DE102004046011A1 - Coating plastics components, e.g. automobile tail-gate or motor hoods, by in-mold coating process including shrinkage of article within mold before coating to allow coating of edges - Google Patents

Coating plastics components, e.g. automobile tail-gate or motor hoods, by in-mold coating process including shrinkage of article within mold before coating to allow coating of edges Download PDF

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Abstract

In a method for coating plastics components prepared in a press-mold, by applying a coating composition to the component within the closed mold, the article in the closed mold is shrunk (in relation to the mold) by input of enthalpy, before application of the coating composition.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von in Presswerkzeugen hergestellten Kunststoffbauteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a method for coating press tools manufactured plastic components with the features of the preamble of claim 1

Pressbauteile aus Kunststoff finden auf Grund ihres geringen Gewichts und ihrer großen Flexibilität bei der Formbarkeit und damit bei der Formgebung beispielsweise Anwendung im Automobilbau bei der Herstellung von Heckklappen oder Motorhauben mit dem Anspruch einer hochwertigen Oberflächenanmutung.Press components Made of plastic because of their low weight and their huge flexibility in the formability and thus in the shaping, for example Application in the automotive industry in the production of tailgates or Hoods with the claim of a high quality surface appearance.

Pressbauteile aus Kunststoff werden nach dem formgebenden Verfahren oftmals noch mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen. Notwendig ist dies beispielsweise bei der Verwendung faserverstärkter Kunststoffe, da bei Bauteilen aus diesem Material an der Oberfläche Fehlstellen und Poren durch ab- und oder ausbrechende Fasern auftreten können.Press components Of plastic are often still after the molding process with an additional Coating provided. This is necessary, for example, in the Use fiber reinforced Plastics, as with components made of this material on the surface defects and pores can occur through fibers that break off and / or break out.

Diese Fehlstellen müssen beseitigt werden, da insbesondere im Automobilbau sehr hohe Anforderungen an die optische Anmutung von Oberflächen gestellt werden und solche Fehlstellen und Poren zu sichtbaren Mängeln während und nach der Lackierung führen können.These Must have defects be eliminated, especially in automotive very high demands be placed on the visual appearance of surfaces and such Defects and pores to visible defects during and after painting to lead can.

Die DE 600 07 050 T2 zeigt ein so genanntes InMoldCoating-Verfahren, bei dem ein Bauteil in dem geschlossenen Presswerkzeug beschichtet wird, wobei Polyurethanmasse in das Bauteil eingebracht und durch eine Reduzierung des Drucks in dem Werkzeug aufgeschäumt wird.The DE 600 07 050 T2 shows a so-called InMoldCoating process in which a component is coated in the closed pressing tool, wherein polyurethane mass is introduced into the component and foamed by reducing the pressure in the tool.

Bei diesem InMoldCoating-Verfahren ist bei einer Beschichtung in dem Werkzeug der Kantenbereich der Bauteile kritisch, da in diesem Bereich beim Zusammenführen der Werkzeugschalen diese in direkten Kontakt mit der Bauteilmasse treten, wodurch dieser Bereich nicht direkt beschichtet werden kann.at This InMoldCoating process is in a coating in the Tool the edge region of the components critical, because in this area when merging the tool shells this in direct contact with the component mass occur, whereby this area can not be coated directly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren auszubilden, mit dem auch die Kantenbereiche eines Bauteils mittels eines InMoldCoating-Verfahrens behandelt werden können.Of the The present invention is based on the object, a method form, with the edge portions of a component by means of an InMoldCoating process.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.to solution This object is a generic method with the features of the characterizing part of patent claim 1.

Die relative Schrumpfung des Bauteils gegenüber dem dieses umgebenden, geschlossenen Presswerkzeugs führt über das gesamte Bauteil aber auch insbesondere im Bereich der Bauteilkanten zur Entstehung einer Kavität oder zur Vergrößerung einer bereits bestehenden Kavität zwischen dem Bauteil und der Innenwand des Presswerkzeugs, in die das Beschichtungsmittel eindringen kann. Auf diese Weise können alle Oberflächenbereiche des Bauteils einschließlich der Bauteilkanten mit dem Beschichtungsmittel versehen werden.The relative shrinkage of the component relative to that surrounding, closed pressing tool leads over the entire component but also in particular in the area of the component edges to the formation of a cavity or to enlarge one already existing cavity between the component and the inner wall of the pressing tool into which the Can penetrate coating agent. That way, everyone can surface areas including the component the component edges are provided with the coating agent.

