DE102018128958A1

DE102018128958A1 - Verfahren zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen

Info

Publication number: DE102018128958A1
Application number: DE102018128958.8A
Authority: DE
Inventors: Maurizio Bazzo
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2019-05-29
Also published as: CN110000990A; US11731328B2; CN110000990B; JP6938834B2; JP2019093708A; US11167461B2; US20190160718A1; US20220024089A1

Abstract

Das Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften, beispielsweise mit unterschiedlichen Farben, ausgebildeten Gegenständen erfolgt in einem einzigen Einspritzzyklus, in dem der erste und der zweite Kunststoff mittels der ersten und zweiten Einspritzdüsen (1, 2, 3; 4, 5, 6), die gemäß spezifischen Modi gesteuert werden, um die Form und/oder die Position der Bindenaht (L) zu definieren, in eine erste und in eine zweite Zone (S1, S2) des Formhohlraums (S) eingespritzt werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen.
Die Formulierung „unterschiedliche Eigenschaften“ wird verwendet, um in der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen Kunststoffe, welche die gleiche Zusammensetzung, aber unterschiedliche Farben aufweisen, um Gegenstände mit zwei oder mehr unterschiedlichen Farben zu erhalten, oder Kunststoffe, die unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, um bei dem gleichen Gegenstand ästhetisch oder strukturell unterschiedliche Zonen, beispielsweise mit größerer oder geringerer Steifigkeit, oder sogar beide Unterschiede zu erhalten, anzugeben.
Die Erfindung betrifft besonders vorteilhaft das Formen von Bauteilen mit großen Abmessungen, beispielsweise in der Automobilindustrie (Stoßfänger, Spoiler usw.), bei denen aus ästhetischen und/oder strukturellen Gründen die vorgenannten Unterscheidungen erforderlich sind.
Stand der Technik
Was das Herstellen derart gefertigter Gegenstände anbelangt, sieht das herkömmliche Verfahren typischerweise die Verwendung von Rotationsformen zwischen zwei (oder mehr) Stationen für die Einspritzung der zwei (oder mehr) unterschiedlichen Materialien vor.
Beispielsweise sehen, was ein Herstellen eines zweifarbigen Gegenstands, wie etwa einer Linse der Rückleuchte, anbelangt, die Formungsphasen zunächst die Einspritzung des Materials mit einer ersten Farbe in einen ersten Hohlraum vor, um den ersten Teil auszubilden. Die Form wird dann geöffnet, um 180° gedreht und wieder geschlossen - für die nachfolgende Einspritzung des zweiten Materials und die Ausbildung des zweiten Teils, der mit den ersten Teil verbunden wird.
Diese Formen sind sehr kompliziert herzustellen und somit teuer, bedingen relativ lange Formungszeiten und erfordern häufige Wartungsarbeiten. Ferner ist die Bindenaht zwischen den zwei (oder mehr) Teilen des Formgegenstands eindeutig und streng bestimmt und, außer nach einem Modifizieren der Form, nicht für Veränderungen zugänglich, die möglicherweise für ein Verbessern des ästhetischen Ergebnisses der Formgegenstände geeignet sein könnten.
Das Dokument US 5,556,582 beschreibt ein System zum Steuern der Einspritzdüsen einer Spritzgießvorrichtung, bei dem jede Einspritzdüse einzeln gesteuert werden kann, um die Qualität der Formteile zu verbessern, wobei ein einziger Kunststoff verwendet wird.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die vorgenannten Nachteile auszuräumen und das Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen zu ermöglichen, ohne Rotationsformen verwenden zu müssen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, die Ausgestaltung der Bindennaht/-nähte zwischen den unterschiedlichen Materialien hinsichtlich Form und Position anpassen zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es in einem einzigen Einspritzzyklus ausgeführt wird, der aus Folgendem besteht:

- Bereitstellen einer Form, die wenigstens einen Hohlraum aufweist, in dem wenigstens eine erste und eine zweite Zone identifiziert sind, die in Verbindung miteinander angeordnet sind und denen jeweilige erste und zweite Einspritzdüsen mit gesteuertem Öffnen und Schließen zugeordnet sind, die entsprechend mit wenigstens einem ersten Kunststoff und einem zweiten Kunststoff, welche die unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen, beschickt werden,
- Einspritzen des ersten und des zweiten Kunststoffs entsprechend in die erste und in die zweite Zone des Formhohlraums mittels der ersten und zweiten Einspritzdüsen, um jeweilige Fließfronten auszubilden, deren Aufeinandertreffen wenigstens eine Bindenaht erzeugt,
- Steuern der ersten und zweiten Einspritzdüsen gemäß spezifischen Modi, um die Form und/oder die Position der wenigstens einen Bindenaht zu definieren.

Durch diese Lösungsidee werden die folgenden erheblichen Vorteile erreicht:

• Herstellungsvereinfachung und kleine Abmessungen der Form,
• Niedrigere Formkonstruktions-/Produktionskosten,
• Geringere Wartung;
• Höhere Produktivität;
• Flexibilität der Form und Position der Bindenaht zwischen den unterschiedlichen eingespritzten Materialien.

