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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zum In-Mold-Beschichten (IMC) eines Formlings oder Substrats,
der/das aus einem Thermoplast oder Duroplast gebildet ist, genau
gesagt, ein Verfahren zur Abgabe einer IMC-Zusammensetzung auf einen Thermoplastformling
und Steuern desselben. Die vorliegende Erfindung findet insbesondere
eine Anwendung als ein beweglicher Beschichtungswagen und wird mit
speziellem Bezug darauf beschrieben.
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Ein
derartiges Verfahren wird durch die
US 2002/0039656 A1 und
durch die
JP 06-328504 A offenbart
und ist ein Verfahren zur Bereitstellung eines In-Mold-beschichteten Formlings,
umfassend:
- (a) Einspritzen eines geschmolzenen
Harzes in einen Formhohlraum bis der Formhohlraum im Wesentlichen
gefüllt
ist;
- (b) Ermöglichen,
dass das eingespritzte geschmolzene Harz im Formhohlraum abkühlt, um einen
Formling zu bilden; und
- (c) Einspritzen einer Beschichtungszusammensetzung in den Formhohlraum
und auf den Formling, um den Formling zu beschichten, wenn mindestens
eine zu beschichtende Oberfläche
des Formlings einen Modul erreicht hat, der ausreicht, um die Beschichtungszusammensetzung
zu tragen.
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Thermoplast-
und Duroplastformlinge, wie z. B. diejenigen, die aus Polyolefinen,
Polycarbonaten, Polyestern, Polystyrolen und Polyurethanen hergestellt
sind, werden in zahlreichen Anwendungen verwendet, einschließlich denjenigen
für Kraftfahrzeugs-,
Schiffs-, Erholungs-, Konstruktions-, Büroprodukte und Outdoorausrüstungsindustrien.
Häufig ist
eine Auftragung einer Oberflächenbeschichtung auf
einen Thermoplast- oder Duroplastformling wünschenswert. Z. B. können Formlinge
als ein Teil in mehrteiligen Anordnungen verwendet werden; um sich
der Deckschicht der anderen Teile in solchen Anordnungen anzupassen,
können
die Formlinge eine Auftragung einer Oberflächenbeschichtung benötigen, die
dieselben Deckschichteigenschaften wie die anderen Teile aufweist.
Beschichtungen können auch
verwendet werden, um Oberflächeneigenschaften
des Formlings zu verbessern, wie z. B. Gleichförmigkeit eines Aussehens, Glanz,
Kratzfestigkeit, chemische Beständigkeit,
Witterungsbeständigkeit
und dergleichen. Auch können
Oberflächenbeschichtungen
verwendet werden, um eine Haftung zwischen dem Formling und einem
separaten Deckschichtüberzug
zu er leichtern, der später
darauf aufgetragen werden soll.
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Zahlreiche
Techniken zur Auftragung von Oberflächenbeschichtungen auf Kunststoffformlinge sind
entwickelt worden. Viele von diesen beinhalten ein Auftragen einer
Oberflächenbeschichtung
auf Kunststoffgegenstände,
nachdem sie aus ihren Formen entfernt sind. Diese Techniken sind
häufig
Mehrstufenprozesse, die eine Oberflächenvorbehandlung beinhalten,
gefolgt von Sprühbeschichten
der vorbehandelten Oberfläche
mit Lack oder anderen Deckschichten. Im Gegensatz dazu liefert IMC
eine Einrichtung zur Auftragung einer Oberflächenbeschichtung auf einen
Formling vor seinem Auswurf aus der Form.
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Formen,
die mit Thermoplasten verwendet werden, sind normalerweise von einer "zweischaligen" Konstruktion mit
zusammenpassenden Hälften, die
sich an einer Trennfuge treffen. Eine von den zusammenpassenden
Hälften
bleibt typischerweise stationär,
wohingegen sich die andere Hälfte
typischerweise zwischen einer geschlossenen Position und einer offenen,
zurückgezogenen
Position bewegt. Um einen Formling zu bilden, wird die bewegbare
Hälfte
zu ihrer geschlossenen Position bewegt und unter einer Schließkraft geschlossen
gehalten, wodurch ein abgeschlossener Formhohlraum gebildet wird.
Geschmolzenes Material wird in den Formhohlraum eingespritzt. Der
Formling wird gebildet, indem der Hohlraum völlig mit dem geschmolzen Material
gefüllt
wird und ermöglicht
wird, dass sich das Material ausreichend abkühlt und verfestigt. Während des
ganzen Formprozesses wird die bewegbare Formhälfte in ihrer geschlossenen
Position gehalten. Nach einem Formen können die Formhälften geöffnet werden,
und es wird ein fertiggestellter Formling daraus ausgeworfen.
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Infolge
der Unterschiede in Formkonstruktion und Formgebungsbedingungen
werden Prozesse, wo die Form vor einem Einspritzen einer Beschichtungszusammensetzung
gespalten oder getrennt wird, im Allgemeinen nicht zum IMC von Spritzgussthermoplasten
verwendet. Wenn Thermoplaste geformt werden, ist es im Allgemeinen
notwendig, einen Druck auf die bewegbare Formhälfte aufrechtzuerhalten, um
den Hohlraum geschlossen zu halten und zu verhindern, dass Material
entlang der Trennfuge entweicht. Weiter ist eine Aufrechterhaltung
eines Drucks auf den thermoplastischen Kunststoff während eines
Formens häufig
notwendig, um eine Bereitstellung einer gleichförmigeren kristallinen oder molekularen
Struktur im Formling zu unterstützen, was
es auch nötig
macht, den Hohlraum geschlossen zu halten. Ohne ein solches Abdichten
(d. h. Druckaufrechterhaltung) neigen physikalische Eigenschaften
des Thermoplastformlings dazu, verschlechtert zu werden.
