DE3039796A1

DE3039796A1 - Verfahren zum herstellen von kunststoff-formkoerpern sowie werkzeug zur druchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3039796A1
Application number: DE19803039796
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 5882 Meinerzhagen Cyriax
Original assignee: Battenfeld Maschinenfabriken GmbH
Current assignee: Battenfeld Maschinenfabriken GmbH
Priority date: 1980-10-22
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1982-05-06

Description

Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Formkörpern
sowie Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Formkörr#ern aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialqualitäten durch aufeinanderfolgendes Spritzgießen in einem Werkzeug.
Gegenstand der Erfindung ist aber auch ein Werkzeug zur Durchführung dieses Verfahrens, welches aus einer Außenform und einer relativ dazu axial beweglichen Kernform besteht.
Bei bekannten Verfahren der eingangs genannten Art wird zunächst der erste Formkörperteil gespritzt. Nachdem dieser ausgehärtet ist, wird er dem Werkzeug entnommen und in ein weiteres Werkzeug mit entsprechend größerem Forminnenraum eingelegt. Es erfolgt dann das Anspritzen des zweiten Formkörperteils. Die Verbindung beider Teile kommt meist dadurch zustande, daß das zweite Formkörperteil in Hinterschneidungen oder dergleichen des ersten Formkörperteils eingespritzt wird.
Durch das Arbeiten mit zwei verschiedenen Werkzeugen lassen sich die beiden Spritzvorgänge nur mit relativ großem zeitlichen Abstand ausführen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß beide Formkörperteile nur mechanisch miteinander verklammert sind.
Bekannt ist es auch, zwei Formkörperteile getrennt voneinander herzustellen und sie anschließend durch Verkleben oder Verschweißen miteinander zu verbinden. Hier muß neben dem Spritzen der Formkörperteile Montagearbeit verrichtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren der gattungsgemäßen Art anzugeben und ein Werkzeug zu dessen Durchführung zu schaffen, durch welches bzw. mit welchem auf einfache Art und Weise eine innige und damit dauerhaft sichere Verbindung zwischen dem Formkörperteil aus der ersten Materialgualität und dem Formkörperteil aus der zweiten Materialqualität erhalten wird, ohne daß zusätzliche Montagearbeiten zu verrichten sind.
Die verfahrenstechnische Lösung dieses Problems ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Formkörperteil aus der ersten Materialgualität gespritzt wird, danach, jedoch vor dessen Erstarren, bei geschlossenem Werkzeug das Volumen des Forminnenraumes vergrößert und anschließend in den freien Teil des Forminnenraumes die zweite Materialqualität eingespritzt wird, wobei gegebenenfalls nach nochmaliger Vergrößerung des Forminnenraumes eine weitere Materialqualität eingespritzt wird.
In vielen Fällen ist es zweckmäßig, daß beim Spritzen des Formkörperteils aus der ersten Materialqualität und gegebenenfalls beim Spritzen des Formkörperteils aus der zweiten Materialqualität in dessen Wandungen Durchlässe freigehalten werden, durch die dann die zweite und gegebenenfalls die weitere Materialqualität eingespritzt werden.
Es empfiehlt sich, daß im Forminnenraum der Raum für das Formkörperteil aus der zweiten oder einer weiteren Materialqualität gleichzeitig mit den Durchlässen freigemacht wird.
Unterschiedliche Materialqualitäten meint Kunststoffe unterschiedlicher Eigenschaften. So kann es zweckmäßig sein, Kunststoff-Formkörper herzustellen, die teilweise aus formhartem und teilweise aus formelastischem Material bestehen. Als Beispiel sei eine Kehrichtschaufel genannt, die aus formstabilem Kunststoff gespritzt ist, an der Vorderkante jedoch mit einer Lippe aus weichem Kunststoffmaterial versehen ist, die sich den Unebenheiten des Fußbodens anzupassen vermag.
Ein weiterer Grund, Kunststoff-Formkörper aus zwei Materialien herzustellen, kann in den unterschiedlichen Materialpreisen zu suchen sein. Es kann vorteilhaft sein, derartige Formkörper teilweise aus billigem Material zu erstellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber auch dann mit Vorteil einsetzen, wenn die verschiedenen Materialien sich lediglich farblich voneinander unterscheiden, wie das z.B. bei Kraftfahrzeug-Rückleuchten der Fall ist, die einen Rot-, einen Orange- und einen Welßbereich aufweisen.
