DE10110911A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit Hautmaterial laminierten geschäumten thermoplastischen Harzformartikels sowie geschäumte thermopastische Harzformartikel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit Hautmaterial laminierten geschäumten thermoplastischen Harzformartikels und geschäumte thermoplastische Harzformartikel, wobei das Verfahren ein Hautmaterial und einen mit dem Hautmaterial in einem Stück laminierten thermoplastischen Harzschaum aufweist, wobei das Verfahren eine Form mit einem Patrizen- und einem Matrizenformteil verwendet, die zueinander gleitfähig sind und deren Hohlraumabstand (t) einstellbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte (1) bis (5) aufweist: (1) einen Hautmaterial-Zufuhrschritt, (2) einen Harzeinspritzschritt, (3) einen Preßschritt, (4) einen Schäumungsschritt und (5) einen Abkühlungs- und Entformungsschritt, und wobei der Formartikel ein als Verkleidung geformter, geschäumter thermoplastischer Harzformartikel mit einem Substrat und einem auf dem Substrat stehenden Vorsprung ist, wobei der Vorsprung ein mittleres Verschäumungsverhältnis von höchstens dem 1,1fachen hat und das Substrat ein mittleres Verschäumungsverhältnis von mindestens dem 1,3fachen hat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfähren zur Herstellung ei­ nes mit Hautmaterial laminierten geschäumten thermoplasti­ schen Harzformartikels sowie geschäumte thermoplastische Harzformartikel. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Ver­ fahren zur Herstellung eines als Verkleidung geformten, ge­ schäumten thermoplastischen Harzformartikels mit einem lami­ nierten Hautmaterial, wobei der Formartikel leicht, sehr steif und für Innenraumteile von Kraftfahrzeugen geeignet ist, sowie Produkte u. ä., die man durch das Verfahren erhal­ ten kann.

Mit Hautmaterial laminierte thermoplastische Harzformar­ tikel, die durch Formen eines thermoplastischen Harzes durch Spritzgießen o. ä. und Bereitstellen eines Hautmaterials auf der Oberfläche des geformten Harzes hergestellt und für In­ nenraumteile von Kraftfahrzeugen o. ä. verwendet werden, kom­ men herkömmlich zum Einsatz. Allerdings haben solche Formar­ tikel eine hohe Dichte und ein hohes Gewicht, so daß Bedarf an Gewichtssenkung und Qualitätsverbesserung besteht, insbe­ sondere bei Innenraumteilen für Kraftfahrzeuge. Speziell be­ steht starker Bedarf an einer Verbesserung der äußeren Quali­ tät auch für die Rückseiten von mit Hautmaterial laminierten Formartikeln.

Für Innenraumteile in Kraftfahrzeugen ist aus der JP-A-6-344362 und JP-A-4-148907 eine Technik bekannt, bei der ein Hautmaterial laminiert und eine Gewichtseinsparung durch Ver­ wendung eines geschäumten thermoplastischen Harzes gewährlei­ stet wird, dessen Innenschicht eine Schaumschicht ist.

In diesen Druckschriften ist das Formpreßverfahren zum Formen offenbart. Anders ausgedrückt ist eine Formgebungs­ technik offenbart, wobei die Technik die folgenden Schritte aufweist: Einsetzen eines Hautmaterials zwischen ein Paar aus einem oberen und einem unteren Formteil, Einstellen des Ab­ stands zwischen den Formteilen auf einen spezifischen Wert, Einspritzen einer treibmittelhaltigen Polypropylenharzzusam­ mensetzung zwischen das Hautmaterial und das untere Formteil und gleichzeitiges Schließen der Formteile, wodurch das Harz in eine vorbestimmte Gestalt geformt und das Harz mit dem Hautmaterial verbunden wird, anschließendes Öffnen der Form­ teile, wodurch das Harz aufgeschäumt wird, und danach erfol­ gendes Abkühlen und Verfestigen des Harzes.

Bei der Technik, die in diesen Druckschriften offenbart ist, erfolgt das Einspritzen eines Harzes bei großem Abstand zwischen den Formteilen, um den Harzzufuhrdruck zu reduzie­ ren. Dies führt zu unzureichender Verhinderung der Verdun­ stung eines Treibmittels, als Entweichen von Gas oder Ausga­ sen bezeichnet, das beim Einspritzen eines mit Treibmittel gemischten geschmolzenen Harzes in die Form auftritt. Dadurch leidet das Aussehen auf der Rückfläche eines Trägers bzw. Substrats infolge des Ausgasens, weshalb das Substrat mit ei­ nem darauf laminierten Hautmaterial auf seiner Rückfläche nicht zufriedenstellend aussieht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines mit Hautmaterial laminierten geschäum­ ten thermoplastischen Harzformartikels bereitzustellen, durch das die Verdunstung eines Treibmittels, das sogenannte Ausga­ sen, zu dem es beim Einspritzen eines geschmolzenen Harzes in eine Form kommt, ausreichend verhindert werden kann und als Ergebnis eine Schaumschicht mit Sicherheit gebildet wird und durch das ein geschäumter thermoplastischer Harzformartikel nnit gutem äußeren Aussehen auf seiner Gegenseite zum lami­ nierten Hautmaterial, d. h. der Substratgegenseite zu der mit Hautmaterial laminierten Oberfläche des Formartikels, herge­ stellt wird, sowie Produkte u. ä. bereitzustellen, die sich durch das Verfahren erhalten lassen.

Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen der Ansprüche ge­ löst werden.