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Weil
ein Spritzgießen
nicht erlaubt, dass die Form vor einer Einspritzung der IMC-Zusammensetzung
in den Formhohlraum getrennt oder gespalten wird, muss die IMC-Zusammensetzung
unter ausreichendem Druck eingespritzt werden, um den Gegenstand
in allen Bereichen zusammenzudrücken,
die beschichtet werden sollen. Die Kompressibilität des Formlings
schreibt vor, wie und wo die IMC-Zusammensetzung ihn bedeckt. Der
Prozess, einen Spritzgussgegenstand mit einer flüssigen IMC-Zusammensetzung
mittels INC zu beschichten, wird in z. B. dem
US-Patent No. 6,617,033 und den
US-Patentveröffentlichungs-Nos.
2002/0039656 A1 und
2003/0082344 A1 beschrieben.
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Die
JP 04-138220 A offenbart
eine Speicherausrüstung
für Granulatmaterial,
umfassend eine Mehrzahl von Materialspeichertanks, Materialtransportrohren
und Materialzufuhreinrichtungen. Jeder der Mehrzahl von Materialspeichertanks
ist über
ein Solenoidventil mit einem der Materialtransportrohre verbunden.
Die Materialzufuhreinrichtung versorgt das Innere der Transportrohre
mit einem granulatförmigen
Material, das aus Materialbehältern
gewonnen ist. Balkencodes sind an den Materialbehältern angebracht,
und Information, die die Kennzahlen der Materialspeichertanks zuweist,
ist auf den Balkencodes geschrieben. Balkencodeleser lesen die Balkencodes,
und eine Ventilsteuereinrichtung öffnet die Ventile der Materialspeichertanks
mit durch die Balkencodes bestimmten Kennzahlen auf der Grundlage
der durch die Balkencodeleser gelesenen Balkencodes.
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Mehrere
wichtige Überlegungen
müssen
mit einbezogen werden, wenn eine Flüssig-IMC-Zusammensetzung verwendet wird,
um einen Spritzguss-Thermoplastgegenstand zu beschichten. Diese umfassen,
ohne Beschränkung,
die Menge einer IMC-Zusammensetzung, die in den Hohlraum eingespritzt
werden soll, die Zeitsteuerung davon, wann die IMC-Zusammensetzung
in den Hohlraum eingespritzt werden soll, in Bezug zum Thermoplast-Formprozess,
die Rate, mit der die IMC-Zusammensetzung eingespritzt wird, der
resultierende IMC-Zusammensetzungseinspritzdruck und die Einrichtungen zum
Einspritzen der IMC-Zusammensetzung.
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Die
vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Bereitstellen eines
In-Mold-beschichteten Formlings
nach Anspruch 1.
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Weitere
Ausführungsformen
und Merkmale der Erfindung werden im abhängigen Anspruch beschrieben.
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Ein
Sensor kann verwendet werden, um zu bestimmen, wenn es wünschenswert
ist, eine IMC-Zusammensetzung in den Formhohlraum einzuspritzen.
Zur gewünschten Zeit
kann der Sensor ein Signal erzeugen, das zur Abgabe- und Steuervorrichtung
gesendet wird. Eine Menge von Beschichtungszusammensetzung kann
nach Empfang des Signals durch die Abgabe- und Steuervorrichtung
in den Formhohlraum eingespritzt werden. Folglich kann die Abgabe-
und Steuervorrichtung verwendet werden, um eine IMC-Zusammensetzung
bei einem wünschenswerten
Punkt im Formprozess eines Thermoplastformlings in eine Form einer
Spritzgussmaschine einzuspritzen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer Formvorrichtung, die zur Verwendung in oder mit einer bevorzugten
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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2 ist
ein Teilquerschnitt durch einen vertikalen Aufriss eines Formhohlraums.
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3 ist
eine Perspektivansicht einer IMC-Abgabe- und -Steuervorrichtung,
die angepasst ist, um mit der Formvorrichtung von 1 verbunden zu
werden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Mit
Bezug auf die Zeichnungen, wo gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente
darstellen und die bestimmte Ausführungsformen der Erfindung
veranschaulichen, stellt 1 eine Formvorrichtung oder Spritzgussmaschine 10 dar,
die eine erste Formhälfte 12 und
zweite Formhälfte 14 umfasst.
Die erste Formhälfte 12 bleibt
vorzugsweise in einer stationären
oder festen Position. Die bewegbare Formhälfte 14 ist in einer
offenen Position dargestellt, ist aber zu einer geschlossenen Position
bewegbar, wobei sich die erste und zweite Formhälfte 12, 14 miteinander verbinden,
um einen abgeschlossenen Formhohlraum 16 eines endlichen
Volumens dazwischen zu bilden, wie in 2 dargestellt.
Genauer gesagt, verbinden sich die Formhälften 12, 14 entlang
Oberflächen 18 und 20 (1),
wenn die Formhälfte 14 in
einer geschlossenen Position ist, wobei eine Trennfuge 22 (2)
dazwischen und um den Formhohlraum 16 gebildet wird.
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Die
bewegbare Formhälfte 14 bewegt
sich entlang einer im Allgemeinen horizontalen Achse in Bezug zur
Formhälfte 12 durch
Wirkung eines Klemmmechanismus 24 mit einem Klemmstellglied 26 hin
und her, wie z. B. durch ein hydraulisches, pneumatisches oder mechanisches
Stellglied, wie im Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise kann
der durch den Klemmmechanismus 24 ausgeübte Klemmdruck einen Betriebsdruck
erzeugen, der die Drücke übersteigt,
die durch entweder den ersten Zusammensetzungseinspritzer 30 oder
den zweiten Zusammensetzungseinspritzer 32 erzeugt oder
ausgeübt
wird. Z. B. kann durch den Klemmmechanismus 24 ausgeübter Druck
von 14 MPa (etwa 2000 psi) bis 105 MPa (etwa 15000 psi), vorzugsweise
von 25 MPa (etwa 4000 psi) bis 85 MPa (etwa 12000 psi) und bevorzugter
von 40 MPa (etwa 6000 psi) bis 70 MPa (etwa 10000 psi) der Formoberfläche reichen.
