Verfahren zur Herstellunq und Verbindungen von Kompletteinheiten mittels Innendrucksystemen in Mehrkomponentenspritzqußtechnik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere mindestens eine Hinterschneidung aufweisenden Kunststoffgegenständen durch Mehrkomponenten-Spritzgießen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Dies ist eine Erweiterung der Kunstspritzgußtechnik in der Mehrkomponentenversion mittels pneumatischer und/oder hydraulischer Gegendrucksysteme im meistens hinterschnittigen Innenraum eines flexiblen Kunststofformteils.

Bekanntermaßen erfolgt die Verbindung mehrerer verschiedener Kunststofformteile zu einem Universalprodukt in einem Arbeitswerkzeug bzw.-modul über die auf-oder nicht schmelzenden bzw. chem. reagierenden oder nicht reagierenden Verbindungs- bzw. Berührungsflächen verschiedener Kunststofformteile, welche in mehreren, jedoch mindestens zwei Stationen des Werkzeugs halbautomatisch oder vollautomatisch, der sogenannten Mehrkomponentenspritzgußtechnik, hergestellt bzw. zusammengefügt werden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. eine Spritzgießmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der DE-OS 20 63 850 bekannt. Diese bekannte Spritzgießmaschine weist zwei aus Metall bestehende, durch

Antriebskolben relativ zueinander bewegbare Formvorrichtungen auf. Eine erste farbige Formmasse ist in eine erste Formvorrichtung zum Formen eines Vorformlings und nach Übergabe des Vorformlings in eine zweite Formvorrichtung ist eine zweite farbige Formmasse in die zweite Formvorrichtung einspritzbar. Die bekannte Spritzgießmaschine weist außerdem einen plattenähnlichen, zwischen Ober-und Unterformen der Formvorrichtungen axial verschiebbaren und über einen Zahnradantrieb drehbaren Formteil auf, das starr mit einer axialen Verstellachse verbunden ist und in dem die Spritzlinge nach dem Trennen der Formvorrichtungen gehalten sind. Das plattenähnliche Formteil weist als beidseitig ebene Abstreifplatte für eine unmittelbare Halterung der Spritzlinge Haltesitze auf, die bei geschlossenen Formvorrichtungen zwischen den Ober-und Unterformen liegend einen Teil der Formhohträume bilden. Die Verstellachse ist im zentralen Antriebskolben und dessen Verbindungsteil für die eine Formvorrichtung geführt. Anschläge sind für den axialen Anschlag der Abstreifplatte auf den Führungsstangen der bewegbaren Formvorrichtung angeordnet.

Aus der EP 0 524 333 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Hohlkörpers, insbesondere aus Thermoplast, mittels eines Hohiformkerns aus nicht metallischem Werkstoff bekannt. Dort wird ein dünnwandiger, während des Gießens des Hohlkörpers erst durch einen inneren Gas-Stützdruck gegenüber dem äußeren Gießdruck stabilisierter, entsprechend der Form des Hohlkörpers konturierter Hohiformkern verwendet. Der dünnwandige Hohiformkern kann nach dem Erstarren der Gußmasse als verlorener Kern im Hohtkörper verbleiben oder nach dem Erstarren der Gußmasse aus dem Hohikörper durch Rückschmeizen bzw. Rücklösen entfernt werden.

Die WO 84/03065 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstandes aus Kunststoffmaterial durch Spritzgießen, wobei in eine Spritzgießform ein Kern eingebracht wird. Der Kern ist von einem Behälter gebildet,

der mit einem nicht kompressiblen Material gefüllt ist. Bei diesem nicht kompressiblen Material handelt es sich z. B. um eine Flüssigkeit oder um ein Eis. Der Gegenstand wird um den Kern herum ausgebildet. Nach dem Spritzgießen wird das nicht kompressible Material durch eine im Gegenstand ausgebildete Öffnung entfernt. Der Behälter verbleibt im Gegenstand und bildet ein integrales Bestandteil desselben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem es einfach und preisgünstig möglich ist, mindestens eine Hinterschneidung aufweisende Kunststoffgegenstände präzise herzustellen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung mit Ihren Ansprüchen können stark hinterschnittige, schwierig verbindbare, mit Metallteilen o. a. armierte oder aligemeine Kunststoffteile in kostengünstiger Mehrkomponenten-oder Mehrfarbentechnik verbunden werden, da der Innenraum des flexiblen Kunststoffleils durch ein Druckwechselspiel von extern kommendem Pneumatikdruck, zu einem, nach der Zuführung, zu haltendem oder verriegeltem Hydraulikdruck (letzter kann aber auch werkzeugintern erzeugt werden) einfall-bzw. druckstabil gehalten wird. Dieser Innendruck mittels flüssigem Medium mit genauer Volumensdosierung und/oder Systemüberdruck hält die Kontur des Innenraums, so daß der zu erwartende Spritz- bzw. Nachdruck des an das flexible Kunststoffteil anzubindenden Kunststofformteils kompensiert wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. deren Anwendungen und Umsetzungen. Es zeigen :

