DE10116508A1 - Geformtes Harzlaminat und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Ein geformtes Harzlaminat (20) mit hervorragender Dimensionsgenauigkeit und Festigkeit in einem Knick- oder Biegebereich (R) und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der durchschnittliche Durchmesser kleiner Zellen (24b) in einer Zone auf der Seite einer Harzabdeckung (4a), die eine Oberflächenschicht (4) bildet, ist kleiner als der durchschnittliche Durchmesser großer Zellen (24a) in einer Zone (W1) auf einer Seite einer Basis-Harzkomponente (2a), die eine Basisschicht (2) bildet. Eine solche Komponente wird als geschäumte Harzkomponente (22a) verwendet, die eine Zwischenschicht (22) des Harzlaminats (20) bildet. Nachdem die Basis-Harzkomponente (2a) mit einer Formmaschine hergestelltist, wird sie an einer Patrize (6) einer anderen Formmaschne gehalten. Ein durch Vereinen der geschäumten Harzkomponente (22a) und der Harzabdeckung (4a) gebildetes flachstückförmiges Laminat (38) wird zwischen der Basis-Harzkomponente (2a) und einer Matrize (7) der Formmaschine angeordnet. Anschließend wird die Formmaschine geschlossen. Das flachstückförmige Laminat (38) und die Basis-Harzkomponente (2a) werden in einem Hohlraum (8) vereint, wobei das Gas in dem Hohlraum (8) evakuiert wird, um dadurch das flachstückförmige Laminat (38) zu formen.

Description

Die Erfindung betrifft ein geformtes Harzlaminat und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Speziell betrifft die Erfindung ein geformtes Harzla­ minat mit hervorragender Dimensionsgenauigkeit sowie Festigkeit in einem Biegebereich oder einem gekrümmten Bereich des Formteils. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines solchen geformten Harzlaminats.

Fig. 10 zeigt in einer schematischen Vertikal-Schnittansicht sowie einer vergrößerten Detaildarstellung Hauptbestandteile eines geformten Harzla­ minats, welches dem Stand der Technik entspricht. Das Harzlaminat 1 enthält eine Basisschicht 2, eine Zwischenschicht 3 und eine Oberflä­ chenschicht 4, die in dieser Reihenfolge ausgebildet werden. Sämtliche Schichten 2 bis 4 bestehen aus Harzmaterialien. Von den genannten Schichten ist die Zwischenschicht 3 eine geschäumte Harzkomponente, in welcher Zellen 5 mit annähernd gleichen Durchmessern etwa gleichför­ mig verteilt sind.

Das geformte Harzlaminat 1 wird folgendermaßen hergestellt:
Zunächst wird eine Spritzgußmaschine geschlossen, anschließend wird geschmolzenes Harz (schmelzflüssiges Material) in einen Hohlraum der Spritzgießmaschine eingespritzt. Das geschmolzene Material wird abge­ kühlt und verfestigt, wodurch die Basis-Harzkomponente entsteht, beste­ hend aus einem geformten Harzwerkstück.

Anschließend erfolgt ein Öffnen der Form, und die Basis-Harzkompo­ nente wird entnommen und auf ein erstes Formteil einer Vakuum-Form­ maschine gebracht. In diesem Zustand wird auf die Oberfläche der Basis- Harzkomponente ein Klebstoff aufgebracht.

Danach wird ein flachstückförmiges Laminat, bestehend aus einer ge­ schäumten Harzkomponente und einer Harzabdeckung, die mit der ge­ schäumten Harzkomponente zusammengefügt ist, zwischen der Basis- Harzkomponente und einem zweiten Formteil der Vakuum-Form­ maschine plaziert, so daß die geschäumte Harzkomponente der Basis- Harzkomponente gegenüberliegt. Dann wird die Form geschlossen. Als Ergebnis wird das flachstückförmige Laminat grob gebogen und ver­ formt, entsprechend der Form des Formteils.

Mit Hilfe des Formteils, welches sich in seitlicher Anlage an dem flach­ stückförmigen Formteil befindet, wird das Gas aus dem Hohlraum eva­ kuiert, so daß in dem Hohlraum ein Unterdruck entsteht. Hierdurch kann das flachstückförmige Laminat innigen Kontakt mit dem Formteil erlan­ gen. Demzufolge wird das flachstückförmige Laminat formgenau gebo­ gen und verformt in Entsprechung der Gestalt des Formteils, wobei sich ein Kristel- oder Körnungsmuster auf die Oberflächenschicht überträgt. Damit ist ein gebogener oder geknickter Abschnitt R (siehe Fig. 1) gebildet, der eine vorbestimmte Oberflächengestalt und ein vorbestimm­ tes Biegeverhältnis besitzt.

Nach der Vakuum-Bildung zur Beseitigung von Gas aus dem Hohlraum wird Druckgas über zuvor in dem Formteil, mit dem das flachstückför­ mige Laminat in Berührung gelangt, ausgebildete Kanäle in den Hohl­ raum eingeleitet, wobei alternativ diese Kanäle auch zur Atmosphäre hin offen sein können, und durch Gasansauglöcher, die zuvor in der Basis- Harzkomponente sowie dem damit in engem Kontakt stehenden Formteil ausgebildet wurden, wird das Gas in dem Hohlraum evakuiert. Hierdurch wird die geschäumte Harzkomponente in Richtung der Basis-Harzkom­ ponente gerichtet und gedrückt. Hierdurch werden die geschäumte Harz­ komponente und die Basis-Harzkomponente fest miteinander über den Klebstoff vereint.

