用于制造特别包括一个具有聚氨酯涂层的注塑成型件的复合构件的方法和装置.pdf

本发明涉及一种用于制造一种复合构件的方法和装置，复合构件特别包括一个注塑成型件和一个聚氨酯元件，包括以下步骤：制造一个载体构件，将载体构件转到一个模具的一个打开的型腔中并且关闭模具直到一个预定的位置，其中形成一个具有一个第一尺寸的加大的型腔。为了更好的排气，建议，在将一种浇注材料注入到加大的型腔中之前和与注入浇注材料的同时和/或紧接着该注入实施一个压制步骤之前，在第一尺寸的加大的型腔中产生真空。

1.  用于制造一种复合构件的方法，复合构件特别包括一个注塑成型件和一个聚氨酯元件，包括下列步骤：
制造一个载体构件，
将载体构件送到或转到一个模具的一个打开的型腔中，
关闭模具直到一个预定的位置，其中形成一个具有一个第一尺寸的加大的型腔，
在第一尺寸的加大的型腔中产生真空，
将一种浇注材料注入到加大的型腔内，和
与注入浇注材料的同时和/或紧接着该注入，实施一个压制步骤，其中至少将型腔稍微缩小。

2.  按照权利要求1所述的方法，其特征在于，以一种注塑成型法或注塑压制法实施载体构件的制造。

3.  按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为浇注材料采用一种聚氨酯材料。

4.  按照权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，以一个确定的时间产生真空。

5.  按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，产生直到一个确定的负压的真空。

6.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，与加入浇注材料同时或延迟地实施压制步骤。

7.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，测定真空并且根据负压值开始用于浇注材料的注射时刻。

8.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据注射时间调节或控制压制过程。

9.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在产生真空之前，将一种介质导入到型腔中，用以活化载体构件的表面。

10.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在实际的压制步骤之前，以一种预定的方式打开模具。

11.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据注射压力实施压制步骤。

12.  按照上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，根据位移和根据力实施压制步骤。

13.  用于实施按照权利要求1至12所述方法的装置，包括一个具有至少一个型腔以及一个用于将一种浇注材料注射到至少部分关闭的模具的型腔中的装置的关闭单元，一个载体构件可装入到该型腔中，其中关闭单元构成为用于在压制步骤期间和/或之后实施一个压制步骤，其特征在于，设置一个真空装置，以便在实施压制步骤之前，对至少部分关闭的模具的型腔施以负压。

