DE10039332A1

DE10039332A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoff-Formteiles mit mindestens einer Dekoreinlage

Info

Publication number: DE10039332A1
Application number: DE2000139332
Authority: DE
Inventors: Steffi Mracek; Ralf Berlin
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2000-08-04
Filing date: 2000-08-04
Publication date: 2002-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoff-Formteiles mit mindestens einer Dekoreinlage, die aus einem mit Dekor abgedeckten Feld besteht, welches zumindest ein weiteres, ebenfalls mit Dekor abgedecktes Feld umschließt. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch DOLLAR A a) eine düsenseitige und eine gegenüberliegende, fahrseitige Werkzeughälfte (14, 16), die einen die Form des Kunststoff-Formteiles (12) zumindest teilweise nachbildenden Formhohlraum (18) ausbilden; DOLLAR A b) einen Fügespalt (40) in der düsenseitigen Werkzeughälfte (14) des Formwerkzeuges; DOLLAR A c) Mittel, welche der Anlage eines Verbundes aus einem ersten Dekormaterial (26) und einem zweiten Dekormaterial (30) in die düsenseitige Werkzeughälfte (14) des Formwerkzeugs dienen, wobei das erste Dekormaterial (26) in einem ersten Bereich (24) und das zweite Dekormaterial (30) in einem zweiten Bereich (28) des Formhohlraumes (18) und ein Verbindungsbereich (32) der beiden Dekormaterialien (26, 30) im Fügespalt (40) der düsenseitigen Werkzeughälfte (14) zur Anlage kommt; DOLLAR A d) eine erhabene Kontur (48) auf der fahrseitigen Werkzeughälfte (16) des Formwerkzeuges, die im Wesentlichen der Kontur des Fügespaltes (40) zwischen den Dekormaterialien (26, 30) zuzüglich eines gewünschten Stauchmaßes entspricht und DOLLAR A e) wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen einer Schmelze (50) in den Formhohlraum (18) (Hinterspritzung).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteiles mit mindestens einer Dekoreinlage mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Kunststoff-Formteiles mit den im Oberbegriff des Anspruchs 3 genannten Merkmalen.

Im Kraftfahrzeugbau werden zum Innen- und Außenausbau der Fahrzeugkarosserie im vermehrten Maße Kunststoff-Formteile eingesetzt. Häufig werden einzelne im Sichtbereich liegende Felder des Kunststoff-Formteiles mit einem Dekor abgedeckt, um unter anderem Haptik, Optik und mechanische Belastbarkeit zu verbessern. Liegen zwei oder mehrere dieser Felder benachbart oder ist insbesondere eine Dekoreinlage (Inlay) vorgesehen, die aus einem mit Dekor abgedeckten Feld besteht, welches zumindest ein weiteres mit Dekor abgedecktes Feld umschließt, so ist es bekannt, die abgedeckten Felder zunächst einzeln zu fertigen und später zu einer Gesamt-Kunststoffverkleidung zusammenzufügen. Die Vielzahl von Einzelprozessen bestimmt die Herstellungskosten und die Qualität der Verkleidungsteile mit unterschiedlichen Dekoren. So führt das Fügen von einzelnen mit Dekor abgedeckten Feldern zu einem erhöhten Materialverbrauch und einem höheren Bauteilgewicht durch überlappende Fügezonen. Zur Durchführung des Fügeverfahrens ist zudem aufgrund der Vielzahl der Einzelprozesse ein hoher logistischer Aufwand notwendig. Weiterhin ergeben sich insbesondere in den Verbindungsbereichen der abgedeckten Felder Verbindungsprobleme, die unter Umständen zu einem bezüglich Dauerhaftigkeit und Optik verschlechterten Fugenbild führen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, durch welche in einem Fertigungsprozess das Kunststoff- Formteil mit mindestens einer Dekoreinlage herstellbar ist. Zudem soll die Bauteilqualität verbessert und die Herstellungskosten sowie das Bauteilgewicht reduziert werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass

a) ein Verbund eines ersten und zweiten Dekormaterials in einen Formhohlraum eines Formwerkzeuges eingebracht wird, wobei das erste Dekormaterial in einem ersten Bereich und das zweite Dekormaterial in einem zweiten Bereich des Formhohlraumes und ein Verbindungsbereich der beiden Dekormaterialien in einem Fügespalt einer düsenseitigen Werkzeughälfte des Formwerkzeuges angeordnet wird;
b) eine erhabene Kontur auf einer fahrseitigen Werkzeughälfte beim Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften in den Verbindungsbereich der Dekormaterialien getaucht wird, wobei die erhabene Kontur der Kontur des Fügespaltes im Verbindungsbereich der Dekormaterialien zuzüglich eines gewünschten Stauchmaßes entspricht und
c) anschließend in den Formhohlraum die Schmelze eines Kunststoffes eingebracht wird (Hinterspritzung)

wird vorteilhaft erreicht, Kunststoff-Formteile mit Dekoreinlagen in hoher Qualität herzustellen. Durch die aufgezeigte Vorgehensweise lassen sich die benachbarten Dekormaterialien ohne hohen technischen Aufwand miteinander dauerhaft und in nur einem Fertigungsprozess fügen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe ferner durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 3 genannten Merkmalen gelöst. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch

a) eine düsenseitige und eine gegenüber liegende, fahrseitige Werkzeughälfte, die einen die Form des Kunststoff-Formteiles zumindest teilweise nachbildenden Formhohlraum ausbilden;
b) einen Fügespalt in der düsenseitigen Werkzeughälfte des Formwerkzeuges;
c) Mittel, welche der Anlage eines Verbundes aus einem ersten Dekormaterial und einem zweiten Dekormaterial in die düsenseitige Werkzeughälfte des Formwerkzeugs dienen, wobei das erste Dekormaterial in einem ersten Bereich und das zweite Dekormaterial in einem zweiten Bereich des Formhohlraumes und ein Verbindungsbereich der beiden Dekormaterialien im Fügespalt der düsenseitigen Werkzeughälfte zur Anlage kommt;
d) eine erhabene Kontur auf der fahrseitigen Werkzeughälfte des Formwerkzeuges, die im Wesentlichen der Kontur des Fügespaltes zwischen den Dekormaterialien zuzüglich eines gewünschten Stauchmaßes entspricht und
e) wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen einer Schmelze in den Formhohlraum (Hinterspritzung).

Damit lässt sich in einfacher Weise eine Vorrichtung bereitstellen, mittels der qualitativ hochwertige Kunststoff-Formteile mit Dekoreinlage in einem Fertigungsprozess herstellbar sind. Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Fügespalt und komplementärer erhabener Kontur kann auf zusätzliche Mittel, beispielsweise beweglich gelagerte Schieber oder dergleichen, zur Ausgestaltung des Füge- beziehungsweise Formgebungsprozesses verzichtet werden.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine erste Wandung des Fügespaltes eine zumindest bereichsweise kammartige Struktur besitzt und die gegenüber liegende zweite Wandung eine im Wesentlichen geschlossene Struktur aufweist. Die Einspritzung der Schmelze erfolgt dann derart, dass die Schmelze im Bereich des Dekormaterials, das an der zweiten Wandung anliegt, eingebracht wird und eine Fließfront der Schmelze von dort in den Fügespalt eintritt. Zunächst erfährt das Dekormaterial vom Bereich der Einspeisung bis zur der zweiten Wandung eine Stauchung durch die mit einem vorgegebenen Druck in den Formhohlraum eingebrachte Schmelze. Verlässt die Fließfront den Bereich dieses Dekormaterials im Fügespalt, so fließt diese zunächst nahezu drucklos hinter das zweite Dekormaterial in die kammartige Struktur. Im weiteren Verlauf baut sich dann der Werkzeuginnendruck auf, so dass auch das zweite Dekormaterial eine Stauchung erfährt. Beim Erreichen eines vorgegebenen Werkzeuginnendrucks erfahren die Dekormaterialien die erwünschte maximale Stauchung.

