DE10227636A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile - Google Patents

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Abstract

Zur Fertigung von mehrkomponentigen Kunststoff-Formteilen durch Spritzgießen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens eine Komponente unter Einsatz eines In-Mould-Compounders herzustellen. DOLLAR A Zur Herstellung von Mehrkomponentenanteilen mit Kernen oder Lagen aus Fasergewebe oder -vlies wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Wendeplattenmaschine mit zwei Arbeitsbereichen (A, B) einzusetzen. Dabei wird das Fasermaterial in dem Arbeitsbereich A in einer Werkzeugkavität zu einem Vorformling umgeformt, und gleichzeitig wird ein in einem vorhergehenden Takt gefertigter Vorformling im Arbeitsbereich B mit Kunststoff umspritzt oder Kunststoff wird angespritzt. Anschließend wird die Wendeplatte 6 um eine Axialachse verdreht, so daß der Vorformling vom Arbeitsbereich A in den Arbeitsbereich B transportiert wird, das fertige Kunststoff-Formteil wird entnommen, und der Herstellungstakt beginnt von vorn. DOLLAR A Optional ist eine zweite Spritzgießeinheit I vorgesehen, mit der bei Bedarf ein Additiv wie Härter, Binder oder dergleichen in die Kavität beim Bilden des Vorformlings eingespritzt werden kann.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile.
  • Mehrkomponentige Kunststoff-Formteile sind beispielsweise Ölwannen mit umlaufender Dichtung für Automobile, Gehäusedeckel mit umlaufender Dichtung, Strukturbauteile mit Dämpfelementen, Mehrfarbenbauteile etc. oder auch Strukturbauteile mit einem Kern oder einer Lage aus Fasermaterial wie Glasfasern oder Synthetikfasern und einem an- oder umspritzten Kunststoffkörper.
  • Aus der DE-A-198 48 26 ist es bekannt, ein mehrkomponentiges Kunststoff-Formteil, in diesem Fall ein Thermoplastteil mit einer eingespritzten Elastomerdichtung, in einem zweitaktigen Spritzgießvorgang herzustellen. Dazu wird in einem ersten Takt ein Grundkörper aus Thermoplast in einer Form mit rückziehbaren Kernen hergestellt. In einem zweiten Takt werden die Kerne zurückgezogen, und Elastomermaterial wird in die so entstehende Kavität eingespritzt.
  • Desweiteren sind sogenannte Wendeplattenmaschinen bekannt, bei denen zwischen einer beweglichen und einer festen Formaufspannplatte eine Wendeplatte auf einem Drehteller verdrehbar angeordnet ist. Die Wendeplatte trägt auf jeder Seite eine Werkzeughälfte, die mit einer Werkzeughälfte auf der festen Formaufspannplatte bzw. auf der beweglichen Formaufspannplatte zusammenwirken. Desweiteren ist der festen Formaufspannplatte bzw. beweglichen Formaufspannplatte je ein Einspritzaggregat zugeordnet. Bei geschlossenem Werkzeug wird in einem ersten Takt von einer ersten Spritzgießmaschine Kunststoffmaterial in die Kavität zwischen der festen Formaufspannplatte und der Wendeplatte einge spritzt, wodurch ein Spritzrohling hergestellt wird. Anschließend wird das Werkzeug geöffnet, die Wendeplatte wird um 180° verdreht, wobei der Rohling zur beweglichen Formaufspannplatte transportiert wird. Anschließend wird das Werkzeug wieder geschlossen, und Kunststoffmaterial von einer zweiten Spritzgießmaschine wird in die Kavität zwischen beweglicher Aufspannplatte und Wendeplatte mit dem darin befindlichen Rohling eingespritzt; gleichzeitig läuft ein weiterer erster Takt ab. Eine derartige Wendeplattenmaschine ist aus der WO 01/10624 A1 bekannt.
  • Bei den oben beschriebenen Verfahren werden stets nur einphasige, d.h. "reine" Kunststoffe verwendet. Aus Stabilitäts- oder Kostengründen besteht jedoch der Bedarf, Kohle- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe oder Kunststoffe mit anderen Füllmaterialien zu verwenden.
  • Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zur Herstellung mindestens einer Komponente eines mehrkomponentigen Kunststoff-Formteils einen In-Mould-Compounder zu verwenden.
  • In-Mould-Compounder an sich sind bekannt ( DE-PS-1 14 22 29 ). Sie umfassen einen Extruder, in dem Kunststoffmaterial plastifiziert wird, und einen Einspritzzylinder, in dem das plastifizierte Kunststoffmaterial, ggf. nunter Zwischenschaltung eines Druckspeichers, eingespeist wird und anschließend aus dem Einspritzzylinder in eine Form eingespritzt wird.
  • Erfindungsgemäß wird in dem Extruder eine mehrphasige Kunststoffmasse hergestellt, beispielsweise durch Zugabe von Glasfasermaterial, Kohlefasermaterial, Mischsystemen oder Füllstoffen zur Herstellung hochgefüllter Formmassen. Zur Herstellung von mehrkomponentigen Kunststoffteilen wird dieses Material als eine Komponente im Spritzgießvorgang verwendet. Andere Materialien können ebenfalls über einen In-Mould-Compounder vorbereitet und eingespritzt werden oder über eine andere bekannte Spritrgießeinheit. Als weitere Komponente eignen sich beispielsweise Elastomere in Form von vernetzenden Kunststoffen, Gummi oder LSR oder thermoplastische Elastomere.
  • Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, zur Herstellung von Kunststoff Formteilen mit einem Kern oder Lagen aus Fasermaterial eine Spritzgießmaschine mit zwei Arbeitsbereichen, vorzugsweise in Form einer Wendeplatte, zu verwenden. Dabei wird in dem ersten Arbeitsbereich ein Vorprodukt aus Fasermaterial zu einem Vorformling umgeformt, und gleichzeitig wird im zweiten Arbeitsbereich ein Vorformling einem Spritzgießvorgang unterzogen, d.h. Kunststoffmaterial wird an den Vorformling angespritzt oder der Vorformling wird mit Kunststoffmaterial umspritzt. Anschließend wird das fertige Kunststoff-Formteil aus dem zweiten Arbeitsbereich entnommen, und der im ersten Arbeitsbereich gefertigte Vorformling wird über die Wendeplatte in den zweiten Arbeitsbereich transportiert.
  • Auf diese Weise sind in einer Maschine das Umformen des Vorproduktes und das Fertigen des Endproduktes integriert, und Strukturbauteile, die höchsten mechanischen Ansprüchen genügen, können hergestellt werden.
  • Als Vorprodukte eignen sich insbesondere Gewebe- oder Vliesmaterialien aus Glas-, Natur-, Kohle- oder Synthetikfasern, vorzugsweise in Form eines Endlosbandes; das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein Thermoplast.
  • Konventionelle Wendeplattenmaschinen sind insbesondere für den Einsatz mit zwei Einspritzaggregaten geeignet. Ein derartiger Aufbau kann auch erfindungsgemäß eingesetzt werden, um beim Bilden des Vorformlings ein Additiv in den zweiten Arbeitsbereich einzuspritzen. Dieses Additiv kann beispielsweise ein Härter sein, um Synthetikfasern auszuhärten, ein Binder, um ein Aufweiten des Vorformlings beim Öffnen der Form zu verhindern, ein Kunststoffmaterial oder ein Zusatzstoff sein, der die Haftung des Fasermaterials mit dem später einzuspritzenden Kunststoff verbessert.
    •
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
  • Die Figur zeigt eine Spritzgießmaschine mit einer festen Formaufspannplatte 2, einer beweglichen Formaufspannplatte 4 und einer Wendeplatte 6. Die Formaufspannplatten tragen Formwerkzeuge 3, 5, die zusammen mit der Wendeplatte 6. Kavitäten zum Herstellen von Kunststoff-Formteilen bilden. Die Wendeplatte 6 und die bewegliche Formaufspannplatte 4 sind axial verschieblich, wobei die bewegliche Formaufspannplatte 4 über Holme 8, die durch die feste Formaufspannplatte geführt sind, auf die feste Formaufspannplatte 2 zu- oder von ihr wegbewegt wird. Weiterhin dargestellt sind ein Antrieb 10 sowie (schematisch) ein erstes Einspritzaggregat I und ein zweites Einspritzaggregat II.
