CN101835585B - 具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的制造方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方法，用以制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线(12)的成型件，该方法包括至少两个注塑成型循环，其中在具有第一配合模具件(3)的模具(1)中首先构成一基体层(8)，并且在第二步骤中在具有第二配合模具件(13)的同一模具(1)中在基体层(8)上施设一装饰层或泡沫层(10)，在成型过程中，通过一集成在模具中的穿孔工具(4)在所述装饰层或泡沫层中制出用于打开安全气囊的预定断裂线(12)。

Description

具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的制造方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用以制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的方法。

本发明还涉及一种用以制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的装置以及成型件用于汽车的内衬件、特别是仪表盘、侧挡板和门装饰板的应用。

背景技术

塑料成型件广泛用于汽车工业中，特别是作为元件用于内衬件，例如仪表盘、主柱饰层、门装饰板、侧挡板等。通常这样的用作为内衬件的塑料成型件包括多个塑料层，其中每一层具有特有的特性。这样例如仪表盘包括一硬的基体层，其可以由一玻璃纤维增强的热塑性塑料制成，在其上施设一例如聚氨酯泡沫层。泡沫层常常设有一装饰层，其构成成型件的外观面。对此例如将基体在层压工具(Kaschierwerkzeuge)中与一个后面发泡的薄膜相连接，所述薄膜具有一装饰结构并在外观上是讨人喜欢的。

但有可能，在适当地选择塑料和相应预定的表面的情况下在模具中直接在用一热塑性塑料向上喷涂基体时构成装饰的表面。

这样在DE 10 2005 039 124 A1中描述一种用于制造两层式的复合件的方法，其中基体由一纤维增强的热塑性塑料借助于一注塑成型法在一第一型腔中构成，并紧接着用一无纤维成分的热塑性塑料借助于一注塑成型法在一第二型腔中向上喷涂。同时第二型腔在其表面上具有一粒面(Narbung)，通过它在覆盖层的表面上产生一粒面。

如开头所述，这样的复合件用作汽车的内衬件，例如仪表盘、立柱外层、门装饰板和侧挡板。内衬件今天一般同时用作为安全气囊模块的覆盖件。为了便于打开安全气囊和使其进入车内部，用于内衬件的相应的成型件的基体层在安全气囊的覆盖区域内常常设有预定断裂线。在激活一安全气囊时现在扩张的安全气囊撞到基体层上，其接着沿预定断裂线断裂。

用于安全气囊覆盖件的预定断裂线一般在制成成型件以后借助于一激光或一铣削从背面在成型件的基体中制出。该处理方法的缺点在于，需要一附加的制造步骤，并且其还必须经受精确的制造控制，以便不导致成型件的损坏。

DE 199 58 865 A1描述一种可用注塑成型法制造的用于汽车的安全气囊覆盖装置包括一基体层，其在安全气囊的覆盖区域内具有预定断裂线，为了构成预定断裂线建议，一个模具分模具构成有至少一个可在模具件空腔中移动的刀片工具。同时注塑成型模具具有一个模具基本件，在该模具基本件中可移动地设置一个细长的刀片作为刀片工具。注塑成型模具还具有一个第一配合模具件和一个第二配合模具件，它们与模具基本件对置，其中利用第一配合模具件构成一型腔，其设置用于容纳聚合物材料以便碎片保护(Splitterschutz)，而第二配合模具件包括用于基体的型腔。

在注射形成碎片保护件的弹性体时，刀片工具的刀刃一直到达接近第一配合模具件并且保留在该位置直到弹性体注射结束为止并且部分地冷却碎片保护件。

紧接着通过第一配合模具件由第二配合模具件的交换构成一第二型腔，在第二型腔中注射用于制造基体层而设定的聚合物材料。在仍然热的用于碎片保护件的弹性体的情况下实现基体层的聚合物材料的注射，其此时典型地仍具有在90℃与200℃之间的温度。同时通过刀片一直移到接近第二模型配合件的表面将基体层一直削弱到一微小的剩余材料厚度。典型地在基体层的约100℃至240℃的温度下实现刀片的移动并且刀片停留在该位置直到基体材料冷却到约80℃为止。

