Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Minimieren bzw. zum Unterbinden von positiven und/oder negativen Ladungen auf einer Oberfläche eines Kunststoffteils, das mittels Spritzgießen, Pressen oder Ziehverfahren in einem ein Entnahmeteil für das Kunststoffteil aufweisenden Werkzeug herstellbar ist.

Bei der Herstellung von Kunststoffteilen, beispielsweise in einer Spritzgießmaschine, entstehen an einer Oberfläche des Kunststoffteils elektrostatische Aufladungen, die in der Umgebungsluft enthaltene Schwebeteilchen anziehen, so dass es auf der Oberfläche zu Verunreinigungen kommt. Zur Vermeidung solcher Verunreinigungen wurden bislang Vorrichtungen mit reihenförmig angeordneten Elektroden nach Art einer in der US-A-4 092 543 beschriebenen eingesetzt. Die bekannte Vorrichtung weist dabei eine Mehrzahl von reihenförmig angeordneten Elektroden auf, die an einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Die Hochspannungsquelle weist einen solchen hohen Betrag auf, dass in der Nähe der Elektroden positive und/oder negative Ionen erzeugt werden, die mittels eines Ventilators in Richtung des mit einer Verunreinigung an der Oberfläche versehenen Kunststoffteils bewegt werden. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass diese durch die reihenförmige Anordnung der Elektroden und der zusätzlichen Luftführungsmittel sehr aufwendig ausgebildet ist und insbesondere bei geometrisch komplexen Kunststoffteilen mit einer Mehrzahl von begrenzten Oberflächensegmenten nicht den gewünschten Reinheitseffekt bewirkt.

Aus Patent Abstracts of Japan vol. 010, no. 354 (P-521), 28.11.1986 & JP 61 151854 A ist eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese Vorrichtung ist auf eine potenzierte Ionenbewegung angelegt, die über eine Entfernungsstrecke das Behandlungsobjekt beeinflussen soll. Dabei wird ionisierte Luft zur Kühlung und Neutralisierung beim Spritzgießen ebener Scheiben, wie z.B. CD's eingesetzt. Aus US-A-4 729 057 ist eine Vorrichtung bekannt, die bei schwacher Luftbewegung das Trimmen des Raumes über einer Arbeitsebene bezweckt, um eine schmutzfreie abgeschirmte ladungsfreie Zone durch Ionenaustausch für den Potentialausgleich und einen atmosphärischen überdruck zu erzeugen. Derartige Anforderungen bestehen für Montageflächen in einer Schutzbox, wo Elektronikbauteile ohne Gefährdung der voreingestellten Ladungsspeicherung für konfigurierte Funktionen montiert werden und die Löttemperatur wichtig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und Verfahren zum Minimieren bzw. zum Unterbinden von positiven und/oder negativen Ladungen auf einer Oberfläche eines Kunststoffteils anzugeben, welche eine Neutralisierung der Oberfläche mit einem erheblich besseren Wirkungsgrad und geringerem Aufwand ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Elekrode vorgesehen ist, die auf eine Kante des Kunststoffteils ausgerichtet ist, und dass die Elektrode derart von einer Steuereinheit angesteuert ist, dass von der Elektrode ein veränderbares elektrisches Feld hoher Intensität auf die Kante des Kunststoffteils ausgeht, wobei das Entnahmeteil mindestens eine Elektrode aufweist, die auf die Oberfläche des Kunststoffteils ausgerichtet ist.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei Ausrichtung einer Elektrode auf eine Kante eines Kunststoffteils und Beaufschlagung derselben mit einem veränderbaren elektrischen Feld hoher Intensität eine Depolarisierung des Kunststoffteils eintritt, so dass das Kunststoffteil zum Beispiel aus einer Spritzgießform frei von unerwünscht angelagerten Staubpartikeln entnommen werden kann. vorzugsweise wird das Kunststoffteil mit einem pulsierenden oder stoßartigen elektrischen Feld beaufschlagt, das periodisch wechselt. Das elektrische Feld wird durch eine Hochspannungsqelle aufweisende an sich bekannte Steuereinheit bewirkt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens eine Elektrode oder ein paar von Elektroden dem Kunststoffteil zugeordnet ist, wobei die Elektroden im Wechsel von der Steuereinheit mit einer Hochspannung beaufschlagt werden. Dabei sind vorzugsweise die Elektroden nacheinander und die Elektrode wechselweise mit unterschiedlicher Polarität von der Steuereinheit ansteuerbar. Ferner sind die Elektroden bevorzugt jeweils rechtwinklig zu einer Kante des Kunststoffteils angeordnet.

Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung ist eine Anzahl von Paaren von Elektroden unterschiedlicher Polarität und unterschiedlicher Orientierung vorgesehen, um eine Neutralisierung der Oberfläche des Kunststoffteils herbeizuführen. Es hat sich gezeigt, dass bereits zwei in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnete gegenpolige Elektroden ein solches elektrisches Feld in der Nähe des Kunststoffteils erzeugen, dass eine wirkungsvolle Neutralisierung der ladung an der Oberfläche des Kunststoffteils erzielt wird.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Paare von Elektroden räumlich verteilt angeordnet, die jeweils zu unterschiedlichen Oberflächensegmenten oder Kanten des Kunststoffteils ausgerichtet sind. Auf diese Weise ist die Vorrichtung platzsparend ausgebildet. Vorteilhaft wird hierdurch ermöglicht, dass ansonsten unzugängliche oberflächensegmente neutralisiert werden können.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind jeweils ein Paar von Elektroden oder ein Einzelelement einem geradlinig oder bogenförmig begrenzten Oberflächensegment der Oberfläche oder eines Kantenbereichs des Kunststoffteils zugeordnet. Hierdurch kann gezielt auf jedes Oberflächensegment das elektrische Feld hoher Energie einwirken. Durch die Ausbildung des Paares von Elektroden als "zweipunkt"-Elektrode oder des Einzelelements als bifunktionale "Einpunkt"-Elektrode kann insbesondere eine punktuelle Beaufschlagung der Oberfläche mit einem elektrischen Feld erzeugt werden. Durch Veränderung des Abstandes der Elektroden zueinander kann auf einfache Weise eine Anpassung der Vorrichtung an die Dimension des Kunststoffteils herbeigeführt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Paare von Elektroden und/oder die Variante von Einzelelementen als Bipotentialelektrode randseitig in der Ebene des Werkzeugs angeordnet. Hierdurch wird gewährleistet, dass bereits beim Entformen eine Neutralisierung der auf der Oberfläche des Kunststoffteils angeordneten Ladungen herbeigeführt wird.

Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung sind die Elektroden an einer Hochspannungsquelle angeschlossen, die eine pulsierende Hochspannung mit einer geringen Frequenz erzeugt. Hierdurch wirken impulsartig Kräfte auf die Ladungen an der Oberfläche des Kunststoffteils, die eine Neutralisierung derselben begünstigen.

Zur Lösung der Aufgabe zeichnet sich das eingangs beschriebene Verfahren mit den Merkmalen des Obergriffes Patentanspruchs 17 dadurch aus, dass das Kunststoffteil bereits vor dem Entformen einem durch eine Anzahl von jeweils zu unterschiedlichen Oberflächensegmenten ausgerichteten Elektroden bewirkten elektrischen Feld hoher Feldstärke ausgesetzt wird und das elektrische Feld mindestens bis zur Entnahme des Kunststoffteils aus dem Werkzeug aufrechterhalten wird, wobei die Oberfläche des Kunststoffteils während der Entnahme von einem von mindestens einer am Entnahmeteil angeordneten Elektrode ausgehenden elektrischen Feld beaufschlagt wird.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht insbesondere darin, dass durch das Erzeugen eines elektrischen Feldes bereits vor dem eigentlichen Entformungsvorgang Kräfte für die Neutralisierung der Ladungen an der Oberfläche zur Verfügung stehen, so dass unmittelbar beim oder nach dem Entstehen elektrostatischer Aufladungen des Kunststoffteils einen Ausgleich geschaffen wird. Hierdurch wird bereits vor dem Entstehen solcher Ladungen des Kunststoffteils denselben entgegengewirkt.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass zumindest ein Paar von Elektroden unterschiedlicher Polarität und/oder ein Einzelelement der Elektrode in der Auslegung bipotentialer Polaritätsfolge zusammen mit einer Werkzeughälfte (zweites Formteil) des Werkzeugs bewegt wird. Weiterhin werden bevorzugt die Kunststoffteile während eines nachfolgenden Prozessschrittes zur Veredelung mit Paaren von Elektroden und/oder Einzelelementen der Elektrode behandelt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung beim Betrieb einer Spritzgießmaschine.

