DE102013216191A1

DE102013216191A1 - Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel

Info

Publication number: DE102013216191A1
Application number: DE201310216191
Authority: DE
Inventors: Guillaume Basquin; Denis Wolf; Lidia Chapeau
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2033-08-15
Also published as: US20160250787A1; WO2015022086A1; DE102013216191B4; US10456964B2; CN105392605B; CN105392605A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel, wobei das Verfahren umfasst:
– Bereitstellen einer Polypropylen-Naturfaser Matte (106), wobei die Matte (106) ein Flächengewicht unter 850/m² aufweist,
– Vorheizen der Matte (106),
– Einlegen der Matte (106) in ein Werkzeug (100), wobei das Werkzeug (100) einen rippenförmigen Hohlraum (112) aufweist,
– Pressen der Matte (106) in eine vordefinierte Form durch das Werkzeug (100), so dass die Dicke der Matte (106) nach dem Pressen geringer als 1,2 mm ist,
– Sofort und unmittelbar nach dem Pressen Hinterspritzen der Matte (106) durch Einspritzen eines polypropylenhaltigen Werkstoffs in den rippenförmigen Hohlraum, wobei aufgrund des Hinterspritzens der Werkstoff mit der Matte (106) stoffschlüssige Versteifungsrippen (200) bildet,
– Entformen der die Versteifungsrippen (200) aufweisende Matte (106).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel sowie ein durch ein solches Verfahren hergestelltes Trägerelement.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Trägerelemente für Transportmittel wie Schienenfahrzeuge, Kraftfahrzeuge, Flugzeuge und Ähnliches bekannt. Beispielsweise kommen Trägerelemente als Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteile zur Anwendung. In diesem Fall können die Trägerelemente neben Dekormaterialien Funktionselemente wie Lautsprecher, Fensterheber oder Airbagvorrichtungen tragen. Des Weiteren kann ein Trägerelement beispielsweise in Form eines Türmoduls zum Einsatz kommen.
Beispielsweise offenbart die EP 0 547 625 A einen aus einem Thermoplast bestehenden Gegenstand mit Rippenstruktur.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel sowie ein entsprechendes Trägerelement bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel angegeben, wobei das Verfahren umfasst:

– Bereitstellung einer Polypropylen-Naturfasermatte, wobei die Matte ein Flächengewicht unter 850 g/m² aufweist,
– Vorheizen der Matte,
– Einlegen der Matte in ein Werkzeug, wobei das Werkzeug einen rippenförmigen Hohlraum aufweist,
– Pressen der Matte in eine vordefinierte Form durch das Werkzeug, sodass die Dicke der Matte nach dem Pressen geringer als 1,2 mm ist, bevorzugt gleich oder geringer als 0,8 mm ist,
– sofort und unmittelbar nach dem Pressen Hinterspritzen der Matte durch Einspritzen eines Polypropylen-haltigen Werkstoffs in den rückenförmigen Hohlraum, wobei aufgrund des Hinterspritzens der Werkstoff mit der Matte stoffschlüssige Versteifungsrippen bildet,
– Entformen der die Versteifungsrippen aufweisenden Matte.

Ausführungsformen der Erfindung könnten den Vorteil haben, dass ein besonders leichtgewichtiges Trägerelement geschaffen wird, welches jedoch gegenüber herkömmlichen Trägerelementen keinerlei Einbußungen im Hinblick auf seine Stabilität hat. Während aus dem Stand der Technik bekannte Matten ein Flächengewicht weit über 1000 g/m² aufweisen sowie eine Dicke von über 1,6 mm haben, kann mit dem beschriebenen Verfahren auch Material verarbeitet werden, welches dünner und leichtgewichtiger ist. Dadurch, dass unmittelbar und sofort nach dem Pressvorgang die Matte durch den Polypropylen-haltigen Werkstoff hinterspritzt wird, ist gewährleistet, dass die Matte genau definiert Materialeigenschaften aufweist.
