DE102008058324A1 - Formbauteil aus Kunststoff und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formbauteil (1) aus Kunststoff, welches aus einem Verbund (2) von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten (2.1, 2.2) gebildet ist, wobei eine erste Kunststoff-Schicht (2.1) eine Folie ist und das Formbauteil (1) ein aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildetes Formelement (3) aufweist, das kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit den wenigstens zwei Kunststoff-Schichten (2.1, 2.2) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Formbauteil aus Kunststoff, welches aus einem Verbund von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten gebildet ist, wobei eine erste Kunststoff-Schicht eine Folie ist sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
  • Aus der DE 197 25 560 A1 ist eine Verbundschichtplatte oder -folie, ein Verfahren zur Herstellung, ihre Verwendung zur Herstellung von Formkörpern, ein Verfahren zur Herstellung dieser Formkörper und der Formkörper bekannt. Die Verbundschichtplatte umfasst wenigstens eine Substratschicht sowie eine transparente Deckschicht, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat. Zusätzlich kann zwischen der Substratschicht und der transparenten Deckschicht eine Zwischenschicht, aus schlagzähmodifiziertem Polymethylmethacrylat, Polycarbonat oder einer Formmasse, aus der die Substratschicht gebildet ist, angeordnet sein. Der Verbund der einzelnen Schichten wird insbesondere mittels eines Haftvermittlers, der auf eine äußere Fläche der Substratschicht aufgebracht wird, realisiert. Die Verbundschichtplatte oder -folien sowie die daraus beispielsweise durch Thermoformen und Hinterspritzen hergestellten Formkörper finden insbesondere im Kraftfahrzeugbereich als Karosserieaußenteile Verwendung.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Formbauteil und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines solchen anzugeben.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich des Formbauteiles erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 und hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung des Formbauteiles durch die in Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Formbauteil aus Kunststoff ist aus einem Verbund von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten gebildet, wobei eine erste Kunststoff-Schicht, insbesondere die Schicht, die in einem verbauten Zustand des Formbauteils eine sichtbare Oberfläche bildet, eine Folie, insbesondere eine Lackfolie, ist. Erfindungsgemäß weist das Formbauteil ein aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildetes Formelement auf, das kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit den wenigstens zwei Kunststoff-Schichten verbunden ist. Dabei schließt das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement gleichmäßig mit der als sichtbare Oberfläche des Formbauteils angeordneten ersten Kunststoff-Schicht ab.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem transparenten und/oder transluzenten Material um einen Kunststoff, wie z. B. Polymethylmethacrylat (auch Acrylglas oder Plexiglas genannt) und/oder Polycarbonat. Dabei bezeichnet der Begriff ”transluzent”, dass das gewählte Material wenigstens teilweise eine Lichtdurchlässigkeit aufweist.
  • Das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement wird vorzugsweise mittels eines Haftvermittlers kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund der wenigstens zwei Kunststoff-Schichten befestigt. Der Haftvermittler weist hierzu eine Schichtdicke von beispielsweise 5 μm bis 100 μm auf.
  • Insbesondere dient der Haftvermittler dazu, eine feste Verbindung mit den Kunststoff-Schichten herzustellen, die ohne eine Haftschicht bzw. den Haftvermittler eine unzureichende Haftung aufweisen, wie beispielsweise bei Polyolefinen. Als Haftvermittler ist insbesondere ein üblicherweise für eine derartige Materialverbindung verwendeter Haftvermittler einsetzbar. Zum Beispiel sind als Haftvermittler Ethylen-Vinylacetat-Copolymere zur Kopplung an Polyethylen und/oder Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Polypropylene zur Kopplung an Polypropylen geeignet. In beiden Fällen ist die Haftung durch ein Einbringen polarer Gruppen in die unpolaren Polyolefine realisierbar.
  • Alternativ oder zusätzlich ist das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement mittels an diesem ausgeformten Halteelemente kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund befestigbar. Dabei sind die Halteelemente dergestalt geformt, dass diese für eine Sicherstellung wenigstens eines Kraftschlusses mechanisch mit dem Verbund der Kunststoff-Schichten beispielsweise verkrallt sind.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Formbauteils ist in diesem zumindest ein Beleuchtungsmittel bzw. eine vorgebbare Anzahl, beispielsweise von Leuchtdioden, angeordnet. Dabei ist das wenigstens eine Beleuchtungsmittel insbesondere im Bereich des aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildeten Formelementes angeordnet. Durch eine Einbettung des Beleuchtungsmittels in das Formbauteil, ist das Beleuchtungsmittel vorteilhaft vor Umwelteinflüssen, beispielsweise mechanischer und/oder chemischer Art, geschützt.
