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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinterformen einer Folie mit
einem Kunststoffmaterial, und eine Werkzeugvorrichtung zu dessen
Durchführung.
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Bauteile
aus Kunststoff, die vollständig
oder teilweise mit einer mit einem Kunststoffmaterial hinterformten
Folie und/oder einem anderen Bezugswerkstoff versehen sind, haben
in den letzten Jahren insbesondere im Bereich des Automobilbaus
vermehrt Einzug gehalten. Herkömmlich
wird bei solchen Bauteilen das Kunststoffmaterial von einer Hinterseite
der Folie angespritzt, bzw. bei reaktiven Materialien von der Hinterseite
der Folie in eine Kavität eines
Werkzeuges eingebracht, um ein unerwünschtes Überspritzen der Vorderseite
der Folie, die als Dekorationsfläche
dient, zuverlässig
zu verhindern.
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Die
bislang bekannte Herstellungsweise von solchen hinterformten Kunststoff-Bauteilen
unterliegt jedoch dem Nachteil, dass infolge des Anspritzen des Kunststoffmaterials
aus Richtung der Hinterseite der Folie Angusskanäle, Kühlbohrungen und dergleichen innerhalb
einer Werkzeughälfte
vorzusehen sind. Dies führt
zu einer sehr hohen Komplexität
des Werkzeugs und macht damit das Herstellungsverfahren von solchen
hinterformten Kunststoff-Bauteilen sehr kostspielig.
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Entsprechend
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Hinterformen
einer Folie mit einem Kunststoffmaterial technisch zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis
12 definiert.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird des weiteren durch eine Werkzeugvorrichtung mit den Merkmalen
von Anspruch 13 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Werkzeugvorrichtung sind
in den abhängigen
Ansprüchen
14 bis 21 definiert.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren grenzt
ein Rand der Folie, der einem Angussbereich der Werkzeugvorrichtung
zugewandt ist, in einer Kavität
der Werkzeugvorrichtung an eine Stufe an. Das Kunststoffmaterial
wird im wesentlichen aus Richtung einer Vorderseite der Folie in
die Kavität
der Werkzeugvorrichtung eingebracht, wobei das Kunststoffmaterial
bei Füllung
der Kavität über die
Stufe hinweg auf eine Hinterseite der Folie strömt. Des weiteren kann zumindest
eine Halteeinrichtung vorgesehen sein, die in der Werkzeugvorrichtung
im wesentlichen in der Nähe
der Stufe und des Angussbereiches angeordnet ist. Die Halteeinrichtung
wird zumindest während
des Beginns der Füllung
der Kavität
in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Kunststoffmaterial
ein Thermoplastmaterial, mit dem die Folie an ihrer Hinterseite
hinterspritzt wird. Alternativ dazu kann es sich bei dem Kunststoffmaterial
auch um ein reaktives Material handeln, mit dem die Folie hinterformt
wird. Das reaktive Kunststoffmaterial kann bspw. ein PUR-Schaumsystem oder
dergleichen sein.
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Der
wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass das Hinterspritzen der Folien mit einem Thermoplastmaterial,
bzw. das Hinterformen der Folie mit einem Reaktionsschaumsystem
oder dergleichen, aus Richtung der Vorderseite der Folie erfolgt,
wodurch eine Ausgestaltung der Werkzeughälften infolge eines außerhalb
davon liegenden Angussbereiches wesentlich vereinfacht ist. Entsprechend
sind die Kosten zur Herstellung der Werkzeughälften beträchtlich herabgesetzt. Unter
der "Vorderseite" der Folie ist in
diesem Zusammenhang die Seite zu verstehen, die bei dem fertigen
Kunstoff-Bauteil im Sichtbereich liegt und somit die Außenfläche des
Bauteils bildet. Des weiteren stellt die in der Kavität der Werkzeugvorrichtung
ausgebildete Stufe, an die der Rand der Folie angrenzt, sicher,
dass das Kunststoffmaterial beim Hineinströmen in die Kavität direkt
an bzw. auf die Hinterseite der Folie gelangt, ohne dass es dabei
zu einem unerwünschten
sogenannten Überspritzen
der Vorderseite der Folie kommt. Dies wird ergänzend durch die Halteeinrichtung
sichergestellt, die während
des Beginns der Füllung
der Kavität
in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht ist. Durch eine solche Positionierung
der Halteeinrichtung wird wirkungsvoll unterbunden, dass sich der Rand
der Folie weg von der Stufe in die Kavität hinein verformen kann.
