CZ20001608A3 - Tvářené polyolefinové a polyfenyloxidové výrobky a způsob jejich výroby - Google Patents

Abstract

Polyolefinové a polyfenyloxidové výrobky (8)jsou například výrobky vyrobené za použití expandovaného polystyrénu (EPS) nebo expandovaného polypropylénu (EPP). Fólie (18) z vinylu nebo jiného vhodného dekoračního materiálu je spojena s výrobkem za účelem dosažení vzhledu ajinak uspokojivého vnějšího povrchu. Při výrobě výrobku je fólie (18) umístěna nad dutinou (14) vnitřní části (10) formy. Forma je zavřena a za nebo bez přítomnosti vakuaje folie (18) přitisknuta k povrchům (22) vnitřní části (10) formy během zavádění plastu. Plast je zaváděn ve formě malých kuliček z materiálu ze skupiny tvořené polyolefmem a polyfenyloxidem předem expandovaným za účelem snížení hustoty řádově o 75%. Pro přivádění kuliček do dutiny (14) formy je použit tlak vzduchu a je injektována pára za účelem změkčení kuliček a jejich spojení do integrální hmoty. Kromě toho se vnější vrstva kuliček spojí s fólií (18), takže se z formy vyjme díl v jednom kuse. Je možno též přidat rám (30) k jednodílnému hotovému dílu během tváření, za účelem zjednodušení připevnění k plechovým dveřím nebo k jinému nosiči.

Description

Oblast vynálezu

Vynález se týká tvářených polyolefinových nebo polyfenyloxidových výrobků a způsobu jejich výroby. Vynález má využití ve výrobě produktů různých typů, ale bude popsán ve vztahu k dílům vozidla, zvláště k dílům takového druhu, které jsou použity pro vnitřky vozidla a pro které je požadován pěkný vnější vzhled.

Popsaný druh dílů může zahrnovat například výplně, které jsou připevněny na vnitřek dveří automobilu. Dveře jsou obvykle vyrobeny z plechu a plastové výplně jsou připevněny přímo na ocelový nebo jiný kovový plech za účelem dosažení pěkného vnitřního vzhledu. Takovéto výrobky a způsob jejich výroby popisuje patent č.4,766,025. V části patentu oblast techniky je uveden odkaz ' na vytváření diskrétních plastových ” dílů, následované montáží kus po kusu během instalace. Dále patent popisuje způsob, kdy je vinylová fólie natažena přes dutinu formy, zahřáta a poté vtažena do dutiny za použití vakua. Poté je injektován tvárný polyvinylchlorid nebo polyuretan za účelem vytvoření jednoho kusu obsahujícího plastové tělo a vinylový plášť.

Byly prováděny také pokusy vyrobit výplně dveří automobilu a jiné součásti za použití expandovaného polystyrenu. V tomto systému, jak je uvedeno například v Plastics Technology z března 1996, je nejprve tvářen díl z expandovaného polystyrenu (EPS), poté je do formy umístěna vrstva polystyrenu spolu s předem tvářeným dílem EPS a přivede se pára za účelem vzájemného spojení obou dílů.

• * · · · · • ·· · ···· • · · * ···· • · · ·· ·· · · · ·· ······· ·· ·· · · · ··

Tyto dosud známé systémy vykazují určité nevýhody. Díly vyrobené použitím injekčně tvářeného PVC, polyuretanu a podobně, jsou relativně těžké. Díly EPS jsou lehčí, ale výrobní způsoby jsou nadměrně složité, což vede k přídavným výrobním nákladům. Kromě toho vznikají těžkosti během instalace EPS dílů, neboť plast není dostatečně pevný pro použití šroubů a jiných upevňovacích způsobů, běžně používaných pro spojení dílů s ocelovými nebo jinými plechovými dveřmi a podobně.

Evropská patentová přihláška EP 0586908A1 popisuje způsob, kde je ve formě vyráběn plastový výrobek mající plášť. Jak znázorňuje obr.15 v EP 0586908A1, jsou do dutiny formy umístěny pěnící kuličky a laminát a je přivedena pára.