Schließlich wird die Form geöffnet, nachdem die Zufuhr des Druckgases zu dem Hohlraum abgeschlossen und die Evakuierung des Hohlraums beendet ist. Man erhält hierdurch ein geformtes Harzlaminat 1, welches die Basisschicht 2 aus der Basis-Harzkomponente, die Zwischenschicht 3 aus der geschäumten Harzkomponente und die aus der Harzabdeckung bestehende Oberflächenschicht 4 enthält. Die Basisschicht 2, die Zwi­ schenschicht 3 und die Oberflächenschicht 4 sind in dieser Reihenfolge miteinander vereint.

Das in der oben beschriebenen Weise erzeugte geformte Harzlaminat 1 wird als Armaturenbrett, als Stoßstange für ein Kraftfahrzeug oder der­ gleichen verwendet.

Bei dem oben beschriebenen, zum Stand der Technik gehörigen Ver­ fahren zum Erzeugen eines geformten Harzlaminats kann es an dem Biege- oder Knickbereich R des geformten Harzlaminats zu der Entste­ hung eines Schrumpf-Hohlraums kommen, oder die Festigkeit des gebo­ genen Bereichs R kann unzureichend sein. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Duktilität der geschäumten Harzkomponente, die schließ­ lich die Zwischenschicht 3 bildet, gering ist. Aus diesem Grund wird die geschäumte Harzkomponente 3a in unzureichendem Maß ausgedehnt und in Längsrichtung verformt, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wenn das flach­ stückförmige Laminat in enge Berührung mit der Form tritt, indem innerhalb des Formhohlraums ein Unterdruck erzeugt wird, um den Biegeabschnitt R zu bilden. Da außerdem die Harzabdeckung 4a mit der geschäumten Harzkomponente 3a vereint ist, sind Ausdehnung und Län­ gung der Harzabdeckung 4a stark beschränkt. Der Schrumpf-Hohlraum erscheint an dem Biegeabschnitt R auch aus diesem Grund.

In Fig. 11 bedeutet Bezugszeichen 2a die Basis-Harzkomponente, aus der die Basisschicht 2 gebildet wird. Bezugszeichen 6, 7 bedeuten eine Patrize bzw. eine Matrize, die Bestandteil der nicht dargestellten Vak­ kum-Formmaschine sind. Der Hohlraum 8 wird gebildet, wenn die bei­ den Formteile 6 und 7 fest geschlossen werden. Bezugszeichen 9 und 10 bedeuten Gasansauglöcher, die in dem Patrizenformteil 6 bzw. dem Matrizenformteil 7 ausgebildet sind. Bezugszeichen 11 kennzeichnet Löcher in der Basis-Harzkomponente 2a, die mit den Gasansauglöchern 2 des Patrizenformteils 6 kommunizieren.

Weil die geschäumte Harzkomponente 3a an dem Biegebereich R expan­ diert und in die Länge verformt wird, wird dort die Wandstärke der geschäumten Harzkomponente 3a gering. Die Festigkeit des Biegebe­ reichs R nimmt folglich im Vergleich zu den flachen Bereichen ab. Außerdem kann es zu einem Riß 12 kommen, wenn die Zelle 5 vergrö­ ßert wird, wobei die Zellen 5 verformt und miteinander in Verbindung gebracht werden. Hierdurch wird die Festigkeit des Biegebereichs R weiter verringert.

Das Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlaminats gemäß Stand der Technik ist also mit dem Problem behaftet, daß es nicht mit zufrie­ denstellender Ausbeute ein geformtes Harzlaminat 1 liefern kann, wel­ ches eine hervorragende Dimensionsgenauigkeit und Festigkeit in einem Eckbereich oder Knickbereich aufweist.

Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 9-12762 zeigt eine geschäumte Harzkomponente, bei der der Durchmesser der Zellen in einem Mittel­ bereich größer ist als die Zellen in dem Bereich einer Oberflächen­ schicht. Wenn gemäß dieser Schrift die geschäumte Harzkomponente mit einem Oberflächen-Beschichtungsmaterial aus einem Harz-Material oder einem Tuch bei hoher Temperatur zusammengefügt wird, kommt es nicht zu einer Unregelmäßigkeit in der geschäumten Harzkomponente. Hier­ durch erhält man ein Laminat, bei dem keine Luft in den Raum zwischen dem Oberflächen-Beschichtungsmaterial und der geschäumten Harzkom­ ponente gelangt.

Gemäß der oben erwähnten Patentschrift geht man davon aus, daß eine detaillierte Auswertung für den Fall vorliegt, daß eine einzelne ge­ schäumte Harzkomponente einem Vakuum-Formvorgang unterzogen wird. Allerdings gibt es keine Versuche zum Durchführen eines Vakuum-Formverfahrens für das Oberflächen-Beschichtungsmaterial und die geschäumte Harzkomponente als einstückiges Element. Aus diesem Grund gibt es auch keine Versuche, das Auftreten des Schrumpfungs- Hohlraums an dem Oberflächen-Beschichtungsmaterial zu unterdrücken.

Mit anderen Worten: bislang gibt es keine Methode zur Unterdrückung des Auftretens des schrumpfungsbedingten Hohlraums an der Oberflä­ chenschicht 4, wenn die geschäumte Harzkomponente 3a und die Harz­ abdeckung 4a als ein zusammenhängendes Teil in der oben beschriebenen Weise einem Vakuum-Formvorgang unterzogen werden.

