用于生产塑料零件的方法本发明涉及一种用于生产用于车辆,特别是用于汽车的塑料零件的方法。
出于视觉原因,符合期望的可能是使塑料零件接受表面精加工(finishing),例如
涂装(painting)或镀铬。为此,决定性的是塑料零件的表面没有任何缺陷,例如翘曲
(warpage)或凹陷(sinking)。该类型的塑料零件通常以塑料注射模塑工艺来生产。于是,例
如,在塑料冷却和相关收缩过程中可能出现表面缺陷。为了避免表面缺陷,已经有人提出向
被注射到注射模具中的塑料供给起泡剂,所述起泡剂使塑料在注射模具中膨胀。于是所生
产的塑料零件的表面具有孔隙度,然而,所述孔隙度反过来对于随后的镀铬操作是不能接
受的。
举例来说,DE 200 18 615U1公开了一种由热塑性材料制成的外部车辆门把手,所
述外部车辆门把手具有通过交联形成的紧闭孔或闭孔外蒙皮(outer skin)。这是通过电子
束交联获得的。该外部车辆门把手可以具有泡沫芯和封闭的外蒙皮,其中化学或物理起泡
剂在成型工艺之前或期间被添加到热塑性材料中。在所述文件中还提出由材料双层压制
(pairing)来制造外部车辆门把手,具体地用于把手的功能性塑料组分和用于外装饰层的
装饰性塑料组分。这可以以两组分注射模塑工艺或者以夹层结构来实现。
为了在塑料零件中获得高表面质量,气体辅助注射模塑工艺也是已知的,其中,在
塑料已被引入到模具型腔中之后,在高压下将气体引入到塑料中并且将塑料压抵在模具型
腔的内壁上。然而,气体辅助工艺仅适合于某些类型的塑料零件。
已知用于生产塑料零件的方法或者不能产生随后的镀铬所需要的表面质量,或者
在工艺顺序和/或工艺持续时间方面是复杂的。
从所提到的现有技术出发,本发明基于提供介绍中指定的类型的方法的目的,所
述方法以较小的复杂性获得塑料零件的高表面质量。
该目的是通过权利要求的主题根据本发明来实现的。在独立权利要求、说明书和
附图中可以发现有利的配置。
本发明借助于如下方法实现所述目的,所述方法用于以注射模塑工艺生产用于车
辆的塑料零件,其特征在于以下步骤:
-将第一塑料装料(charge)以增塑状态注射到注射模具的模具型腔中,
-随后,将第二塑料装料与起泡剂一起注射到所述模具型腔中,所述起泡剂导致被
注射到所述模具型腔中的所述第二塑料装料的膨胀,因此仍然为液体的第一塑料装料被从
内侧压抵在界定所述注射模具的所述模具型腔的壁上,
-其中,在所述第一塑料装料已被注射之后,冷却剂被引导穿过界定所述注射模具
的所述模具型腔的所述壁,因此界定所述注射模具的所述模具型腔的所述壁被主动冷却,
并且
-其中,在已经达到足够的尺寸稳定性之后,将在所述模具型腔中重复生产的所述
塑料零件从所述注射模具移除。
根据本发明,在第一工艺步骤中,将第一塑料装料以液体状态注射到注射模具的
模具型腔。随后,将第二塑料装料与起泡剂一起注射到(例如)模具型腔的中心。起泡剂导致
第二塑料装料的膨胀。该膨胀反过来将第一塑料装料(此刻仍然为液体)压抵在界定模具型
腔的注射模具的壁上。特别是,在完全填充模具型腔并且模具型腔中的压力快速下降之后,
小泡(特别是小气泡)形成于第二塑料装料中,而阻碍收缩。塑料零件的凹陷、翘曲和内应力
位点被尽可能最大程度地避免。所形成的是具有紧凑的、封闭的外蒙皮和泡沫芯的塑料零
件,所述外蒙皮具有无瑕疵的表面。
只有形成塑料零件的芯的第二塑料装料包括起泡剂。由第一塑料装料形成的外蒙