Podstata vynálezu

Vynález se týká polyolefinových výrobků jako jsou výrobky vyrobené za použití expandovaného polystyrénu (EPS) nebo expandovaného polypropylénu (EPP). Výrobky vyrobené za použití polyfenyloxidu spadají taktéž do oblasti vynálezu. Fólie nebo plášť z vinylu nebo jiného vhodného dekoračního materiálu je spojen s výrobkem za účelem dosažení pěkného vzhledu a jinak uspokojivého vnějšího povrchu.

Při výrobě produktu je plášť umístěn nad dutinou dutinové neboli vnitřní části formy. Forma je zavřena a s pomocí nebo bez pomoci vakua nebo tlaku vzduchu je plášť přitisknut jádrovou neboli vnější částí formy na vnitřní povrchy formy. Do formy je zaveden polyolefin nebo polyfenyloxid ve tvaru malých kuličkách, které byly předem expandovány kvůli snížení hustoty řádově o 75%. Pro přivádění kuliček do dutiny formy je použit tlak vzduchu je injektován pára za účelem změkčení kuliček a jejich spojení do • · · · • · · · · ·

2a

integrální hmoty. Kromě toho se vnější vrstva kuliček spojí s fólii, takže se z formy vyjme díl v jednom kuse.

Vynález též uvažuje jako alternativní provedení přidání rámové struktury k jednodílnému konečnému dílu za účelem zjednodušení připojení k plechovým dveřím nebo k jinému nosiči.

Rám může být připojen pomocí lepidla nebo použitím připevňovacích prostředků jako jsou šrouby.

Ve výhodném provedení vynálezu je rám umístěn ve formě za použití upevňovadel určitého druhu, které drží rám na svém místě. Rám je potom spojen s polyolefinovým nebo polyfenyloxidovým dílem během kroku tváření a díl potom může být snadno připevněn k plechovým dveřím nebo podobně.

Přehled obrázků na výkresech

Na obr.1 je nárys tvářené dveřní výplně podle vynálezu.

Obr.2 znázorňuje příčný řez dveřní výplní vedený podle přímky 2-2 na obr. 1.

Obr.3 je příčný řez dveřní výplní ilustrující vytvoření připevňovacích oblastí při tváření.

Příčný řez na obr.4 znázorňuje dutinové a jádrové části ve spojení s tvářeným dílem.

Na obr.5 je nárys dutinové strany formy.

Na obr.6 je nárys jádrové strany formy.

Na obr.7 je bokorys jádrové strany formy.

Na obr.8 je v náryse pohled na rámovou strukturu použitou v praxi v alternativním provedení vynálezu.

Na obr.9 je bokorys rámové struktury z obr.8.

Na obr.10 je v náryse další alternativní praktické provedení vynálezu.

ft · · · • · · · « · ft · • ft

Příklady provedení vynálezu

Výkresy znázorňují části formy a výrobky podle vynálezu přizpůsobené pro výrobu za použití těchto částí formy. Na obr.1 až 3 je uveden polyolefinový nebo polyfenyloxidový výrobek 8 a na obr.4 až 7 jsou znázorněny dutinová část 10. formy a jádrová část 12 formy. Dutinová část 10 formy obsahuje dutinu 14 a, jak je nejlépe vidět na obr.5, na své horní straně má umístěny kolíčky 16. Tyto kolíčky 16 nebo jakékoli jiné vhodné prostředky jako úchytky Velcro®, nebo vakuové sání, jsou použity pro zavěšení fólie 18 materiálu, který má být použit na vytvoření vnějšího povrchu vyráběné polyolefinové součásti. Jak byio uvedeno, tento materiál může být vinyl, avšak lze použít jakýkoli jiný vhodný fóliový materiál, který se spojí s polyolefinem nebo polyfenyloxidem během tváření.

Povrchy dutiny 14 dutinové částí 10 formy ohraničuje množství malých otvorů 20. které jsou ve spojení s vakuovou vývěvou nebo jiným podtlakovým zařízením. Je-li dutinová část 10 formy uvedena do takové pozice, kdy je utěsněna dutina 14, může být aplikován podtlak, který způsobuje, že fólie 18 bude odpovídat povrchu této dutiny 14.

