DE102010026554A1

DE102010026554A1 - Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils

Info

Publication number: DE102010026554A1
Application number: DE102010026554A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Arlt
Original assignee: IPG Industrieplast GmbH
Current assignee: HIB TRIM PART SOLUTIONS GMBH, DE
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-12
Also published as: US20130119581A1; WO2012004174A1; CN103025501A; US9180614B2; CN103025501B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils mit den Verfahrensschritten in der Reihenfolge Einlegen und Fixieren eines Dekorelements in einem Werkzeug, Aufbringen einer zunächst im Wesentlichen flüssigen Kunststoffschicht über die gesamte Oberfläche des Dekorelements, Versteifung des Dekorelements durch Verfestigung der Kunststoffschicht, und anschließendes und Aufbringen einer Trägerstruktur auf die im Wesentlichen verfestigte Kunststoffschicht des versteiften Dekorelements.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils, das aus einem Dekorelement und einer direkt daran angeordneten Trägerstruktur besteht.
Die Anforderungen an Dekorteile sind in den letzten Jahren stetig gestiegen. Insbesondere im Automobilbereich dienen sie nicht nur mehr als funktionelle Oberflächenverkleidung, sondern müssen vor allem in der Oberklasse höchste optische, haptische und mechanische Qualitätsanforderungen erfüllen. Zu derartigen optischen oder haptischen Anforderungen zählen beispielsweise der Glanz, die Transparenz des Sichtbereichs sowie eine homogene, angusslose Oberfläche des Bauteils. In mechanischer, physikalischer, aber auch chemischer Hinsicht sind insbesondere eine hohe Abrieb- und Kratzfestigkeit, eine ausreichende Schlagzähigkeit sowie eine genügend hohe Resistenz gegen Ausgasungseffekte und Alterungserscheinungen, wie beispielsweise Verfärbungen, zu gewährleisten.
Neben den hohen Qualitätsanforderungen an das Produkt selbst ist insbesondere aber ein prozessoptimierter Verfahrensablauf notwendig, bei dem neben der Reduzierung der Produktionsdauer und Herstellungskosten unbedingt auch eine Erhöhung des Automatisierungsgrades und der Gewährleistung der Prozesssicherung zu erzielen ist.
Im Stand der Technik wurden bisher zur Herstellung von Verkleidungs- und Zierteilen (Dekorteilen) im Wesentlichen drei Verfahren eingesetzt – das Laminierverfahren, das Spritzgussverfahren sowie das Druckgussverfahren. Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Verfahrensablauf bei einem Spritzgussverfahren, da Laminier- und Druckgussverfahren für die Serienfertigung mit hohem Automatisierungsgrad zu ineffizient sind.
Aus der DE 10 2004 035 759 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Dekorformteiles bekannt, bei dem das Dekormaterial von beiden Seiten getrennt überspritzt wird, wobei es nach dem Überspritzen einer ersten Seite zwischen den geschlossenen Formhälften des Spritzgusswerkzeuges verbleibt.
Die EP 1 716 993 B1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines furnierten Formteils, bei dem die letztliche Kontur des Formteils über einen Pressvorgang realisiert und Krafteinleitungsstellen anschließend mittels Spritzguss angeformt werden.
Die DE 199 14 092 C2 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Verkleidungs- und Zierteils, bei dem ein Dekorelement in eine Spritzgießform eingebracht und mittels eine Angusstrichters Spritzgießmasse zugeführt wird, so dass das Dekorelement innerhalb der Spritzgießform vollumfänglich von der Spritzgießmasse umschlossen wird.
