DE19733598A1 - Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinterspritzten Kunststoff-Formteiles - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinterspritzten Kunststoff-FormteilesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
eines dünnwandigen, hinterspritzten Formteiles aus einem
Folienmaterial aus Kunststoff, bei dem das ebene
Folienmaterial in einer Form umgeformt und ohne Ausformung
hinterspritzt wird.
Dünnwandige, tiefgezogene Formteile werden typischerweise
nach dem Vakuumverfahren oder dem Preßluftverfahren durch
Umformung von Folien oder Platten aus thermoplastischen
Materialien erhalten, die vor ihrer Umformung auf eine
oberhalb der Materialerweichungstemperatur gelegene Tempera
tur erwärmt worden sind. Eine Erwärmung auf wenigstens die
Erweichungstemperatur erfordert Zeit und Energie.
Aus der DE-PS 37 33 759 ist ein Verfahren zum Herstellen
eines Behälters aus einer tiefziehfähigen thermoplastischen
Verbundfolie aus Kunststoff mit einer Schicht aus Polyviny
lidenchlorid bekannt. Als tiefziehfähiger, thermoplasti
scher Kunststoff wird Polypropylen genannt. Die Verbundfo
lie wird anfänglich auf eine Temperatur oberhalb 130°C
erwärmt, um den Kristallisationsgrad des Polyvinylidenchlo
rids herabzusetzen, danach auf eine Temperatur unterhalb
75°C abschreckt und unmittelbar nach dem Abschrecken durch
Tiefziehen umgeformt. Als Umformungsverfahren wird das
Vakuumverfahren angegeben, das bekanntlich bei einem Druck
mitteldruck < 0,95 bar arbeitet. Das Abschrecken soll mit
möglichst großer Abkühlgeschwindigkeit erfolgen; trotzdem
wird für das Abschrecken und Tiefziehen eine Zeitspanne
zwischen 15 und 300 sec. empfohlen.
Für die Verwendung der dünnwandigen hinterspritzten Kunst
stoff-Formteile als Leuchtzeichen oder Instrumenten-Ab
deckung, beleuchtbare Druck- oder Schalter-Tasten werden
vorzugsweise mehrfarbige Formteile benötigt.
Ein nachträgliches Bedrucken dünnwandiger, hinterspritzter
Kunststoff-Formteile, besonders wenn sie nicht ebene
Oberflächen aufweisen oder instabil sind, ist mit
Schwierigkeiten verbunden. Es werden keine konturenschar
fen Aufdrucke erhalten. Die Bedruckung der Frontseite wird
häufig wegen mangelnder Abriebfestigkeit des Druckes trotz
nachträglicher Schutzlack-Lackierung nicht gewünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein vereinfachtes
Verfahren zur Herstellung dünnwandiger, hinterspritzter
Formteile mit konturenscharfen Aufdrucken auf Folien zu
schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden
Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst. Erfindungsgemäß wird
in ein die Außenfläche des Kunststoff-Formteiles formendes
Spritzgußwerkzeug eine zwischen den Werkzeug-Hälften einge
spannte Folie aus einem geeigneten thermoplastischen Kunst
stoff eingelegt, in das Spritzgußwerkzeug ein Kern eingefah
ren und dabei die eingespannte Folie in der gewünschten
Weise entsprechend der Negativform in der einen Werkzeug
hälfte verformt. Die Negativform in der Werkzeughälfte wird
dabei in seiner Ausgestaltung dem gewünschten Endprodukt an
gepaßt.
Nach der Ausformung der Folie wird der Kern etwas zurückge
fahren und in den sich bildenden Hohlraum im Werkzeug ein
thermoplastischer Kunststoff entweder als Verstärkung oder
zur weiteren Formgebung eingespritzt. Um den Verformungsvor
gang zu erleichtern, werden die Folien vor dem Einlegen in
das Spritzgußwerkzeug oder durch die Temperatur des Spritz
gußwerkzeuges werkstoffspezifisch erwärmt.
Als Spritzgußwerkzeug kann auch ein mehrnestriges Spritz
gußwerkzeug eingesetzt werden. Dabei sind dann in einer
Werkzeughälfte mehrere Negativformen vorgesehen.
Für die Herstellung von Displays weist beispielsweise das
Spritzgußwerkzeug zehn Aussparungen auf. Jede der einzelnen
Negativformen weist entsprechend der gewünschten Displayer
hebungen Vertiefungen auf, in die die eingespannte Folie
beim Zufahren des Spritzgußwerkzeuges durch die Kerne
hineingedrückt wird und sich dabei gewollt verformt. Der
danach erhaltene dünnwandige Formteilkomplex wird jetzt
sofort im Spritzgußwerkzeug durch Hinterspritzen verstärkt.
Dazu werden die Kerne entsprechend der gewünschten Schicht
dicke der Hinterspritzung zurückgefahren und in den freien
Raum der Kunststoff eingespritzt.
