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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorformteiles mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Dekorformteil hergestellt nach dem Verfahren.
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Dekorformteile werden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich zur Verkleidung von Armaturentafeln, Handgriffen, Aschenbechern, Lenkrädern oder dergleichen eingesetzt und unterliegen hohen Anforderungen hinsichtlich der optischen, haptischen und mechanischen Qualität in ihrer Oberflächenbeschaffenheit. Derartige Dekorformteile sind mehrschichtig aufgebaut und bestehen aus einem Dekormaterial, dessen Sichtseite beispielsweise mit einem transparenten Lack beschichtet ist und dessen gegenüberliegende Montageseite eine Trägerseite beispielsweise in Form eines Spritzguß-Kunststoffteiles aufweist. Als Dekormaterialien kommen ebene Körper oder Vorformlinge beispielsweise aus Edelholzfurnier, Metall, Kunststoff, Kohlefasergewebe oder dergleichen in Frage. Die transparente Beschichtung des Dekormaterials muß hohen Anforderungen hinsichtlich Gleichmäßigkeit ihrer Oberfläche, dem Fehlen von Lufteinschlüssen oder anderen optischen Mängeln genügen und dabei eine Schutzwirkung des Dekormaterials bei hoher Kratz- und Stoßfestigkeit entfalten. Die rückseitige Trägerschicht verleiht dem Dekorformteil die notwendige mechanische Steifigkeit und kann auch der Befestigung des Dekorformteiles dienen.
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Der mehrschichtige Aufbau des Dekorformteiles erfordert unter Einhaltung der hohen optischen Qualitätsanforderungen einen entsprechend hohen und kostenintensiven Fertigungsaufwand. Für eine serientaugliche Fertigung ist aus der
DE 43 01 444 C2 ein entsprechendes Verfahren bekannt, bei dem beide Seiten des Dekormaterials auf dem Wege des Spritzgießens beschichtet werden. Das Dekormaterial wird in eine Spritzgußform derart eingelegt, daß es mit einer Seite an einer Formhälfte der Spritzgußform anliegt. In einem ersten Spritzvorgang wird ein Formraum zwischen dem Dekormaterial und einer weiteren Formhälfte ausgespritzt, wodurch die formsteife Rückseitenbeschichtung gebildet wird. Anschließend wird die erstgenannte Formhälfte gegen eine dritte Formhälfte ausgetauscht, die derart beschaffen ist, daß auf der gegenüberliegenden Seite des Dekormaterials ein weiterer Formraum gebildet ist. In einem zweiten Spritzvorgang wird dieser weitere Formraum ausgespritzt, in dessen Folge das Dekormaterial beidseitig beschichtet und ein Dekorformteil gebildet ist. Für das beidseitige Umspritzen sind insgesamt drei Formhälften erforderlich, wobei das Öffnen der Spritzgußform nach dem ersten Spritzvorgang und der Austausch zweier Formhälften den Fertigungsvorgang nachteilig unterbricht. Es ist eine aufwendige Vorrichtung zum Austausch der Formhälften erforderlich.
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Aus der
DE 199 48 664 A1 ist ein Verfahren zum Umspritzen einer Fasermatte mit Kunststoff bekannt. Eine vorgeformte Fasermatte wird zwischen zwei Formhälften eingelegt. Nach dem Schließen der Formhälften bildet sich auf einer Seite der vorgeformten Fasermatte ein erster Formraum, der mit Kunststoffmaterial ausgespritzt wird. Für den nachfolgenden Spritzgießvorgang bleibt die vorgeformte Fasermatte zwar zwischen den Formhälften. Diese bleiben jedoch nicht geschlossen, sondern werden um ein bestimmtes Abstandsmaß voneinander getrennt. Hierdurch entsteht ein zweiter Formraum, der dann im zweiten Spritzgießvorgang ausgespritzt wird.