Die vorliegende Erfindung soll die oben angesprochenen Probleme behe­ ben. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein geformtes Harzlaminat (Harz- Laminatformteil) und ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben, bei dem ein Biege- oder Knickbereich mit guter Dimensionsgenauigkeit gebildet wird, wobei dieser Biege- oder Knickbereich auch hervorra­ gende Festigkeit besitzt.

Erfindungsgemäß wird ein geformtes Harzlaminat geschaffen, welches gebildet wird durch Vereinen einer Harzabdeckung und einer Basis-Harz­ komponente, welche an einem Formteil einer Formmaschine gehalten werden, wobei eine geschäumte Harzkomponente in einem Hohlraum der Formmaschine eingefügt ist. Die Harzabdeckung und die geschäumte Harzkomponente werden durch Entfernen von Gas aus dem Hohlraum geformt. Das geformte Harzlaminat enthält eine Basisschicht aus der Basis-Harzkomponente, eine Zwischenschicht aus der geschäumten Harz­ komponente, und eine Oberflächenschicht aus der Harzabdeckung in dieser Reihenfolge. Ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen, die sich in einer Zone der Zwischenschicht auf der Seite der Oberflächen­ schicht befinden, ist kleiner als der durchschnittliche Durchmesser von Zellen in einem Bereich auf der Seite der Basisschicht. Die geschäumte Harzkomponente kann zuvor mit der Harzabdeckung zusammengefügt werden. Alternativ kann die geschäumte Harzkomponente sowohl mit der Harzabdeckung als auch mit der Basis-Harzkomponente innerhalb des Hohlraums zusammengefügt werden. Das vorerwähnte Gas enthält natür­ lich auch Luft. Der durchschnittliche Durchmesser bedeutet hier einen Wert, der sich so bestimmt, daß kleine Quader von 1 mm³ als Kunst­ stoffblöcke ausgeschnitten werden, die die Zone auf der Seite der Ober­ flächenschicht bzw. die Zone auf der Seite der Basisschicht in einem flachen Bereich der Zwischenschicht bilden, wobei die Durchmesser sämtlicher Zellen mit Ausnahme durchschnittener Zellen auf einer Seite jedes Quaders in ihrer Gesamtheit gemessen werden, um deren Summe festzustellen, und die Summe dann durch die Anzahl der gemessenen Zellen dividiert wird.

Innerhalb der geschäumten Harzkomponente des geformten Harzlaminats ist der durchschnittliche Durchmesser der Zellen im Bereich der Zwi­ schenschicht auf der Seite der Oberflächenschicht kleiner als der durch­ schnittliche Durchmesser von Zellen, die sich in dem Bereich auf der Seite der Basisschicht befinden. Folglich wird das Auftreten eines schrumpfungsbedingten Hohlraums in dem gebogenen oder abgewinkel­ ten Bereich oder einem Kurvenabschnitt deutlich verringert oder gar unterdrückt. Das heißt: der Biege- oder Knickabschnitt wird mit hoher Dimensionsgenauigkeit ausgebildet. Da der Bereich der geschäumten Harzkomponente auf der Seite der Oberflächenschicht eine hervorragende Duktilität besitzt, verbessert sich die Festigkeit des Knick- oder Kurven­ bereichs im Vergleich zu dem geformten Harzlaminat, welches nach dem Stand der Technik gefertigt wird.

Vorzugsweise beträgt der durchschnittliche Durchmesser der Zellen im Bereich der Zwischenschicht auf der Seite der Oberflächenschicht 1/20 bis 3/4 des durchschnittlichen Durchmessers von Zellen in der Zwischen­ schicht im Bereich auf der Seite der Basisschicht. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Dimensionsgenauigkeit und die Festigkeit des gebo­ genen Bereichs durch diese Ausgestaltung zuverlässig gewährleistet wird.

Bevorzugt beträgt die Dicke der Zone auf der Seite der Basisschicht 1/6 bis 1/2 der Dicke der Zone auf der Seite der Oberflächenschicht. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Schrumpfungs-Hohlraum sich bevor­ zugt dann ausbildet, wenn seine Dicke weniger als 1/6 beträgt. Beträgt die Dicke hingegen mehr als 1/2, so sind die Kosten zum Herstellen der geschäumten Harzkomponente und des geformten Harzlaminats hoch.

Vorzugsweise ist das Harz zur Bildung der Zone auf der Seite der Ober­ flächenschicht vernetzt, weil hierdurch die Festigkeit des Knick- oder Kurvenabschnitts zusätzlich gesteigert wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Harzlaminats mit folgenden Schritten geschaf­ fen: einen ersten Schritt des Formens einer Basis-Harzkomponente aus einem geformten Harzwerkstück unter Einsatz einer ersten Formmaschi­ ne; einen zweiten Schritt des Anordnens einer Harzabdeckung zwischen der Basis-Harzkomponente, die an einem ersten Formteil einer zweiten Formmaschine gehalten wird, und einem zweiten Formteil, wobei eine geschäumte Harzkomponente dazwischenliegt; einen dritten Schritt des Form-Schließens der zweiten Formmaschine; einen vierten Schritt des Formens der Harzabdeckung durch Evakuieren von Gas aus dem Hohl­ raum der zweiten Formmaschine mit Hilfe des zweiten Formteils dieser zweiten Formmaschine; und einen fünften Schritt des Bildens der ge­ schäumten Harzkomponente und des Vereinens der Basis-Harzkompo­ nente und der Harzabdeckung miteinander, wobei die geschäumte Harz­ komponente dazwischenliegt, indem aus dem Hohlraum Gas evakuiert wird mit Hilfe des Formteils der zweiten Formmaschine, an welchem die Basis-Harzkomponente gehalten wird, und der Basis-Harzkomponente selbst; wobei das geformte Harzlaminat, umfassend eine aus der Basis- Harzkomponente bestehenden Basisschicht, eine aus der geschäumten Harzkomponente bestehenden Zwischenschicht und eine aus der Harz­ abdeckung gebildete Oberflächenschicht, in dieser Reihenfolge gebildet wird. Dabei ist ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen in einem Bereich auf der Seite der Harzabdeckung kleiner als ein durchschnitt­ licher Durchmesser von Zellen im Bereich auf der Seite der Basis-Harz­ komponente, wobei diese Komponente als geschäumte Harzkomponente mit den Zellen dient.

