DE102004059066A1

DE102004059066A1 - Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes, Werkzeug und Flächengebilde

Info

Publication number: DE102004059066A1
Application number: DE200410059066
Authority: DE
Inventors: Heinz Dieter Wellen; Hubert BRÜCKNER; Peter Cempulik
Original assignee: Johnson Controls Interiors GmbH and Co KG
Current assignee: Johnson Controls Interiors GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-07
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2008522854A; DE102004059066B4; CN100577392C; EP1833651A1; US20090280343A1; WO2006061111A1; CN1906008A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes (13), beispielsweise einer Dekorhaut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, werden mindestens eine erste Kavität (5) und eine zweite Kavität (5') eines Werkzeugs (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial (12, 12') gefüllt. Dabei wird zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene (6) zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement (7) im Werkzeug (1) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes, beispielsweise einer Dekorhaut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, sowie hierzu geeignete Werkzeuge und damit gefertigte Flächengebilde.

Aus der Patentanmeldung DE 102 11 663 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, aber einstückigen Formteils bekannt, das bereichsweise aus einem harten, thermoplastischen Werkstoff, beispielsweise Polypropylen (PP) oder einem PP-Compound, und einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer auf olefinischer Basis, besteht. Das erste und das zweite Formteilsegment werden dabei in gesonderten Werkzeugen gefertigt und nachfolgend durch das Anspritzen eines Verbindungssegments zu einer Einheit gefügt.

Dieses Verfahren ist zur Herstellung von kleinstückigen Formteilen mit komplexer Geometrie und hochwertiger Anmutung geeignet, bietet sich jedoch zur Fertigung großer und flächenhafter Bauteile, insbesondere Dekorhäuten für Innenverkleidungsteilen, aufgrund der aufwändigen Handhabung der ausgedehnten Bauteilsegmente weniger an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger und heterogener, insbesondere mindestens zweifarbiger, Flächengebilde bereitzustellen.

Lösung

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei diesem Verfahren mindestens eine erste Kavität und eine zweite Kavität eines Werkzeugs mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial gefüllt werden, wobei zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement im Werkzeug angeordnet wird.

Durch das Dichtelement wird auch bei ausgedehnter und gegebenenfalls komplex verlaufender Längserstreckung der Trennebene eine sichere Segmentierung der Oberfläche der einstückigen Formhaut erzielt. Insbesondere bei mehrfarbigen Flächengebilden entsteht eine scharfe Trennung zwischen den aneinander grenzenden, unterschiedlich gefärbten Oberflächenbereichen, so dass die Formhaut zur Verwendung in besonders anspruchsvollen Anwendungsbereichen des Automobilbaus geeignet ist.

Ein geeignetes Werkzeug zur Durchführung des Verfahren weist mindestens ein erstes Werkzeugteil und ein gegenüber diesem verlagerbares zweites Werkzeugteil auf, welche nach dem Schließen des Werkzeugs mindestens eine erste Kavität und eine benachbarte zweite Kavität ausbilden, die mit mindestens einem ersten und einem zweiten fließfähigem Kunststoffmaterial füllbar sind. Erfindungsgemäß ist entlang der Trennebene zwischen der ersten Kavität und der zweiten Kavität ein Dichtelement angeordnet.

Die nachfolgenden Ausbildungen des Verfahrens sind mit besonderem Vorteil bei Verwendung reaktiv aushärtender Kunststoffmaterialien einsetzbar, die mittels eines Spritzgießprozesses in die Kavitäten injiziert werden (Reaction Injection Molding (RIM)). Diese Kunststoffe besitzen in fließfähigem Zustand eine besonders niedrige Viskosität, so dass der Abdichtung zwischen den Kavitäten eine außergewöhnliche Bedeutung zukommt.

Nach einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Dichtelement fest mit einem Werkzeugteil, insbesondere dem Oberwerkzeug, verbunden und an ein anderes Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar. Vorzugsweise ist das Dichtelement unter Fluiddruck aufweitbar („aufblasbare Dichtung") und an einen auskragenden Vorsprung des anderen Werkzeugteils, insbesondere des Unterwerkzeugs, anpreßbar.

Nach dem Befüllen der ersten Kavität mit dem ersten Kunststoffmaterial können das Dichtungselement von dem anderen Werkzeugteil abgehoben und die zweite Kavität mit dem zweiten Kunststoffmaterial gefüllt werden, wobei sich das erste und das zweite Kunststoffmaterial stoffschlüssig, aber optisch sauber getrennt, miteinander verbinden. Das Abheben der Dichtung geschieht vorzugsweise durch Reduzierung des Fluiddrucks im Inneren der schlauchartigen Dichtung, wobei auch ein Fluiddruck einstellbar ist, der unter dem Umgebungsdruck liegt. Hierdurch wird eine Abhebekraft erzeugt, die über die elastische Rückstellung des Dichtelements hinausgeht.

