DE102007003366B4

DE102007003366B4 - Verfahren zur Herstellung von Formhäuten aus mehreren Kunststoffen

Info

Publication number: DE102007003366B4
Application number: DE102007003366A
Authority: DE
Inventors: Lars Heuer; Ivo Schütze; Helmut KRÜGER
Original assignee: Benecke Kaliko AG
Current assignee: Johnson Controls Interiors GmbH and Co KG
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: DE102007003366A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten aus mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere für Kraftfahrzeugteile wie z. B. Armaturenbretter und Türverkleidungen, bei dem die Kunststoff-Formhäute im Sinterverfahren durch ein nacheinander erfolgendes mehrfaches kontinuierliches Anschmelzen von mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaft an einer Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges aufgebaut werden, bei dem die mit Kunststoff unterschiedlicher Eigenschaft versehenen/gesinterten Bereiche der Oberfläche des Formwerkzeugs durch Vorsprünge oder Stege auf der Oberfläche voneinander getrennt sind, bei dem zunächst die gesamte Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges mit einem Kunststoff einer ersten Eigenschaft versehen wird, wobei danach Teile der Kunststoffhaut in den Bereichen der Oberfläche, die mit einem Kunststoff mit einer zweite Eigenschaft versehen werden sollen, an den Trennstegen getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden, wobei danach die gesamte Oberfläche mit dem Kunststoff mit der zweiten Eigenschaft versehen wird und nach dem Anschmelzen des Kunststoffs mit der zweiten Eigenschaft die gesamte fertig gestellte Kunststoffhaut aus dem Formwerkzeug entfernt wird,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten aus mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere für Kraftfahrzeugteile wie z. B. Armaturenbretter und Türverkleidungen, bei dem die Kunststoff-Formhäute im Sinterverfahren durch ein nacheinander erfolgendes mehrfaches kontinuierliches Anschmelzen von mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaft an einer Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges aufgebaut werden, bei dem die mit Kunststoff unterschiedlicher Eigenschaft versehenen/gesinterten Bereiche der Oberfläche des Formwerkzeugs durch Vorsprünge oder Stege auf der Oberfläche voneinander getrennt sind, bei dem zunächst die gesamte Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges mit einem Kunststoff einer ersten Eigenschaft versehen wird, wobei danach Teile der Kunststoffhaut in den Bereichen der Oberfläche, die mit einem Kunststoff mit einer zweiten Eigenschaft versehen werden sollen, an den Trennstegen getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden, wobei danach die gesamte Oberfläche – auch die bereits bedeckte – mit dem Kunststoff mit der zweiten Eigenschaft versehen wird und nach dem Anschmelzen des Kunststoffs mit der zweiten Eigenschaft die gesamte fertig gestellte Kunststoffhaut aus dem Formwerkzeug entfernt und ggf. Teile am Rand der Kunststoffhaut abgetrennt werden.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten aus mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaften sind bekannt. Die wesentlichen Verfahren sind hierbei zum einen die Verfahren, bei denen während eines schrittweise Aufbaus der Kunststoff-Formhaut die jeweils nicht mehr benötigten Bereiche abgetrennt und der Form entnommen werden, wie dies beispielsweise die DE 40 29 254 A1 beschreibt, zum andern die Verfahren, bei denen die „Maskentechnik" eingesetzt wird, wie sie beispielsweise durch die EP 0 972 625 A1 oder die US 5 234 653 offenbart sind.
So offenbart die DE 40 29 254 A1 ein Verfahren zu Herstellung von mehrfarbigen Slush-Häuten für Armaturenbretter von Kraftfahrzeugen, bei dem an einer aufheizbaren Oberfläche eines Formwerkzeuges in mehreren nacheinander folgenden Schritten unterschiedliches Kunststoffpulver durch Rotationssintern angeschmolzen wird. Die Oberfläche des Formwerkzeuges ist dabei mit scharfkantigen Trennstegen versehen, die die verschiedenfarbigen Bereiche der Oberfläche/der späteren Slush-Haut voneinander abtrennen. Zunächst wird dabei die gesamte Oberfläche des Formwerkzeuges mit einem Kunststoffpulver einer ersten Farbe versehen. Entlang der Trennstege wird dann die durch Anschmelzen entstandene Kunststoffhaut eingeschnitten und der Teil/der Rand der Kunststoffhaut entfernt und aus der Form entnommen, der die Farbzonen oder Oberflächenbereiche bedeckt, auf denen im nachfolgenden Schritt ein Kunststoffpulver einer anderen Farbe aufgebracht werden soll.
