DE102011078668A1

DE102011078668A1 - Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102011078668A1
Application number: DE201110078668
Authority: DE
Inventors: Thomas Doll; Roland Zeifang; Winfried Mantwill
Original assignee: Ruch Novaplast & Co KG GmbH; RUCH NOVAPLAST GmbH and CO KG
Current assignee: Ruch Novaplast & Co KG GmbH; RUCH NOVAPLAST GmbH and CO KG
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Ein Werkstück mit einer Hartschale sowie einer damit stoffschlüssig verbundenen Polsterschicht wird hergestellt, indem zunächst die Hartschale in einer Form mit entsprechender Kavität hergestellt wird. Danach wird in der Form eine weitere Kavität eingestellt, wobei die Hartschale eine Matrize oder Patrize bildet. Diese weitere Kavität wird ausgeschäumt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstückes mit zumindest einer Hartschicht bzw. Hartschale sowie einer damit stoffschlüssig verbundenen, vergleichsweise weichen Polsterschicht.
Für viele Einsatzzwecke sind Artikel notwendig, die einerseits eine formstabile Schale und andererseits eine damit verbundene Polsterschicht besitzen. Beispielhaft kann auf Schutzhelme für Rad- und Motorradfahrer oder auf gepolsterte Sitzschalen verwiesen werden.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Hartschale und das zugehörige Polsterteil getrennt herzustellen und nachfolgend mit herkömmlichen Fügeverfahren zu verbinden. Der damit verbundene Aufwand ist jedoch unerfreulich hoch. Außerdem ist die Festigkeit der Verbindung oftmals ungenügend.
Grundsätzlich sind auch Kleb- oder Schweißverbindungen zwischen der Polsterschicht und der Hartschale möglich. Hier kann zwar eine hinreichend belastbare und dauerhafte Verbindung erzielt werden, jedoch ist der Herstellungsaufwand unerwünscht hoch.
Aus der EP 1 299 219 B1 ist eine Verfahren zur Herstellung von Formteilen bekannt, die eine aus Partikelschaum erzeugte Polsterschicht und eine harte Deckschicht aufweisen, wobei die Herstellung in einer Formanordnung durchgeführt wird. Dabei wird in der Formanordnung zunächst eine Kavität für den Schaumstoffbereich des herzustellenden Formteiles eingestellt und nachfolgend mit Partikelschaum ausgeschäumt. Danach wird in der Formanordnung eine weitere Kavität zur Ausformung der harten Deckschicht hergestellt, wobei das zuvor geform- te Schaumstoffteil in der Formanordnung als Matrize oder Patrize verbleibt. Sodann erfolgt in dieser Kavität ein Spritzgießprozess für die harte Deckschicht.
Bei diesem Herstellungsprozess ist also vorgesehen, innerhalb einer Formanordnung an ein zuvor geformtes Schaumstoffteil eine Deckschicht anzuformen.
Versuche haben gezeigt, dass dieses Verfahren weitestgehend unpraktikabel ist. Denn die Qualität der Polsterschicht des fertigen Formteiles ist regelmäßig ungenügend.
Hier setzt die Erfindung an. Die zu lösende Aufgabe besteht im Wesentlichen darin, bei einem Formteil der eingangs angegebenen Art neben einer dauerhaft festen Verbindung zwischen Hartschale und Polsterschicht eine gute und reproduzierbare Qualität von Hartschale und Polsterschicht zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zunächst die Hartschale bzw. -schicht in einer ersten Kavität geformt wird, und dass danach die Polsterschicht in einer zweiten Kavität geformt wird, welche zwischen der zuvor geformten und nunmehr als Matrize benutzten Hartschale bzw. -schicht und einer Patrize hergestellt wird.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, als Begrenzungswand der für die Ausformung der Polsterschicht vorgesehenen Kavität die zuvor ausgeformte Hartschale bzw. -schicht einzusetzen. Auch wenn das Schaummaterial bei seiner Ausformung zunächst eine hohe und für das Material der Hartschale bzw. -schicht gegebenenfalls sogar zerstörerische Temperatur aufweisen sollte, bleibt dies bezüglich der Produktionsqualität des zu erzeugenden Formteiles unbedenklich, weil die Dichte des Schaummaterials im Vergleich zur Dichte des Materials der Hartschale bzw. -schicht vergleichsweise gering ist und dementsprechend der Wärmeeintrag vom Schaummaterial in das Material der Hartschale bzw. -schicht äußerst gering bleibt.
Dies bietet den Vorteil, dass für die Herstellung der Hartschale bzw. -schicht ohne Weiteres ein thermoplastisches Polymermaterial eingesetzt werden kann und beim Ausschäumen der zur Formung der Polsterschicht vorgesehenen Kavität eine innige und belastbare Verbindung zwischen Hartschale bzw. -schicht und Polsterschicht erzeugt wird.
Von dem aus der EP 1 299 219 B1 bekannten Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren also vor allem darin, dass eine abweichende Aufeinanderfolge der Prozessschritte vorgesehen wird. Auf diese Weise wird sicher verhindert, dass bei der Herstellung der Hartschale bzw. -schicht ein zuvor erzeugter Schaumstoffteil kollabieren oder zerstört werden könnte.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Hartschale bzw. -schicht in grundsätzlich bekannter Weise spritzgegossen werden, wobei die beim Spritzgussprozess eingesetzte Matrize oder Patrize der Gussform mit der darin bzw. daran zunächst verbleibenden Hartschale bzw. -schicht als Matrize bzw. Patrize der für die Ausformung des Schaummaterials zu erstellenden Kavität eingesetzt werden kann.