Zur Erzielung einer innigen Verbindung zwischen dem Formkörperteil aus der ersten Materialqualität und dem aus der zweiten Materialgualität bestehenden Formkörperteil ist es wichtig, daß die beiden Spritzvorgänge unmittelbar aufeinanderfolgend in ein und demselben Werkzeug durchgeführt werden. Beim Einspritzen der zweiten Materialqualität muß der Formkörperteil aus der ersten Materialqualität bereits so formstabil sein, daß er bei der Völumenvergrößerung des Forminnenraumes seine Gestalt nicht verändert. Er darf aber noch nicht erstarrt bzw. ausgehärtet sein. Vielmehr muß der Teil seiner Außenfläche, der nach der Volumenvergrößerung des Forminnenraumes als Teil der Formwandung für den Formkörnerteil aus der zweiten Materialqualität dient, durch die zweite Materialqualität gewissermaßen aufgeschmolzen werden, so daß beide Kunststoffmassen einwandfrei miteinander verschweißen.
Ein Werkzeug zum Herstellen von Kunststoff-ForrWörpern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, mit einer Außenform und einer relativ dazu axial beweglichen Kernform zeichnet sich dadurch aus, daß die Kernform aus zwei ineinandersitzenden Formteilen besteht, von denen der äußere formteil entsp#echnnd der Innenkontur des Formkörperteils aus der ersten Materialqualität und der Außenkontur des Formkörpsrteils aus der zweiten Material qualität profiliert sowie auf dem inneren Formteil um ein vorbestimmtes Maß axial verschiebbar geführt ist während der in nere Formteil eine der Tnnenkcntur des Formkörperteils aus der zweiten Materialqualität entsprechende Profilierung hat, die bei vorgeschobenem äußeren Formteil völlig evt, , bei zurückgezogenem äußeren Formteil jedoch zur sinnenkontur des äußeren Formkörperteils hin zumindest teilweise freigegeben ist.
Im äußeren Formteil kann mindestens ein radial gegen den inneren Formteil anstellbarer Schieber zur Bildung eines Angußdurchlasses im äußeren Formkörperteil für das Spritzen des inneren Formkörperteils vorgesehen sein.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung nunmehr erläutert werden.
Figur 1 zeigt im Längsschnitt und als Beispiel für erfindungsgemäße Kunststoff-Formkörper einen aus einem Deckel und einem Stutzen bestehenden Schraubverschluß, wie er bspw. für Blechemballagen verwendbar ist, wobei der Stutzen die erfindungsgemäße Ausbildung aufweist, während die Figuren 2 bis 4 jeweils im axialen Halbschnitt ein Werkzeug zur Herstellung des Stutzens gemäß Fig. 1 bei verschiedenen aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten wiedergeben.
In-Fig. 1 ist im Ls.ngaschnitt ein. Schraubverschluß 1 aus formstabilem Kunststoff gezeigt, welcher aus einem Stutzen 2 und einem zugehörigen Deckel 3 besteht. Der Stutzen 2 kann dabei in eine angepaßte Öffnung eines Blechbehälters, bspw. eines Kanisters oder eines Fasses, eingesetzt werden.
Während der Deckel 3 insgesamt aus formhartem Kunststoff besteht, handelt es sich beim Stutzen 2 um einen Kunststoff-Formkörper, welcher einen äußeren Formkörperteil 4 aus formhartem Kunststoff aufweist und außerdem einen inneren Formkörperteil 5 aus formweichem Kunststoff hat.
Der äußere Formkörperteil 4 ist an seinem Innenumfang mit zwei sich zum freien Ende stufenförmig erweiternden, zueinander konzentrisch und parallel zur Längsachse verlaufenden Einformungen 6 und 7 versehen. Der innere Formkörperteil 5 bildet einen Dichtungsring, welcher einen im wesentlichen Y-förmigen Querschnitt hat. Der Y-Steg 8 liegt dabei in der im Durchmesser kleineren Einformung 6 des äußeren Formkörperteils 4, während der eine Y-Schenkel 9 von der im Durchmesser größeren Einformung 7 des äußeren Formkörperteils 4 aufgenommen ist. Der andere Y-Schenkel 10 steht frei über den Innenumfang des äußeren Formkörperteils 4 vor und weist einen von seiner Wurzel zum freien Ende hin keilförmig verjüngten Querschnitt auf, solcherart, daß der als Dichtungsring wirkende innere Formkörperteil 5 sich an seinem Innenumfang in den Stutzen 2 hinein konisch verengt.
