DE102010025137A1

DE102010025137A1 - Verfahren zum Herstellen von PU-Formteilen sowie danach hergestelltes PU-Formteil

Info

Publication number: DE102010025137A1
Application number: DE102010025137A
Authority: DE
Inventors: Uwe Schäfer
Original assignee: EDAG GmbH and Co KGaA
Current assignee: Edag Engineering GmbH
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2011-12-29
Anticipated expiration: 2030-06-26
Also published as: DE102010025137B4

Abstract

Die Erfindung betrifft das Herstellen von PU-Formteilen, bei deren Herstellung mindestens ein vorgefertigter Leichtbaukern aus einem PU-Leichtschaum in einem geschlossenen Werkzeug mit einem vorzugsweise faserverstärkten PU-Material umschäumt wird. Um zu gewährleisten, dass die Wandstärken des tragenden PU-Systems innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegen, wird in einem ersten Arbeitsgang der Leichtbaukern in einem ersten schließbaren Schäumwerkzeug vorgefertigt, wobei vor dem Schließen des Schäumwerkzeuges in Sacklöchern, welche in den Formflächen des Schäumwerkzeuges ausgebildet sind, selbsthaltende Fixierpins eingesetzt werden, deren aus den Sacklöchern herausragende und mit Hinterschneidungen versehene Bereiche beim Schäumprozess in den Leichtbaukern eingeschäumt werden. In einem zweiten Arbeitsgang wird der vorgefertige Leichtbaukern so in ein zweites schließbares Schäumwerkzeug eingelegt, dass die gesamte Oberfläche des Leichtbaukerns durch die von diesem abragenden Fixierpins von den Formflächen des Schäumwerkzeuges definiert beabstandet ausgerichtet wird. Anschließend wird der Leichtbaukern mit kompakten, tragendem PU-System umschäumt, wobei dass tragende PU-System mit dem Material der Fixierpins eine stoffschlüssige Verbindung eingeht.

