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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schubkastens
gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Schubkästen, die
ganz oder überwiegend aus
Kunststoff, beispielsweise aus Polystyrol, hergestellt sind, erweisen
sich insbesondere für
den Einsatz in Küchenmöbeln als
besonders zweckmäßig, weil
sie einfach und kostengünstig
herstellbar sind, ein geringes Gewicht aufweisen und eine glatte,
unempfindliche und leicht zu reinigende Oberfläche aufweisen, und in letzter
Zeit vor allem auch deshalb, weil die verwendeten Kunststoffmaterialien
problemlos recycelt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die umlaufende Zarge des Schubkastens und
die obere oder innere Wand des Bodens in einem Stück aus Kunststoff
gespritzt sind, da dann die gesamte Innenfläche des Schubkastens keinerlei
Fugen aufweist, in denen sich Schmutz festsetzen könnte. Außerdem ist
es bei der Herstellung im Kunststoff-Spritzverfahren problemlos
möglich,
die Innenecken und -kanten so auszurunden, daß sie leicht gesäubert werden
können.
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Aus
Kosten- und Gewichtsgründen
und wegen der unvermeidlichen Schwindung des Kunststoffmaterials
ist es jedoch in der Regel nicht möglich, den Kunststoffboden
des Schubkastens so massiv zu gestalten, daß er für sich allein eine ausreichende Tragfähigkeit
besitzt. Zwar wäre
es im Prinzip möglich,
den Boden an der Unterseite mit angeformten Versteifungsrippen zu
versehen, wie es die
DE
85 07 436 U1 und die
DE 12 98 257 A beschreiben, doch wird diese
Lösung
den heutigen Qualitätsvorstellungen
nicht gerecht, weil sich die Anbindungsstellen der Versteifungsrippen
an den Schubkastenboden auf der Bodenoberseite in Form von Einfallstellen
abzeichnen und weil, wenn der Schubkasten nicht im Möbelteil
eingebaut ist, die Versteifungsrippen an der Unterseite des Schubkastenbodens
frei zugänglich und
sichtbar sind, so daß der
Schubkasten insgesamt wenig solide wirkt und nicht dem heutigen
Publikumsgeschmack entspricht.
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Als
Bodenversteifung wird deshalb zumeist eine Spanplatte eingesetzt,
die die aus Kunststoff bestehende obere Wand des Schubkastenbodens
auf ganzer Fläche
unterfängt
und in hierfür
vorgesehene Führungsnuten
in den Seitenwänden
des Schubkastens eingeschoben wird. Diese Bauweise erfordert jedoch
einen erhöhten
Montageaufwand, weil die Spanplatte geeignet zugeschnitten und dann in
einem gesonderten Arbeitsgang in die Führungsnuten eingeschoben werden
muß. Dieser
Vorgang ist deshalb besonders problematisch, weil die Spanplatte
in den Führungsnuten
möglichst
kein Spiel aufweisen soll. Auch bei einer späteren Entsorgung des Schubkastens
erweist sich diese Bauweise als nachteilig, weil die verschiedenen
Materialien zunächst
wieder voneinander getrennt und dann auf unterschiedlichen Wegen
entsorgt oder recycelt werden müssen.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 6 917 981 U1 ist ein doppelwandiger Schubkasten
bekannt, bei dem eine untere Bodenwand versteifende Rillen oder
Sicken aufweist, die sich in Richtung einer gegenüberliegenden
oberen Bodenwand wölben, diese
am Scheitelpunkt berühren
und dort mit ihr verschweißt
sein können.
Der Schubkasten kann im Blasverfahren in einer entsprechenden Form
hergestellt werden. Die Steifigkeit des Schubkastenbodens wird zwar
durch die Verschweißung
mit den Wölbungen
erhöht,
eine weitere Erhöhung
der Steifigkeit ist jedoch wünschenswert.
