DE102004057810A1

DE102004057810A1 - Kunststoffformteil und Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils

Info

Publication number: DE102004057810A1
Application number: DE102004057810A
Authority: DE
Inventors: Franz Hebauer; Jan WOKÖCK
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: DE102004057810B4; CN101111357A; WO2006058515A1; EP1817151A1; US20090008966A1

Abstract

Es werden ein Kunststoffformteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils vorgeschlagen. Das Kunststoffformteil umfasst einen gespritzten oder geschäumten Formabschnitt (12) mit mindestens einem Einlegeteil (16A), das aus dem Formabschnitt (12) austritt. Erfindungsgemäß durchgreift das Einlegeteil (24) einen verformbaren Formkörper (34), der bei der Herstellung des gespritzten oder geschäumten Formabschnitts (12) in einem Formhohlraum eines Formwerkzeugs ein Dichtelement für den Formhohlraum bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffformteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.

Kunststoffformteile, die nach einem Spritz- oder Schäumverfahren hergestellt sind, können in vielfältiger Form eingesetzt werden. Im Bereich der Automobiltechnik werden Formteile beispielsweise als Schiebehimmel eines Fahrzeugdachs oder auch als umlaufender Kunststoffrahmen eines Glasdeckelelements eines Schiebedachs eingesetzt.

Häufig ist es erforderlich, dass ein Kunststoffformteil mit Einlegeteilen versehen wird, die in einen geschäumten oder gespritzten Formabschnitt des Kunststoffformteils eingebettet sind und aus diesem austreten. Diese bilden beispielsweise bei einem geschäumten Schiebehimmel Gleitelemente zur Führung des Schiebehimmels in einem Schienensystem oder bei einem Schiebedach Laschen zur Anbindung eines Deckelelements an den Fahrzeugaufbau.

Bei der Herstellung eines Kunststoffformteils, das einen in einem Formhohlraum eines Formwerkzeugs ausgebildeten Formabschnitt umfasst und mit einem aus dem Formabschnitt austretenden Einlegeteil versehen ist, ist es erforderlich, den Formhohlraum zur Ausbildung des Formabschnitts abzudichten, damit beim Spritzen bzw. Schäumen des Formabschnitts der zur Herstellung des Formabschnitts eingesetzte Werkstoff nicht aus dem Formhohlraum austritt. Diese Dichtung kann im Bereich des Austritts des Einlegeteils aus dem Formabschnitt problematisch sein.

Bisher erfolgte die Abdichtung des Formhohlraums im Bereich des Einlegeteils mittels eines Kunststoffdichtprofils, das einer Werkzeughälfte des Formwerkzeugs zugeordnet ist, die mit einer zweiten Werkzeughälfte den Formhohlraum bildet. Die Abdichtung erfolgt hierbei in der Trennebene zwischen den beiden Werkzeughälften.

Nachteilig erweist es sich aber, dass das Dichtprofil regelmäßig gewechselt werden muss, was Maschinennebenzeiten erzeugt. Das zur Herstellung des Kunststoffformteils eingesetzte Werkzeug kann mithin nur mit einer erhöhten Taktzeit zu betrieben werden. Des Weiteren unterliegt das kostenintensive Dichtprofil Verschleiß, was wiederum zu hohen Toleranzen führt. Damit liegt auch eine gewisse Schwankung in der Dichtgüte des Dichtprofils vor.

Des Weiteren kann das Dichten auch über ein Nachdichten durch ein Zusammenpressen der beiden Werkzeughälften erfolgen, die mit passgenauen Flächen versehen sind. Die Dichtung des Formhohlraums über passgenaue Flächen lässt aber nur sehr kleine Toleranzen zu. Dies kann wiederum zu werkzeugtechnischen Problemen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kunststoffformteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffformteils zu schaffen, bei welchen die oben genannten Probleme nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Kunststoffformteil nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anspruch 10 gelöst.

Die Erfindung hat mithin ein Kunststoffformteil zum Gegenstand, bei dem ein beim Herstellen des Formabschnitts eingesetztes Dichtelement, das von den Formkörper gebildet ist, integrierter Bestandteil ist. Durch den Einsatz eines derartigen Dichtelements kann eine zuverlässige und kostengünstige Abdichtung im Bereich eines Austritts eines Einlegeteils aus einem Formhohlraum zur Ausbildung des Formabschnitts hergestellt werden. Kostenintensive Vorkehrungen an dem Formwerkzeug müssen zur Dichtung des Formhohlraums im Austrittsbereich des Einlegeteils nicht getroffen werden. Der Formkörper kann so geformt sein, dass seine Sichtflächen im Wesentlichen mit den angrenzenden Sichtflächen des Formabschnitts fluchten, was wiederum zu einem harmonischen Erscheinungsbild führt.