In der Figur ist schematisch ein Teil einer Spritzgießmaschine 1 dargestellt, die zwei Werkzeughälften 2 und 3 aufweist. Eine erste Werkzeughälfte 2 weist eine Aufspannplatte 4 und ein erstes Formteil 5 auf, die jeweils in einem zentralen Bereich eine Öffnung aufweist, so dass eine zähflüssige Kunststoffmasse unter hohem Druck mittels einer Düse 6 in die Form eingespritzt werden kann. Zur Bildung eines Kunststoffteils 9 ist ein zweites Formteil 7 in Spritzrichtung der Düse 6 verschieblich mit einer Aufspannplatte 8 angeordnet. Aus der gezeigten Öffnungsstellung der Spritzgießmaschine 1 wird deutlich, dass die Formteile 5 und 7 auf einer zugewandten Innenseite jeweils solche Ausnehmungen und Vorsprünge aufweisen, dass ein nierenförmiges Kunststoffteil 9 aus einem thermoplastischen Material gespritzt werden kann. Das Kunststoffteil 9 kann beispielsweise als eine Abdeckscheibe eines Scheinwerfers ausgebildet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden gleichzeitig zwei gleichförmige Abdeckscheiben hergestellt.

Zur Neutralisierung bzw. Verhinderung des Entstehens einer elektrostatischen Aufladung des Kunststoffteils 9, vorzugsweise an einer Oberfläche 10 desselben, sind im Bereich der Formteile 5, 7 eine Mehrzahl von paarweise angeordneten Elektroden 11 und 12 unterschiedlicher Polarität und für eine elektrisch andere Ausfuhrungsvariante die Anordnung von Einzelelektroden 13 in bipotentialer Auslegung angeordnet. Wie aus der Figur ersichtlich, ist ein erstes Paar 14 solcher Elektroden 11, 12 und eine weitere Ausführungsvariante eines Einzelelements 15 einer Elektrode 13 randseitig an einer Oberseite des zweiten Formteils 7 angeordnet, wobei die Elektroden 11, 12, 13 senkrecht nach unten in Richtung des Kunststoffteils 9 abragen. Ein zweites Paar 16 der ersten Ausführungsvariante und das Einzelelement 17 der zweiten Ausführungsvariante ist an einer dem ersten Formteil 5 zugewandten Vorderseite des zweiten Formteils 7 angeordnet. Die Elektroden 11, 12 des zweiten Paares 16 oder statt dieser die Einzelelektrode 13 des Einzelelements 17 sind von der Vorderseite des zweiten Formteils 7 abragend angeordnet und auf schmale zueinander gekehrte innenliegende Schmalseiten 18 des Kunststoffteils 9 ausgerichtet. Das erste und zweite Paar 14, 16 und / oder der Einzelelemente 15, 17 erstrecken sich in einer gemeinsamen Mittelebene des zweiten Formteils 7, die zugleich eine Symmetrieebene der beiden Kunststoffteile 9 bildet. Dabei ist die erste Anordnung 14, 16 und / oder 15, 17 der Elektroden 11, 12, 13 im wesentlichen auf einen oberen Bereich der Kunststoffteile 9 ausgerichtet, insbesondere auf den oberen Bereich der Schmalseiten 18 und bzw. einer flächigen Oberseite 19 des Kunststoffteils 9. Die Schmalseite 18 und die Oberseite 19 bilden jeweils Oberflächensegmente der Oberseite des Kunststoffteils 9, wobei sie jeweils durch Kanten bogenförmig voneinander begrenzt sind.

An einer Seitenwand 20 der Spritzgießmaschine 1 ist ein weiteres drittes Paar 21 von Elektroden 11, 12 und ein weiteres Einzelelement 22 der Einzelelektrode 13 angeordnet, mittels dessen ein elektrisches Feld erzeugt wird, das auf außen liegende Schmalseiten 23 und die Oberseite 19 der Kunststoffteile 9 einwirkt. Die beschriebenen Paare 14, 16, 21 von den Elektroden 11, 12 und / oder die Einzelelemente 15, 17, 22 der Elektrode 13 sind symmetrisch bezüglich einer horizontalen Mittelebene bzw. vertikalen Mittelebene der Spritzgießmaschine 1 angeordnet, d.h. in einem unteren Bereich des zweiten Formteils 7 kann sich ein weiteres Paar 14, 16 und / oder ein Einzelelement 15, 17 befinden bzw. in einer vorderen, nicht dargestellten zu der Seitenwand 20 parallelen Seitenwand ist ein weiteres Paar 21 und / oder ein weiteres Einzelelement 22 einrichtbar. Auf diese Weise werden die Kunststoffteile 9 in dem Bereich der Schmalseiten 18, 23 und der Oberseite 19 oder gesamtheitlich in allen Oberflächensegmenten von nur einem Paar 14, 16, 21, 24 der Elektroden 11, 12 und / oder von Einzelelementen 15, 17, 22, 26 der Elektrode 13 vollständig mit einem elektrischen Feld beaufschlagt.

