DE102004034930A1

DE102004034930A1 - Verfahren zum Formen einer Fahrzeug-Verkleidungskomponente

Info

Publication number: DE102004034930A1
Application number: DE102004034930A
Authority: DE
Inventors: John D. Southgate Youngs; David J. Troy Dooley
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: International Automotive Components Group North America Inc
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2005-02-17
Also published as: US20050017404A1; GB0415506D0; GB2404611B; GB2404611A

Abstract

Ein Verfahren zum Ausbilden eines dekorativen Oberflächenmerkmals auf einem in einer Form geformten Artikel umfasst das Vorsehen einer Formanordnung. Die Formanordnung umfasst einen ersten Formteil mit einer strukturierten Oberfläche und einen zweiten Formteil, wobei der erste Formteil und der zweite Formteil gemeinsam einen Formhohlraum definieren. Ein erstes Material wird erhitzt und in den Formhohlraum eingeführt. Dann wird der Formhohlraum geschlossen. Ein zweites Material wird in den Formhohlraum eingeführt, sodass eine Prägung der strukturierten Oberfläche des ersten Formteils auf das erste Material übertragen wird, um einen Artikel mit einem dekorativen Oberflächenmerkmal zu bilden. Vorzugsweise wird beim Einführen des zweiten Materials in den Hohlraum eine Kraft auf das erste Material ausgeübt, sodass das erste Material in Kontakt mit der strukturierten Oberfläche des ersten Formteils gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeug-Verkleidungskomponenten wie etwa Armaturenbretter und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen von derartigen Fahrzeug-Verkleidungskomponenten.
Der Innenraum eines Fahrzeugs umfasst eine Vielzahl von Komponenten, um verschiedene Rahmenglieder, Instrumente und elektrische Einrichtungen zu bedecken, die im Innenraum eines Fahrzeugs angebracht sind. Beispiele für Verkleidungskomponenten sind Armaturenbretter, Türpaneele, Mittenkonsolen, Overhead-Konsolen und andere Innenpaneele zum Bedecken der Seiten, der Decke und von vertikalen Säulen der Rahmenglieder des Fahrzeugs.
Das Armaturenbrett ist allgemein unter der Windschutzscheibe angeordnet und an dem Rahmen des Fahrzeugs hinter dem Motorraum befestigt. Das Armaturenbrett umschließt verschiedene Fahrzeugkomponenten wie etwa elektrische Systeme, Lüftungssysteme, Audiosysteme, Instrumente und Anzeigen sowie Staufächer.

Herkömmlicherweise werden die Verkleidungskomponenten wie etwa Armaturenbretter aus Metall oder Kunststoff hergestellt und weisen starre äußere Flächen an der Ober- und Rückseite auf, die dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt sind. Die oberen und hinteren Flächen des Armaturenbretts sind in Reich- und Sichtweite der Fahrzeuginsassen. Zudem erwarten Verbraucher eine ästhetisch ansprechende Gestaltung von sichtbaren Oberflächen. Vorzugsweise müssen auch die taktilen Eigenschaften der Oberflächen ansprechend sein, sodass die Oberflächen weiche oder elastische Eigenschaften aufweisen und keine relativ starren Oberflächen sein sollten. In dem Bereich der oberen und unteren Flächen des Armaturenbretts wird deshalb gewöhnlich ein weiches Material über dem starren Strukturrahmen des Armaturenbretts vorgesehen.