Was die Produktion großer Gegenstände, wie beispielsweise Stoßfänger für Kraftfahrzeuge, anbelangt, erfolgt die Einspritzung typischerweise unter Verwendung einer Mehrzahl von Einspritzdüsen, die entlang des Hohlraums der Form angeordnet sind und sequenziell oder kaskadiert gesteuert werden. Der Formungszyklus sieht eine Füllphase, in der die Einspritzdüsen gemäß einer voreingestellten Reihenfolge geöffnet werden, um den Formhohlraum fortschreitend zu füllen, und eine nachfolgende Phase zum Verdichten des in den Formhohlraum eingespritzten Kunststoffs vor.
Die vorgenannten spezifischen Modi können in der Füllphase und/oder in der Verdichtungsphase ausgeführt werden.
Insbesondere kann, um die Position der Bindenaht zu definieren, das Öffnen der wenigstens einen Einspritzdüse mit Bezug auf die anderen Einspritzdüsen vorgezogen oder verzögert werden, und kann, um die Form der Bindenaht zu definieren, wenigstens eine der Einspritzdüsen allmählich und nur teilweise geöffnet werden und wenigstens eine der Einspritzdüsen teilweise geschlossen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen, die dazu ausgestaltet ist, das vorgenannte Verfahren auszuführen.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun ausführlich beschrieben - unter Bezugnahme auf ein nicht einschränkendes Beispiel, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist, wobei:

- 1 eine teilweise und schematische perspektivische Ansicht ist, die allgemein die wesentlichen Bauteile einer erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung zum Erhalten eines Stoßfängers für Kraftfahrzeuge zeigt,
- 2 eine Draufsicht auf 1 ist,
- 3 in größerem Maßstab den Stoßfänger von 1 zeigt und
- 4 die Vergrößerung zeigt, die durch den Pfeil IV von 3 angegeben ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die folgende Beschreibung betrifft eine konkrete Ausführungsform der Erfindung, insbesondere bezüglich des Formens eines Stoßfängers für Kraftfahrzeuge, die jedoch in keiner Weise als einschränkend anzusehen ist. Die Erfindung betrifft auch das Spritzgießen von Gegenständen jeder/s Art und Typs, die durch zwei oder mehr Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften hinsichtlich ästhetischer Aspekte, insbesondere von Farbe und/oder strukturellen Eigenschaften, ausgebildet sind.
1 zeigt schematisch den Stoßfänger S, d. h. den Formhohlraum zum Formen desselben, und sie stellt völlig allgemein und im Wesentlichen eine Vorrichtung zum sequenziellen Spritzgießen zum Formen desselben dar. Bei dieser Schematisierung umfasst die Anlage sechs Einspritzpunkte, die in zwei Dreiergruppen A, B, C und A', B', C' bereitgestellt sind, die in der Nähe der miteinander verbundenen Endzonen S1, S2 des Formhohlraums S angeordnet sind.
Die Einspritzpunkte A, B, C und A', B', C' bestehen in einer völlig herkömmlichen Weise (beispielsweise wie in der US-2015/0266216 im Namen des betreffenden Anmelders beschrieben und dargestellt) in Einspritzdüsen 1, 2, 3 und 4, 5, 6, die durch zwei verschiedene Verteiler 13, 14 von Kunststoff, beispielsweise mit zwei unterschiedlichen Farben, beschickt werden. Jede Einspritzdüse 1, 2, 3 und 4, 5, 6 umfasst in einer herkömmlichen Weise eine jeweilige Düse und einen Ventilstift, der mittels eines jeweiligen hydraulischen, pneumatischen oder vorzugsweise elektrischen Aktuators 7, 8, 9 und 10, 11, 12 zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verlagerbar ist. Die Aktuatoren 7-12 werden durch eine Elektronikeinheit 15 gesteuert, die zum Steuern der Position und Verlagerungsgeschwindigkeit des Ventilstifts jeder Einspritzdüse 1, 2, 3 und 4, 5, 6, oder von Gruppen dieser Einspritzdüsen, zwischen der Öffnungs- und Schließposition programmierbar ist.
Der Formungsprozess kann typischerweise in einer sequenziellen Einspritzung bestehen, die eine Füllphase - gleichzeitig oder zu unterschiedlichen Zeiten - der Zonen S1, S2 des Formhohlraums S, in der die Einspritzdüsen 1, 2, 3 und 4, 5, 6 in vorab festgelegten Reihenfolgen zum fortschreitenden Einbringen des Kunststoffs in diese Zonen S1, S2 geöffnet werden, und eine nachfolgende Phase zum Verdichten der so eingespritzten Kunststoffe vorsieht.
Während der Füllphase bilden der Kunststoff mit der ersten Farbe und derjenige mit der zweiten Farbe, die in die Form eingebracht werden, zwei Fließfronten aus, die sich in entgegengesetzten Richtungen von den Zonen S1, S2 hin zur mittigen Zone des Hohlraums S vorwärts bewegen und deren Aufeinandertreffen die in den 3 und 4 mit L schematisierte Bindenaht erzeugt, die an dem Formteil allgemein sichtbar wäre.
Gemäß dem Unterscheidungsmerkmal der Erfindung ist die Elektronikeinheit 15 zum Definieren der Form und/oder der Position der Bindenaht L durch Steuern der Motoren 7-12 und somit der Einspritzdüsen 1-6 ausgestaltet.
Beispielsweise kann durch Vorziehen oder Verzögern des Öffnens einer oder mehrerer der Einspritzdüsen 1, 2, 3 oder der Einspritzdüsen, 4, 5, 6 während der Füllphase die Bindenaht L auf eine Seite, wie in 4 mit L' angegeben, oder auf die gegenüberliegende Seite L" verlagert werden. Im Grunde genommen kann die Bindenaht sich somit parallel zu sich selbst verschieben, beispielsweise bis sie in einer nicht ästhetischen Zone, wie beispielsweise einer Rippe des Stoßfängers S, positioniert ist. In diesem Fall ist die Bindenaht im Grunde genommen von außen unsichtbar.
Die Form der Bindenaht L (oder L' oder L") kann ebenfalls modifiziert werden, so dass sie beispielsweise bogenförmig statt gerade geformt ist, wenn wenigstens eine der Einspritzdüsen 1, 2, 3 oder der Einspritzdüsen 4, 5, 6 allmählich und nur teilweise geöffnet wird oder teilweise geschlossen wird.
Dies sind ganz klar nur einige der Möglichkeiten eines Modifizierens der Position und Form der Bindenaht L, das mit spezifischen Modi durch die Steuereinheit 15 sowohl in der Füllphase als auch in der Verdichtungsphase erfolgen kann.
Offensichtlich können anders als der Stoßfänger S geformte Teile eine Anzahl, ein Positionieren und spezifische Einspritzmodi erfordern, die sich von den in dem Beispiel beschriebenen unterscheiden, aber dennoch zum Steuern und Definieren der Form und/oder der Position der oder jeder Bindenaht an dem Formteil ausgelegt sind. In all diesen Fällen ermöglicht ein Positionieren und Halten einer oder mehrerer Einspritzdüsen in einer teilweisen Öffnungs-/Schließposition ein Definieren der Form der Bindenaht, und das Vorziehen/Verzögern des Öffnens einer oder mehrerer der Einspritzdüsen ermöglicht ein Definieren des Positionierens der Bindenaht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5556582 [0007]
US 2015/0266216 [0019]