Figur 1 eine typische Anwendung, und zwar einen Metallschalthebel mit aufgespritzter Kugelhülse, verbunden über C+D mit einem Elastomer-Unterteil rotierbar in einem Gehäuse mit über A+B verbundener Schutzmanschette, Figur 1A + Verbindungs-bzw. Halterungsringe mit hinterspritzter Verkeilung bzw.

Figur 1 B Verankerung, Figur 1 C + Verbindungs-bzw. Halterungsringe mit hinterspritzter Verkeilung bzw.

Figur 1 D Verankerung, Figur 1 C + Verbindungs-bzw. Halterungsringe mit reiner Front-und Figur 1 D Seitenverankerung, deren Einsatz bzw. Verwirklichung erst durch die Erfindung möglich wird, Figur 2 einen im ersten Arbeitsprozeß erstellten elastomeren Grundkörper, der im, durch Einsätze verkleinerten, Innenhohiraum mit Flüssigkeit gefüllt ist und dadurch im zweiten Arbeitsprozeß mit einem andersartigen Kunststoff bespritzbar wurde, d. h. im oberen Bereich einen einen Kolbenkopf mit hintergriffigem Verbindungsring und im unteren Bereich einen Kolbenring, der rotationsschwindend und oberflächenhaftend ein- bzw. angespritzt ist, mit den zugehörigen Angußkanälen. Die außenhinterschnittbefreienden Formbacken bewegen sich vom Betrachter weg bzw. hin. Im unteren Bereich sind die Bohrungen für Pneumatik (links) und Hydraulik (rechts) dargestellt, Figur 3 einen Halbschnittbereich der Figur 1 in produktionsbedingter Darstellung mit, von der Seite während des Formbackenschlusses

durch den Elastomerkörper dringender Kanule, durch welche Druckluft oder flüssiges Druckmedium in den dichten Innenraum zum Druckaufbau gelangt und zum Absaugen nach dem Produktionsprozeß, Figur 3A einen AuszugNergrößerung der Figur 3 mit Darstellung eines angespritzten Verbindungs-und Halterings mit Seiten-, Front-und Hintergriffverankerung, Figur 4 einen Halbschnittbereich der Figur 1 mit produktionsbedingter Darstellung des Pneumatikzuführkanals durch das umspritzte Metallteil ; der notwendige und hier nicht sichtbare Hydraulikzuführkanal muß ebenfalls durch das Metallteil geführt werden, Figur 5 einen Ausschnitt eines Produktionswerkzeuges mit stehendem Kern, Abstreifplatte, Kanalsystem zum Anspritzen gleicher Materialien, Angußzieher und Heißkanaldüsenspitze, Figur 6 einen Ausschnitt eines Produktionswerkzeuges mit entnehmbarem Formkern, welcher außerhalb des Werkzeuges entfernt wird um eventuell Reste des Druckmediums ablaufen oder entfernen zu können, zwei Angußsysteme, die das gleichzeitige Anspritzen verschiedener Kunststoffe an das Trägerbauteil ermöglichen, hier z. B. drei verschiedene Spritzgußmaterialien, Figur 7 eine im linken Bereich des Schnittes dargestellte formgebende Innenkonturhülse (im ersten Arbeitsprozeß im selben Werkzeug

gefertigt), die mit einer Außenhülle überspritzt und welche mit Abstützstiften durchdrungen sowie von Formbacken umfaßt ist. Der rechte Darstellungsbereich ist grundsätzlich wie der linke Bereich zu beschreiben, jedoch ohne Stützelemente, auch hierin ist das Füllmedium zu erkennen, das über die zentralen Bohrungen eingedrückt wurde. Der untere Bereich zeigt speziell eine bei freitragender Umspritzung empfohlene Innenverrippung.