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Die
Halteeinrichtung kann zweckmäßigerweise
in Form eines Stempels ausgebildet sein, der entweder federdruckbelastet
oder aber mittels einer Aktuatoreinrichtung oder dergleichen in
Richtung der Hinterseite der Folie bewegt werden kann. Hierzu ist der
Stempel in einer Führungseinrichtung
verschieblich gelagert. In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung
kann die Halteeinrichtung bzw. der Stempel in Richtung der Hinterseite
der Folie vorgespannt sein. Dies lässt sich bspw. mittels einer
Spiralfeder oder dergleichen erzielen, die den Stempel umfasst und diesen
gegen die Hinterseite der Folie drückt. Die Abmessungen des Stempels
und die Federvorspannung sind hierbei vorzugsweise so eingestellt,
dass der Stempel ohne weitere Steuerungsmittel selbsttätig in die
Position in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht ist.
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In
einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann
die Halteeinrichtung durch eine Aktuatoreinrichtung oder dergleichen
in Richtung der Hinterseite der Folie fremdbetätigt werden. Hierzu kann ein
der Hinterseite der Folie entgegengesetztes Ende der Halteeinrichtung
eine Kegelfläche
aufweisen. Die Aktuatoreinrichtung kann als Steuerstift mit einer
kegeligen Steinfläche
ausgebildet sein, der ebenfalls in der Führungseinrichtung in etwa senkrecht
zu der Bewegungsrichtung der Halteeinrichtung verschiebbar aufgenommen
ist. Die Kegelfläche
der Halteeinrichtung mit der kegeligen Stirnfläche der Aktuatoreinrichtung
kommt in Wechselwirkung, wenn die Aktuatoreinrichtung in Richtung der
Halteeinrichtung bewegt wird. Falls die Kegelstirnfläche der
Aktuatoreinrichtung gegen die Kegelstirnfläche der Halteeinrichtung drückt, wird
entsprechend die Halteeinrichtung nach unten, d.h. in Richtung der
Hinterseite der Folie bewegt, wodurch die Halteeinrichtung in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht wird.
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Alternativ
kann die Aktuatoreinrichtung aus einem Hydraulikzylinder, einem
Pneumatikzylinder oder dergleichen bestehen. Jegliche Aktuatoreinrichtungen
sind zum Ansteuern der Halteeinrichtung möglich, die eine translatorische
Bewegung der Halteeinrichtung in Richtung der Folie bzw. deren Hinterseite
gewährleisten.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird die Halteeinrichtung,
falls die Kavität
im wesentlichen gefüllt
ist, von der Hinterseite der Folie wieder abgestellt. Hierbei wird
also der Abstand der Halteeinrichtung von der Hinterseite der Folie
vergrößert. Dieses
Abstellen der Halteeinrichtung kann z.B. selbsttätig in der Weise erfolgen,
dass das in die Kavität
einströmende
Kunststoffmaterial unter die Stirnseite der Halteeinrichtung gelangt,
so dass bei ansteigendem Innendruck in der Kavität dadurch die Halteeinrichtung,
ggf. gegen die Kraft der Federvorspannung, von der Hinterseite der
Folie weggedrückt wird.
Bei fremdgetätigter
Halteeinrichtung wird die Aktuatoreinrichtung mit zunehmender Kavitätsfüllung so
angesteuert, dass sie von der Kegelfläche der Halteeinrichtung wegbewegt
wird und ihre Kegelstirnfläche
außer
Eingriff mit der Kegelfläche
der Halteeinrichtung gelangt. Hierdurch gewinnt die Halteeinrichtung
in ihrer Führungseinrichtung
Raum nach oben, sich von der Hinterseite der Folie wegbewegen zu können.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Angussbereich
an einem Rand der Kavität angeordnet
sein. Alternativ dazu kann der Angussbereich auch in einem im wesentlichen
mittigen Bereich der Kavität
angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das
fertige Kunststoffbauteil einen Bereich aufweist, der nicht im Sichtbereich
des Betrachters liegt und in dem entsprechend auch keine hinterformte
Folie vorgesehen ist. Anders ausgedrückt entspricht hierbei der
mittige Bereich der Kavität
ungefähr
einer Mitte des fertigen Kunststoffbauteils, wobei der Rand der
Folie an diesen mittigen Bereich angrenzt und das Kunststoffbauteil
ab dem Bereich in einem daran angrenzenden Abschnitt bis zu einem
entsprechenden Bauteilrand lediglich aus dem Kunststoffmaterial
ohne die hinterformte Folie besteht. Somit wird das Kunststoffbauteil
nur in sei nem Sichtbereich mit der vergleichsweise teuren Folie ausgestattet,
was zu einer Herabsetzung der Herstellungskosten führt.