  • Das Formbauteil findet insbesondere Verwendung im Kraftfahrzeugbereich, wobei das Formbauteil beispielsweise als ein Karosserieaußenteil, wie beispielsweise ein Außenspiegel, mit in diesem angeordneten Beleuchtungsmittel ausgebildet sein kann.
  • Darüber hinaus kann das Formbauteil auch als eine Längsträgerverkleidung mit einer integrierten Umfeldbeleuchtung, als ein Kotflügelmodul und/oder als eine Stoßfängereinheit, mit integrierten Beleuchtungsmittel ausgebildet sein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zur Herstellung des Formbauteils aus Kunststoff in einem Verbund von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten eine aus einer Folie gebildete erste Schicht in einem Umformverfahren in eine gewünschte Form gebracht und in einem Werkzeug angeordnet wird, wobei die Folie mit einem Kunststoff als eine zweite Schicht hinterspritzt und/oder hinterschäumt wird. Erfindungsgemäß wird ein Teilbereich aus dem Verbund herausgeschnitten und/oder ausgestanzt, wobei in den Teilbereich das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund angeordnet wird.
  • Vorzugsweise werden der aus den Kunststoff-Schichten gebildete Verbund und das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildeten Formelement fugenlos miteinander verbunden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Formbauteils, und
  • 2 schematisch eine weitere Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Formbauteils.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist das erfindungsgemäße Formbauteil 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Bei dem Formbauteil 1 handelt es sich insbesondere um ein so genanntes foliertes Karosseriebauteil.
  • Das Formbauteil 1 ist ein Kunststoffformbauteil, welches insbesondere aus einem Verbund 2 von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten, insbesondere einer ersten Kunststoff-Schicht 2.1 und einer zweiten Kunststoff-Schicht 2.2, gebildet ist.
  • Erfindungsgemäß weist das Formbauteil 1 ein aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildetes Formelement 3 auf. Insbesondere ist das transparente und/oder transluzente Material des Formelementes 3 ein Kunststoff, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat (auch Acrylglas oder Plexiglas genannt) und/oder Polycarbonat. Diese Materialien zählen zu der Gruppe der Thermoplaste.
  • Das Formelement 3 wird beispielsweise in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei auch anderer Verfahren zur Formgebung des Formelementes 3 geeignet sind.
  • Insbesondere ist eine erste Kunststoff-Schicht 2.1 des Formbauteils 1 beispielsweise als eine so genannte Lackfolie ausgebildet. Dabei ist ein Trägermaterial der ersten Kunststoff-Schicht beispielsweise eine thermoplastische Folie.
  • Die thermoplastische Folie ist insbesondere aus einem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen, gebildet und wird in einem Herstellungsprozess des Formbauteils 1 z. B. mit einem farbgebenden Basislack und anschließend mit einem Klarlack versehen.
  • Im weiteren Verlauf des Herstellungsprozesses des Formbauteils 1 wird die mit den Lackschichten versehene Folie beispielsweise in einem Umluftofen wärmebehandelt, wodurch die aufgebrachten Lacke physikalisch getrocknet werden. Anschließend wird die Folie beispielsweise in so genannte Platinen zugeschnitten.
  • Auf diesen Teilschritt der Herstellung folgend wird die Folie z. B. in einer Tiefziehvorrichtung angeordnet, wobei die Folie erwärmt und mittels Vakuum an ein Tiefziehwerkzeug angesaugt wird, wodurch die Folie entsprechend einer Form des Tiefziehwerkzeuges geformt wird. Insbesondere nimmt die Folie in diesem Verfahrensschritt eine Form des späteren Formbauteils 1, beispielsweise einer Heckklappe, einer Längsträgerverkleidung oder eines Stoßfängers, an. Um die Form der Folie beizubehalten, wird diese nach dem so genannten Tiefziehen vorzugsweise mit UV-Licht ausgehärtet, wodurch in vorteilhafter Weise eine resistente und/oder kratzfeste Oberfläche des Formbauteils 1 erzeugt wird.