Wird das oben beschriebene Material als geschäumte Harzkomponente verwendet, so besitzt die Zone dieser Komponente auf der Seite der Harzabdeckung eine hervorragende Duktilität im Vergleich zu der Zone auf der Seite der Basis-Harzkomponente. Wenn also das Harzlaminat- Formteil mit dem abgeknickten, abgewinkelten oder gekrümmten Bereich hergestellt wird, so wird der Bereich auf der Seite der Harzabdeckung ausgedehnt und länglich verformt. Hierdurch wird das Auftreten der Schrumpfungs-Ausnehmung in diesem gebogenen oder gekrümmten Bereich deutlich unterdrückt.

Darüber hinaus werden die Zellen in dem gekrümmten oder geknickten Bereich nur geringfügig ausgedehnt. Deshalb wird das Zustandekommen von Rissen, die sich sonst in den untereinander verbundenen Zellen ausbilden würden, deutlich unterdrückt. Es ist also möglich, ein geform­ tes Harzlaminat zu erhalten, bei dem die Festigkeit des abgewinkelten, abgeknickten oder gekrümmten Bereichs im Vergleich zu dem geformten Harzlaminat nach dem Stand der Technik deutlich gesteigert ist.

Der oben beschriebene Effekt läßt sich ganz deutlich an einem scharf abgeknickten oder abgewinkelten Bereich feststellen. Selbst wenn das geformte Harzlaminat eine Gestalt erhält, in der sich eine scharf abge­ winkelte Stelle befindet, so kann man dennoch ein geformtes Harzlaminat mit hoher Qualität und hervorragender Festigkeit erhalten, bei dem es keinen schrumpfungsbedingten Hohlraum an der Oberflächenschicht des Biegebereichs gibt.

In dem zweiten Schritt wird vorzugsweise ein Laminat verwendet, bei dem die geschäumte Harzkomponente und die Harzabdeckung vorab miteinander vereint wurden. Der Grund hierfür liegt darin, daß das geformte Harzlaminat wirtschaftlich gefertigt werden kann, da die An­ zahl von Formvorgängen kleiner ist als dann, wenn man sowohl die geschäumte Harzkomponente als auch die Harzabdeckung individuell herstellt und zusammenbringt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Vertikal-Schnittansicht eines geformten Harzla­ minats gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Kreisausschnitts C1 gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Kreisausschnitts C2 in Fig. 1;

Fig. 4 eine Vertikal-Schnittansicht einer Formmaschine, in der - bei teilweise weggelassenen Teilen der Maschine - eine Basis-Harzkompo­ nente vorbereitet wird;

Fig. 5 eine Vertikal-Schnittansicht mit teilweise weggelassenen Teilen einer Anordnung, bei der ein flachstückförmiges Laminat zwischen der Basis-Harzkomponente und einer Matrize angeordnet wird, wobei unter­ halb dieser Darstellung eine vergrößerte Ansicht von Hauptbestandteilen des flachstückförmigen Laminats veranschaulicht sind;

Fig. 6 eine Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, bei der Gas aus den inneren Hohlräumen der Formmaschine evakuiert wird;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht von Hauptbestandteilen eines Kreisaus­ schnitts C3 in Fig. 6;

Fig. 8 eine Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, in der komprimier­ tes Gas über den Matrizen-Formteil in das Innere von Hohlräumen gelei­ tet wird und das Gas aus dem Inneren der Hohlräume über ein Patrizen- Formteil abgeleitet wird;

Fig. 9 eine schematische Vertikal-Schnittansicht des fertigen geformten Harzlaminats;

Fig. 10 eine schematische Vertikal-Schnittansicht eines geformten Harz­ laminats gemäß Stand der Technik mit einer darunter gezeigten Detail­ darstellung; und

Fig. 11 eine Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, bei der Gas aus dem Inneren eines Hohlraums im Zuge der Fertigung des geformten Harzlaminats nach Fig. 10 evakuiert wird.

Bei der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfin­ dung werden für gleiche und ähnliche Teile, die bereits in Verbindung mit den Fig. 10 und 11 erläutert wurden, entsprechende Bezugszei­ chen verwendet.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch ein geformtes Harzlaminat oder Harzlaminat-Formteil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das geformte Harzlaminat 20 enthält eine Basisschicht 2, eine Zwischenschicht 22 und eine Oberflächenschicht 4, die in dieser Reihenfolge miteinander vereint werden. Jede der Schichten 2, 22 und 4 besteht aus einem Harzmaterial. Die Zwischenschicht 22 ist eine geschäumte Harzkomponente aus beispielsweise Polypropylen- (PP-)Harz oder Polyethylen-(PE-)Harz. Das Material für die Basisschicht 2 ist zum Beispiel ein PP-Harz oder ein Acrylnitrilbutadien-Styrol-Copo­ lymer-(ABS-)Harz. Das Material der Oberflächenschicht 4 ist beispiels­ weise ein thermoplastisches Polyolefin-(TPO-)Harz, Polyvinylchlorid (PVC) oder ABS-Harz. In dieser Anordnung beträgt das Verhältnis der Dicken der Basisschicht 2, der Zwischenschicht 22 und der Oberflächen­ schicht 4 vorzugsweise 2 bis 6 : 2 bis 6 : 0,3 bis 1.