用于制造特别包括一个具有聚氨酯涂层的注塑成型件的复合构件的方法和装置
技术领域
在复合构件的制造中已知，一个首先制成的构件设有一个另外涂层，特别是一个塑料层。
背景技术
对此在一些所谓表皮形成法中(表皮形成＝申请人的注册商标)，在一个第一步骤(周期1)中以注塑成型法或注塑压制法制造一个注塑成型件。然后在一个另外的过程步骤(周期2)中，用一种具有比热塑性材料更小粘度的聚氨酯材料淹没该部件。该淹没步骤在一个加大的型腔中进行，在周期1中制成的构件被装入到该型腔中，其中将淹没材料注射到在装入型腔的构件与型腔壁本身之间的间隙内。
此外还已知一些多组分注塑成型法，其中，在不同的步骤中将不同的注塑成型材料注入到各不同的型腔中。按照型腔的构成和配置同样可以这样制造复合件。
除上述用于制造复合构件的方法外，还已知一些在热塑性加工中的压制技术。在这样的压制技术中，将处于熔化状态下的材料加入到一个首先加大的型腔中，然后在一个压制步骤中将型腔压缩到最终尺寸。通过压缩，将首先加入到加大的型腔中的材料彼此压开并由此使其分布在整个型腔中。这样的处理方法的优点是，需要施加较小的注射压力和关闭压力。此外按这种方式和方法可以生产特别无应力的构件。
但上述压制技术只在加工热塑性材料中是已知的。这样的压制技术没有用在聚氨酯材料的加工中，因为它们由于较小的粘度在加工时通常是不必要的。
关于在一个全自动化的循环中用一种聚氨酯材料无毛刺地淹没一个热塑性载体构件，甚至以将聚氨酯材料加入一个关闭的模具或一个完全关闭的型腔中为前提，因为构件的再加工还需要全部排气或排气型腔。就这方面而言，通过排气限制构件设计可能性。但在一个浇注过程中，为了将一种聚氨酯材料满意地加入到一个加大的型腔中，需要有针对性的排气，在发泡系统中尤其如此。
发明内容
本发明的目的是，提供一种方法和装置，其中，在制造一种复合构件时，一方面可以解决排气问题，而不需要构件的不利的再加工。
按方法或按装置，通过权利要求1或13中说明的特征达到该目的。
依此本发明的构想在于，在实施一个压制步骤之前，借助一个真空装置首先在一个加大的型腔中建立一个微小的负压，在该型腔中装入一个载体构件，以便环绕其流过。该真空确保在加入浇注材料的过程中符合要求的排气并且在包封过程中解决排气问题。此外对此可以在加入浇注材料时采用低压方法，这总体上特别在模具分界面的区域内导致一种较小模具磨损。
本发明的另一优点在于，可以用一个很薄的层涂覆载体构件。与至今的方法不同，在此不需要那些在一个再加工步骤中又必须撤走的自己的排气型腔。由此也产生较大的设计自由度，这些设计自由度另外在排气型腔的应用中变成必要的。除避免一种补充加工外，这还导致较少的材料消耗。
此外利用本发明的方法还提供了在构件中心安装PUR混合头的可能性，这至今由于排气问题已被人们回避了。这样还可以制造具有低的密度和薄的壁厚的聚氨酯泡沫材料。对此原因在于，浇注材料不必首先排除封在型腔中的空气，这样它可以更好地和更简单地发泡，因为存在一个较小的模具内部压力。
本发明的方法或用于本发明的方法的装置的实施可能性是多方面的。
这样可以借助一种注塑成型过程或注塑压制过程首先用热塑性材料制造载体构件。这可以在一个所谓周期1中，亦即在一个第一循环步骤中进行。然后可以将该载体构件装入到另一模具的一个加大的型腔中。为了该转换步骤，可以采用转盘装置、转台装置或移动台装置。这些装置由现有技术本身是已知的。在将载体构件装入到加大的模具中以后，直到一个预定的位置可以将模具关闭，从而虽然在装入的载体构件与型腔壁之间的空间相对外部环境形成一定的紧密性，但该空间相对制成的构件的型腔尺寸仍是加大的。在加入一种浇注材料例如一种聚氨酯材料之前，现在经由一条真空通道和一个真空泵在型腔中建立负压。可以例如在一个预定的时间内产生该负压。按选择或还补充地，可以产生负压直到一个确定的值。按照上述时间或上述负压值，开始通过注射浇注材料例如聚氨酯对型腔中的自由空间进行浇注。同时或稍微延迟地随着注射的开始，可以通过对关闭单元的相应的加载将模具缩小到其最终的尺寸。就这方面而言，在压制步骤期间建立一个关闭力，该关闭力即使在一种可能出现的增压阶段期间仍保持不变。通过型腔借助真空的“排气”，可以达到上述优点。