  • Im Anschluss an das Aushärten wird die gehärtete Folie einem Spritzguss-, und/oder Schäumungsprozess zugeführt, wobei ein jeweiliger Prozess in Abhängigkeit eines Verwendungszwecks des Formbauteils 1 gewählt wird. Dabei wird die Folie, insbesondere eine Rückseite, d. h. eine unlackierte Seite, mit einem Kunststoff, beispielsweise Polypropylen und/oder Polyethylen, hinterspritzt und/oder hintergossen, wobei diese Kunststoff-Schicht eine zweite Kunststoff-Schicht 2.2 des Formbauteils 1 bildet.
  • Durch das Aufbringen der zweiten Kunststoff-Schicht 2.2 wird die Folie, insbesondere die erste Kunststoff-Schicht 2.1 des Formbauteils 1, verstärkt. Hierbei kann eine Dicke der zweiten Kunststoff-Schicht 2.2 in Abhängigkeit einer Verwendung des Formbauteils 1 vorgegeben werden.
  • Insbesondere eignet sich das Hinterschäumen für flächige Formbauteile, wie z. B. Heckklappen und/oder Dachmodule.
  • Das Hinterspritzen wird insbesondere bei stabilen Formbauteilen, wie beispielsweise Längsträgerverkleidungen und/oder Stoßfängern, angewandt.
  • Erfindungsgemäß weist das Formbauteil 1 ein Formelement 3 auf, welches vorzugsweise aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildet ist, was bedeutet, dass das Formelement 3 wenigstens partiell lichtdurchlässig ist.
  • Aus dem Formbauteil 1 wird hierzu ein Teilbereich mit vorgebbaren Abmessungen ausgestanzt und/oder aber mittels Klingen, Wasser und/oder Laserstrahl ausgeschnitten.
  • Durch das Entfernen des Teilbereiches entsteht eine Aussparung 4 in dem Verbund 2, in welche das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement 3 eingesetzt wird.
  • Auf einen das Formelement 3 umgebenden Randbereich 3.1 und/oder auf eine die Aussparung 4 des Verbundes 2 begrenzende Fläche 2.3 wird in vorteilhafter Weise ein Haftvermittler 5 aufgebracht, um das Formelement 3 zumindest stoff- und/oder formschlüssig mit der ersten Kunststoff-Schicht 2.1 und/oder der zweiten Kunststoff-Schicht 2.2 zu verbinden. Dabei wird der Haftvermittler 5 eingesetzt, um eine Haftung zwischen dem Verbund 2 und dem Formelement 3 sicherzustellen.
  • Beispielsweise werden als Haftvermittler 5 Ethylen-Vinylacetat-Copolymere zur Kopplung an Polyethylen und/oder Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Polypropylene zur Kopplung an Polypropylen verwendet. In beiden Fällen wird die Haftung durch ein Einbringen polarer Gruppen des Haftvermittlers 5 in die unpolaren Polyolefine des Kunststoffes realisiert.
  • Der Haftvermittler 5 wird hierzu insbesondere als eine Haftschicht mit einer Schichtdicke 5.1 von beispielsweise 5 μm bis 100 μm auf den das Formelement 3 umgebenden Randbereich 3.1 und/oder auf die die Aussparung 4 des Verbundes 2 begrenzende Fläche 2.3 aufgebracht.
  • Die Schichtdicke 5.1 des Haftvermittlers 5 ist hierzu derart vorgebbar, dass das Formelement 3 mit dem Verbund 2 der ersten Kunststoff-Schicht 2.1 und/oder der zweiten Kunststoffschicht 2.2 in vorteilhafter Weise fugenlos verbunden ist.
  • Dabei schließt eine erste Oberfläche 2.1.1, der der ersten Kunststoff-Schicht 2.1, bevorzugt mit einer zweiten Oberfläche 3.2, der des Formelementes 3, gleichmäßig ab.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist in dem Formbauteil 1, insbesondere in dem Bereich des Formelementes 3, mindestens ein Funktionsmittel in Form eines Beleuchtungsmittels 6 angeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine oder eine vorgebbare Anzahl von Leuchtdioden handeln.