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Aus
der
DE 43 16 268 A1 ist
ein Verfahren zum Spritzgießen
von Möbelteilen
aus Kunststoff bekannt, bei dem bei Anwendung des Gasinnendruckverfahrens
das Gas in mindestens zwei verschiedene Profilbereiche eines Hohlprofils
injiziert wird. Durch Ausbildung einer Einschnürung im Außenprofil einer Wand zwischen
den verschiedenen Profilbereichen wird an dieser Stelle eine Barriere
gebildet, so daß voneinander
getrennte Gasblasen gebildet werden. Auf diese Weise kann eine Schubkastenzarge hergestellt
werden, die ein Hohlprofil mit einem oberen und einem unteren Hohlraum
mit jeweils weitgehend einheitlicher Wandstärke aufweist und durch die
dazwischenliegende Einschnürung
versteift wird. Der Boden eines Schubkastens muß jedoch gegen Kräfte vertikal
zu seiner Fläche
versteift werden. Starke Einschnürungen
des Bodens sind daher zu vermeiden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung eines
Schubkastens zu schaffen, der einen hinreichend steifen, massiv
wirkenden und ganz aus Kunststoff bestehenden Boden aufweist. Weiterhin
soll sich mit dem Verfahren ein solcher Schubkasten einfach, rationell
und in hoher Qualität
herstellen lassen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren gemäß Patent anspruch
1.
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Bei
dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Schubkasten wird die Bodenversteifung durch eine untere
Bodenwand und durch auf der Bodenfläche verteilte Versteifungsrippen
gebildet, die die oberen und unteren Bodenwände verbinden. Die untere Bodenwand
und die Versteifungsrippen sind in einem Stück mit der oberen Bodenwand und
der Zarge des Schubkastens aus Kunststoff hergestellt. Bei dem Schubkasten
handelt es sich somit um ein einstückiges Kunststoff-Spritzteil
mit doppelwandigem Boden. Die obere und untere Bodenwand bilden
einen ringsum geschlossenen, im Inneren durch Versteifungsrippen
ausgesteiften Hohlkörper, der
sich durch eine hohe Stabilität
und Tragfähigkeit auszeichnet
und geschlossene obere und untere Oberflächen besitzt, so daß er ein
massives und solides Erscheinungsbild bietet. Durch die einstückige Anbindung
der Versteifungsrippen an die oberen und unteren Bodenwände wird
eine besonders hohe Stabilität
erreicht. Der doppelwandige Boden ähnelt nicht nur im Aussehen,
sondern auch im Klang, etwa wenn auf den Boden geklopft wird oder
wenn Gegenstände
in den Schubkasten eingelegt werden, dem Klang eines herkömmlichen
Schubkastens mit einer Spanplatte als Bodenversteifung. Der nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Schubkasten ist somit in jeder Hinsicht einem herkömmlichen Schubkasten
mit Spanplattenboden zumindest ebenbürtig, hat dabei jedoch ein
deutlich geringeres Gewicht und hat vor allem den Vorteil, daß er aus
einem einheitlichen Material besteht.
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Darüber hinaus
ist der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Schubkasten auch einfach und kostengünstig herstellbar,
da er mit diesem Verfahren, wie nachfolgend noch näher erläutert wird,
in einem einzigen Arbeitsgang aus Kunststoff gespritzt werden kann.
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Bei
der Herstellung des Schubkastens in einer Spritzgießmaschine
wird zunächst
eine Bodenform, die mit in den Formhohlraum vorspringenden Rippen
versehen ist, so weit in den Formhohlraum eingefahren, daß die lichte
Höhe des
Formhohlraums im Bodenbereich deutlich kleiner ist als die spätere Gesamtdicke
des Schubkastenbodens. Dann wird die Kunststoffschmelze in den Formhohlraum
eingespritzt, und die Bodenform wird auf das gewünschte Maß zurückgezogen, wobei gleichzeitig
Gas unter Druck in den Formhohlraum injiziert wird. Durch das Zurückziehen
der Bodenform wird das Volumen des Formhohl raums im Bodenbereich
vergrößert, und aufgrund
des dadurch entstehenden Druckgefälles bahnt sich das injizierte
Gas seinen Weg in die zusätzlich
geschaffenen Hohlräume.
