Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen Kunststoffteilen, Spritzgusswerkzeug sowie nach diesem Verfahren hergestelltes Kunststoffteil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von mehrkomponentigen und insbesondere zweikomponentigen Kunststoffteilen in einem Spritzgusswerkzeug, das wenigstens ein erstes Formenteil und ein zweites Formenteil, wenigstens eine erste Düse zum Einspritzen eines ersten Kunststoffs in eine zwischen den wenigsten beiden genannten Formenteilen gebildete erste Kavität und wenigstens eine zweite Düse zum Einspritzen eines zweiten Kunststoffs in eine zweite Kavität aufweist, welche zweite Kavität durch Verstellen wenigstens eines Schiebers gebildet wird, wobei nach dem Einspritzen des ersten Kunststoffs der aus diesem entstandene Kunststoffteil im geschlossenen Werkzeug bleibt und der zweite Kunststoff an diesen Kunststoffteil angespritzt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist im Stand der Technik aus der DE-A-4224171 bekannt geworden. Nach diesem Verfahren kann ein Spritzgussteil in Form eines Steckers hergestellt werden, der einen Grundkörper mit nach unten weisenden Wänden besitzt, an deren unteren Enden eine Dichtung angespritzt ist. Der Grundkörper wird mit einem ersten Kunststoff und die Dichtung mit einem zweiten Kunststoff gespritzt. Der Hohlraum bzw. die Kavität für die Dichtung wird durch zurückziehen eines Schiebers erzeugt. Die Zuführung des zweiten Kunststoffes zum genannten Hohlraum erfolgt über Kanäle im ersten Formenteil. Die in DE-A-422 41 71 beschriebene Anordnung erlaubt nicht das Anspritzen der Dichtung an einer beliebigen Stelle des Grundkörpers.

Die EP-A-I 338 398 offenbart ein Verfahren, bei dem in eine Kavität eines Formenteils ein Kunststoff eingespritzt wird. Durch Verschieben eines Kerns eines zweiten Formenteils wird eine zweite Kavität gebildet, in welche ein zweiter Kunststoff eingespritzt wird. Der zweite Kunststoff ist nach dem Aushärten härter als der erste Kunststoff. Bei diesem Verfahren besteht die Schwierigkeit, dass der erste Kunststoff beim Spritzen des zweiten und härteren Kunststoffs stark verpresst wird und dadurch deformiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren dieser Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem die genannten Schwierigkeiten vermieden sind.

Die Aufgabe ist gemäss Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der zweite Kunststoff durch den Schieber hindurch in die zweite Kavität eingespritzt wird. In dem der zweite Kunststoff durch den Schieber hindurch eingespritzt wird, können Kunststoffteile im Wesentlichen an jeder beliebigen Stelle eines Grundkörpers angespritzt werden. Beispielsweise ist es möglich, mit dem Schieber eine Nut zu bilden und den zweiten Kunststoff in diese Nut einzuspritzen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Kunststoff nach dem Aushärten weicher als der erste Kunststoff. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die weichere Komponente nicht verpresst und deformiert wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die zweite Komponente eine Dichtung ist. Dadurch ist die Dichtwirkung gewährleistet.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die erste Düse im ersten Formenteil und der Schieber im zweiten Formenteil angeordnet und entsprechend wird der erste Kunststoff durch den ersten Formenteil und der zweite Kunststoff durch den im zweiten Formenteil angeordneten Schieber eingespritzt. Die thermische Trennung der Düsen und der Zuführkanäle ermöglicht einen wesentlich einfacheren konstruktiven Aufbau. Die Zuführung der beiden Komponente erfordert weniger Platz.

Der zweite Kunststoff ist beispielsweise ein Duroplast, beispielsweise Einkomponentenpolyurethan. Ein Duroplast ist ein Material, welches durch Zuführung von Wärme das Molekulargewicht erhöht und dadurch aushärtet. Bei der Verwendung eines solchen Duroplasten ist vorgesehen, dass der Schieber im Bereich der Düsenmündung eine Temperatur aufweist, dass der Duroplast auch im Bereich der Düsenmündung aushärtet. Vorzugsweise ist hierzu der Schieber zumindest im Bereich der Düsenmündung heizbar. Bei der Verwendung eines

