DE10110501A1

DE10110501A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus thermoverformbaren Kunststoffen

Info

Publication number: DE10110501A1
Application number: DE2001110501
Authority: DE
Inventors: Artur Wiesner; Peter Warncke
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus thermoverformbaren Kunststoffen mittels eines Vakuumtiefziehprozesses, bei dem das zu verformende Material (22) über einen mit der Innenkontur des herzustellenden Formteils versehenen luftdurchlässigen Formstempel (12) gespannt ist und auf Verformungstemperatur des Materials (22) aufgeheizt wird. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass zur Herstellung von luftdurchlässigen Dekorvorformteilen DOLLAR A (a) das aufgeheizte verformbare luftdurchlässige Material (22) durch Überstülpen über einen Formstempel (12) in einem ersten Schritt vorverformt wird, DOLLAR A (b) durch Zusammenbringen einer mit einer Teilaußenkontur des herzustellenden Formteils versehenen Formschale (24) mit dem Formstempel (12) das zwischen der Formschale (24) und dem Formstempel (12) befindliche Material (22) in einem zweiten Schritt vorgeformt wird, DOLLAR A (c) über der Formschale (24) und dem Material (22) eine flexible luftundurchlässige Abdeckung (20) aufgebracht wird, DOLLAR A (d) zwischen der Oberfläche des Formstempels (12) und der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung (20) ein Vakuum erzeugt wird, durch das das Material (22) in die endgültige Form gebracht wird, DOLLAR A (e) das Formteil aus der Vakuumtiefziehvorrichtung (26) entformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus thermoverformbaren Kunststoffen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie die dazugehörige Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 7 genannten Merkmalen.

Die Herstellung von Kunststoffformteilen mit von Beleg- oder Dekormaterialien bedeckender Oberfläche gewinnt in jüngster Zeit zunehmend an Bedeutung. Die mit thermoplastischen Kunststoffen hinterspritzten Textilien, Teppiche, Folien oder dergleichen finden beispielsweise als Verkleidungsteile im Innenraum von Fahrzeugen Verwendung. Eine derartige Herstellung erfolgt beispielsweise nach dem Negativtiefziehverfahren, so wie es in der DE 38 34 604 A1 beschrieben wird. Dabei wird die zu verformende Kunststoffbahn oder Dekorbahn mittels eines Rahmens über eine entsprechende Negativtiefziehform gespannt und durch eine Heizstation auf die Verformungstemperatur des Materials aufgeheizt. Nach Schließen der Tiefziehform wird durch Anbringen eines Vakuums an der Negativtiefziehform die auf Verformungstemperatur erhitzte Kunststoffbahn in die Negativtiefziehform eingebracht. Danach erfolgt ein Hinterschäumen oder Hinterspritzen der tiefgezogenen Kunststoffbahn mittels eines Kunststoffes. Mit derartigen Tiefziehvorrichtungen kann auch nur eine Verformung von thermoverformbaren Kunststoffen durchgeführt werden. Der zusätzliche Arbeitsschritt des Hinterschäumens oder Hinterspritzens des tiefgezogenen Kunststoffteiles entfällt dabei, beziehungsweise erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt in einer gesonderten Vorrichtung. Voraussetzung für die Verformung von thermoverformbaren Kunststoffen mittels eines Vakuumtiefziehprozesses ist, dass das zu verformende Material luftundurchlässig ist, um somit ein entsprechendes Vakuum zwischen Form und Material aufbauen zu können.

Mit diesem Verfahren beziehungsweise mit dieser Vorrichtung lassen sich luftdurchlässige thermoverformbare Materialien nicht behandeln. Die Industrie stellt aber die Forderung, dass zur Herstellung von Kunststoffformteilen auch Beleg- oder Dekormaterialien zum Einsatz kommen, die luftdurchlässig sind. Eine weitere Forderung besteht darin, dass die Beleg- oder Dekormaterialien als so genannte Dekorvorformteile mit einer der Endform bestimmenden Formgebung zu versehen sind, die danach in einer gesonderten Verfahrensstufe durch Hinterspritzen, Hinterschäumen oder dergleichen mit einer Kunststoffschicht versehen werden. Derartige luftdurchlässig vorgeformte Dekorvorformteile werden üblicherweise durch Pressverformung hergestellt. Dazu sind zusätzliche Pressformeinrichtungen sowie komplizierte Werkzeuge erforderlich, wodurch insgesamt die Herstellung der Dekorvorformteile verteuert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Formteiles aus thermoverformbaren Kunststoffen zu entwickeln, mittels denen kostengünstig und unter Reduzierung des Aufwandes luftdurchlässig vorgeformte Dekonrorformteile hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteiles mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus thermoverformbaren Kunststoffen ist vorgesehen, dass zur Herstellung von luftdurchlässigen Dekorvorformteilen