Der Kreisbereich C in Fig. 1 ist vergrößert in Fig. 2 dargestellt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Zwischenschicht 22 unterteilt in eine Zone W1, in der eine Mehrzahl großer Zellen 24a vorhanden ist, die im wesentlichen gleichförmig verteilt sind, und eine Zone W2, in der meh­ rere kleine Zellen 24b mit einem kleineren durchschnittlichen Durch­ messer als die großen Zellen 24c vorhanden sind, wobei auch die kleine­ ren Zellen im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind. Die Zone W1 befindet sich auf der Seite der Basisschicht 2, die Zone W2 befindet sich auf der Seite der Oberflächenschicht 4. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Dicke der Zone W2 etwa 1/2 der Dicke der Zone W1.

Die Durchmesser der jeweiligen großen Zellen 24a sind untereinander im wesentlichen gleich. Der durchschnittliche Durchmesser der großen Zellen 24a beträgt üblicherweise etwa 1/20 bis 2/10 der Dicke der Zwi­ schenschicht 22.

In ähnlicher Weise sind auch die Durchmesser der jeweiligen kleinen Zellen 24b etwa gleich groß. Der durchschnittliche Durchmesser der kleinen Zellen 24b beträgt etwa 1/20 bis 3/4 des durchschnittlichen Durchmessers der großen Zellen 24a.

Es heißt: wenn die Dicke der Zwischenschicht 22 beispielsweise etwa 3 mm beträgt, ist die Zone W1 etwa 2 mm dick, die Dicke der Zone W2 beträgt etwa 1 mm, der durchschnittliche Durchmesser der großen Zellen 24a beträgt etwa 0,15 bis etwa 0,9 mm, und der durchschnittliche Durchmesser der kleinen Zellen 24b beträgt etwa 0,0075 bis 0,675 mm. Ein durch einen Kreis C2 in Fig. 1 eingekreister Bereich, das heißt ein Biegeabschnitt R des geformten Harzlaminats 20, ist in Fig. 3 vergrö­ ßert dargestellt. Wie sich deutlich aus Fig. 3 ergibt, tritt ein durch Schrumpfung bedingter Hohlraum in dem Biegeabschnitt R nicht in Erscheinung, und außerdem wird auch kein Riß gebildet, da die kleinen Zellen 24b in der Nähe des Biegeabschnitts R geringfügig ausgedehnt sind.

Im folgenden soll ein Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlami­ nats 20 erläutert werden. Das Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlaminats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt einen ersten Schritt S1 zum Formen einer Basis-Harzkomponente aus einem geformten Harzwerkstück durch Einsatz einer ersten Formma­ schine; einen zweiten Schritt S2, bei dem eine Harzabdeckung zwischen der Basis-Harzkomponente, die an dem ersten Formteil einer zweiten Formmaschine gehalten wird, und einem zweiten Formteil, wobei da­ zwischen eine geschäumte Harzkomponente liegt; einen dritten Schritt S3, bei dem die zweite Formmaschine geschlossen und zusammenge­ klemmt wird; einen vierten Schritt, bei dem die Harzabdeckung geformt wird, indem in einem Hohlraum der zweiten Formmaschine mit Hilfe des zweiten Formteils dieser zweiten Formmaschine ein Unterdruck erzeugt wird; und einen fünften Schritt S5, bei dem die geschäumte Harzkomponente dadurch geformt wird, daß in dem Hohlraum ein Un­ terdruck erzeugt wird unter Zuhilfenahme des Formteils der zweiten Formmaschine, an welchem die Basis-Harzkomponente gehalten wird, und der Basis-Harzkomponente selbst.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, dient eine nicht dargestellte Spritzgießma­ schine (erste Formmaschine) zum Formen der Basis-Harzkomponente 2a in dem ersten Schritt S1. Die nicht dargestellte Spritzgießmaschine be­ sitzt ein unteres Formteil 30 und ein oberes Formteil 32, die aufeinander zubewegbar und voneinander wegbewegbar abrückbar sind, indem ein nicht dargestellter Aktuator betätigt wird. Genauer: das untere Formteil 30 und das obere Formteil 32 können in enge Berührung miteinander treten, wobei sie Formhohlräume 34, 34 bilden. Anschließend wird schmelzflüssiges Material, zum Beispiel schmelzflüssiges PP-Harz oder ABS-Harz, von einer nicht dargestellten Einspritzvorrichtung einge­ spritzt. Das schmelzflüssige Material gelangt in die Hohlräume 34, 34 über nicht dargestellte Kanäle. Durch Abkühlen und Verfestigen des geschmolzenen Materials erhält man zwei Basis-Harzformteile 2a und 2b.

Bei diesem Vorgang ist das untere Formteil 30 mit mehreren nicht darge­ stellten Vorsprüngen ausgestattet. Hierdurch werden, wie noch unten näher erläutert wird, Löcher 11 (vergleiche Fig. 3) in denjenigen Berei­ chen der Basis-Harzkomponenten 2a und 2b gebildet, die jenen Vor­ sprüngen entsprechen.