Im Rahmen der Erfindung wurde eine Technik zum Verhin­ dern des Ausgasens aus einem treibmittelhaltigen geschmolze­ nen thermoplastischen Harz beim Preßformen untersucht. Einen Harzzufuhrabstand einer Form zu verbreitern, um den erforder­ lichen Einspritzdruck zum Einspritzen eines geschmolzenen Harzes im Vergleich zum allgemeinen Spritzgießen stark zu senken, gilt als wesentliches Merkmal des herkömmlichen Preß­ formens. Nachdem festgestellt wurde, daß das Ausgasen wirksam verhindert werden kann, indem ein spezifischer Harzzufuhrab­ stand eingestellt wird, der relativ kleiner als jener ist, bei dem das Preßformen wegen des hohen erforderlichen Harz­ einspritzdrucks nicht durchgeführt werden kann, kam dagegen die Erfindung zustande.

Das heißt, die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her­ stellung eines geschäumten thermoplastischen Harzformartikels mit einem Hautmaterial und einem mit dem Hautmaterial in ei­ nem Stück laminierten thermoplastischen Harzschaum, wobei das Verfahren eine Form mit einem Patrizen- und einem Matrizen­ formteil verwendet, die zueinander gleitfähig sind und deren Hohlraumabstand t einstellbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte (1) bis (5) aufweist:

• (1) einen Hautmaterial-Zufuhrschritt zum Zuführen eines Hautmaterials, wobei das Matrizen- und Patrizenformteil ge­ öffnet sind;
• (2) einen Harzeinspritzschritt mit den folgenden Schrit­ ten: enges Aneinanderführen des Patrizenformteils und Matri­ zenformteils, damit t ein Harzeinspritzabstand unter (C+5) mm wird (C ist die Dicke des Hautmaterials vor Formgebung), und Einspritzen eines treibmittelhaltigen geschmolzenen Harzes auf Polyolefinbasis durch eine im Patrizen- oder Matrizen­ formteil vorgesehene Harzzufuhröffnung zwischen das Hautmate­ rial und das Formteil;
• (3) einen Preßschritt zum Formen des eingespritzten Har­ zes auf Polyolefinbasis durch dessen Einfüllen bis zu einem Ende eines Formhohlraums, indem t durch Pressen kleiner als der Harzeinspritzabstand gemacht wird, und gleichzeitigen La­ minieren des Hautmaterials in einem Stück mit dem Harz auf Polyolefinbasis;
• (4) einen Schäumungsschritt zum Bilden eines geschäumten thermoplastischen Harzformartikels durch Bilden einer Schaum­ schicht mittels Aufschäumen des in seinem geschmolzenen Zu­ stand eingespritzten Harzes auf Polyolefinbasis durch Vergrö­ ßern von t nach dem Abschluß der Formgebung des Harzes auf Polyolefinbasis; und
• (5) einen Abkühlungs- und Entformungsschritt mit den folgenden Schritten: Abkühlen des geschäumten thermoplasti­ schen Harzformartikels in der Form, anschließendes Öffnen der Form und Entnehmen des geschäumten thermoplastischen Harzes.

Durch diese Schritte verhindert man ausreichend die Ver­ dunstung eines Treibmittels beim Einspritzen eines treibmit­ telhaltigen geschmolzenen Harzes in eine Form, was zur siche­ ren Bildung einer Schaumschicht führt und ermöglicht, daß ge­ schäumte thermoplastische Harzformartikel mit ausgezeichnetem Aussehen ihrer zum laminierten Hautmaterial entgegengesetzten Substratoberflächen hergestellt werden.

Liegt insbesondere der Harzeinspritzabstand der Form im Harzzufuhrschritt (2) unter (C+5) mm, wobei man bei diesem Abstand bisher davon ausging, daß eine erfolgreiche Formge­ bung durch Preßformen wegen des zu hohen Harzeinspritzdrucks unmöglich sei, kann man wirksam verhindern, daß ein Gas ent­ weicht, und die erforderliche Zeit für die Öffnungs- und Schließbewegung einer Form nach dem Einspritzen eines ge­ schmolzenen thermoplastischen Harzes kann verkürzt werden. Als Hautmaterial zur Verwendung in der Erfindung können verschiedene Hautmaterialarten mit einer Einzelschicht oder mehreren Schichten zum Einsatz kommen, z. B. die herkömmlich verwendeten. Bei Gebrauch eines Hautmaterials mit einer Pol­ sterschicht, die als mehrschichtiges Hautmaterial laminiert ist, ist es vorteilhaft ein Hautmaterial zu verwenden, das eine Polsterschicht mit einem Elastizitätsmodul aus Druckver­ suchen von höchstens 0,3 MPa hat, und es muß eine Rückschicht vorgesehen sein, die als Schutzschicht für die Polsterschicht dient.

Der als Verkleidung geformte, geschäumte thermoplasti­ sche Harzformartikel als Produkt der Erfindung kann zweckmä­ ßig insbesondere für Innenraumteile von Kraftfahrzeugen ver­ wendet werden, wobei zu spezifischen Beispielen Instrumenten­ tafeln, Rückenlehnen, Trennwände, Konsolenkästen und Türver­ kleidungen gehören.

Der weitere Anwendbarkeitsbereich der Erfindung geht aus der nachfolgenden näheren Beschreibung hervor. Verständlich sollte sein, daß die nähere Beschreibung und die spezifischen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung be­ treffen, aber nur zur Veranschaulichung dienen, da dem Fach­ mann verschiedene Änderungen und Abwandlungen dieser näheren Beschreibung innerhalb des Grundgedankens und Schutzumfangs der Erfindung deutlich sein werden.