Ferner ist bevorzugt, dass der Fügespalt in seiner Breite der Summe der Materialstärken der Dekormaterialien im Verbindungsbereich plus einem Komfortmaß entspricht. Das Komfortmaß wird im Allgemeinen so gewählt, dass ein Einlegen der Dekormaterialien möglichst problemfrei erfolgen kann. Vorzugsweise wird die Tiefe des Fügespaltes so bestimmt, dass nach Positionierung des Verbindungsbereichs und Eintauchen der erhabenen Kontur noch eine Nut verbleibt, die in ihrer Tiefe einer gewünschten Materialstärke eines hinterspritzten Kunststoffes am Außenrand des Verbindungsbereichs entspricht.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Zeichnung zeigt schematische Schnittansichten durch einem Teilausschnitt einer Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Kunststoff-Formteiles 12. Insgesamt sind fünf Teilschritte a) bis e) des Fertigungsprozesses der Zeichnung zu entnehmen. Das fertige Kunststoff-Formteil 12 soll mindestens eine Dekoreinlage aufweisen, die aus einem mit einem Dekor abgedeckten Feld besteht, welches zumindest ein weiteres, ebenfalls mit Dekor abgedecktes Feld umschließt (Inlay).

Die Vorrichtung 10 umfasst eine düsenseitige (feststehende) Werkzeughälfte 14 und eine gegenüber liegende fahrseitige (bewegte) Werkzeughälfte 16, die einen Formhohlraum 18 ausbilden. Die beiden Werkzeughälften 14, 16 bilden demnach Stempel und Matrix für das nachfolgend geschilderte Füge- und Formgebungsverfahren. Der Formhohlraum 18 bildet die Form des mittels der Vorrichtung 10 herzustellenden Kunststoff-Formteiles 12 zumindest teilweise nach. Zur Ausbildung des Formhohlraumes 18 besitzen die Werkzeughälften 14, 16 jeweils eine vorbestimmte Kontur 20, 22. Im geschlossenen Zustand der Vorrichtung 10 erstreckt sich der Formhohlraum 18 zwischen den Konturen 20, 22.

Ferner besitzt der Formhohlraum 18 einen ersten Bereich 24, in dem an der Kontur 20 ein erstes Dekormaterial 26 zumindest teilweise in Anlage gebracht ist. In einem zweiten Bereich 28 des Formhohlraums 18 bedeckt ein zweites Dekormaterial 30 die Kontur 20. Die Dekormaterialien 26 beziehungsweise 30 können beispielsweise aus einem textilen Material, einem Ledermaterial, einem Kunststoffmaterial oder dergleichen bestehen. Hierbei kann das Dekormaterial 26 aus dem gleichen Material bestehen wie das Dekormaterial 30. Es können jedoch auch unterschiedliche Dekormaterialien eingesetzt sein. Die Dekore für die jeweiligen Felder werden separat vorgeformt und anschließend zusammen- beziehungsweise ineinander gesteckt. Der entstehende Verbund wird gegebenenfalls vorfixiert, zum Beispiel durch Heften, Kleben oder dergleichen. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig notwendig.

Nach dem Zusammenstecken bilden die Randabschnitte 34, 36 der Dekormaterialien 26, 30 in ihrem Verbindungsbereich 32 einen Umbug aus. Die aneinander liegenden Randabschnitte 36 und 38 ragen in einen Fügespalt 40 der düsenseitigen Werkzeughälfte 14. Die Breite des Fügespaltes 40 bestimmt sich aus der Summe der Materialstärken der Dekormaterialien 26, 30 im Verbindungsbereich 32 und einem vorgebbaren Komfortmaß, welche das problemlose Einlegen der Dekormaterialien 26, 30 garantiert. Die beiden Dekormaterialien 26, 30 können sich beim Zusammen- beziehungsweise Ineinanderstecken gegenseitig minimal stauchen, so dass die sich ergebende Materialstärke im Verbindungsbereich 32 kleiner als die Summe beider Materialstärken der separaten Dekormaterialien 26 beziehungsweise 30 im entspannten Zustand ist.

Mit geeigneten, hier nicht dargestellten Mitteln wird der Verbund der Dekormaterialen 26, 30 mit seinem Verbindungsbereich 32 im Fügespalt 40 positioniert (Teilschritt a)). Je nach Dimensionierung erstreckt sich dann der Verbindungsbereich 32 von dem Formhohlraum 16 beginnend in den Fügespalt 40, füllt jedoch nicht schlüssig den Fügespalt 40 aus. Nach der Positionierung verbleibt vielmehr noch eine Nut 42, die in ihrer Dimensionierung einer gewünschten Materialstärke des zu hinterspritzenden Kunststoffes am Außenrand des Verbindungsbereiches 32 entspricht.