Bei einem hierbei verwendbaren Werkzeug ist das Dichtelement vorzugsweise fest in einem Werkzeugteil, insbesondere dem Oberwerkzeug, angeordnet und unter Fluiddruck aufweitbar an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar.

Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung wird das Dichtelement vor dem Füllen der Kavitäten im Bereich der Trennebene lösbar in ein Werkzeugteil, insbesondere das Oberwerkzeug, eingelegt und beim Schließen des Werkzeugs dichtend an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, angelegt.

Mit Vorteil ist das Dichtelement an einen auskragenden Vorsprung des anderen Werkzeugteils, insbesondere des Unterwerkzeugs, anpreßbar und verbindet sich beim Befüllen der Kavitäten stoffschlüssig mit dem ersten Kunststoffmaterial einerseits und dem zweiten Kunststoffmaterial andererseits. Das Dichtelement geht also bei der Herstellung der Formhaut verloren und muss vor dem erneuten Befüllen der Kavitäten durch eine neues Dichtelement ersetzt werden.

Bei einem geeigneten Werkzeug ist das Dichtelement lösbar in ein Werkzeugteil, insbesondere das Oberwerkzeug, einsetzbar und an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar.

Figuren
Die Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar.
Es zeigen:
1a-e die Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines hierzu geeigneten ersten Werkzeugs,
2a-e Werkzeug und Verfahren nach einer anderen Ausbildung der Erfindung.
Das in 1a bis 1d gezeigte Werkzeug 1 besteht aus einem ersten Werkzeugteil 2 in Form des Oberwerkzeugs 3 und einem ein zweites Werkzeugteil 2' ausbildenden Unterwerkzeug 4. Oberwerkzeug 3 und Unterwerkzeug 4 sind zueinander verlagerbar und bilden in ihrer Gebrauchsstellung nach 1a eine erste Kavität 5 und eine zweite Kavität 5' aus. Die sich flächenhaft erstreckenden Kavitäten können über nicht gezeigte Spritzgießeinheiten mit unterschiedlichen fließfähigen Kunststoffmaterialien befüllt werden und sind zur Herstellung von Flächengebilden geeignet, die im Verhältnis zu ihrer Länge und Breite eine sehr geringe Dicke aufweisen. Die Kavitäten müssen nicht eben ausgebildet sein, sondern können zur Herstellung komplex geformter Dekorhäute auch einen gewölbten Verlauf haben.
Das Oberwerkzeug 3 ist entlang der Trennebene 6 zwischen den benachbarten Kavitäten 5, 5' mit einem schlauchförmigen Dichtelement 7 ausgestattet, dessen Hohlraum 8 nach dem Schließen der Werkzeugteile 2, 2' mit einem Druckgas befüllbar ist. Das Dichtelement 7 ist mittels einer durch Schrauben 9 fixierten Halterung 10 fest mit dem Werkzeugoberteil 3 verbunden. Infolge des Überdrucks weitet sich das Dichtelement 7, dessen Längserstreckung einen gleichfalls komplexen Verlauf aufweisen kann, elastisch auf und legt sich dichtend an einen aus dem Unterwerkzeug 4 auskragenden Vorsprung 11 an. Anschließend wird die erste Kavität 5, wie aus 1b ersichtlich, mit einem dünnflüssigen ersten, beispielsweise grauen Kunststoffmaterial 12 gefüllt, das durch das Dichtelement 7 an einem Übertritt in die zweite Kavität 5' gehindert wird und infolge einer chemischen Reaktion in der ersten Kavität 5 aushärtet.
Nachfolgend wird der Hohlraum 8 des Dichtelements 7 mit Unterdruck beaufschlagt, so dass sich das Dichtelement 7 von dem Vorsprung 11 abhebt (1c). Das nachfolgend in die zweite Kavität 5' injizierte zweite, beispielsweise schwarze Kunststoffmaterial 12' dringt bis zum ersten Kunststoffmaterial 12 vor und verbindet sich bei der reaktiven Aushärtung mit diesem stoffschlüssig. Nach dem Öffnen des Werkzeugs 1 (1f) kann dass so gewonnene, zweifarbige Flächengebilde 13 entnommen werden.
Das zur Durchführung eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen Werkzeug nach 2a weist ebenfalls zwei Werkzeugteile 2, 2' in Form eines Oberwerkzeugs 3 und eines Unterwerkzeugs 4 auf, wobei das Unterwerkzeug 4 gleichfalls mit einem Vorsprung 11 versehen ist. Auf seiner dem Vorsprung 11 zugewandten Seite ist das Oberwerkzeug mit einer nutartigen Aufnahme 14 zur klemmenden, jedoch lösbaren Halterung eines strangförmigen, elastischen Dichtelements 7 (2b) ausgestattet.
Nach dem Schließen des Werkzeugs 1 (2c) werden die beiden benachbarten, aber durch das Dichtelement getrennten Kavitäten 5, 5' mit unterschiedlich gefärbten, fließfähigen Kunststoffmaterialien 12, 12' gefüllt, die bis zum Dichtelement vordringen und sich mit diesem stoffschlüssig verbinden (2d).
Wie in 2e gezeigt, kann nach dem Aushärten der Kunststoffmaterialien 12, 12' und dem Öffnen des Werkzeugs 1 das einstückige Flächengebilde 13 einschließlich des verlorenen Dichtelements 7 entnommen werden. Neben den Farben des ersten und zweiten Kunststoffmaterials 12, 12' kann das Flächengebilde 13 im Bereich der Trennebene 6 naturgemäß eine weitere, durch das Dichtelement 7 bestimmte Farbe aufweisen.