Sofern der Kontext nichts anderes erfordert, werden in der gesamten Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen das Wort "aufweisen" und seine flektierten Varianten so ver­ standen, daß dazu eine angegebene Ganzzahl oder Schritte oder eine Gruppe von Ganzzahlen oder Schritten gehört, was aber keine andere Ganzzahl oder keinen anderen Schritt oder keine Gruppe von Ganzzahlen oder Schritten ausschließt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Hautmaterial-Zufuhrschritt in einem Bei­ spiel für das Herstellungsverfahren der Erfindung;

Fig. 2 einen Harzeinspritzschritt in einem Beispiel für das Herstellungsverfahren der Erfindung;

Fig. 3 einen Preßschritt in einem Beispiel für das Her­ stellungsverfahren der Erfindung;

Fig. 4 einen Schäumungsschritt in einem Beispiel für das Herstellungsverfahren der Erfindung;

Fig. 5 ein Diagramm von Einstellzuständen eines Form­ hohlraumabstands in jedem der Herstellungsschritte;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines als Verklei­ dung geformten, geschäumten thermoplastischen Harzformarti­ kels mit einem Vorsprung, wobei eine Schaumschicht innerhalb des Vorsprungs gebildet ist; und

Fig. 7 ein Beispiel für Herstellungsschritte eines als Verkleidung geformten, geschäumten thermoplastischen Harzformartikels.

Anhand von Fig. 1 bis 4 wird ein Beispiel für die Her­ stellung einer Verkleidung der Erfindung beschrieben, wobei die Verkleidung eine laminierte Hautmaterialschicht und einen Vorsprung (d. h. einen vorspringenden Abschnitt) hat. In Fig. 5 sind die Formhohlraumabstände, die t-Werte, in jedem der Schritte von Fig. 1 bis 4 diagrammatisch dargestellt.

Im Herstellungsverfahren der Erfindung kommt ein Formen­ satz mit einem Matrizenformteil 23 und einem Patrizenformteil 25 zum Einsatz, das an einer Platte 26 befestigt ist, wobei sich der Hohlraumabstand t durch die Relativbewegung zwischen Matrizenformteil 23 und Patrizenformteil 25 beliebig einstel­ len läßt.

Bei der Herstellung eines als Verkleidung geformten, ge­ schäumten thermoplastischen Harzformartikels mit einem Sub­ strat und einem auf dem Substrat stehenden Vorsprung ist es hierbei sinnvoll, einen vorsprungerzeugenden Hohlraum im Ma­ trizen- oder Patrizenformteil auszubilden.

Ein Hautmaterial 30 wird mit einer Endfläche des Matri­ zenformteils 23 und einer Klemme 28 gehalten (Fig. 1). Hier­ bei ist die Form weit geöffnet, so daß Bediener problemlos arbeiten können ((1) in Fig. 5). Das Hautmaterial 30 wird mit der Klemme 28 so gehalten, daß es gleiten kann, wenn das Hautmaterial 30 in eine Höhlung der Form bei der Formgebung gezogen wird (im Hautmaterial-Zufuhrschritt).

Anschließend wird das Matrizenformteil 23 und/oder das Patrizenformteil 25 bewegt, um einen Anfangsabstand für die Harzzufuhr zu bilden ((2) in Fig. 5). Ist der Anfangsabstand für die Harzzufuhr zu groß, kommt es zu schnellem Schäumen eines Harzes, was das Ausgasen bewirkt und dazu führt, daß das Aussehen der zum laminierten Hautmaterial entgegengesetz­ ten Oberfläche leidet. Daher sollte der Anfangsabstand für die Harzzufuhr unter (C+5) mm liegen, wobei die Dicke des Hautmaterials 30 vor Formgebung mit C bezeichnet ist.

Im Schritt von Fig. 2 wird ein treibmittelhaltiges ge­ schmolzenes thermoplastischen Harz 33 durch einen Harzzufuhr­ kanal 32 eingespritzt (Harzzufuhrschritt, (3) in Fig. 5).

Die Abnahmegeschwindigkeit des Formhohlraumabstands ist zweckmäßig bestimmt, wobei die Größe eines Formartikels, die Kennwerte der zu verwendenden Materialien u. ä. Berücksichti­ gung finden und es für praktische Fälle vorteilhaft ist, daß eines der Formteile, z. B. das Matrizenformteil, mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 50 mm/s bewegt wird.

Im zeichnerisch dargestellten Beispiel sind drei Neben­ kanäle 32B des Harzzufuhrkanals 32 ausgebildet. Allerdings ist die Gestaltung des Harzzufuhrkanals nicht darauf be­ schränkt und läßt sich wahlweise je nach Form und Größe her­ zustellender Formartikel bestimmen.

Im Schritt von Fig. 3 wird eine vorbestimmte Menge eines treibmittelhaltigen geschmolzenen thermoplastischen Harzes 33 nach seinem Einspritzen so gepreßt, daß der Formhohlraumab­ stand nicht größer als die vorbestimmte Dicke eines Formarti­ kels wird. Eine Hautschicht aus Harz bildet sich durch Abküh­ len einer Harzoberflächenschicht in diesem Preßzustand. Das Hautmaterial und die Harzschicht werden in diesem Schritt durch Pressen miteinander verbunden (Preßschritt (4) in Fig. 5).