上述方法的可行性的前提是，在用于碎片保护件的第一层中涉及一弹性体层，在制出预定断裂线的过程中材料应力可以吸收于基体层中并且弹性退让一通过切削工具的压力。为了在成型件中制出预定断裂线，其包括一刚性的基体层和一喷涂的装饰或泡沫层，上述方法是不适用的，因为刀片从凝固的基体层移动穿过到装饰或泡沫层而导致成型件的损坏。

发明内容

因此依然存在问题，必须找到一种方法，其不具有上述现有技术的缺点。

通过一种具有以下特征的用于制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的方法达到该目的，即：该成型件包括基体层和装饰层，其中该方法包括在一个至少两级式的模具中的至少两个注塑成型循环，其中：a)首先，在模具中在具有一第一配合模具件和一第一型腔的第一级中经由一第一注塑成型循环构成所述基体层；b)接着，在模具中在具有一第二配合模具件和一第二型腔的第二级中在一第二注塑成塑循环中在制成的基体层上施设一装饰层；在第一注塑成型循环中在基体层中构成通口，在第二注塑成型循环中将一集成在模具中的穿孔工具的穿孔元件穿过所述通口插入到装饰层中；在第一注塑成型循环中，通过集成在模具的基本模具中的配有穿孔工具的栓钉在基体层中构成通口。

本发明的目的也是，提供一种用以制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的装置，利用它可以制造这样的成型件而避免现有技术的缺点。

通过一种具有以下特征的用于制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线的成型件的装置达到该目的，即：该装置包括一个至少两级式的模具，该模具在第一级中包括第一配合模具件并且在第二级中包括第二配合模具件，所述第一配合模具件包括一用以构成基体层的第一型腔，所述第二配合模具件包括一用以构成装饰层的第二型腔；在模具的基本模具中集成一具有可移动设置的穿孔元件的穿孔工具，所述基本模具构造有栓钉，所述穿孔工具集成在所述栓钉中。

在用于汽车的内衬件的成型件的制造过程中按传统的方式一般经过三阶段，其在三个不同的模具中制造，按照当前的方法可以在一个两阶段的过程中在一唯一个模具中制造成型件，其中在方法的过程中也在成型件中制出一对于安全气囊覆盖需要的预定断裂线。

在传统的用于制造仪表盘的方法中，首先例如以糊料方法(Slush-Verfahren)制造一个弹性的装饰薄膜作为糊料外层。在一第二步骤中将该薄膜在后面发泡，并接着在一第三步骤中将在此得到的成型件与一基体连接在一起。

相反地，在本发明的方法中首先在一个两级式的模具中在一第一级中通过具有第一型腔的第一配合模具件经由一第一注塑成型循环构成一基体层。紧接着打开模具并将基本模具连同基体与第二配合模具件组合，其中构成一第二型腔，在该第二型腔中在一第二注塑成型循环中注射用于装饰层的聚合物材料。在本发明的优选的实施形式中，在聚合物材料中涉及一掺有发泡剂的热塑性弹性体，将其注塑成型以便施设一发泡的层，其中通过注塑成型模具的受控制的膨胀行程在第二注塑成型循环的过程中构成一具有装饰表面的泡沫层。

在第一注塑成型循环的过程中，在基体层中构成通口，通过它将一集成在模具的基本模具中的穿孔工具插入装饰或泡沫层中。

作为基体的热塑性塑料可以使用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯/聚碳酸酯共聚物(ABS-PC)或聚甲醛(POM)，其中在一个优选的实施形式中，用纤维增强聚合物材料。作为纤维考虑玻璃纤维、碳纤维或也考虑纺织的天然纤维，例如大麻和西沙尔麻。