a) das aufgeheizte verformbare luftdurchlässige Material durch Überstülpen über einen Formstempel in einem ersten Schritt vorverformt wird,
b) durch Zusammenbringen einer mit einer Teilaußenkontur des herzustellenden Formteils versehenen Formschale mit dem Formstempel das zwischen der Formschale und dem Formstempel befindliche Material in einem zweiten Schritt vorgeformt wird,
c) über der Formschale und dem Material eine flexible luftundurchlässige Abdeckung aufgebracht wird,
d) zwischen der Oberfläche des Formstempels und der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung ein Vakuum erzeugt wird, durch das das Material in die endgültige Form gebracht wird,
e) das Formteil aus der Vakuumtiefziehvorrichtung entformt wird.

Nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Formteiles aus thermoverformbaren Kunststoffen ist vorgesehen, dass zur Herstellung von luftdurchlässigen Dekorvorformteilen der Vakuumtiefziehvorrichtung über einem Teilbereich des zu verformenden luftdurchlässigen Materials eine in Richtung Formstempel verstellbare Formschale angeordnet ist und dass über der Formschale und dem zu verformenden Material eine flexible luftundurchlässige Abdeckung angeordnet ist.

Durch die aufgezeigten Mittel wird erreicht, dass ein luftdurchlässiges Dekorvorformteil kostengünstig und mit einfachen Mitteln durch ein Vakuumtiefziehverfahren herstellbar ist. Durch den Einsatz einer flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung kann zwischen der Oberfläche des Formstempels und der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung ein entsprechendes Dekorverformungs-Vakuum aufgebaut werden, durch das das zu verformende luftdurchlässige Dekorvorformteil über den Formstempel gezogen wird und somit seine Endform erhält. Dieses so hergestellte Dekorformteil kann in einem separaten Verfahrensschritt durch Hinterspritzen oder Hinterschäumen mit einer zusätzlichen Kunststoffschicht versehen werden. Durch die erfindungsgemäße Lösung können luftdurchlässige thermoverformbare Teile durch ein Vakuumtiefziehverfahren verformt werden. Aufwendige Pressverfahren und Pressvorrichtungen zur Herstellung derartiger Formteile sind nicht erforderlich.

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

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines Formteiles aus thermoverformbaren Kunststoffen zeigt, näher erläutert.

Die Erfindung wird erläutert am Beispiel der Herstellung von luftdurchlässigen und selbsttragenden Dekorvorformteilen. Die erfindungsgemäß hergestellten Dekorvorformteile dienen als Grundlage für die Herstellung von beispielsweise Verkleidungsteilen, die im Innenraum von Fahrzeugen Verwendung finden. Dabei werden in einem weiteren, nicht zu der Erfindung gehörenden Bearbeitungsschritt die Dekorvorformteile durch Hinterspritzen oder Hinterschäumen mit einer Kunststoffschicht versehen.

Die erfindungsgemäße Vakuumtiefziehvorrichtung 26 zur Herstellung eines luftdurchlässigen Dekorformteils besteht aus einem Vakuumtisch 10, der mit einem Anschluss 28 zur Ausübung eines Vakuums an der Oberfläche eines luftdurchlässigen Formstempels 12 versehen ist. Auf der Oberfläche des Formstempels 12 sind verteilt mehrere Luftdurchtrittsöffnungen angeordnet, die dafür sorgen, dass über der Oberfläche des Formstempels 12 ein entsprechender Unterdruck aufgebaut werden kann. Die äußere Form des Formstempels 12 entspricht der Innenkontur des herzustellenden Dekorvorformteils. An den Seitenflächen der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 ist ein entsprechender Dekorspannrahmen 14 zur Aufnahme des zu verformenden Materials 22 angeordnet. Der Dekorspannrahmen 14 ist in Richtung der Oberfläche des Formstempels 12 höhenverstellbar.