Für spezielle Hinterspritzungen kann der Kern mehrteilig
ausgeführt werden. Diese Variante schafft die Möglichkeit,
durch ein unterschiedlich weites Zurückfahren von Teilen
des Kernes entsprechend dicke Schichten bei der Hintersprit
zung zu erzielen.
Bei einer anderen Variante, insbesondere wenn sehr dünne
Folien eingesetzt werden oder aber die Ausformung der Folie
nur über eine geringe Höhe erfolgt, kann auf ein vorheriges
Ausformen der Folie mittels Verschieben des Kernes verzich
tet werden und die Ausformung durch den eingespritzten
thermoplastischen Kunststoff für die Hinterspritzung über
nommen werden. Beim Spritzgießen wird die eingespannte
Folie in die Negativform des Werkzeuges durch die Spritzmas
se gepreßt und nimmt deren Form an, wobei gleichzeitig die
Hinterspritzung erfolgt.
Nach dem Abkühlen wird der Formteilkomplex - falls
erwünscht - entweder im Spritzgußwerkzeug gestanzt und
entnommen oder auf bekannten Automaten nach der Entnahme
gestanzt.
Bei der gewählten Arbeitstemperatur entsprechend dem einge
setzten Folienmaterial werden die Folien gut in die jeweili
ge Negativform des Werkzeuges hineingepreßt, ohne daß es zu
Schwächungen, Rißbildungen oder sonstigen Beschädigungen
der im Bereich des Druckbildes Folie kommt. Sollte es doch
zu Beschädigungen bei der Ausformung gekommen sein, so
werden diese weitestgehend durch den sofort folgenden Hin
terspritzungsvorgang geheilt, da sie - wenn überhaupt -
seitlich im Nicht-Druckbild-Bereich auftreten.
Als Material für die Hinterspritzung wird vorzugsweise dem
Folienmaterial entsprechendes Material verwendet. Damit
ergeben sich keine Schwierigkeiten bei der Anformung.
Werden farbige bzw. bedruckte Displays hergestellt, so
werden die Folien auf der nach innen zeigenden Seite, auf
der die Hinterspritzung erfolgt, mit einem Farbaufdruck
versehen. Dieser Farbaufdruck muß einen Farbträger
besitzen, der sich bei den Verformungstemperaturen der
Folie ebenfalls verformen läßt, also die Flächenvergröße
rung der Folie mitgeht. Im Handel erhältliche Siebdruckfar
ben sind für einen Farbaufdruck auf nachträglich verformba
re Folien geeignet. Da sich der Farbaufdruck auf der bei
Benutzung abgewandten Seite des hergestellten Produktes
befindet, ist ein ausreichender Schutz gegen Abnutzung
gegeben.
Ebenso ist es möglich, anstelle einer Folie zwei entspre
chend dünnere Folien zu benutzen und dabei den Farbaufdruck
zwischen den zwei Folien vorzusehen. Dabei dient die innen
liegende Folie als Schutz gegen Beschädigungen beim Ein
spritzen der Kunststoffmasse für die Verstärkungsschicht.
Ein direktes Zusammentreffen zwischen Farbaufdruck und
heißer Spritzgußmasse wird vermieden.
Der beim Einspritzen der Kunststoffmasse in der Einsprit
zöffnung des Spritzgußwerkzeuges verbleibende Dom kann beim
fertigen Display bei einem Tag/Nacht-Design zum Leiten des
Lichtes oder zum Betätigen von Mikroschaltern genutzt
werden.
Die Erfindung soll nachfolgend an Beispielen anhand der
Zeichnungen, die die wesentlichen Verfahrensschritte zei
gen, näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 die eingespannte Folie in einem Spritzguß
werkzeug mit einem beweglichen Kern,
Fig. 2 Folie im Spritzgußwerkzeug napfförmig verformt,
Fig. 3 napfförmig verformte Folie mit Hinterspritzung,
Fig. 4 eingespannte Folie im Spritzgußwerkzeug mit zwei
beweglichen Kernen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht das Spritzgußwerkzeug
1 aus zwei Teilen, der Werkzeughälfte 4 mit der Negativform
6 für den herzustellenden, dünnwandigen Formkörper und der
Werkzeughälfte 5 mit dem beweglichen Formkern 2. Beim
Verschieben des Formkernes 2 legt sich die eingespannte
Folie 3 an die Kopffläche B des Formkernes 2 an und wird
mitgenommen und nimmt am Ende der Aufwärtsbewegung des
Formkernes 2 die Gestalt der Negativform 6 an. Jetzt wird
der Formkern 2 entsprechend der gewünschten Dicke der
Hinterspritzung zurückgefahren. Der Formkern 2 weist auf
seiner Kopffläche 8 eine Einspritzöffnung 9 auf. Diese
steht mit einer entsprechenden nicht gezeigten Extruder
einrichtung in Verbindung. Durch eine Düse 10 wird ein ther
moplastischer Kunststoffin den sich durch das Zurückfahren
des Formkernes 2 gebildeten Hohlraumes über die Einspritz
öffnung 9 eingespritzt. Der eingespritzte, thermoplastische
Kunststoff bildet das Verstärkungs- oder Endform gebende
Material für den dünnwandigen Formkörper. Das erhaltene
Produkt wird nach Abkühlen im Formwerkzeug 1 - falls nötig
gestanzt - und entnommen oder der üblichen Weiterbearbei
tung wie Stanzen u. a. zugeführt.