Die Funktionsabläufe der Drucksysteme sind wie folgt : Der vorangeschaltete höchst mögliche Pneumatikdruck drückt das flexible Kunststoffteil an die stabilisierende und dichtende Kontur des Werkzeugs und/oder, je nach Produktionssituation, an den zweiten Artikel (Figuren 3 bis 6) bzw. in die für die weitere Komplettierbearbeitung notwendige Endlage. Nun kann bei entsprechendem Spritzgußmaterial mit bester Verfließbarkeit der Einspritz-und Nachdruck usw. beginnen.

Sollte der vorgenannte Pneumatikdruck nicht ausreichen, so muß nun ein zweiter Innendruck aufgebaut werden, bevorzugt mit Wasser oder Emulsion oder Öl oder leicht verfliegbaren Flüssigkeiten oder flüssigem Fett, das nach der Aushärtung z. B. als Dauerschmierung (Figuren 4 bis 6) verwendet werden kann.

Nach dem Füll-und Druckhaltevorgang wird die Flüssigkeit ausgedrückt bzw. abgesaugt und der komplettierte Spritzgußartikel kann im Rahmen des normalen und hier nicht beschriebenen Mehrkomponentenfertigungsablaufs aus dem Werkzeug ausgeworfen oder entnommen werden. Hierzu ist noch zu erwähnen, daß die Druckflüssigkeit als Kühl-oder Temperiermedium für den jeweiligen Spritzgußvorgang wirken kann. Eventuelle Rückstände oder Druckflüssigkeit im Artikelinneren trocknen bei wässrigen Versionen außerhalb des Werkzeugs ab oder verfliegen bei spezieller Alkoholfüllung oder müssen bei störendem Öl gewaschen

werden.

Das gesamte neuartige Herstellungsverfahren erschließt weitere Möglichkeiten, wie die spritzgußtechnische Erzeugung von gewünschten Hohiräumen (Figuren 1 bis 7), das innengegendruckunterstützte Anspritzen von einem oder mehreren Verbindungs- bzw. Verschlußringen,-rahmen oder partiellen Leisten bzw. Elementen in Hinterspritz-bzw. Verkeilungstechnik (Figuren 1A bis 1C, 3A).

Hierbei stellt die Fig. 7 eine, in die Erfindung eingebettete, Besonderheit dar, nämlich eine im selben Werkzeug spritzgegossene oder extern zugeführte Innenhülle aus Elastomer, die nach der Ummantelung durch das Kunststoffaußenteil entnommen werden kann, zur Wiederverwendung oder zum Einmahlen für einen weiteren Spritzgußvorgang.

Das letztgenannte Verfahrensdetail (Figur 7) kann auch für andere Formteileproduktionen wie z. B. gebogene oder kurvige Rohre, Profile usw. angewandt werden, die nicht in bekannter Entformtechnik herstellbar sind.

Figur 1 zeigt einen Schalthebelkomplex als stellvertretende typische Baueinheit, d. h. zentrales Metallteil 1 mit einem Kugelbereich 2 und aufgespritzter Kunststoffhülse 3, dieses komplette Bauteil ist eingelassen in ein Gehäuse 4, an welches eine flexible Schutzmanschette 5 mit Bewegungshohlraum 9 mittels hintergreifendem Verbindungsring 6 angespritzt ist. Die Detailbereiche A bis D zeigen Befestigungsvarianten, welche durch die Erfindung möglich sind und werden unter Figur 1A bis 1 D beschrieben. An der Kunststoffhülse 3 ist über Verbindungsring 7 (sh.

Figur 1 C und 1 D) ein flexibles Dichtungsbauteil 8 angeheftet, welches in einer Schiebekulisse 10 eingelassen ist.

Das Bauteil 8 beinhaltet einen Hohlraum 11 der als Fettreservoir im Gebrauch

benutzbar ist, aber bei der Teileproduktion als wichtiger Innendruckraum genutzt wird.

Fig. 1A zeigt einen aufgespritzten Verbindungsring 6 bzw.-rahmen umlfd. oder (hier nicht dargestellt) nur parziell, der zwischen den Bauteilen 5 und 4 mittels Durchflussbohrungen 12 und 13 einen mechanisch festen und äußerst stabilen hintergreifenden Gegenanker bildet. Der Verbindungsring 6 ist im Bereich 15 tiefer als der Gehäusebereich 16, so daß hier nur mit einem pneumatischen Innengegendruck gearbeitet oder sogar völlig verzichtet werden kann.

