. 1 bis 3 entsprechende Darstellungen, wobei jedoch das Formwerkzeug auf beiden Seiten verschiebbare Wandbereiche besitzt; Fig. 7 und 8 einen Querschnitt durch einen im unteren Teil aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehenden Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug mit den zur Herstel- lung erforderlichen Formschiebern, und zwar Fig. 7 nach dem Verfahrensschritt a) und Fig. 8 nach dem Verfahrensschritt c), Fig. 9 und 10 Querschnittsansichten entsprechend Fig. 7 bzw. 8 für einen abgewandelten Stoßfänger; Fig. 11 und 12 Querschnittsansichten entsprechend Fig. 7 bzw. 8 für eine weitere Abwandlung.
Zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen die Fig. 1 bis 3 einen vergrößerten Ausschnitt eines Formwerkzeugs, dessen feste Wände mit 1 bezeichnet sind. Auf der rechten Seite in der Darstellung besitzt das Formwerkzeug einen beweglichen Schieber 2, der zwischen den in der Fig. 1 einerseits und den Fig.
2, 3 andererseits dargestellten Positionen verschoben werden kann, beispielsweise mittels eines Hydraulikzylinders (nicht dargestellt). Beim Verfahrensschritt 1 wird entsprechend der Darstellung in Fig. 1 ein erstes Kunststoffmaterial 3 eingespritzt. Wenn das Material 3 wenigstens oberflächlich fest geworden ist, zieht man den Schieber 2 zurück, und es entsteht entsprechend Fig. 2 ein Formhohlraum 4. In diesen Raum wird dann mittels des Anspritzkanals 5 im Schieber 2 ein zweites Material 6 eingespritzt, wie in Fig. 3 gezeigt. Dabei schmilzt das noch heiße Material 6 an der Grenzfläche das Material 3 auf, so daß eine innige und homogene Verbindung zwischen den Materialien 3 und 6 entsteht. Das Spritzgußteil 3, 6 kann dann in üblicher Weise nach ausreichender Abkühlung entformt werden. Das Spritzgußteil besitzt dann beispielsweise zwei unterschiedliche Farben im Bereich der Materialien 3 und 6.
Das in Fig. 4 bis 6 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 nur dadurch, daß zwei Schieber 2, 12 vorgesehen sind, die sich gegenüber liegen und gegenläufig zwischen der Position gemäß Fig. 4 einerseits und der Po- sition gemäß Fig. 5 und 6 andererseits bewegt werden können. Wiederum wird gemäß flig. 4 zunächst ein erstes Kunststoffmaterial 3 eingespritzt. Dann bringt man die Schieber 2, 12 nach ausreichendem Festwerden des Materials 3 in die Position gemäß Fig. 5, wobei zwei Formhohlräume 4, 14 entstehen. Diese werden gemäß Fig. 6 über die Einspritzkanäle 5, 15 mit einem zweiten Kunststoffmaterial ausgespritzt. Alternativ können hier jedoch auch wiederum unterschiedliche Materialien verwendet werden, so daß das Spritzgußteil dann insgesamt aus drei unterschiedlichen Kunststoffmaterialien besteht.
In den Fig. 7 und 8 ist als Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Stoßfänger für ein Kraftfahrzeug zusammen mit den zur Herstellung erforderlichen Formschiebern schematisch dargestellt. In der oberen Hälfte und im linken (vorderen) Teil der unteren Hälfte besteht der Stoßfänger aus einem ersten Kunststoffmaterial, das dem Material 3 in den Fig. 1 bis 3 entspricht. Fig. 7 entspricht dabei Fig. 1, stellt also den Stoßfänger nach dem Einspritzen des ersten Materials 3 entsprechend dem Verfahrensschritt a) dar. Es werden dann die Formschieber 16 bis 19 in Richtung der stark ausgezogenen Pfeile so verschoben, daß sie die in Fig. 8 dargestellte Lage einnehmen. Dann kann eine zweite Materialschicht eingespritzt werden, die dem Material 6 in Fig. 3 entspricht. Dabei wird wiederum eine innige und homogene Verbindung zwischen den beiden Materialien 3 und 6 erzielt.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Abwandlung des Stoßfängers entsprechend Fig. 7 bzw. 8. Hier bestehen die obere Hälfte des Stoßfängers und jetzt der rechte Teil der unteren Hälfte sowie eine zwischen den beiden Hälften durchlaufende Versteifungsrippe 8 aus einem ersten Kunststoffmaterial, das dem Material 3 in den Fig. 1 bis 3 entspricht.