Zusätzlich weist die Spritzgießmaschine 1 ein Entnahmeteil 25 (Darstellung ohne Greiferelemente) auf zur selbsttätigen Entnahme der Kunststoffteile 9. Das Entnahmeteil 25 weist in einem unteren Bereich ein Paar 24 von Elektroden 11, 12 und / oder ein Einzelelement 26 einer Einzelelektrode 13 auf, die auf die Oberseite 19 des Kunststoffteile 9 ausgerichtet sind. Durch die notwendige Bewegung des Entnahmeteils 25 von einer oberen in eine dargestellte untere Position werden die Oberseiten 19 der Kunststoffteile 9 kontinuierlich von dem vierten Paar 24 der Elektroden 11, 12 und / oder von dem Einzelelement 26 der Elektrode 13 überstrichen, so daß eine Neutralisierung der elektrostatischen Aufladung auf der Oberseite 19 der Kunststoffteile 9 erfolgen kann. Während die Elemententeile 24 und / oder 26 auf die Kunststoffteile 9 erst nach dem Öffnen der beiden Formteile 5, 7 auf diese einwirken kann, wird das Abstoßen von dem beweglichen Formteil 7 erst ausgeführt, wenn das Entnahmeteil 25 mit dem vierten Paar 24 und / oder dem Einzelelement 26 die Übemahmeposition erreicht hat. Hierdurch können sie bereits beim Entstehen der elektrostatischen Aufladung während des Entformungsvorgangs der elektrostatischen Aufladung entgegenwirken. Die Paare 14, 16, 21 und 24 und / oder die Einzelelemente 15, 17, 22 und 26 können jedes für sich allein in alternativ günstiger Anordnung einer elektrostatischen Aufladung bereits beim Entformen der Kunststoffteile 9 wirkungsvoll entgegenwirken.

Dadurch, daß ein Paar 24 der Elektroden 11, 12 und / oder ein Einzelelement 26 der Elektrode 13 an dem Entnahmeteil 25 befestigt ist, kann der Wirkungszeitraum des elektrischen Feldes auf die Kunststoffteile 9 verlängert werden, bis zur Ablage desselben bzw. zur Weiterverarbeitung in einem weiteren Prozeßschritt außerhalb der Spritzgießmaschine 1.

Die Elektroden 11, 12, 13 weisen nadelförmige Enden 27 auf, so daß sich unabhängig des Vorhandenseins einer elektrotechnisch üblichen gegenpoligen Zweiphasenpotentials und / oder einer anderen weiteren Elektrode 11 oder 12 des jeweils anderen Potentials, eine hohe elektrische Feldstärke aufbauen kann. Der Abstand der Elektroden 11, 12 oder einer Anzahl von Einzelelementen mit der Elektrode 13 ist im Vergleich zur Längs- oder Quererstreckung des formgestalteten Kunststoffteils 9 anwendungsgemäß gering oder mit weiterem Abstand angelegt.

Die Elektroden 11, 12, 13 sind an einer Hochspannungsquelle angeschlossen, die vorzugsweise eine pulsierende Hochspannung mit einer Frequenz von etwa 1 Hz erzeugt. Diese Hochspannung kann in einem Bereich von 0,5 bis 1,5 Hz schwanken. Vorzugsweise liegt an den Elektroden 11, 12, 13 eine Spannung von 6,5 kV an, wobei die Stromstärke 0,7 µA beträgt. Neben dieser bevorzugten Einstellung der Elektroden, die besonders wirkungsvoll ist, ist es auch möglich, die Elektroden 11, 12, 13 an eine Wechselspannungsquelle höherer Frequenz oder an eine Gleichspannungsquelle mit verstellbarer Frequenzabstimmung anzuschließen.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die Anwendung mittels Spritzgießmaschinen hergestellter Kunststoffteile. Sie ist auch anwendbar auf andere Herstellungsarten, wie zum Beispiel das Form- oder Strangpressen oder in Hygienesystemen.