Der Fügespalt 40 ist ferner derart ausgestaltet, dass eine erste Wandung 44 eine zumindest bereichsweise kammartige Struktur besitzt, während eine gegenüber liegende zweite Wandung 46 eine im Wesentlichen geschlossene Struktur aufweist. Nicht dargestellt ist ferner eine Einrichtung zum Einbringen der Schmelze, die eine Einspeisung im Bereich des Dekormaterials 30 umfasst und dieses von Seiten der Werkzeughälfte 14 hinterspritzt.

Die fahrseitige Werkzeughälfte 16 trägt ferner eine zum Formhohlraum 18 gerichtete erhabene Kontur 48. Die erhabene Kontur 48 folgt im Wesentlichen der Kontur des Fügespaltes 40. In ihrer Geometrie ist die erhabene Kontur 48 derart ausgestaltet, dass sie nach dem Eintauchen in den Verbindungsbereich 32 zwischen den Dekormaterialen 26, 30 liegt und diese um ein gewünschtes Maß staucht (Teilschritt b)). Allerdings sollen die Dekormaterialen 26, 30 hierbei nicht ihre maximale Stauchung erfahren, sondern nur ein sicheres Einspannen der Dekormaterialen 26, 30 während der Hinterspritzung ermöglichen.

Im Verfahrensschritt c) wird die Schmelze 50 des Kunststoffes beginnend auf der Seite des zweiten Dekormaterials 30 eingebracht und staucht dieses zusammen. Nach dem Erreichen der Nut 42 kann eine Fließfront 52 der Schmelze 50 nahezu drucklos in den Bereich der kammartigen Strukturen der ersten Wandung 44 strömen. Im weiteren Verlauf steigt der Werkzeuginnendruck an und auch das Dekormaterial 32 erfährt eine Stauchung (Verfahrensschritt d)). Da in dem Formhohlraum 16 auf beiden Seiten der erhabenen Kontur 48 ein annähernd gleich großer Werkzeuginnendruck herrscht, kann auf ein Abfangen der erhabenen Kontur 48 verzichtet werden. Anschließend wird im Verfahrensschritt e) das nach dem Erstarren der Schmelze 50 fertige Kunststoff-Formteil 12 der Vorrichtung 10 entnommen.

Eine Materialstärke des Kunststoffes im Bereich des Verbindungsbereiches 32 ergibt sich durch die Dimensionierung des Fügespaltes 40 und die während des Verfahrens herrschenden Werkzeuginnendrücke beziehungsweise maximalen Stauchungen der Dekormaterialen 26, 30. Ferner ist - wie bereits erwähnt - die Materialstärke im Bereich der Nut 42 über die Tiefe des Fügespaltes 40 steuerbar.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Erfindung anhand eines Verbindungsbereiches 32 zwischen zwei Feldern einer Dekoreinlage erläutert. Es ist klar, dass das Kunststoff-Formteil 12 auch mehrere Dekoreinlagen aufweisen kann.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Vorrichtung

12

Kunststoff-Formteil

14

düsenseitige, feststehende Werkzeughälfte

16

fahrseitige, bewegte Werkzeughälfte

18

Formhohlraum

20

Kontur der düsenseitigen Werkzeughälfte

22

Kontur der fahrseitigen Werkzeughälfte

24

erster Bereich

26

erstes Dekormaterial

28

zweiter Bereich

30

zweites Dekormaterial

32

Verbindungsbereich

34

Randabschnitt des ersten Dekormaterials

36

Randabschnitt des zweiten Dekormaterials

40

Fügespalt

42

Nut

44

erste Wandung

46

zweite Wandung

48

erhabene Kontur

50

Schmelze

52

Fließfront

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoff-Formteiles mit mindestens einer Dekoreinlage, die aus einem mit Dekor abgedeckten Feld besteht, welches zumindest ein weiteres, ebenfalls mit Dekor abgedecktes Feld umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass

a) ein Verbund eines ersten und zweiten Dekormaterials (26, 30) in einen Formhohlraum (18) eines Formwerkzeuges eingebracht wird, wobei das erste Dekormaterial (26) in einem ersten Bereich (24) und das zweite Dekormaterial (30) in einem zweiten Bereich (28) des Formhohlraumes (18) und ein Verbindungsbereich (32) der beiden Dekormaterialien (26, 30) in einem Fügespalt (40) einer düsenseitigen Werkzeughälfte (14) des Formwerkzeuges angeordnet wird;
b) eine erhabene Kontur (48) auf einer fahrseitigen Werkzeughälfte (16) beim Zusammenfahren der beiden Werkzeughälften (14, 16) in den Verbindungsbereich (32) der Dekormaterialien (26, 30) getaucht wird, wobei die erhabene Kontur (48) der Kontur des Fügespaltes (40) im Verbindungsbereich (32) der Dekormaterialien (26, 30) zuzüglich eines gewünschten Stauchmaßes entspricht, und
c) anschließend in den Formhohlraum (18) die Schmelze (50) eines Kunststoffes eingebracht wird (Hinterspritzung).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wandung (44) des Fügespaltes (40) eine zumindest bereichsweise kammartige Struktur besitzt, die gegenüber liegende zweite Wandung (46) eine im Wesentlichen geschlossene Struktur aufweist und die Schmelze (50) im Bereich (28) des Dekormaterials (30), das an der zweiten Wandung (46) anliegt, eingebracht wird und eine Fließfront (52) der Schmelze (50) von dort in den Fügespalt (40) eintritt.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoff-Formteiles mit mindestens einer Dekoreinlage, die aus einem mit Dekor abgedeckten Feld besteht, welches zumindest ein weiteres, ebenfalls mit Dekor abgedecktes Feld umschließt, gekennzeichnet durch

a) eine düsenseitige und eine gegenüber liegende, fahrseitige Werkzeughälfte (14, 16), die einen die Form des Kunststoff-Formteiles (12) zumindest teilweise nachbildenden Formhohlraum (18) ausbilden;
b) einen Fügespalt (40) in der düsenseitigen Werkzeughälfte (14) des Formwerkzeuges;
c) Mittel, welche der Anlage eines Verbundes aus einem ersten Dekormaterial (26) und einem zweiten Dekormaterial (30) in die düsenseitige Werkzeughälfte (14) des Formwerkzeugs dienen, wobei das erste Dekormaterial (26) in einem ersten Bereich (24) und das zweite Dekormaterial (30) in einem zweiten Bereich (28) des Formhohlraumes (18) und ein Verbindungsbereich (32) der beiden Dekormaterialien (26, 30) im Fügespalt (40) der düsenseitigen Werkzeughälfte (14) zur Anlage kommt;
d) eine erhabene Kontur (48) auf der fahrseitigen Werkzeughälfte (16) des Formwerkzeuges, die im Wesentlichen der Kontur des Fügespaltes (40) zwischen den Dekormaterialien (26, 30) zuzüglich eines gewünschten Stauchmaßes entspricht und
e) wenigstens eine Einrichtung zum Einbringen einer Schmelze (50) in den Formhohlraum (18) (Hinterspritzung).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Wandung (44) des Fügespaltes (40) eine zumindest bereichsweise kammartige Struktur besitzt und die gegenüber liegende zweite Wandung (46) eine im Wesentlichen geschlossene Struktur aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einbringen der Schmelze (50) eine Einspeisung im Bereich des Dekormaterials (30) umfasst, das an der zweiten Wandung (46) anliegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügespalt (40) in seiner Breite der Summe der Materialstärken der Dekormaterialien (26, 30) im Verbindungsbereich (32) zuzüglich einem Komfortmaß entspricht.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe des Fügespaltes (40) so bestimmt ist, dass nach Positionierung des Verbindungsbereichs (32) und Eintauchen der erhabene Kontur (48) noch eine Nut (42) verbleibt, die in ihrer Tiefe einer gewünschten Materialstärke des hinterspritzten Kunststoffes am Außenrand des Verbindungsbereichs (32) entspricht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die dem Eintauchen der erhabenen Kontur (48) in den Verbindungsbereich (32) der Dekormaterialien (26, 30) dienen.