Jádrová část 12 formy definuje povrch 22 tvarovaný tak, aby vytvořil vnitřní povrch součásti. První otvory 24 tvořené obvyklými plnícími tryskami jsou umístěny v místech rozložených po povrchu 22 a tyto otvory 24 jsou spojeny se zdrojem polyolefinových nebo polyfenyloxidových kuliček. Pro zavádění kuliček po uzavření dutiny 14 je použitelný zdroj tlakového vzduchu.

Na povrchu 22 jsou vytvořeny přídavné otvory 26. které jsou propojeny s parní komorou 28 (obr.7). Tyto přídavné otvory 26 mohou mít různou velikost a tvar: například v souladu se známou praxí mohou obsahovat 20 malých otvorů vytvořených v zátkách o • · · ·

průměru 1/4 (6,5mm), které jsou zamontované ve formě. Velikost otvorů je taková, aby mohla pára procházet, ale aby plast neprocházel zpět je-li vytvářen podtlak. Tato pára je pak použita pro změkčení kuliček, pro spojení kuliček navzájem a pro spojení fólie 15 s přilehlými kuličkami.

V jádrové části formy 12 jsou vytvořeny vyvrtání nebo jiné prohlubně 23, což má za následek vytvoření integrálních podpěrek 25 a podobně v tvářených výrobcích (obr.3). Tyto podpěrky 23 mohou mít mnoho forem a slouží jako připevňovací prostředek pro upevnění tvářeného výrobku k plechovému rámu nebo podobně.

Přídavné otvory 26 v povrchu jádrové části formy 12 a otvory 20 v povrchu dutinové části 10 formy mohou být rovněž propojeny se zdrojem tlakového vzduchu pro použití při čištění přilehlých průchodů a rovněž za účelem pomoci při uvolňování dílů, je-li to požadováno. Lze použít vhodné regulace ventilem za účelem selektivní aplikace podtlaku, páry nebo tlakového vzduchu.

Při výrobě dílu podle vynálezu může být forma zavřena a přes přídavné otvory 26 přiváděna pára pro předehřátí formy. Fólie 18 ie rovněž s výhodou předehřívána. Tam, kde je použita vinylová fólie, je předehřívána na teplotu mezi 100°F (38°C) a 220°F (104°C) a poté je po otevření formy zavěšena přes dutinovou část 10 formy pomocí kolíčků '16. Protože forma používá ohřívací prostředky, je rovněž uvažováno, že alespoň pro některé aplikace může být fólie předehřívána po zavření formy.

Části formy jsou zahřívány pomocí cívek nebo jinými běžnými prostředky. Strana, která se neplní (dutinová strana ve znázorněném případě) může být předehřátá na teplotu mezi 140°F (60°C) a 180°F (82°C) a plnící strana na teplotu mezi 190°F (88°C) a 250°F (121°C). Během nebo po zavření formy je s výhodou vytvářen podtlak za účelem přitisknutí fólie 18 k povrchu formy. Je-li jádrová část 12 formy zavírána, přispívá to k přitisknutí • ··· · ·· ···· 9 9 ·· • · · · · · 9 · ♦ *

fólie a dále může být vyvozován přídavný tlak přivedením tlakového vzduchu přes přídavné otvory • ft ftftftft • ·· · ft··· v jádrové části 12. formy. Toto je zejména výhodné, když se musí fólie přitisknout k povrchu se složitější konfigurací.

Kuličky jsou vkládány přes otvory 24 plnících trysek v jádrové části 12 formy pod tlakem vzduchu, který je relativně nízký, neboť stlačení kuliček není žádoucí. Jakmile jsou kuličky na místě, je přes přídavné otvory 26 vyčerpán vzduch tak, že jsou spojeny se zdrojem 22 vakua. Odstranění vzduchu je kritické pro dosažení spojení mezi kuličkami a mezi kuličkami a pláštěm.