Dies ist bei einer solchen Form von Matten von hoher Relevanz, da aufgrund des geringen Flächengewichts ohnehin die grundsätzliche mechanische Stabilität geschwächt ist. Erkannt wurde hier, dass daher eine Optimierung des Herstellungsvorgangs die Materialeigenschaften positiv beeinflussen kann und dadurch aufgrund des beschriebenen Verfahrensablaufs die Gesamtstabilität erhöht werden kann.
Matte und Werkstoff behalten bei dem beschriebenen Verfahren ihre Temperatur so bei, dass in optimaler Weise ein Verschmelzvorgang von Matte und Werkstoff zum Erhalt der stoffschlüssigen Versteifungsrippen gewährleistet werden kann.
Es sei angemerkt, dass beispielsweise im Fall eines Wartens höher als 10 Sekunden zwischen dem Ende des Vorheizungsvorgangs und dem Beginn des Pressvorgangs zum Erreichen desselben Effekts zwingenderweise eine permanente Temperierung der gepressten Matte notwendig ist. Dies kann z. B. zu einer unerwünschten chemischen Strukturveränderung innerhalb der Matte führen, sodass gerade die gewünschte hohe Stabilität (hoher Elastizitätskoeffizient) nicht gewährleistet sein könnte. Außerdem sei angemerkt, dass durch das beschriebene Verfahren das thermoplastische Material innerhalb der Matte muss noch flüssig ist, um auch während dem Hinterspritzvorgang der Matte zu erlauben, sich einfacher und ohne zu reißen zu verformen. Außerdem ergibt sich hierdurch eine gute Haftung zwischen Matte und den Versteifungsrippen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Polypropylen-haltige Werkstoff dieselben Naturfasern auf wie die Matte. Dies könnte den Vorteil haben, dass durch den Hinterspritzvorgang eine Vermengung und physikalische Verbindung und gar stoffschlüssige Verbindung der Naturfasern der Matte und des Werkstoffs stattfinden könnte. Dies könnte den Zusammenhalt zwischen Rippen oder auch weiteren mit diesem Verfahren hinterspritzten Funktionelementen und Matten erhöhen, sodass insgesamt die Anbindungs-Stabilität der Rippen an die Matte erhöht wird. Dadurch wird insgesamt die mechanische Stabilität der Matte erhöht.
Vorzugsweise sind die Rippen wesentlich höher als breiter, denn es ist die Höhe von den Rippen, die die Steifigkeit erhöht und nicht deren Breite.
Bevorzugt kann bei der Herstellung des Trägerelements anfallendes Abfallmaterial der Matte neu mit Palypropylen vermischt werden und die Versteifungsrippen können aus diesem Recyclingmaterial hergestellt werden. Wenn das Material der Matte vorzugsweise 40% Naturfaseranteil aufweist, so kann das recycelte Material einen Naturfaseranteil von 10–20% aufweisen. Experimente haben überraschender Weise ergeben, dass dies ausreicht, um eine hohe Gesamtstabilität bei geringem Flächengewicht des Trägerelements zu gewährleisten.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird der Palypropylen-haltige Werkstoff für den Hinterspritzvorgang auf 180–250°C, insbesondere 220° aufgeheizt und die Matte auf 190–250°C, insbesondere 200° vorgeheizt. Dadurch ergib sich ein definierter Temperaturunterschied zwischen Werkstoff und Matte, welche in besonders effizienter Weise eine stabile Verbindung zwischen Matte und Rippen gewährleistet.