Der Ringspalt 11 zwischen den beiden Y-Schenkeln 9 und 10 weist in entspanntem Zustand des Dichtungsringes vorzugsweise auf seiner Tiefe annähernd gleiche Breite auf. Selbstverständlich kann er aber auch ein anderes ouerschnittsprofil besitzen, bspw.
sich zu seinem Grund hin verjüngen.
Das den Dichtungsring bildende innere Formkörperteil 5 aus formelastischem Kunststoff ist einstückig fest mit dem äußeren Formkörperteil 4 aus formfestem Kunststoff verbunden.
Die Herstellung des aus den beiden Formkörperteilen 4 und 5 bestehenden Stutzens 2 erfolgt mit Hilfe des in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Werkzeuges durch Spritzgießen aus Kunststoff, und zwar in mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten.
Dieses Werkzeug wird im wesentlichen von einer Außenform 12 und einer Kernform 13 gebildet. In die Außenform 12 sind dabei sämtliche Außenkonturen 14 des äußeren Formkörperteils a eingeformt, während dessen Innenkonturen 14 von der Kernform 13 bestimmt werden.
Die Kernform 13 besteht aus zwei konzentrisch ineinandersitzenden Teilen 16 und 17, wobei der äußere Teil 16 der Innenkontur des äußeren Formkörperteils 4 entspricht und demzufolge an seinem Außenumfang mit stufenartigen Absätzen 18 und 19 versehen ist. Der innere Teil 17 der Kernform weist eine Umfangseindrehung 20 auf, welche in ihrer Querschnittsform dem Y-Schenkel 10 des inneren Formkörperteils 5 entspricht.
In der aus Fig. 2 ersichtlichen Stellung des Werkzeuges wird zunächst durch die Angußöffnung 21 formfester Kunststoff in die vorhandenen Hohlräume zwischen der Außenform 12 und der Kernform 13 einqespritzt. Nachdem das geschehen ist, werden die radial durch die Außenform 12 bis gegen das Formteil 16 der Kernform 13 vorgeschobenen Stifte 22 herausgezogen und damit die öffnungen 23 freigegeben, welche vorzugsweise gleichmäßig auf den Umfang verteilt angeordnet sind. Anschließend wird dann das äußere Formteil 16 der Kernform 13 in die.Stellung nach Fig. 3 gebracht, so daß von der Umfangsnut 20 im inneren Formteil 17 der Kernform 13, dem bereits gespritzten äußeren Formkörperteil 4 und dem teilweise gezogenen äußeren Formteil 16 ein im Querschnitt Y-förmiger Ringraum freigelegt wird. In diesen Ringraum wird sodann durch die Angußöffnung 23a in der Außenform 12, aus welcher der Stift 22 vollständig entfernt ist und durch die mit der Angußöffnung 23a korrespondierende öffnung 23 im äußeren Formkörperteil 4 formelastischer Kunststoff eingespritzt, so daß dieser den im Querschnitt Y-förmigen Hohlraum völlig ausfüllt und sich zugleich mit dem bereits vorher gespritzten äußeren Formkörperteil 4 fest verschweißt.
Daraufhin wird zuerst das Formteil 16 und sodann die gesamte Kernform 13 völlig aus der Außenform 12 herausgezogen, wie das Fig. 4 erkennen läßt.
Der auf diese Art und Weise fertiggestellte, aus dem formbaren äußeren Formkörperteil 4 und dem formweichen inneren Formkörperteil 5 gebildete Stutzen kann dann nach öffnen der Außenform 12 aus dieser herausgenommen werden.
Der sichere Halt des inneren Formkörperteils 5 innerhalb des äußeren Formkörperteils 4 wird noch dadurch begünstigt, daß zapfenartige Abschnitte 24 der Angüsse radial in die von den Stiften 22 freigegebenen öffnungen 23 des äußeren Formkörperteils 4 hineinragen, wie das den Fig. 1 und 4 entnommen werden kann.