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Zweckmäßigerweise
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
das Kunststoffmaterial über
eine Mehrzahl von Angussbereichen, die entlang einer Längserstreckung
der Folie angeordnet sind, in die Kavität eingespritzt bzw. eingebracht
werden. Dies stellt ein schnelleres und homogeneres Füllen der
Kavität
insbesondere bei der Herstellung eines großflächigen Bauteils sicher. In
Entsprechung zu der Mehrzahl von Angussbereichen können des weiteren
auch eine Mehrzahl von Halteeinrichtungen in der Werkzeugvorrichtung
angeordnet sein, die zum Niederhalten der Folie an ihrer Hinterseite
dienen und damit wirkungsvoll ein Überspritzen an der Vorderseite
der Folie verhindern.
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In
Entsprechung zu dem erfindungsgemäßen Verfahren weist die erfindungsgemäße Werkzeugvorrichtung
einen Angussbereich auf, der im wesentlichen an der Vorderseite
der Folie oder aber angrenzend zu der Vorderseite der Folie angeordnet
ist. In einer Kavität
der Werkzeugvorrichtung ist eine Stufe ausgebildet, so dass das
Kunststoffmaterial bei Füllung
der Kavität über die
Stufe hinweg auf eine Hinterseite der Folie strömt. Optional kann die Werkzeugvorrichtung
zusätzlich
zumindest eine Halteeinrichtung aufweisen, die im wesentlichen in
der Nähe der
Stufe angeordnet ist und relativ zu der Hinterseite der Folie bewegt
werden kann.
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Zweckmäßigerweise
ist die Halteeinrichtung zu Beginn der Füllung der Kavität in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht. Hierbei dient die Halteeinrichtung
als ein Niederhalter und verhindert ein Verformen der Folie weg
von der Stufe hinein in die Kavität, wodurch ein nachteiliges Überspritzen
der Vorderseite der Folie vermieden wird.
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In
vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Halteeinrichtung
zum Beispiel mittels einer Spiralfeder oder dergleichen in Richtung
der Hinterseite der Folie vorgespannt sein. Dadurch ist ohne weitere
Fremdbetätigung
sichergestellt, dass die Halteeinrichtung zu Beginn der Füllung der
Kavität
in die Position in Gegenüberstellung
mit der Hinterseite der Folie gebracht ist. Alternativ dazu kann
die Halteeinrichtung auch mittels einer Aktuatoreinrichtung oder dergleichen
in Richtung der Hinterseite bewegt werden. Jeder dieser beiden Varianten
ist gemeinsam, dass die Halteeinrichtung mit zunehmender Kavitätsfüllung wieder
von der Hinterseite der Folie wegbewegt wird, bspw. infolge eines
zunehmenden Werkzeuginnendrucks, wobei das in die Kavität einströmende Kunststoffmaterial
unter die Stirnseite der Halteeinrichtung gelangt und diese entsprechend weg
von der Folienhinterseite drückt.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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1 zeigt
eine Werkzeugvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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2 zeigt
die Einzelheit I von 1 zu Beginn der Kavitätsfüllung.
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3 zeigt
die Anordnung von 2 bei gefüllter Kavität.
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Im
folgenden ist eine mögliche
Ausführungsform
einer Werkzeugvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
im einzelnen erläutert.
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In 1 ist
die Werkzeugvorrichtung 1 in einer seitlichen Querschnittsansicht
vereinfacht gezeigt. Die Werkzeugvorrichtung 1 umfasst
eine feststehende obere Werkzeughälfte 2 und eine erste
untere bewegliche Werkzeughälfte 3 und
eine zweite untere bewegliche Werkzeughälfte 4. In der 1 ist durch
Pfeile kenntlich gemacht, in welcher Richtung sich die beweglichen
Werkzeughälften 3, 4 jeweils
relativ zu der feststehenden Werkzeughälfte 2 bewegen lassen.