In einem bekannten Verfahren zum Herstellen einer Polsterkomponente wie etwa eines Armaturenbretts wird zuerst ein starres Kunststoffsubstrat durch ein Spritzgießverfahren ausgebildet. Das starre Substrat wird allgemein derart geformt, dass es der allgemeinen Form des fertigen Armaturenbretts entspricht. Dann wird eine Prägung wie etwa eine Kunstlederprägung auf ein relativ weiches Material wie etwa Vinyl geprägt. Das Vinyl wird dann abgekühlt und/oder ausgehärtet, um ein relativ flexibles Deckmaterial vorzusehen. Das Deckmaterial wird dann später mittels eines Klebers oder auf andere Weise an dem starren Substrat befestigt, zum Beispiel durch ein als Vakuumformung bezeichnetes Verfahren. Mit diesem Herstellungsverfahren wird also ein Armaturenbrett mit einer Strukturfestigkeit, die hauptsächlich von dem starren Substrat stammt, und einem weicheren äußeren Deckschicht erzeugt.

Das Deckmaterial wird jedoch gewöhnlich gedehnt, wenn es auf den Konturen des starren Substrats aufgetragen wird, wodurch die Prägung des Deckmaterials unvorteilhaft gedehnt und verzerrt wird. Es besteht dementsprechend ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zum Ausbilden einer Prägung auf einem in einer Form geformten Artikel.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines dekorativen Oberflächenmerkmals auf einem in einer Form geformten Artikel. Das Verfahren umfasst das Vorsehen einer Formanordnung, die einen ersten Formteil mit einer strukturierten Oberfläche und einen zweiten Formteil umfasst, wobei der erste und der zweite Formteil gemeinsam einen Hohlraum erzeugen. Das erste Material wird dann erhitzt und in den Hohlraum eingeführt. Der Hohlraum der Form wird dann geschlossen. Ein zweites Material wird derart in den Hohlraum eingeführt, dass die Prägung einer strukturierten Oberfläche auf das erste Material übertragen wird, um einen Artikel mit einem dekorativen Oberflächenmerkmal oder einer Körnung auszubilden. Vorzugsweise wird bei der Einführung des zweiten Materials in den Hohlraum eine Kraft auf das erste Material ausgeübt, sodass das erste Material in Kontakt mit der strukturierten Fläche des ersten Formteils gedrückt wird.