Description

Die Erfindung betrifft das Herstellen von PU-Formteilen, bei deren Herstellung mindestens ein vorgefertigter Leichtbaukern aus einem PU-Leichtschaum in einem geschlossenen Werkzeug mit einem vorzugsweise faserverstärktem PU-Material umschäumt wird.
Stand der Technik
Zum Herstellen von Formteilen aus vorzugsweise faserverstärktem PU-Material ist es üblich, in dem kompakten, tragenden PU-Material einen in Leichtbauweise erzeugten Kern anzuordnen. Das Erzeugen des eigentlichen, den Kern umhüllenden PU-Formteils erfolgt dabei durch Einbringen eines reaktiven PU-Systems in ein geschlossenes Formwerkzeug, in welchem sich das PU-Formteil durch Reaktion der Komponenten des PU-Systems ausbildet. Das Einbringen des PU-Systems kann dabei in das noch offene Formwerkzeug erfolgen, wobei in einer ersten aufgesprühten Schicht noch flüssigen PU-Systems ein Leichtbaukern platziert wird. Danach erfolgt ein weiterer Sprühauftrag mit flüssigem PU-System. Nach dem Schließen der Form kommt es zum Ausformen und Aushärten des PU-Formteils. Ein derartiges Verfahren ist unter anderem aus der DE 10 2007 057 121 A1 bekannt.
Weiterhin ist es bekannt, einen in Leichtbauweise erzeugten Kern in einem mehrteiligen schließbaren Formwerkzeug anzuordnen und nach dem Schließen des Formwerkzeuges das flüssige PU-System einzuspritzen.
Insbesondere beim Umschäumen von Leichtbaukernen in geschlossenen Formwerkzeugen mit vor dem Einspritzen des PU-Systems platzierten Leichtbaukernen aus Leichtschaum bereitet die definierte Anordnung der Leichtbaukerne oftmals Schwierigkeiten. So müssen besondere Maßnahmen zum Fixieren des Leichtbaukerns getroffen werden, um möglichst konstante Wandstärken des PU-Formteils zu erzeugen. Diese Maßnahmen können darin bestehen, dass an dem aus Leichtschaum vorgefertigten Leichtbaukern erhabene Fixierkegel ausgebildet sind, mit denen sich der Leichtbaukern an den Formflächen des Formwerkzeuges definiert abstützt.
Dabei hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass sich die Fixierkegel bei einem Klimawechseltest oder bei Erwärmung durch den bestimmungsgemäßen Einsatz an den Bauteiloberflächen abzeichnen, da der Leichtschaum des Leichtbaukerns und die tragende PU-Schicht jeweils ein unterschiedliches Wärmeverhalten aufweisen. Da es sich bei den PU-Formteilen insbesondere um Innenausstattungsbauteile von Fahrzeugen handelt, ist die Wärmestabilität der Bauteiloberflächen von großer Bedeutung.
Ein weiteres Problem stellt die nach dem Umschäumen des Leichtbaukerns nicht gasdichte Oberfläche der in die Bauteiloberfläche ragenden Fixierkegel aus Leichtschaum dar. Diese Bereiche können sich daher, insbesondere nach dem Beledern von Interieurbauteilen, auf den Oberflächen abzeichnen.
Aufgabenstellung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von PU-Formteilen mit einem eingeschäumten Leichtbaukern aus Leichtschaum zu schaffen, mit dem in einem vorgegeben Toleranzfeld liegende konstante Wandstärken realisierbar sind, wobei die Mittel zum Fixieren des Leichtbaukerns im Schäumwerkzeug keine Abzeichnungen auf der Oberfläche des PU-Formteils hervorrufen können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein PU-Formteil mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 2 gelöst, Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und eines danach hergestellten PU-Formteils bestehen insbesondere darin, dass die aus einem thermoplastischen Kunststoff, mit einem in etwa gleichen Wärmeverhalten wie das ausgehärtete PU-System, bestehenden Fixierpins sich nicht auf der Oberfläche des fertigen PU-Formteils abzeichnen. Auch ein Abzeichnen durch Ausgasen des Leichtschaums ist nicht mehr möglich.
Die konisch ausgebildeten Fixierpins haften sicher in den ebenfalls konisch in den Formflächen des Schäumwerkzeuges für den Leichbaukern ausgebildeten Sacklöchern. Die beidseitig konische Ausbildung der Fixierpins ermöglicht ein ausrichtungsunabhängiges Einsetzen der Fixierpins.
Durch die im Bereich ihrer Hinterschneidungen in den Leichtbaukern eingeschäumten Fixierpins lässt sich der vorgefertigte Leichtbaukern einfach aus dem Schäumwerkzeug entnehmen, ohne dass es zum Ausreißen der Fixierpins aus dem Leichbaukern kommt. Die Verwendung eines thermoplastischen Kunststoffes für die Fixierpins bewirkt in Verbindung mit der Reaktionswärme des PU-Systems eine stoffschlüssiges Verbindung zwischen den Fixierpins und dem PU-System des Formteils.
Die lokale Anordnung der Fixierpins am Leichtbaukern erfolgt vorteilhaft so, dass die Fixierpins, trotz der erforderlichen Längsausrichtung in Entformungsrichtung, quasi nur eine Punktberührung mit der Formfläche des Bauteilwerkzeuges haben. Dies wird erreicht, indem die Fixierpins an solchen Oberflächen des Leichtbaukerns platziert werden, bei denen die entsprechenden Formflächen des Schäumwerkzeuges für das PU-Formteil nicht senkrecht zur Entformungsrichtung verlaufen.
Eine möglichst geringe Flächenberührung verringert die Neigung zu einem Abzeichnen der Fixierpins auf der Bauteiloberfläche. Gegenüber einer spitz- oder halbkugelförmigen Ausbildung der Stirnseiten der Fixierpins hat die flache, kreisflächige Ausbildung der Stirnseiten den Vorteil, dass bei gleicher Baulänge der Fixierpins eine möglichst große haftungswirksame und dichtende Mantelfläche zur Verfügung steht.
Dadurch haften die eingesetzten Fixierpins sicher in den Formhälften des Schäumwerkzeuges für den Leichtbaukern und es wird vermieden, dass es zu einem Umschäumen mit Leichschaum an diesem Teil der Fixierpins kommen kann, wodurch eine möglichst große wirksame Fläche zum späteren stoffschlüssigen Verbinden mit dem PU des PU-Formteils erhalten bleibt.
Ausführungsbeispiel
Die Schnittdarstellungen in den 1 bis 4 zeigen:
1 ein fertiges PU-Formteil
2 ein Schäumwerkzeug für den Leichtbaukern
3 einen vorgefertigten Leichtbaukern
4 ein Schäumwerkzeug für das PU-Formteil mit eingelegtem Leichtbaukern
5 die vergrößerte Seitenansicht eines Fixierpins Zum Herstellen des PU-Formteils in 1 wird das Werkzeugoberteil 4 und das Werkzeugunterteil 5 des Schäumwerkzeuges für den Leichtbaukern 2 mit den Fixierpins 3 bestückt. Dazu sind in den Formflächen der Werkzeugteile 2° konisch ausgebildete Sacklöcher eingebracht, in welche die Fixierpins 3 mit ihren korrespondierend konischen Mantelflächen selbst haftend und dichtend eingesetzt werden. Ein Eindringen von PU-Leichtschaum in die Sacklöcher beim Schäumvorgang ist somit unmöglich. Die aus dem Leichtbaukern 2 ragenden Teile der Fixierpins 2 bleiben somit frei.
Nach dem Ausschäumen des aus Werkzeugoberteil 4 und Werkzeugunterteil 3 bestehenden Schäumwerkzeuges kann der entformte Leichtbaukern 2 entnommen und in das aus den Werkzeughälften 6 und 7 sowie dem Losteil 8 bestehende Schäumwerkzeug für das PU-System eingesetzt werden (4). Dabei bewirken die Fixierpins 3 eine solche Ausrichtung im Schäumwerkzeug, dass überall der vorgegebene, tolerierte Abstand zwischen dem Leichtbaukern und den Formflächen der Werkzeugteile 7, 8 und 9 eingestellt wird. Beim Ausschäumen mit dem PU-System 1 können somit die im geforderten Toleranzbereich liegenden Wandstärken des PU-Systems gewährleistet werden. Durch die beim Ausschäumen mit dem tragenden PU-System 1 auftretenden Prozesstemperaturen kommt es zwischen dem PU-System 1 und den aus thermoplastischem Kunststoff bestehenden Fixierpins 3 zu einer klebenden, stoffschlüssigen Verbindung. Ein derartiges Einbetten in das PU-System 1 in Verbindung mit dem gleichartigen Wärmeverhalten von PU-System 1 und dem verwendeten Thermoplastwerkstoff der Fixierpins 3 ist die Voraussetzung für eine abzeichnungsfreie Oberfläche des PU-Systems 1 im Bereich der Fixierpins 3.
In 1 ist ein gattungsgemäßes PU-Formteil dargestellt. Dieses besteht aus dem tragenden PU-System 1 und einem in dieses eingeschäumten Leichtbaukern 2 aus Leichtschaum. Im Leichtschaumkern 2 sind die aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehenden und mit Hinterschneidungen 9 versehenen Fixierpins 3 eingeschäumt. Die im Wesentlichen im Querschnitt runden Fixierpins 3 sind an beiden Enden in einem Winkel α von 2° konisch ausgebildet (5).
Die Fixierpins 3 sind dabei so am Leichtbaukern 2 verteilt angeordnet, dass ihre runden Stirnflächen nicht parallel zur Oberfläche des PU-Formteils liegen, das heißt sie können nur quasi punktförmig in die Oberfläche des PU-Systems 1 ragen. Um dies zu gewährleisten, befinden sich die Fixierpins 3 immer an solchen Oberflächen des Leichtbaukerns 2, bei denen die entsprechenden Formflächen des Schäumwerkzeuges für das PU-System 1, nicht senkrecht zur Entformungsrichtung verlaufen (4).
Bezugszeichenliste