皮不包括任何起泡剂,并且因此可靠地避免塑料零件表面的孔隙度。以该方式,可能通过简
单的工艺生产具有极其高的表面质量的均等的复杂形状。用较短的循环时间来实现相对于
注射模塑工具,减少的零件重量、较低的内部模具压力和维修成本减少。
起泡剂可以在将第二塑料装料注射到模具型腔中之前已经被添加到所述第二塑
料装料中,例如,在对塑料增塑之前,所述起泡剂可以已经被添加到成颗粒的塑料中。然而,
也可能在第二塑料装料的注射过程期间,将起泡剂与第二塑料装料一起注射到模具型腔
中。在该情况中,起泡剂可以被添加在其中第二塑料装料被供给到模具型腔的区域中。
根据本发明,而且情况也是如此,在第一塑料装料已被注射之后,冷却剂被引导穿
过界定注射模具的模具型腔的壁。因此,界定注射模具的模具型腔的壁被主动冷却。该主动
冷却(也被称为变模温(variotherm)过程)实现了塑料零件的外蒙皮的快速冷却,因此起泡
剂可以像泡沫一样特别均匀地扩散于芯中。进一步改进的表面质量是通过使用主动冷却实
现的。同时,因为通过主动冷却能更快速地实现随后塑料零件从注射模具的移除,所以循环
时间被减少。
总之,所生产的塑料零件的表面质量得到改进。收缩以及内应力和翘曲位点被尽
可能最大程度地减少。尺寸稳定性得到改进,并且获得了所生产的塑料零件的增加的硬度。
因此,由根据本发明的方法生产的塑料零件最佳地适合于随后的精加工,如镀铬或涂装。塑
料零件的泡沫芯此外还实现了重量和材料的节省,并且因此实现了材料成本的减少。减少
的循环时间导致增加的塑料零件产量。而且,内部模具压力被减小,模具维修被简化,并且
获得了增加的机械效率。
可能冷却剂穿过界定注射模具的模具型腔的壁的引导是在第一塑料装料已被注
射到模具型腔中之后,并且在第二塑料装料被注射到模具型腔中之前开始的。也可能冷却
剂穿过界定注射模具的模具型腔的壁的引导是在第二塑料装料已被注射到模具型腔中之
后开始的。
根据进一步的配置,可以提供的是,冷却剂被引导穿过界定注射模具的模具型腔
的壁,直到至少第一塑料装料具有足够用于塑料零件从注射模具的移除的尺寸稳定性。界
定注射模具的模具型腔的壁的主动冷却优选地持续到第一和第二塑料装料具有足够的尺
寸稳定性。在这个背景下,足够的尺寸稳定性意为可以移除塑料零件,而在移除过程期间没
有变形风险。
根据特别实用的配置,冷却剂可以是冷却液体,特别是被控制为预定冷却温度的
水或油。冷却剂可以被泵送在穿过温度控制管道的回路中,所述温度控制管道在界定注射
模具的模具型腔的壁中。以该方式,使热量从界定模具型腔的壁连续不断地消散。在界定模
具型腔的壁外侧,可以通过冷却器引导冷却剂,从而确保冷却剂的恒定温度。
根据进一步的配置,可以提供的是,在冷却剂被引导穿过界定注射模具的模具型
腔的壁之前,界定注射模具的模具型腔的壁被主动加热。该配置实现了特别是第一塑料装
料在模具型腔中的特别均匀的分布,从而确保第一塑料装料完全靠抵在界定模具型腔的壁
上。
可以通过引导加热介质穿过界定模具型腔的壁来主动加热这些壁。反过来,加热
介质可以是加热液体,特别是被控制为预定加热温度的水或油。然而,加热介质也可以是加
热气体,例如二氧化碳(CO2)。反过来,加热介质可以被泵送在穿过温度控制管道(特别是穿
过随后可以穿过其泵送冷却剂的相同的温度控制导管)的回路中,所述温度控制管道在界
