CN1522845A - 制造粘合于模制表皮的模制体的方法及实施此方法的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产牢固地粘合于一有木纹状的模制表皮层的模制体。根据本发明，一在其内侧具有木条纹或纹理结构的空间形状相符的弹性表皮层插入一工具底部的一侧敞开的接受模子中。在硬化后形成模制表皮层的液态塑料薄膜然后涂敷到弹性表皮层的由木条纹的内侧上。然后，模制表皮层上形成背衬泡沫层，发泡的塑料牢固地粘合于模制表皮层。之后，包括弹性表皮层、模制表皮层和模制体的整个组件从工具底部的接受模子中取出。最后，弹性表皮层从牢固地粘合于模制体的模制表皮层剥下，此时，在模制表皮层的表面上留下了木纹状或纹理结构。

Description

制造粘合于模制表皮的模制体的方法及实施此方法的装置
技术领域
本发明涉及一种制造牢固地粘合于木纹状或有纹理结构的模制表皮层上的模制体的方法以及实施这一方法的装置。
背景技术
已知有许多方法和装置可以制造牢固地粘合于木纹状或有纹理结构的模制表皮层上的模制体，尤其是采用有背衬泡沫或背衬泡沫加上支持层的模制表皮层。
所有已知的用于制造牢固地粘合于木纹状或有纹理结构的模制表皮层上的模制体的装置和方法都是操作复杂而且成本很高。具体地说，许多机器和工具必须要维护，这些机器和工具往往不能保证在制造粘合到木纹状或有纹理结构的模制表皮层上的模制体的过程中达到一致的质量标准。业已发现，模制表皮层的可见木纹状或纹理结构的质量或价值要求由于使用不适当的工具而不能重复出现。此外，模制的表皮层的木纹状或纹理结构往往被损伤，特别是当具有纹理结构的模制表皮层在运输中或在与模制体粘合时以及从用于模制体的工具上取下时往往会受到损伤。这造成产品具有缺陷因而不能使用，从而增加了制造成本。在采用已有技术的方法及工具时，与纹理结构模制表皮层牢固粘合的模制体在设计上的可能性也非常狭隘。设计上要有所变化时只有在费工费时以及昂贵的工具结构的改变或者制造一套崭新的工具才有可能。
例如，美国专利5,116,557中揭示了一种方法，该方法是用于制造三维模制表皮层的。在此方法中，把液态的活性聚氨基甲酸乙酯混合物喷涂到预制金属模壳的表面上，有时还可附设聚氨基甲酸乙酯泡沫及牢固的支持体。此方法的缺点是具有复杂几何形状的部分，特别是具有凹割的部分只有用多部分拼合的工具模才能形成，并且不同的工具部分的边界线在模制表皮层的表面上也形成种种凹痕。这些边界线随着工具磨损增加而越来越明显。另外的缺点是，为了把用喷涂液态聚氨基甲酸乙酯形成的模制表皮层脱出而不使它损坏，在聚氨基甲酸乙酯硬化以后，通常必须在金属模上涂敷分离剂。而分离剂又会损害模制表皮层表面的质量及美观，具体地说是表面会呈现不自然或光泽不均匀的缺点。
制造牢固地与聚氨基甲酸乙酯表皮层粘合的模制体的美国专利第5,662,996号也有同样的缺点。在此专利的方法中，先用美国专利第5,116,557号中所述的喷涂方法形成一弹性体聚氨基甲酸乙酯模制表皮层，然后在此聚氨基甲酸乙酯模制表皮层上附设聚氨基甲酸乙酯泡沫，再附设一刚硬的支持层，此支持层是由两种成份的聚氨基甲酸乙酯系形成的。
在德国专利第DE 43 21 920 A1号中也描述了一种制造聚氨基甲酸乙酯模制表皮层的方法，该表皮层也可以附设泡沫及刚硬的支持层材料。此方法的优点是只要在工具底部的一个接受模子中就可以进行生产，这样就节省了用于工具方面的许多费用。然而用此法在生产对几何形状有要求的部分，例如有凹割的几何形状部分时，就必须用多个部分拼起来的工具。但是，这样的情况下，由工具产生的压力点在模制表皮层的表面上会留下难看的脊线。还有一个缺点，它也是要在从工具底部中的接受模子中脱出部件时必须加用分离剂，而使用分离剂会使表面光泽降低，所述可见的脊线也意味着对聚氨基甲酸乙酯模制表皮层的可见侧的设计可能性是大大受到限制。
德国专利第DE 100 59 762 A1号中也描述了一种制造方法。根据此方法，一种装饰性的表皮层，尤其是一种抗蚀抗湿的表皮层，在模具中无压力地加以发泡并且附设支持体。此方法一个优点是它不需要改变模。但是，该方法不可能形成几何形状复杂的凹割，而这种凹割在仪表面板上往往是都有的，刚硬的部分就不能从模具中脱出。不错，在这种情况下可以用推顶器，例如采用德国专利第DE 100 22 646 A1号中所描述的那些推顶器，但是这又反过来造成了严重的设计和制作上的局限性。
发明内容
因此，本发明的目的是必须改进上述方法，即让牢固地粘合在一木纹状或纹理结构的模制表皮层上的模制体可以用尽可能少的工具经济地生产出来，同时又能提供较多的设计可能性，不仅适合模制表皮层的木纹状或纹理结构，而且还可根据牢固地粘合于模制表皮层上的模制体的几何形状进行可能的设计。具体地说，制造方法必须改进得使新研制出来的或者有所变化的模制表皮层以及牢固地粘合于表皮层的模制体的设计款式能够以更快的速度制造出来而用不着对正在使用的工具作很多的改变。
本发明的另一个目的是改进上述类型的制造方法以使得牢固地粘合于模制表皮层上的模制体体现一致的优良质量和价值要求，特别是对它们的可见的木条纹或木纹理结构的质量和价值要求。
本发明的又一个目的是提供一种实施这一方法的装置，用不着花大量的精力重新改制工具就可以使牢固地粘合于木纹状或纹理结构的模制表皮层的模制体能够具有很多的设计可能性或选择性。