Die Preßzeit im Preßschritt ist je nach Dicke eines Form­ artikels, Dicke einer zu bildenden Hautschicht, Temperatur der Form u. ä. zweckmäßig festgelegt und beträgt vorzugsweise etwa 1 Sekunde bis etwa 30 Sekunden, berücksichtigt man prak­ tische Gegebenheiten, z. B. Verkürzung der Formgebungszeit.

Das Hautmaterial 30 und die Harzschicht 33 werden durch das Pressen im vorstehenden Preßschritt laminiert. Danach wird der Formhohlraumabstand t auf die vorbestimmte Dicke ei­ nes Formartikels vergrößert (Fig. 4), wodurch das Harz zwi­ schen den Hautschichten aufgeschäumt wird und eine Schaum­ schicht bildet. Hergestellt wird dadurch ein als Verkleidung geformter, geschäumter thermoplastischer Harzformartikel 34, der ein Endprodukt mit dem Hautmaterial 30 und einem Substrat ist, das die Hautschicht 11 der Hautmaterialseite, eine Schaumschicht 13 und die Hautschicht 15 der Rückseite (Gegen- Seite zum laminierten Hautmaterial) aufweist (Schäumungs­ schritt, Fig. 4 und (5) in Fig. 5).

Bei Abkühlung des im Schäumungsschritt gebildeten Form­ artikels (Abkühlungsschritt, (6) in Fig. 5) ist die Herstel­ lung eines Formartikels abgeschlossen.

Im Schäumungsschritt kann die Form so geöffnet werden, daß der Formhohlraumabstand größer als die vorbestimmte Dicke eines Formartikels wird, wonach die Form geschlossen wird, um t etwas zu verringern, so daß der Formhohlraumabstand die vorbestimmte Dicke des Formartikels annimmt, gefolgt von Hal­ ten des Drucks auf einem vorbestimmten Druck und anschließen­ dem Abkühlen. Hierbei ist "t etwas verringern" nicht streng definiert und bedeutet gewöhnlich, t nicht größer als etwa die vorbestimmte Dicke eines Formartikels werden zu lassen.

Als thermoplastisches Harz zur Verwendung in der Erfin­ dung kann ohne Einschränkung jedes Harz zum Einsatz kommen, das herkömmlich für Innenraumteile von Kraftfahrzeugen u. ä. verwendet wird. Nennen lassen sich insbesondere Harze auf Po­ lyolefinbasis, z. B. Polypropylenharze und Harze auf Polye­ thylenbasis, Harze auf Polystyrolbasis, Acrylharze, z. B. Po­ lymethylmethacrylatharz, ABS, Harze auf Polyamidbasis, z. B. Nylon-6, Polyesterharze, Polycarbonatharze, Polyphenylen­ etherharze usw.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem im Herstellungsver­ fahren der Erfindung zu verwendenden thermoplastischen Harz um Harze auf Polyolefinbasis, insbesondere Harze auf Polypro­ pylenbasis, von den vorgenannten Harzen, da bei Gebrauch die­ ser Harze ein treibmittelhaltiges geschmolzenes Harz mit ei­ nem Harzeinspritzdruck eingespritzt werden kann, der so nied­ rig wie der beim herkömmlichen Preßformen ausgeübte ist, auch wenn der Harzeinspritzabstand der Form auf unter (C+5) mm eingestellt ist, und da zudem geschäumte thermoplastische Harzformartikel mit hoher Festigkeit und hoher Steifigkeit billig hergestellt werden können.

Besonders erwünscht ist, daß die Harze auf Polypropylen­ basis Schmelzfließgeschwindigkeiten (MFR: g/10 min) von min­ destens 15 haben. Stärker erwünscht ist die Gebrauch von Har­ zen auf Polypropylenbasis mit MFR-Werten von mindestens 25.

Durch den Einsatz von Harzen auf Polypropylenbasis mit hohem MFR-Wert läßt sich das Ausgasen besonders wirksam ver­ hindern, wodurch eine Schaumschicht mit Sicherheit gebildet wird, was insbesondere zu Formartikeln führt, die den Forde­ rungen nach leichtem Gewicht nachkommen.

Als Treibmittel, das diesen thermoplastischen Harzen zu­ zugeben ist, lassen sich bekannte chemische Treibmittel ver­ wenden, die bei Herstellung thermoplastischer Harzschäume zum Einsatz kommen. Als Treibmittel verwendbar sind insbesondere anorganische Treibmittel, z. B. Natriumbicarbonat, Ammonium­ bicarbonat und Ammoniumcarbonat, Nitrosoverbindungen, z. B. N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, Azoverbindungen, z. B. Azodicarbonamid, Azo-bis(isobutyronitril), Sulfonylhydrazide, z. B. Benzolsulfonylhydrazid, Toluolsulfonylhydrazid und Di­ phenylsulfon-3,3'-disulfonylhydrazid, p-Toluolsulfonylsemi­ carbazid usw. In bevorzugten Ausführungsformen werden Sali­ cylsäure, Harnstoff und diese Verbindungen enthaltende Schaumhilfsmittel bedarfsweise zugegeben.

Die Art eines chemischen Treibmittels wird z. B. je nach Schmelztemperatur des zu verwendenden thermoplastischen Har­ zes und gewünschtem Verschäumungsverhältnis ausgewählt. Die Menge des zuzugebenden chemischen Treibmittels wird z. B. un­ ter Berücksichtigung von Festigkeit und Dichte des gewünsch­ ten Formartikels eingestellt und beträgt gewöhnlich 0,1 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz.