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In 2 sind
die Formhälften 12, 14 in
einer geschlossenen Position dargestellt, die entlang der Trennfuge 22 aneinander
anstoßen
oder sich dort miteinander verbinden, um den Formhohlraum 16 mit einem
im Wesentlichen festen Volumen zu bilden. Die Konstruktion des Formhohlraums 16 kann
entsprechend dem gewünschten
Endprodukt oder Gegenstand, der zu formen ist, sehr in Größe und Form variieren.
Der Formhohlraum 16 weist im Allgemeinen eine erste Oberfläche 34 auf
der zweiten Formhälfte 14 und
eine entsprechende oder entgegengesetzte zweite Oberfläche 36 auf
der ersten Formhälfte 12 auf.
Die erste Formhälfte 12 begrenzt
eine erste Öffnung 38,
die mit dem Formhohlraum 16 verbunden ist, die ermöglicht,
dass der erste Zusammensetzungseinspritzer 30 seine Zusammensetzung
in den Formhohlraum 16 einspritzt. Ähnlich begrenzt die zweite
Formhälfte 14 eine
zweite Öffnung,
die auch mit dem Formhohlraum 16 verbunden ist, die ermöglicht,
dass der zweite Zusammensetzungseinspritzer 32 (1)
seine Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 einspritzt.
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Der
erste Zusammensetzungseinspritzer 30 ist das, was bei einer
Spritzgussvorrichtung oder einem Hitzehärten typisch ist, und ist im
Allgemeinen im Stande, eine Thermoplast- oder Duroplastzusammensetzung,
im Allgemeinen ein Harz oder Polymer, in den Formhohlraum 16 einzuspritzen.
Wegen Raumbeschränkungen
ist der erste Einspritzer 30 positioniert, um Material
von einer festen Formhälfte 12 einzuspritzen,
obwohl der erste Zusammensetzungseinspritzer 30 umgekehrt
und in der bewegbaren Formhälfte 14 platziert
werden könnte.
Der zweite Zusammensetzungseinspritzer 32 kann eine IMC-Zusammensetzung
in den Formhohlraum 16 einspritzen, um den Formling, der
darin gebildet ist, zu beschichten, obwohl der zweite Zusammensetzungseinspritzer 32 alternativ
in der Formhälfte 12 positioniert
werden könnte.
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In 1 ist
der erste Zusammensetzungseinspritzer 30 in einer "Zurückgeschobenen"-Position dargestellt,
kann aber horizontal bewegt werden, so dass ein Düsen- oder
Harzauslass 42 des ersten Einspritzers 30 in die
zweite Formhälfte 12 eingepasst wird.
In der eingepassten Position kann der Einspritzer 30 seinen
Inhalt in den Formhohlraum 16 einspritzen. Nur zwecks Veranschaulichung
ist der erste Zusammensetzungseinspritzer 30 als eine Schneckenkolbenmaschine
dargestellt, wobei eine erste Zusammensetzung in einen Trichter 44 platziert
werden kann, und eine Drehschnecke 46 die Zusammensetzung
durch einen erwärmten
Extruderzylinder 48 bewegen kann, der die erste Zusammensetzung über ihren
Schmelzpunkt erwärmt.
Wenn sich das erwärmte
Material in der Nähe
des Endes des Zylinders 48 ansammelt, wirkt die Schnecke 46 als
ein Spritzkolben und treibt das Material durch die Düse 42 und in
den Formhohlraum 16. Die Düse 42 weist im Allgemeinen
ein Ventil (nicht dargestellt) an ihrem offenen Ende auf, und die
Schnecke 46 weist im Allgemeinen ein Rückschlagventil (nicht dargestellt)
auf, um einen Rückfluss
von Material in die Schnecke 46 zu verhindern.
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Der
erste Zusammensetzungseinspritzer 30 soll nicht auf die
in 1 dargestellte Ausführungsform beschränkt sein,
sondern kann eine beliebige Vorrichtung sein, die eine fließfähige (z.
B. Thermoplast- oder Duroplast-)Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 einspritzen
kann. Z. B. kann die Spritzgussmaschine eine Formhälfte aufweisen,
die in einer vertikalen Richtung bewegbar ist, wie z. B. in einem "Gießbaum" mit mittiger Einspritzung.
Andere geeignete Spritzgussmaschinen umfassen viele von denen, die
von Cincinnati-Milacron, Inc. (Cincinnati, Ohio), Gattenfeld Injection
Molding Technology (Meinlerzhagen, Deutschland), Engel Machinery
Inc. (York, Pennsylvania), Husky Injection Molding Systems Ltd.
(Bolton, Canada), BOY Machines Inc. (Exton, Pennsylvania) und anderen
erhältlich
sind.
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Mit
Bezug auf
3 kann eine Abgabe- und Steuervorrichtung
60 mit
einer Formvorrichtung
10 verbunden sein, um der Formvorrichtung
10 IMC-Vermögen und
Steuerungen dafür
zur Verfügung
zu stellen. Die I.S.-Steuervorrichtung
60 umfasst einen
IMC-Behälteraufnahmezylinder
62 zur Aufnahme
eines IMC-Behälters,
der mit einer IMC-Zusammensetzung gefüllt ist, wie z. B. denjenigen
von
US-Patent No. 5,777,053 .