  • Dadurch, dass das Formelement 3 aus transparenten und/oder transluzenten Material gebildet ist, kann ein von dem Beleuchtungsmittel 6 abgestrahltes Licht 7 über das Formelement 3 absorbiert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das Formelement 3 mittels an diesem ausgeformten oder angeformten Halteelementen 3.3, wie in 2 gezeigt, an dem Verbund 2, insbesondere im Formschluss, befestigt sein. Dabei sind die Halteelemente 3.3 derart ausgeformt oder angeformt, dass diese zu beispielsweise an der zweiten Kunststoff-Schicht 2.2 ausgebildeten kerbenförmigen Einbuchtungen 2.2.1 korrespondieren.
  • Beispielsweise sind die an dem Formelement 3 ausgeformten oder angeformten Halteelemente 3.3 dergestalt ausgebildet, dass diese den Randbereich 3.1 des Formelementes 3 ringförmig umlaufen.
  • Anhand des erfindungsgemäßen Formbauteils 1 sowie dem Verfahren zur Herstellung eines solchen ist es möglich, beispielsweise folierte Karosseriebauteile mit fugenlos integrierten Leuchtenbereichen herzustellen. So sind z. B. Längsträgerverkleidungen mit fugenlos integrierter Umfeldbeleuchtung, Kotflügelmodule mit fugenlos integriertem Scheinwerfer und/oder Stoßfänger mit fugenlos integrierten Beleuchtungsmittel, beispielsweise für ein Tagfahrlicht, herstellbar.
    • 1
    Formbauteil
    2
    Verbund
    2.1
    erste Kunststoff-Schicht
    2.2
    zweite Kunststoff-Schicht
    2.2.1
    kerbenförmige Einbuchtung
    2.3
    begrenzende Fläche
    3
    Formelement
    3.1
    Randbereich
    3.2
    zweite Oberfläche
    3.3
    Halteelement
    4
    Aussparung
    5
    Haftvermittler
    5.1
    Schichtdicke
    6
    Beleuchtungsmittel
    7
    abgestrahltes Licht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19725560 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Formbauteil (1) aus Kunststoff, welches aus einem Verbund (2) von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten (2.1, 2.2) gebildet ist, wobei eine erste Kunststoff-Schicht (2.1) eine Folie ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Formbauteil (1) ein aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildetes Formelement (3) aufweist, das kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit den wenigstens zwei Kunststoff-Schichten (2.1, 2.2) verbunden ist.
  2. Formbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente und/oder transluzente Material des Formelementes (3) ein Kunststoff ist.
  3. Formbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polymethylmethacrylat und/oder Polycarbonat ist.
  4. Formbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement (3) mittels eines Haftvermittlers (5) form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund (2) befestigt ist.
  5. Formbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (5) eine Schichtdicke (5.1) von 5 μm bis 100 μm aufweist.
  6. Formbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement (3) mittels an diesem ausgeformten Halteelementen (3.2) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund (2) befestigt ist.
  7. Formbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Formbauteil (1) zumindest ein Beleuchtungsmittel (6) angeordnet ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Formbauteils (1) aus Kunststoff in einem Verbund (2) von wenigstens zwei Kunststoff-Schichten (2.1, 2.2), wobei eine aus einer Folie gebildete erste Kunststoff-Schicht (2.1) in einem Umformverfahren in eine gewünschte Form gebracht und in einem Werkzeug angeordnet wird, wobei die Folie mit einem Kunststoff als eine zweite Kunststoff-Schicht (2.2) hinterspritzt und/oder hinterschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich aus dem Verbund (2) herausgeschnitten und/oder ausgestanzt wird, in den ein aus einem transparenten und/oder transluzenten Material gebildetes Formelement (3) kraft-, form- und/oder stoffschlüssig an dem Verbund (2) angeordnet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbund (2) und dem aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildeten Formelement (3) ein Haftvermittler (5) eingebracht wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler (5) als eine Haftschicht mit einer Schichtdicke (5.1) von 5 μm bis 100 μm eingebracht wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbund (2) und das aus dem transparenten und/oder transluzenten Material gebildete Formelement (3) fugenlos miteinander verbunden werden.
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