Das zu verformende Material 22, ein luftdurchlässiger, auf Polypropylenbasis bestehender thermoverformbarer Einschichtstoff oder ein aus mehreren Schichten bestehendes luftdurchlässiges Dekor, bei dem mindestens eine, vorzugsweise die untere Dekorschicht thermoverformbar ist, wird in den Dekorspannrahmen 14 eingespannt und befindet sich somit in einem Abstand über der Oberfläche des Formstempels 12. Über eine nicht dargestellte Infrarotheizung wird das zu verformende Material 22 auf die entsprechende Verformungstemperatur aufgeheizt. Nach Erreichung der Verformungstemperatur des Materials 22 wird die Infrarotheizung aus dem Bereich der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 verschwenkt und der Dekorspannrahmen 14 mit der eingespannten Materialbahn 22 wird in Richtung der Oberfläche des Formstempels 12 verschoben und dabei über den Formstempel 12 gestülpt. Durch das Überstülpen des auf Verformungstemperatur erhitzten Materials 22 über den Formstempel 12 erfolgt in einem ersten Schritt eine Vorverformung des Materials 22.

In den Bereichen, die einen hohen Verformungsgrad aufweisen, zum Beispiel Kanten oder dergleichen, liegt das über den Formstempel 12 gestülpte Material 22 nicht unmittelbar an der Oberfläche des Formstempels 12 an. Durch das Zusammenbringen einer mit einer Teilaußenkontur des herzustellenden Formteils versehenen Formschale 24 mit dem Formstempel 12 wird das zwischen der Formschale 24 und dem Formstempel 12 befindliche Material 22 in einem zweiten Schritt vorgeformt, so dass das Material 22 im Bereich der Formschale 24 an der Oberfläche des Formstempels 12 zum Anliegen kommt. Durch die Formschale 24 erfolgt einerseits eine präzisere Abformung des zu verformenden Materials 22 an der Oberfläche des Formstempels 12, insbesondere in dem Bereich, der einen hohen Verformungsgrad aufweist. Andererseits wird durch die Formschale 24 eine Faltenbildung des Materials 22 bei dessen Verformung weitestgehend vermieden. Dieses trifft insbesondere bei einem Einsatz eines mehrschichtigen Dekormaterials zu, bei dem die einzelnen Schichten eine unterschiedliche Dehnbarkeit aufweisen. Außerdem wird durch den Einsatz einer Formschale 24 die Gefahr der Ablösung von einzelnen Dekorschichten weitestgehend eingeschränkt.

Das zu verformende Material 22 ist in den Dekorspannrahmen 14 derart eingespannt, dass das Material 22 bei den einzelnen Verformungsvorgängen und bei dem nachfolgend beschriebenen Tiefziehprozess nachrutschen kann, so dass keine zusätzlichen Spannungen im Material 22 entstehen. Vorteilhafterweise wird dieses durch Anordnung einer Dekornachrutschschiene 16 an dem Dekorspannrahmen 14 oder durch Anordnung eines nicht dargestellten Abstandshalters erreicht.

Nach der Formgebung des Materials 22 entsprechend den oben beschriebenen Verfahrensschritten wird über der Formschale 24 und dem Material 22 eine flexible luftundurchlässige Abdeckung 20 aufgebracht. Die flexible luftundurchlässige Abdeckung 20, beispielsweise ein Gummituch, ist in einem Tiefziehspannrahmen 18 eingespannt und überdeckt die gesamte Oberfläche des in der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 befindlichen Materials 22 und der Formschale 24. Der Tiefziehspannrahmen 18 ist an den beiden Außenseiten der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 angeordnet. Durch den Tiefziehspannrahmen 18 wird eine Auflage der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung 20 unmittelbar auf der Oberfläche des Materials 22 und der Formschale 24 gewährleistet. Die flexible luftundurchlässige Abdeckung 20 liegt auf dem Dekorspannrahmen 14 auf, wodurch der Innenraum der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 gegenüber dem Außenbereich abgedichtet wird. Nach dem Aufbringen der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung 20 wird über den Anschluss 28 an dem luftdurchlässigen Formstempel 12 ein Vakuum angelegt. Durch die über die Oberfläche des Formstempels 12 verteilt angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen wird infolge des anliegenden Vakuums zwischen der Oberfläche des Formstempels 12 und der Oberfläche der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung 20 ein entsprechender Druck zur Verformung des Materials 22 aufgebaut. Durch die flexible luftundurchlässige Abdeckung 20 wird erreicht, dass sich das luftdurchlässige Material 22, in unserem Beispiel ein luftdurchlässiges thermoverformbares ein- oder mehrschichtiges Dekormaterial, formschlüssig an die Oberfläche des Formstempels 12 anlegt, und somit das Material 22 seine Endform erhält. Das fertige Endprodukt wird danach durch Entformen aus der Vakuumtiefziehvorrichtung 26 entnommen.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass durch den Einsatz einer flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung 20 luftdurchlässige Dekorformteile mittels eines Vakuumtiefziehprozesses kostengünstig und ohne großen Aufwand hergestellt werden können. Aufwendige Herstellungsverfahren durch Pressverformung sind nicht mehr erforderlich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl in einer manuellen Fertigung als auch für einen automatischen Betrieb einsetzbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

