DE102004044843A1 - Molding plastic onto rear side of film involves injection of plastic from front side of film from which it flows over step near gate area into space at rear of film in molding cavity - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinterformen einer Folie mit einem Kunststoffmaterial, und eine Werkzeugvorrichtung zu dessen Durchführung.The The invention relates to a method for molding a film with a plastic material, and a tooling device for the same Execution.
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.components made of plastic that completely or partially with a molded behind with a plastic material Foil and / or other reference material are provided in recent years, especially in the field of automotive engineering Increased collection. conventional In such components, the plastic material is from a back side the film molded, or reactive materials from the back the film in a cavity of a Tool introduced to unwanted overspray the front the foil used as a decoration surface serves, reliable to prevent.
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.The previously known method of production of such molded plastic components However, subject to the disadvantage that due to the injection molding of the plastic material from the rear of the film sprues, cooling holes and the like within a tool half to be provided. this leads to to a very high complexity of the tool and thus makes the manufacturing process of such behind-molded plastic components very expensive.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Hinterformen einer Folie mit einem Kunststoffmaterial technisch zu vereinfachen.Corresponding the invention has the object, a method for undercutting to simplify technically a film with a plastic material.
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.These The object is achieved by a method having the features of the patent claim 1 solved. Advantageous developments of the invention are in the dependent claims 2 to 12 defined.
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.The inventive task is further characterized by a tool device with the features solved by claim 13. Advantageous developments of the tool device according to the invention are in the dependent claims 14 to 21 defines.
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.at borders the inventive method an edge of the film, a gate area of the tooling device facing, in a cavity the tool device to a stage. The plastic material is essentially from the direction of a front side of the film in the cavity the tool device introduced, wherein the plastic material at filling the cavity over the Stage flows on a rear side of the film. Furthermore, at least a holding device may be provided which in the tool device essentially nearby the step and the sprue area is arranged. The holding device at least during the beginning of the filling the cavity in juxtaposition brought with the back of the film.
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.In Advantageous development of the invention is the plastic material a thermoplastic material, with which the foil at its rear side is injected behind. Alternatively, it may be in the plastic material also be a reactive material with which the foil forms behind becomes. The reactive plastic material may, for example, a PUR foam system or to be like that.
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.Of the essential advantage of the method according to the invention is that the back-molding of the films with a thermoplastic material, or the Hinterformen the film with a reaction foam system or the like, from the front of the film, whereby an embodiment of the tool halves as a result of an outside From this lying gate area is much easier. Corresponding the cost of producing the tool halves is considerably reduced. Under the "front side" of the film is in To understand in this context the page that in the finished Plastic component lies in the field of vision and thus the outer surface of the Component forms. Furthermore, in the cavity of the tool device formed step, bordered by the edge of the film, sure that the plastic material when flowing into the cavity directly on or on the back of the film passes without it to an undesirable so-called over-spraying the front of the slide comes. This is supplemented by the holding device ensured during the the beginning of the filling the cavity in juxtaposition brought with the back of the film. By such a positioning the holding device is effectively prevented that the edge deform the film away from the step into the cavity.
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.The holding device can expediently be designed in the form of a punch, which can be either spring-loaded or else moved by means of an actuator device or the like in the direction of the rear side of the film. For this purpose, the stamp is slidably mounted in a guide device. In an advantageous embodiment of the invention, the holding device or the stamp may be biased in the direction of the rear side of the film. This can be achieved, for example, by means of a spiral spring or the like, which comprises the stamp and presses it against the rear side of the film. The dimensions of the stamp and the Federvorspan In this case, the setting is preferably set such that the stamp is automatically brought into the position in opposition to the rear side of the film without further control means.
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.In an alternative advantageous embodiment of the invention can the holding device by an actuator or the like be externally operated in the direction of the rear side of the film. This can be a the rear side of the film opposite end of the holding device a conical surface exhibit. The actuator can be used as a control pin with a conical stone surface be formed, which is also approximately perpendicular in the guide device slidably received to the direction of movement of the holding device is. The conical surface the holding device with the conical end face of the actuator interacts when the actuator device moves in the direction of Holding device is moved. If the cone face of the Actuator pushes against the conical end face of the holding device is according to the holding device down, i. in the direction of Rear side of the film moves, causing the holding device in juxtaposition is brought with the back of the film.
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.alternative can the actuator from a hydraulic cylinder, a Pneumatic cylinder or the like exist. Any actuator devices are possible for driving the holding device, which is a translational Movement of the holding device in the direction of the film or its rear side guarantee.
