DE102011079458B4 - Process for creating vacuum passages in natural fiber components - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Herstellen von Vakuumdurchgängen (12) in einem Träger, wobei der Träger derart ausgestaltet ist um einen Unterdruck von einer Seite des Trägers zu einer anderen Seite des Trägers zu übertragen und wobei der Träger aus Naturfaser-Polypropylen ausgebildet ist, mit den Arbeitsschritten:- Einlegen eines zumindest teilweise warmen Trägerrohlings (10) in ein Werkzeug mit Werkzeughälften,- Schließen des Werkzeugs durch Annähern der Werkzeughälften (2) und dadurch Ausformen des Trägers aus dem Trägerrohling,- Verdrängen der Fasern des Trägerrohlings (10) beim Schließen des Werkzeuges und Ausformen des Trägers und dabei Ausbilden eines Durchgangs,- Aufbringen eines Kaschiermaterials auf den Träger mittels Vakuumkaschieren und Vorsehen des Vakuumdurchgangs (12) im Bereich einer Naht des Kaschiermaterials als Nahtgraben des auszubildenden Trägers, sodass die Naht in den Nahtgraben eintauchen kann.A method for producing vacuum passages (12) in a carrier, the carrier being designed in such a way as to transmit a negative pressure from one side of the carrier to another side of the carrier and the carrier being made from natural fiber polypropylene, with the following steps: Insertion of an at least partially warm carrier blank (10) into a tool with tool halves, - closing the tool by bringing the tool halves (2) closer and thereby forming the carrier from the carrier blank, - displacing the fibers of the carrier blank (10) when closing the tool and forming of the carrier and thereby forming a passage, applying a lamination material to the carrier by means of vacuum lamination and providing the vacuum passage (12) in the area of a seam of the lining material as a seam trench of the carrier to be formed, so that the seam can dip into the seam trench.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Durchgängen in Naturfaser-Bauteilen, die als sogenannte Vakuumdurchgänge genutzt werden können. Bei den genannten Naturfaser-Bauteilen handelt es sich bevorzugt um Elemente aus Naturfaser-Polypropylen (NF-PP), die im Bereich von Innenausstattungselementen für Fahrzeuge, wie Verkleidungsteile, Armaturelemente u.ä. eingesetzt werden.The present invention relates to a method for producing passages in natural fiber components which can be used as so-called vacuum passages. The natural fiber components mentioned are preferably elements made of natural fiber polypropylene (NF-PP), which are used in the area of interior trim elements for vehicles, such as trim parts, fittings and the like. can be used.
Stand der TechnikState of the art
Beim Vakuumkaschieren eines Bauteils ist ein „vakuumfähiger“ Träger erforderlich, das bedeutet, ein Träger, der einen Unterdruck von der einen Seite des Trägers zur anderen Seite des Trägers übertragen kann. Somit kann ein Unterdruck (Vakuum), der über ein Werkzeug an einer Seite des Trägers aufgebracht wird, auf die jeweils andere Seite dieses Trägers übertragen werden. Hierzu ist ein Träger, der selbst luftdicht ist, an bestimmten Stellen mit den genannten Vakuumdurchgängen versehen. Bei anderen Trägern, die ein teildurchlässiges Material aufweisen, ist es unter Umstanden nicht nötig, solche Vakuumdurchgänge vorzusehen, da der Unterdruck bereits im geforderten Maße durch den Träger gelangen kann. Allerdings kann es vorkommen, dass ein Trägerrohling insgesamt oder zumindest bereichsweise stark verpresst wird, wodurch die Luftdurchlässigkeit insgesamt oder an stark verpressten Bereichen sinkt.When vacuum lamination of a component, a "vacuum-capable" carrier is required, that is, a carrier that can transfer a negative pressure from one side of the carrier to the other side of the carrier. Thus, a negative pressure (vacuum), which is applied to one side of the carrier by a tool, can be transferred to the other side of this carrier. For this purpose, a carrier, which is itself airtight, is provided with the mentioned vacuum passages at certain points. In the case of other carriers that have a partially permeable material, it may not be necessary to provide such vacuum passages, since the negative pressure can already pass through the carrier to the required extent. However, it can happen that a carrier blank is pressed heavily as a whole or at least in certain areas, as a result of which the air permeability decreases overall or in heavily pressed areas.