Das als Spritzgießteil oder als Schäumteil ausgebildete Kunststoffformteil nach der Erfindung kann in vielfältiger Form ausgebildet sein und stellt beispielsweise einen Schiebehimmel eines Fahrzeugdachs dar, wobei dann der Formabschnitt ein flächiges Verdunkelungselement des Schiebehimmels und das Einlegeteil vorzugsweise ein Gleitelement zur Führung des Schiebehimmels an einer Schienenanordnung bildet. Denkbar ist es aber auch, dass das Kunststoffformteil ein an ein Glasdeckelelement eines Fahrzeugschiebedachs angeschäumter Kunststoffrahmen ist, bei dem Einlegeteile zur Anbindung des Deckelelements an den Fahrzeugaufbau eingeschäumt sind. Das Kunststoffformteil stellt dann also nur einen Teil des Endprodukts dar.

Der Formkörper kann nicht nur zur Dichtung des Formhohlraums dienen, sondern kann auch funktionelle Aufgaben übernehmen. Beispielsweise kann der Formkörper selbst einen Gleitschuh für ein bewegliches Bauteil bilden.

Um eine zuverlässige Abdichtung im Bereich des Austritts des Einlegeteils aus dem Formhohlraum zur Ausbildung des Formabschnitts zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, wenn der Formkörper im Bereich einer Trennebene des Formwerkzeugs angeordnet ist und vorzugsweise im Wesentlichen einander gegenüberliegende Angriffsflächen für das Formwerkzeug hat. Das Formwerkzeug wirkt beim Schließen auf die Angriffsflächen, so dass der Formkörper aufgrund des einwirkenden Drucks eine Verformung erfährt, was wiederum aufgrund der resultierenden Flächenpressung die Dichtigkeit des Formhohlraums zur Herstellung des Formabschnitts sicherstellt.

Der Formkörper, der von dem Einlegeteil durchgriffen ist, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Kunststoffformteils nach der Erfindung ein Spritzgießteil. Dieses kann entweder direkt an dem Einlegeteil angespritzt sein oder aber auch erst nach seiner Fertigung an dem Einlegeteil angebunden werden. Auch kann das Einlegeteil von einem Abschnitt eines Kunststoffprofils oder einem sonstigen Kunststoffteil gebildet sein.

Wenn der Formkörper erst nach seiner Fertigung mit dem Einlegeteil verbunden wird, kann es zweckmäßig sein, dass er aus zwei Teilen besteht, die über eine Verbindungseinrichtung, beispielsweise eine Rastereinrichtung miteinander verbunden werden.

Um eine hinreichende Dichtigkeit im Bereich des Übergangs zwischen dem Einlegeteil und dem Formkörper zu gewährleisten, ist es bei einer nachträglichen Befestigung des Formkörpers an dem Einlegeteil vorteilhaft, wenn der Formkörper eine Aussparung zum Durchtritt des Einlegeteils hat, die mit einem Untermaß hergestellt ist. Damit ist gewährleistet, dass bei geschlossenem Formwerkzeug hohe Anpressdrücke zwischen dem Einlegeteil und dem Formkörper resultieren.

Der ein Dichtelement darstellende Formkörper kann aus einem Werkstoff gebildet sein, der bei der Ausbildung des Formabschnitts mit diesem eine kraftschlüssige Verbindung eingeht und mit diesem vernetzt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Formabschnitt und der Formkörper aus Werkstoffen hergestellt sind, die keine Haftung eingehen. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Formkörper aus Polypropylen besteht und der Formabschnitt aus einem Polyurethanschaum gebildet ist. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn der Formkörper Ankereinrichtungen für den Werkstoff des Formabschnitts hat. Die Ankereinrichtungen umfassen beispielsweise Löcher, die in dem Formkörper eingebracht sind und in die der Werkstoff des Formabschnitts eindringt, oder auch Hinterschneidungen, so dass der Formkörper bereichsweise von dem gespritzten oder geschäumten Formabschnitt hintergriffen ist.