Nachteilig an den oben beschriebenen Verfahren ist, dass entweder nicht vorgesehen ist, das Dekorteil unmittelbar mit der notwendigen Trägerstruktur zu versehen, so dass zur Fertigstellung des Bauteils zusätzlich Produktionsschritte notwendig wären, oder, dass eine unmittelbar auf das Dekorelement aufgebrachte Trägerstruktur beim Abkühlen zu Einfallstellen oder einem ungleichmäßigen Verzug des gesamten Bauteils führen kann. Fehlstellen sind nach dem Erstarren des Kunststoffs auf der Oberfläche des Dekorteils sichtbar. Derartige Einfallstellen entstehen insbesondere dadurch, dass die Trägerstruktur eine Vielzahl von Anbindungs- und Versteifungselementen aufweist, um eine sichere Befestigung an dem Fahrzeug zu gewährleisten. Die unterschiedlichen Querschnitte und die Vielzahl der Materialanhäufungen innerhalb einer Struktur bewirken beim Abkühlen eben gerade das inhomogene Schwingungsverhalten und die negativen Auswirkungen auch auf die Sichtseite des Dekorteils.
Es ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Dekorteile höchster Qualität und ohne Fehlstellen bei gegenüber dem Stand der Technik höherem Automatisierungsgrad herstellbar sind.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 gelöst. Dabei wird ein Dekorteil erfindungsgemäß mit den in dieser Reihe aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt. Zunächst wird ein Dekorelement in ein Spritzwerkzeug eingelegt und darin derart fixiert, dass es während des Spritzgießvorgangs nicht zu Verlagerungen kommen kann. Anschließend wird eine im Wesentlichen flüssige Kunststoffschicht über die gesamte Oberfläche des Dekorelements aufgebracht, um eine vollumfängliche Oberflächenbeschichtung des Dekorelements zu gewährleisten. Die Kunststoffschicht verfestigt sich und versteift das Dekorelement in alle Richtungen. Schließlich wird eine Trägerstruktur auf die Kunststoffschicht der Rückseite des versteiften Dekorelements aufgebracht.
Als Dekorteil wird vorliegend das gesamte mit dem Verfahren herzustellende Bauteil verstanden. Als Dekorelement werden sämtliche zur Sichtseite des Dekorteils verwendete Bauteile, wie beispielsweise Holzfurniereinlagen verstanden. Unter dem Begriff Trägerstruktur ist vorliegend der auf der Rückseite des Dekorteils angeordnete Aufbau gemeint, der zur Verbindung bzw. Befestigung des Dekorteils am Einsatzort, wie beispielsweise dem Armaturenbrett eines PKWs, verwendet wird.
Als Kunststoffschicht können sämtliche Materialien verwendet werden, die sich spritzgießtechnisch verarbeiten lassen, wobei für diesen technischen Einsatzzweck Kunststoffe wie Acrylglas, Polykarbonat oder Styrol-Acrylnitril verwendet werden. Die Verarbeitungstemperatur zur Gewährleistung eines flüssigen Aufbringens des Kunststoffs liegt bei den verschiedenen Kunststoffen in unterschiedlichen Bereichen, wobei Polykarbonat beispielsweise zwischen 280°C und 320°C unter hohem Spritzdruck in das Spritzwerkzeug einbringbar ist. Bevorzugterweise wird vorliegend Styrol-Acrylnitril verwendet, da sich dieser bei wesentlich geringeren Temperaturen (220°C bis 250°C) verarbeiten lässt und der Kunststoff eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit aufweist. Die Anforderungen an die Trägerstruktur unterscheiden sich von denen der Kunststoffschicht, so dass für die Trägerstruktur bevorzugterweise Acrylnitril-Butadien-Styrol verwendet wird, wobei optional, jedoch nicht notwendigerweise, zusätzlich Kurz- und/oder Langfasern in die Trägerstruktur eingebracht sein können, um eine zusätzliche Verstärkungswirkung des Kunststoffs zu gewährleisten. Die Verarbeitung von zwei unterschiedlichen Kunststoffen in einem Spritzgießwerkzeug ermöglicht die Anpassung der jeweiligen Bauteile an die Notwendigkeiten während des jeweiligen Einsatzes, d. h. die Trägerstruktur kann hohe Haltekräfte realisieren, ohne zu brechen, wobei die Sichtseite des Dekorelements des Dekorteils höchste Oberflächenqualitäten sowie eine hohe Langlebigkeit gewährleistet.