Sind die Träger insgesamt oder bereichsweise nicht ausreichend luftdurchlässig, zum Beispiel Träger aus Naturfasern und einer Harz-Basis, werden zusätzliche Vakuumdurchgänge beispielsweise mittels Laser eingebracht, um einen vakuumfähigen Träger zu erhalten. Dies ist ein relativ teures Verfahren.If the carriers are not sufficiently air-permeable as a whole or in some areas, for example carriers made of natural fibers and a resin base, additional vacuum passages are introduced, for example by means of a laser, in order to obtain a vacuum-capable carrier. This is a relatively expensive process.
Ein Träger, der aus Naturfaser-Polypropylen (NF-PP) hergestellt ist, ist grundsätzlich luftdurchlässig (teildurchlässig). Allerdings kann es hier aus den genannten Gründen erforderlich sein, weitere Vakuumdurchgänge vorzusehen.A carrier made from natural fiber polypropylene (NF-PP) is basically air-permeable (partially permeable). However, for the reasons mentioned, it may be necessary here to provide additional vacuum passages.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einem Organoblech mit Aussparung wird in der nachveröffentlichten
Die
Die
Eine besondere Herausforderung stellen Vakuumdurchgänge in den Kaschiernuten dar, denn diese Kaschiernuten sind relativ schmal dimensioniert. Konventionellerweise sind zu deren Einbringung nach der Ausformung des Trägers weitere Arbeitsschritte erforderlich, die damit zu erhöhten Herstellungskosten führen.Vacuum passages in the concealment grooves pose a particular challenge because these concealment grooves are relatively narrow. Conventionally, for their introduction after the carrier has been shaped, further work steps are required, which thus lead to increased production costs.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die zuvor genannten Probleme zu lösen, und es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Vakuumdurchgänge in einem Naturfaser-Träger bereits bei dessen Herstellung, insbesondere beim Verpressen in eine dreidimensionale Struktur, in einem Arbeitsgang vorgesehen werden können.The present invention was carried out in order to solve the aforementioned problems, and it is an object of the invention to provide a method with which vacuum passages in a natural fiber carrier already during its production, in particular when pressed into a three-dimensional structure, in one operation can be provided.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object according to the invention is achieved by a method according to
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es dabei, dass die Naturfasern des Trägers verdrängt werden, anstelle nach der Ausformung des Trägers beispielsweise mit Hilfe eines trennenden Arbeitsschrittes Durchgänge auszustanzen oder mittels Laser einzubringen.The core idea of the present invention is that the natural fibers of the carrier are displaced, instead of punching out passages after the carrier has been shaped, for example with the aid of a separating work step or introducing them by means of a laser.
Hierzu stellt Anspruch 1 ein Verfahren zum Herstellen von Vakuumdurchgängen in einem Träger bereit. Der Träger ist derart ausgestaltet um einen Unterdruck von einer Seite des Trägers zu einer anderen Seite des Trägers zu übertragen und wobei der Traäger aus Natrufaser-Poypropylen ausgebildet ist. Das Verfahren umfasst folgende Arbeitsschritte : Einlegen eines zumindest teilweise warmen Trägerrohlings in ein Werkzeug mit Werkzeughälften, Schließen des Werkzeugs durch Annähern der Werkzeughälften, Verdrängen der Fasern des Trägerrohlings beim Schließen des Werkzeuges zum Ausbilden eines Durchgangs, Aufbringen eines Kaschiermaterials auf den Träger mittels Vakuumkaschieren und Vorsehen des Vakuumdurchgangs im Bereich einer Naht des Kaschiermaterials als Nahtgraben des auszubildenden Trägers, sodass die Naht in den Nahtgraben eintauchen kann.To this end,
Durch das Verdrängen der Fasern während des Schließens des Werkzeugs ist es möglich, Durchgänge im Trägerrohling auszubilden. Somit werden die Durchgänge bereits beim Ausformen des Trägers selbst eingebracht. Das Ausformen des Trägers findet durch das Schließen der Werkzeughälften statt. Weiter hat dies zum Vorteil, dass beim späteren Vakuumkaschieren auf dem Träger ein Kaschiermaterial aufgebracht wird, und ein Verbindungsbereich (Nähte) in diesem Nahtgraben (Kaschiernut) eintauchen. In einer anderen Variante wird der Durchgang im Bereich eines Radius des auszubildenden Trägers vorgesehen.By displacing the fibers while the tool is being closed, it is possible to form passages in the carrier blank. In this way, the passages are introduced when the carrier itself is being formed. The carrier is shaped out by closing the mold halves. This also has the advantage that during the subsequent vacuum lamination, a lamination material is applied to the carrier and a connection area (seams) dip into this seam trench (lamination groove). In another variant, the passage is provided in the area of a radius of the carrier to be formed.