Eine relative Schrumpfung des Bauteils gegenüber dem Presswerkzeug kann auch auf einer beiderseitigen Volumenzunahme beruhen, wenn das Volumen des Presswerkzeugs stärker zunimmt als das des Bauteils und auf diesem Weg eine Kavität erzeugt oder vergrößert wird.A relative shrinkage of the component relative to the pressing tool can also based on a mutual volume increase when the volume the pressing tool stronger increases than that of the component and creates a cavity in this way or enlarged.

Der Enthalpieeintrag kann damit in gleicher Weise einen positiven wie auch einen negativen Wert aufweisen, d. h. es kann erfindungsgemäß ein Wärme- oder ein Kälteeintrag erfolgen. Der relative Schrumpfungsprozess beruht dabei vor allem auf den unterschiedlichen Werten der Wärmeausdehnung des Bauteils und des Presswerkzeugs, basierend auf unterschiedlichen Wärmekapazitäten, Bauteilstärken oder Wärmeausdehnungskoeffizienten.Of the Enthalpy entry can thus be a positive as well also have a negative value, d. H. It can according to the invention a heat or a cold entry respectively. The relative shrinkage process is based above all on the different values of the thermal expansion of the component and the pressing tool, based on different heat capacities, component thicknesses or Thermal expansion coefficient.

Zur relativen Schrumpfung des Bauteils kann dieses direkt oder auch mittels Wärmeleitung über das Presswerkzeug mit dem Enthalpieeintrag beaufschlagt werden.to relative shrinkage of the component can this directly or else by means of heat conduction over the Pressing tool be acted upon with the Enthalpieeintrag.

Mit Vorteil wird das Bauteil durch Einbringen eines Kühlmediums mit niedrigerer Temperatur als die des Bauteils in dem Werkzeug geschrumpft. Die Kühlung erfolgt auf diese Weise direkt, wobei die Volumenreduktion des Bauteils größer ist als die des Werkzeugs. Je größer die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmedium und dem Bauteil, umso schneller erfolgt auch das Kühlen bzw. Schrumpfen des Bauteils. Bei Verwendung eines entsprechend kalten Kühlmediums kommt es zu einer Schockkühlung des Bauteils mit einer entsprechend hohen Abkühlgeschwindigkeit.With Advantage is the component by introducing a cooling medium at a lower temperature than that of the component in the tool shrunk. The cooling takes place in this way directly, whereby the volume reduction of the component is larger than that of the tool. The bigger the Temperature difference between the cooling medium and the component, the faster Cooling takes place as well or shrinking of the component. When using a correspondingly cold cooling medium it comes to a shock cooling of the component with a correspondingly high cooling rate.

Weiter mit Vorteil wird das Kühlmedium über verschließbare Bohrungen am Werkzeug eingebracht. Hierzu können sowohl bereits vorhandene Bohrungen im Werkzeug, wie zum Beispiel der Luftauswerfer oder extra für die Aufbringung des Kühlmediums angebrachte Bohrungen verwendet werden. Mit einer entsprechenden Anordnung der Bohrungen kann eine gleichmäßige Beaufschlagung des Bauteils durch Kühlmedium sichergestellt werden.Further Advantageously, the cooling medium via closable holes introduced on the tool. For this purpose, both already existing holes in the tool, such as the air ejector or extra for the application of the cooling medium attached holes are used. With a corresponding Arrangement of the holes can uniform loading of the component by cooling medium be ensured.

In sinnvoller Weiterbildung der Erfindung wird als Kühlmedium das Beschichtungsmittel verwendet und auf diese Weise wird das Bauteil durch das Beschichtungsmittel selbst so weit abgekühlt und damit auch geschrumpft, dass das Beschichtungsmittel auch den Bereich der Bauteilkanten erreicht und dieser beschichtet wird.In a useful development of the invention, the coating agent is used as the cooling medium and in this way the component is cooled by the coating agent itself and so far shrunk so that the coating material also reaches the area of the component edges and this is coated.