Möglich ist auch das Mischen von flüssigem oder gasför­ migem Kohlendioxid und/oder Stickstoff mit den thermoplasti­ schen Harzen unter Druck anstelle der vorgenannten chemischen Treibmittel.

Als Hautmaterial im geschäumten thermoplastischen Harz­ formartikel der Erfindung können bekannte Hautmaterialien zum Einsatz kommen. Zu spezifischen Hautmaterialien gehören Gewe­ be, Vliese, Gewirke, Folien und Filme aus thermoplastischem Harz oder thermoplastischem Elastomer. Zudem lassen sich Ver­ bundhautmaterialien nutzen, in denen nicht geschäumte Folien bzw. Lagen aus Polyurethan, Gummi, thermoplastischem Elasto­ mer usw. mit den genannten Hautmaterialien laminiert sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Hautmateri­ al eine zusätzliche Polsterschicht auf seiner Seite, wo das Hautmaterial auf ein geschäumtes thermoplastisches Harz lami­ niert ist, das zu einem Substrat wird. Beispiele für die Ma­ terialien zur Bildung einer solchen Polsterschicht sind Poly­ urethanschaum, EVA-Schaum, Polypropylenschaum und Polyethy­ lenschaum. Am stärksten erwünscht sind Materialien, die klei­ ne bleibende Druckverformungen und einen im Druckversuch er­ mittelten Elastizitätsmodul von höchstens 0,3 MPa haben, wo­ durch sich die Hautmaterialien ordnungsgemäß weich anfühlen.

Ist ein Hautmaterial mit einer Polsterschicht versehen, so ist es wichtig, eine Rückschicht bereitzustellen, die als Schutzschicht dient. Mögliche Beispiele für eine solche Rück­ schicht sind Gewebe, Vliese, Gewirke, Folien oder Filme aus thermoplastischem Harz oder thermoplastischem Elastomer. Im Hinblick auf Formbarkeit, Kosten u. ä. ist die Verwendung von Vliesen bevorzugt.

Außerdem können als Schutzschicht der Polsterschicht Ge­ webe, Vliese, Gewirke, Folien und Filme aus thermoplastischem Harz oder thermoplastischem Elastomer in Form einer Rück­ schicht auf die Polsterschicht laminiert sein.

Ferner stellt die Erfindung geschäumte thermoplastische Harzformartikel bereit.

Beispielsweise besteht der gesamte als Verkleidung ge­ formte Harzformartikel, der mit der bekannten Technik gemäß der Offenbarung in der JP-B-7-77739 hergestellt ist, aus ei­ nem Schaum. Ein solcher Formartikel hat einen Vorsprung, z. B. eine Rippe oder Wulst, gewöhnlich aus einem nicht ge­ schäumten Harz, zur Befestigung des Formartikels an einer Kraftfahrzeugkarosserie oder Verstärkung eines flachen Sub­ strats.

Allerdings kann es bei Herstellung einer dreidimensiona­ len Verkleidung mit einem Vorsprung, z. B. einer Rippe oder Wulst, aus nicht geschäumtem Harz durch die bekannte Technik zu dem Problem kommen, daß das Substrat, auf dem der Vor­ sprung hergestellt ist, schrumpft und damit eine Einsenkung bildet, wodurch die Verkleidung als Produkt von außen schlecht aussieht.

Im Gegensatz dazu ist der geschäumte thermoplastische Harzformartikel der Erfindung leicht und sehr steif, zeigt keine Einsenkung in seinem Substrat, auf dem ein Vorsprung gebildet ist, und sieht ausgezeichnet aus.

Ein solcher geschäumter thermoplastischer Harzformarti­ kel der Erfindung ist z. B. dadurch gekennzeichnet, daß er ein als Verkleidung geformter, geschäumter thermoplastischer Harzformartikel mit einem Substrat und einem auf dem Substrat stehenden Vorsprung ist, wobei der Vorsprung ein mittleres Verschäumungsverhältnis von höchstens dem 1,1fachen hat und das Substrat ein mittleres Verschäumungsverhältnis von minde­ stens dem 1,3fachen hat.

Das heißt, durch Bildung des Vorsprungs, z. B. einer Rippe oder Wulst, als Schaum mit einem mittleren Verschäu­ mungsverhältnis von höchstens dem 1,1fachen, während ein mittleres Verschäumungsverhältnis des Substrats hoch bleibt, läßt sich ein als Verkleidung geformter, geschäumter thermo­ plastischer Harzformartikel erhalten, der leicht und sehr steif ist, ausreichende Festigkeit in seinem Vorsprung hat, z. B. in einer Rippe oder Wulst, und keine Einsenkung in sei­ nem Substrat zeigt, auf dem der Vorsprung gebildet ist.

Der gesamte Vorsprung kann aus einem Schaum mit einem mittleren Verschäumungsverhältnis von höchstens dem 1,1fachen bestehen, oder der Vorsprung kann eine Hautschicht/Schaum­ schicht-Struktur mit einer Schaumschicht in der Mitte des Vorsprungs und einer Hautschicht, die ungeschäumt ist oder ein geringeres Verschäumungsverhältnis hat, auf der Seite der Seitenfläche des Vorsprungs haben. Im Fall der Hautschicht/Schaum­ schicht-Struktur beträgt die Dicke der in der Mitte des Vorsprungs gebildeten Schaumschicht unter Festigkeitsaspekten vorzugsweise höchstens 60% der Gesamtdicke des Vorsprungs.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat dieser als Ver­ kleidung geformte, geschäumte thermoplastische Harzformarti­ kel eine Hautmaterialschicht auf der Oberfläche seines Sub­ strats, da so der Formartikel ohne Einschränkung eine hoch­ qualitative Haptik als Innenraumteil haben und der Einsatzbe­ reich des Formartikels erweitert sein kann.