Die Steuervorrichtung
60 umfasst weiter einen Dosierzylinder
oder -rohr
64, der/das angepasst ist, um sich in Fluidverbindung
mit einem IMC-Behälter
zu befinden, wenn er im Aufnahmezylinder
62 aufgenommen
ist. Eine druckluftangetriebene Umwälzpumpe
66 ist auf
der Steuervorrichtung
60 vorgesehen und kann eine IMC-Zusammensetzung
vom Aufnahmebehälter
62 zum
Dosierzylinder
64 pumpen.
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Der
Dosierzylinder 64 ist selektiv auf eine Fluidweise mit
dem zweiten Einspritzer 32 auf der Formvorrichtung 10 verbindbar.
Der Dosierzylinder 64 umfasst eine Hydraulikeinrichtung,
wie z. B. einen Hydraulikkolben, um die IMC-Zusammensetzung aus dem Dosierzylinder 64 zu
entleeren und die entleerte IMC-Zusammensetzung
zum zweiten Einspritzer 32 zu lenken. Eine Rückleitung
(nicht dargestellt) ist mit dem zweiten Einspritzer 32 und
mit dem Aufnahmebehälter 62 verbunden,
um dazwischen auf eine Fluidweise zu kommunizieren.
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Die
Steuervorrichtung 60 umfasst weiter ein Elektrogehäuse 74,
das mit einer herkömmlichen Leistungsquelle
verbunden werden kann. Das Elektrogehäuse 74 umfasst eine
Mehrzahl von Steuerungen 76 und einen Touchpadkontroller 78 darauf,
um eine Abgabe einer IMC-Zusammensetzung zum Formhohlraum 16 der
Formvorrichtung 10 zu steuern. Ein Druckluftverbinder (nicht
dargestellt) ist auf der Steuervorrichtung 60 vorgesehen,
um die Steuervorrichtung 60 mit einer herkömmlichen
Druckluftleitung zu verbinden. Druckluft wird verwendet, um die Umwälzpumpe 66 zu
treiben und eine IMC-Zusammensetzung aus der Steuervorrich tung 60 und
ihren Fluidverbindungsleitungen während einer Reinigung oder
Entleerung zu entfernen. Zusätzlich
kann Luft verwendet werden, um ein Lösungsmittel für Reinigungszwecke
durch die Verbindungsleitungen zu bewegen.
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Die
Vorrichtung 60 umfasst einen entfernten Sensor (nicht dargestellt),
der angepasst ist, um in der bevorzugten Ausführungsform auf einer der Formhälften 12, 14 positioniert
zu werden. Der Sensor kann ein herkömmlicher Wippschalter sein,
der nach Betätigung
ein Signal zur Vorrichtung 60 sendet. Der Sensor ist auf
einer der Formhälften 12, 14 positioniert,
so dass er bei Formschluss betätigt
wird. Das vom Sensor gesendete Signal wird verwendet, um einen Zeitgeber
auf der Vorrichtung 60 auszulösen. Alternativ könnte der
Sensor in einer anderen Stelle platziert sein, wie z. B. die Holmmaschinenwege,
um anzuzeigen, wenn ein Formschluss vorliegt.
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Alternativ
kann die Formvorrichtung 10 mit einem Sensor oder einer
Sensoreinrichtung ausgerüstet
sein, der/die das Vermögen
aufweist, ein Signal bei Schließen
der Formhälften 12, 14 zu
erzeugen. Ein herkömmliches
Signalübertragungskabel könnte zwischen
der Formvorrichtung 10 und der Steuervorrichtung 60 angeschlossen
sein, um das Signal zur Steuervorrichtung 60 zu übertragen.
Eine solche Anordnung würde
die Notwendigkeit zum Verbinden eines unabhängigen Sensors mit einer der Formhälften 12, 14 beseitigen.
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Zur
Vorbereitung für
eine Einspritzung einer IMC-Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 wird
ein Behälter
einer gewünschten
IMC-Zusammensetzung in den Aufnahmezylinder 62 platziert. Der
Dosierzylinder 64 ist mit dem zweiten Einspritzer 32 auf
eine Fluidweise verbunden. Eine Rückleitung 68 ist mit
dem zweiten Einspritzer 32 und dem Aufnahmezylinder 62 auf
eine Fluidweise verbunden. Die Steuervorrichtung 60 ist
mit einer geeigneten Energiequelle, wie z. B. einer herkömmlichen
elektrischen 460 Volt-Wechselstrom- oder Gleichstrom-Steckdose verbunden,
um Energie zum Elektrogehäuse 74 zu
liefern. Die Steuervorrichtung 60 ist auch mit einer Druckluftquelle
verbunden, um eine pneumatische Einrichtung, wie z. B. eine Druckluftquelle,
bereitzustellen, um eine IMC-Zusammensetzung aus der Vorrichtung 60 und
ihren Fluidverbindungsleitungen zu entleeren, wenn ein Reinigungsbetrieb
wünschenswert
ist, und/oder ein Lösungsmittel
durch die Vorrichtung 60 und ihre Fluidverbindungsleitungen
zu bewegen. Der Sensor ist auf einer der Formhälften 12, 14 geeignet
positioniert, wie oben beschrieben.
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Um
einen IMC-Thermoplast-Gegenstand herzustellen, wird eine erste Thermoplastzusammensetzung
in den Trichter 44 (1) der Formvorrichtung 10 platziert.