总的来说，注射或压制的不同的实施形式是可能的。这样可以根据型腔中的负压开始用于浇注材料的注射时刻。当然此外必须测量相应的负压并且将其通知一个控制装置。压制过程本身可以根据注射时间来控制或调节。此外也可以，在首先关闭模具以后和施加真空之前，经由一个单独的喷嘴注射一种气体混合物，用以实现到型腔中的载体构件的表面活化。一种这样的活化在有些热塑性材料和聚氨酯材料的组合中是必要的，因为否则就不确保粘附。该处理方法的优点在于，随着真空的产生还可以立刻重新抽出该气体或气体混合物。或许也可以回收应用的气体再次为了重新利用。
也可以，在压制过程期间，在将模具压缩到最终尺寸之前，首先再次稍微打开模具。该步骤本身是已知的，并且在浇注材料的“形成饼(Formkuchens)”的一种确定的定位不可避免地出现时和该材料要起作用时，该步骤则特别是值得追求的。
此外按选择，可以根据在浇注过程中的注射压力关闭关闭单元和/或按照一种预定的压力变化建立关闭力。为此，可以检测用于浇注材料的供应管道中的压力并发送到一个控制装置。在将一种聚氨酯材料作为浇注材料的应用中，可以例如测定在一条多元醇管道和/或一条异氰酸酯管道和/或一条颜料或材料添加管道中的压力。
另一种用于实施所述方法的可能性在于，在注射过程期间，根据位移或根据力，关闭模具或相应地建立关闭力。借此可以避免各个分开的传感器。
如以上所述，可以采用不同的装置用来实施该方法。首先当然可以，在一个特有的方法中事先制造一个载体构件并将其中间储存。在中间储存以后，可以将该载体构件供给一个用于浇注步骤的关闭单元。但这意味着需要两个装置，亦即一个用于制造载体构件的装置和一个用于浇注步骤装置。此外人们还需要一种中间储存可能性。
看来有利的是，建议采用转盘装置、转台装置或移动台装置。这样可以循环相同地分别注塑成型一个载体构件和淹没一个另外已注塑成型的载体构件。但在一种这样的方法中，一般只在完全建立关闭力时亦即在实际的压制过程以后才可以进行用于热塑性载体的注塑过程或注塑压制过程。这意味着，在循环相同的制造中，首先将载体构件装入到加大的型腔中，将其一直移到压制位置并在加大的型腔抽成真空以后实施压制步骤。在实施压制步骤以后，完全建立关闭力。接着可以同时在另一型腔中在一个转盘装置、转台装置或移动台装置中进行用于热塑性载体的注塑成型过程。按这种方式和方法可以，在每一循环中制造一个载体构件以及还制造一个制成的复合件。
附图说明
以下借助一个实施例并参照唯一的附图更详细地说明本发明。
图1在很示意的视图中示出一个转台装置，借其可以实施按照本发明的方法。
具体实施方式
图1以其示意的方式完全可以说明本发明的方法，即使未示出关闭单元的基本的部件，如各拉力传递元件(横梁)、用于建立关闭力的机构、机架、转动驱动装置等。上述这些装置或装置部件在一个关闭单元中，如同各相应的装置部件在一个塑化和注射装置中如在一个聚氨酯装置中一样，是充分已知的并且不必再次详细地说明。
用于实施本发明方法的装置包括一个关闭单元10，它具有一个固定的夹紧板12和一个活动的夹紧板14，在它们之间设置一个同样轴向上活动的并且绕一条垂直轴线可旋转的中间板16。不仅在固定的夹紧板12还有中间板16的夹紧面上而且在活动的夹紧板14以及中间板16之间按已知的方式设置各模具20和18或其模具半体。同时设置在中间板16上的各模具半体分别构成为相同的。
在图1中在关闭单元10的右边勾画了一个塑化和注射装置22，借其熔化塑料颗粒并且可以将这样制成的熔体压入到关闭的模具18的型腔中。塑化和注射装置22与一个控制和调节装置40连接，其中只表示了塑化和注射装置22的控制可能性的连接而不是要限制连接导线的数量。在实际的结构中，在控制和调节装置40与塑化和注射装置22之间可以延伸大量的控制导线。同样也未示出在塑化和注射装置22的区域内存在的不同的驱动装置。