  • Der gesamte Aufbau aus Antrieb und Formaufspannplatten ist auf einem Modulrahmen 20 gelagert, der seinerseits auf einem Maschinenbett 35 der Spritzgießmaschine befestigt ist.
  • Bei dem dargestellten Aufbau sind zwischen der beweglichen Formaufspannplatte 4 und der Wendeplatte 6 ein erster Arbeitsbereich A und zwischen der Wendeplatte 6 und der festen Formaufspannplatte 2 ein zweiter Arbeitsbereich B gebildet. Bei geöffneten Formwerkzeugen wird ein Fasermaterial in die Formkavität des ersten Arbeitsbereichs A vorzugsweise in Form eines Endlosbandes eingebracht, wie durch den Pfeil P angedeutet ist. Anschließend werden die Formwerkzeuge durch Bewegen der beweglichen Formaufspannplatte 4 und der Wendeplatte 6 auf die feste Formaufspannplatte zu geschlossen, und im ersten Arbeitsbereich wird ein Vorformling gebildet, während gleichzeitig in der Kavität des zweiten Arbeitsbereichs B ein bereits gefertigter Vorformling mit Kunststoff mittels des zweiten Einspritzaggregats II umspritzt wird.
  • Anschließend werden die Formwerkzeuge wieder geöffnet, das fertige Kunststoffteil wird aus dem Arbeitsbereich B entfernt, und durch Drehen der Wendeplatte wird der gefertigte Vorformling in den Arbeitsbereich B transportiert, und ein weiterer Abschnitt des Fasermaterials wird in den Bereich A gefördert, so daß ein weiterer Maschinentakt beginnen kann. Das in der Figur dargestellte Einspritzaggregat I ist optional und kann bei Bedarf dazu verwendet werden, beim Bilden des Vorformlings ein Additiv in die Kavität des ersten Arbeitsbereiches A einzuspritzen.
  • In der Figur sind als Einspritzaggregate Einspritzschnecken-Vorrichtungen dargestellt; statt dessen oder in Kombination damit können auch In-Mould-Compounder verwendet werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines mehrkomponentigen Kunststoff-Formteils in einem mehrstufigen Spritzgießvorgang, wobei man zur Herstellung mindestens einer Komponente Kunststoffmaterial in einem Extruder mit Zuschlagstoffen aufbereitet und über eine Einspritzeinheit in eine Form einspritzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe Glasfasern oder -kugeln, Kohlefaser und/oder Füllstoffe sind.
  3. Vorrichtung zum Herstellen mehrkomponentiger Kunststoff-Formteile mit mindestens einem Formwerkzeug, und einer Formwechseleinrichtung und mehreren Spritzgießeinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spritzgießeinheiten ein Extruder mit einem Einspritzzylinder ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwechseleinrichtung bewegbare Kerne einer Form aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formwechseleinrichtung eine Wendeplatte ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines mehrkomponentigen Kunststoff Formteils auf einer Spritzgießmaschine mit zwei Arbeitsbereichen, vorzugsweise in Form einer Wendeplatte, wobei man taktweise ein Vorprodukt aus Fasermaterial in den ersten Arbeitsbereich einbringt und zu einem Vorformling umformt und gleichzeitig in dem zweiten Arbeitsbereich einen Vorformling, der in einem vorhergehenden Takt ausgebildet wurde, in einem Spritzgießvorgang weiterverarbeitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei man in den Spritzgießvorgang im zweiten Arbeitsbereich Kunststoffmaterial an den Vorformling anspritzt oder ihn damit umspritzt.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei man bei der Bildung des Vorformlings ein Additiv wie Härter, Binder, Kunststoffmaterial, haftungsverbessernde Zusätze oder dergleichen in den ersten Arbeitsbereich in einem Spritzgießvorgang einspritzt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–8, das Vorprodukt ein Fasergewebe oder ein Faservlies aufweist und die Fasern vorzugsweise Glas-, Kohle-, Natur- oder Synthetikfasern sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, wobei das Vorprodukt dem ersten Arbeitsbereich als Bahnmaterial, vorzugsweise als Endlosbahn zugeführt wird.
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