DE102010015056A1 - Method for manufacturing carrier component that is utilized in e.g. interior region of motor car, involves coating foam structure with soft component under specific pressure for formation of coating on surface area of foam structure - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils.The present invention relates to a method for producing a coated plastic component.
Verfahren zur Herstellung beschichteter Kunststoffbauteile durch Spritzgießen und anschließendes Beschichten desselben mit einer Weichkomponente, insbesondere mit einer Polyurethan-Komponente, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt. Beispiele hierfür liefern die
Polyurethane eignen sich wegen ihrer hohen Beständigkeit gegen Lösemittel, Chemikalien und Witterungseinflüsse als Beschichtungen von Kunststoffbauteilen. Bei der Beschichtung einer Oberfläche eines durch Spritzgießen hergestellten Kunststoffbauteils, insbesondere eines Trägerbauteils, mit einer Polyurethan-Beschichtung (kurz: PU-Beschichtung) muss eine möglichst verzugsarme und einfallsstellenlose Bauteiloberfläche gewährleistet werden, damit eine hohe Qualität der Beschichtung erhalten werden kann. Diese Vorgabe kann insbesondere bei kompakten, großflächigen und gerippten Kunststoffbauteilen, die durch herkömmliche Spritzgussverfahren hergestellt werden, nicht immer gewährleistet werden.Polyurethanes are suitable as coatings for plastic components due to their high resistance to solvents, chemicals and weathering. When coating a surface of a plastic component produced by injection molding, in particular a carrier component, with a polyurethane coating (short: PU coating), a low-distortion and incidence-free component surface must be ensured, so that a high quality of the coating can be obtained. This requirement can not always be guaranteed especially for compact, large-area and ribbed plastic components which are produced by conventional injection molding methods.
Um diesem Problem abzuhelfen, ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, Kunststoffbauteile durch Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren herzustellen. Dabei führt eine Gasbeladung der zur Herstellung des Bauteils verwendeten Kunststoffschmelze mit chemischen oder physikalischen Treibmitteln zum Aufschäumen innerhalb des Formhohlraums und zur Ausbildung einer so genannten Integralschaumstrukur im Inneren des Formteils, wodurch sich gegenüber den herkömmlichen Spritzgussverfahren zahlreiche Vorteile ergeben. Insbesondere können durch Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren Kunststoffbauteile hergestellt werden, die leichter, verzugsärmer und einfallsstellenärmer sind und darüber hinaus eine hohe Steifigkeit und Maßhaltigkeit aufweisen. Die nach einem derartigen Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren hergestellten Kunststoffbauteile weisen allerdings eine schlierige, optischen Ansprüchen nicht in ausreichendem Maße gerecht werdende Oberfläche auf, so dass sie ohne eine entsprechende Beschichtung nicht in einem sichtbaren Bereich eingesetzt werden können. Für den Einsatz eines durch Thermoplast-Schaumspritzgießen hergestellten Kunststoffbauteils in einem Sichtbereich – beispielsweise in einem Sichtbereich eines Kraftfahrzeugs – müsste das Kunststoffbauteil mit einer zusätzlichen Beschichtungskomponente (zumindest teilweise) beschichtet/überspritzt werden. Wird als Beschichtungskomponente eine (zweite) thermoplastische Komponente in das Formwerkzeug eingespritzt, ergibt sich das Problem, dass auf Grund der hohen Einspritzdrücke, die typischerweise höher als 500 bar sind, die Integralschaumstruktur des Kunststoffbauteils sehr stark und vor allen Dingen irreversibel gestaucht wird, so dass die mechanischen Eigenschaften des Bauteils erheblich verschlechtert werden. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn das Kunststoffbauteil als Trägerbauteil eingesetzt werden soll.To remedy this problem, it is already known from the prior art to produce plastic components by thermoplastic foam injection molding. In this case, a gas loading of the plastic melt used for the production of the component with chemical or physical blowing agents for foaming within the mold cavity and to form a so-called Integralschaumstrukur inside the molding, resulting in many advantages over the conventional injection molding. In particular, thermoplastic foam injection molding processes can be used to produce plastic components which are lighter, less distortion-prone and less random and, moreover, have high rigidity and dimensional stability. However, the plastic components produced by such a thermoplastic foam injection molding method have a schlierige, optical claims not sufficiently fair expectant surface, so that they can not be used in a visible area without a corresponding coating. For the use of a plastic component produced by thermoplastic foam injection molding in a field of view - for example in a field of vision of a motor vehicle - the plastic component with an additional coating component would have to be (at least partially) coated / overmolded. If a (second) thermoplastic component is injected into the mold as the coating component, there is the problem that due to the high injection pressures, which are typically higher than 500 bar, the integral foam structure of the plastic component is very strongly and, above all, irreversibly compressed, so that the mechanical properties of the component are significantly deteriorated. This is particularly problematic when the plastic component is to be used as a carrier component.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, ein einfaches und prozesssicheres Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils anzugeben, das einfallsstellen- und verzugsarm ist und eine qualitativ hochwertige Oberflächenbeschichtung aufweist.This is where the present invention sets in and has set itself the task of providing a simple and process-reliable process for the production of a coated plastic component which is low on incidence and low distortion and has a high-quality surface coating.