Der erste Einspritzer 30 wird in eine ineinandergeschobene
oder eingepasste Beziehung mit der festen Formhälfte 12 bewegt. Durch
herkömmliche
Einrichtungen, d. h. unter Verwendung des erwärmten Extruderzylinders 48 und
der Drehschnecke 46, erwärmt der erste Einspritzer 30 eine erste
Zusammensetzung über
ihren Schmelzpunkt und lenkt die erwärmte erste Zusammensetzung
in Richtung auf die Düse 42 des
ersten Einspritzers 30. Die Formhälften 12, 14 werden
geschlossen, wodurch ein abgeschlossener Formhohlraum 16 mit
einem im Wesentlichen festen Volumen erzeugt wird. Wie oben beschrieben,
ist der Sensor der Steuervorrichtung 60 auf einer der Formhälften 12, 14 positioniert,
so dass, wenn die Formhälften 12, 14 miteinander
verschlossen sind, der Sensor ein Signal zur Steuervorrichtung 60 sendet,
das anzeigt, dass die Formhälften 12, 14 geschlossen
sind und dass der Formprozess begonnen hat.
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Bei
Empfang des Signals, nachstehend T0, löst die Abgabe-
und Steuervorrichtung 60 den darin enthaltenen Zeitgeber
aus. Der Zeitgeber wird verwendet, um eine von T0 verstrichene
Zeit zu verfolgen. Bei vorbestimmten verstrichenen Zeitintervallen betätigt und
steuert die Steuervorrichtung 60 verschiedene IMC-bezogene
Funktionen, um zu gewährleisten,
dass die IMC-Zusammensetzung bei einem gewünschten Punkt im Formprozess
zum Formhohlraum 16 abgegeben wird. Folglich arbeitet die Steuervorrichtung 60 gleichzeitig
mit der Formvorrichtung 10.
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Nach
T0 setzt sich der Formprozess fort, und es
wird ein Düsenventil
(nicht dargestellt) der Düse 42 für eine vorbestimmte
Zeit zu einer offenen Position bewegt, um zu ermöglichen, dass eine entsprechende
Menge der ersten Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 eindringt.
Die Schnecke 46 liefert eine Kraft oder einen Druck, der
die erste Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 hineintreibt oder
einspritzt, bis der Düsenstift
zu seiner geschlossenen Position zurückgekehrt ist. Die erste Zusammensetzung
wird in den Formhohlraum 16 gefüllt und vollgestopft, wie im
Stand der Technik wohlbekannt ist. Sobald der Formhohlraum 16 gefüllt und
vollgestopft ist, wird ermöglicht,
dass die geformte erste Zusammensetzung abkühlt, wodurch ein Formling gebildet
wird.
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Nachdem
die erste Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 eingespritzt
worden ist und sich die zu beschichtende Oberfläche des Formlings unter den
Schmelzpunkt abgekühlt
oder sonst eine Temperatur oder einen Modul erreicht hat, die ausreichen,
um eine IMC-Zusammensetzung anzunehmen oder zu tragen, aber bevor
sich die Oberfläche
zu sehr abgekühlt
hat, so dass ein Härten
der IMC-Zusammensetzung gehemmt würde, ist eine vorbestimmte
Menge einer zweiten Zusammensetzung, die eine IMC-Zusammensetzung
ist, zur Einspritzung in den Formhohlraum 16 durch die
zweite Öffnung 40 (2)
des zweiten Zusammensetzungs- oder IMC-Zusammensetzungseinspritzers 32 bereit.
Dieser Punkt im Formprozess, nachstehend TIMC,
kann als eine von T0 verstrichene Zeit charakterisiert
werden. Damit der zweite Einspritzer 32 die IMC-Zusammensetzung
genau bei TIMC einspritzt, muss die Vorrichtung 60 bei
genauen Zeiten zwischen T0 und TIMC mehrere Funktionen ausführen. Jede
dieser Funktionen erfolgt zu einer vorbestimmten in Bezug zu T0 verstrichenen Zeit.
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Eine
solche Funktion besteht darin, den Dosierzylinder 64 mit
einer gewünschten
Menge einer IMC-Zusammensetzung zu füllen. Diese Funktion erfolgt
eine vorbestimmte von T0 verstrichene Zeit
aber vor TIMC. Folglich öffnet bei der vorgewählten verstrichenen
Zeit die Steuervorrichtung 60 ein Ventil (nicht dargestellt),
das eine Fluidverbindung zwischen dem mit IMC-Zusammensetzung gefüllten Behälter und dem
Dosierzylinder 64 ermöglicht.
Die Umwälzpumpe 66 pumpt
dann IMC-Zusammensetzung vom Behälter
zum Dosierzylinder 64. Wenn der Dosierzylinder 64 eine
gewünschte
Menge gefüllt
ist, schließt das
Ventil, um zu verhindern, dass mehr IMC-Zusammensetzung in den Zylinder
eindringt. Die Menge von IMC-Zusammensetzung, die man in den Zylinder 64 eindringen
lässt,
ist selektiv einstellbar.
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Nachdem
der Dosierzylinder 64 gefüllt ist und direkt vor TIMC öffnet
die Steuervorrichtung 60 einen Stift oder ein Ventil (nicht
dargestellt) auf dem zweiten Einspritzer 32, um eine Fluidverbindung
zwischen dem zweiten Einspritzer 32 und dem Formhohlraum 16 zu
ermöglichen.
Der Stift ist normalerweise in Richtung auf eine geschlossene Position vorgespannt
oder getrieben, d. h. mit der Formoberfläche bündig, ist aber durch die Steuervorrichtung 60 selektiv
in Richtung auf die offene Position bewegbar. Genau gesagt, wird
in einer bevorzugten Ausführungsform
eine elektrisch gespeiste Hydraulikpumpe (nicht dargestellt) der
Steuervorrichtung 60 verwendet, um den Stift zu bewegen.
Sehr kurz danach, bei TIMC, entleert die
Hydraulikeinrichtung des Dosierzylinders 64 eine IMC-Zusammensetzung,
die darin enthalten ist, und gibt sie zum zweiten Einspritzer 32 ab,
wo sie durch die Öffnung 40 und
in den Formhohlraum 16 fließt.