Mit der Erfindung lassen sich auch ohne Weiteres Formteile mit einer Schaumstoff- bzw. Polsterschicht zwischen zwei Hartschalen bzw. -schichten erzeugen. Hier können zunächst die beiden Hartschalen bzw. -schichten hergestellt werden, beispielsweise durch einen Spritzgussprozess. Danach werden diese beiden Schalen bzw. Schichten vorzugsweise zusammen mit den sie weiterhin tragenden Matrizen und Patrizen des vorangegangenen Spritzgussprozesses als Matri- zen und Patrizen der nunmehr für die Ausformung des Schaumstoffes zu erstellenden Kavität eingesetzt, die dann in herkömmlicher Weise ausgeschäumt wird.
Im Übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche und die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben wird.
Schutz wird nicht nur für angegebene oder dargestellte Merkmalskombinationen, sondern auch für prinzipiell beliebige Kombinationen der angegebenen oder dargestellten Einzelmerkmale beansprucht.
In der Zeichnung zeigt
1 eine schematisierte Darstellung der Herstellung eines Formteiles mit einer Hartschicht sowie einer damit stoffschlüssig verbundenen Polsterschicht,
2 einen gegenüber 1 abgewandelten Herstellungsprozess, bei dem ein Formteil mit besonders ausgeformter Polsterschicht hergestellt wird.
Gemäß dem Bild A der 1 wird zunächst zwischen einer Matrize 1 und einer Patrize 2 eines Formwerkzeuges 3 eine erste Kavität 4 hergestellt, die der gewünschten Form einer herzustellenden Hartschale bzw. -schicht entspricht. Gemäß dem Bild B wird dann diese Hartschale bzw. -schicht 5 in herkömmlicher Weise durch Spritzgießen erzeugt, indem in die Kavität 4 ein thermoplastisches Polymermaterial eingespritzt wird.
Nach hinreichender Aushärtung bzw. Verfestigung der Schale bzw. Schicht 5 wird die Patrize 2 von der Schale bzw. Schicht 5 abgelöst und derart eingestellt, dass zwischen der Patrize 2 und der weiterhin die Schale bzw. Schicht 5 tragenden Matrize 1 eine zweite Kavität 6 hergestellt wird. In einem nachfolgenden Prozessschritt wird dann diese Kavität 6 gemäß dem Bild C mit Partikelschaum ausgeschäumt, der sich dabei stoffschlüssig mit der Schale bzw. Schicht 5 verbindet. Im Ergebnis wird auf diese Weise ein Formteil mit einer Hartschale bzw. -schicht 5 und einer damit stoffschlüssig verbundenen Polsterschicht 7 hergestellt.
Um das Formteil 5, 7 bzw. die Hartschale bzw. -schicht 5 leichter aus dem Formwerkzeug heraustrennen bzw. von der Patrize 2 abtrennen zu können, können die Matrize 1 und die Patrize 2 in Segmente zerlegbar ausgebildet sein. Statt dessen ist es auch möglich, über Porösitäten in der Matrize 1 bzw. Patrize 2 ein gas- oder dampfförmiges Trennfluid einzupressen.
Der in 2 dargestellte Prozess unterscheidet sich von dem Herstellungsprozess der 1 im Wesentlichen nur dadurch, dass zur Herstellung der zur Ausformung des Schaumstoffes dienenden zweiten Kavität 6 eine Matrize 20 verwendet wird, deren Form von der für den Spritzgussprozess zur Herstellung der Hartschale bzw. -schicht 5 vorgesehenen Matrize 2 abweicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1299219 B1 [0005, 0012]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Formteilen, wie z.B. Schutzhelmen und der gleichen, mit zumindest einer Hartschicht bzw. Hartschale sowie einer damit stoffschlüssig verbundenen vergleichsweise weichen Polsterschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschale bzw. -schicht (5) in einer ersten Kavität (4) geformt wird, und dass danach die Polsterschicht (7) in einer zweiten Kavität (6) geformt wird, welche zwischen der zuvor geformten und nunmehr als Matrize benutzten Hartschale bzw. -schicht (5) und einer Patrize (2, 20) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschale bzw. -schicht (5) bei Ausformung der Polsterschicht (7) an einer für die Ausformung der Hartschale bzw. -schicht (5) verwendeten Matrize (1) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschale bzw. -schicht (5) mittels eines Spritzgussprozesses erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschale bzw. -schicht (5) aus einem thermoplastischen Polymermaterial spritzgegossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Polsterschicht (7) in die zweite Kavität (6) Partikelschaumstoff eingeschäumt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelschaumstoff mit einer Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Materials der Hartschale bzw. -schicht (5) eingeschäumt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formteil mit einer zwischen zwei Hartschalen bzw. -schichten (5) angeordneten Polsterschicht hergestellt wird, indem die beiden zuvor hergestellten Schalen bzw. Schichten (5) als Matrize und Patrize an einer nachfolgend mit Polstermaterial ausgeschäumten Kavität eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartschalen bzw. -schichten (5) von den jeweils für ihre Ausformung verwendeten Matrizen bzw. Patrizen getragen werden.