Die Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Eine alternative Lösung dieser Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils mit den Merkmalen des Anspruchs 2. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The solution of this object provides a method for producing a coated plastic component with the features of claim 1. An alternative solution to this problem provides a method for producing a coated plastic component having the features of
Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils umfasst gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Variante die Schritte
- – Bereitstellen eines Formwerkzeugs, das einen Formhohlraum definiert;
- – Einspritzen einer geschmolzenen, ein Treibmittel enthaltenden thermoplastischen Komponente in den Formhohlraum, so dass der Formhohlraum mit der thermoplastischen Komponente gefüllt wird und die thermoplastische Komponente innerhalb des Formhohlraums aufschäumt und eine Integralschaumstruktur bildet;
- – Entformen der Integralschaumstruktur;
- – Einbringen der Integralschaumstruktur in eine Beschichtungseinrichtung; Beschichten der Integralschaumstruktur mit wenigstens einer Weichkomponente unter einem Druck von 10 bis etwa 100 bar zur Bildung einer Beschichtung auf der Oberfläche der Integralschaumstruktur. Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert in besonderes vorteilhafter Weise ein Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren zur Herstellung einer aufgeschäumten thermoplastischen Komponente, die eine Integralschaumstruktur bildet und damit besonders leicht, verzugsarm und einfallsstellenarm ist und darüber hinaus eine hohe Steifigkeit sowie Maßhaltigkeit aufweist, mit einer nachträglichen Beschichtung der Integralschaumstruktur mit zumindest einer Weichkomponente. Dadurch, dass das Beschichten der Integralschaumstruktur mit der wenigstens einen Weichkomponente bei einem Druck von lediglich 10 bis etwa 100 bar, insbesondere bei einem Druck von 40 bis etwa 60 bar erfolgt, kann in besonders vorteilhafter Weise eine irreversible, aus mechanischer Sicht nicht tolerierbare Stauchung der Integralschaumstruktur wirksam vermieden werden.
- Providing a mold defining a mold cavity;
- Injecting a molten propellant-containing thermoplastic component into the mold cavity so that the mold cavity is filled with the thermoplastic component and foams the thermoplastic component within the mold cavity and forms an integral foam structure;
- - demolding the integral foam structure;
- - introducing the integral foam structure into a coating device; Coating the integral foam structure with at least one soft component under a pressure of from 10 to about 100 bar to form a coating on the surface of the integral foam structure. The inventive method combines in a particularly advantageous manner a thermoplastic foam injection molding process for producing a foamed thermoplastic component which forms a integral foam structure and thus is particularly easy, low distortion and low incidence and also has a high rigidity and dimensional stability, with a subsequent coating of the integral foam structure with at least a soft component. Characterized in that the coating of the integral foam structure with the at least one soft component at a pressure of only 10 to about 100 bar, in particular at a pressure of 40 to about 60 Bar occurs, can be effectively avoided irreversible, not tolerable from a mechanical point of view compression of the integral foam structure.
Gemäß einer alternativen erfindungsgemäßen Variante umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Kunststoffbauteils die Schritte
- – Bereitstellen eines Formwerkzeugs, das einen Formhohlraum definiert; Einspritzen einer geschmolzenen, ein Treibmittel enthaltenden thermoplastischen Komponente in den Formhohlraum, so dass der Formhohlraum mit der thermoplastischen Komponente gefüllt wird und die thermoplastische Komponente innerhalb des Formhohlraums aufschäumt und eine Integralschaumstruktur bildet;
- – Einspritzen wenigstens einer Weichkomponente unter einem Druck von 10 bis etwa 100 bar in den Formhohlraum zur Bildung einer Beschichtung auf der Oberfläche der Integralschaumstruktur;
- – Entformen des Kunststoffbauteils.