本发明的又一个目的是提供一种牢固地粘合于木纹状或纹理的模制表皮层上的模制体，它能以良好的重复性特别是根据可见的木纹状或纹理结构制造出来并且体现改进的质量和价值要求。
这些目的根据本发明的提供的制造牢固地粘合于木纹状或纹理结构的模制体的方法而得以实现，本发明方法具有下列步骤特点：
a)把在其内侧有木纹状或纹理结构的一空间相符的弹性表皮层插入在一工具底部一侧开口的接受模子中，使得弹性表皮层的外表面抵靠在该接受模子的内壁上并且被模子内部稳定地支承着；
b)把具有预定薄膜厚度的液态塑性薄膜敷设在弹性表皮层的有木纹状或纹理结构的内侧；
c)使塑性薄膜硬化，以形成模制表皮层；
d)通过把合适的活性泡沫发泡剂引入到中间的空间中，对模制表皮层施加背部泡沫，以形成模制体和在模制体和模制表皮层之间的牢固的接合(粘合)，此中间的空间是由模制表皮层的内侧和空间相符的工具顶部所限定的，此工具顶部插入工具底部的接受模子中，中间空间的尺寸大小，以及形成模制体的泡沫的多少由模制表皮层及工具顶部的轮廓所限定，并且在发泡过程中，此中间空间与工具顶部之间是密封的；
e)从工具底部的接受模子中取出整个包括弹性表皮层的模制表皮层及模制体的组件，工具顶部可以在取出整个组件之前或之后取出；
f)从与模制体牢固粘合的模制表皮层剥离弹性表皮层，在弹性表皮层剥离之后，在模制表皮层的表面上留下了木纹状或纹理结构。
根据上述方法，只需要用工具底部的一个接受模子就可以经济地生产出与木纹状或纹理结构的模制表皮层牢固地粘合的模制体，其中将空间相符的弹性表皮层插入接受模子可以提供较多的有关模制表皮层的木纹状或纹理结构的设计可能性以及根据与木纹状或纹理结构模制表皮层牢固地粘合在一起的模制体的几何形状进行设计的可能性。本方法的要点是空间相符的弹性表皮层的外侧抵住接受模子的内壁，接受模子的内壁的具体设计对所述的设计可能性一点也没有不好的影响，因为设置于下面工具部分的接受模子中的滑动器，折板片或推顶器等可能具有的边缘都不会在模制表皮层上留下痕迹。这完全是通过插入接受模子的空间形状相符的弹性表皮层而得以防止的。
很显然，用于本发明的方法的工具底部的接受模子是很快可以适应空间形状相符的弹性表皮层的不同的轮廓的。这又可以提供生产几何形状复杂的、牢固地粘合于模制表皮层的模制体，它尤其可包括有复杂的凹割。然而对此点特别有利的是新研制出来的或变化的模制表皮层的设计款式以及牢固地粘合于其上的模制体的新研制出来的或变化的设计款式可以很快地被应用，而不需要对现有在使用的工具进行费时费工的改变。
此外，采用本发明的方法，可以达到对牢固地粘合于模制表皮层的模制体提高的质量及价值的要求，特别是在其可见的木纹状或纹理结构方面，还可以有利地省却分离剂的使用。
制造空间形状相符的弹性表皮层作为阴模型的技术在德国专利第DE39 13 157 C2号中有所叙述。在此方法中，弹性表皮层是通过喷涂机器人(自动装置)在工作模型上进行喷涂然后从模型中取出而生产出来。然后将在内侧上有木纹状或纹理结构的弹性表皮层内侧翻过来使木纹状或纹理结构呈现在外侧上。具体地说，其目的是可以使自动装置更好地接近弯曲面和凹割处，让自动装置(机器人)在“模子涂层工艺”中喷涂一层聚氨基甲酸乙酯涂层，然后再在弹性表皮层的有木纹状的一侧喷涂一层起支持作用的聚氨基甲酸乙酯模制表皮层。这一方法的缺点是：因为要从弹性表皮层进行此两层模制表皮层的两次反(翻)转和取出，而得到的只是一块模制表皮层，而此模制表皮层通常是备牢固地粘合于其他共聚上的一模制体。另外还显示弹性表皮层的反转及两次反转会引起畸变及皱折，畸变及皱折不仅在弹性表皮层上发生，而且还在模制的表皮层上发生，而这在曲面及凹割处特别显眼。根据上述工艺过程，要制造出没有应变的模制表皮层是不可能的。
德国专利第DE 41 29 777 A1号中叙述的一种方法也是这种情况。此方法是用于用塑料制造一种空间形状相符并可任选木纹状的模制的表皮层的。此塑料硬化后在最终情况下仍保持柔软，具体地说是用聚氨基甲酸乙酯作为起始材料的，模制的表皮层用作车辆层压式内部配件的覆盖体(表皮层)，此配件将在容器中发泡，特别是用作仪表面板。采用此方法，一液态塑料以所需厚度喷在弹性表皮层上，此弹性表皮层是对应阴模型中的模制的表皮层。有时候，将此弹性表皮层向外翻，而将塑料薄膜喷涂在凹进和/或凹入处。在涂敷塑料之后，弹性表皮层在塑料硬化之前再次向内翻。在塑料硬化后，将模制好的表皮层取出供进一步使用。
根据本发明的用于制造牢固地与木纹状或纹理结构的模制表皮层粘合的模制体的方法，模制表皮层是在单个接受模子中进行的，在接受模子中插入弹性表皮层，本发明的方法特别有利的是直到最后的工艺步骤之前模制体的表面一直受到弹性表皮层的保护。因此可以可靠地防止在模制表面运输途中或在模制表皮层分开发泡时发生对模制表皮层表面的损伤。这有利地起到保证均匀一致的质量及减少废品的作用，从而总的成本可以降低。
本发明还有一个优点是，初始生产的模制表皮层可以发泡而用不着改变(更换)接受模子。
在传统的、通常用于制造抗蚀抗湿及喷涂模制表皮层的镍电成形模子中，这一点只可以在有限的程度上实现。传统方法的一个特别不利之点是有缺陷的抗蚀抗湿或模制表皮层可以产生“泡沫渗透”现象，即电成形模子受到污染而需要费时费工的清洁工作。而在采用本发明的方法时，这一点完全不可能发生。