Der als Verkleidung geformte thermoplastische Harzform­ artikel der Erfindung ist insbesondere für Innenraumteile im Automobilbau zweckmäßig einsetzbar, u. a. beispielsweise für Instrumententafeln, Rückenlehnen, Trennwände, Konsolenkästen und Türverkleidungen.

Die Art der Realisierung der Erfindung im Hinblick auf den als Verkleidung geformten, geschäumten thermoplastischen Harzformartikel wird anhand von Zeichnungen erläutert.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel für die Schnittform eines als Verkleidung geformten, geschäumten thermoplastischen Harzform­ artikels mit einem Vorsprung (im weiteren einfach als Ver­ kleidung bezeichnet).

Die Verkleidung 1 verfügt über ein Substrat 5 und eine vorstehende Rippe 7, die auf der Rückseite des Substrats steht und zwecks Verbesserung der Festigkeit der Verkleidung sowie Befestigung der Verkleidung an einer Kraftfahrzeugka­ rosserie gebildet ist.

Die Umgebung der Rippe 7 ist in Fig. 6(b) vergrößert ge­ zeigt. Die Verkleidung 1 ist mit einem Hautmaterial 16 auf ihrer Vorderseite versehen, und das Substrat besteht aus ei­ ner Hautschicht 14 auf der Hautmaterialseite, einer Schaum­ schicht 11 und einer Hautschicht 13 auf der Rückseite. Für die Struktur des Substrats 5 ist bevorzugt, daß die Haut­ schicht 14 auf der Hautmaterialseite dünner als die Haut­ schicht 13 auf der Rückseite ist, da sich die Hautmaterial­ schicht weich anfühlen kann.

Im Beispiel von Fig. 6(b) hat die Rippe 7 eine Haut­ schicht/Schaumschicht-Struktur, die aus gering geschäumten oder ungeschäumten Hautschichten 9, 10 und einer dazwischen gebildeten Schaumschicht 8 besteht. Ist die Rippe 7 unge­ schäumt, bildet sich infolge von Schrumpfen leicht eine Ver­ tiefung auf einer Oberfläche P des Substrats entgegengesetzt zur Oberfläche, auf der die Rippe 7 steht. Anscheinend er­ zeugt die in der Rippe 7 gebildete Schaumschicht 8 Kraft, um sich darstellungsgemäß an der Verbindungsstelle mit dem Sub­ strat 5 auszudehnen, was die Bildung einer Einsenkung an der Position P wirksam verhindert.

Zur Bestimmung des Verschäumungsverhältnisses der Rippe 7 sind die Festlegung der Rippendicke und die Festlegung der Anordnung von Kühlleitungen in der Form von Bedeutung.

Gewöhnlich beträgt die Rippendicke höchstens 7 mm und vorzugsweise höchstens 3 mm. Wird die Rippe dicker, muß die Anordnung von Kühlleitungen in der Form verengt und die An­ zahl von Kühlleitungen erhöht werden, um das Verschäumungs­ verhältnis der Rippe zu reduzieren.

Das Verschäumungsverhältnis der Rippe 7 unterliegt kei­ ner Einschränkung, solange das Verschäumungsverhältnis des gesamten Vorsprungs, d. h. der Rippe o. ä., höchstens das 1,1fache beträgt.

Anhand von Fig. 7 wird ein Beispiel für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Verkleidung mit einem Vorsprung er­ läutert, wobei die Verkleidung eine auf die Verkleidungsober­ fläche laminierte Hautmaterialschicht hat. Bei Herstellung der Verkleidung kommt ein Formensatz mit einem Matrizenform­ teil 23 und einem Patrizenformteil 25 zum Einsatz, das an ei­ ner Platte 26 befestigt ist und einen rippenerzeugenden Hohl­ raum im Inneren hat, wobei der Hohlraumabstand t durch die Relativbewegung des Matrizenformteils 23 und Patrizenform­ teils 25 nach Belieben eingestellt werden kann. Die Relativ­ bewegung zwischen Matrizenformteil 23 und Patrizenformteil 25 kann erfolgen, indem entweder ein oder beide Formteile bewegt werden.

Das Patrizenformteil 25 für die Rippe ist mit einer Kühlleitung 31 versehen, die speziell zum Abkühlen einer Rip­ pe gestaltet ist. Kühlleitungen zum Abkühlen des im Patrizen- und Matrizenformteil hergestellten Gesamtprodukts sind nicht dargestellt.

Die Form wird geöffnet, und ein Hautmaterial 30 wird eingelegt und zwischen der Endfläche des Matrizenformteils 23 und einer Klemme 28 gehalten (Fig. 7(a)). Das Hautmaterial 30 wird mit der Klemme 28 so gehalten, daß das Hautmaterial 30 gleiten kann, wenn es bei der Formgebung in eine Höhlung der Form gezogen wird.