Das Aufbringen der Trägerstruktur auf der Kunststoffschicht des Dekorelements erfolgt prozessintegriert in demselben Werkzeug, wobei das Dekorelement stets im fixierten Zustand innerhalb des Werkzeugs verbleibt, auch während die Trägerstruktur im nachfolgenden Verfahrensschritt mittels Spritzgusstechnik appliziert wird.
Die das Dekorelement umgebende Kunststoffschicht härtet nach dem Umspritzen bzw. Umfluten aus und verschafft dem Dekorelement die nötige Steifigkeit für die Folgeprozesse. Gegenüber den bisherigen Verfahren erfolgt die Anbindung der Trägerstruktur erst nach der Oberflächenversiegelung des Dekorelements mittels der Kunststoffschicht, so dass sich das Dekorelement nicht wie im Stand der Technik durch die infolge der aufgespritzten Trägerstruktur eingeleiteten Spannungen während des Abkühlens verformt, sondern seine ursprüngliche Gestalt ohne Einfallstellen oder Fehlstellen bewahrt.
In einer vorteilhaften Ausführung kann das Dekorelement mit dem entsprechenden Kunststoff bei dessen entsprechender Verarbeitungstemperatur umspritzt oder umflutet werden. Die sich bei diesem Verfahren ergebende Oberflächenstruktur ist nachbearbeitungsfrei, so dass nach Entnahme des später fertigen Bauteils keine weiteren Verfahrensschritte notwendig sind, wodurch die Produktionsdauer und die Herstellungskosten deutlich reduziert werden.
In einer günstigen Ausführung kann zusätzlich zu einer Styrol-Acrylnitril-Schicht auf dem Dekorelement eine Schutzschicht vorgesehen sein, um mögliche Negativeigenschaften der Kunststoffschicht (Hygroskopie, Gelbfärbung) zu unterbinden und die Verschleißfestigkeit der Sichtseite des Dekorelements zu erhöhen. Die Schutzschicht wird nach Verfestigung der Kunststoffschicht ebenfalls mittels Spritzgusstechnik auf die Sichtseite des Dekorelements aufgebracht, wobei hierbei vorzugsweise Polyurethan verwendet wird.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführung ist die Kunststoffschicht gerade so dick ausgebildet, dass die Langlebigkeit des Dekorteils gewährleistet ist, gleichzeitig jedoch die Herstellungskosten sowie die Herstellungsdauer, und dabei insbesondere die zur Verfestigung und Versteifung notwendige Zeit während des Abkühlens, gering sind. Die Kunststoffschicht weist eine Dicke von 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 bis 3 mm, noch bevorzugt 0,5 bis 2 mm, optimalerweise 0,5 bis 1,2 mm auf. Die angegebenen Parameter beziehen sich auf das fertige Produkt und können beispielsweise nachgeprüft werden, indem das Dekorteil aufgeschnitten und die Schichtdicke mit einem Messschieber gemessen wird.
Weitere Vorteile der Erfindung werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
1 einen ersten Verfahrensablauf;
2 einen zweiten Verfahrensablauf,
3 eine perspektivische Ansicht eines durch das erste Verfahren hergestellten Dekorteils;
Die Darstellung in den beigefügten Figuren erfolgt beispielhaft schematisch. In den Figuren sind jeweils gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente dargestellt.
In den 1 und 2 sind Verfahrensabläufe des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Gemäß einem ersten Verfahrensablauf nach 1 wird das Dekorelement zunächst in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und im zweiten Verfahrensschritt darin derart fixiert, dass es während des Spritzgießvorgangs nicht verruscht. Anschließend wird im dritten Verfahrensschritt das Dekorelement vollständig mit Kunststoff umspritzt, um eine vollumfänglich geschlossene Kunststoffschicht um das Dekorelement herum zu erzeugen. Gemäß dem Verfahren nach 1 bildet die Kunststoffschicht die spätere Außenschicht, die ohne Nachbearbeitung die Sichtseite des Dekorteils bilden kann. In einem vierten Verfahrensschritt wird prozessintegriert direkt das Trägerbauteil auf die Rückseite des mit der Kunststoffschicht umgebenden Dekorelements aufgespritzt, ohne dass die Lage des Dekorelements im Werkzeug verändert werden müsste. Die Kunststoffschicht verleiht dem Dekorelement eine erhöhte Steifigkeit, so dass es während des Abkühlvorgangs der Kunststoffträgerstruktur nicht zu einem Verzug der Oberfläche des Dekorelements kommt.
Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß 1 weist das Verfahren gemäß 2 einen zusätzlichen Verfahrensschritt auf, nämlich, dass auf die Kunststoffschicht nach deren Abkühlung eine zusätzliche Schutzschicht appliziert wird. Die Schutzschicht kann nur auf der Sichtseite des Dekorelements oder, wie die Kunststoffschicht, vollumfänglich um das Dekorelement aufgebracht werden. Die Verwendung einer Schutzschicht bietet den Vorteil, dass als Kunststoffschicht leicht und zügig zu verarbeitendes Material eingesetzt werden kann, das ggf. die Oberflächenvoraussetzungen auf der Sichtseite des Dekorteils alleine nicht erfüllen würde. Diese Voraussetzungen werden dann durch die zusätzliche Schutzschicht gewährleistet, so dass das gesamte Dekorteil trotzdem höchste Anforderungen hinsichtlich der Oberfläche (class A) sowie der hinsichtlich der Stabilität der Trägerstruktur erfüllen kann.
In 3 ist ein durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelltes Dekorteil 1 gezeigt, das auf der Sichtseite eine transparente Kunststoffschicht 2 aufweist, welche die Oberfläche des Dekorteils 1 bildet. Das Dekorelement 3, das vorliegend als Holzfurnier mit einer sich in Längsrichtung erstreckenden Maserung ausgebildet ist, ist von der Kunststoffschicht 2 vollständig überdeckt. Rückseitig weist das Dekorteil 1 eine Trägerstruktur 4 auf, die unmittelbar auf die Rückseite des Dekorelements 3 aufgespritzt ist. Die Trägerstruktur 4 weist Anbindungsstellen 5 zur Befestigung beispielsweise an Armaturenbrettern von Fahrzeugen auf. Derartige Anbindungen 5 erzeugen bei Verfahren gemäß dem Stand der Technik während des Abkühlvorgangs des Kunststoffs Fehlstellen auf der Sichtseite des Dekorelements 3. Im Unterschied hierzu wird vorliegend die Kunststoffschicht 2 auf das Dekorelement 3 aufgebracht, bevor die Trägerstruktur appliziert wird, so dass das Dekorelement 3 während dem Anspritzen der Trägerstruktur 4 bereits eine erhöhte Steifigkeit aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004035759 A1 [0005]
EP 1716993 B1 [0006]
DE 19914092 C2 [0007]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils mit den Verfahrensschritten in der Reihenfolge: a. Einlegen und Fixieren eines Dekorelements in einem Werkzeug, b. Aufbringen einer zunächst im Wesentlichen flüssigen Kunststoffschicht über die gesamte Oberfläche des Dekorelements, c. Versteifung des Dekorelements durch Verfestigung der Kunststoffschicht, und anschließendes d. Aufbringen einer Trägerstruktur auf die im Wesentlichen verfestigte Kunststoffschicht des versteiften Dekorelements.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Trägerstruktur prozessintegriert in demselben Werkzeug durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Kunststoffschicht das Dekorelement umspritzt oder umflutet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug als Wendeplattenwerkzeug ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Kunststoffschicht auf einer Sichtseite des Dekorteils eine Schutzschicht vorgesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der Trägerstruktur auf die verfestigte Kunststoffschicht des Dekorelements im Spritzgussverfahren aufgespritzt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die versteifende Kunststoffschicht eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1,2 mm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur integrierte eine Vielzahl von Anbindungs- und Versteifungselementen aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht aus Acrylglas (PMMA), Polycarbonat (PC) oder Styrol-Acrylnitril (SAN) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dekorteils nach dem vorigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur Kurzfasern und/oder Langfasern aufweist.