把一预定厚度的液态塑料薄膜涂敷在弹性表皮层的木纹状或纹理结构内侧，如本发明方法的b)步骤所述，可以用已知的湿溅或模制工艺来进行。在这里，液态塑料一词也应理解成包括熔融状态的塑料。本发明的一个改进在于：本发明的方法d)步骤中所用的工具上部包括一可拆下的及空间形状相符的支持部分，它至少可以部分地限定中间的空间而不是由工具的上部来限定，中间空间的尺寸大小决定于模制表皮层的轮廓而且至少部分地可以由设置工具上部的支持部分而不是由工具上部本身来决定，并且在工艺步骤e)中，整个包括弹性表皮层、模制表皮层及具有嵌入的支持部分的模制体在内的组件是从工具底部的接受模子中取出，而工具上部可以在整个组件取出之前或之后从支持部分中取出。
合适的活性发泡剂包括较理想的开孔聚氨基甲酸乙酯泡沫等助推材料。
在本发明的一个有利的设计中，发泡工艺过程是用加热的方法进行的，为此，工具顶部通过至少一个在工具顶部延伸的加热通道来进行加热。
在本发明的方法中，制造牢固地粘合于木纹状或纹理结构的模制表皮层的模制体的任务还进一步通过下列特点步骤得到解决：
a)把一在内侧具有木纹状或纹理结构空间形状相符的弹性表皮层插入一一侧敞开的工具底部的一个接受模子中，以使弹性表皮层的外侧抵住接受模子的内壁并被内壁所稳定住；
b)把一具有一预定薄膜厚度的液态塑料薄膜涂敷在弹性表皮层的具有木纹状或纹理结构的内侧；
c)使塑料薄膜固化，从而形成模制表皮层。
d)把一形成一支持体的模制体粘合于模制表皮层上，以在模制表皮层的内侧涂敷上一底剂和/或一粘结剂，作为工具顶部的一可拆下部分的该支持体被工具顶部压在已涂敷有底剂和/或粘结剂的模制表皮层上，所以在支持体和模制表皮层之间形成了牢固的粘合。
e)把整个包括弹性表皮层、模制表皮层及模制体在内的组件从工具底部的接受模子中取出，工具顶部可以在整个组件取出之前或之后从形成支持体的模制体拆下并取出。
f)从牢固地粘合于模制体的模制表皮层剥下弹性表皮层，在弹性表皮层剥下以后，在模制表皮层的表面留下了木纹状或纹理结构。
在本发明的一项改进中，布置成支持体部分的模制体不是像步骤c)及d)中那样与模制表皮层粘合的，而是作为工具顶部的一个可拆下的部分的支持部分被工具顶部在塑料薄膜完全固化之前压在塑料薄膜上，只是在塑料薄膜完全固化之后，在支持部分和模制表皮层之间才建立起牢固的粘合。
在本发明的一项有益的改进中，在工艺步骤f)中被剥下的弹性表皮层直接在步骤a)中再被重新使用。
在本发明的一项改进中，通过把液态塑料灌注或注射入由弹性表皮层的内侧和插入工具底部的接受模子中的与空间形状相符的工具顶部所形成的中间空间中，把一预定厚度的液态塑料薄膜涂敷在弹性表皮层的木纹状或纹理结构内侧上，该中间空间的尺寸大小由弹性表皮层及工具顶部的轮廓所决定，该工具顶部在塑料薄膜至少部分硬化后从工具底部的接受模子中抽出。
这样，所生产的模制表皮层就具有重复再现的薄膜厚度，特别是在凹进的区域也是如此。用这种方法，所产生的模制表皮层不存在应力，从而使牢固地与模制表皮层粘合的模制体可以满足一致的质量标准。
塑料薄膜的硬化是通过加热来实现的，为此，工具顶部是通过至少一个沿着工具顶部延伸的加热通道来加热的。
由于弹性表皮层的导热性差，加热的效果在工具底部上有所减弱，而这一点是特别有利的。
此外，可交联的聚氨基甲酸乙酯，最好是聚氨基甲酸乙酯浇铸树脂；液态可交联的有机树脂，最好是环氧树脂或非活性熔融材料，最好是热塑性聚氨基甲酸乙酯(TPU)，热塑性聚烯烃(TPO)，热塑性高弹体(TPE)，聚氯乙烯(PVC)或这些材料的混合物都可以用来形成塑料薄膜。
本发明的一个改进之处是采用一个单一或多元的可交联的聚氨基甲酸乙酯系形成塑料薄膜，它们最好基于脂族材料，特别是基于芳香族的起始材料。
根据本发明的一个实施例，在进行了通称为“模内涂层”的工艺的步骤a)以后，在弹性表皮层的木纹状或纹理结构内侧涂敷一薄层涂料，然后加以乾化或硬化。接着进行步骤b)，其中，液态塑料薄膜不再直接涂敷在弹性表皮层的内侧而是在薄的涂料层上。
通过“模内涂层”，模制表皮层的性能，特别是它的耐用性，或者它的表面，以及木纹状或纹理结构的外观都得到了提高。
在又一个改进中，弹性表皮层的内侧的不同区域使用了不同颜色的涂层。
根据本发明上述任务是用实施本发明方法的一种装置来完成的，在其内侧具有木纹状或纹理结构的空间形状相符及弹性的表皮层是一柔性的高弹体聚氨基甲酸乙酯或橡胶表皮层，然而最好是用柔性的(聚)硅氧烷表皮层。
硅氧烷表皮层的特点是它的特别优良的耐压和耐热的性能。具体地说，业已表明有些硅氧烷表皮层在使用辊子的模制工艺中，具有极长的使用寿命。然而，硅氧烷表皮层及“模内涂层”两者的结合还可以有利地形成高轮廓、高质量的独特的木纹状外形，例如绒面革木纹理，而采用当前技术中这在三维结构例如仪表面板的表面上是不能产生出来或者极难生产出来的。
采用本发明所述的方法，可以提供具有比传统模制表皮层生产方法所能提供的更多种类的木纹状或木纹理图案的供娱乐用的多彩色件。
需要时，还可以在弹性表皮层中布置增强成份，特别是用织物，塑料，织物纤维或玻璃纤维做的增强成份，从而增加弹性表皮层抵抗变形的能力。