10

Vakuumtisch

12

Formstempel

14

Dekorspannrahmen

16

Dekornachrutschschiene

18

Tiefziehspannrahmen

20

flexible luftundurchlässige Abdeckung

22

Material

24

Formschale

26

Vakuumtiefziehvorrichtung

28

Anschluss

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus thermoverformbaren Kunststoffen mittels eines Vakuumtiefziehprozesses, bei dem das zu verformende Material (22) über einen mit der Innenkontur des herzustellenden Formteils versehenen luftdurchlässigen Formstempel (12) gespannt ist und auf Verformungstemperatur des Materials (22) aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von luftdurchlässigen Dekorvorformteilen

a) das aufgeheizte verformbare luftdurchlässige Material (22) durch Überstülpen über einen Formstempel (12) in einem ersten Schritt vorverformt wird,
b) durch Zusammenbringen einer mit einer Teilaußenkontur des herzustellenden Formteils versehenen Formschale (24) mit dem Formstempel (12) das zwischen der Formschale (24) und dem Formstempel (12) befindliche Material (22) in einem zweiten Schritt vorgeformt wird,
c) über der Formschale (24) und dem Material (22) eine flexible luftundurchlässige Abdeckung (20) aufgebracht wird,
d) zwischen der Oberfläche des Formstempels (12) und der flexiblen luftundurchlässigen Abdeckung (20) ein Vakuum erzeugt wird, durch das das Material (22) in die endgültige Form gebracht wird,
e) das Formteil aus der Vakuumtiefziehvorrichtung (26) entformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (22) des herzustellenden luftdurchlässigen Dekorvorformlings ein auf Polypropylenbasis bestehender thermoverformbarer Einschichtstoff ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (22) des herzustellenden luftdurchlässigen Dekorvorformlings aus einem mehrschichtigen Dekor besteht, bei dem mindestens eine Dekorschicht thermoverformbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Schicht thermoverformbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (22) nachrutschbar eingespannt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (22) mittels Infrarot oder anderen Dekoraufheizmethoden aufgeheizt wird.

7. Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen aus thermoverformbaren Kunststoffen unter Verwendung einer Vakuumtiefziehvorrichtung (26), bestehend aus einem Vakuumtisch (10) mit einem Anschluss (28) zur Ausübung eines Vakuums, einem luftdurchlässigen Formstempel (12) mit über der Formoberfläche verteilt angeordneten Luftdurchtrittsöffnungen, einem Spannrahmen (14) zur Aufnahme und Führung des zu verformenden Materials (22) über den mit der Innenkontur des herzustellenden Formteils versehenen Formstempel (12), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von luftdurchlässigen Dekorvorformteilen der Vakuumtiefziehvorrichtung (26) über einem Teilbereich des zu verformenden luftdurchlässigen Materials (22) eine in Richtung Formstempel (12) verstellbare Formschale (24) angeordnet ist und dass über der Formschale (24) und dem zu verformenden Material (22) eine flexible luftundurchlässige Abdeckung (20) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschale (24) mit einem Teil der Außenkontur des herzustellenden Formteils versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible luftundurchlässige Abdeckung (20) in einem Tiefziehspannrahmen (18) einspannbar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible luftundurchlässige Abdeckung (20) ein Gummituch ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dekorspannrahmen (14) eine Dekornachrutschschiene (16) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vakuumtiefziehvorrichtung (26) eine verschwenkbare Infrarotheizung angeordnet ist.