定注射模具的模具型腔的壁中。在该情况中,同样,可以通过在界定模具型腔的壁外侧的加
热装置泵送加热介质,从而所述加热介质保持恒定的加热温度。也可能通过布置在界定注
射模具的模具型腔的壁中的加热元件,特别是电加热元件,界定注射模具的模具型腔的壁
被主动加热。
所使用的起泡剂是化学起泡剂。在被称为化学发泡的过程中,起泡剂可以在将塑
料注射到模具型腔中之前被供给到所述塑料中,特别是在颗粒(与所供给的起泡剂一起)被
热作用增塑之前,所述起泡剂已经被供给到成颗粒的塑料中。在塑料加工过程期间,特别是
在热作用以及将塑料快速注射到模具型腔中期间,所供给的化学起泡剂物质被分解,并且
与所发出的气体反应,于是这导致第二塑料装料的膨胀。
根据可替换的配置,所使用的起泡剂是物理起泡剂。在被称为物理发泡的过程中,
或者在塑化单元(其中塑料被熔解以用于注射到模具型腔中)中,或者在注射到模具型腔中
的过程期间,在压力下将气体(例如氮气(N2)或二氧化碳(CO2))供给到第二塑料装料的塑料
中。在进一步加工过程期间,特别是在热作用以及快速注射到模具型腔中期间,所供给的气
体膨胀并且因此导致第二塑料装料的膨胀。
第一塑料装料和第二塑料装料可以由不同的塑料形成。根据本发明的方法可以是
特别地两组分注射模塑工艺。这样的结果是,用于第一塑料装料的塑料和用于第二塑料装
料的塑料可以灵活地适应于操作期间的要求。可替换地,然而,也可能用于第一和第二塑料
装料的塑料是相同的(除了添加的起泡剂之外)。
由根据本发明的方法生产的塑料零件可以是汽车的把手或(内部或外部)门把手。
在注射模塑工艺之后,根据本发明生产的塑料零件可以接受表面精加工,例如镀铬或涂装。
这特别是在已将塑料零件从注射模具的模具型腔中移除之后实现的。
下文将在附图的基础上更详细地解释本发明。该单幅图主要以示意图形式示出具
有由根据本发明的方法生产的塑料零件位于其中的注射模具。
参考符号10指注射模具,所述注射模具借助于多个壁限定模具型腔12。注射模具
10的壁具有温度控制管道14。
该图在模具型腔12中示出一塑料零件,所述塑料零件具有靠抵在模具型腔12的壁
上的封闭的外蒙皮16和被外蒙皮16完全包围的泡沫芯18。塑料零件可以是,例如,汽车的门
把手。
为了生产,在第一步骤中,将由形成外蒙皮16的第一塑料材料制成的第一塑料装
料以增塑状态注射到模具型腔12中。随后,将由形成芯18的第二塑料材料制成的第二塑料
装料与起泡剂一起注射到模具型腔12中。起泡剂导致形成芯18的第二塑料装料的膨胀,因
此形成外蒙皮16的第一塑料装料以仍然为液体的状态被压抵在界定模具型腔12的注射模
具10的壁上。在第一塑料装料被注射之前,加热液体(例如被加热到预定温度的水)被泵送
在穿过温度控制管道14的回路中。在第一塑料装料已被注射之后,冷却到预定温度的冷却
液体(特别是冷却水)反过来被泵送在穿过温度控制管道14的回路中。
在所示出的示例中,适合的化学起泡剂已被添加到形成第二塑料材料的仍然处于
非增塑状态的颗粒中。于是所述起泡剂与形成第二塑料材料的颗粒一起被加热,以获得注
射所需要的流动性。形成外蒙皮16的第一塑料材料和形成芯18的第二塑料材料是不同的塑
料材料。
在已经达到足够的尺寸稳定性之后,打开注射模具10并且移除精加工的塑料零
件。由于塑料零件的高表面质量,于是所述塑料零件可以接受随后的精加工,例如镀铬或涂
装,而不会有任何问题。