Das Einschneiden und Entfernen der nicht mehr benötigten Haut ist in der noch heißen Form relativ mühevoll, da es zur sauberen Farbtrennung sehr sorgfältig und exakt durchgeführt werden muss. Nach der Entnahme der nicht mehr benötigten Teile der ersten Kunststoffhaut (erste Farbe) wird die gesamte Formoberfläche erneut mit Kunststoffpulver der zweiten Farbe bestreut, welches dann sowohl auf der bereits vorhandenen Kunststoffhaut (erste Farbe) anschmilzt, als auch in den von der ersten Kunststoffhaut befreiten Bereichen der Formoberfläche. Nach dem neuerlichen Anschmelzen wird die gesamte, nun auf ihrer der Formoberfläche zugewandten Vorderseite zweifarbige Kunststoffhaut dann aus der Form entnommen und evtl. an den Rändern noch einmal sauber in die gewünschte Kontur geschnitten.
Die DE 10 2004 030 786 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Innenraumverkleidungsteiles für Airbagabdeckungen von Automobilen, bei dem das Innenverkleidungsteil rückseitig bis auf eine Restwanddicke eingeschnitten wird, wodurch eine unsichtbare Trennlinie für das Aufbrechen des Airbags geschaffen wird. Das Einschneiden erfolgt zwar bereits im Formwergzeug, führt aber nicht zum Abtrennen von einzelnen Bereichen des Verkleidungsteiles.
Die EP 0 972 625 A1 beschreibt zur „Maskentechnik" eine Einrichtung, nämlich eine Werkzeugform zur Herstellung von zweifarbigen Kunststoff-Formhäuten für Kraftfahrzeugteile, d. h. im Wesentlichen Armaturenbretter, Türverkleidungen etc. Das hier angewandte Herstellungsverfahren zur Erzeugung von Sinterfolien/Slushhäuten ist ein Rotations-Sintern, bei dem sich ein Kunststoffpulver in der rotierenden Werkzeugform befindet und an entsprechend geheizten Wandteilen der Werkzeugform anschmilzt.
Die hier gezeigte Einrichtung weist zwei verschiedene untere Teile der Werkzeugformkästen auf. Die unteren Teile der Werkzeugformkästen, welche jeweils auch das Pulverbett beinhalten, sind lösbar angeordnet in Bezug auf den einzigen oberen Werkzeugformkasten, an welchen das Kunststoffpulver anschmilzt. Für die Herstellung von zweifarbigen Kunststoff-Formhäuten weist nun der erste untere Formkasten einen schalenförmige und in den Innenraum ragenden Vorsprung auf, mit dem – wie mit einer Maske – Teile des oberen Formkastens abgedeckt werden.
In einem ersten Arbeitsgang wird durch Rotationssintern ein Pulver einer ersten Farbe angeschmolzen, wobei die unter der schalenförmigen Abdeckung liegenden Bereiche des oberen Formkastens nicht getroffen werden und somit frei von Pulver bleiben.
Vor einem zweiten Arbeitsgang wird der erste untere Formkasten durch einen zweiten unteren Formkasten ersetzt, der ein Pulver einer anderen Farbe beinhaltet und keine Abdeckungen aufweist. Beim nachfolgend wiederholten Rotationssintern schmilzt an dem vorher freigehaltene Bereich des oberen Formkastens und auf der Rückseite der schon bestehenden Formhaut das Pulver mit der neuen Farbe an. Nach Abkühlung und Entnahme der Formhaut aus dem Werkzeug erhält man auf der dem Werkzeug zugewandten und zukunftigen Außenseite eine zweifarbige Kunststoff-Formhaut.