Da die Viskosität der
Kunststoffschmelze im Inneren des Formhohlraums größer ist
als an den kühleren
Innenflächen des
Formwerkzeugs, sammelt sich das Gas im Inneren des Formhohlraums
und verdrängt
die Schmelze gegen die Wände
des Formwerkzeugs, so daß die Kunststoffmasse
einen ringsum geschlossenen Hohlkörper bildet. Da der Formhohlraum
durch die vorspringenden Rippen der Bodenform stellenweise verengt
ist, bildet sich im Bodenbereich keine einheitliche Gasblase, sondern
es bilden sich getrennte Gasblasen jeweils in den Zwischenräumen zwischen den
einzelnen Rippen. Diese Gasblasen sind durch Stege aus Kunststoffschmelze
getrennt, die sich von den Rippen der Bodenform zur gegenüberliegenden Wand
des Formhohlraums erstrecken. Diese Stege werden beim weiteren Zurückziehen
der Bodenform ausgezogen und verdünnt, jedoch ohne zu reißen, und
bilden schließlich
die Versteifungsrippen des Bodens.
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Während die
Schmelze abkühlt,
wird der Materialschwund, der insbesondere an den Anbindungsstellen
der Versteifungsrippen an der oberen und unteren Wand des Bodens
auftritt, den durch Gasdruck weitgehend kompensiert, so daß an den oberen
und unteren Oberflächen
des Bodens praktisch kein Einfall entsteht.
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Nachdem
die Schmelze sich ausreichend abgekühlt hat, wird das Gas im Formhohlraum
entspannt, und der fertige Schubkasten kann entformt werden.
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Gewisse
Elemente des beschriebenen Herstellungsverfahrens sind bereits aus
EP 0 529 080 A1 bekannt.
Diese Druckschrift bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur
Herstellung von hohlen Kunststofformteilen mit Versteifungsrippen.
Bei diesem Verfahren wird ebenfalls der Formhohlraum nach dem Einspritzen
der Schmelze vergrößert, und
Gas wird unter Druck in die zusätzlich
geschaffenen Hohlräume
injiziert. Die Versteifungsrippen werden hier jedoch nicht mit Hilfe
einer mit Rippen versehenen Bodenform erzeugt, sondern mit Hilfe
von separaten Kernzügen,
die unabhängig
von der Bodenform bewegt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
erfordert demgegenüber
einen wesentlich geringeren werkzeugtechnischen Aufwand.
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Zwar
bleiben bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
an der Unterseite des Bo dens flache Nuten zurück, die zu den Rippen der Bodenform
komplementär
sind, doch sind diese Nuten an der Unterseite des Schubkastenbodens
nicht störend,
und soweit sie vor Einbau des Schubkastens in einem Möbelteil sichtbar
sind, werden sie durchweg als dekoratives Element empfunden, das
die Bodenfläche
des Schubkastens auflockert und strukturiert. Funktionell haben
diese Nuten den Vorteil, daß sie
die untere Bodenwand des Schubkastens zusätzlich versteifen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Im
folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
anhand der Zeichnung näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt des nach dem Verfahren hergestellten Schubkastens;
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2 einen
schematischen Schnitt durch ein Werkzeug zur Herstellung des Schubkastens; und
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3 eine
Bodenansicht des Schubkastens in verkleinertem Maßstab.
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Der
in 1 gezeigte Schubkasten 10 besitzt eine
Zarge 12 und einen Boden 14 und ist in einem Stück aus Kunststoff
hergestellt. Von der Zarge 12 sind in der Zeichnung eine
vordere Wand 16 und zwei Seitenwände 18 zu erkennen,
die ein nach unten offenes Hohlprofil aufweisen und im Inneren durch
vertikale Versteifungsrippen 18' versteift sind. An den oberen
Rändern
besitzen die Seitenwände 18 sowie
auch die in 1 nicht erkennbare Rückwand des
Schubkastens wulstförmige
Verdickungen 20.
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Der
Boden 14 ist ein allseits geschlossener Hohlkörper mit
einer oberen Bodenwand 22 und einer unteren Bodenwand 24.
Dieser Hohlkörper
ist durch innere Versteifungsrippen 26 ausgesteift, die sich
parallel zu den Seitenwänden 16 des
Schubkastens vertikal zwischen den oberen und unteren Bodenwänden erstrecken.
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Die
obere Bodenwand 22 ist auf der oberen Oberfläche mit
einer wellenförmigen
Riffelung versehen, die in der Zeichnung etwas übertrieben dargestellt ist.