Die links gezeigte erste untere bewegliche Werkzeughälfte 3 lässt sich
im wesentlichen vertikal relativ zu der feststehenden Werkzeughälfte 2 bewegen,
wohingegen sich die rechts gezeigte zweite bewegliche Werkzeughälfte 4 im
wesentlichen horizontal relativ zu der feststehenden Werkzeughälfte 2 bewegen
lässt.
In der hier gezeigten Schließstellung
der beiden beweglichen Werkzeughälften 3, 4 ist zwischen
diesen und der feststehenden Werkzeughälfte 2 eine Kavität 5 definiert,
in die sich eine Folie oder dergleichen einlegen lässt.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugvorrichtung 1 ist
dazu vorgesehen, eine Folie oder dergleichen mit einem Kunststoffmaterial
zu hinterformen. Im Unterschied zu herkömmlich bekannten Werkzeugvorrichtungen
zu diesem Zweck wird das Kunststoffmaterial bei der erfindungsgemäßen Werkzeugvor richtung 1 im
wesentlichen aus Richtung einer Vorderseite der Folie in die Kavität eingebracht.
Dies ist nachstehend im einzelnen erläutert.
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Zum
Hinterformen einer Folie 6 lässt sich diese in den Bereich
der Kavität 5 einlegen,
der zwischen der feststehenden Werkzeughälfte 2 und der zweiten
beweglichen Werkzeughälften 4 definiert
ist. In 2 ist die Einzelheit I von 1 in
nicht maßstabsgetreuer
Vergrößerung dargestellt,
wodurch unter anderem die Position der Folie 6 in der Kavität 5 veranschaulicht
ist. Die Folie 6 wird derart in die Werkzeugvorrichtung 1 eingelegt,
dass ihre Vorderseite 7 mit einer Wandung 8 der
zweiten beweglichen Werkzeughälfte 4 in
Kontakt ist. Eine Rückseite 9 der Folie 6 liegt
dabei der feststehenden zweiten Werkzeughälfte 2 gegenüber. Im
eingelegten Zustand der Folie 6 verbleibt jedoch zwischen
der Rückseite 9 der Folie 6 und
der feststehenden zweiten Werkzeughälfte 2 ein Zwischenraum,
um ein Kunststoffmaterial 21 (3) aufzunehmen.
Der Zwischenraum entspricht in seiner Höhe der Dicke bzw. der Wandstärke des späteren Kunststoffbauteiles.
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Zum
Einbringen des Kunststoffmaterials 21 in die Kavität 5 ist
im Bereich einer Trennebene zwischen der ersten und der zweiten
beweglichen Werkzeughälfte 3, 4 ein
Angussbereich ausgebildet, der in den 1 und 2 durch
einen Doppelpfeil A angedeutet ist. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist
der Angussbereich A angrenzend zu der Vorderseite 7 der
Folie 6 angeordnet. Nachfolgend wird davon ausgegangen,
dass das Kunststoffmaterial 21 ein Thermoplastmaterial
ist, wonach das Hinterformen der Folie entsprechend ein Hinterspritzen
ist. Alternativ dazu ist es jedoch in gleicher Weise möglich, das
Hinterformen der Folie mit einem reaktiven Kunststoffmaterial wie
z.B. ein PUR-Schaumsystem oder dergleichen durchzuführen.
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Die
Technologie eines Angussbereiches ist sowohl für das Spritzgießen von
Thermoplasten als auch für
reaktive PUR-Schaumsysteme
oder dergleichen allgemein bekannt, so dass an dieser Stelle darauf
nicht weiter eingegangen wird. Entscheidend für die vorliegende Erfindung
ist das Merkmal, dass der Angussbereich A nicht innerhalb der feststehenden Werkzeughälfte 2 vorgesehen
ist, was die Gestaltung der feststehenden Werkzeughälfte 2 wesentlich
vereinfacht und somit auch die Werkzeug- und Herstellungskosten
beträchtlich
herabsetzt.