Poté je přes přídavné otvory 26 přiváděna pára za účelem změkčení kuliček a umožnění popsaného spojení. Přebytečná vlhkost může být odstraněna přídavnými otvory 26 použitím regulace pomocí ventilů , které spojují otvory se zdrojem 22 vakua. Na rozdíl od obvyklého tváření používajícího polyolefinové kuličky, se přivádění páry děje pouze z jedné strany, neboť fólie 18 blokuje průchody definované vnitřní částí formy. Obvykle se používá tlak páry od 4 do 9 bar.

Povrchy částí formy jsou opatřeny vrstvou PTFE (například Teflon®), pro usnadnění uvolňování tvářených dílů. Bylo též zjištěno, že tato vrstva zlepšuje přizpůsobení fólie 18 k povrchu části formy, neboť fólie se po povrchu pohybuje snáze, když je před zavedením kuliček vytvářeno vakuum a/nebo jiný tlak.

Jako příklad výhodného provedení vynálezu, jsou součásti 10. a 12 formy uzavřeny a předehřátý na teplotu od 176°F (80°C) do 230°F (110°C). Dutinová strana je předehřátá na nižší teplotu, protože ohřívací cívky jsou spojeny s jádrovou stranou mající parní komoru 28 (obr.7). V parní komory 28 je vytvářen podtlak za účelem odčerpání přebytečného tepla z dutiny 14 přes přídavné otvory 26.

Předehřátá vinylová fólie je zavěšena na kolíčky 16 a části formy jsou znovu zavřeny. Toto má s výhodou za následek

relativně pomalý pohyb pro postupné vtlačování fólie 18 do dutiny 14. V dutinové části 10 formy je poté vytvořen podtlak tím, že je toto·· • to ««to·

otvory 20 vyčerpán vzduch z dutiny 14. Tím se fólie přitiskne k povrchu dutiny 14. a forma je poté zcela zavřena.

Přes přídavné otvory 26 je poté do jádrové části 12 formy přiváděn tlakový vzduch za účelem zajištění úplné shody pláště s povrchy dutiny 14. Poté plnící trysky zavádějí polyolefin otvory 24.

Forma je pak zbavena vzduchu a vlhkosti pomocí podtlaku přes přídavné otvory 26. Jak bylo uvedeno, odstranění vzduchu je zejména zapotřebí pro dosažení dobrých spojovacích podmínek. Toto je následováno tlakovým napařováním (4 až 9 bar) přídavnými otvory 26, což má za následek spojení kuliček navzájem a spojení fólie 18 s přilehlou vrstvou kuliček.

Chlazení se provádí použitím kanálků v jádrové části formy, pomocí v nich cirkulujícího chladícího média. Jakmile je tvářená součást stabilizována, přivádí se přes přídavné otvory 26 tlakový vzduch za účelem pomoci při oddělení dílu poté, co se forma začne otvírat.

Obr.8 a 9 ukazují nosný rám 30, který je určen pro spojení s dílem takového typu, jaký je uvažován ve vynálezu. Tento díl může být vytvořen z kovu nebo tvrdého plastu majícího dostatečnou strukturální integritu pro bezpečné připevnění k plechovým dveřím nebo podobně.

Rám 30 je tvarován pro použití ve spojení s plechovými dveřmi. Rám 30 zahrnuje prostředky pro odnímatelně připojení ke dveřím včetně hákového lemu 32 a prvků 34 definujících klínové drážky pro vsunutí kolíčků s rozšířenými hlavami, obvykle používaných u takových dveří. Každý prvek 34 obsahuje rozšířený spodní otvor pro vsunutí rozšířené hlavy kolíčku a horní užší drážku pro zasunutí dříku kolíčku. Mohou být použity tyto nebo jakékoli obvyklé prostředky pro zabezpečení rámu 30 dveří, včetně dalších forem drážek, děr a háčků.

φφ ·φφφ φφφ · ·· φ φφ φ φφφφ • · φ φ * φφφ·

8Φ φφφφφ φφφφφ φφφ φφφ φφφφ φφφ φφ φφφ φφφφ

Rám 30 zahrnuje příčný člen 40 definující otvory nebo jiné připevňovací prostředky 42. Tyto a jejich varianty mohou být použity pro vložení popelníků, kolébkových spínačů, dveřních klik, připevnění výbavy, postranních tlumičů nárazů, airbagů a podobně.