Während des ersten Arbeitsschrittes muß hierzu die schalenförmige und in den Innenraum ragende Abdeckung des unteren Formkasten sorgsam gegenüber dem oberen Formkasten abgedichtet werden, damit kein Sinterpulver der ersten Farbe in den Abdeckbereich gelangt. Hierzu weist der schalenförmige Vorsprung an seinen Rändern Dichtungselemente auf, die elastisch und oder innen hohl ausgebildet sind und ggf. innen mit Druck oder elastischen Medien beaufschlagt werden können.
Von Nachteil ist hierbei der hohe Arbeitsaufwand zum Wechsel der unteren Kastenformen sowie die schwierige Dichtung der Maske, d. h. der Dichtung zwischen den Rändern der schalenförmigen und in den Innenraum ragenden Abdeckung des unteren Formkastens und der Innenseite des oberen Formkastens. Hierbei führen Wärmedehnungen und unterschiedliche und durch komplizierte Innenformen des oberen Formkastens bedingte Druckverhältnisse der Dichtungen zu Undichtigkeiten und unregelmäßiger Anlage, wodurch die Farbgrenzen verwischen können.
Die US 5 234 653 beschreibt ein ebenfalls der „Maskentechnik" zuzuordnendes Verfahren zur Herstellung von mehrfarbigen Kunststoff-Formhäuten durch Sintern, bei dem sich ein Kunststoffpulver in einer durch Trennwände aufgeteilten Werkzeugform befindet und an entsprechend geheizten Wandteilen der Werkzeugform anschmilzt. Die Fixierung der Trennwände erfolgt dabei über Drucksysteme innerhalb der Trennwände. Durch das Drucksystem werden die Trennwände mit Hilfe von Dichtungsprofilen zwischen unterer und oberer Werkzeugform verspannt und sorgen so für eine sichere Abdichtung bei den jeweiligen Sintervorgängen mit unterschiedlichen Farbpulvern.
Auch hier besteht ein Nachteil darin, dass eine relativ umständliche Fixierung der Trennwände vorgenommen werden muß und zusätzlich eine hohe Druckkraft für die Drucksysteme erforderlich ist.
Da die Maskentechnik einen relativ hohen apparativen Aufwand erfordert, bestand ausgehend von dem durch die DE 40 29 254 A1 beschriebenen Verfahren für die Erfindung die Aufgabe, die Handhabung bei Herstellungsverfahren für Kunststoff-Formhäute aus mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaften zu vereinfachen, die Sicherheit für das Bedienpersonal zu erhöhen und ein möglichst kostengünstiges und schnelles Verfahren bereitzustellen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfähren erfolgt dabei die zur Entnahme der Kunststoffhaut erforderliche Trennung von Teilen der Kunststoffhaut mit Hilfe eines entlang einer Trennlinie steuerbaren Laserstrahles. Dadurch ist einerseits eine sehr präzise Trennung möglich, die zu einer sauberen Farbtrennlinie am späteren Produkt führt, als auch eine für das Bedienungspersonal sichere Handhabung, da auf einen manuellen Schnitt im heißen Werkzeug verzichtet werden kann.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Kunststoffe als unterschiedliche Eigenschaft eine unterschiedliche Farbe aufweisen. Hierdurch lassen sich dann auf einfache Weise und mit den beschriebenen Vorteilen z. B. Armaturenbretter herstellen, deren oberer und der Windschutzscheibe zugewandter Teil in einer Farbe und mit einer Pigmentierungsdichte so ausgeführt wird, das störende Reflexionen des Sonnenlichtes vermieden werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Teile der Kunststoffhaut aus Kunststoff einer ersten Eigenschaft in den Bereichen der Oberfläche, die mit einem Kunststoff einer zweiten Eigenschaft versehen werden sollen, mit Hilfe eines entlang der Trennstege steuerbaren Laserstrahles getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden. Auf diese Weise lassen sich die nicht mehr benötigten Reste der ersten Kunststoffhaut (erste Farbe) sicher und leicht aus dem Formwerkzeug entfernen, wobei gerade hierbei das Formwerkzeug für den nächsten Arbeitsgang auf Verarbeitungstemperatur gehalten werden kann, ohne das Bedienungspersonal beim Schnitt zu gefährden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die außerhalb einer vorgesehenen Außenkontur befindlichen Teile der