Anschließend werden gemäß Fig. 5 die Basis-Harzkomponenten 2a und 2b gegen ein Patrizen-Formteil 6 einer nicht dargestellten Vakuum-Form­ maschine (zweite Formmaschine) gehalten, entsprechend dem zweiten Schritt S2. In diesem Zustand wird ein (nicht gezeigter) Klebstoff auf die Oberflächen der Basis-Harzkomponenten 2a, 2b aufgebracht.

Ein flachstückförmiges Laminat 38, bestehend aus einer geschäumten Harzkomponente 22a und einer Harzabdeckung 4a, die an die ge­ schäumte Harzkomponente 22a angeformt ist, wird zwischen den Basis- Harzkomponenten 2a, 2b, die an dem Patrizen-Formteil 6 gehalten wer­ den, und ein Matrizen-Formteil 7 (siehe Fig. 5) angeordnet. Wie in der vergrößerten Teildarstellung der Fig. 5 zu sehen ist, wird das flach­ stückförmige Laminat 38 derart angeordnet, daß die geschäumte Harz­ komponente 22a der Basis-Harzkomponente 2a gegenüberliegt. Wie deutlich aus der vergrößerten Darstellung der Hauptbestandteile gemäß Fig. 5 erkennbar ist, wird als geschäumte Harzkomponente 22a eine Komponente verwendet, die unterteilt ist in die Zone W1, in der sich große Zellen 24a befinden, und eine Zone W2, in der sich kleine Zellen 24b befinden, deren durchschnittlicher Durchmesser kleiner ist als derje­ nige der großen Zellen 24a.

Bei dieser Ausführungsform wird das flachstückförmige Laminat 38 beispielsweise folgendermaßen hergestellt:
Zunächst werden ein in Form von Pellets vorliegendes PP-Harz oder PE- Harz und ein abbaubares Aufschäummittel in einem Mischer vermengt, um ein Gemisch zu erhalten, das extrudiert wird zu einem Flachstück, das dann als flachstückförmiges Werkstück verwendbar ist.

Anschließend wird sukzessive ein Elektronenstrahl auf eine Frontfläche des flachstückartigen Formteils gelenkt, bis eine vorbestimmte Zeit­ spanne verstrichen ist. Dann wird das gesamte flachstückartige Formteil einer Wärmebehandlung unterzogen. Bei diesem Vorgang wird das flach­ stückförmige Werkstück in einen Bereich unterteilt, in welchem die Zellen groß werden (der Bereich aus Harz mit geringem Grad an Ver­ netzung) und einen Bereich, in welchem Zellen relativ widerstrebend wachsen (ein Bereich aus Harz mit einem hohen Grad an Vernetzung). Aus diesem Grund ist die so gewonnene geschäumte Harzkomponente 22a in zwei Zonen W1 und W2 unterteilt, in denen der durchschnittliche Durchmesser unterschiedlich ist (vergleiche die Hauptbestandteile in der vergrößerten Darstellung der Fig. 5). Derjenige Bereich des Harzes, in dem ein geringes Maß an Vernetzung stattfindet, wird zu der Zone W1 mit den großen Zellen 24a. Hingegen wird derjenige Bereich des Harzes, wo es ein hohes Maß an Vernetzung gibt, zu der Zone W2 mit den kleinen Zellen 24b, deren durchschnittliche Durchmesser kleiner als derjenige der großen Zellen 24a ist.

Während die geschäumte Harzkomponente 22a in der oben beschriebenen Weise vorbereitet wird, wird die Harzabdeckung 4a folgendermaßen hergestellt: pelletförmiges TPO-Harz, PVC-Harz, ABS-Harz oder der­ gleichen wird extrudiert oder kalandert, um die flachstückförmige Harz­ abdeckung 4a zu fertigen.

Anschließend wird die Harzabdeckung 4a auf der Seite der Zone W1 auf die geschäumte Harzkomponente 22a gelegt, und beide Bestandteile werden in einen Erwärmungsofen eingebracht, wobei sie von beiden Seiten unter Druck gesetzt werden, das heißt von der Seite der Zone W1 der geschäumten Harzkomponente 22a her und auch von der Seite der Harzabdeckung 4a, damit die beiden Teile in innigen Kontakt mitein­ ander gelangen. Innerhalb des Erwärmungsofens erfolgt eine Wärmebe­ handlung, und somit verschmelzen sich die geschäumte Harzkomponente 22a und die Harzabdeckung 4a. Im Ergebnis erhält man das flachstück­ förmige Laminat 38.