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.In Advantageous development of the invention, the holding device, if the cavity essentially filled is turned off from the back of the slide again. This is that is, the distance of the holding device from the rear side of the film increased. This Parking the holding device can e.g. done automatically in the way that in the cavity incoming Plastic material passes under the front side of the holding device, such that when the internal pressure in the cavity rises, the holding device, possibly against the force of the spring preload, from the rear of the Foil is pushed away. In externally actuated Holding device, the actuator device with increasing cavity filling so controlled so that it moves away from the conical surface of the holding device is and its cone face except Engagement with the conical surface the holding device passes. As a result, the holding device wins in their leadership facility Space to move up from the back of the film.
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.In Advantageous development of the invention, the sprue area arranged on one edge of the cavity be. Alternatively, the gate area may also be substantially in one central area of the cavity be arranged. This is particularly advantageous if the finished plastic component has an area that is not visible the observer lies and in the corresponding also no hinterformte Foil is provided. In other words, this corresponds to the central area of the cavity approximately a center of the finished plastic component, wherein the edge of the Foil adjacent to this central area and the plastic component from the area in an adjoining section to one corresponding component edge only from the plastic material without the molded film. Thus, the plastic component only in his field of view is equipped with the comparatively expensive film, which leads to a reduction of production costs.
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.Conveniently, can in the inventive method the plastic material over a plurality of sprue areas extending along a longitudinal extent the film are arranged, injected or introduced into the cavity become. This provides a faster and more homogeneous filling of the cavity especially in the production of a large-area component safely. In Correspondence to the plurality of gate areas may further also a plurality of holding devices in the tool device be arranged to hold down the film at its rear serve and thus effectively overspray on the front prevent the foil.
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.In Corresponding to the method according to the invention comprises the tool device according to the invention a sprue area, essentially at the front the film or disposed adjacent to the front of the film is. In a cavity the tool device is formed a step, so that the Plastic material at filling the cavity over the Stage flows on a rear side of the film. Optionally, the tool device additionally have at least one holding device which is substantially in near the Stage is arranged and moved relative to the back of the film can be.
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.Conveniently, is the holding device at the beginning of the filling of the cavity in juxtaposition brought with the back of the film. This is the holding device as a hold-down and prevents the film from deforming from the step into the cavity, creating a disadvantageous overspray the front of the film is avoided.
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.In an advantageous embodiment of the invention, the holding device may be biased for example by means of a spiral spring or the like in the direction of the rear side of the film. As a result, it is ensured without further foreign operation that the Hal teeinrichtung is brought to the beginning of the filling of the cavity in the position in opposition to the rear side of the film. Alternatively, the holding device can also be moved by means of an actuator device or the like in the direction of the rear side. Each of these two variants has in common that the holding device is moved away from the rear side of the film with increasing cavity filling, for example due to an increasing mold cavity pressure, wherein the plastic material flowing into the cavity passes under the end face of the holding device and presses it accordingly away from the film rear side ,
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further Advantages and embodiments of the invention will become apparent from the Description and attached drawing.
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.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The Invention is based on an exemplary embodiments schematically shown in the drawing and is below under Referring to the drawings described in detail.
Im folgenden ist eine mögliche Ausführungsform einer Werkzeugvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen erläutert.in the following is one possible embodiment a tool device for carrying out the method according to the invention explained in detail.
In
Die
erfindungsgemäße Werkzeugvorrichtung
Zum
Hinterformen einer Folie
Zum
Einbringen des Kunststoffmaterials
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
In
Entsprechung zu dem Verlauf voranstehend erläuterten Kavität
Die
zweite bewegliche Werkzeughälfte
In
der Nähe
des Angussbereiches A und im wesentlichen gegenüberliegend der Stufe
Nachstehend
sind im einzelnen der Füllvorgang
der Kavität
Das
Hinterspritzen der Folie
Der
Schmelzestrom des Thermoplastmaterials
Zu
Beginn des Füllvorgangs
ist der Steuerstift
Bei
fortschreitender Füllung
der Kavität
Der
Stempel
Die
voranstehend genannte Funktionsweise des Stempels
Das
fertige Kunststoffbauteil, das sich durch das voranstehend genannte
Verfahren bzw. durch die erläuterte
Werkzeugvorrichtung
Bei
einer großen
Längserstreckung
des Kunststoffbauteils senkrecht zu der Querschnittsebene der Zeichnung
(z-Richtung) können mehrere Stempel
Claims (21)
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ID=36011468
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