Danach wird der Hohlraumabstand verkleinert, um einen Anfangsabstand für die Harzzufuhr zu bilden. Ist der Anfangs­ abstand für die Harzzufuhr zu groß, kommt es zu schnellem Schäumen eines Harzes, was zur unbefriedigenden Bildung von Zellen infolge von Entweichen des Treibmittels führen kann. Außerdem ist bevorzugt, daß Patrizenformteil und Matrizen­ formteil so nahe aneinander zu bringen, daß der Hohlraumab­ stand unter (C+5) mm liegt, wobei C die Dicke des Hautmateri­ als 30 vor Formgebung ist.

Im Schritt von Fig. 7(b) wird ein treibmittelhaltiges geschmolzenes thermoplastisches Harz 33 durch einen Harzzu­ fuhrkanal 32 eingespritzt. Im gezeigten Beispiel sind drei Nebenkanäle 32B des Harzzufuhrkanals 32 ausgebildet. Aller­ dings ist die Gestaltung des Harzzufuhrkanals nicht darauf beschränkt und läßt sich wahlweise je nach Form und Größe herzustellender Formartikel bestimmen.

Nach Einspritzen einer vorbestimmten Menge des treibmit­ telhaltigen geschmolzenen thermoplastischen Harzes 33 wird das Harz so gepreßt, daß der Formhohlraumabstand höchstens der vorbestimmten Dicke eines Formartikels entspricht. Eine Harzoberflächenschicht wird in diesem Zustand abgekühlt, wo­ durch sich eine Hautschicht aus Harz bildet. Durch diesen Preßschritt werden das Hautmaterial und die Harzschicht mit­ einander verbunden, und zugleich wird das Harz in den rippen­ erzeugenden Hohlraum 35 im Patrizenformteil 25 gefüllt, was eine Rippe 7 bildet. Als nächstes wird die Form so geöffnet, daß der Formhohlraumabstand die festgelegte Dicke eines Form­ artikels erreicht. Dies bewirkt, daß das Harz zwischen den Hautschichten aufschäumt und eine Schaumschicht bildet. Da­ durch erhält man einen als Verkleidung geformten, geschäumten thermoplastischen Harzformartikels als Endprodukt.

Obwohl bei diesem Herstellungsverfahren die Abnahmege­ schwindigkeit des Formhohlraumabstands wahlweise einstellbar ist, ist es erwünscht, daß das Matrizenformteil 23 z. B. mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 50 mm/s bewegt wird. Außerdem ist bevorzugt, daß der Einspritzdruck des geschmolzenen Har­ zes im Harzeinspritzschritt 0,5 MPa bis 10 MPa beträgt.

Formartikel ohne laminierte Hautmaterialien lassen sich auf die gleiche Weise mit der Ausnahme herstellen, daß der Hautmaterial-Zufuhrschritt entfällt.

Im folgenden wird ein Beispiel beschrieben, daß den Auf­ bau und die Auswirkung der Erfindung konkret aufzeigt, wobei die Formgebung beispielhaft nach Befestigen einer Form mit einem gepaarten Matrizen- und Patrizenformteil gemäß Fig. 1 an einer Preßmaschine mit einer Schließkraft von 500 Tonnen erfolgt.

Als Hautmaterial wurde ein aus drei Schichten bestehen­ des verwendet, bei dem eine 3 mm dicke Polyurethanschaum­ schicht mit einem Elastizitätsmodul aus Druckversuchen von 0,2 MPa auf eine 0,5 mm dicke Polyvinylchloridfolie laminiert und ein 0,2 mm dickes Vlies mit 50 g/m² Gewicht als Rück­ schichtmaterial vorgesehen ist.

Als verschäumbares thermoplastisches Harz für ein Sub­ strat kam Polypropylen (Sumitomo Noblene AZ564, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Schmelzfließgeschwindigkeit 30 g/10 Minuten) zum Einsatz, das mit 3 Gewichtsteilen einer anorganischen Treibmittelmischung (Cellmic MB3072, herge­ stellt von Sankyo Chemical Co., Ltd.) bezogen auf 100 Ge­ wichtsteile Polypropylen gemischt war und durch Erwärmen auf 200°C geschmolzen wurde.

Die Verfahrensabläufe der Formgebung waren wie folgt:

• a) Ein Hautmaterial 30 wurde zwischen ein Matrizenform­ teil 23 und ein Patrizenformteil 25 gelegt, die beide auf 60°C eingestellt waren. Das Matrizenformteil 23 wurde be­ wegt, und das Pressen wurde beendet, als der Formhohlraumab­ stand t 8 mm erreichte (Dicke des Hautmaterials + 4,3 mm). Danach wurde das erwärmte und geschmolzene schäumbare thermo­ plastische Harz zwischen das Hautmaterial 30 und das Patri­ zenformteil 25 durch einen Harzzufuhrkanal 32 zugeführt. Die Form wurde mit 10 mm/s Preßgeschwindigkeit geschlossen, wo­ durch das Hautmaterial 30 und das geschmolzene geschäumte thermoplastische Harzsubstrat 33 durch Pressen so geformt eourden, daß sie in einem Stück laminiert waren, wobei gleich­ zeitig eine Hautschicht auf der Oberfläche des Substrats ge­ bildet wurde. Die Formgebungsbedingungen durch Pressen waren wie folgt: Das Pressen wurde 2 Sekunden mit einem Oberflä­ chendruck von 5 MPa durchgeführt. Der Hohlraumabstand beim Pressen betrug 2,5 mm.
• b) Sofort nach dem Preßformen wurde das Matrizenform­ teil 23 2 mm in Formöffnungsrichtung bewegt, wodurch das Kernteil des Substrats aufschäumte, in dem Abkühlung und Ver­ festigung noch nicht fortgeschritten waren und sich das Harz noch in einem geschmolzenen Zustand befand. In diesem Zustand wurde die Abkühlung 50 Sekunden fortgesetzt.
  Nach dem Abkühlen zeigte ein entnommener Formartikel im Schnitt feine Zellen, aus denen kein Treibmittelgas entwichen war. Außerdem hatten die Vorderseite, auf die das Hautmateri­ al laminiert war, und die Rückseite, bei der es sich um die Substratoberfläche handelte, ein gutes äußeres Aussehen ohne Fehler.