Fig. 1 B ist grundsätzlich wie Fig. 1A, jedoch hat der Verbindungsring einen optisch besseren und konturangleichenden Bereich 17, der es notwendig macht im Hohiraum 18 einen, die Erfindung betreffenden, Gegendruck aufzubauen, um das Bauteil 5 während des Fülivorgangs des Rings 6 dichtend formstabil zu halten.

Fig. 1 C zeigt eine weitere Variante eines aufgespritzten Verbindungsrings bzw.- rahmens 7, der im Bereich 15a radial schwindend in das Bauteil 3 einhakt, aber an der Verbindungsfläche 19 zu Bauteil 8 nur eine therm. schmeizende bzw. chemisch reaktive Verbindung eingeht. Dies bedeutet einen hohen und gut wirkenden Spritz- und Nachdruck für Bauteil 7, so daß über den Hohiraum 11 ein Gegendruck aufgebaut werden muß.

Fig. 1 D ist wie Fig. 1 C, jedoch mit zusätzlicher Verankerung zwischen Bauteil 7 und Bauteil 8 mittels einer Nut/Federverbindung 20.

Fig. 2 umfasst auszugsweise die Darstellung der 2. Station einer vollautomatischen 2K-Fertigung mit den wesentlichen, die Erfindung betreffenden, Produktions-und Technologieerneuerungen.

Die Darstellung zeigt einen elastomeren Grundkörper 21, der in der 1.

Produktionsstation gefertigt und in die 2. Produktionsstation umgesetzt wurde, der nun über das Angußsystem 22 mit den Komplettierartikel 23 und 24 bespritzt und verbunden ist.

Dies geschieht wie folgt : Der Grundkörper 21 wird von Formbacken 25 umgriffen, die Formkerne 26 und 27 schließen auf der Ebene 28, so daß der Grundkörper 21 mittelgenau in seiner Endlage fixiert ist. Nun baut sich im Hohiraum 29 ein, über Bohrung 30, hoher Pneumatikdruck auf, der über die Wirkflächen P den Grundkörper 21 in die Endlage fest definiert. Da durch extreme Spritz-und Nachdrücke während des Fü) ! vorgangs der Artikel 23 und 24 keinesfalls der pneumatische Vordruck ausreicht im Hohiraum 29 die Flächenkräfte zu neutralisieren, wird über die Bohrung 31 flüssiges Medium in den Hohiraum 29 und die Bohrung 30 (bis zur Sperre) vordosiert und/oder mit geringem Überdruck gedrückt, wobei das Pneumatiksystem über die Bohrung 30 luftevakuierend wirkt. Der nun anstehende Hydraulikdruck wird verriegelt, mit Nachfull-bzw. Nachdruckoption, und der Einspritz-bzw. Füffvorgang in die Kavitäten 23 und 24 kann beginnen.

Nach der Nachdruck-bzw. Kühizeit der angespritzten Artikel 23 und 24, wobei das Druckmedium kühlend bzw. thermisch beeinflussend wirkt, wird das im Hohiraum 29 befindliche Druckmedium über die Bohrung 31 abgesaugt, unterstützt von einem pneumatischen Hilfsdruck über Bohrung 30. Das Werkzeug öffnet nun nach der Kühtzeit in allen notwendigen Ebenen und das komplettierte Produkt, bestehend aus 21,23 und 24, kann ausgeworfen werden, ein neuer Fertigungszykius beginnt.

Fig. 3 zeigt einen Halbschnitt durch einen elastomeren Grundkörper 8 über einen Verbindungsring 6 verbunden mit einer Kunststoffhülse 3 die parziell über ein Metallteil 1 gespritzt ist. Zudem zeigt dieser Schnitt eine Produktionsstellung mit

geschlossenen Formbacken 32. Hier ist zu erkennen, daß während des Schließvorgangs des Schieberbacken 32 eine Canule 33 durch den elastomeren Grundkörper 8 gedrungen ist, um den Hohiraum 11 mit einem, die Erfindung betreffenden, Druckmedium zu füllen, als Grundlage bzw. inneren Gegendruck zum Aufspritzen des Rings 6.

Fig. 3A zeigt den aufgespritzten Ring 6, der die Artikel 3 und 8 mechanisch verbindet, in einer stabilen Version, d. h. mit Verhakung 15 im Bauteil 3, einer gefüllten Durchflußbohrung 12 und einem hintergreifenden Gegenanker 14. Diese solide Verbindung setzt einen relativ hohen Füll-und Nachdruck der Kunststoffmasse von 6 voraus, so daß dies nur durch einen höheren Gegendruck aus dem Hohiraum 11 ermöglicht wird.