Thermoplasten ist dieser Bereich kühlbar. Insbesondere kann mit dem erfindungsgemässen Verfahren ein Kunststoffteil hergestellt werden, das keinen Teil aufweist, der mit einer Nachbearbeitung entfernt werden müsste. Die Zuführkanäle im Schieber selber müssten nicht temperiert werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die zweite Kavität ausschliesslich durch das genannte Verstellen des Schiebers gebildet. Beispielsweise kann dadurch besonders vorteilhaft eine Nut für den zweiten Kunststoff gebildet werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Formenteil fest und der zweite Formenteil zum Entformen fahrbar ist. Vorzugsweise ist der Schieber im fahrbaren Formenteil angeordnet. So kann der Schieber durch die Spritzgussmaschine mechanisch betätigt werden. Wäre der Schieber im nicht fahrbaren Formenteil enthalten, so müsste in den nicht fahrbaren Teil zum Betätigen des Schiebers z.B. ein hydraulischer Zylinder eingebaut werden. Der erste Kunststoff wird dann durch den festen Formenteil eingespritzt. Diese Weiterbildung eignet sich insbesondere zum Einspritzen von schäumendem Kunststoff wie z.B. Einkomponentenpolyurethan. Ein solcher Kunststoff kann beispielsweise bereits bei einer Temperatur von 60° Celsius eingespritzt werden. Beispielsweise härtet ein solcher Kunststoff bei einer Temperatur über 70° Celsius aus.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Kunststoff ein beim Einspritzen schäumender Kunststoff. Der Kunststoff ist insbesondere ein Kunststoff auf der Basis von Polyurethan oder Silikon. Solche Kunststoffe eignen sich insbesondere zum Herstellen von Dichtungen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Kunststoff ein Kleber. Das Verfahren eignet sich nach dieser Weiterbildung insbesondere zum Herstellen von Bauteilen, die durch Kleben fügbar sind. In diesem Fall ist die Mündung der zweiten Düse vorzugsweise innen mit einem Antihaftstoff beschichtet. Die Innenseite der Kavität kann ebenfalls beschichtet sein.

Die Erfindung betrifft zudem ein Spritzgusswerkzeug zur Durchführung des Verfahrens. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Schieber wenigstens einen Durchgang zum Einspritzen des zweiten Kunststoffs aufweist. Ein solches Spritzgusswerkzeug benötigt keine zusätzlichen Materialzuführungen für den zweiten Kunststoff und ist wesentlich flexibler d.h. der

zweite Kunststoff kann an einer beliebigen Stelle an den gespritzten ersten Kunststoff angespritzt werden. Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der genannte wenigstens eine Durchgang die wenigstens eine Düse bildet. Der Schieber kann dann besonders einfach hergestellt werden. Vorteilhaft ist zudem, dass ein separater Düsenkörper vermieden werden kann, und dass der zweite Kunststoff im wesentlichen an jeder Stelle eines Grundkörpers angespritzt werden kann.

Der Schieber ist gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ein runder oder unrunder Ring.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung greift der Schieber so in die erste Kavität ein, dass nach dem Verstellen des Schiebers die zweite Kavität eine Nut im ausgehärteten ersten Kunststoff bildet. Ein solches Spritzgusswerkzeug eignet sich besonders zum Herstellen einer Dichtung in einem Grundkörper, der beispielsweise ein Deckel ist.

Die Erfindung betrifft zudem ein Kunststoffteil hergestellt nach dem genannten Verfahren. Dieses besitzt einen Grundkörper mit einer Nut, in welche ein Kunststoff eingespritzt ist, der weicher ist als der Kunststoff des Grundkörpers. Da der weiche Kunststoff in eine Nut eingespritzt ist, ist dieser vergleichsweise fest mit dem Grundkörper verbunden, ohne dass separate Befestigungsmittel erforderlich wären. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung der in die Nut eingespritzte Teil eine Dichtung bildet.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Patenansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Schematisch ein Schnitt durch ein erfindungsgemässes Spritzgusswerkzeug,

Figur 2 ein Schnitt gemäss Figur 1 jedoch nach dem Einspritzen des zweiten Kunststoffs,

Figur 3 schematisch eine räumliche Ansicht eines Kunststoffteils hergestellt nach dem erfindungsgemässen Verfahren und

Figur 4 ein abgeschnittener Teil des Kunststoffteils gemäss Figur 3.