1: Werkzeug
2: Werkzeugteil
3: Oberwerkzeug
4: Unterwerkzeug
5: Kavität
6: Trennebene
7: Dichtelement
8: Hohlraum
9: Schraube
10: Halterung
11: Vorsprung
12: Kunststoffmaterial
13: Flächengebilde
14: Aufnahme

Claims

Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes (13), beispielsweise einer Dekorhaut für einen Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, bei welchen mindestens eine erste Kavität (5) und eine zweite Kavität (5') eines Werkzeugs (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial (12, 12') gefüllt werden, wobei zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement (7) im Werkzeug angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) fest mit einem Werkzeugteil (2), insbesondere dem Oberwerkzeug (3), verbunden ist und an ein anderes Werkzeugteil (2'), insbesondere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) unter Fluiddruck aufweitbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) an einen auskragenden Vorsprung (11) des anderen Werkzeugteils (2'), insbesondere des Unterwerkzeugs (4), anpreßbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) nach dem Befüllen der ersten Kavität (5) von dem anderen Werkzeugteil (2') abgehoben und nachfolgend die zweite Kavität (5') gefüllt wird, wobei sich das erste und das zweite Kunststoffmaterial (12, 12') stoffschlüssig miteinander verbinden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) vor dem Füllen der Kavitäten (5, 5') im Bereich der Trennebene (6) lösbar in ein Werkzeugteil (2), insbesondere das Oberwerkzeug (3), eingelegt wird und nach dem Schließen des Werkzeugs (1) dichtend an dem anderen Werkzeugteil (2'), insbesondere dem Unterwerkzeug (4), anliegt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) an einen auskragenden Vorsprung (11) des anderen Werkzeugteils (2'), insbesondere des Unterwerkzeugs (4), anpreßbar ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtelement (7) beim Befüllen der Kavitäten (5, 5') stoffschlüssig mit dem ersten Kunststoffmaterial (12) einerseits und dem zweiten Kunststoffmaterial (12') andererseits verbindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten mittels eines Spritzgießprozesses mit reaktiv aushärtenden Kunststoffmaterialien (RIM-Technologie) befüllt werden.
Werkzeug zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1, mit mindestens einem ersten Werkzeugteil (2) und einem gegenüber diesem verlagerbaren zweiten Werkzeugteil (2'), welche nach dem Schließen des Werkzeugs (1) mindestens eine erste Kavität (5) und eine benachbarte zweite Kavität (5') ausbilden, die mit mindestens einem ersten und einem zweiten fließfähigem Kunststoffmaterial (12, 12') füllbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Trennebene (6) zwischen der ersten Kavität (5) und der zweiten Kavität (5') ein Dichtelement (7) angeordnet ist.
Werkzeug nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) fest in einem Werkzeugteil (2), insbesondere dem Oberwerkzeug (3), angeordnet und unter Fluiddruck aufweitbar an das andere Werkzeugteil (2'), insbesondere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
Werkzeug nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) lösbar in ein Werkzeugteil (2), insbesondere das Oberwerkzeug (3), einsetzbar und an das andere Werkzeugteil (2'), insbesondere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
Flächengebilde, hergestellt unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und/oder des Werkzeugs nach Anspruch 11.
Flächengebilde, hergestellt unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und/oder des Werkzeugs nach Anspruch 12.