Verschiedene Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann durch die folgende ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer Formanordnung, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei die Formanordnung in der geöffneten Position gezeigt ist.
2 ist eine schematische Querschnittansicht der Formanordnung von 1 in der geschlossenen Position, die eine Fahrzeugverkleidungskomponente mit einer dekorativen Oberfläche zeigt.
Die in den Zeichnungen durch das Bezugszeichen 10 angegebene Formanordnung ist für die Verwendung in Verbindung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgebildet. Die Formanordnung 10 umfasst einen ersten Formteil bzw. Formhohlraumteil 12, und einen zweiten Formteil bzw. Formkern 14. Der Formhohlraumteil 12 umfasst eine Hohlraumoberfläche 16, und der Formkern 14 umfasst eine entsprechende Formkernoberfläche 18. Der Formhohlraumteil 12 und der Formkern 14 können relativ zwischen einer geöffneten Position wie in 1 gezeigt und einer geschlossenen Position wie in 2 gezeigt bewegt werden. In der geschlossenen Position definieren der Formhohlraumteil 12 und der Formkern 14 einen Formhohlraum 20, wie am besten in 2 zu erkennen.
Obwohl nur schematisch in 1 und 2 gezeigt, sollte deutlich sein, das die Hohlraumfoberfläche 16 und die Kernoberfläche 18 eine beliebige gewünschte Form und Kontur aufweisen können. Der Formhohlraumteil 12 und der Formkern 14 sind vorzugsweise an den Druckplatten (nicht gezeigt) einer Presse (nicht gezeigt) wie etwa einer vertikalen oder horizontalen Formpresse befestigt, die eine entsprechende Druckkraft aufweist, um für das vorliegende Verfahren verwendet werden zu können.
Vorzugsweise ist die Hohlraumfläche 16 eine strukturierte Oberfläche. Unter einer strukturierten Fläche ist hier eine unregelmäßige oder regelmäßige nicht-glatte Oberfläche wie etwa ein Körnungsmuster, ein Rillenmuster, einer Dellenmuster, ein Lederprägungsmuster, ein Logomuster aus Buchstaben oder Ziffern, eine dekorative Prägung usw. zu verstehen.
Wie in 1 und 2 gezeigt, wird ein Artikel wie etwa eine Fahrzeugverkleidungskomponente durch die Formanordnung 10 ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform ist die beispielhafte Fahrzeugverkleidungskomponente als ein Armaturenbrett 22 gezeigt. Das Verfahren zum Herstellen eines Artikels gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf 1 und 2 in Bezug auf das Armaturenbrett 22 beschreiben, wobei jedoch deutlich sein sollte, dass das Verfahren für einen beliebigen Typ von Verkleidungskomponente oder für beliebige Teile von Fahrzeugkomponenten angewendet werden kann, die aus wenigstens zwei verschiedenen Materialien wie etwa einer Deckschicht und einem Substrat ausgebildet sind. Das Armaturenbrett 22 ist ein Beispiel für eine Verkleidungskomponente für die Befestigung in einem Innenraum eines Fahrzeugs. Andere Beispiele von Verkleidungskomponenten, die durch die vorliegende Erfindung ausgebildet werden können, sind Türpaneele, Mittenkonsolen, Overhead-Konsolen und andere Innenpaneele zum Bedecken der Seiten, der Decke und/oder von vertikalen Säulen der Rahmenglieder des Fahrzeugs.
Es ist zu beachten, dass gemäß dem nachfolgend beschriebenen Verfahren der Erfindung in einem ersten Verfahrensschritt eine geeignete Formanordnung 10 vorgesehen wird.
Ein zweiter Verfahrensschritt ist in 1 gezeigt. In dem zweiten Schritt werden der Formhohlraumteil 12 und der Formkern 14 voneinander entfernt und zu der geöffneten Position gebracht. Ein erstes Material bzw. Deckmaterial 24 wird dann durch eine Wärmequelle 26 erhitzt und in dem Formhohlraum 20 eingeführt oder angeordnet. Vorzugsweise ist das Deckmaterial 24 ein Kunststoffmaterial mit allgemein elastischen Eigenschaften. Insbesondere ist als Deckmaterial 24 ein thermoplastisches Olefin (TPO) oder Vinyl zu bevorzugen.
In 1 und 2 ist das Deckmaterial 24 als ein Bilaminatmaterial gezeigt, das eine innere Schicht 28 und eine äußere Schicht 30 umfasst. Die äußere Schicht 30 ist vorzugsweise aus einem weicheren Material als die innere Schicht 28 und weist ein allgemein weiches taktiles Gefühl auf. Die äußere Schicht 30 ist vorzugsweise dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt und ist für die Fahrzeuginsassen sichtbar. Vorzugsweise besteht die innere Schicht 28 aus einem Polypropylenschaum, während die äußere Schicht 30 aus TPO oder Vinyl besteht. Es ist zu beachten, dass die innere Schicht 28 und die äußere Schicht 30 auch aus anderen geeigneten Materialien ausgebildet sein können. Es ist weiterhin zu beachten, dass das Deckmaterial 28 auch aus einer beliebigen Vielzahl von Materialien etwa als Trilaminat oder aus einer einheitlichen Materialschicht (nicht gezeigt) etwa als einzelne TPO- oder Vinylschicht ausgebildet sein.