Das in den Figuren 1 und 2 gezeigte Spritzgusswerkzeug 1 besitzt einen ersten Formenteil 2 sowie einen zweiten Formenteil 3. Zwischen diesen beiden Formenteilen 2 und 3 wird eine erste Kavität 7 gebildet. In diese Kavität 7 wird durch eine Düse 15 ein thermoplastischer Kunststoff eingespritzt, der bei einem Kunststoffteil 10 gemäss den Figuren 3 und 4 eine Komponente 8 bildet. Diese Komponente 8 besteht aus einem vergleichsweise harten Kunststoff, beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen. Es sind hier aber auch andere geeignete thermoplastische Kunststoffe denkbar. Der erste Formenteil 2 ist vorzugsweise fest, das heisst er wird zum Entfoπnen des Kunststoffteils 10 nicht Verfahren.

Der zweite Formenteil 3 liegt an einer Trennfläche 6 am ersten Formenteil 2 an und bildet mit diesem die genannte Kavität 7. Zum Entformen kann der Formenteil 3 in an sich bekannter Weise verfahren werden, so dass sich dieser entlang der Trennfläche 6 vom festen Formenteil 2 entfernt. Der zweite Formenteil 3 besitzt ein plattenförmiges Teil 17, zwischen dem und dem Formenteil 2 Teile 18 und 19 angeordnet sind. Der mittige Teil 19 bildet eine Wandung zur genannten Kavität 17 und ist mit eine ringförmigen Ausnehmung 16 versehen, in welcher ein ebenfalls ringförmiger Schieber 5 verschiebbar gelagert ist. Der Schieber 5 besitzt wenigstens einen und vorzugsweise mehrere Kanäle 14, an die jeweils ein Stutzen 12 an geschlossen ist. Durch diese Stutzen 12 kann den Kanälen 14 und über diese jeweils einer Düse 13 ein Kunststoff zugeführt werden. Die Stutzen 12 sind in an sich bekannter Weise an einem hier nicht gezeigten Spritzgussextruder anschliessbar. Die Düsen 13 sind vorzugsweise Nadelverschlussdüsen und besitzen jeweils eine Nadel 4, die zwischen der in Figur 1 gezeigten Stellung und der in Figur 2 gezeigten Stellung mit einem hier nicht gezeigten Antriebsmittel verschiebbar sind. In der in Figur 1 gezeigten Stellung sind die Düsen 13 geschlossen und in der Stellung gemäss Figur 2 geöffnet. Vor dem Entformen wird die Nadel 4 in die Schliessstellung gefahren. Vor der Mündung der Düse 13 und somit im Kanal 14 ist die Temperatur so eingestellt, dass der Kunststoff in diesem Kanal 14 nicht aushärtet. Im Bereich der Mündung der Düse 13 wird die Temperatur so eingestellt, dass der Kunststoff hier aushärtet. Die Temperatur kann beispielsweise mit Kühlbohrungen und Wasser eingestellt werden.

Der Schieber 5 besitzt einen frontseitigen Rand 20, der gemäss Figur 1 in die Kavität 7 hineinragt. Dieser Rand 20 wird beim Einspritzen der ersten Komponente 8 umspritzt, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Ist die erste Komponente 8 im Wesentlichen ausgehärtet und der Schieber 5 in die in Figur 2 gezeigte Stellung verschoben, so befindet sich der Rand 20 ausserhalb der Kavität 7.

Aufgrund des Rückzuges des Randes 20 aus der Kavität 7 bildet sich eine zweite Kavität 21 (Figur 2). Diese zweite Kavität 21 besitzt eine Form, die korrespondierend zum Rand 20 ausgebildet ist. Das Verschieben des Schiebers 5 zwischen den genannten Stellungen erfolgt mit einem hier nicht gezeigten Antrieb. Die Endstellungen können durch Anschläge oder durch den Antrieb definiert sein. Der Schieber 5 ist somit direkt an die Stutzen 12 angeschlossen, so dass lediglich sehr kurze Kanäle 14 für die Zuführung des zweiten Kunststoffs notwenig sind. Der Schieber 5 kann mehrere zweite Düsen 13 aufweisen und diese können unabhängig voneinander betätigt werden.