Rám 30 může být spojen s polyolefinovým nebo polyfenyloxidovým dílem pomocí lepidla, svorek, šroubů, čepů, drátovým spojením, tepelným spojováním nebo rotačním svařováním. Je také možné uvažovat o tom, že rám 30 je upevněn ve formě pomocí dočasného upevnění, například k jádrové části 12. formy před zavedením kuliček. V tomto případě bude rám 30 vytvořen z materiálu kompatibilního s kuličkami jako je polypropylen. Spojení dílu s rámem 30 se pak provede během operace tváření a výsledkem bude konstrukce z jednoho kusu.

Obr. 10 představuje rám 36 s připevněnou dekorativní částí 38, jako je například segment koberce. V tomto provedení bude díl tvářen za účelem přizpůsobení se horní části rámu 30 a výsledkem bude kompozit vinylového horního vnějšího povrchu a kobercem potaženého spodního povrchu. Jsou možné mnohé variace této kombinace.

Je vidět, že konfigurace rámu 30 může mít vzhledem k polyolefinovému dílu mnoho forem. Takto může být polyolefinový nebo polyfenyloxidový díl považován za dekorativní pokrytí pro rám 30 a rám 30 může mít různou velikost a dokonce může mít stejný rozsah jako vnitřek dílu. Rám 30 může být nad, kolem, podél strany nebo pod dílem. Každá odkrytá část rámu by sama o sobě měla mít dekorativní povrchovou úpravu, aby doplňovala díl.

Jak bylo uvedeno, plášť 18 pro díl může být vinyl nebo jiný materiál spojitelný s polyolefinem nebo polyfenyloxidem, včetně textilu, TPO, urethanu, kůže, papíru nebo síťoviny. Je rovněž možné uvažovat, že fólie nebo plášť bude nekompatibilní materiál, který má rubovou stranu vytvořenou z jednoho z uvedených materiálů.

Polyolefřnový nebo polyfenyloxidový díl podle vynálezu může zahrnovat integrovanou oblast loketní podpěry, která bude mít požadovaný tvar a také bude na omak měkká a bude mít měkkou oblast bočního nárazu díky polyolefinu nebo polyfenyloxidu. Tato a jiné oblasti dílu budou takto mít tyto vlastnosti, aniž by bylo nutné tvářet oddělené díly, což by bylo nutné pří použití tvrdého plastu.

Díl může být ihned tvářen s integrálními dutinami, tunely nebo kanály za účelem vytvoření prostoru pro kabeláž nebo pro HVAC vzdušný proud. Krycí klapky takovýchto oblastí mohou být rovněž tvářeny ihned s integrálními závěsy.

Vzhledem k víceúčelnosti popsaných dílů a způsobů je dosaženo toho, že výplňový komponent je více než o 75% lehčí než běžně používané díly a při výrobě a montáži je vyžadováno méně kroků. Polyolefin nebo polyfenyloxid mají další výhody dané tím, že lépe chrání proti pouličnímu hluku a mají lepší přenos tepla a dále vylepšují vnitřní zvukové systémy tím, že lépe pohlcují zvuk. Jak bylo uvedeno, je též zlepšeno zpracování bočních nárazů. Kromě úspory práce se zlepšuje výrobní efektivita vzhledem k injekčnímu tváření, neboť je značně snížena spotřeba tepelné energie.