上述方法的又一改进是空间形状相符的弹性表皮层可以在一液态硅氧烷预聚物加到一木纹状或纹理结构的阳的模型中之后，在一添加和/或凝聚反应中通过交联液态硅氧烷预聚物来加以产生，然后，从该阳的模型中把它脱出来，这样，弹性硅氧烷表皮层就反映出了要在工艺步骤b)及c)中产生的模制表皮层的空间形状相符的负的图像，并在其内侧就形成了相应的木纹状或纹理结构。
用此方式生产的硅氧烷包括了关于轮廓、木纹状或纹理结构的足够的信息，并且，在适当时，还包括了行将生产的牢固地粘结模制体的模制表皮层的光泽的信息。此铸造工艺可以廉价地并快速地完成。报废的硅氧烷表皮层可以迅速地被置换。
空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层可以较佳地通过从已经从阳的模型脱出来的硅氧烷表皮层的外侧除去足够的硅氧烷的办法来生产，直到获得一预定层的厚度的硅氧烷表皮层为止。
或者，空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层可以通过把液态硅氧烷引入一封闭工具的中间空间来生产，此中间空间由反应阳的模型的工具顶部以及可以置放在阳的模型之上的空间形状相符的工具底部所形成，该中间空间的尺寸大小由工具底部及工具顶部的轮廓以及在把硅氧烷预聚物引入中间空间之后的交联所决定。
以这种方式生产的硅氧烷表皮层具有很高的再生产重现精度，特别是可以进行大量生产。它的一个基本的特点是可重复生产的硅氧烷可以生产出相同的层厚度，而这直接意味着被生产的牢固地与木纹状或纹理结构的模制表皮层粘合的模制体可以具有一致的质量。
在本发明的一个有利的结构中，弹性表皮层的厚度在0.8～10mm之间，最好在1～6mm之间。
这一点的效果是工具底部的接受模子的内壁上可能存在的任何棱边尽管在例如模制表皮层背部发泡期间有压力施加在内壁上也不会在具有木纹状或纹理结构的模制表皮层的表面上留下刻痕。
此外，用于本发明生产工艺中的工具底部是由多个和/或可移动件构成的，具体地说包括滑动件、折活板或推顶件等构成的。这可以使工具底部适应于所用的弹性表皮层的不同的轮廓。因此，就用不着维持大量工具。这就节省了大量的工具费用。此外，设计的可能性也非常广泛，因为按照本发明，没有可移动部件的棱边会在完工的模制体的模制表皮层上留下痕迹。因此就有可能制造具有复杂几何形状和复杂凹割部分的模制体。
本发明还提供了一个非常容易顶出已制成的模制体的方法。迄今为止，已有技术对于复杂的几何轮廓，特别是在有凹割的区域，都没能做到不留下可见的分离和滑动件形成线的痕迹。结果，在根据本发明的方法中，一名设计者可以提供出很多的设计可能性。在这方面，本发明的方法显著不同于已有技术的工艺方法。尽管已有技术也只在工具底部使用一只模子来制造牢固地与木纹状或纹理结构的模制表皮粘合的模制体。
本发明的另一个改进是：用在本发明方法中的工具顶部件具有多部件结构和/或包括可移动的部件，具体说是滑动件，折活板或推顶件。
以这种方式，可在工具顶部中形成上述中间空间所需的轮廓及尺寸大小，尤其是在有凹割的区域。在这里还有宽范围的几何形状成形的可能性。
在本发明的一个有利的实施例中，用于本发明方法中，其工具底部和/或顶部都包括加热通道，通过加热通道可对工具底部或顶部进行加热。
采用对工具部件加热的措施，进入接受模子的液态塑料材料可以较快硬化。在这方面，业已证明加热工具顶部是特别合适的，因为插入工具底部的接受模子的弹性表皮层的导热性能是很差的。
上述在牢固地粘合于木纹状或纹理结构，或者有时是涂过涂料的模制表皮层的模制体的制造任务得到了充分的实现，因为所述模制体可以用根据本发明的方法制造出来。
用本发明的方法制造的模制体可以满足一致性的质量标准，因为它是可以完全重复制造出来的。此外，木纹状或纹理结构的表面得到了改进，而用已有技术的方法，这种质量的表面是无法生产出来的。
与以本发明的生产方法可生产的模制体牢固地粘合的模制表皮层具有0.3～5mm的层厚度，而最好在0.4～2mm之间。
本发明还涉及一种牢固地粘合于木纹状或纹理模制表皮层的模制件的使用，即用作车辆内部的部件，具体说是用作仪表面板，门的表面层或仪表板上的小型工具箱的盖子上。
本发明的种种改进及较佳实施方式可以从本申请的从属权项或从实施例的描述中清楚地、显而易见地得出或导出。
附图说明
下面，将结合实施例及附图详细叙述本发明。在诸附图中：
图1是在本发明的制造工艺中用于生产空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层的闭合工具及本发明的装置截面示意图。
图2是图1闭合工具的截面图，它与图1不同之处在于已在预定的中间空间内引入了硅氧烷材料。
图3是一带有空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层的阳的模型的截面示意图，它们已从工具底部取出。
图4是从阳的模型上脱出后的空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层的截面示意图。
图5是已插入弹性硅氧烷后的工具底部的接受模子的截面示意图。
图6是已插入硅氧烷表皮层的工具底部的接受模子的截面示意图，在图中，弹性硅氧烷表皮层的内侧已经涂敷了一薄层涂料。