Dabei ist es weiter sinnvoll, ein elektrisch leitfähiges Beschichtungsmittel aufzubringen, um die gesamte Oberfläche des Kunststoffbauteils einer elektrostatischen Lackaufbringung unterziehen zu können.there it is also useful to apply an electrically conductive coating agent, around the entire surface subject the plastic component of an electrostatic coating application to be able to.

In günstiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Beschichtungsmittel unter Druck aufgebracht. Der Druck in dem geschlossenen Werkzeug fördert zumindest die Ausbildung einer Kavität zwischen der Innenwand des Werkzeugs und dem Bauteil.In better Embodiment of the method according to the invention the coating agent is applied under pressure. The pressure promotes in the closed tool at least the formation of a cavity between the inner wall of the Tool and the component.

Weiter mit Vorteil wird das Bauteil in einem Quetschkantenwerkzeug hergestellt, da hier das Werkzeug vollständig geschlossen ist und sich die Beschichtung der Kante besonders gut ausbilden kann.Further Advantageously, the component is produced in a crimping edge tool, because the tool is complete here closed and the coating of the edge is particularly good can train.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung sowie den einzelnen Patentansprüchen entnommen werden.Further Advantages and features of the invention can be found in the following description and the individual claims be removed.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird am Beispiel eines Bauteils geschildert, das für den Einsatz in der Automobilindustrie im Pressverfahren hergestellt wird. Bei dem Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein SMC (= Sheet-Molding-Compounds)-Bauteil aus duroplastischem Werkstoff.The inventive method is described using the example of a component that is for use in the automotive industry is produced by pressing. at The component is, for example, an SMC (= sheet-molding compounds) component made of thermosetting material.

Die duroplastische Formmasse wird als Halbzeug in ein Formwerkzeug eingebracht. Mittels einer Presse wird die Formmasse in dem Formwerkzeug zu einem Bauteil verpresst. Während des Pressens wird das Halbzeug erhitzt, wobei es auf Grund der Materialzusammensetzung der Masse oder der Aktivierung eines zugesetzten Härters zu einer Aushärtung des Bauteils kommt.The thermoset molding compound is introduced as a semi-finished product in a mold. By means of a press, the molding material in the mold to a Component pressed. While When pressing, the semi-finished product is heated, due to the material composition the mass or the activation of an added hardener a curing of the component comes.

Das Formwerkzeug zur Ausformung des Bauteils besteht aus zwei Halbschalen, die unter Druck zusammengeführt werden. Die zusammenzuführenden Teile der Halbschalen des Formwerkzeugs können als Quetschkanten oder auch als Tauchkanten ausgeführt sein, zwischen denen das Material des Beauteils verpresst wird.The Forming tool for forming the component consists of two half-shells, which merged under pressure become. The merging Parts of the half-shells of the mold can be used as pinch edges or also designed as diving edges between which the material of the brewing part is pressed.

Über den Luftauswerfer wird in einem weiteren Verfahrensschritt Flüssiggas wie Luft, Stickstoff oder CO2 in das noch geschlossene Werkzeug eingebracht. Durch das Flüssiggas mit seiner sehr niedrigen Temperatur als Kühlmedium wird das verpresste und ausgehärtete Kunststoffbauteil in dem Formwerkzeug durch die resultierende hohe Temperaturdifferenz quasi schockartig abgekühlt und durch diese Abkühlung geschrumpft.About the air ejector liquid gas such as air, nitrogen or CO 2 is introduced into the still closed tool in a further process step. Due to the liquid gas with its very low temperature as the cooling medium, the pressed and hardened plastic component in the mold is quasi-shock-cooled by the resulting high temperature difference and shrunk by this cooling.

Die Temperatur eines SMC-Bauteils mit einer Wandstärke von 2,5 mm und einem beispielhaften Wärmeausdehnungskoeffizienten von 14·10–6 muss für eine kantenseitige Schrumpfung des Bauteils um jeweils 0,1 mm um 14 K reduziert werden. Bei einer anfänglichen Temperaturdifferenz von 130 K zwischen dem Kühlmedium und dem Bauteil kann die Abkühlung des Bauteils bei Einsatz von 0,14 kg CO2 in ca. 1,8 s erfolgen.The temperature of an SMC component with a wall thickness of 2.5 mm and an exemplary coefficient of thermal expansion of 14 · 10 -6 must be reduced by 14 K for an edge-side shrinkage of the component by 0.1 mm. With an initial temperature difference of 130 K between the cooling medium and the component, the cooling of the component can be carried out using 0.14 kg of CO 2 in about 1.8 s.