Um in allen Bereichen des Formkörpers eine zuverlässige Dichtung des Formhohlraums zur Ausbildung des Formabschnitts zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Formkörper keilförmig auslaufende Flanken hat. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das eingesetzte Formwerkzeug am gesamten Umfang des Formkörpers einen hinreichend großen Anpressdruck aufbaut. Flächen, die im Wesentlichen parallel zur Schließrichtung des eingesetzten Formwerkzeugs ausgerichtet sind, könnten zu Dichtigkeitsproblemen beim Spritzen bzw. Schäumen des Formabschnitts führen.

Vorzugsweise ist der Formkörper plastisch verformbar ausgebildet, so dass er nach dem Entformen aus dem Formwerkzeug seine Form beibehält. Alternativ ist es aber auch denkbar, einen elastisch verformbaren Werkstoff für den Formkörper einzusetzen, der nach seinem Entformen aus dem zur Ausbildung des Formabschnitts eingesetzten Formwerkzeug wieder seine Ausgangsform annimmt.

Die Erfindung hat des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines einen Formabschnitt und mindestens ein Einlegeteil umfassenden Kunststoffformteils in einem Formwerkzeug zum Gegenstand. Das Formwerkzeug umfasst eine öffenbare Werkzeugeinheit, die einen Formhohlraum bildet. Erfindungsgemäß wird bei dem Verfahren das Einlegeteil so mit einem verformbaren Formkörper versehen, dass das Einlegeteil den Formkörper durchgreift, wird der Formkörper zusammen mit dem Einlegeteil im Bereich eines Randes des Formhohlraums angeordnet, wird die Werkzeugeinheit geschlossen, so dass der Formkörper eine Verformung erfährt und der Formhohlraum im Bereich des Austritts des Einlegeteils aus dem Formhohlraum durch den Formkörper gedichtet ist, und wird dann ein Werkstoff zur Ausbildung des Formabschnitts in den Formhohlraum eingebracht, so dass sich dieser mit dem Einlegeteil und dem Formkörper verbindet.

Durch Anwendung dieses Verfahrens kann der Formhohlraum im Bereich des Austritts des Einlegeteils in zuverlässiger Weise gedichtet werden. Die Werkzeugeinheit muss natürlich mit einem korrespondierend ausgebildeten Aufnahmebereich für den Formkörper versehen sein.