图7是工具底部的接受模子的截面示意图，其中已插入表面上涂敷上涂料的硅氧烷表皮层，并且一空间形状相符的工具顶部插入了工具底部的受料模子之中。
图8是图1的工具的截面示意图，但已有一塑料薄膜引入了中间的空间。
图9是在移去了工具顶部后的工具底部的接受模子的截面示意图，其中已插入了硅氧烷表皮层、薄层涂料及聚氨基甲酸乙酯模制表皮层。
图10是工具底部的接受模子的截面示意图，其中具有插入的硅氧烷表皮层、薄层涂料及模制表皮层以及一具有插入接受模子之中的支持层的工具顶部。
图11是如图10所示的工具的截面示意图，所不同的是其中已引入了自发泡聚氨基甲酸乙酯系。
图12是移去了工具顶部及工具底部接受模子后的、包括硅氧烷表皮层、薄层涂料、聚氨基甲酸乙酯模制表皮层，聚氨基甲酸乙酯泡沫层及支持体的组件的截面示意图。
图13是移去了硅氧烷表皮层后的已完工组件的示意图，所述组件包括具有涂料层的木纹状聚氨基甲酸乙酯表皮层及由聚氨基甲酸乙酯泡沫层形成并与该表皮层牢固地粘合的模制体及支持体。
具体实施方式
在图1到图13中，凡是相同的部件都用相同的编号表示。
图1中示意性地示出的是在本发明的方法和装置用于生产空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层的闭合的工具。此工具包括：一工具顶部，它形成一阳的模型1，其上有木纹状或纹理结构表面2，以及一空间形状相符的工具底部6，阳的模型1就引入其中，由此形成一中间空间8，此空间8的尺寸大小由作为阳模型1的轮廓及工具底部6的轮廓决定，这些轮廓取决于与要生产的木纹状或纹理结构模制表皮层牢固地粘合的模制体的轮廓。工具底部6还包括可移动件5a及5b，此移动件可改变工具底部6的轮廓。在这里，在阳模型1插入工具底部6后，可移动件5a及5b就向阳模型1移动，以在阳模型1和工具底部6之间形成一一致的中间空间8。这样就可以制造出具有一致和可重复生产出的厚度的弹性硅氧烷。移动部件5a，5b不仅可以改变工具底部的轮廓，还可以便于把阳模型1从工具底部6中取出而且即使有凹割存在也不会使硅氧烷受到损伤，因此它们是很实用的，为此，只要把移动件5a，5b退回到原来的起始位置就可以。
封闭工具上有一开孔4，可将制造弹性硅氧烷表皮层所必需的液态硅氧烷材料引入中空的中间通道(称中间空间)8中。在硬化后，引入的液态硅氧烷就形成弹性硅氧烷表皮层，并形成一高度精确的阳模型1的负的图像。
硅氧烷表皮层可以有几层，在有多层的情况下，最好包括增强部分，具体说是增强用的织物或增强纤维。
在图2中，示出的是与图1一样的闭合工具。不同的是，图1中的空的中间空间8在图2中通过开孔引入了液态硅氧烷。在引入中需要有根据工具几何形状而定的进料孔或通风孔，但在图中没有示出。液态硅氧烷可以通过压力引入中间空间。
为形成空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层3而硬化液态硅氧烷材料时可以在室温下进行。然而，如果另外采用热量来加速液态硅氧烷的硬化，则本发明的目的可以更好更快地实现。为此，工具底部6可以用图中没有示出的、沿着工具底部6设置的加热通道进行加热。
由液态硅氧烷3的硬化所获得的硅氧烷表皮层是展现在其外侧3b上，该外侧即是面对工具底部的一侧，一个基本上光滑的表面。但在硅氧烷表皮层3的内侧3a，也就是说在面向阳模型的一侧展现木纹状或纹理结构的表面。此木纹状或纹理结构是阳模型1的精确的负的压痕。
在图3中，示出具有空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层3的阳模型1，此时，弹性硅氧烷表皮层已从工具底部6取了出来，如图1及图2中所示。现在把它从阳模型1上剥下来就可以得到弹性硅氧烷表皮层3。阳模型1可以再次使用以制造同样的弹性硅氧烷表皮层3。然而也可以用此模型提供新的表面木纹状或纹理结构而用不着改变模型。因此，同样形状但具有不同木纹状或纹理结构的内侧3a的硅氧烷表皮层3可以很容易生产出来。这一点是特别有利的，因为这意味着操作量可以减少以及可以降低工具方面的成本。
图4示出了从阳模型1剥下来的空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层3，其内侧3a是有木纹状或纹理结构的表面，而其外侧3b则是光滑的。
图5示出了工具底部的接受模子7，模子一侧是敞开的。在接受模子7中插入了空间形状相符的弹性硅氧烷表皮层3。弹性硅氧烷光滑的外侧面35是面向接受模子7的内侧壁，并被内侧壁稳定。此稳定作用可以利用真空装置来加以保证(图中未示出)，真空作用在内壁处，把硅氧烷表皮层吸向内壁从而使其稳定在内壁处，真空系统可以随时开和关。
在目前状态，工具底部的接受模子7在硅氧烷表皮层3的凹割区域具有可移动部件9a及9b。因此，硅氧烷表皮层3既可以目前状态所示的布置予以足够稳定，而且在以后的步骤中还可以容易地从接受模子7中脱出来而不会损伤硅氧烷表皮层3。为此，只要使可移动部件9a及9b移动离硅氧烷表皮层就可以。
可移动部件的布置可以按照所用的硅氧烷表皮层3的轮廓自由地加以选择，因为要生产的模制表皮层以及与模制表皮层牢固地联结的模制体的质量并不会由此受到损害。