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die gepresste Matte ein Flächengewicht unter 850 g/m² und eine Dichte über 0,8 g/cm³ auf. Nichtsdestotrotz ist durch das obig beschriebene Verfahren gewährleistet, dass das resultierende Trägerelement hochstabil und dennoch geeignet für den Einsatz in Transportmitteln ist. Selbst im Crashfall ist ein entsprechend gemäß dem obig beschriebenen Verfahren hergestelltes Trägerelement in der Lage, signifikante Kräfte ohne Bruch auf umliegende Strukturbauteile zu übertragen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bringt das Werkzeug in die Matte beim Pressen Vertiefungen ein, wobei die Vertiefungen parallel zu dem rippenfärmigen Hohlraum verlaufen, wobei aufgrund des Hinterspritzens die Versteifungsrippen vollständig die Vertiefungen ausfüllen und aus den Vertiefungen rippenförmig herausragen. Anschaulich gesprochen bilden also die Vertiefungen Aufnahmen für die Versteifungsrippen. Dies könnte den Vorteil haben, dass beim Hinterspritzvorgang die Anbindung des Materials des Werkstoffs nicht nur über die Oberfläche der Matte erfolgt, sondern auch gleichzeitig noch über die Seitenwände der Vertiefungen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis von Rippenhöhe zur Rippenbreite der Versteifungsrippen größer als 3. Außerdem beträgt beispielsweise der Abstand parallel zueinander verlaufender Versteifungsrippen zwischen dem 2,5-fachen bis 5-fachen der Höhe der Versteifungsrippen. Dies könnte ein optimaler Kompromiss zwischen einer großen Anzahl von Versteifungsrippen, welche die Gesamtstabilität des Trägerelements signifikant erhöhen und einer minimalen Anzahl von Versteifungsrippen, welche das Gewicht des Trägerelements gering halten, darstellen. So könnte beispielsweise eine größere Höhe der Rippen dazu beitragen, dass die Biegesteifigkeit des Trägerelements erhöht wird. Allerdings erhöht sich durch eine hohe Rippenhöhe auch das durch die hohen Rippen resultierende Gesamtgewicht des Trägerelements. Ebenso könnte eine zu geringe Rippenhöhe dazu führen, dass zwar ein Gesamtgewicht der Trägerelemente gering gehalten wird, jedoch eine gewünschte Biegesteifigkeit nicht mehr gegeben ist.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Werkzeug zwei einander gegenüberliegende Teile auf, wobei an einem der Teile ein relativ zu diesem Teil in Richtung zum gegenüberliegenden Teil beweglicher Stempel angeordnet ist, wobei die Matte zwischen den beiden Teilen in das Werkzeug eingelegt wird, wobei das Pressen durch Schließen des Werkzeugs aufgrund einer Reduzierung des Abstands zwischen den Teilen erfolgt, wobei nach dem Einlegen der Matte und vor dem Presse der Stempel die Matte an vordefinierten Stellen auf das dem Stempel gegenüberliegende Teil presst, wobei die Stellen so ausgewählt sind, dass eine Dehnung der Matte beim Schließen des Werkzeugs vermieden wird. Dadurch könnte sichergestellt werden, dass die Matte an allen Stellen nach Abschluss des Pressvorgangs dasselbe vordefinierte Flächengewicht und damit auch dieselbe vordefinierte Dichte aufweist. Damit sind die mechanischen Eigenschaften der Matte nach dem Pressvorgang unabhängig vom Pressvorgang selbst.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist die Matte innere und/oder äußere Ränder zu Aussparungen der Matte auf, wobei die vordefinierte Form Aufwölbungen der Ränder umfasst. Unter den Aussparungen der Matte sind sowohl Aussparungen innerhalb der Matte, wie beispielsweise Löcher, verstanden als auch Randbereiche der Matte, wie beispielsweise ein äußerer umlaufender Rand, der die äußere Kontur der Matte definiert. Im Falle dessen die Aussparungen Löcher umfassen, umgeben vorzugsweise die Aufwölbungen die Löcher vollständig. Durch das Vorsehen der Aufwölbungen könnte weiter an schwächeren Stellen der Matte, also an jenen Stellen, welche an die Aussparungen angrenzen, die Biegesteifigkeit der Matte erhöht werden.