Dieses flachstückförmige Laminat 38 wird zwischen die Basis-Harz­ komponenten 2a, 2b und den Matrizen-Formteil 7 gebracht, was dem zweiten Schritt S2 entspricht. Anschließend daran wird der nicht darge­ stellte Aktuator in Gang gesetzt, um das Matrizen-Formteil 7 nach unten zu bewegen, was dem dritten Schritt S3 entspricht. Das Matrizen-Form­ teil 7 und das Patrizen-Formteil 6 werden dann miteinander gekoppelt im geschlossenen Zustand, wie in Fig. 6 gezeigt ist, um Hohlräume 8, 8 zu bilden. Während dieses Vorgangs wird das flachstückförmige Laminat 38 entsprechend der Form des Matrizen-Formteils 7 grob gebogen und verformt. Außerdem werden das flachstückförmige Laminat 38 und die Basis-Harzkomponenten 2a, 2b mit Hilfe des auf die Oberflächen der Basis-Harzkomponenten 2a und 2b aufgebrachten Klebstoffs miteinander verbunden.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, die eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs in der Nähe des Biegeabschnitts R darstellt, das heißt eines in Fig. 6 eingekreisten Abschnitts C3, ist das Patrizen-Formteil 6 mit Gasansaug­ löchern 9 in Bereichen ausgestattet, die den Löchern 11 der Basis-Harz­ komponenten 2a und 2b entsprechen. Das Matrizen-Formteil 7 ist eben­ falls mit Gasansauglöchern 10 ausgestattet. Die Gasansauglöcher 9 und 10 kommunizieren mit (nicht gezeigten) Ansaugleitungen, die an einen Ansauganschluß eines nicht dargestellten Evakuierungsmechanismus gekoppelt sind. Das Gas in den Hohlräumen 8, 8 der Vakuum-Formma­ schine läßt sich hierdurch evakuieren (unter Vakuum Setzen), indem das Gas über die Gasansauglöcher 9, 10 mit Hilfe des nicht dargestellten Evakuierungsmechanismus abgezogen wird.

Die Evakuierung über die Gasansauglöcher 9 oder 10 kann auch indivi­ duell ablaufen.

Im vierten Schritt S4 wird dann der nicht dargestellte Evakuierungsme­ chanismus veranlaßt, in den Hohlräumen 8, 8 befindliches Gas über die Gasansauglöcher 10 des Matrizen-Formteils 7 abzuziehen, demzufolge das Innere der Hohlräume 8, 8 unter Unterdruck gerät (siehe Fig. 6). Folglich wird das flachstückartige Laminat 38, das heißt die Vereinigung aus der Harzabdeckung 4a und der geschäumten Harzkomponente 22a, noch feiner durchgebogen und verformt, wobei das Material sich an die Innenform des Matrizen-Formteils 7 anlegt. Außerdem überträgt sich ein Kristel- oder Körnungsmuster von der Oberfläche des Matrizen-Formteils 7 deutlich auf die Harzabdeckung 4a.

Die Zone W2 der geschäumten Harzkomponente 22a (vergleiche die vergrößerte Darstellung der Hauptbestandteile in Fig. 5) besitzt eine hervorragende Duktilität aufgrund des Umstands, daß der durchschnitt­ liche Durchmesser der kleinen Zellen 24b in der Zone W2 gering ist. Wenn daher das flachstückförmige Laminat 38 angesaugt wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, macht die Zone W2 innigen Kontakt mit dem Matri­ zen-Formteil 7, wobei die Harzabdeckung 4a sich in einem Zustand an die Form anschmiegt, in der die kleinen Zellen 24b etwas ausgedehnt werden. Die Harzabdeckung 4a macht außerdem innigen Kontakt mit der Matrizenform 7. Dementsprechend gelangt das flachstückförmige Lami­ nat 38 in enge Berührung mit der Matrize 7, ohne daß es zu einem schrumpfungsbedingten Hohlraum kommt. Die Dimensionsgenauigkeit des gebogenen oder abgewinkelten Abschnitts R des geformten Harzlami­ nats 20 ist also im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert.

Außerdem werden die kleinen Zellen 24b nur geringfügig ausgedehnt. Deshalb kann das Zustandekommen möglicher Risse vermieden werden, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die kleinen Zellen 24 mögli­ cherweise als Ausgangspunkt für Risse dienen könnten. Darüber hinaus besteht die Zone W2 aus dem vernetzten Harz, wie oben erläutert wurde. Daher wird die Festigkeit des Biegeabschnitts R nicht gesenkt.

Im Schritt S5 wird anschließend gemäß Fig. 8 Druckgas über die Gas­ ansauglöcher 10 der Matrize 7 (Fig. 7) aus einem nicht dargestellten Druckgasvorrat in die Hohlräume 8, 8 eingeleitet. Alternativ kann man die Gasansauglöcher 10 zur Atmosphäre hin öffnen. In diesem Zustand dient der nicht dargestellte Evakuiermechanismus zur Evakuierung der Hohlräume 8, 8 über die Gasansauglöcher 9 der Patrize 6 und über die Löcher 11 in der Basis-Harzkomponente 2a, 2b. Dementsprechend wird die aufgeschäumte Harzkomponente 22a in enge Berührung gebracht und dauerhaft vereint mit den Basis-Harzkomponenten 2a, 2b, die von der Patrize 6 angezogen werden, wobei die Verbindung mit Hilfe des Kleb­ stoffs zustandekommt. Im Ergebnis werden zwei geformte Harzlaminat- Werkstücke 20, 20 gebildet, von denen jedes eine Basisschicht 2 aus der Basis-Harzkomponente 2a, der Zwischenschicht 22, gebildet durch die geschäumte Harzkomponente 22a, und der Oberflächenschicht 4, gebildet durch die Harzabdeckung 4a, besteht, wobei die Teile in dieser Reihen­ folge zusammengefügt sind.

Nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne werden die Zufuhr von Druckgas zu den Hohlräumen 8, 8 und das Evakuieren von Gas aus den Hohlräumen 8, 8 abgeschlossen, und die Form wird geöffnet. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, liegen anschließend zwei geformte Harz-Laminat­ werkstücke 20, 20 frei, die untereinander über ein flachstückförmiges Laminatstück des Laminats 38 verbunden sind.