图6示出的是具有图5中所示的插入的硅氧烷表皮层3的工具底部的接受模子7。所不同的是有一薄层的涂料11涂敷在硅氧烷表皮层3的木纹状内侧3a上。涂层是用如图6所示的喷涂装置喷涂获得的。这种方法也叫做“模内涂层法”。
适合于模型的涂料系已为大家熟悉，模型中或者包含溶剂或者不包含溶剂。涂料层11可以在室温下使之干燥或硬化，但是为了使工艺过程加速，也可以采用传入热量的办法，例如使用加热的热空气或红外加热器(图中未示出)。
图7是一示意性剖视图，示出插入有硅氧烷表皮层的工具底部的接受模子7，该表皮层上涂敷有涂层11，还示出了空间形状相符的工具顶部12，工具顶部插入在工具底部的接受模子7中。
按本发明把预定厚度的液态塑料薄膜涂敷到弹性表皮层3上的有木纹状或纹理结构的内侧3a上的方法是通过把液态塑料注入或喷入中间空间14中来实现的。此中间空间14是这样界定的：其一侧是由弹性表皮层3的涂料内侧3a限定，而其另一侧是由插入工具底部的接受模子7的空间形状相符的工具顶部12所限定。此中间空间14的尺寸大小由弹性表皮层3及工具顶部12的轮廓所决定。在这方面，其上涂敷有涂料的硅氧烷表皮层3有效地形成一阴模，而被插入的工具顶部12有效地形成一阳模。因此中间层14提供了被涂敷的塑料层形状。该塑料层在硬化后形成模制表皮层。
如图7所示，工具顶部12包括可移动件13a及13b，这些可移动件13a及13b可以便于工具顶部12插入工具底部的接受模子7中，也可以便于工具顶部12从工具底部的接受模子中取出。当工具顶部12插入时，可移动件先退入工具顶部12。只有当工具顶部12在工具底部的接受模子7中到达一预定位置时，可移动件13a及13b才延伸出来。延伸一般发生在硅氧烷表皮层3的凹割区域以使整个中间空间14具有均匀一致的高度。在取出工具顶部12时，可移动件13a及13b回到它们的原始位置上。这样制成的模制表皮层可以防止被损坏。
图8中示出的是与图1中一样的工具。不同的是，塑料层已经插入了中间空间14之中。该塑料层14是通过接近中间空间14的塑料入口16插入的。在本实施例中填入中间空间14的塑料层用的是液态活性聚氨基甲酸乙酯材料。为了实用的原因，填料是用压力注入的，目的是使液态聚氨基甲酸乙酯材料可以获得快速而均匀的分布。当然，也可以使用多个进料口16来进行(图中未示出)，此取决于工具的构形。此外，至少设置有一个通气孔(图中未示出)与中间空间相连。
如果能用快速反应的系统来生产塑料层以快速地形成模制表皮层则本发明的目的就能较好地实现。一种利用芳香族作为起始材料的聚氨基甲酸乙酯反应系统业已证明是较有利的。而涂层11最好用基于脂肪族聚氨基甲酸乙酯系统的涂料系统。这样，可以提高模制表皮层的抗老化性能。
在一较佳实施例中，设想为可以对工具顶部12进行加热，为此，可以对工具顶部12进行加热，为此，可以在工具顶部12中布置加热通道(图中未示出)。硬化后的聚氨基甲酸乙酯就形成模制表皮层15。
图9是工具顶部12移去后的具有插入的硅氧烷表皮层3、薄层涂料11以及聚氨基甲酸乙酯模制表皮层15的工具底部的接受模子7。的视图。至此已可以从工具底部的接受模子中取出与薄涂层11牢固粘合的聚氨基甲酸乙酯模制表皮层15。此时，硅氧烷表皮层3可以同时取出或留在工具底部的接受模子7之内。
从硅氧烷表皮层3容易地分离开模制表皮层15及涂层11的组件之后，具有涂层11的模制表皮层15的一侧具有与用于生产硅氧烷表皮层3的阳模型1相同的木纹状或纹理结构。分离后的硅氧烷3可以再用于进一步生产其他模制表皮层15。
然而，根据本发明，硅氧烷表皮层3先与薄涂层11及模制表皮层15的组件一起留在工具底部的接受模子7之中，以便可以在同一工具内进行发泡，而形成一支持体。本发明的这一工艺过程称为一步法工艺，用它可以在一个工具内整体形成制造模制表皮层、泡沫层及支持体各部分，对模制表皮层也可以如上所述进行涂层。
图10示出了工具底部的接受模子7，其1中具有插入的硅氧烷表皮层3、薄涂层11、模制表皮层15，一插入接受模子和具有一支持部分20的工具顶部17。图10中所用的结构一方面是用来为模制表皮层15提供泡沫衬背以形成模制体，一方面是用来在可拆卸地附着于工具顶部17的支持部分20和泡沫层之间形成牢固的粘合以一起形成模制体以及在模制体及模制表皮层之间形成牢固的粘合。
在本发明的这一步骤中，在中间空间19中引入适当的活性发泡剂。中间空间19是由模制表皮层15的内侧及空间形状相符的支持部分20界定。该支持部分20可拆卸地附着在工具顶部17上。中间空间19的尺寸大小取决于模制表皮层15和支持部分20的轮廓。支持部分20可以通过真空吸力可拆卸地附着于工具顶部17上，工具顶部17至少包括一个真空装置(图中未示出)。工具顶部17也包括可移动件18a及18b，它们可允许工具顶部17容易地、无损伤地从接受模子7中取出。为此，只要将可移动件18a及18b移动到退入工具顶部17的位置就可以。
图11的结构布置是与图10一样的。但接着引入自发泡聚氨基甲酸乙酯系以硬化成一固体的发泡层21，从而形成了一固体组件，此固体组件包括其上有涂层11的模制表皮层15、泡沫层21及支持部20。
发泡系统是施加压力通过中间空间附近的开口引入中间空间19中的，或者也可以直接注入敞开的工具之中。在此情况下，工具顶部17必须在发泡之前直接移入图11所示的位置。