Je jasné, že v konceptu vynálezu mohou být učiněny různé změny a přídavky, aniž by šly mimo rámec uvedené myšlenky, která je definována v následujících nárocích.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby tvářeného plastového výrobku majícího dekorativní plášť, kde tento způsob používá vnější a vnitřní část formy definující vnitřní povrchy vytvářející dutinu formy odpovídající požadovanému tvaru výrobku a zahrnující otvory v částech formy spojené s jejich vnitřky, prostředek propojený alespoň s některým z otvorů pro zavádění plastových kuliček a páry do uvedené dutiny a prostředek propojený s alespoň některým z otvorů pro vytváření podtlaku v těchto vnitřcích, kde tento způsob sestává z kroků umístění fólie z požadovaného materiálu pláště tak, že překrývá vnitřek jedné části formy, uzavření částí formy, přizpůsobení se fólie vnitřnímu povrchu této jedné části formy, zavedení kuliček vybraných ze skupiny tvořené polyolefinovými nebo poiyfenyloxidovými kuličkami do dutiny, vytvoření podtlaku v dutině za účelem odstranění vzduchu z dutiny poté co byly do dutiny zavedeny kuličky, ale předtím než se do dutiny zavede pára, zavedení páry do dutiny za účelem změkčení kuliček, spojení kuliček navzájem a spojení fólie s přilehlými kuličkami, vytvoření podtlaku v dutině za účelem odstranění přebytečné vlhkosti z dutiny a poté vyjmutí výrobku z této dutiny.
2. 2. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že obsahuje krok vytváření podtlaku ve vnitřku uvedené jedné části formy za účelem přizpůsobení se fólie vnitřnímu povrchu této jedné části formy.
3. 3. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že fólie se pohybuje směrem k vnitřnímu povrchu jedné součásti formy alespoň částečně v odezvě na uzavření částí formy po kroku umístění fólie.

   ··· · ·· ····
4. 4. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že obsahuje krok předehřátí fólie na teplotu mezi 100°F (38°C) a 220°F(104°C) před umístěním fólie vzhledem k jedné části formy.
5. 5. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že zahrnuje prostředek spojený s alespoň některým z otvorů pro přívod tlakového vzduchu a zahrnuje krok přívodu tlakového vzduchu na fólii za účelem pomoci při přizpůsobení se fólie vnitřnímu povrchu jedné části formy.
6. 6. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že zahrnuje krok předehřátí jedné části formy na teplotu mezi 140°F (60°C) a 180°F (82°C) a předehřátí druhé části formy na teplotu mezi 190°F (88°C) a 250°F (121°C) a poté přivedení kuliček do dutiny.
7. 7. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že zahrnuje krok potažení vnitřních povrchů polytetrafluoretylenem.
8. 8. Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že zahrnuje krok připojení nosného rámu k plastovému výrobku.
9. 9. Způsob podle nároku 8 vyznačující se tím, že zahrnuje krok umístění nosného rámu do dutiny před uzavřením částí formy.
10. 10. Tvářený plastový díl vyrobený v souladu se způsobem podle nároku 1.
11. 11. Tvářený plastový díl podle nároku 10 vyznačující se tím, že fólie je z vinylu.

    *0 000*

    11a

    Φ «0 0 0 0 · ·

    00 *«

    0 · 0 • 0 W

    0 0 0

    0 0 0 0 0 « A 00 00
12. 12. Tvářený plastový díl podle nároku 10 vyznačující se tím, že fólie je tvořena kompozitem z

    00«·

    00 0·0·

    00 00 0 00 0 0000 0 00 0 0000 000 00 00 00 0 00 0 0 0 0000 0 00 00 0 00 00 různých materiálů, a kde fólie vymezuje vnitřní povrch přizpůsobený pro spojení s kuličkami.
13. 13. Tvářený plastový díl vyrobený v souladu se způsobem podle nároku 9.
14. 14. Tvářený plastový díl podle nároku 13 vyznačující se tím, že nosný rám určuje prostředky pro upevnění dílu na plechový nosič.
15. 15. Tvářený plastový vyznačující se polypropylenu.

    díl podle m, že rám nároku 13 je vytvořen z

    Tvářený plastový díl podle vyznačující se tím, že tvoří vnitřní kde plechový nosič je součástí vozidla.

    nároku 14 výplň pro vozidlo,
16. 17. Tvářený plastový díl podle nároku 14 vyznačující se tím, že zahrnuje dekorativní část připojenou k nosnému rámu, když je nosný rám umístěn v dutině.
17. 18. Tvářený plastový díl podle nároku 10 vyznačující se tím, že zahrnuje připevňovací prostředky vytvořené integrované s dílem.