Die Wärmequelle 26 kann eine beliebige Wärmequelle sein, die geeignet ist, um das Deckmaterial 24 zu einer gewünschten Temperatur zu erhitzen. Unter einer gewünschten Temperatur ist hier die Temperatur zu verstehen, die erforderlich, damit das Deckmaterial 24 wie hier beschrieben geprägt werden kann.
Die Wärmequelle 26 ist hier zwischen dem Formhohlraumteil 12 und dem Formkern 14 angeordnet gezeigt, wobei die Wärmequelle 26 jedoch auch an einer anderen Position relativ zu der Formanordnung 10 angeordnet sein kann. Zum Beispiel kann die Wärmequelle 26 neben der Formanordnung 10 angeordnet sein, wobei das Wärmematerial 24 erhitzt und anschließend in die Formanordnung bewegt wird. Alternativ hierzu kann eine bewegliche Wärmequelle 26 vorgesehen werden, wobei die Wärmequelle 26 und das Deckmaterial 24 zu Beginn in der Formanordnung 10 positioniert werden. Das Deckmaterial 24 wird dann erhitzt, und die Wärmequelle 26 wird anschließend aus der Formanordnung 10 entfernt. Es ist weiterhin zu beachten, dass die Wärmequelle 26 auch einstückig mit der dem Formhohlraumteil 12 und/oder dem Formkern 14 ausgebildet sein kann.
In einem dritten Verfahrensschritt wird die Formanordnung 10 zu der in 2 gezeigten geschlossenen Position bewegt. Ein zweites Material 32 wird dann durch einen Einlass (nicht gezeigt) in der Formanordnung 10 in den Formhohlraum 20 eingeführt, um ein Substrat mit allgemein starren Eigenschaften zum Stützen des ersten Materials 24 zu bilden. Alternativ hierzu kann das zweite Material 32 in den Formhohlraum 20 gegossen werden, wenn etwa eine offene Gießtechnik oder ein Schnellspritzgießverfahren verwendet werden.
Vorzugsweise ist das zweite Material 32 ein geschmolzener Kunststoff oder ein Material, das nach dem Abkühlen aushärtet, um ein im wesentlichen starres Kunststoffmaterial vorzusehen. Insbesondere ist für das zweite Material 32 etwa Polypropylen, TPO, Akrylnitrilbutadienstyren (ABS) oder Polyurethan vorzuziehen. Wie in 2 gezeigt, wird der Formhohlraum 20 mit dem zweiten Material 32 gefüllt. Das zweite Material 32 entspricht dann der Form des Formhohlraums 20, um das Armaturenbrett 22 zu bilden. Das Armaturenbrett 22 wird dann mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens (nicht gezeigt) aus dem Formhohlraum 10 entfernt.
Es ist zu beachten, dass das zweite Material 32 mit einer geeigneten Temperatur und mit einem geeigneten Druck in die Formanordnung 10 eingeführt werden kann. Außerdem können das erste Material 24 und das zweite Material 32 mit oder ohne anderen gewünschten Materialien in die Formanordnung 10 eingeführt werden, wie etwa mit einem Haftungsförderer, um die Verbindung zwischen dem ersten Material 24 und dem zweiten Material 32 zu fördern.
Während des Einführens des zweiten Materials 32 in den Formhohlraum 20 wird durch das unter Druck stehende zweite Material 32 eine Kraft (nach oben in 2) auf das Deckmaterial 24 ausgeübt. Diese Kraft drückt das Deckmaterial gegen die strukturierte Hohlraumfläche 16 des Formhohlraumteils 12, sodass eine Prägung der strukturierten Fläche auf das Deckmaterial 24 übertragen wird.
Bei allgemein bekannten Verfahren zum Auftragen eines geprägten Deckmaterials auf ein starres Substrat wird die Prägung gedehnt und häufig unvorteilhaft verzerrt. Außerdem erfordern derartige Verfahren mehrere Verarbeitungsschritte und Werkzeuge, wobei zum Beispiele in einer ersten Form die Prägung auf dem Deckmaterial ausgebildet wird, und das Deckmaterial dann zu einer zweiten Form bewegt wird, wo das Deckmaterial auf ein starres Substrat aufgetragen wird.
Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird die Prägung wie etwa eine Lederprägung während der Ausbildung des Substrats auf dem Deckmaterial 24 ausgebildet, sodass im Gegensatz zu den bekannten Verfahren im wesentlichen keine Dehnung oder Verzerrung der Prägung auftritt. Dementsprechend kann gemäß dem hier beschriebenen Verfahren ein geformter Artikel mit einer dekorativen Fläche wie etwa das geprägte Fahrzeug-Armaturenbrett 22 in einer einzigen Formanordnung 10 und in einem einzigen Formvorgang ausgebildet werden.
Das Verfahren der Erfindung wurde im Kontext eines Spritzgießverfahrens mit niedrigem Druck beschrieben, wobei dem Fachmann jedoch deutlich sein sollte, dass auch andere Formverfahren wie etwa ein Reaktions-Spritzgießverfahren verwendet werden können.
Gemäß den Patentstatuten wurden das Prinzip und die Betriebsweise der Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und dargestellt. Es ist jedoch zu beachten, dass die Erfindung auch auf andere Weise realisiert werden kann, ohne dass dadurch der Erfindungsumfangs verlassen wird.