Fig. 4 ist prinzipiell gleich der Fig. 3, jedoch wird hier das notwendige Druckmedium über die Bohrung 34 (die 2. Bohrung ist nicht sichtbar) des Metallteils 1 in den Innenhohiraum 11 gebracht bzw. gedrückt.

Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Variante der Fig. 3 mit entsprechenden Abweichungen wie folgt : Am Metallteil 1 ist ein Schaft 37, der während des Herstellprozesses im Mehrkomponentenverfahren in einem festen Formkern 35 steckt, daraus ergibt sich, daß die Zuführungsbohrungen z. B. 34 der Innendruckmedien über bzw. durch den Kern 35 führen, hierzu ist zu erwähnen, daß in einem evtl. vom Werkzeug gesteuerten Dualbetrieb der Pneumatik zur Hydraulik nur eine Bohrung z. B. 34 notwendig ist.

Zudem ist zu erkennen, daß über das Angußsystem 22 zwei Artikelbereiche 6 und 36 gefüllt werden können und 39 als Angußgießer und 38 als Abstreifplatte dienen.

Fig. 6 stellte eine Variante der Fig. 5 dar, mit folgenden Ergänzungen bzw.

Abweichungen : Der formgestaltete Kern 35 ist als Wechsel-bzw. Entnahmekern konzipiert, d. h. der Kern 35 wird nach der Entnahme aus dem Werkzeug in einer weiteren externen Station aus den komplettierten Kunststoffteilen gezogen mit dem Vorteil, daß evtl.

Druckmedienrückstände im Innenraum 11 bei der Entnahme der Produktkombination 1,3,6,8 und 41 das Werkzeug nicht verschmutzen können.

Der Formkern 35 wird/ist zur Umspritzung in einem Fassungseinsatz 42 eingelassen und mit Kugelelementen z. B. 43 gerastet, bei höchsten Anforderungen bzw.

Belastungen sind massive und bewegliche Verriegelungen 44 notwendig.

Die im Kern 35 befindlichen Druckluftbohrung 30 und Hydraulikbohrung 31, werden zwischen Kern 35 und Platte 46 durch ein entsprechendes Element 45 abgedichtet.

Über die unabhängigen Angußsysteme 22 und 40 können am Grundkörper 8, unter Nutzung des im Innenraum 11 aufgebauten Gegendrucks, gleichzeitig zwei verschiedene Kunststoffmaterialien zur Formteilen 6 und 41 aufgespritzt werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Neuerung für die Mehrkomponentenspritzgußtechnik und ist ergänzend zum vorgeschriebenen Innengegendrucksystem. Bezug wird genommen auf eine flexible Innenkonturhülse bzw.-formteil 47 aus Kunststoff, welches von einem materialandersartigem Außenteil 48 um-bzw. überspritzt wird/ist. Das Um- bzw. Überspritzen der Außenhaut 48 zu ermöglichen, ist ein die Erfindung betreffender Innengegendruck mit den Wirkflächen P im Formhohlraum 11, während des Produktionsvorgangs, zwingend notwendig und konstant zu halten.

Die sich auf der Ebene T berührenden Kerne 35 mit den Druckzuführbohrungen 30 und 31, sowie Kern 49 verkleinern den Innenraum 11 für eine schnellere Füllung bzw.

Absaugung. Die zwischen der Düsenseite 55 und der Auswerferseite 54 liegenden Formbacken 25 haben im linken Bereich artikelbedingte starre Stützkerne 50 oder nur hilfsweise Stützkerne 50, die nach dem jeweiligen Fülizustand der Kunststoffaußenhaut 48 zurückgezogen werden, um ein geschlossenes Formteil 48 zu erhalten.

Der rechte Bereich der Darstellung bzw. des Formbackens 25 beinhaltet nur die reine Außenkontur, aber mit einem druckabsenkenden Ring-bzw. Konturanguß 52, der sich nach innen durch den Einsatz 53 begrenzt. Bei dieser Artikelvariante ist es zweckmäßig, siehe unteren Schnitt, in der Innen (wegwerf) hülse 47 radiale Versteifungen z. B. Rippen 51 vorzusehen, um durch den Spritzgußmassenstrom nicht extrem versetzt zu werden.

Zudem ist es möglich, bei ausreichenden und unabhängigen Zuführbohrungen 30 und 31, auch verschiedene und-artige Innenkammern 11, siehe unteren Schnitt, mit differenzierten Drücken und Druckaufbauzeiten zu erreichen.