Die Dichtung im Bereich des Formkörpers kann weiter erhöht werden, wenn die Werkzeugeinheit im Bereich des Formkörpers mit einer Quetschkante versehen ist, die bei geschlossener Werkzeugeinheit in den Formkörper eingreift. Alternativ oder zusätzlich kann auch der Formkörper mit einem Grat oder dergleichen versehen sein, der in eine Nut der Werkzeugeinheit eingreift.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoffformkörpers nach der Erfindung und ein erfindungsgemäß ausgelegtes Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffformteils werden nachfolgend anhand der schematisch vereinfachten Zeichnung ausführlich beschrieben. Es zeigt
1 eine Draufsicht auf einen Schiebehimmel eines Kraftfahrzeugdaches;
2 einen ein Gleitelement und ein Dichtelement umfassenden Bereich des Schiebehimmels;
3 eine perspektivische Draufsicht auf das Gleitelement und das Dichtelement in Alleinstellung;
4 eine Draufsicht auf das Gleitelement und das Dichtelement;
5 eine Seitenansicht des Gleitelements und des Dichtelements;
6 die Anordnung des Dichtelements in einem Formwerkzeug; und
7 eine schematische Stirnansicht einer alternativen Ausführungsform eines Dichtelements.
In den 1 bis 6 ist eine Schiebehimmel 10 eines ansonsten nicht näher dargestellten Kraftfahrzeugdaches dargestellt, der zur Abdunkelung eines mittels eines Glasdeckels verschließbaren Dachöffnung dient. Der Schiebehimmel 10 stellt ein Kunststoffformteil dar, das einen aus Polyurethanschaum gebildeten, ein Verdunkelungselement darstellenden, flächigen Formabschnitt 12 mit einem Lüftungsausschnitt 14 sowie vier paarweise beidseits des Formabschnitts 12 angeordnete Gleitelemente 16A, 16B, 16C, 16D umfasst, die zur Führung des Schiebehimmels 10 in einer dem Schiebedach zugeordneten, dachfesten Schienenanordnung dienen. Die Gleitelemente 16A bis 16D sind jeweils als Einlegeteil ausgebildet, das in den aus Polyurethan bestehenden Formabschnitt 12 eingeschäumt ist.
Wie insbesondere den 2 bis 5 zu entnehmen ist, umfassen die Gleitelemente 16A bis 16D jeweils einen im Wesentlichen plattenartig ausgebildeten Einschäumabschnitt 24, der in dem Formabschnitt 12 eingebettet ist. Der Einschäumabschnitt 24 ist über einen Verbindungsabschnitt 26 mit einer blattfederartigen Gleitfeder 28 verbunden, die mit zwei Gleitschuhen 30 und 32 versehen ist.
Der Verbindungsabschnitt 26 des Gleitelements durchgreift einen Formkörper 34, der integrierter Bestandteil des Schiebehimmels 10 ist und vor dem Schäumen des Formabschnitts 12 an dem ein Einlegeteil darstellenden Gleitelement 16A, 16B, 16C bzw. 16D angespritzt wird. Der Formkörper 34 besteht aus Polypropylen und bildet ein plastisch verformbares Bauteil.
Bei der Herstellung des Formabschnitts 12 in einem Schäumwerkzeug ist der Formkörper 34, wie in 6 dargestellt, in einer korrespondierenden Ausnehmung 36 eines ein Oberwerkzeug 38 und ein Unterwerkzeug 40 umfassenden Werkzeugeinheit eines Formwerkzeugs angeordnet, wobei der Formkörper 34 bei geschlossener Werkzeugeinheit, d. h. bei an das Unterwerkzeug 40 herangefahrenem Oberwerkzeug 38, in der in 6 mit Z angegebenen Richtung komprimiert wird, wodurch eine sichere Abdichtung des hier ansonsten nicht näher dargestellten Formhohlraums zur Ausbildung des flächigen Verdunkelungselements bzw. Formabschnitts 12 erfolgt. Um über den ganzen Umfang des Formkörpers 34 eine sichere Dichtwirkung zu erreichen, weist der Formkörper 34 keilförmig auslaufende Flanken 42 und 44 auf, so dass gewährleistet wird, dass der Formkörper 34 allseits formschlüssig mit einer hohen Dichtwirkung an dem Oberwerkzeug 38 bzw. dem Unterwerkzeug 40 anliegt. Der Formkörper 34 ist im Bereich einer in 6 gestrichelt dargestellten Trennebene T der aus dem Oberwerkzeug 38 und dem Unterwerkzeug 40 gebildeten Werkzeugeinheit angeordnet.
Wie 3 zu entnehmen ist, ist der Formkörper 34 im Bereich der Flanken 42 und 44 an der dem Formabschnitt 12 zugewandten Seite jeweils mit einem Loch 46 versehen, das eine Ankereinrichtung für den Polyurethanwerkstoff des Verdunkelungselement bzw. Formabschnitts 12 darstellt. Die Löcher 46 gewährleisten mithin durch das Eindringen des noch nicht ausgehärteten Polyurethanwerkstoffs eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Formkörper 34 und dem Formabschnitt 12.
Das Oberwerkzeug 38 und das Unterwerkzeug 40 können im Bereich des Formkörpers 34 jeweils mit einer hier nicht näher dargestellten Quetschkante versehen sein, die zur Erhöhung der Dichtwirkung bei geschlossener Werkzeugein heit in den Formkörper 34 eingreift. Alternativ kann auch der Formkörper 34 umlaufend mit einem Grat, Wulst oder dergleichen versehen sein, der in Nuten des Oberwerkzeugs 38 und des Unterwerkzeugs 40 eingreift.
Bei der Herstellung des Schiebehimmels 10 in dem Formwerkzeug wird zunächst jeweils ein Formkörper 34 in den Verbindungsbereichen 26 der Gleitelemente 16A, 16B, 16C bzw. 16D angespritzt, so dass eine formschlüssige und dichte Verbindung zwischen dem jeweiligen Formkörper 34 und dem jeweiligen, ein Einlegeteil darstellendes Gleitelement 16A, 16B, 16C bzw. 16D hergestellt wird und das jeweilige Einlegeteil den betreffenden Formkörper 34 durchgreift. Anschließend wird der Formkörper 34 zusammen mit dem betreffenden Einlegeteil 16A, 16B, 16C bzw. 16D im Bereich eines Randes eines Formhohlraums zur Ausbildung des flächigen Formabschnitts 12 angeordnet. Dann wird die aus dem Oberwerkzeug 38 und dem Unterwerkzeug 40 gebildete Werkzeugeinheit geschlossen, so dass der Formkörper 34 rechtwinklig zur Trennebene T gequetscht wird und eine Verformung erfährt und der Formhohlraum im Bereich des Austritts des betreffenden Einlegeteils 16A, 16B, 16C bzw. 16D aus dem Formhohlraum durch den jeweiligen Formkörper 34 gedichtet ist. Anschließend wird ein Polyurethanschaum zur Ausbildung des Formabschnitts 12 in den Formhohlraum eingebracht, so dass sich dieser mit den Einlegeteilen 16A bis 16D und dem jeweils zugeordneten Formkörper 34 verbindet.
In 7 ist eine alternative Ausführungsform eines Formkörpers 46 dargestellt. Der Formkörper 46 unterscheidet sich von dem in den 2 bis 6 dargestellten Formkörper dadurch, dass er aus zwei Teilen 48, 50 gebildet ist, die erst nach ihrer Herstellung nach einem Spritzverfahren über Rastverbindungen 52 miteinander ver bunden werden, so dass das betreffende Einlegeteil eine Ausnehmung 54 des Formkörpers 46 durchreift. Um eine hohe Dichtigkeit im Übergangsbereich zwischen dem Formkörper 46 und dem die Ausnehmung 54 durchgreifenden Einlegeteil zu erreichen, ist die Ausnehmung 54 im Vergleich zu den Abmessungen des Einlegeteils in dessen Verbindungsabschnitt 26 zwischen dem Einschäumabschnitt 24 und der Gleitfeder 28 mit einem Untermaß versehen.