Es sei angemerkt, dass die Aufwölbungen der Ränder aus dem Pressvorgang der Matte resultieren können. Es ist jedoch auch möglich, dass auch die Ränder aus einem entsprechenden Hinterspritzvorgang der Matte durch Einspritzen des besagten Polypropylen-haltigen Werkstoffs in einem entsprechenden gegenstückigen Hohlraum resultieren.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Pressen der Matte so, dass an Stellen an denen die Versteifungsrippen hinterspritzt werden, die Matte weniger stark gepresst wird als an Stellen, welche frei von Versteifungsrippen sind. Dies könnte den Vorteil haben, dass an Stellen der Matte, an denen die Versteifungsrippen hinterspritzt werden, die Matte weniger stark verpresst und dadurch poröser ist. Damit könnte sich das beim Hinterspritzvorgang geschmolzene Polypropylen besser mit der Matte verbinden. Die mechanische Anbindung der Rippen an die Matte könnte also verbessert werden. Da der Hinterspritzvorang mit genug hohem Druck stattfindet, werden die entsprechenden Erhebungen der Matte, welche aus dem Nicht-Pressvorgang resultieren, dennoch komprimiert.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Werkzeug unbeheizt. Dies bedeutet, dass nach dem Vorheizen und optionalen Kalibrieren der Matte diese sofort in das Werkzeug eingelegt wird und dann sofort der Pressvorgang durchgeführt wird. Anschließend sofort nach dem Pressvorgang erfolgt das Hinterspritzen der Matte. Obwohl das Werkzeug nicht geheizt ist, kann durch die schnelle Abfolge der Schritte Pressen und Hinterspritzen die Temperatur der Matte so weit auf über einem Niveau gehalten werden, dass die Matte sich gut formen kann und der Hinterspritzvorgang ohne weiteres Nachheizen eine gute Anbindung zwischen Matte und Rippen gewährleistet.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Trägerelement für ein Transportmittel, hergestellt nach einem der Verfahrensschritte des obig beschriebenen Verfahrens.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Trägerelement um ein Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteil.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Trägerelement ein Flächengewicht unter 1000 g/m² auf.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des obig beschriebenen Verfahrens,
2 eine schematische Ansicht eines Trägerelements,
3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Trägerelements im geöffneten Zustand,
4 eine schematische Ansicht der Vorrichtung der 3, mit zusätzlichem Stempel,
5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel.
Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 100 zum Herstellen eines Trägerelements für ein Transportmittel. Das Trägerelement weist dabei eine Polypropylen-Naturfasermatte 106 auf, wobei die Matte ein Flächengewicht unter 850 g/m² aufweist. Die Polypropylen-Naturfasermatte weist vorzugsweise auf:

(a) 28–95 gew.-% Polypropylen/Polyethylen Copolymer;
(b) 0–10 gew.-% Flussmittel;
(c) 1–20 gew.-% Schockmodifikator;
(d) 1–20 gew.-% Verträglichkeitsmittel;
(e) 3–70 gew.-% Naturfasern,

Z. B. handelt es sich bei dem Flussmittel um ein Polymer mit einer Becherfließzahl zwischen 200 et 2000 g/10 min bei einer Temperatur von 230 C und einer Belastung von 2,16 kg.
Z. B. ist das Flussmittel ein Polyolefin, welches z. B. durch Katalyse eines Metallocens hergestellt wurde.
Z. B. stammt das Flussmittel aus der Gruppe umfassend ein Polypropylen Homopolymer, ein Polypropylen Copolymer, ein Polyethylen Homopolymer oder ein Polyethylen Copolymer.
Z. B. weist das Copolymer Polypropylen-Polyethylen 10 bis 90% Mol Ethylen auf. Z. B. stammt der Schockmodifikator aus der Gruppe umfassend das Monomer Ethylen-Propylen-Dien (EPdM), das Monomer Ethylen-Propylen (EPM), Ethylen-Propylen Kautschuk (EPR), Polyolefin Elastomere (POE), Copolymere und Terpolymere auf Basis von Ethylen und Propylen, Nitrile-Butadien Kautschuk (NBR), Isobutylen (IB), Chlorkautschuk, Poly(Styren-Butadien-Styren) (SBS), Copolymer Styren-Ethylen-Buten-Styren (SEBS), Isobutylen-Isoprene Kautschuk (IIR), Copolymer Styren-Isopre-Styren (SIS), Chlor-Polyethylen (CM), Isopren, Ethylene-Buten, deren Mischungen und Derivate.
Z. B. stammt das Verträglichkeitsmittel aus der Gruppe der Polyolefine getropft durch Carbonsäure oder durch Ester oder Anhydride.
Z. B. stammen die Naturfasern aus der Gruppe umfassend Baumwolle, Leinen, Flachs, Hanf, Flachs oder Hanf aus Manila oder Abaca, Banane, Jute, Ramie, Bast, Sisal, Ginster, Wolle, Alpaka, Mohair, Kaschmir, Angora, Seide, Bambus, Chinaschilf, Kenaf, Kokosnuss, Agave, Sorghum, Schalter Gras und Holz.