Fig. 9 stellt dabei den Zustand nach dem Einspritzen des ersten Materials 3 entsprechend dem Verfahrensschritt a) dar. Anschließend werden wiederum die Formschieber 20 bis 23 in Richtung der ausgezogenen Pfeile so verschoben, daß sie eine Lage entsprechend der Darstellung in Fig. 10 einnehmen. Es erfolgt dann das Einspritzen einer zweiten Materialschicht, die dem Material 6 in Fig. 3 entspricht.
Fig. 11 und 12 zeigen den Querschnitt eines Stoßfängers, der eine Kombination aus den beiden Varianten gemäß Fig. 7 und 8 sowie 9 und 10 darstellt. Er besteht in der unteren Hälfte aus drei unterschiedlichen Materialien. Neben den beiden Materialschichten 3 und 6 entsprechend Fig. 8 bzw. 10 wurde zusätzlich eine dritte Materialschicht 9 aufgespritzt. Dazu wird zunächst entsprechend Fig. 11 in der dargestellten Lage der Formschieber 16, 17, 18 entsprechend Fig. 7 und 20, 21, 22 entsprechend Fig. 9 und eines abgewandelten Formschiebers 24 mit beweglichem Oberteil 24a die erste Materialschicht 3 eingespritzt. Anschließend werden die Formschieber 16 bis 24 in die in Fig. 12 gezeigte Lage gebracht, und es erfolgt dann das Einspritzen des zweiten und dritten Materials 6 bzw. 9.
Bei allen Ausführungsformen haben die Materialschichten beispielsweise unterschiedliche Farben (rot und schwarz), so daß der Stoßfänger gemäß Fig. 8 in der Ansicht von rechts und der Stoßfänger gemäß Fig. 10 und 12 in der Ansicht von links in der oberen Hälfte rot und in der unteren Hälfte schwarz sind.
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Claims

Patent ansp#Iche 1 Verfahren zur Herstellung von Spritzgußteilen aus Kunststoff, die in wenigstens zwei unterschiedlichen Bereichen aus unterschiedlichen Materialien bestehen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Einspritzen des ersten Materials (3) in eine Spritzgußform (1, 2); b) Verschieben wenigstens eines Wandbereiches (2, 12) unter Erzeugung eines das eingespritzte erste Material (3) auf wenigstens einem größeren Teilbereich flächig überdeckenden Formhohlraumes (4, 14); c) Einspritzen des zweiten Materials (6) in den Formhohlraum (4, 14) unter wenigstens teilweisem Anschmelzen des ersten Materials (3) an der Grenzfläche zwischen den Materialien.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt b) dem Verfahrensschritt a) sofort nach dem oberflächlichen Festwerden des ersten Materials (3) folgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt c) sich dem Verfahrensschritt b) unmittelbar anschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verfahrensschritt c) der Verfahrensschritt b) unter Verschieben des gleichen oder eines anderen Wandbereiches (2, 12) und anschließend erneut der Verfahrensschritt c) mit einem dritten Material wiederholt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines flächigen Spritzgußteils, dessen mittlere Dicke (Wandstärke) wesentlich geringer als seine Länge und/oder Breite ist, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) das Verschieben des Wandbereiches (2, 12) in Richtung der Dicke des Werkstücks erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfahrensschritt b) zwei sich gegenüberliegende Wandbereiche (2, 12) in entgegengesetzten Richtungen verschoben werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Gesamtdicke des fertigen Spritzgußteils im Bereich des bzw. der verschiebbaren Wandteile (2, 12) etwa gleich der mittleren Dicke in den übrigen Bereichen ist.
8. Formwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwand im Bereich des Formhohlraums (4, 14) als ein- oder mehrteiliger Schieber (2, 12) ausgebildet ist und eine Anspritzstelle (5, 15) für das zweite Material (6) besitzt.
9. Formwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber mittels eines Hydraulikzylinders bewegbar ist und in den Spritzstellungen mechanisch gehalten wird.