装饰层由一以聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚酰胺(PA)为基的热塑性弹性体(TPE)构成。在本发明的一个优选的实施形式中使用加有发泡剂的热塑性弹性体(TPE)。

模具涉及一个单个的至少两级式的模具，其包括一基本模具和至少两个配合模具件，其中在基本模具中集成一穿孔工具，该穿孔工具配有一切削刀具或穿孔针。

模具设计成使在具有基本模具和第一配合模具件的第一级中在一第一型腔中制造一基体层，在该基体层中构成通口，在第二注塑成型循环中利用一第二配合模具件将穿孔工具或穿孔元件例如一切削刀具或针穿过该通口插入装饰层或发泡的层中。

如果要制造一发泡的装饰层，将加有发泡剂的热塑性弹性体用于该第二步骤，并且模具在第二注塑成型循环中同时实施一膨胀行程，其中溶解在聚合物材料中的发泡剂膨胀并构成一泡沫层，其芯部具有一微小的密度，而致密和均匀地构成外层和邻近基体的层。同时外层的质量是如此优质的，而使外层可以无问题地用作为外观面和装饰表面。

在上述方法中，对本发明重要的步骤是在第一注塑成型循环中借助于集成在模具的基本模具中的穿孔工具在基体中构成通口。这些通口可以或通过集成的穿孔工具直接构成，或借助于在模具中集成的各栓钉构成，它们分别配有穿孔工具。

现在设定，将在模具中集成的穿孔工具在第二注塑成型循环中在膨胀行程的过程中或在膨胀行程后插入到装饰或泡沫层的仍未凝固的热塑性聚合物材料中，以便在第二注塑循环结束时在穿孔工具的伸出状态下在装饰层或泡沫层中保留一个薄的未被削弱的剩余壁。

在本发明的一有利的实施形式中，其中要在基体上施设一发泡的装饰层，首先将模具的用于第二注塑成型循环的型腔组合起来形成最小的容积大小并且首先用加有发泡剂的注塑成型材料完全充满。同时将注塑压力保持如此之高，以致注塑成型物质仍未发泡。从型腔的各分界壁起以这种方式首先构成一基本上无泡沫的覆盖层，并接着在一达到所需的覆盖层厚度的时刻开始膨胀行程。通过模具行程的时间上的和大小适当的控制可以相互独立地可变地构造覆盖层的壁厚和泡沫结构的厚度。在泡沫结构凝固以后完全打开模具并且可以取出制成的成型件。无泡沫的覆盖层作为装饰层是合适的并且同时通过在模具表面上相应的结构化可以设有一粒面或其他的装饰的结构。

穿孔工具本身保留在逐渐凝固的泡沫或逐渐凝固的弹性体中，直到该层冷却到约80℃为止，并且然后可以将其重新回缩，此时在装饰或泡沫层中留下制成的预定断裂线或穿孔。

利用本发明的方法首先实现，在一个唯一的模具中以注塑成型法制造用于汽车的内衬件的完整的成型件，并且同时在同一工序中在成型件中构成一用于安全气囊覆盖件的预定断裂线。

上述两级的方法出色地适合于用于汽车的内衬件的成型件的制造，其中在第一级中构成一致密的基体层，而在第二级中构成一装饰层或一装饰的泡沫层。该方法对于要施设其他的层和力求达到多层的成型件的情况，也可以无问题地扩展到三级或更多级，为此则需要相应数量的配合模具件，所述配合模具件依次安装。在这种情况下，在成型过程中通过集成在模具的基本模具中的穿孔工具也可以在成型件中构成预定断裂线。