In Fig. 4 wird eine Variante für ein einzusetzendes Spritz
gußwerkzeug 1 gezeigt. Bei diesem Spritzgußwerkzeug 1
weisen bei Werkzeughälften 4, 5 bewegliche Formkerne 2, 11
auf. Wird jetzt der Formkern 2 in Richtung des Formkernes
11 verfahren, lagert sich die Folie 3 auf der Kopffläche 8
des Formkernes 2 an. Durch den Formkern 2 wird der Formkern 11
bis zu einer vorher bestimmten Position zurückgefahren,
die der gewünschten Ausformung der Folie 3 entspricht. Nach
dem Erreichen der gewünschten Ausformung wird der Formkern
2, wie bei der ersten Variante beschrieben, zurückgefahren
und die weiteren Verfahrensschritte in analoger Weise
durchgeführt.
Bei einer weiteren Variante wird die Ausformung der Folie 3
und das Hinterspritzen mit thermoplastischem Kunststoff in
einem Arbeitsschritt durchgeführt. Durch das mit hohem
Druck auf die Folie 3 aufgespritzte thermoplastische Kunst
stoffmaterial wird die Folie 3 soweit aufgeheizt, daß sie
sich in Richtung in die Negativform 6 der Werkzeughälfte 4
ausdehnt und am Ende die Gestalt der Negativform 6 annimmt.
Alternierend wird der sich bildende Hohlraum von dem einge
spritzten Kunststoffmaterial ausgefüllt.
Zweckmäßig wird in der Anfangsphase die Verformung der
Folie 3 dabei durch ein geringes Ausfahren des Formkernes 2
unterstützt.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen,
hinterspritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus
Kunststoff, bei dem das ebene Folienmaterial umgeformt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das fest eingespannte
Folienmaterial (3) in einem zweiteiligen Spritzgußwerk
zeug (1) über einen Formkern (2) in die Negativform (6)
der Werkzeughälfte (4) eingefahren und dabei entspre
chend ausgeformt wird, der Formkern (2) teilweise zurück
gefahren und der entstehende Hohlraum über eine in der
Kopffläche (8) des Formkernes (2) vorhandene Einspritz
öffnung (9) durch die Düse (10) mit thermoplastischem
Kunststoff als Verstärkungs- oder Endform gebende
Schicht (7) ausgefüllt wird.
2. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen,
hinterspritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus
Kunststoff, bei dem das ebene Folienmaterial umgeformt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das fest eingespannte
Folienmaterial (3) in einem zweiteiligen Spritzgußwerk
zeug (1) über einen Formkern (2) gegen einen Formkern
(11) in der Werkzeughälfte (4) verfahren wird, bis der
Formkern (11) seine vorgegebene Position erreicht, wobei
die Folie (3) entsprechend ausgeformt wird, der Formkern
(2) teilweise zurückgefahren wird und der entstehende
Hohlraum über eine in der Kopffläche (8) des Formkernes
(2) vorhandene Einspritzöffnung (9) durch die Düse (10)
mit thermoplastischem Kunststoff als Verstärkungs- oder
Endform gebende Schicht (7) ausgefüllt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen,
hinterspritzten Formteiles aus einem Folienmaterial aus
Kunststoff, bei dem das ebene Folienmaterial umgeformt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß das fest eingespannte
Folienmaterial (3) in einem zweiteiligen Spritzgußwerk
zeug (1) durch den über die Düse (10) eingespritzten
thermoplastischen Kunststoff für die Verstärkungs- oder
Endform gebende Schicht (7) über die Einspritzöffnung
(9) in die Negativform (6) der Werkzeughälfte (4) bzw.
bis zum Formkern (11) der Werkzeughälfte (4) eingedrückt
und dabei entsprechend ausgeformt wird und alternierend
der entstehende Hohlraum gefüllt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zweischichtiges Folienmaterial
mit zwischenliegendem Farbaufdruck zur Verformung einge
setzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein einschichtiges, rückseitig
bedrucktes Folienmaterial eingesetzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß bei zweischichtigen Folienmateriali
en die Folien unterschiedliche Schichtdicken aufweisen.
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DE1997133598 DE19733598C2 (de) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen, hinterspritzten Kunststoff-Formteiles |
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