Befindet sich der Schieber 5 in der in Figur 1 gezeigten Stellung, so sind die Düsen 13 jeweils durch eine Nadel 4 verschlossen. Befindet sich der Schieber 5 hingegen in der in Figur 2 gezeigten Stellung, so werden die Düsen 13 von einem vom Sperrrschieber unabhängigen nicht dargestellten System geöffnet und jeweils mit einem vergleichsweise kurzen Kanal 14 verbunden. Durch die Düsen 13 kann in dieser Stellung des Schiebers 5 somit Kunststoff in die Kavität 21 eingespritzt werden. Der entsprechende Kunststoff wird hierbei an die Komponente 8 angespritzt. Die Kavität 21 wird somit vollständig durch den eingespritzten Kunststoff gefüllt. Dieser Kunststoff ist nach dem Aushärten vorzugsweise ein weicherer Kunststoff als derjenige der ersten Komponente 8. Insbesondere ist dieser zweite Kunststoff ein solcher, der in der zweiten Kavität 21 schäumt und beim Erwärmen aushärtet. Solche Kunststoffe sind insbesondere auf Basis von Polyurethan oder Silikon bekannt. Beispielsweise wird dieser Kunststoff bei einer Temperatur von 60° Celsius eingespritzt und härtet dann bei 100 - 120° Celsius aus.

Die ausgehärtete zweite Komponente 9 bildet beim gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise eine Dichtung. Diese überragt gemäss Figur 4 die Aussenfläche der ersten Komponente 8 etwas, befindet sich aber grösstenteils innerhalb einer Nut 11 , wie die Figur 4 erkennen lässt. In der Nut 11 ist diese zweite Komponente 9 an die erste Komponente 8 angespritzt und somit mit dieser verbunden. Die zweite Komponente 9 ist gemäss Figur 3 kreisförmig, sie kann aber auch eine unrunde Form aufweisen, beispielsweise oval oder eckig sein. Es sind hier aber auch andere Formen möglich, beispielsweise kann die zweite Komponente 9 auch punktförmig sein oder eine andere an sich beliebige Form bzw. Struktur aufweisen. An der ersten Komponente 8 können auch mehrere und auch unterschiedliche zweite Komponenten 9 angespritzt sein. Diese sind nicht zwingend in einer Nut 11 bzw. einer Vertiefung angeordnet. Sie können auch oberflächlich angespritzt sein. Die zweite Komponente 9 kann auch eine andere Funktion als eine Dichtung besitzen. Beispielsweise könnte die zweite Komponente 9 ein Kleber sein, welcher an die erste Komponente angespritzt ist. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise dazu dienen, die erste

Komponente 8 an einem Gegenstand zu befestigen. Das Kunststoffteil 10 kann beispielsweise ein Bauteil sein, der beim Montieren durch Kleben befestigbar ist.

Ist die zweite Komponente 9 im Spritzgusswerkzeug 1 im Wesentlichen ausgehärtet, so wird das Kunststoffteil 10 entformt. Hierbei wird der zweite Formenteil 3 in der Figur 2 nach unten gefahren. Das Kunststoffteil 10 kann dann in an sich bekannter Weise ausgeworfen werden. Das Spritzgusswerkzeug 1 wird danach geschlossen, so dass nun ein weiteres Kunststoffteil 10 durch Einspritzen der ersten Komponente 8 und anschliessendes Einspritzen der zweiten Komponente 9 gebildet werden kann.

Wie bereits erwähnt, kann der zweite Kunststoff ein klebriges System sein. Der zweite Kunststoff ist beispielsweise ein Haftklebstoff, beispielsweise ein Acrylat. In diesem Fall ist die Mündung der zweiten Düse 13 mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Diese Beschichtung ist beispielsweise eine solche auf Basis eines Fluorpolymers wie z.B. PTFE (Polytetrafluoraethylen) oder einen anderen fluorierten Kunststoff.

Bezugszeichenliste

Spritzgusswerkzeug

Erster Formenteil

Zweites Formenteil

Nadel

Schieber

Trennfläche

Kavität

Komponente

Komponente

Kunststoffteil

Nut

Stutzen

Düse

Kanal

Düse

Ausnehmung

Teil

Teil

Teil

Rand

Kavität