附图说明

以下借助附图详细说明本发明的优选的实施形式，其中在基体上施设一装饰的泡沫层。其中：

图1模具的局部的剖面图，所述模具包括一集成在基本模具中的穿孔工具，该基本模具与一第一配合模具件相组合；

图2模具在膨胀行程之前的局部的剖面图，包括一集成在基本模具中的穿孔工具，该基本模具与一第二配合模具件相组合；

图3模具在膨胀行程以后的局部的剖面图，包括一集成在基本模具中的穿孔工具，该基本模具与一第二配合模具件相组合；

图4具有预定断裂线的成型件的横剖面图；以及

图5模具的局部的剖面图，包括一集成在基本模具中的穿孔工具，该基本模具与一第一配合模具件相组合。

具体实施方式

图1示出一模具1的局部的剖面图，所述模具包括一个基本模具2和一个第一配合模具件3，其中在基本模具2中集成一个穿孔工具4。穿孔工具4装有一个可移动的切削刀具5或一个可移动的穿孔针6并且伸进第一型腔7中，所述第一型腔构成在基本模具2与第一配合模具件3之间。同时具有穿孔针6或切削刀具5的穿孔工具4一直向第一配合模具件3的表面那边延伸，从而在那个位置上在将用于基体8的聚合物材料注射到模具1中构成通口。图1示出在实际的成型过程开始之前的瞬时图像，此时仍未用聚合物材料填充型腔7。

图2示出在第一注塑成型循环以后模具1的同一局部的同一剖面图，其中现在在第一型腔7的区域内构成基体层8。穿孔工具4的穿孔针6或切削刀具5伸入到基体层8中并因此在基体层8中构成一通口9。图2示出在第二注塑成型循环之前的瞬时图像，此时基本模具已与第二配合模具件13相组合，基体层8已经凝固并且在两个模具件之间或在第二配合模具件13与基体8的表面之间构成一第二型腔11。

图3示出在第二注塑成型循环以后如在图1和2的模具1的同一局部的同一剖面图。其中具有集成的穿孔工具4的基本模具2未改变地与第二配合模具件13相组合。热塑性弹性体填满第二型腔11并且在实施的膨胀行程以后，它已构成一发泡层10，该发泡层包括一泡沫芯部14和两个致密的边缘层15、16。穿孔工具的穿孔针6或切削刀具5切断发泡层并且一直向较致密的外层那边移动。

图4示出制成的多层的成型件的局部的剖面图，从该剖面图中可清楚地看出成型件的结构。在基体层8上施设一个发泡的层10，其由一发泡的芯部14、一中间层16和一装饰外层15组成。该成型件局部具有一个预定断裂线12，该预定断裂线穿过基体和泡沫层一直向装饰外层15那边延伸。

图5示出本发明的一个实施形式，包括用于集成穿孔工具4的另一可能性。在此模具1的基本模具2在第一型腔7的区域内配有多个栓钉(Noppen)17，在所述栓钉中集成具有切削刀具5或穿孔针6穿孔工具4。各栓钉17一直延伸到第一配合模具件3的表面并因此在以后的基体8中构成一通口，通过该通口然后在第二注塑成型循环中可以将穿孔工具4的穿孔元件5、6插入发泡的层10中。在该实施形式中优选使用穿孔针6并且通过各个间隔开的和配备穿孔针的栓钉在模具1的基本模具2中的并排排列构成预定断裂线。

尽管在各图中只示出一个发泡的装饰层的制造，但按照本发明的方法并不限于如此，而其同样很好地适用于在一基体材料上施设不发泡的装饰层，其中对于第二注塑成型循环则采用一无发泡剂的热塑性弹性体并且与之相应地也不必使用可膨胀的配合模具件。

在各图中所示的实施例中，穿孔槽还在致密的外层之前终上。在这一点上也应看出没有限制本发明。对本发明重要的是，保留一个薄的未被削弱的剩余壁，其中穿孔针或穿孔刀具按照装饰层的结构和各个层的划分也可以一直推入较致密的外层中。

附图标记清单

1模具

2基本模具

3第一配合模具件

4穿孔工具

5切削刀具

6穿孔针

7第一型腔

8基体

9通口

10装饰层

11第二型腔

12预定断裂线

13第二配合模具件

14泡沫芯部

15装饰外层

16中间层

17包括集成的切削工具的栓钉

Claims (17)