图12示出在移去工具顶部17后从接受模子7取出后的是硅氧烷表皮层3、薄涂层11、聚氨基甲酸乙酯模制表皮层15、聚氨基甲酸乙酯泡沫层21及支持层20。
不粘结而起作用的硅氧烷表皮层3可以容易地与支持层20，聚氨基甲酸乙酯发泡层21、模制表皮层15及涂层11的组件剥开。
除去硅氧烷表皮层3以后就形成了图13所示的组件，该组件包括有具有涂敷涂层11的木纹状的聚氨基甲酸乙酯模制层15和聚氨基甲酸乙酯泡沫层的模制体21和支持层20。模制体牢牢地连接于聚氨基甲酸乙酯模制表皮层。取下后毫不受伤的硅氧烷表皮层3马上可以重新使用以制出牢固地粘合于有木纹状以及有时涂上涂层的新的模制体。

Claims (25)

1.一种制造牢固地粘合于具有木纹状或纹理结构的模制表皮层(15)的模制体的方法，其特征在于，此方法包括如下步骤：
a)把一空间形状相符的、在其内侧(3a)具有木纹状或纹理结构的弹性表皮层(3)插入工具底部一侧敞开的接受模子(7)之中，使该弹性表皮层(3)的外侧(3b)与接受模子(7)的内壁相抵并被该内壁所稳定；
b)把一有预定薄膜厚度的液态塑料薄膜涂敷在弹性表皮层(3)的具有木纹状或纹理结构的内侧(3a)上；
c)使塑料薄膜硬化，从而形成模制表皮层(15)；
d)通过把一合适的活性发泡制剂引入一中间空间(19)以在模制表皮层(15)形成发泡背衬以形成模制体并在模制体和模制表皮层(15)之间形成牢固的粘合，此中间空间(19)由模制表皮层(15)的内侧和插入工具底部的接受模子(7)的空间形状相符的工具顶部(7)之间的空间所形成，中间空间(19)及形成模制体的泡沫层(21)的尺寸大小取决于模制表皮层(15)及工具顶部(17)的轮廓，并且在发泡过程中该中间空间(19)是密封于工具顶部(17)的；
e)把整个包括弹性表皮层(3)、模制表皮层(15)及模制体的组件从工具底部的接受模子(7)中取出来，而工具顶部(17)则在把整个组件取出来之前或之后取出来；
f)从与模制体牢固粘合的模制表皮层(15)剥下弹性表皮层(3)，在弹性表皮层(3)剥下以后，在模制表皮层(15)的表面上留下木纹状或纹理结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤d)中所用的工具顶部(17)包括一可拆卸及空间形状相符的支持层(20)，该支持层至少部分地代替工具顶部(17)形成该中间空间(19)的边沿，该中间空间(19)的尺寸大小取决于模制表皮层(15)以及至少部分地取代工具顶部(17)而位于工具顶部(17)上的支持层(20)的边沿的轮廓，以及在步骤e)中，包括弹性表皮层(3)、模制表皮层(15)和嵌置有支持层(20)的模制体的整个组件从工具底部的接受模子(7)取出，而工具顶部(17)则可以在取出整个组件之前或之后从支持层(20)上拆卸并移去。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，形成聚氨基甲酸乙酯的开孔泡沫的原料被用作合适的活性发泡剂。
4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，发泡过程在热量的作用下发生，以及为此，至少通过沿工具顶部(17)延伸的加热通道加热工具顶部(17)。
5.制造与有木纹状或纹理结构的模制表皮层(15)牢固地粘合的模制体的方法，其特征在于，包括下列步骤：
a)把一在其内侧(3a)具有木纹状或纹理结构的空间形状相符的弹性表皮层(3)插入在一侧敞开的工具底部的接受模子(7)中，使弹性表皮层(3)的外侧(35)抵住接受模子(7)的内壁，并被该内壁所稳定；
b)把具有一预定厚度的薄膜涂敷在弹性表皮层(3)的有木纹状或纹理结构的内侧(3a)上；
c)使该塑料薄膜硬化，从而形成模制表皮层(15)；
d)把作为支持体(20)的模制体粘合于模制表皮层(15)上，为此先把初始材料和/或粘结剂涂敷在模制表皮层(15)的内侧，作为工具顶部(17)的一可拆卸部分的支持层(20)被顶部件(17)压向已涂敷有初始材料和/或粘结剂的模制表皮层(15)，从而在支持层(20)及模制表皮层(15)之间形成牢固的粘合；
e)把整个包括弹性表皮层(3)、模制表皮层(15)及模制体的组件从工具底部的接受模子(7)中取出，而工具顶部(17)则可以在取出整个组件之前或之后从作为支持层(20)的模制上体拆卸并移去；以及
f)把弹性表皮层(3)从牢固地粘合于模制体的模制表皮层(15)剥下，在弹性表皮层(3)从模制表皮层剥下后，木纹状或纹理结构留在模制表皮层(15)的表面上。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，作为支持层(20)的模制体不在方法步骤c)以及d)粘合在模制表皮层(15)上，而是使作为工具顶部(17)的一可拆卸部分的支持层(20)被工具顶部(17)压向尚未完全硬化的塑料薄膜上，从而在支持层(20)和模制表皮层(15)之间的粘合直到塑料薄膜完全硬化后才形成。
7.如权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤f)中被剥下的弹性表皮层可以直接在方法的步骤a)中直接再使用。