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Die
DE 101 24 122 C1 und
US 4 840 760 A offenbaren Verfahren und Vorrichtungen zum Spritzgießen, bei denen jeweils eine Formhälfte aus einem Grundkörper und einem bzw. mehreren relativ dazu verschiebbaren Formkernteilen besteht. In den zugehörigen Verfahren wird nicht eine doppelseitige, sondern eine einseitige Ausspritzung vorgenommen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Herstellung eines Dekorformteiles mit verringertem Vorrichtungs- und Fertigungsaufwand ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Formteil mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst.
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Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem das Dekormaterial nach dem Überspritzen der ersten Seite zwischen den beiden geschlossenen Formhälften verbleibt, wobei der Formkern der zweiten Formhälfte relativ zu einem Grundkörper der zweiten Formhälfte derart verschoben wird, daß sich ein zweiter Formraum zwischen der zweiten Seite des Dekormaterials und der zweiten Formhälfte bildet.
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Anschließend wird die zweite Seite des Dekormaterials in dem zweiten Formraum in einem zweiten Spritzvorgang mit einem zweiten, tragenden Kunststoffmaterial hinterspritzt. Das Dekorformteil verbleibt nach dem Hinterspritzen der zweiten Seite zwischen den beiden geschlossenen Formhälften der Spritzgußform. Der Formkern besteht aus mindestens zwei relativ zueinander verschieblichen Formkernteilen. Durch Verschiebung des einen Formkernteiles wird ein dritter Formraum gebildet, in das ein drittes, dämpfendes Kunststoffmaterial eingespritzt wird.
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Es sind nur zwei Formhälften erforderlich, die lediglich zu Beginn des Fertigungsvorganges geschlossen und erst nach der vollständigen Umspritzung des Dekormaterials wieder geöffnet werden. Auf den Aufwand einer dritten Formhälfte kann ebenso wie auf eine Vorrichtung zum Austausch von Formhälften verzichtet werden. Nach dem ersten Spritzvorgang ist lediglich, der Formkern zu bewegen und der zweite Spritzvorgang einzuleiten, wodurch der Fertigungsvorgang nahezu kontinuierlich erfolgen kann. Das Dekormaterial bleibt in der geschlossenen Spritzgußform, wodurch Lagetoleranzen vermieden sind. Es ist mit geringem Aufwand eine maßgenaue Fertigung möglich. Durch das Einbringen der dritten Schicht in nur einem einzigen, quasi kontinuierlichen Arbeitsvorgang kann mit nur geringem Zusatzaufwand ein wirkungsvoller Schutz gegen Vibrationen oder Klappergeräusche des Dekorformteiles erzeugt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführung wird vor dem zweiten Spritzvorgang der zweite Formkernteil gegenüber dem ersten Formkernteil derart verschoben, daß der zweite Formraum eine abgewinkelte Querschnittsform erhält.
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In einer bevorzugten Ausführung dazu verläuft der zweite Formkernteil seitlich ganz oder teilweise ringförmig um den ersten Formkernteil. Bei der Relativverschiebung des zweiten Formkernteiles entsteht ein topf- oder schalenförmiger Formraum mit einer ganz oder teilweise umlaufenden Umfangswand. Alternativ ist seitlich des ersten Formkernteiles je ein zweiter Formkernteil angeordnet, durch deren Relativverschiebung der zweite Formraum eine etwa U-förmige Querschnittsform erhält. Es entsteht ein Formraum entsprechend einem in Längsrichtung beidseitig offenen U-Profils. Mit den genannten Ausführungen können nahezu beliebig geformte Dekorformteile hergestellt werden. Es sind einfach oder doppelt abgewinkelte oder gekrümmte Querschnittsformen möglich. Mit der entsprechenden Formgebung des zweiten Formraumes kann eine entsprechend dreidimensional gestaltete Beschichtung erzielt werden, die auch abgewinkelte oder abgebogene Bereiche des Dekormaterials umfaßt.
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In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens ist die erste Seite des Dekormaterials eine Sichtseite, die in dem ersten Spritzvorgang mit einem transparent ausgeführten Kunststoffmaterial überspritzt wird. Das transparente Kunststoffmaterial kann glasklar oder transparent eingefärbt sein, wodurch die optische Wirkung des Dekormaterials entsprechend zur Geltung kommt. Die Überspritzung der Sichtseite in dem ersten Spritzvorgang kann in einer Formhälfte ohne Formkerne erfolgen, wodurch die erzielbare Oberfläche entsprechend gleichmäßig ist. Es können sich keine die optische Qualität der Sichtseite beeinträchtigenden Abdrücke von Fugen zwischen Formkernteilen oder dgl. bilden.