1.用于制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线(12)的成型件的方法，该成型件包括基体层(8)和装饰层(10)，其中该方法包括在一个至少两级式的模具(1)中的至少两个注塑成型循环，其中：

a)首先，在模具(1)中在具有一第一配合模具件(3)和一第一型腔(7)的第一级中经由一第一注塑成型循环构成所述基体层(8)；并且

b)接着，在模具(1)中在具有一第二配合模具件(13)和一第二型腔(11)的第二级中在一第二注塑成塑循环中在制成的基体层(8)上施设装饰层(10)；

在第一注塑成型循环中在基体层(8)中构成通口(9)，在第二注塑成型循环中将一集成在模具(1)中的穿孔工具(4)的穿孔元件穿过所述通口插入到装饰层(10)中；

其特征在于，在第一注塑成型循环中，通过集成在模具(1)的基本模具(2)中的配有穿孔工具(4)的栓钉(17)在基体层(8)中构成通口(9)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二注塑成型循环中施设一发泡的层作为装饰层(10)。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，第二注塑成型循环为了构成发泡的层(10)实施膨胀行程。

4.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，作为基体层(8)的材料使用一种热塑性塑料，其从以下组中选出：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)或丙烯腈/丁二烯/苯乙烯/聚碳酸酯共聚物(ABS-PC)、聚甲醛(POM)。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，基体层(8)用纤维增强，其从以下组中选出：玻璃纤维、碳纤维或纺织的天然纤维。

6.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，使用一种以聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚乙烯或聚酰胺(PA)为基的热塑性弹性体(TPE)作为装饰层(10)的材料。

7.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，使用一种以聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚乙烯或聚酰胺(PA)为基的加有发泡剂的热塑性弹性体(TPE)作为发泡的装饰层(10)的材料。

8.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，使用一集成在模具(1)中的、配有切削刀具(5)的穿孔工具(4)。

9.按照权利要求1至3之一项所述的方法，其特征在于，使用一集成在模具(1)中的、配有穿孔针(6)的穿孔工具(4)。

10.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，将集成在模具(1)的基本模具中的穿孔工具(4)的穿孔元件在第二注塑成型循环以后插入装饰层(10)的仍未凝固的热塑性弹性体中，其中在穿孔工具(4)的伸出的状态下在装饰层(10)中保留一个薄的未被削弱的剩余壁。

11.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，将集成在模具(1)的基本模具中的穿孔工具(4)的穿孔元件在配合模具件(13)的膨胀行程的过程中或以后插入发泡的装饰层(10)的热塑性弹性体的仍未凝固的泡沫中，其中在穿孔工具(4)的伸出的状态下在发泡的层(10)中保留一个薄的未被削弱的剩余壁。

12.用于制造具有用于打开安全气囊的预定断裂线(12)的成型件的装置，其中该装置包括一个至少两级式的模具(1)，该模具在第一级中包括第一配合模具件(3)并且在第二级中包括第二配合模具件(13)，所述第一配合模具件包括一用以构成基体层(8)的第一型腔(7)，所述第二配合模具件(13)包括一用以构成装饰层(10)的第二型腔(11)；在模具(1)的基本模具(2)中集成一具有可移动设置的穿孔元件的穿孔工具(4)，其特征在于，所述基本模具(2)构造有多个栓钉(17)，在所述栓钉中集成所述穿孔工具(4)。

13.按照权利要求12所述的装置，其特征在于，第二型腔(11)为了构成一发泡的层(10)是可膨胀的。

14.按照权利要求12或13所述的装置，其特征在于，在模具(1)中集成的穿孔工具(4)配有可插入装饰层(10)中的切削刀具(5)。

15.按照权利要求12或13所述的装置，其特征在于，在模具(1)中集成的穿孔工具(4)配有可插入装饰层(10)中的穿孔针(6)。

16.一种按照权利要求1至11之一项所述方法制造的成型件作为汽车的内衬件的应用。

17.按照权利要求16所述的应用，所述内衬件是仪表盘、侧挡板或门装饰板。