Danach wird das die beiden Harzlaminate 20, 20 verbindende Laminat- Flachstück 38 geschnitten, und die Laminate werden einer Nachbehand­ lung unterzogen. Man erhält durch den oben beschriebenen Vorgang zwei geformte Harzlaminate 20, 20, die zueinander symmetrisch sind. Die jeweiligen Biege- oder Knickabschnitte der Laminate 20, 20 zeich­ nen sich durch hohe Dimensionsgenauigkeit und Festigkeit aus. Die Ausbeute bei der Fertigung der geformten Harzlaminate 20 ist hervor­ ragend.

Bei dieser Ausführungsform wird das flachstückförmige Laminat 38, in welchem die geschäumte Harzkomponente 22a und die Harzabdeckung 4a miteinander verbunden sind, mit der Basis-Harzkomponente 2a ver­ eint. Alternativ kann die geschäumte Harzkomponente 22a mit der Basis- Harzkomponente 2a vereint werden, um dann anschließend die Harz­ abdeckung 4a auf die geschäumte Harzkomponente 22a aufzubringen.

Außerdem besteht die Möglichkeit, das Schneiden des flachstückförmigen Laminats 38, welches die geformten Harzlaminate 20, 20 verbindet, innerhalb der Hohlräume 8, 8 auszuführen.

Das obige Ausführungsbeispiel wurde anhand des Knick- oder Eckbe­ reichs R erläutert. Allerdings tritt ein Schrumpf-Hohlraum möglicher­ weise auch in einem gekrümmten oder kurvenförmigen Abschnitt in Erscheinung. In diesem Fall kann durch die Erfindung auch die Festig­ keit eines gekrümmten Bereichs in hervorragender Weise erzielt werden.

Claims (4)

1. Geformtes Harzlaminat (20), hergestellt durch Zusammenfügen einer Harzabdeckung (4a) und einer an einem Formteil (6) einer Form­ maschine gehaltenen Basis-Harzkomponente (2a), wobei sich dazwischen in einem Hohlraum (8) der Formmaschine eine geschäumte Harzkom­ ponente (22a) befindet, und durch Formen der Harzabdeckung (4a) und der geschäumten Harzkomponente (22a) durch Abziehen von Gas aus dem Hohlraum (8), wobei das geformte Harzlaminat (20) aufweist:
eine Basisschicht (2) aus der Basis-Harzkomponente (2a), eine Zwischen­ schicht (22) aus der geschäumten Harzkomponente (22a) und eine Ober­ flächenschicht (4) aus der Harzabdeckung (4a) in dieser Reihenfolge, wobei ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen (24b) in einer Zone (W2) der Zwischenschicht (22) auf der Seite der Oberflächenschicht kleiner ist als ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen (24a), die sich in einer Zone (W1) auf der Seite der Basisschicht befinden.

2. Harzlaminat (20) nach Anspruch 1, bei dem der durchschnittliche Durchmesser der Zellen (24b) in der Zone (W2) der Zwischenschicht (22) auf der Seite der Oberflächenschicht 1/20 bis 3/4 des durchschnitt­ lichen Durchmessers der Zellen (24a) in der Zone (W1) der Zwischen­ schicht (22) auf der Seite der Basisschicht beträgt.

3. Verfahren zum Herstellen eines geformten Harzlaminats (20) umfas­ send:
einen ersten Schritt des Formens einer Basis-Harzkomponente (2a) aus einem geformten Harzwerkstück unter Verwendung einer ersten Form­ maschine;
einen zweiten Schritt des Anordnens einer Harzabdeckung (4a) zwischen der Basis-Harzkomponente (2a), die an einem ersten Formteil (6) einer zweiten Formmaschine gehalten wird, und einem zweiten Formteil (7), wobei sich dazwischen eine geschäumte Harzkomponente (22a) befindet;
einen dritten Schritt des Formschließens der zweiten Formmaschine; einen vierten Schritt des Formens der Harzabdeckung (4a) durch Evaku­ ieren von Gas aus einem Hohlraum (8) der zweiten Formmaschine mit Hilfe des zweiten Formteils (7) der zweiten Formmaschine; und
einen fünften Schritt des Formens der geschäumten Harzkomponente (22a) und des Vereinens der Basis-Harzkomponente (2a) und der Harz­ abdeckung (4a) mit dazwischenliegender geschäumter Harzkomponente (22a) durch Evakuieren von Gas aus dem Hohlraum (8) mit Hilfe des Formteils (6) der zweiten Formmaschine, auf welchem die Basis-Harz­ komponente (2a) gehalten wird, und der Basis-Harzkomponente (2a),
wobei das geformte Harzlaminat (20), welches eine Basisschicht (2) aus der Basis-Harzkomponente (2a), eine Zwischenschicht (22) aus der ge­ schäumten Harzkomponente (22a) und eine Oberflächenschicht (4) aus der Harzabdeckung (4a) in dieser Reihenfolge aufweist, gebildet wird; und
wobei als die geschäumte Harzkomponente (22a) eine Harzkomponente verwendet wird, in der ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen (24b) in einer Zone (W2) auf der Seite der Harzabdeckung kleiner ist als ein durchschnittlicher Durchmesser von Zellen (24a) in einer Zone (W1) auf der Seite der Basis-Harzkomponente.

4. Verfahren zum Herstellen eines geformten Harzlaminats (20) nach Anspruch 3, bei dem als geschäumte Harzkomponente (22a) eine Harz­ komponente verwendet wird, in der der durchschnittliche Durchmesser von Zellen (24b) in der Zone (W2) auf der Seite der Harzkomponente 1/20 bis 3/4 des durchschnittlichen Durchmessers von Zellen (24a) in de Zone (W1) auf der Seite der Basis-Harzkomponente beträgt.