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Die zweite Seite des Dekormaterials ist zweckmäßig eine Montageseite, die in dem zweiten Spritzvorgang mit einem tragenden Kunststoffmaterial hinterspritzt wird. Das so entstehende Dekorformteil enthält durch die tragende Hinterspritzung die notwendige mechanische Steifigkeit und Festigkeit, wobei optische Beeinträchtigungen durch Nahtabdrücke zwischen den Formkernteilen nicht ins Gewicht fallen.
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Insgesamt sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Dekorformteile herstellbar, die hohen Anforderungen an die optische, haptische und mechanische Qualität genügen, und die eine verbesserte Maßhaltigkeit, Verwindungsfreiheit, Festigkeit und Anbindung der einzelnen Schichten untereinander aufweisen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 die wesentlichen Bauteile einer Spritzgußform zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 die Spritzgußform nach 1 mit geschlossenen Formhälften und eingelegtem Dekormaterial;
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3 die Anordnung nach 2 mit einem eingespritzten transparenten Kunststoffmaterial;
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4 die Anordnung nach 3 mit verschobenen Formkern teilen zur Bildung eines zweiten Formraumes;
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5 die Anordnung nach 4 mit ausgespritztem zweiten Formraum;
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6 Einzelheiten des Dekorformteiles nach 5;
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7 die Anordnung nach 5 mit weiter herausgezogenem Formkern und einem ausgespritzten dritten Formraum;
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8 Einzelheiten des Dekorformteiles nach 7.
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1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung die wesentlichen Bauteile einer Spritzgußform 5 zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Spritzgußform 5 umfaßt eine erste Formhälfte 6 und eine zweite Formhälfte 7, die an einer Trennfläche 19 aneinander zur Anlage gebracht werden können. In der ersten Formhälfte 6 ist eine Formkavität 18 eingebracht.
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Die zweite Formhälfte 7 weist einen Grundkörper 10 auf, in dem ein Formkern 11 gehalten ist. Der Formkern 11 ist gegenüber dem Grundkörper 10 in Richtung eines Doppelpfeiles 20 quer zur Trennfläche 19 verschieblich. Der Formkern 11 umfaßt ein mittleres erstes Formkernteil 12, woran seitlich in Richtung des Grundkörpers 10 je ein zweites Formkernteil 13 angrenzt. Es kann auch eine Ausführung zweckmäßig sein, bei der nur ein Formkernteil 13 vorgesehen ist, welches ganz oder teilweise ringförmig um das erste Formkernteil 12 herumläuft. Es ergibt sich dabei die gleiche Schnittdarstellung entsprechend 1, wobei die beiden mit der Ziffer 13 bezeichneten Schnittflächen dem gleichen, einteiligen Formkernteil zuzuordnen sind.
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Die beiden seitlichen Formkernteile 13 liegen dicht zwischen dem ersten Formkernteil 12 und dem Grundkörper 10. Sie sind in Richtung eines Doppelpfeiles 21 quer zur Trennfläche 19 relativ zum ersten Formkernteil 12 und auch zum Grundkörper 10 verschieblich.
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2 zeigt die Spritzgußform 5 nach 1 im geschlossenen Zustand, in dem die beiden Formhälften 6, 7 an der Trennfläche 19 dicht aneinander anliegen.
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Die Formkernteile 12, 13 sind so weit relativ zueinander bzw. zum Grundkörper 10 verschoben, daß sie in die Formkavität 18 hineinragen und dabei eine ebenmäßige Kontur zur Anlage eines Dekormaterials 4 bilden.