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Die
Form wird nicht geöffnet
oder ausgespannt, bevor die IMC-Zusammensetzung eingeführt ist;
die Formhälften 12, 14 halten
eine Trennfuge 22 aufrecht und bleiben im Allgemeinen einen
im Wesentlichen festen Abstand in Bezug zueinander, während die
erste und zweite Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 eingespritzt
werden. Folglich ist das im Wesentlichen feste Volumen des Formhohlraums 16 konstant
und wird während
der gesamten Formgebungs- und Beschichtungsschritte beibehalten.
Wenn sie eingespritzt ist, verteilt sich die IMC-Zusammensetzung von der Formoberfläche und beschichtet
einen vorbestimmten Teil oder Bereich des Formlings. Sehr kurz nachdem
die IMC-Zusammensetzung ganz in den Formhohlraum 16 eingespritzt
ist, ermöglicht
die Vorrichtung 60, dass das Ventil des zweiten Einspritzers 32 zu
seiner geschlossenen Position zurückkehrt, wodurch eine weitere
Einspritzung einer IMC-Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 verhindert
wird.
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Nachdem
die vorbestimmte Menge von IMC-Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 eingespritzt
ist und den vorbestimmten Bereich des Gegenstands oder Substrats
bedeckt oder beschichtet, kann das beschichtete Substrat aus der
Form entfernt werden. Jedoch wird, bevor die Formhälften 12, 14 getrennt
werden, die IMC-Zusammensetzung durch Komponenten gehärtet, die
in der Beschichtungszusammensetzung vorhanden sind. Die Härtung ist
von Quellen einschließlich
des Substrats oder der Formhälften 12, 14,
die sich auf oder über der
Härttemperatur
der IMC-Zusammensetzung befinden, fakultativ wärmeaktiviert. Eine Härttemperatur variiert
abhängig
von der IMC-Zusammensetzung, die verwendet wird. Wie oben erwähnt, wird
die IMC-Zusammensetzung eingespritzt, bevor sich der Formling auf
den Punkt abgekühlt
hat, der unter dem liegt, wo ein zweckmäßiges Härten der Beschichtung erzielt
werden kann. Die IMC-Zusammensetzung erfordert eine minimale Temperatur,
um den Katalysator, der darin vorhanden ist, zu aktivieren, was
bewirkt, dass eine Vernetzungsreaktion erfolgt, wodurch die Beschichtung
gehärtet
und am Substrat gebunden wird.
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Zwischen
IMC-Zusammensetzungseinspritzungen verwendet die Steuervorrichtung 60 die
Umwälzpumpe 66,
um IMC-Zusammensetzung durch das System umzuwälzen. Der Stift auf dem zweiten Einspritzer 32 bleibt
in seiner geschlossenen Position, wodurch verhindert wird, dass
jegliche IMC-Zusammensetzung in den Formhohlraum 16 eindringt. Ein
Zweck eines Umwälzens
der IMC-Zusammensetzung
zwischen Zyklen besteht darin, zu verhindern, dass ein beliebiger
spezieller Teil der Beschichtung unerwünschterweise aufgrund seiner
Nähe zu
Heizmechanismen auf der Formvorrichtung 10 erwärmt wird.
Ein solches Erwärmen
könnte
die Materialeigenschaften der IMC-Zusammensetzung nachteilig beeinflussen
oder könnte
die IMC-Fluidleitungen blockieren, indem die IMC-Zusammensetzung darin verfestigt wird.
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Die
Steuerungen 76 und das Tastaturfeld 78 der Steuervorrichtung 60 ermöglichen,
dass eine Bedienperson bestimmte Betriebsparameter der Steuervorrichtung 60 einstellt
und/oder setzt. Z. B. können die
Steuerungen manipuliert werden, um die Menge einer IMC-Zusammensetzung,
die in den Dosierzylinder 64 einzufüllen ist, zu vergrößern oder
zu verkleinern, indem ermöglicht
wird, dass das Ventil, das eine Verbindung zwischen dem Dosierzylinder 64 und
dem Aufnahmebehälter 62 steuert,
für eine
längere
Dauer offen bleibt. Zusätzlich
können
die Steuerungen manipuliert werden, um die von T0 verstrichene
Zeit einzustellen, die der Dosierzylinder 64 durch die
Umwälzpumpe 66 gefüllt wird,
und/oder die von T0 verstrichene Zeit, die
der Zylinder 64 durch die Hydraulikeinrichtungen geleert
wird. Diese Zeit kann so eingestellt werden, dass sie TIMC genauer
annähert.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Sensor einen Druckwandler, der benachbart zum Formhohlraum 16 montiert
ist und so angepasst ist, dass er einen Druck im Formhohlraum 16 aufzeichnet.
In dieser Ausführungsform
kann der Zeitgeber der Steuervorrichtung 60 beseitigt werden.
Statt die vom Beginn des Formprozesses verstrichene Zeit zu verwenden,
spritzt die Steuervorrichtung 60 eine IMC-Zusammensetzung
in den Formhohlraum 16 auf Grundlage des Drucks ein, der
durch den Druckwandlersensor im Formhohlraum 16 aufgezeichnet wird.
Die IMC-Zusammensetzung wird wünschenswerterweise
zu demselben Punkt im Formprozess, TIMC,
in den Formhohlraum 16 eingespritzt, unabhängig davon,
welcher Typ von Sensor verwendet wird. Folglich, statt dass sie
zeitabhängig
ist, ist diese Ausführungsform
druckabhängig.
