WERKZEUG ZUR HERSTELLUNG VON FASERVERSTÄRKTEN KUNSTSTOFFBAUTEILEN IM INJEKTIONSPROZESS

Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess, mit einer Aufnahme für ein Kunststoffbauteil, die von einer umlaufenden Dichtung umgeben ist, welche in eine im Werkzeug ausgebildete Nut eingesetzt ist.

Zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess werden meistens zweischalige Werkzeuge verwendet. Zur Abdichtung der in dem Werkzeug befindlichen Aufnahme für das Kunststoffbauteil wird eine Dichtung aus einem Elastomer eingesetzt. Bei der Herstellung des Kunststoffbauteils wird Injektionsmaterial in die Aufnahme eingefüllt. Dieses injektionsmaterial wird aufgrund des Volumenausgleichs gegen die Dichtung gepresst und verformt diese, was wegen der hohen Temperatur des Injektionsmaterials und der Druckbeanspruchung zu kurzen Standzeiten für die Dichtung führt, so dass diese relativ oft ausgetauscht werden muss. Dies wiederum führt zu erheblichen Material- und Rüstkosten und zu einer eingeschränkten Verfügbarkeit des Werkzeugs.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess, mit einer Aufnahme für ein Kunststoffbauteil, die von einer umlaufenden Dichtung umgeben ist, welche in eine im Werkzeug ausgebildete Nut eingesetzt ist, zu schaffen, bei dem eine höhere Standzeit der Dichtung erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess, mit einer Aufnahme für ein Kunststoffbauteil, die von einer umlaufenden Dichtung umgeben ist, welche in eine im Werkzeug ausgebildete Nut eingesetzt ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Aufnahmeraum als Volumenausgleich vorgesehen ist.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann Injektionsmaterial in den Aufnahmeraum einfließen, ohne die Dichtung zu verformen und zu beschädigen. Dies erhöht die Standzeit der eingesetzten Dichtung und verringert dadurch den Montageaufwand, so dass die Verfügbarkeit des Werkzeugs gesteigert werden kann. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Aufnahmeraum auf der einen Seite von dem Werkzeug und auf der anderen Seite von der Dichtung begrenzt.

Wenn das Werkzeug vorteilhafterweise ein Werkzeugoberteil und ein Werkzeug unterteil aufweist, ist der Aufnahmeraum vorteilhafterweise von dem Werkzeugoberteil, dem Werkzeugunterteil und der Dichtung begrenzt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist der Aufnahmeraum auf der Werkzeugseite bevorzugt bogenförmig gewölbt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Dichtung auf der dem Aufnahmeraum zugewandten Seite eine verformbare Wandung auf, die bei geöffnetem Werkzeug im Wesentlichen eben und bei geschlossenem Werkzeug bogenförmig in Richtung auf den Aufnahmeraum gewölbt ist, so dass der Aufnahmeraum eine im Wesentlichen sichelförmige Gestalt annimmt. Die Dichtung weist vorteilhafterweise auf der zum Aufnahmeraum weisenden Wandung eine Beschichtung aus PTFE (Polytetrafluorethylen) o. dgl. auf. Dies ermöglicht ein einfaches Entfernen von in den Aufnahmeraum eingedrungenem Injektionsmaterial. Die Dichtung weist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung einen kreisförmigen Abschnitt auf, an den sich ein Abschnitt mit zwei parallelen Wänden anschließt, der auf der einen Seite in einen längeren konvexen, an der Wandung endenden Abschnitt und der auf der anderen Seite in einen kürzeren, senkrecht von dem Abschnitt mit den parallelen Wänden abstehenden Abschnitt übergeht, an den sich ein konkaver Bereich anschließt, welcher der Wandung gegenüberliegt, wobei der konkave Bereich und die Wandung auf der dem kreisförmigen Abschnitt gegenüberliegenden Seite über einen Bereich miteinander verbunden sind, der von zwei bogenförmig nach außen gewölbten ungleichmäßig langen Abschnitten gebildet ist.