Ein nachfolgender Arbeitsschritt (beispielsweise Ausstanzen) ist folglich nicht erforderlich. Hierdurch kann das Verfahren vereinfacht, und die Verfahrensdauer verkürzt werden. Dies wiederum führt zu geringeren Herstellungskosten. Auch ist es nicht erforderlich, weitere Werkzeuge bereitzustellen, beispielsweise zum Ausstanzen oder zum Einbringen der Vakuumdurchgänge mittels Laser.A subsequent work step (for example punching out) is therefore not required. This can simplify the process and shorten the duration of the process. This in turn leads to lower manufacturing costs. It is also not necessary to provide further tools, for example for punching out or for introducing the vacuum passages by means of a laser.
Dabei ist es bevorzugt, dass der in das Werkzeug eingelegte Trägerrohling in dem Bereich, in dem der Trägerrohling am Werkzeug anliegt abkühlt. Dies kann durch das Werkzeug selbst bedingt werden. Alternativ ist es beispielsweise möglich, die Temperatur des Werkzeuges über eine Kühleinrichtung zu steuern. Durch die genannten Maßnahmen ist es möglich, das Verdrängen der Fasern vorteilhaft zu begünstigen, indem bestimmte Abschnitte bereits abgekühlt sind, während in anderen Bereichen, in denen ein Durchgang vorgesehen wird, der Trägerrohling, insbesondere die Kunststoffmatrix, noch nicht oder noch nicht vollständig abgekühlt ist.It is preferred that the carrier blank inserted into the tool cools down in the area in which the carrier blank rests on the tool. This can be caused by the tool itself. Alternatively, it is possible, for example, to control the temperature of the tool via a cooling device. The measures mentioned make it possible to favor the displacement of the fibers in that certain sections have already cooled down, while in other areas in which a passage is provided, the carrier blank, in particular the plastic matrix, has not yet or not completely cooled down .
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass das Verdrängen der Fasern durch eine Verstellbewegung eines Vorsprungs in Form einer Spitze, eines Bogens oder eines Zahns hergestellt wird. Ein solcher Vorsprung ist hierbei an einer der Werkzeughälften vorgesehen während es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich ist, die Vakuumdurchgänge ohne zusätzliche Verstellbewegung einzubringen, können durch diesen Mechanismus die Werkzeughälften zuerst geschlossen werden. Der Vorsprung sollte im geschlossen Zustand einen ausreichend kleinen Abstand zu dessen gegenüberliegender Werkzeughälfte aufweisen, um das Einbringen von durchgehenden VAkuumduurchgängen zu gewährleisten. Bevorzugt ist ein Abstand von maximal 0,06 mm, besonders bevorzugt von 0,02 mm.In a further embodiment it is provided that the displacement of the fibers is produced by an adjustment movement of a projection in the form of a point, an arch or a tooth. Such a projection is provided on one of the tool halves, while it is also possible within the scope of the method according to the invention to introduce the vacuum passages without an additional adjustment movement, the tool halves can first be closed by this mechanism. In the closed state, the projection should have a sufficiently small distance from its opposite tool half in order to ensure the introduction of continuous vacuum ducts. A distance of at most 0.06 mm is preferred, particularly preferably 0.02 mm.
In einer weiteren Variante des Verfahrens wird der Vorsprung, der jeweils zum Ausbilden eines Durchgangs verwendet wird, zumindest abschnittsweise erwärmt. Dies begünstigt zusätzlich das Verdrängen der Fasern und/oder der Matrix des Trägerrohlings. Ferner löst sich der Vorsprung beim Öffnen des Werkzeugs leichter vom Trägerrohling.In a further variant of the method, the projection, which is used in each case to form a passage, is heated at least in sections. This also favors the displacement of the fibers and / or the matrix of the carrier blank. Furthermore, the projection detaches itself more easily from the carrier blank when the tool is opened.