在图1中在关闭单元10的左边示出了一个聚氨酯装置，它包括一个混合头26和用于多元醇组分和异氰酸酯组分的两个容器28和30，其中各容器在中间连接泵32、34情况下借助各管道与混合头26连接。在这里也未示出其他的驱动装置。泵32和34也经由各控制导线与控制和调节装置40连接。
此外，一条真空管道36与模具20的左边部分连接，它一直延伸到型腔的区域内并且可以利用一个真空泵38从以后关闭的模具中吸出空气。真空泵38同样也与控制和调节装置40连接。
此外在刚才提到的模具中还设置一个用于检测负压的压力传感器42，它这样设置，以致在一个模具关闭时可以检测在型腔中的压力或负压。该传感器42也与控制和调节装置40连接。
利用该装置实施的方法可以描述如下：
首先从一个完全排空的关闭单元亦即一个关闭单元10开始，其两个模具18和20是空的和干净的。这是图1中所示的状态。在机器起动以后，关闭关闭单元，其中也首先关闭两个模具18和20。在完全关闭的状态下和在完全施加关闭压力以后，接着通过移近的塑化和注射装置22在一个通常的注塑成型过程中将一种塑料熔体加入到模具18中。载体构件在材料时效硬化以后成形并且可以重新打开关闭单元10。在打开关闭单元以后，将中间板16沿画出的转动箭头方向转动180°，从而两个模具18和20的各半体从现在起相对互换。同时热塑性构件仍保留在模具18的固定在中间板上的模具半体中并随着转动180°。在该转动运动以后，模具18重新是空的，因为两个空的模具半体处于对置了。
现在，在模具20中在模具打开时事先制成的注塑成型件包含于在中间板上的模具半体中。现在重新关闭关闭单元。在这种情况下，在模具20处，移动了一个位置，该位置相对于最终的型腔尺寸是加大的。在该位置，型腔相对于外部环境基本上是封闭的，从而通常只有不多的环境空气可以进入到模具内。通过运行真空泵38，从在装入加大的型腔中的热塑性构件与型腔壁之间的空间中排除空气，并且在达到一个确定的负压水平时，经由移近模具20的混合头26将一种聚氨酯材料注入到型腔中，负压水平经由上述的传感器42检测。同时关闭真空泵。随着注射的开始，通过施加关闭力在一个压制步骤中完全关闭模具20，从而压制加入的材料。按选择随着压制步骤的开始，可以等待，直到聚氨酯材料的大部分或全部的聚氨酯材料加入到型腔中。
在聚氨酯材料的完全装满和压制以及达到最终的关闭位置以后，结束压制过程。从现在起完全建立了关闭力并且还利用完全的关闭力将模具18保持在一起。
在这种状态下，现在也可以将热塑性材料注入到模具18的型腔中。在不仅热塑性材料而且聚氨酯材料在模具18和20的型腔中时效硬化以后，重新打开关闭单元。接着在下一步骤中，从模具20中取出制成的构件。然后可以将中间板16重新旋转180°并实施另一循环步骤，如上所述。
当然可以，代替用转盘机械而用转台应用或移动台应用实施该方法。如开头已述那样，也可以实施其他的压制步骤或注塑步骤。此外可以按不同的压力控制或时间控制断开控制装置。在压力控制情况下当然必须设置一个相应的传感器，借其也可以检测一种这样的压力。此外也可以，借助不同的装置活化热塑性构件的表面。这可以通过焙烧、等离子作用或借助气体的作用来实现。
这些方法由现有技术是充分已知的。只是应特别提到借助一个未示出的喷嘴将一种气体导入到关闭的模具20的加大的型腔中，其中在装料步骤之前则可以借助真空泵重新抽出该气体。
附图标记清单
10 关闭单元
12 固定的型模夹紧板
14 活动的型模夹紧板
16 中间板
18 第一型模模具
20 第二型模模具
22 塑化和注射装置
26 PUR混合头
28 多元醇容器
30 异氰酸酯容器
32 泵
34 泵
36 真空管道
38 真空泵
40 控制装置
42 压力传感器