Neben den genannten Medien sind alternativ auch andere flüssige oder gasförmige Kühlmedien einsetzbar.Next The said media are alternatively other liquid or gaseous Can be used for cooling media.

Wenn nun die Beschichtungsmasse über eine an dem Werkzeug angebaute Düse in das noch geschlossene Werkzeug auf die Oberfläche des ausgehärteten Bauteils im Rahmen einer InMoldCoating-Beschichtung aufgespritzt wird, kann die Beschichtungsmasse mittels des im Bereich der Kanten durch die Schrumpfung des Bauteils entstandenen Spalts zwischen dem Bauteil und der Werkzeuginnenwand in diesen Bereich eindringen und diesen überdecken. Durch den Schrumpfungsspalt wird auch der Kantenbereich des Bauteils von der Beschichtungsmasse umflossen.If now the coating mass over a nozzle attached to the tool into the still closed tool on the surface of the hardened component in the context of an InMoldCoating coating can, can the coating composition by means of in the region of the edges by the Shrinkage of the component resulting gap between the component and the inner wall of the tool penetrate into this area and cover it. The shrinkage gap also causes the edge area of the component surrounded by the coating composition.

Als InMoldCoating-Beschichtungsmittel wird vorzugsweise ein elektrisch leitfähiges Material eingesetzt, das den Bereich der Kante überdeckt und einen elektrisch leitfähigen Primer oder zusätzlichen Kantensealer überflüssig macht. Daraus ergibt sich ein, wenn auch geringer Gewichtsvorteil sowie eine Entlastung der Umwelt bei dem Lackierprozess.When InMoldCoating coating agent is preferably an electrical conductive Material used, which covers the area of the edge and an electric conductive Makes primer or additional edge sealer superfluous. This results in a, albeit small weight advantage as well a relief of the environment in the painting process.

In einer alternativen Ausführungsform kann ein InMoldCoating-Beschichtungsmaterial verwendet werden, das selbst soweit heruntergekühlt werden kann, um als Kühlmedium zum Abkühlen und Schrumpfen des Kunststoffbauteils im Formwerkzeug zu dienen.In an alternative embodiment can be an InMoldCoating coating material can be used, which can be cooled down so far even as a cooling medium to cool down and shrinking the plastic component in the mold.

Mit der Erfindung ist somit eine einfache InMoldCoating-Beschichtung unter Einbeziehung der beim Pressvorgang in den Formwerkzeugen entstanden Bauteilkanten möglich.With The invention is thus a simple InMoldCoating coating under Incorporation of the pressing process in the molds Component edges possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in analoger Weise auch bei Verwendung eines thermoplastischen Werkstoffs eingesetzt werden.The inventive method can in an analogous manner even when using a thermoplastic Material are used.

Claims (7)

Verfahren zur Beschichtung von in Presswerkzeugen hergestellten Kunststoffbauteilen, wobei auf das Bauteil innerhalb des geschlossenen Presswerkzeugs ein Beschichtungsmittel aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in dem geschlossenen Presswerkzeug vor Aufbringen des Beschichtungsmittels durch Enthalpieeintrag in Relation zu dem Presswerkzeug geschrumpft wird.Process for coating plastic components produced in pressing tools, wherein a coating agent is applied to the component within the closed pressing tool, characterized in that the component in the closed pressing tool prior to application of the coating agent by Enthalpieeintrag in relation is shrunk to the pressing tool. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Werkzeug ein Kühlmedium mit einer gegenüber dem Bauteil niedrigeren Temperatur eingebracht wird.Method according to claim 1, characterized in that that in the closed tool a cooling medium with respect to the Component lower temperature is introduced. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium über verschließbare Bohrungen im Werkzeug eingebracht wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that the cooling medium via closable holes is introduced in the tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitfähiges Beschichtungsmittel in das Presswerkzeug eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that an electrically conductive Coating is introduced into the pressing tool. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlmedium das Beschichtungsmittel verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that as a cooling medium the coating agent is used. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel unter Druck aufgebracht wird.Method according to claim 5, characterized in that that the coating agent is applied under pressure. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einem Quetschkantenwerkzeug hergestellt wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the component is produced in a crimping edge tool.
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