Z. B. weist die Polypropylen-Naturfasermatte 10–10 gew.-% der Naturfasern auf.
Eine solche Polypropylen-Naturfasermatte bietet die Herausforderung, dass trotz des sehr geringen Flächengewichts eine hohe mechanische Stabilität, insbesondere ein hohes Elastizitätsmodul gewährleistet sein muss. Hierfür ist vorgesehen, dass zunächst die Matte 106 in die Vorrichtung, im Folgenden als „Werkzeug” bezeichnet, eingelegt wird. Das Werkzeug 100 weist dabei zwei einander gegenüberliegende Teile 102 und 104 auf. Im Folgenden sei ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass das Teil 104 starr ist, wohingegen das Teil 102 in Richtung 108 und entgegen Richtung 108 auf das Teil 104 zu und vom Teil 104 wegbewegt werden kann. Im geöffneten Zustand ist ein Abstand zwischen Teil 102 und Teil 104 gegeben, sodass in dem dadurch definierten Zwischenraum die Matte 106 positioniert werden kann.
Vor dem Einlegen der Matte 106 erfolgt ein Erwärmen der Matte auf eine vordefinierte Temperatur, insbesondere auf eine Temperatur von 200°C. Dadurch wird das Polypropylen-Material der Matte welch, sodass ein Verformungsvorgang möglich ist. Es sei angemerkt, dass das Werkzeug selbst ungeheizt ist. Deshalb muss der folgende Schritt des Schließens des Werkzeugs und der Pressens der Matte schnell erfolgen.
Das Werkzeug 100 wird geschlossen, indem das Teil 102 in Richtung 108 auf das Teil 104 zubewegt wird. Dies führt dazu, dass die Matte 106 die gewünschte Form aufgrund dieses Pressvorgangs annimmt. Nach dem Pressen der Matte in die vordefinierte Form durch das Werkzeug 100 beträgt die Dicke der Matte weniger als 1 mm.
Eine solch gepresste Matte ist beispielhaft in der 2 gezeigt. Wie ferner in der 2 ersichtlich ist, weist die Matte auf ihrer Rückseite Verstärkungsrippen 200 auf. Diese dienen dazu, der Matte ein hohes Elastizitätsmodul zu verleihen, obwohl diese extrem leichtgewichtig und dünn ist.
Um die Rippenstruktur auf der Rückseite der Matte zu verwirklichen ist vorgesehen, dass sofort und unmittelbar nach dem Pressvorgang der Matte ein ca. 220° heißer Polypropylen-haltiger Werkstoff in einen Hohlraum 112 eingespritzt wird. Bei dem Hohlraum handelt es sich um einen rippenförmiger Hohlraum 112 unterhalb der Matte 106. Dieser Polypropylen-haltige Werkstoff wird auf die Oberfläche der Polypropylen-Naturfasermatte 106 auftreffen und sich mit dieser stoffschlüssig verbinden. Dadurch bilden sich im Hohlraum 112 die besagten Versteifungsrippen aus, welche auch in der 2 näher gezeigt sind.
Um nun weiter die Anbindungsfestigkeit der Versteifungsrippen 200 an die Matte 106 zu erhöhen, kann beispielsweise das Werkzeug 100 in der Matte 106 beim Pressen Vertiefungen einbringen. Eine Möglichkeit hierzu bietet beispielsweise eine Mechanik 110 mit einer Erhöhung, welche jedoch in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht näher gezeigt ist. Beim Pressvorgang wird durch diese Erhöhung in der Matte 106 eine Vertiefung 120 erzeugt. In der Vertiefung bietet die Matte 106 „Seitenwände” 122. Wird nun für den Hinterspritzvorgang die Mechanik 110 zur Freigabe des Hohlraums 112 zurückgezogen und der Polypropylen-haltige Werkstoff in die Vertiefung 120 eingespritzt, so bieten diese Seitenwände zusätzliche Kontaktflächen für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Matte 106 und dem Werkstoff. Die endgültig gebildeten Versteifungsrippen werden über den unteren Rand der Vertiefung 120 hinausragen. Insgesamt sind damit hergestellte Versteifungsrippen fest in die Matte 106 eingebettet.