- Providing a mold defining a mold cavity; Injecting a molten propellant-containing thermoplastic component into the mold cavity so that the mold cavity is filled with the thermoplastic component and foams the thermoplastic component within the mold cavity to form an integral foam structure;
- Injecting at least one soft component under a pressure of from 10 to about 100 bar into the mold cavity to form a coating on the surface of the integral foam structure;
- - Mold removal of the plastic component.
Auch bei dieser Verfahrensvariante wird in besonderes vorteilhafter Weise ein Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren zur Herstellung einer aufgeschäumten thermoplastischen Komponente, die eine Integralschaumstruktur bildet und damit besonders leicht, verzugsarm und einfallsstellenarm ist und darüber hinaus eine hohe Steifigkeit sowie Maßhaltigkeit aufweist, mit einer nachträglichen Beschichtung der Integralschaumstruktur mit wenigstens einer Weichkomponente kombiniert. Dadurch, dass das Beschichten der Integralschaumstruktur mit der wenigstens einen Weichkomponente bei einem Druck von 10 bis etwa 100 bar, insbesondere bei einem Druck von 40 bis etwa 60 bar erfolgt, kann in besonders vorteilhafter Weise eine irreversible, aus mechanischer Sicht nicht tolerierbare Stauchung der Integralschaumstruktur ebenfalls wirksam vermieden werden. Diese Verfahrenvariante bietet zudem den Vorteil, dass die Herstellung des Kunststoffbauteils vollständig innerhalb des Formwerkzeugs erfolgen kann. Mit anderen Worten muss also die Integralformstruktur nicht – wie bei der ersten Verfahrensvariante – aus dem Formwerkzeug entnommen werden und dann in eine Beschichtungseinrichtung eingebracht werden, in der die Weichkomponente auf die Oberfläche der Integralformstruktur aufgebracht wird. Der Herstellungsprozess des Kunststoffbauteils erfolgt bei dieser Verfahrenvariante gewissermaßen „einstufig”, so dass die Werkzeug- und Herstellungskosten in vorteilhafter Weise gesenkt werden können.Also in this process variant, a thermoplastic foam injection molding process for producing a foamed thermoplastic component, which forms an integral foam structure and thus is particularly easy, low distortion and low incidence and also has a high rigidity and dimensional stability, with a subsequent coating of the integral foam structure in a particularly advantageous manner at least one soft component combined. Due to the fact that the coating of the integral foam structure with the at least one soft component takes place at a pressure of 10 to about 100 bar, in particular at a pressure of 40 to about 60 bar, an irreversible, from a mechanical point of view intolerable compression of the integral foam structure can be achieved in a particularly advantageous manner can also be effectively avoided. This variant of the method also has the advantage that the production of the plastic component can be carried out completely within the mold. In other words, therefore, the integral mold structure does not have to be removed from the mold, as in the first method variant, and then introduced into a coating device in which the soft component is applied to the surface of the integral mold structure. The manufacturing process of the plastic component takes place in this process variant to a certain extent "one-stage", so that the tool and manufacturing costs can be reduced in an advantageous manner.
Die mit Hilfe der beiden hier vorgestellten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunststoffbauteile eignen sich insbesondere als Trägerbauteile und können zum Beispiel im Interieurbereich oder Exterieurbereich eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden. Durch ihre Beschichtung können die Kunststoffbauteile auch in Sichtbereichen eingesetzt werden.The plastic components produced with the aid of the two inventive methods presented here are particularly suitable as carrier components and can be used, for example, in the interior or exterior area of a motor vehicle. Due to their coating, the plastic components can also be used in visible areas.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Weichkomponente auf die Oberfläche der Integralschaumstruktur aufgesprüht wird. Die Weichkomponente kann insbesondere in Form eines Lacks vorliegen, der auf die Oberfläche der Integralschaumstruktur aufgesprüht wird beziehungsweise in den Formhohlraum des Formwerkzeugs zur Bildung der Beschichtung der Integralschaumstruktur eingespritzt wird.In a particularly advantageous embodiment, it is proposed that the soft component is sprayed onto the surface of the integral foam structure. The soft component may in particular be in the form of a lacquer which is sprayed onto the surface of the integral foam structure or injected into the mold cavity of the mold to form the coating of the integral foam structure.