Diese Riffelung verläuft
parallel zu den Versteifungsrippen 26 und dient dazu, die
Anbindungsstellen der Versteifungsrippen 26 an die obere
Bodenwand 22 optisch zu kaschieren, falls sich diese Anbindungen
an der Oberfläche
abzeichnen sollten, etwa durch geringfügigen Einfall oder weil das
Kunststoffmaterial etwas durchscheinend ist.
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Die
untere Bodenwand 24 weist an der Unterseite flache Nuten 28 auf,
die jeweils mit einer der Versteifungsrippen 26 im Inneren
des Bodens korrespondieren. Diese Nuten 28 erstrecken sich
jedoch nicht über
die gesamte Länge
des Bodens, sondern enden jeweils kurz vor der vorderen Wand 16 und
der Rückwand 30,
wie in 3 zu erkennen ist. Die zwischen den einzelnen
Versteifungsrippen 26 im Inneren des Bodens 14 gebildeten
Kammern 32 stehen deshalb zumindest über schmale Durchbrüche in der Nähe der Rückwand und/oder
der vorderen Wand miteinander in Verbindung.
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Auch
die wulstförmigen
Verdickungen der Seitenwände 20 (und
der Rückwand 30)
sind nicht massiv, sondern weisen in Längsrichtung durchgehende Hohlräume 34 auf.
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Die
einstückige,
doppelwandige Ausbildung des Bodens 14 mit inneren Versteifungsrippen 26 verleiht
diesem Boden eine hohe Stabilität
und ein massi ves, solides Aussehen.
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Ein
Verfahren zur Herstellung dieses Schubkastens soll nachfolgend anhand
der 2 und 3 erläutert werden.
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2 zeigt
einen schematischen Schnitt durch ein Werkzeug zum Spritzgießen des
Schubkastens. Dieses Werkzeug umfaßt u.a. ein Oberwerkzeug 36,
das die obere Oberfläche
der oberen Bodenwand 22 und die Innenflächen der Seitenwände, der
vorderen Wand und der Rückwand
des Schubkastens formt, sowie seitliche Kerne 38, mit denen
die nach unten offenen Hohlräume
in den Seitenwänden 18 ausgebildet
werden. Das Oberwerkzeug 36 und die Kerne 38 bilden
somit die oberen und seitlichen Begrenzungen eines Formhohlraums 40 für den Boden 14.
Die untere Begrenzung dieses Formhohlraums wird durch eine relativ
zu den Kernen 38 bewegliche Bodenform 42 gebildet,
die an der oberen Oberfläche
mit in den Formhohlraum 40 vorspringenden Rippen 44 versehen
ist, mit denen die Nuten 28 ausgeformt werden.
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In 2 ist
die Bodenform 42 so weit in den Formhohlraum 40 eingefahren,
daß die
Rippen 44 fast bis an das Oberwerkzeug 36 heranreichen
und die lichte Weite des Formhohlraums auf ein Maß begrenzt
ist, das deutlich kleiner ist als die in 1 erkennbare
Dicke des fertigen Bodens 14. Wenn sich das Werkzeug in
dem in 2 gezeigten Zustand befindet, wird die flüssige Kunststoffschmelze
in den Formhohlraum 40 injiziert, bis das gesamte Formhohlraumvolumen
vollständig
mit Schmelze gefüllt ist.
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Anschließend wird über drei
Injektionsstellen 46 (3), die
sich in der Mitte jeder Seitenwand und der Rückwand jeweils unmittelbar
unter der wulstförmigen
Verdickung 20 befinden, ein Gas, beispielsweise Stickstoff,
unter hohem Druck in den Formhohlraum injiziert. Während der
Gasinjektion wird die Bodenform 42 zurückgefahren, so daß die lichte
Weite des Formhohlraums 40 auf die gewünschte Dicke des Bodens 14 zunimmt.
Da die Kunststoffschmelze durch das Werkzeug gekühlt wird, nimmt die Temperatur
der Schmelze im Formhohlraum von außen nach innen zu, während die
Viskosität
von außen nach
innen abnimmt. Das injizierte Gas verdrängt deshalb in erster Linie
die dünnflüssigere
Schmelze in den weiter von den Werkzeugwänden entfernten Bereichen des
Formhohlraums. So verteilt sich das Gas zunächst in den wulstförmigen Verdickungen 20 und
schafft dort die Hohlräume 34.