Die beiden bogenförmig nach außen gewölbten Abschnitte sind bevorzugt über einen relativ kurzen, bogenförmig nach innen gewölbten Abschnitt miteinander verbunden, der dem Mittelpunkt des kreisförmigen Abschnitts gegenüberliegt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der kreisförmige Abschnitt auf der dem Abschnitt mit den parallelen Wänden gegenüberliegenden Seite eine V-förmige Aussparung auf, die sich bis über den Mittelpunkt des kreisförmigen Abschnitts hinaus erstreckt.

Die Dichtung besteht bevorzugt aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk), Silikon o. dgl.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Dichtung auch als runder oder ovaler Stab ausgebildet sein. Der Stab kann vorteilhafterweise eine Seele aus einem ersten Material und einen die Seele umgebenden Mantel aus einen zweiten Material aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Mantel aus PTFE oder PFA (Perfluoralkoxy-Polymer) und die Seele aus einem Elastomer, wie Silikon oder EPDM bestehen. Der Durchmesser der Seele entspricht bevorzugt etwa dem halben Durchmesser des Stabes.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Werkzeugunterteil auf der der Aufnahme abgewandten Seite der Dichtung eine Tauchkante auf, welche bei geschlossenem Werkzeug über die Unterkante des Werkzeugoberteils übersteht.

Weiterhin ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung am Übergang vom Werkzeugunterteil in die Nut eine Fase vorgesehen, durch welche sich das Einsetzen der Dichtung in die Nut vereinfacht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Figur 2 eine bei der ersten Ausführungsform verwendete Dichtung,

Figur 3 eine Variante der bei der ersten Ausführungsform verwendeten

Dichtung,

Figur 4 eine zweite Ausführungsform der Dichtung, und

Figur 5 ein in Zusammenhang mit der zweiten Dichtung verwendetes

Werkzeugunterteil.

In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Das Werkzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffbauteilen im Injektionsprozess ist im Folgenden nur im hier interessierenden Bereich wiedergegeben.

Das Werkzeug weist ein Werkzeugoberteil 1 und ein Werkzeugunterteil 2 sowie einen als Volumenausgleich dienenden Aufnahmeraum 3 auf, der von dem Werkzeugoberteil 1 , dem Werkzeugunterteil 2 und einer Dichtung 3 begrenzt ist.

Der Aufnahmeraum 3 ist auf der Werkzeugseite bogenförmig gewölbt. Weiterhin weist die Dichtung 4 auf der dem Aufnahmeraum 3 zugewandten Seite eine verformbare Wandung 4a auf, die bei geöffneten Werkzeug im Wesentlichen eben sein kann und bei geschlossenem Werkzeug bogenförmig in Richtung auf den Aufnahmeraum 4 gewölbt ist, so dass der Aufnahmeraum 3 eine im Wesentlichen sichelförmige Gestalt annimmt (vgl. Figur 1 b).

Die Dichtung 4 ist auf der zum Aufnahmeraum 3 weisenden Wandung 4a mit einer Beschichtung aus PTFE o. dgl. versehen.

Die Dichtung 4 hat eine in Figur 2 im Einzelnen dargestellte Form. Sie weist einen kreisförmigen Abschnitt 4b auf, an den sich ein Abschnitt mit zwei parallelen Wänden 4c anschließt. Der Abschnitt mit den zwei parallelen Wänden 4c geht auf der einen Seite in einen längeren konvexen, an der Wandung 4a endenden Abschnitt 4d und der auf der anderen Seite in einen kürzeren, senkrecht von dem Abschnitt mit den parallelen Wänden 4c abstehenden Abschnitt 4e übergeht. An den Abschnitt 4e schließt sich ein konkaver Bereich 4f an, welcher der Wandung 4a gegenüberliegt. Der konkave Bereich 4f und die Wandung 4a sind auf der dem kreisförmigen Abschnitt 4b gegenüberliegenden Seite über einen Bereich miteinander verbunden, der von zwei bogenförmig nach außen gewölbten ungleichmäßig langen Abschnitte 4g gebildet ist.

Die beiden bogenförmig nach außen gewölbten Abschnitte 4g sind über einen relativ kurzen, bogenförmig nach innen gewölbten Abschnitt 4h miteinander verbunden, der dem Mittelpunkt des kreisförmigen Abschnitts 4b gegenüberliegt.

