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Abstract

Verfahren zur Beschichtung von in Presswerkzeugen hergestellten Kunststoffbauteilen, wobei auf das Bauteil innerhalb des geschlossenen Presswerkzeugs ein Beschichtungsmittel aufgebracht wird, wobei das Bauteil in dem geschlossenen Presswerkzeug vor Aufbringen des Beschichtungsmittels durch Enthalpieeintrag in Relation zu dem Presswerkzeug geschrumpft wird, dadurch gekennzeichnet, dass in das geschlossene Werkzeug ein Kühlmedium mit einer gegenüber dem Bauteil niedrigeren Temperatur eingebracht wird.A process for coating plastic components produced in pressing tools, wherein a coating agent is applied to the component within the closed pressing tool, wherein the component is shrunk in the closed pressing tool prior to application of the coating agent by enthalpy in relation to the pressing tool, characterized in that in the closed Tool a cooling medium is introduced with a relation to the component lower temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von in Presswerkzeugen hergestellten Kunststoffbauteilen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patenanspruchs 1.The The invention relates to a method for coating press tools manufactured plastic components with the features of the preamble of the patent 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 due to fibers breaking off and / or breaking out.

Diese Fehlstellen müssen beseitigt werden, da insbesondre 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, as insbesondre 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.

Die DE 36 89 549 T2 offenbart zwar ein Verfahren zum Formen und Beschichten in derselben Form, jedoch wird dort keine Temperaturbehandlung des Bauteils zum Schrumpfen angewendet, sondern das Bauteil soweit ausgehärtet, dass das Bauteil zur Schaffung von ausreichenden Freiräumen schrumpft. In diese Freiräume wird dann das Beschichtungsmaterial eingespritzt. Damit steht dem Fachmann offensichtlich jedoch nur eine beschränkte Materialauswahl für Bauteile zur Verfügung, die er beschichten kann. Schrumpft das Bauteil nicht ausreichend beim Aushärten, kann es nicht beschichtet werden.The DE 36 89 549 T2 while disclosing a method of molding and coating in the same mold, however, there is no temperature treatment of the component for shrinking applied, but the component is cured so far that the component shrinks to create sufficient free space. The coating material is then injected into these free spaces. Obviously, however, only a limited selection of materials for components that he can coat will be available to the person skilled in the art. If the component does not shrink sufficiently during curing, it can not be coated.

Die gattungsbildende JP 2002 096 351 A offenbart ein InMouldCoating-Verfahren, bei dem ein im Werkzeug befindliches Bauteil geschrumpft wird, indem es abgekühlt wird. Anschließend wird ein Beschichtungsmaterial in den dadurch gebildeten Hohlraum eingespritzt. Die Abkühlung erfolgt dadurch, dass ein Werkzeugteil des Werkzeugs abgekühlt wird, was indirekt auch das Bauteil kühlen kann, solange es in Kontakt mit dem gekühlten Werkzeugteil ist. Sobald ein Hohlraum gebildet ist und das Werkzeug nicht mehr an dem gekühlten Werkzeugteil anliegt, kann das Bauteil nur noch durch Konvektion bzw. Wärmestrahlung gekühlt werden. Deren Kühlwirkung ist bekanntermaßen jedoch um Größenordnungen schlechter als die Kühlung durch festkörperwärmeleitenden Kontakt. Dem Schrumpfprozess ist also eine natürliche, enge Grenze gesetzt. Weiterhin stellt sich zwangsläufig ein Temperaturgradient im Bauteil ein, denn das Bauteil ist zwischen zwei Werkzeugteilen angeordnet, die jeweils unterschiedliche Temperatur aufweisen. Mit dem ungekühlten Teil ist das Bauteil nach wie vor in innigem Kontakt. Die Kantenbereiche des Bauteils sind daher nicht oder nur schwer für den Beschichtungswerkstoff zugänglich, und es kann nur ein Teil des Bauteils beschichtet werden.The generic JP 2002 096 351 A discloses an in-mold coating process in which an in-tool component is shrunk by cooling it. Subsequently, a coating material is injected into the cavity formed thereby. Cooling takes place by cooling a tool part of the tool, which indirectly also cools the component as long as it is in contact with the cooled tool part. Once a cavity is formed and the tool is no longer applied to the cooled tool part, the component can only be cooled by convection or thermal radiation. Their cooling effect is known, however, order orders of magnitude worse than the cooling by solid-body heat-conducting contact. The shrinking process therefore has a natural, narrow limit. Furthermore, a temperature gradient inevitably arises in the component, since the component is arranged between two tool parts, which each have different temperatures. The component is still in intimate contact with the uncooled part. The edge regions of the component are therefore difficult or impossible to access for the coating material, and only a part of the component can be coated.

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.

Das Bauteil wird durch Einbringen eines Kühlmediums mit geringerer 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 ist, 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.The component is shrunk by introducing a cooling medium at a lower temperature than that of the component in the tool. The cooling is done directly in this way, the volume reduction of the component is greater than that of the tool. The greater the temperature difference between the cooling medium and the component, the faster the cooling or shrinking of the component takes place. When using a correspondingly cold cooling medium, there is a shock cooling of the component with a correspondingly high Abkühlge speed.

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.With Advantage is 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 an appropriate arrangement of Drilling can be uniform of the component by cooling medium be ensured.

In sinnvoller Weiterbildung der Erfindung wird als Kühlmedium das Beschichtungsmittel verwendet. 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 useful development of the invention is used as a cooling medium the coating agent used. In this way, the component becomes so far cooled by the coating agent itself and Thus shrunk also that the coating agent also the area reaches 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 fördret 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 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 Merkmal 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 Compound)-Bauteil aus einem duroplastischen 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 Compound) component made of a thermosetting material.

Die duroplastische Formmasse wird als Halbzeug in eine 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 used as a semi-finished product in a mold brought in. By means of a press, the molding material in the mold compressed to a component. 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 könne als Quetschkanten oder auch als Tauchkanten ausgeführt sein, zwischen denen das Material des Bauteils 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 could be used as pinch edges or also designed as diving edges between which the material of the component is pressed.

Über den Luftauswerfer wird in einem weiteren Verfahrensschritt ein 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.In a further process step, a liquid gas such as air, nitrogen or CO 2 is introduced into the still closed tool via the air ejector. 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 eines 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 a in the edges 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 - if also lower - weight advantage as well as 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 entstandenen Bauteilkanten möglich.With the invention is thus a simple In MoldCoating coating including the component edges resulting from the pressing process in the molds 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 (5)

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