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In
Entsprechung zu dem Verlauf voranstehend erläuterten Kavität 5 lässt sich
mittels der Werkzeugvorrichtung 1 ein relativ großflächiges gekrümmtes Kunststoffbauteil
herstellen. Die zu hinterspritzende Folie 6 wird jedoch
nur in dem Teil der Kavität 5 eingelegt,
der zwischen der feststehenden zweiten Werkzeughälfte 2 und der zweiten
unteren beweglichen Werkzeughälfte 4 definiert
ist (rechts in 1). Somit ist das schlussendlich
hergestellte Kunststoffbauteil nur in einem Teilbereich davon an
seiner Außenfläche mit
der Folie kaschiert. Weitere Einzelheiten der Positionierung der
Folie 6 in der Kavität 5 sind unter
erneuter Bezugnahme auf die 2 erläutert.
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Die
zweite bewegliche Werkzeughälfte 4 weist
eine Stufe 10 auf, die in einem Bereich angrenzend zu dem
Angusbereich A vorgesehen ist. Wenn die Folie 6 mit ihrer
Vorderseite 7 auf die Wandung 8 der zweiten beweglichen
Werkzeughälfte 5 aufgelegt ist,
grenzt ein Rand 11 der Folie 6, der dem Angussbereich
A zugewandt ist, an eine vertikale Fläche der Stufe 10 an.
Es ist zu verstehen, dass die in 2 gezeigten
Abmessungen nicht maßstabsgetreu
dargestellt sind.
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In
der Nähe
des Angussbereiches A und im wesentlichen gegenüberliegend der Stufe 10 ist
in der feststehenden oberen Werkzeughälfte 2 eine Halteeinrichtung 12 angeordnet.
Die Halteeinrichtung 12 ist in Form eines Stempels ausgebildet,
der sich im wesentlichen vertikal zu einer Wandung der Kavität bzw. senkrecht
zu einer Erstreckung der Folie 6 bewegen lässt. Hierzu
ist der Stempel 12 in einer Führungseinrichtung 13 geführt. An
seiner der Kavität 5 zugewandten
Seite verjüngt
sich der Stempel 12 zu einem schmalen Stift 14,
der in Abhängigkeit
der Position des Stempel 12 in die Kavität 5 hineinragen kann,
was nachstehend noch erläutert
ist. An seiner der Kavität 5 abgewandten
Seite ist der Stempel 12 mit einer Kegelfläche 15 versehen.
Angrenzend an die Kegelfläche 15 ist
in der Führungseinrichtung 13 ein
im wesentlichen senkrecht zur Längsachse
des Stempels 12 verschiebbarer Steuerstift 16 aufgenommen.
Der Steuerstift 16 weist an seiner Stirnseite eine Kegelfläche 17 auf,
die mit der Kegelfläche 15 des
Stempels 12 in Eingriff kommen kann.
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Nachstehend
sind im einzelnen der Füllvorgang
der Kavität 5 und
die Funktionsphase des Stempels 12 erläutert.
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Das
Hinterspritzen der Folie 6 mit dem Thermoplastmaterial 21 wird
zunächst
dadurch eingeleitet, dass die zweite untere bewegliche Werkzeughälfte 4 von
der feststehenden oberen Werkzeughälfte 2 wegbewegt und
dadurch die Kavität 5 geöffnet wird. Die
Folie 6 wird anschließend
wie unter Bezugnahme auf 2 erläutert in die zweite bewegliche
Werkzeughälfte 4 eingelegt,
wonach die bewegliche Werkzeughälfte 4 in
ihre Schließstellung
zurückverfahren wird.
In einem nächsten
Schritt wird das Thermoplastmaterial 21 in einer (nicht
gezeigten) Spritzgießmaschine
geeignet plastifiziert und homogenisiert und danach durch den Angussbereich
A hindurch aus Richtung der Vorderseite 7 der Folie 6 in
die Kavität 5 eingespritzt.