1: PU-System
2: Leichtbaukern
3: Fixierpins
4: Werkzeugoberteil
5: Werkzeugunterteil
6: Werkzeughälfte
7: Werkzeughälfte
8: Losteil
9: Hinterschneidung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007057121 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Herstellen von PU-Formteilen, bei dem mindestens ein vorgefertigter Leichtbaukern (2), aus einem PU-Leichtschaum mit einem tragenden, vorzugsweise faserverstärktem PU-System umschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Arbeitsgang der Leichtbaukern (2) in einem ersten schließbaren Schäumwerkzeug vorgefertigt wird, wobei vor dem Schließen des Schäumwerkzeuges in Sacklöchern, welche in den Formflächen des Schäumwerkzeuges ausgebildet sind, selbsthaltende Fixierpins (3) eingesetzt werden, deren aus den Sacklöchern herausragende und mit Hinterschneidungen (9) versehene Bereiche beim Schäumprozess in den Leichtbaukern (2) eingeschäumt werden, und in einem zweiten Arbeitsgang der vorgefertige Leichtbaukern (2) so in ein zweites schließbares Schäumwerkzeug eingelegt wird, dass die gesamte Oberfläche des Leichtbaukerns (2) durch die von diesem abragenden Fixierpins (3) von den Formflächen des Schäumwerkzeuges definiert beabstandet ausgerichtet und der Leichtbaukern (2) anschließend mit kompakten, tragendem PU-System (1) umschäumt wird, wobei dass tragende PU-System (1) mit dem Material der Fixierpins (3) eine stoffschlüssige Verbindung eingeht.
PU-Formteil, bei dem mindestens ein vorgefertigter Leichtbaukern (2) aus einem PU-Leichtschaum mit einem tragenden, vorzugsweise faserverstärktem PU-System umschäumt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vorgefertigten Leichtbaukern (2) von diesem abragende Fixierpins (3) aus einem thermoplastischen Kunststoff eingeschäumt sind und die abragenden Teile der Fixierpins (3) von einem kompakten PU-System (1) umschäumt und stoffschlüssig mit diesem verbunden sind.
PU-Formteil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierpins (3) zumindest an einem Ende eine konische Mantelfläche aufweisen, welche mit den konischen Wandungen der in den Formflächen des Formwerkzeuges für den Leichtbaukern (2) ausgebildeten Sacklöchern dichtend und selbsthaftend korrespondieren.
PU-Formteil nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierpins (3) an solchen Oberflächen des Leichtbaukerns (2) angeordnet sind, bei denen die zugehörigen Flächen des Schäumwerkzeuges nicht senkrecht zur Entformungsrichtung verlaufen.
PU-Formteil nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierpins (3) Hinterschneidungen (9) aufweisen.