Die Integralschaumstruktur kann in einer bevorzugten Ausführungsform teilweise – insbesondere in einem Bereich, der bei der späteren Verwendung des Kunststoffbauteils eine Sichtseite bildet – mit der Weichkomponente beschichtet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Integralschaumstruktur vollständig mit der Weichkomponente beschichtet wird.In one preferred embodiment, the integral foam structure may be partially coated with the soft component, in particular in a region which forms a visible side in the subsequent use of the plastic component. In a further advantageous embodiment, there is the possibility that the integral foam structure is completely coated with the soft component.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass eine Polyurethan-Beschichtungskomponente als Weichkomponente zur Bildung der Beschichtung der Oberfläche der Integralschaumstruktur verwendet wird. Polyurethane haben den Vorteil, dass sie sich wegen ihrer hohen Beständigkeit gegen Lösemittel, Chemikalien und Witterungseinflüsse in besonderem Maße als Beschichtungen von Kunststoffbauteilen eignen. Insbesondere kann ein Polyurethanlack verwendet werden, der zur Bildung der Beschichtung der Integralschaumstruktur auf deren Oberfläche aufgesprüht wird oder in den Formhohlraum des Formwerkzeugs eingespritzt wird. Ein Polyurethanlack zeichnet sich insbesondere durch eine gute Verarbeitbarkeit aus.In a particularly preferred embodiment, it is proposed that a polyurethane coating component be used as a soft component to form the coating of the surface of the integral foam structure. Polyurethanes have the advantage that they are particularly suitable as coatings of plastic components because of their high resistance to solvents, chemicals and weathering. In particular, it is possible to use a polyurethane lacquer which is sprayed onto the surface of the latter or injected into the mold cavity of the mold to form the coating of the integral foam structure. A polyurethane paint is characterized in particular by good processability.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigenFurther features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show in it
In
In einem ersten Schritt, der in
Wie in
Anschließend wird eine Weichkomponente
In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden sowohl das Aufschäumen der thermoplastischen Komponente
Gemäß einer zweiten, hier nicht explizit dargestellten Variante umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils
- –
Bereitstellen eines Formwerkzeugs 3 ,das einen Formhohlraum 6 definiert; - – Einspritzen einer, ein Treibmittel enthaltenden thermoplastischen Komponente
9 inden Formhohlraum 6 , so dass derFormhohlraum 6 mit der thermoplastischen Komponente9 gefüllt wird und die thermoplastische Komponente9 innerhalb des Formhohlraums6 aufschäumt und eine Integralschaumstruktur10 bildet; - –
Entformen der Integralschaumstruktur 10 ; - – Einbringen der Integralschaumstruktur
10 in eine Beschichtungseinrichtung; - – Beschichten der Integralschaumstruktur
10 mit wenigstens einerWeichkomponente 11 , insbesondere mit einer Polyurethankomponente, bei einemDruck von 10 bis etwa 100 bar, insbesondere bei einem Druck von 40 bis etwa 60 bar zur Bildung einer Beschichtung2 auf der Oberfläche derIntegralschaumstruktur 10 .
- - Providing a
mold 3 Having amold cavity 6 Are defined; - - Injection of a propellant containing
thermoplastic component 9 into themold cavity 6 so that themold cavity 6 with thethermoplastic component 9 is filled and thethermoplastic component 9 inside themold cavity 6 foams and anintegral foam structure 10 forms; - - demolding the
integral foam structure 10 ; - - introducing the
integral foam structure 10 in a coating device; - - coating the
integral foam structure 10 with at least onesoft component 11 , in particular with a polyurethane component, at a pressure of 10 to about 100 bar, in particular at a pressure of 40 to about 60 bar to form acoating 2 on the surface of theintegral foam structure 10 ,
Diese Verfahrensvariante ist insbesondere dann besonders geeignet, wenn die Oberfläche der Integralschaumstruktur
In
Die beiden hier vorgestellten Verfahren kombinieren in besonderes vorteilhafter Weise ein Thermoplast-Schaumspritzgussverfahren zur Erzeugung einer aufgeschäumten thermoplastischen Komponente
Polyurethankomponenten, die vorzugsweise als Weichkomponenten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KunststoffbauteilPlastic component
- 22
- Beschichtungcoating
- 33
- Formwerkzeugmold
- 44
- erste Formhälftefirst half of the mold
- 55
- zweite Formhälftesecond mold half
- 66
- Formhohlraummold cavity
- 77
- erste Einspritzöffnungfirst injection opening
- 88th
- zweite Einspritzöffnungsecond injection port
- 99
- thermoplastische Komponentethermoplastic component
- 1010
- IntegralschaumstrukturIntegral foam structure
- 1111
- Weichkomponentesoft component
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- WO 07135033 A1 [0002] WO 07135033 A1 [0002]
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