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Der
Schmelzestrom des Thermoplastmaterials 21 teilt sich beim
Eintreten in die Kavität 5 in
zwei Richtungen (in x-Richtung
in 2) auf. Wie durch Pfeile in der 2 angedeutet,
strömt
ein Teil der Thermoplastschmelze nach links in die Kavität 5,
die zwischen der ersten unteren beweglichen Werkzeughälfte 3 und
der feststehenden Werkzeughälfte 2 definiert
ist. Der andere Teil der Thermoplastschmelze strömt in der Darstellung in 2 nach
rechts in die Kavität 5,
die zwischen der zweiten unteren beweglichen Werkzeughälfte 4 und
der feststehenden Werkzeughälfte 2 definiert
ist. Im einzelnen strömt
dabei die Thermoplastschmelze über
die Stufe 10 hinweg direkt auf die Rückseite 9 der Folie 6 und
füllt somit sukzessive
die Kavität 5,
um in dieser Weise die Folie 6 zu hinterspritzen. Da die
Thermoplastschmelze aufgrund der Stufe 10 unmittelbar auf
die Rückseite 9 der
Folie 6 gelangt, ist dadurch ein unerwünschtes Überspritzen der Folie 6 verhindert,
so dass kein Schmelzematerial auf die Vorderseite 7 der
Folie 6 gelangen kann.
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Zu
Beginn des Füllvorgangs
ist der Steuerstift 16 in der Führungseinrichtung 13 nach
rechts (in die x-Richtung in 1) verfahren,
so dass seine Kegelfläche 17 in
Kontakt mit der Kegelfläche 15 des Stempels 12 kommt
und dadurch der Stempel 12 nach unten (y-Richtung) gedrückt wird.
Infolgedessen ragt der Stift 14, wie in 2 gezeigt,
in die Kavität 5 hinein.
In dieser Position dient der Stift 14 als ein sogenannter
Niederhalter für
den Rand 11 der Folie 6, so dass sich der Rand 11 nicht
von der Stufe 10 weg nach oben in die Kavität hinein
verformen kann. Hierdurch ist zusätzlich sichergestellt, dass
die Thermoplastschmelze beim Füllen
der Kavität 5 ausschließlich auf
die Rückseite 9,
nicht jedoch auf die Vorderseite 7 der Folie 6 gelangt.
Zum wirkungsvollen Niederhalten der Folie 6 in der Nähe der Stufe 10 ist
es ausreichend, dass die Stirnseite des Stiftes 14 in seiner
nach unten ausgefahrenen Stellung knapp oberhalb der Rückseite 9 positioniert
ist. Obschon dies möglich
ist, ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Stirnseite 18 in
Kontaktanlage mit der Rückseite 9 gelangt.
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Bei
fortschreitender Füllung
der Kavität 5 gelangt
die Thermoplastschmelze auch in einen Bereich unterhalb der Stirnseite 18 und
drückt
somit den Stift 14 bzw. den Stempel 12 nach oben
zurück (y-Richtung).
Zeitgleich mit fortschreitender Kavitätsfüllung wird der Steuerstift 16 nach
links (x-Richtung) bewegt, so dass seine Kegelfläche 17 außer Eingriff mit
der Kegelfläche 15 des
Stempels 12 gelangt. Somit hat der Stempel 12 in
der Führungseinrichtung 13 genügend Raum,
bedingt durch den Schmelzdruck in der sich füllenden Kavität nach oben
zurückzugleiten. In
der Führungseinrichtung 13 ist
ein (nicht gezeigter) Anschlag vorgesehen, so dass die Stirnseite 18 des Stiftes 14 bei
vollständig
gefüllter
Kavität 5,
d.h. bei vollständig
zurückbewegtem
Stempel 12 bündig
mit der Wandung der oberen feststehenden Werkzeughälfte 2 abschließt. In 3 ist
die zurückgezogene Position
des Stiftes 14 bzw. des Stempels 12 (in y-Richtung)
durch gestrichelte Linien angedeutet, wobei das Thermoplastmaterial,
das inzwischen die Kavität 5 gefüllt hat,
durch die Bezugsziffer 21 angedeutet ist.
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Der
Stempel 12 ist innerhalb der Führungseinrichtung 13 durch
eine Federeinrichtung 19 in Form einer Spiralfeder umfasst.
Die Spiralfeder 19 drückt
von unten gegen einen Vorsprung 12a des Stempels 12 und
spannt somit den Stempel 12 nach oben, d.h. in eine Richtung
weg von der Kavität 5 vor. Falls
durch ein Verschieben des Steuerstiftes 16 der Stempel 12 in
Richtung der Kavität 5 (y-Richtung)
bewegt wird, geschieht dies gegen die Federvorspannung der Spiral feder 19.