Da jedoch die größte Volumenvergrößerung des
Formhohlraums im Bereich des Bodens eintritt, ergibt sich ein Druckgefälle von
den wulstförmigen
Verdickungen 20 zu dem Formhohlraum 40 für den Schubkastenboden. Das
Gas schafft sich deshalb dünne
Strömungskanäle in den
inneren Wandlagen der Seitenwände 18 und der
Rückwand 30. Über diese
Strömungskanäle, die sich
vornehmlich an den Anbindungsstellen der Versteifungsrippen 18' bilden, strömt das Gas
in den Formhohlraum 40 und schafft so die Kammern 32 in dem
Boden 14.
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An
den Stellen der Rippen 44 ist der Formhohlraum 40 so
weit verengt, daß die
Schmelze dort nicht verdrängt
werden kann. Die Schmelze bildet deshalb längs jeder Rippe einen Steg,
der die obere Bodenwand 22 mit der unteren Bodenwand 24 verbindet.
Das Gas umströmt
diese Stege nur an den vorderen und hinteren Enden der Rippen 44.
Im Verlauf der Rückzugsbewegung
der Bodenform 22 werden die Stege nicht zerstört, sondern
lediglich gedehnt und verdünnt,
so daß sie
schließlich
die Versteifungsrippen 26 bilden.
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Wenn
die Bodenform 42 ihre Endlage erreicht hat und die Schmelze
genügend
abgekühlt
ist, wird mit Hilfe eines Stiftes die untere Bodenwand 24 durchstochen,
so daß eine
Entgasungsöffnung 48 gebildet
wird, über
die das Gas entweichen kann, bis sich der überschüssige Gasdruck in den Hohlräumen des
Schubkastens entspannt hat. Anschließend kann der fertige Schubkasten 10 entformt
werden.
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Die
beschriebene Ausführungsform
hat den Vorteil, daß mit
nur drei Injektionsstellen 46 alle gewünschten Hohlräume in dem
Schubkasten, insbesondere die Hohlräume 34 in den wulstförmigen Verdickungen 20 und
die Kammern 32 im Boden 14 gebildet werden können. Da
diese Hohlräume über dünne Strömungskanäle miteinander
in Verbindung stehen, kann die Entspannung des Gases über eine
einzige Entgasungsöffnung 48 erfolgen.
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Für die Bildung
der Versteifungsrippen 26 sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
keine separaten Kernzüge
erforderlich, sondern die Positionen dieser Versteifungsrippen werden
allein durch die Positionen der Rippen 44 der beweglichen
Bodenform 42 bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß sich durch
geeignete Einstellung oder Steuerung des Gasdruckes und durch geeignete Wahl
der Rückzugsgeschwindigkeit
der Bodenform 42 vollständige und
im wesentlichen einheitliche Versteifungsrippen 26 ausbilden
lassen. Da die an den Rippen 44 gebildeten Stege aus zähflüssiger Schmelze
auch noch während
des Abkühlens
von beiden Seiten dem hohen Druck des Gases ausgesetzt sind, kann
die beim Abkühlen
eintretende Schwindung weitgehend durch das nachdrückende Gas
kompensiert werden, so daß sich
die Anbindungsstellen der Versteifungsrippen 26 an die
obere Bodenwand 22 kaum durch Einfallstellen abzeichnen.
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Die
allenfalls geringfügigen
Einfallstellen werden darüber
hinaus durch die Riffelung der oberen Bodenwand 22 kaschiert.
Diese Riffelung erhöht zugleich
die Rutschfestigkeit des Schubkastenbodens.
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Das
Muster der Rippen 44 an der Bodenform 42 und damit
das Muster der Versteifungsrippen 26 kann je nach Bedarf
variiert werden. Wahlweise kann auch die Anordnung und Anzahl der
Injektionsstellen variiert werden. Beispielsweise ist es möglich, für jede einzelne
Kammer 32 des Bodens eine gesonderte Injektionsstelle vorzusehen.
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Schließlich ist
es auch möglich,
mit Hilfe der Gasinjektion zusätzliche
Hohlräume
in den Seitenwänden 18 und
der Rückwand 30 zu
schaffen, wobei diese Hohlräume
analog zu den Hohlräumen
des Bodens mit Versteifungsrippen versehen werden können, so
daß auch
die Zarge des Schubkastens eine höhere Stabilität erhält.