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Der
Druck im Formhohlraum 16 steigt zu Beginn an, während der
Thermoplast den Formhohlraum 16 füllt. Der Druck steigt weiter
an, während
der Formhohlraum 16 vollgestopft wird. Schließlich beginnt
der Druck im Formhohlraum 16 abzunehmen, während der
Thermoplastformling abkühlt
und damit beginnt, sich zu verfestigen. Bei einem vorbestimmten
Druck während
der Kühlphase,
der TIMC entspricht, wird die IMC-Zusammensetzung
vorzugsweise in den Formhohlraum 16 eingespritzt. Der vorbestimmte
Druck beruht im Allgemeinen auf dem spezifischen Typ von Thermoplast,
der verwendet wird, und kann auch auf dem spezifischen Typ von IMC-Zusammensetzung
beruhen, der verwendet wird.
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Auf
Grundlage der Druckmessungen, die durch den Druckwandlersensor vorgenommen
werden, kann die Reihe von Funktionen, die durch die Steuervorrichtung
60 ausgeführt werden,
auch vom Druck abhängig
sein, der im Formhohlraum
16 gemessen wird. Folglich erfolgt
jede der Funktionen bei einem vorbestimmten Druck im Formhohlraum
16,
so dass die IMC-Zusammensetzung zu dem gewünschten Punkt im Formprozess
in den Formhohlraum
16 eingespritzt werden kann. Ein Einspritzen
einer IMC-Zusammensetzung in einen Formhohlraum
16 und
auf die Oberfläche
eines Formlings auf Grundlage des Drucks, der im Formhohlraum
16 gemessen ist,
wird im
US-Patent No. 6,617,033 beschrieben.
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Der
Druckwandler kann alternativ eine Mehrzahl von Druckwandlern sein,
die an unterschiedlichen Stellen um den Formhohlraum 16 positioniert sind.
Bei dieser Anordnung führt
die Steuervorrichtung 60 ihre Funktionen aus, einschließlich eines
Einspritzens der IMC-Zusammensetzung auf Grundlage einer Mehrzahl
von Druckmessungen. Z. B. kann die Steuervorrichtung 60 ihre
Funktionen auf Grundlage von vorbestimmten Druckmittelwerten der
Mehrzahl von durch die Mehrzahl von Drucksensoren vorgenommenen
Druckmessungen ausführen.
Diese Anordnung kann wünschenswert
sein, weil eine Mehrzahl von Druckwandlern imstande sein kann, den
tatsächlichen
Druck besser zu bestimmen, der im Formhohlraum 16 beobachtet
wird.
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Einige
herkömmliche
Spritzgussmaschinen und -formen sind schon mit einem oder mehreren Wandlern
ausgerüstet,
die angepasst sind, um einen Druck im Formhohlraum 16 zu
messen. Diese Maschinen sind häufig
imstande, ein Signal, das für
den gemessenen Druck oder Drücke
repräsentativ
ist, zu zugehöriger
Ausrüstung,
wie z. B. die Steuervorrichtung 60, durch herkömmliche
Datenübertragungseinrichtungen
zu senden. In diesem Fall wird die Notwendigkeit für einen
entfernten Druckwandlersensor beseitigt. Die Steuervorrichtung 60 braucht
bloß geeignet
mit der Spritzgussmaschine 10 verbunden zu sein, um das
Signal, das für
die vom Formhohlraum 16 genommene(n) Druckmessung(en) repräsentativ ist,
zu empfangen.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Sensor ein Thermoelement, das benachbart zum Formhohlraum 16 montiert
ist und so angepasst ist, dass es eine Temperatur im Formhohlraum 16 aufzeichnet.
In dieser Ausführungsform
kann der Zeitgeber der Steuervorrichtung 60 auch beseitigt
werden. Weiter spritzt die Steuervorrichtung 60 eine IMC-Zusammensetzung
in den Formhohlraum 16 auf Grundlage der Temperatur ein,
die im Formhohlraum 16 durch den Thermoelementsensor aufgezeichnet wird.
Die IMC-Zusammensetzung wird wünschenswerterweise
zu demselben Punkt im Formprozess, TIMC,
in den Formhohlraum 16 eingespritzt, wie bei den vorherigen
Sensoren. Der Hauptunterschied bei Einspritzung der IMC-Zusammensetzung ist
temperaturabhängig.
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Die
Steuervorrichtung 60 kann mit einer Datensammeleinrichtung
ausgerüstet
sein und/oder mit ihr verbunden sein. Die Datensammeleinrichtung kann
eine leiterplattenintegrierte Festplatte oder ein anderes Aufzeichnungsmedium
sein, das die Betriebsparameter aufzeichnen kann, die auf der Steuervorrichtung 60 für einen
oder eine Reihe von Formlingen eingestellt sind. Andere alternative
Anordnungen sind möglich,
wie z. B. Verbinden der Vorrichtung mit einem Netzwerk und Aufzeichnen
von Betriebsparametern an einer entfernten Stelle. Jedenfalls kann
die Datensammeleinrichtung die vorbestimmten Einstellungen der von
T0 verstrichenen Zeit, auf die die verschiedenen
Steuervorrichtungsfunktionen zur Verwendung eingestellt sind, und/oder
die tatsächlichen
verstrichenen Zeitintervalle, wenn die verschiedenen Funktionen
auftreten, aufzeichnen.
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Z.
B. kann für
jede Einspritzung einer IMC-Zusammensetzung die Datensammeleinrichtung
die Zeit von T0 aufzeichnen, bei der die
Umwälzpumpe 66 den
Dosierzylinder 64 füllt,
die Zeit von T0, bei der der Stift des zweiten
Einspritzers 32 aufmacht, die Zeit von T0,
bei der die Hydraulikeinrichtung den Dosierzylinder 64 entleert
und der zweite Einspritzer 32 die IMC-Zusammensetzung in
den Formhohlraum 16 einspritzt, und/oder die Zeit von T0, bei der der Stift des zweiten Einspritzers 32 zumacht. Andere
Funktionen können
auch aufgezeichnet werden, einschließlich, ohne Beschränkung, der
Anzahl von IMC-Zusammensetzungseinspritzungen
für eine spezifische
Menge einer IMC-Zusammensetzung, des Hydraulikdrucks, der verwendet
wird, um den Dosierzylinder 64 zu entleeren usw..