8.如权利要求1～7中任一项所述的方法，其特征在于，具有预定厚度的液态塑料薄膜涂敷到弹性表皮层(3)的具有木纹状或纹理结构的内侧(3a)上时，液态塑料是注入或喷入一中间空间(14)中的，此中间空间(14)由弹性表皮层(3)的内侧(3a)和一空间形状相符的、插入工具底部的接受模子(7)中的工具顶部(12)所界定，中间空间(14)的尺寸大小取决于弹性表皮层(3)和工具顶部(12)的轮廓，且工具顶部(12)是在塑料层至少部分硬化后从工具底部的接受模子(7)中取出的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，塑料薄膜在加热的作用下硬化，为此，工具顶部(12)通过沿工具顶部(13)延伸的至少一条加热通道被加热。
10.如权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，可交联的聚氨基甲酸乙酯最好是聚氨基甲酸乙酯模制树脂；液态可交联物质，最好是环氧树脂或非活性热熔融物质；最好是热塑性聚氨基甲酸乙酯(TPU)、热塑性聚烯烃(TPO)、热塑性高弹体(TPE)、聚氯乙烯(PVC)或它们的混合物被用于形成该塑料薄膜。
11.如权利要求1～9中任一项所述的方法，其特征在于，最好是基于脂族或尤其是芳香族的、单一或多成份可交联聚氨基甲酸乙酯系起始材料被用于形成塑料薄膜。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在实施了方法的步骤a)之后，一薄的涂料层(11)作为“模内涂层”涂敷于弹性表皮层(3)的木纹状内侧(3a)上，然后加以干燥或硬化，接着进行步骤b)，此时，液态塑料薄膜不在直接涂敷在弹性表皮层(3)的内侧(3a)上，而是涂敷在薄的涂层(11)上。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，弹性表皮层的内侧(3a)的不同区域上用不同颜色的涂料加以涂层。
14.一种用以实施如权利要求1至13任一项所述方法的装置，其特征在于，空间形状相符的、在其内侧上具有木纹状或纹理结构的弹性表皮层(3)是一柔性高弹体聚氨基甲酸乙酯或橡胶表皮层，但最好是柔性的硅氧烷表皮层。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，在弹性表皮层(3)中设置有起增强作用的组成成份，特别是织物、塑料织物纤维或玻璃纤维。
16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，空间形状相符的弹性表皮层(3)可以这样来形成：一液态硅氧烷预聚物被涂敷到具有木纹状或纹理结构的阳模型(1)上，然后通过添加和/或凝聚反应进行交联，此后，从阳模型(1)上剥下，此弹性硅氧烷表皮层(3)体现以步骤b)及c)产生的并且在其内侧(3a)上具有相应木纹状或纹理结构的模制表皮层(15)的空间形状相符的负的图像。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，空间形状相符的弹性表皮层(3)可以这样来生产：将从阳模型(1)上剥下的弹性表皮层(3)的外侧(3b)上的硅氧烷逐步去掉，直到得到一预定厚度的硅氧烷表皮层(3)为止。
18.如权利要求16所述的装置，其特征在于，空间形状相符的弹性表皮层(3)可以这样来生产：把液态硅氧烷预聚物引入一闭合工具的中间空间(8)中，此中间空间(8)由工具顶部的阳模型(1)及空间形状相符的工具底部(6)界定，它可以在阳模型(1)之上，中间空间的尺寸大小取决于工具底部(6)及工具顶部的轮廓，并在把硅氧烷预聚物引入中间空间(6)之后与硅氧烷表皮层(3)发生交联。
19.如权利要求14至18中任一项所述的装置，其特征在于，弹性表皮层(3)的厚度是在0.8～10mm之间，最好是在1～6mm之间。
20.如权利要求14至19中任一项所述的装置，其特征在于，用于权利要求1至13中的方法之一的工具底部是由几个部分构成的，和/或包括可移动件(9a，9b)，具体说是滑动件，折板或推顶器。
21.如权利要求14至20中任一项所述的装置，其特征在于，用于权利要求1至13中方法之一的工具顶部(12，17)是由几个部分所组成和/或包括可移动件(13a，13b，18a，18b)，具体说是滑动器，折板或推顶器。
22.如权利要求14至21中任一项所述的装置，其特征在于，用于权利要求1至13中的方法之一的工具顶部和/或底部(12，17)包括加热通道，通过该加热通道对工具顶部和/或底部进行加热。
23.一牢固地粘合于有木纹状或纹理结构、还可能涂上涂层的模制表皮层(15)的模制体可通过权利要求1至13中的一个方法形成。
24.牢固地粘合于有木纹状或纹理结构以及可通过权利要求8所述的方法生产的模制体，其特征在于，模制表皮层(15)具有0.3～5mm之间的厚度，最好具有0.4～2mm之间的厚度。
25.如权利要求23或24所述的牢固地粘合于具有木纹状的模制表皮层(15)的模制体的应用包括用作车辆内部的部件，具体说是用作挡泥板，门的模制小型工具箱或中心仪表板。
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