Der kreisförmige Abschnitt 4b kann gemäß einer in Figur 3 dargestellten Variante auf der dem Abschnitt mit den parallelen Wänden 4c gegenüberliegenden Seite eine V-förmige Aussparung 4i aufweisen, die sich bis über den Mittelpunkt des kreisförmigen Abschnitts 4b hinaus erstreckt (vgl. Figur 3). Die Dichtung 4 kann aus EPDM, Silikon o. dgl. bestehen.

Anhand der Figur 1 wird das Wirkprinzip der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erläutert. In Figur 1a wird das Werkzeug geschlossen. Beim Schließen wird ein Druck auf den Abschnitt 4g der Dichtung erzeugt, wodurch sich die Wandung 4a in Richtung auf das Werkzeug verformt und in geschlossenem Zustand des Werkzeugs eine konvexe Ausformung bildet (vgl. Figur 1 b). Zwischen der nunmehr konvexen Wandung 4a einerseits und dem Werkzeugoberteil 1 und dem Werkzeugunterteil 2 andererseits ist nun der sichelförmige Aufnahmeraum 3 ausgebildet, der als Volumenausgleich für das Injektionsmaterial dient.

Gelangt nunmehr Injektionsmaterial 5 in den Aufnahmeraum 3 wird es zwischen der konvexen Wandung 4a, dem Werkzeugoberteil 1 und dem Werkzeugunterteil 2 aufgenommen, ohne die Dichtung 4 zu verformen (vgl. Figur 1c).

Wird das Werkzeug nach ausgehärtetem Injektionsprozess wieder geöffnet, bewegt sich infolge des nachlassenden Drucks der Abschnitt 4g wieder nach oben in seine Ausgangslage. Dies hat zur Folge, dass auch die Wandung 4a wieder in ihre Ausgangslage zurückkehrt und sich dabei von dem Injektionsmaterial 5 löst, so dass dieses nunmehr leicht entfernt werden kann (vgl. Figur 1d).

In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform einer Dichtung 6 dargestellt. Diese Dichtung 6 ist als runder oder ovaler Stab ausgebildet, der eine Seele 6a aus einem ersten Material und einen die Seele 6a umgebenden Mantel 6b aus einen zweiten Material aufweist.

Der Mantel 6b kann beispielsweise aus PTFE oder PFA und die Seele 6a aus einem Elastomer, wie Silikon oder EPDM bestehen. Der Durchmesser der Seele 6a entspricht bevorzugt etwa dem halben Durchmesser des Stabes.

In Figur 5 ist ein in Zusammenhang mit der Dichtung 6 gemäß Figur 4 verwendetes Werkzeug dargestellt.

Das Werkzeugunterteil 2 weist auf der der Aufnahme 7 für das Werkstück abgewandten Seite der Dichtung 6 eine Tauchkante 8 auf, welche bei geschlossenem Werkzeug über die Unterkante des Werkzeugoberteils 1 übersteht. Zwischen der Tauchkante 8 und dem Werkzeugoberteil 1 ist ein Spalt 9 ausgebildet. Die Tauchkante 8 verhindert, dass die Dichtung 6 bei der Injektion durch die hohen Drücke abgeschert wird. Der Tauchkantenspalt kann auch als Volumenausgleich für die Dichtung 6 verwendet werden.

Weiterhin ist am Übergang vom Werkzeugunterteil 2 in die die Dichtung 6 aufnehmende Nut 10 eine Fase 11 zur besseren Montierbarkeit der Dichtung 6 vorgesehen.

Bei dieser Ausführungsform wird der Aufnahmeraum 3 ebenfalls zwischen dem Werkzeugoberteil 1 , dem Werkzeugunterteil 2 und der Dichtung 6 ausgebildet.

Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1 Werkzeugoberteil

2 Werkzeugunterteil

3 Aufnahmeraum

4 Dichtung

4a verformbare Wandung

4b kreisförmiger Abschnitt

4c Abschnitt mit parallelen Wänden

4d Abschnitt

4e Abschnitt

4f konkaver Bereich

4g Abschnitt

4h Abschnitt

4i Aussparung

5 Injektionsmaterial

6 Dichtung

6a Seele

6b Mantel

7 Aufnahme

8 Tauchkante

9 Spalt

10 Nut

11 Fase