Wenn die Kegelfläche 17 des
Steuerstiftes 16 bei fortschreitender Füllung der Kavität 5 außer Eingriff
mit der Kegelfläche 15 des Stempels 12 gebracht
wird, unterstützt
die Federvorspannung der Federeinrichtung 19 zusätzlich zu
dem Innendruck in der Kavität 5 ein
Sich-nach-obenbewegen des Stempels 12. Hierdurch ist eine
zuverlässigere
Prozessführung
des Hinterspritzens sichergestellt. Zusätzlich kann in der Führungseinrichtung 13 eine
Verdrehsicherung 20 ausgebildet sein, die mit einer Seitenfläche des
Stempel 12 zusammenwirkt. Die Verdrehsicherung 20 verhindert
ein unnötiges Verdrehen
des Stempels 12 um eine Längsachse und unterstützt wirksam
die gewünschte
translatorische Bewegung des Stempels innerhalb der Führungseinrichtung 13.
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Die
voranstehend genannte Funktionsweise des Stempels 12 in
Verbindung mit dem schmalen Stift 14 an der Stirnseite
des Stempels 12 setzt nicht voraus, dass sich der Stempel 12 zu
diesem schmalen Stift 14 verjüngt. Alternativ hierzu ist
es ebenfalls möglich,
den Stempel 12 mit konstantem Durchmesser entlang seiner
Längsachse
auszubilden. Der in Bezug auf den schmalen Stift 14 dann
vergleichsweise größere Stirnseitenabschnitt
des Stempels 12, der in ausgefahrener Stellung in die Kavität 5 hineinragt, kann
in gleicher Weise die erläuterte
Funktion eines Niederhalters für
den Rand 11 der Folie 6 erfüllen.
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Das
fertige Kunststoffbauteil, das sich durch das voranstehend genannte
Verfahren bzw. durch die erläuterte
Werkzeugvorrichtung 1 herstellen lässt, eignet sich bspw. als
Schwellerverkleidung für
ein Kraftfahrzeug. Durch die Zweiteilung der beweglichen Werkzeughälften, d.h.
durch die erste untere bewegliche Werkzeughälfte 3 und die zweite
untere bewegliche Werkzeughälfte 4 wird
vorteilhaft erreicht, dass das fertige Kunststoffbauteil nur in
einem Teil davon mit der Folie 6 kaschiert ist. Dieser
Teil des Kunststoffbauteils liegt in einem Sichtbereich. Demgegenüber ist
das fertige Kunststoffbauteil in dem Bereich, der der ersten unteren
beweglichen Werkzeughälfte 3 entspricht,
nicht mit der hinterspritzten Folie 6 versehen. Statt dessen
wird dieser Bereich der Kavität
ausschließlich
mit dem Thermoplastmaterial gefüllt,
das somit auch die Außenfläche (in
Entsprechung zu der Vorderseite 7 der Folie 6)
des Kunststoffbauteils bildet. Hierdurch lässt sich vorteilhaft eine Einsparung
der Folie 6 erzielen, da das äußere Erscheinungsbild des fertigen
Kunststoffbauteils in diesem Bereich für den Kunden nicht ohne weiteres
erkennbar ist und somit keine größere Bedeutung
hat. Entsprechend ist bei der in 1 gezeigten
Ausführungsform
der Werkzeugvorrichtung 1 der Angussbereich A in einem
ungefähr
mittigen Bereich (x-Richtung)
der Kavität 5 in
bezug auf ihre Längserstreckung
angeordnet. Wie voranstehend erläutert
strömt
bei dieser Anordnung des Angussbereiches A die Kunststoffschmelze
sowohl in einem Bereich der Kavität 5 auf die Hinterseite 9 der
darin eingelegten Folie 6 als auch in einen weiteren Bereich
der Kavität 5,
in den keine Folie 6 eingelegt ist.
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Bei
einer großen
Längserstreckung
des Kunststoffbauteils senkrecht zu der Querschnittsebene der Zeichnung
(z-Richtung) können mehrere Stempel 12 entlang
einer Angusslinie vorgesehen sein. Hierdurch wird wirkungsvoll ein
Sich-Verformen des
Randes 11 weg von der Stufe 10 entlang der Längserstreckung
der Folie 6 verhindert. Zweckmäßigerweise können entlang
der Angusslinie mehrere Angussbereiche A in Form einer Kaskadenanspritzung
vorgesehen sein, die bei einer großen Längserstreckung der Folie 6 (z-Richtung)
eine schnellere und homogenere Füllung
der Kavität 5 ermöglichen.