Ferner kann es vorgesehen sein, dass das Einlegen des Trägerrohlings in das Werkzeug derart erfolgt, dass der Trägerrohling auf einer der Werkzeughälften aufliegt und eine Sichtseite des auszubildenden Trägers von dieser Werkzeughälfte wegweist. Die Sichtseite ist hierbei die Seite des Trägers, die bei Verwendung des Trägers (beispielweise als Verkleidungsteil) in die später sichtbare Richtung weist. Allerdings muss die Sichtseite selbst nicht sichtbar sein, insbesondere wenn mit Vakuumkaschieren eine weitere Schicht auf den Träger aufgetragen wird.Furthermore, it can be provided that the carrier blank is inserted into the tool in such a way that the carrier blank rests on one of the tool halves and a visible side of the carrier to be formed points away from this tool half. The visible side here is the side of the carrier which, when the carrier is used (for example as a trim part), points in the direction that will later be visible. However, the visible side itself does not have to be visible, especially if another layer is applied to the carrier with vacuum lamination.
In einer Ausführungsform findet das Verdrängen der Fasern des Trägerrohlings beim Schließen des Werkzeuges zum Ausbilden eines Durchgangs von der späteren Sichtseite des Trägers statt. Hierdurch wird verhindert, dass der ggf. durch das Verdrängen entstehende Grat nicht an der Sichtseite des Trägers vorliegt. Unter Sichtseite ist diesbezüglich nicht zwangsläufig eine im Einbauzustand sichtbare Seite zu verstehen, sondern insbesondere die Seite, die ein Dekor aufweist, z.B. kaschiert ist, welches im Einbauzustand sichtbar ist.In one embodiment, the fibers of the carrier blank are displaced when the tool is closed to form a passage from the later visible side of the carrier. This prevents the burr that may possibly arise as a result of the displacement from not being present on the visible side of the carrier. In this regard, the visible side does not necessarily mean a side that is visible in the installed state, but in particular the side that has a decoration, e.g. is laminated, which is visible in the installed state.
FigurenlisteFigure list
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1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Durchgang in einem Nahtgraben vorgesehen ist und mit einem Vorsprung in Form einer Spitze eingebracht wird.1 shows a preferred embodiment of the method according to the invention, in which a passage is provided in a seam trench and is introduced with a projection in the form of a point. -
2 zeigt eine alternative bevorzugte Ausführungsform einer Werkzeughälfte mit einem Vorsprung für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem ein Durchgang mit einem Vorsprung in Form eines Bogens zum Verdrängen von Fasern vorgesehen ist.2 shows an alternative preferred embodiment of a tool half with a projection for the method according to the invention, in which a passage with a projection in the form of an arc is provided for displacing fibers. -
3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Durchgang im Bereich eines Radiusabschnitts des Trägers hergestellt wird.3 shows a further preferred embodiment of the method according to the invention, in which a passage is produced in the region of a radius section of the carrier.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments
Nachfolgen werden anhand der
Zur Herstellung eines Vakuumdurchgangs
Der Vorsprung
Zur Herstellung des Vakuumdurchgangs
Dadurch, dass die Matrix des Trägerrohlings zu diesem Zeitpunkt noch nicht vollständig ausgekühlt ist, lässt sich der Vakuumdurchgang durch Verdrängen der Matrix und der Fasern, und ohne Trennen der Matrix oder der Fasern, erreichen.Because the matrix of the carrier blank has not yet cooled down completely at this point in time, the vacuum passage can be achieved by displacing the matrix and the fibers and without separating the matrix or the fibers.
Nachdem der Vakuumdurchgang
In
Die Vorsprünge
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Werkzeughälfte
Bei den beschriebenen Verfahrensvarianten werden somit durch eine Scherung und ein Verdrängen der Naturfasern die Vakuumdurchgänge
Ein NF-PP-Trägerrohling wird dabei im erwärmten Zustand in ein kaltes Werkzeug eingebracht. Somit kühlt der Trägerrohling
Obwohl in den dargestellten Ausführungsformen der Vorsprung
In der in den
Allerdings kann es, wie erwähnt, gewünscht sein, dass das Eindringen des Vorsprungs
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