10: Schiebehimmel
12: Formabschnitt
14: Lüftungsausschnitt
16A: Gleitelement
16B: Gleitelement
16C: Gleitelement
16D: Gleitelement
24: Einschäumabschnitt
26: Verbindungsabschnitt
28: Gleitfeder
30: Gleitschuh
32: Gleitschuh
34: Formkörper
36: Ausnehmung
38: Oberwerkzeug
40: Unterwerkzeug
42: Flanke
44: Flanke
46: Formkörper
48: Teil
50: Teil
52: Rastverbindungen
54: Ausnehmung

Claims

Kunststoffformteil, umfassend einen gespritzten oder geschäumten Formabschnitt (12) mit mindestens einem Einlegeteil (16A bis 16D), das aus dem Formabschnitt (12) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (16A bis 16D) einen verformbaren Formkörper (34, 46) durchgreift, der bei der Herstellung des Formabschnitts (12) in einem Formhohlraum eines Formwerkzeugs ein Dichtelement für den Formhohlraum bildet.
Kunststoffformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34, 46) im Bereich einer Trennebene (T) des Formwerkzeugs (38, 40) angeordnet ist und vorzugsweise im Wesentlichen einander gegenüberliegende Angriffsflächen für das Formwerkzeug (38, 40) hat.
Kunststoffformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34) an das Einlegeteil angespritzt ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (46) aus zwei Teilen (48, 50) besteht, die über eine Verbindungseinrichtung (52) miteinander verbunden sind.
Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34, 46) Ankereinrichtungen für den Werkstoff des Formabschnitts (12) hat.
Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34, 46) keilförmig auslaufende Flanken hat.
Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34, 46) plastisch verformbar ist.
Kunststoffformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Schiebehimmel (10) für ein Kraftfahrzeugdach ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (16A bis 16D) ein Gleitelement für den Schiebehimmel (10) umfasst.
Verfahren zur Herstellung eines einen Formabschnitt (12) und mindestens ein Einlegeteil (16A bis 16D) umfassenden Kunststoffformteils (10) in einem Formwerkzeug, das eine öffenbare Werkzeugeinheit (38, 40) aufweist, in der ein Formhohlraum ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (16A bis 16D) so mit einem verformbaren Formkörper (34, 46) versehen wird, dass das Einlegeteil (16A bis 16D) den Formkörper (34, 46) durchgreift, dass der Formkörper (34, 46) zusammen mit dem Einlegeteil (16A bis 16D) im Bereich eines Randes des Formhohlraums angeordnet wird, dass die Werkzeugeinheit (38, 40) geschlossen wird, so dass der Formkörper (34, 46) eine Verformung erfährt und der Formhohlraum im Bereich des Austritts des Einlegeteils (16A bis 16D) aus dem Formhohlraum durch den Formkörper (34, 46) gedichtet wird, und dass ein Werkstoff zur Ausbildung des Formabschnitts (12) in den Formhohlraum eingebracht wird, so dass sich der Werkstoff mit dem Einlegeteil (16A bis 16D) und dem Formkörper (34, 46) verbindet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (34) an dem Einlegeteil (16A bis 16D) angespritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugeinheit (38, 40) im Bereich des Formkörpers (34, 46) mit einer Quetschkante versehen ist, die bei geschlossener Werkzeugeinheit (38, 40) in den Formkörper (34, 46) eingreift.