gesamten fertig gestellten Kunststoffhaut mit Hilfe eines entlang der Außenkontur steuerbaren Laserstrahles getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden. In diesem Fall lassen sich die beim Anschmelzen entstandenen und über die gewünschte hinausgehenden Randbereich/Reste sicher und leicht aus dem Formwerkzeug entfernen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Kunststoff einer ersten und einer zweiten Eigenschaft als Kunststoffpulver oder -granulat auf die Oberfläche des erwärmten Formwerkzeuges aufgebracht und im Rotations-Sinterverfahren angeschmolzen werden. Dabei nutzt man in beiden Verarbeitungsschritten das gleiche Herstellungsprinzip, wodurch die Herstellungsanlage oder -vorrichtung insgesamt einfacher ausfällt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Kunststoff einer ersten Eigenschaft als Kunststoffpulver oder -granulat und der Kunststoff einer zweiten Eigenschaft in flüssiger Form auf die Oberfläche des erwärmten Formwerkzeuges aufgebracht und angeschmolzen werden, beispielsweise auch im Rotations-Sinterverfahren. Hierdurch wird der Herstellungsprozess anwendbar für die unterschiedlichsten Kunststoffkombinationen und ist an ggf. bestehende Vorgaben zum Aufbringen von Fließ- oder rieselfähigen Kunststoffen besser anzupassen.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten aus mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaften, insbesondere für Kraftfahrzeugteile wie z. B. Armaturenbretter und Türverkleidungen, bei dem die Kunststoff-Formhäute im Sinterverfahren durch ein nacheinander erfolgendes mehrfaches kontinuierliches Anschmelzen von mehreren Kunststoffen unterschiedlicher Eigenschaft an einer Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges aufgebaut werden, bei dem die mit Kunststoff unterschiedlicher Eigenschaft versehenen/gesinterten Bereiche der Oberfläche des Formwerkzeugs durch Vorsprünge oder Stege auf der Oberfläche voneinander getrennt sind, bei dem zunächst die gesamte Oberfläche eines erwärmten Formwerkzeuges mit einem Kunststoff einer ersten Eigenschaft versehen wird, wobei danach Teile der Kunststoffhaut in den Bereichen der Oberfläche, die mit einem Kunststoff mit einer zweite Eigenschaft versehen werden sollen, an den Trennstegen getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden, wobei danach die gesamte Oberfläche mit dem Kunststoff mit der zweiten Eigenschaft versehen wird und nach dem Anschmelzen des Kunststoffs mit der zweiten Eigenschaft die gesamte fertig gestellte Kunststoffhaut aus dem Formwerkzeug entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Entnahme der Kunststoffhaut erforderliche Trennung von Teilen der Kunststoffhaut mit Hilfe eines entlang einer Trennlinie steuerbaren Laserstrahles geschieht.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe als unterschiedliche Eigenschaft eine unterschiedliche Farbe aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Kunststoffhaut aus Kunststoff einer ersten Eigenschaft in den Bereichen der Oberfläche, die mit einem Kunststoff einer zweiten Eigenschaft versehen werden sollen, mit Hilfe eines entlang der Trennstege steuerbaren Laserstrahles getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die außerhalb einer vorgesehenen Außenkontur befindlichen Teile der gesamten fertig gestellten Kunststoffhaut mit Hilfe eines entlang der Außenkontur steuerbaren Laserstrahles getrennt und aus dem Formwerkzeug entnommen werden.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formhäuten nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff einer ersten und einer zweiten Eigenschaft als Kunststoffpulver oder -granulat auf die Oberfläche des erwärmten Formwerkzeuges aufgebracht und im Rotations-Sinterverfahren angeschmolzen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff einer ersten Eigenschaft als Kunststoffpulver oder -granulat und der Kunststoff einer zweiten Eigenschaft in flüssiger Form auf die Oberfläche des erwärmten Formwerkzeuges aufgebracht und angeschmolzen werden.