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Vor dem Schließen der beiden Formhälften 6, 7 wurde das Dekormaterial 4 in die Spritzgußform 5 derart eingelegt, daß es mit einer zweiten Seite 2 an dem Formkern 11 der zweiten Formhälfte 7 anliegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Dekormaterial 4 als Vorformling mit einem etwa U-förmigen Querschnitt ausgeführt. Es können auch flache ebene, L-förmige oder beliebig andere abgewinkelte oder gerundete Querschnittsformen vorgesehen sein. Die Querschnittsform des Dekormaterials 4 sowie Form und Lage des Formkerns 11 bzw. der Formkernteile 12, 13 sind so aufeinander abgestimmt, daß das Dekormaterial 4 flächig am Formkern 11 anliegt.
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Eine der zweiten Seite 2 gegenüberliegende erste Seite 1 des Dekormaterials 4 ist der Formkavität 18 der ersten Formhälfte 6 zugewandt und bildet eine Sichtseite des Dekorformteiles 3 nach 6.
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In der Formkavität 18 ist zwischen der ersten Seite 1 und der ersten Formhälfte 6 ein erster Formraum 8 gebildet.
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3 zeigt die Anordnung nach 2, bei der das Dekormaterial 4 auf seiner ersten Seite 1 durch Spritzgießen beschichtet ist. Es wird dazu ein transparentes Kunststoffmaterial 14 in den ersten Formraum 8 eingespritzt, wobei das Dekormaterial 4 mittels des Formkernes 11 gegen den anliegenden Spritzdruck abgestützt ist. Das transparente Kunststoffmaterial 14 kann ein glasklarer oder transparent eingefärbter Thermoplast wie z. B. SAN, PMMA oder dergleichen sein.
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In einem nachfolgenden, in 4 dargestellten Arbeitsgang verbleibt das einseitig überspritzte Dekormaterial 4 zwischen den beiden geschlossenen Formhälften 6, 7 der Spritzgußform 5. Der Formkern 11 wird in Richtung eines Pfeiles 22 relativ zum Grundkörper 10 rechtwinklig zur Trennfläche 19 verschoben, wobei die beiden seitlichen Formkernteile 13 in Richtung der Pfeile 23 zusätzlich relativ zum mittleren Formkernteil 12 verschoben werden. Der Verschiebeweg der Formkernteile 12, 13 erfolgt in fest definierten Stufen derart, daß sich ein zweiter Formraum 9 zwischen der zweiten Seite 2 des Dekormaterials 4 und dem Formkern 11 der zweiten Formhälfte 7 bildet. Die Verschiebung des Formkernes 11 bzw. seiner Formkernteile 12, 13 kann hydraulisch, mittels eines Spindeltriebes, einer Kniehebelmechanik oder dgl. erfolgen.
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5 zeigt den nächsten Arbeitsschritt, bei dem die zweite Seite 2 des Dekormaterials 4 in dem zweiten Formraum 9 in einem zweiten Spritzvorgang hinterspritzt wird. Die zweite Seite 2 kann wie auch die erste Seite 1 eine Sichtseite sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Montageseite, die in dem zweiten Spritzvorgang mit einem tragenden Kunststoffmaterial 15 hinterspritzt wird. Als tragendes Kunststoffmaterial 15 kommen unverstärkte oder verstärkte thermoplastische Werkstoffe wie z. B. ABS; PC-ABS sowie unverstärkte oder verstärkte duroplastische Werkstoffe wie z. B. SMC, BMC oder dgl. in Frage.
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Der Verschiebeweg der beiden Formkernteile 12, 13 ist so gewählt, daß der zweite Formraum 9 und damit das tragende Kunststoffmaterial 15 eine doppelt abgewinkelte, etwa U-förmige Querschnittsform erhält. Diese Querschnittsform ist der U-förmigen Querschnittsform des Dekormaterials 4 derart angepaßt, daß das Dekormaterial 4 sowohl in seinem flachen Mittelbereich, als auch an seinen beiden abgewinkelten Schenkeln hinterspritzt ist.
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Dementsprechend ist in dem Arbeitsschritt nach 5 ein Dekorformteil 3 entstanden, dessen Einzelheiten in 6 gezeigt sind. Die erste Seite 1 und die zweite Seite 2 des Dekormaterials 4 sind dabei flächendeckend auf dem Wege des Spritzgießens mit den Kunststoffmaterialien 14, 15 beschichtet. Anschließend erfolgt noch eine Bearbeitung von freien Kanten 24 des aus der Spritzgußform 5 nach 5 entnommenen Dekorformteiles 3.