Vergleichsbeispiel

Die Formgebung erfolgte wie im zuvor beschriebenen Bei­ spiel mit der Ausnahme, daß der Formhohlraumabstand t, der bei Zufuhr des erwärmten und geschmolzenen thermoplastischen Schaumharzes unter (i) im vorstehenden Beispiel festgelegt war, auf 15 mm eingestellt wurde (Dicke des Hautmaterials C + 11,3 mm).

Der erhaltene Formartikel zeigte im Schnitt sehr grobe Zellen infolge des Entweichens eines Treibmittelgases. Die Substratoberfläche, bei der es sich um die entgegengesetzte Seite zu der mit dem Hautmaterial laminierten Seite handelte, hatte im Aussehen streifenartige Fehler durch das Ausgasen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels mit einem Hautmaterial und ei­ nem mit dem Hautmaterial in einem Stück laminierten thermoplastischen Harzschaum, wobei das Verfahren eine Form mit einem Patrizen- und einem Matrizenformteil ver­ wendet, die zueinander gleitfähig sind und deren Hohl­ raumabstand (t) einstellbar ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte (1) bis (5) aufweist:

• (1) einen Hautmaterial-Zufuhrschritt zum Zuführen eines Hautmaterials (30), wobei das Matrizen- und Patri­ zenformteil (23, 25) geöffnet sind;
• (2) einen Harzeinspritzschritt mit den folgenden Schritten: enges Aneinanderführen des Patrizenform­ teils (25) und Matrizenformteils (23), damit t ein Harzeinspritzabstand unter (C+5) mm wird (C ist die Dicke des Hautmaterials vor Formgebung), und Ein­ spritzen eines treibmittelhaltigen geschmolzenen Harzes (33) auf Polyolefinbasis durch eine im Pa­ trizen- (25) oder Matrizenformteil (23) vorgesehene Harzzufuhröffnung zwischen das Hautmaterial (30) und das Formteil;
• (3) einen Preßschritt zum Formen des eingespritzten Harzes auf Polyolefinbasis durch dessen Einfüllen bis zu einem Ende eines Formhohlraums, indem t durch Pressen kleiner als der Harzeinspritzabstand gemacht wird, und gleichzeitigen Laminieren des Hautmaterials (30) in einem Stück mit dem Harz (33) auf Polyolefinbasis;
• (4) einen Schäumungsschritt zum Bilden eines geschäum­ ten thermoplastischen Harzformartikels durch Bilden einer Schaumschicht mittels Aufschäumen des in sei­ nem geschmolzenen Zustand eingespritzten Harzes auf Polyolefinbasis durch Vergrößern von t nach dem Ab­ schluß der Formgebung des Harzes auf Polyolefinba­ sis; und
• (5) einen Abkühlungs- und Entformungsschritt mit den folgenden Schritten: Abkühlen des geschäumten ther­ moplastischen Harzformartikels in der Form, an­ schließendes Öffnen der Form und Entnehmen des ge­ schäumten thermoplastischen Harzes.

2. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels nach Anspruch 1, wobei das Hautmaterial eine Polsterschicht mit einem Elastizitäts­ modul aus Druckversuchen von höchstens 0,3 MPa und eine Rückschicht aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels nach Anspruch 2, wobei die Rückschicht des Hautmaterials ein Vlies ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einem Schritt zum Pressen durch leichtes Reduzieren von t nach dem Abschluß des Schäumungs­ schritts (4).

5. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Harz auf Polyolefinbasis ein Harz auf Poly­ propylenbasis ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermopla­ stischen Harzformartikels nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Matrizen- oder das Patrizenformteil einen vorsprungbildenden Hohlraum hat.

7. Produkt, das durch das Verfahren zur Herstellung eines geschäumten thermoplastischen Harzformartikels nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt ist.

8. Geschäumter thermoplastischer Harzformartikel, der ein als Verkleidung geformter, geschäumter thermoplastischer Harzformartikel mit einem Substrat und einem auf dem Substrat stehenden Vorsprung ist, wobei der Vorsprung ein mittleres Verschäumungsverhältnis von höchstens dem 1,1fachen hat und das Substrat ein mittleres Verschäu­ mungsverhältnis von mindestens dem 1,3fachen hat.

9. Geschäumter thermoplastischer Harzformartikel nach An­ spruch 8, wobei eine Hautmaterialschicht auf einer Ober­ fläche des Substrats vorgesehen ist.

10. Geschäumter thermoplastischer Harzformartikel nach An­ spruch 8 oder 9, wobei das thermoplastische Harz ein Harz auf Polypropylenbasis ist.

11. Geschäumter thermoplastischer Harzformartikel nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das thermoplastische Harz ein Harz auf Polypropylenbasis mit einer Schmelzfließge­ schwindigkeit (MFR: g/10 min) von mindestens 15 ist.