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Wenn
einer oder mehrere Druckwandler anstelle des Kippschalters (ein
zeitabhängiger
Sensor) verwendet werden, kann die Datensammeleinrichtung verwendet
werden, um damit in Beziehung stehende Messungen aufzuzeichnen.
Z. B. kann die Datensammeleinrichtung die spezifischen gemessen Drücke aufzeichnen,
bei welcher Zeit die verschiedenen Funktionen der Steuervorrichtung 60 auftreten. Desgleichen
können,
wenn der Sensor ein Thermoelement ist, die Temperaturmessungen,
die dadurch vorgenommen sind, aufgezeichnet werden.
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Jedenfalls
können
die Daten oder die Information, die durch die Datensammeleinrichtung
aufgezeichnet sind, für
Qulitätskontrollzwecke
verwendet werden. Z. B. kann ein beschichtetes Teil nach Auswurf
aus dem Formhohlraum 16 geprüft werden und mit den bei der
spezifischen Einspritzung einer IMC-Zusammensetzung gesammelten
Daten verglichen werden, die dem Teil zugeordnet sind. Wenn das
Teil bestimmten Qulitätskontrollerfordernissen nicht
entspricht, wie z. B. bei mangelnder Haftung zwischen der Beschichtung
und dem Thermoplast, mangelnder Kratzfestigkeit, Oberflächenfehler,
mangelnder angemessener Beschichtungsbedeckung usw., können die
vorhandenen Parameter (sei es, dass sie zeitabhängig, druckabhängig, temperaturabhängig oder
sonst sind) eingestellt werden, um die Beschichtungscharakteristika
von zukünftig
beschichteten Teilen zu verbessern.
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Die
Steuervorrichtung 60 kann auch mit einer Einrichtung zum Übertragen
von gesammelten Daten ausgerüstet
sein. Dies kann durch beliebige herkömmliche Einrichtungen erfolgen,
einschließlich
einer Bereitstellung eines Plattenlaufwerks oder dergleichen, das
ermöglicht,
dass die Daten auf ein bewegliches Speichermedium aufgezeichnet
werden, Bereitstellung einer Datenverbindung, die sich mit einem
Lokalrechner, einem Intranet, dem Internet oder anderem Netzwerk
verbinden lässt,
usw.. Solche Einrichtungen zum Übertragen
von Daten können
eine Fernanalyse der gesammelten Daten in Echtzeit ermöglichen.
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Die
Steuervorrichtung 60 kann auch einen herkömmlichen
Packungscodeleser (nicht dargestellt), wie z. B. einen Balkencodeleser,
umfassen. Der Leser kann verwendet werden, um einen Code auf einem
speziellen Behälter
einer IMC-Zusammensetzung zu scannen, die in dem Aufnahmezylinder 62 platziert
ist und auf eine Mehrzahl von Formteilen eingespritzt wird. In Verbindung
mit der oben beschriebenen Datensammeleinrichtung verwendet, kann
der Code für
einen speziellen IMC-Zusammensetzungsbehälter zu Daten zugeordnet sein,
die für
alle Einspritzungen einer IMC-Zusammensetzung aus dem speziellen
Behälter
aufgezeichnet sind. Weiter kann der Code des IMC-Behälters einem
Behälter
für fertiggestellte
Teile oder einer Sammeleinrichtung zugeordnet sein, die fertiggestellte
Teile mit einer Beschichtung darauf aus der Formvorrichtung 10 empfängt. Ein
Aufzeichnen und Speichern von solcher Information ermöglicht,
dass bestimmte fertiggestellte Teile analysiert und leicht mit den
Daten verglichen werden, die darüber
und über
die spezielle verwendete IMC-Zusammensetzung aufgezeichnet sind.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Steuervorrichtung 60 mit einer Benutzeroberfläche versehen
sein, die ermöglicht,
dass ein Benutzer ein Teileikon einfach auswählt, das eine Reihe von zu formenden
und zu beschichtenden Teilen darstellt. Eine Auswahl eines spezifischen
Teileikons auf der Benutzeroberfläche stellt die Steuerparameter
auf der Steuervorrichtung 60 vorher ein, ganz gleich, ob sie
zeitbezogen, hohlraumdruckbezogen oder sonst sind. Die Benutzeroberfläche beseitigt
die Notwendigkeit, dass eine Bedienperson die Steuerparameter jedes
Mal einzeln einstellen muss, wenn eine neue Teileserie den Form-
und Beschichtungsprozess durchlaufen soll.
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In
jeglicher hierin erörterten
Ausführungsform
kann die Steuervorrichtung 60 mit einer Anzeigeeinrichtung
versehen sein, wie z. B. einem Monitor (nicht dargestellt). Die
Anzeigeeinrichtung kann in Echtzeit jegliches der Daten oder Information
anzeigen, die durch die Steuervorrichtung 60 erfasst und/oder
aufgezeichnet sind. Weiter könnte
die Steuervorrichtung 60 so konfiguriert sein, dass sie
nur eine spezifische Anzahl von Einspritzungen pro IMC-Zusammensetzungsbehälter ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich
könnte
die Steuervorrichtung 60, wenn sie mit dem Codeleser verwendet
wird, eingestellt werden, um nur mit einem spezifischen Typ von
IMC-Zusammensetzung zu arbeiten.