Der auf diese Art und Weise Tertiggestellte Stutzen 2 kann sodann, wie aus Fig. 1 ersichtlich, zusammen mit dem Deckel 3 zur Bildung eines Schraubverschlusses benutzt werden Normalerweise reicht die Elastizität des als Dichtungsring wirkenden inneren Formkörperteils 5 aus, den Stutzen 2 und -den Deckel 3 des Schraubverschlusses 1 gegeneinander abzudichten. Soll jedoch die Dichtwirkung verbessert werden, dann ist es zweckmäßig, den mit dem Y-Schenkel in Wirkverbindung tretenden Dichtunqsansatz 25 des Deckels 3 konzentrisch mit einem Ringsteg 26 zu umgeben, der beim Aufschrauben des Deckels 3 auf den Stutzen 2 in den Ringspalt 11 zwischen den beiden Y-Schenkeln 9 und 10 des als Dichtungsring dienenden inneren Formkdrperteils 5 eindringt. Durch diesen Ringsteg wird dann der freie Y-Schenkel 10 des inneren Formkörperteils 5 nach radial einwärts verformt und großflächig gegen den Dichtungsansatz 25 des Deckels 3 gepret.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es ohne weiteres möglich, das äußere Formteil 16 der Kernform 13 durch bloßes axiales Verschieben aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die Stellung nach Fig. 3 zu bringen. Es ist aber auch denkbar, in die Rille 27 des Deckels 3 eine Dichtung aus Weichkunststoff einzuspritzen. Da der Deckel 3 mit einem Innengewinde 23 versehen ist, könnte die Kernform 13 nicht ohne weiteres axial verschoben werden. Ihre axiale Verlagerung müßte dann durch Herausschrauben erfolgen Die Gestaltung des Werkzeuges hangt im wesentlichen von der Ausbildung des Kunststoff##orP:#o#rpers ab.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Herstellen von Kunststoff¢Formkorpern aus mindestens zwei unterschiedlichen Materialqualitäten durch aufeinanderfolgendes Spritzgießen in einem Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Formkörperteii aus der ersten Materialqualität gespritzt wird, danach, jedoch vor dessen Erstarren, bei geschlossenem Werkzeug das Volumen des Forminnenraums vergrrßert und anschließend in den freien Teil des Forminnenraumes die zweite Materiaqualität eingespritzt wird, wobei gegebenenfalls nach nochmaliger Vergrößerung des Forminnenraumes eine weitere laaterlalqualität gespritzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß beim Spritzen des Formkörperteils aus der ersten Materialqualität und gegebenenfalls beim Spritzen des Formkörperteils aus der zweiten Materialqualität in dessen Wandungen Durchlässe freigehalten werden; durch die dann die zweite und gegebenenfalls die weitere t#aterialqualität eingespritzt werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e L daß im Forminnenraum der Raum für as Formköperteil aus der zweiten oder aus einer weiteren Materialqualität gleichzeitig mit den Durchlässen freigemacht xzirdO
4. Werkzeug zum Herstellen von Kunststoff-Formkörpern durch das Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, welches aus einer Außenform und aus einer relativ dazu axial beweglichen Kernform besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernform (13) aus zwei ineinandersitzenden Formteilen (16, 17) besteht, von denen der äußere Formteil (16) entsprechend der Innenkontur des Formkörperteils (4) aus der ersten Materialqualität und der Außenkontur des Formkörperteils (5) aus der zweiten Materialqualität profiliert sowie auf dem inneren Formteil (17) um ein vorbestimmtes Naß axial verschiebbar geführt ist, während der innere Formteil (17) eine der Innenkontur des Formkörperteils (5) aus der zweiten Materialqualität entsprechende Profilierung (20) hat, die bei vorgeschobenem äußerem Formteil (16) völlig abgedeckt (Fig. 2), bei zurückgezogenem äußeren Formteil (16) jedoch zur Innenkontur (6, 7) des äußeren Formkörperteils (4) hin zumindest teilweise freigegeben ist (Fig. 3).
5. Werkzeug nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß im äußeren Formteil (12) mindestens ein radial gegen den inneren Formteil (13) anstellbarer Schieber (22) zur Bildung eines Angußdurchlasses (23) im äußeren Formkörperteil (4) für das Spritzen des inneren Formkörperteils (5) vorgesehen ist (Fig. 2 und 3).