Claims

Verfahren zum Ausbilden eines dekorativen Oberflächenmerkmals auf einem in einer Form geformten Artikel, mit folgenden Schritten: a) Vorsehen einer Formanordnung, die einen ersten Formteil mit einer strukturierten Oberfläche, und einen zweiten Formteil umfasst, wobei der erste und der zweite Formteil einen Hohlraum definieren, b) Erhitzen eines ersten Materials, c) Einführen des ersten Materials in den Hohlraum, d) Schließen des Formhohlraums, und e) Einführen eines zweiten Materials in den Hohlraum, derart dass eine Prägung der strukturierten Oberfläche auf das erste Material übertragen wird, um einen Artikel mit einem dekorativen Oberflächenmerkmal auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einführen des zweiten Materials in den Hohlraum eine Kraft auf das erste Material ausgeübt wird, sodass das erste Material in Kontakt mit der strukturierten Oberfläche des ersten Formteils gedrückt wird, um den Artikel mit dem dekorativen Oberflächenmerkmal auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material durch ein Spritzgießverfahren eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material durch ein Spritzgießverfahren mit geringem Druck in den Hohlraum eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Formteil ein Formhohlraum ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Formteil ein Formkern ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturierte Oberfläche eines ersten Formteils eine dekorative Prägung definiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material nach dem Erhitzen in den Hohlraum eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material erhitzt wird, nachdem es in den Hohlraum eingeführt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt (f) vor dem Schritt (b), in dem das erste Material als ein geformtes Material vorgesehen wird, um ein erstes Material mit einer vorbestimmten Form vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Wärmequelle zum Erhitzen des ersten Materials.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Erhitzen des ersten Materials in der Formanordnung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material eine allgemein starre Eigenschaft aufweist, um eine strukturelle Stütze für das erste Material vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ein Material ist, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die thermoplastisches Olefin und Vinyl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein Material ist, dass aus einer Gruppe ausgewählt wird, die Polypropylen, thermoplastisches Olefin und Akrylnitrilbutadienstyren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eine Vielzahl von Materialschichten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material eine Schicht aus Polypropylenschaum und eine Schicht aus thermoplastischem Olefin oder Vinyl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Material einen Haftungsförderer umfasst, um die Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Material zu fördern.
Verfahren zum Ausbilden eines dekorativen Oberflächenmerkmals auf einem in einer Form geformten Artikel, mit folgenden Schritten: a) Vorsehen einer Formanordnung, die einen ersten Formteil mit einer strukturierten Oberfläche, und einen zweiten Formteil umfasst, wobei der erste und der zweite Formteil einen Hohlraum definieren, b) Erhitzen eines ersten Materials, c) Einführen des ersten Materials in den Hohlraum, d) Einführen eines zweiten Materials in den Hohlraum, und e) Schließen des Formhohlraums, wobei eine Prägung der strukturierten Oberfläche auf das erste Material übertragen wird, um einen Artikel mit einem dekorativen Oberflächenmerkmal auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material in den Hohlraum gegossen wird.