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Als Dekormaterial 4 des Dekorformteiles 3 kommen Holzfurniere, Stoff, Stein, Metallbleche, Karbonfasergewebe oder dgl. in Frage. Das Dekormaterial 4 kann eben oder als Vorformling mit einer definiert gewölbten Querschnittsform ausgeführt sein, wobei der Vorformling vor dem Einlegen in die Spritzgußform 5 (2) seine Querschnittsform erhält. Das Dekormaterial 4 kann aus einem sortenreinen Material oder auch geschichtet aufgebaut sein, wobei beispielsweise eine die optischen Eigenschaften prägende Schicht von einer tragenden Schicht aus Kunststoff, Blech oder dgl. gestützt sein kann.
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Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist beispielhaft an einem Dekorformteil 3 mit einer doppelt abgewinkelten, U-förmigen Querschnittsform gezeigt. Es können auch flache, einfach abgewinkelte oder räumlich nahezu beliebig gekrümmte Querschnittsformen vorgesehen sein. Bei einer ebenen oder gewölbten Querschnittsform ohne abgewinkelte Kanten kann es ausreichend sein, daß ein nur einteiliger Formkern 11 vorgesehen ist. Bei einer einseitig abgewinkelten, L-förmigen Querschnittsform ist nur ein einzelnes seitliches Formkernteil 13 erforderlich.
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In 7 ist eine Variante des Verfahrens nach den 1 bis 6 gezeigt, demnach im Anschluß an den Fertigungsschritt entsprechend 5 der mittlere Formkernteil 12 um eine weitere Stufe in Richtung des Pfeiles 25 quer zur Trennfläche 19 verschoben ist. Das Dekorformteil 3 nach den 5 und 6 verbleibt dabei nach dem Hinterspritzen der zweiten Seite 2 zwischen den beiden geschlossenen Formhälften 6, 7 der Spritzgußform 5. Der Formkernteil 12 ist um eine definierte Stufe in Richtung des Pfeiles 25 derart relativ zum Grundkörper 10 und den beiden seitlichen Formkernteilen 13 verschoben, daß ein dritter Formraum 16 zwischen dem Dekorformteil 3 und dem Formkern 11 der zweiten Formhälfte 7 gebildet ist. In den dritten Formraum 16 wird anschließend ein weiteres Kunststoffmaterial eingespritzt. Das weitere Kunststoffmaterial ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein dämpfendes Kunststoffmaterial 17, welches in dem genannten dritten Spritzvorgang im Bereich der zweiten Seite 2 an das Dekorformteil 3 angespritzt ist. Das dämpfende Kunststoffmaterial 17 kann als Vibrationsschutz oder zur Vermeidung bzw. Dämpfung von Klappergeräuschen vorgesehen sein. Als dämpfendes Kunststoffmaterial 17 können beispielsweise thermoplastische oder duroplastische Elastomere wie TPU, EPDN oder dgl. vorgesehen sein.
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8 zeigt das Dekorformteil 3 nach dem dritten Spritzvorgang entsprechend 7, demnach alle drei Spritzvorgänge bei geschlossenen Formhälften 6, 7 vorgenommen worden sind. Erst anschließend erfolgt die Entnahme des Dekorformteiles 3 aus der Spritzgußform 5 (7) und eine nachfolgende Bearbeitung der Kanten 24 beispielsweise durch Überfräsen.
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In dem Verfahren entsprechend 7 erfährt lediglich das mittlere Formkernteil 12 eine Relativverschiebung in Richtung des Pfeiles 25. Es können auch weitere verschiebliche Formkernteile vorgesehen sein, die beispielsweise seitlich zwischen dem mittleren Formkernteil 12 und den äußeren Formkernteilen 13 angeordnet sind, womit beispielsweise eine U-förmige Querschnittsform des dritten Formraumes 16 erzielbar ist.