Claims

Verfahren zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem einzigen Einspritzzyklus ausgeführt wird, der aus Folgendem besteht: - Bereitstellen einer Form, die wenigstens einen Hohlraum (S) aufweist, der wenigstens eine erste und eine zweite Zone (S1, S2) aufweist, die in Verbindung miteinander angeordnet sind und denen jeweilige erste und zweite Einspritzdüsen (1, 2, 3; 4, 5, 6) mit gesteuertem Öffnen und Schließen zugeordnet sind, die entsprechend mit wenigstens einem ersten Kunststoff und einem zweiten Kunststoff, welche die unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen, beschickt werden, - Einspritzen des ersten und des zweiten Kunststoffs entsprechend in die erste und in die zweite Zone (S1, S2) des Formhohlraums (S) mittels der ersten und zweiten Einspritzdüsen (1, 2, 3; 4, 5, 6), um jeweilige Fließfronten auszubilden, deren Aufeinandertreffen wenigstens eine Bindenaht (L) erzeugt, - Steuern der ersten und zweiten Einspritzdüsen gemäß spezifischen Modi, um die Form und/oder die Position der wenigstens einen Bindenaht (L) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Füllphase, in der die ersten und zweiten Einspritzdüsen (1, 2, 3; 4, 5, 6) gemäß vorab festgelegten Reihenfolgen geöffnet werden, um die erste und zweite Zone (S1, S2) des Formhohlraums (S) fortschreitend mit dem ersten und zweiten Kunststoff zu füllen, und eine nachfolgende Phase zum Verdichten des in den Formhohlraum (S) eingespritzten Kunststoffs vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen wenigstens einer Einspritzdüse mit Bezug auf die anderen Einspritzdüsen entweder vorgezogen oder verzögert wird, um die Position der Bindenaht (L; L'; L") zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Einspritzdüsen teilweise geschlossen wird, um die Form der Bindenaht (L) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Einspritzdüsen allmählich und nur teilweise geöffnet wird, um die Form der Bindenaht (L) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der spezifischen Modi in der Füllphase ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der spezifischen Modi in der Verdichtungsphase ausgeführt wird.
Vorrichtung zum Spritzgießen von durch Kunststoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften ausgebildeten Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu ausgestaltet ist, das Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche auszuführen.