Nach dem Hinterspritzen der Matte durch das Einspritzen des Polypropylen-haltigen Werkstoffs in den rippenförmigen Hohlraum 112 kann nach einem entsprechenden Abkühlprozess ein Entformen und Entnehmen der die Versteifungsrippen aufweisenden Matte 106 stattfinden.
Um nun die Stabilität der Matte 106 weiter zu erhöhen, ist es möglich, dass entsprechende innere Ränder 202 oder äußere Ränder 204 der Matte zu entsprechenden Aussparungen der Matte vordefinierte Aufwölbungen aufweisen. Diese Aufwölbungen können aus dem Pressvorgang resultieren, also durch den Pressvorgang selbst definiert sein. Vorzugsweise ist es jedoch vorgesehen, dass durch den besagten obig beschriebenen Hinterspritzvorgang der Matte durch Einspritzen des Polypropylen-haltigen Werkstoffs in entsprechend zu definierende Hohlräume die Aufwölbungen 202 und 204 definiert werden. Nebst dem Hohlraum 112, wie er in 1 gezeigt ist, weist also das Werkstück 100 weitere Hohlräume und weitere entsprechende Schieber auf, um diese Aufwölbungen 202 und 204 zu definieren.
Die 3 zeigt ein beispielhaftes Werkzeug 100 mit zwei Teilen 102 und 104, welche im Wesentlichen den entsprechenden Teilen der 1 entsprechen, jedoch eine etwas kompliziertere Formgebung aufweisen. Würde nun die Matte 106 in den Raum zwischen Teil 102 und 104 eingelegt und daraufhin das Teil 102 in Richtung 108 bewegt werden, würde zwischen den mit Bezugszeichen 300 und 302 gekennzeichneten Stellen die Matte 106 beim Schließvorgang des Werkzeugs überdehnt werden. Der Grund lieg darin, dass während des Schließvorgangs Teile der Matte 106 bereits zwischen den Teilen 102 und 104 fixiert sind, wohingegen andere Teile noch beim Schließvorgang durch die Bewegung des Teils 102 weiterbewegt werden. Insgesamt könnte sich damit eine Inhomogenität der Dichte der Matte und des Flächengewichts ergeben. Eine Inhomogenität entspricht jedoch einer unterschiedlichen mechanischen Belastbarkeit der Matte an verschiedenen Stellen.
Um dies zu umgehen, ist, wie in der 4 gezeigt, vorgesehen, dass am oberen Teil 102 ein pneumatischer Stempel 400 vorgesehen ist. Noch vor dem Schließvorgang des Werkzeugs 100 kann der Stempel 400 die Matte 106 auf das Teil 104 aufpressen. Dieser Aufpressvorgang ist dabei lediglich lokal, sodass links und rechts vom Stempel befindliche Teile der Matte 106 in Richtung zum Stempel 400 „nachrutschen” können. Es findet also beim Aufpressvorgang der Matte 106 über den Stempel 400 kein Dehnvorgang der Matte 106 statt.
Wird nun das Werkzeug 100 durch Bewegung des Teils 102 in Richtung 108 auf den Stempel 104 geschlossen, wird das Teil 102 die übrigen Bereiche der Matte 106 auf das Teil 102 aufpressen, ohne dass es dabei zu einer Dehnung der Matte 106 beim Schließen des Werkzeugs kommt.
Es sei angemerkt, dass ein wie in 4 gezeigter Stempel 400 sowohl vom Teil 102 ausgehend in Richtung Teil 104 eine Kraft auf die Matte 106 ausüben kann, als auch umgekehrt vom Teil 104 ausgehend auf das Teil 102 entgegen der Richtung 108. Dadurch kann flexibel entsprechend der jeweiligen geometrischen Form der Teile 102 und 104 das Auftreten von Dehnungen der Matte beim Schließen des Werkzeugs 100 zuverlässig vermieden werden.
Die 5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel. Das Verfahren beginnt mit Schritt 500 und dem Bereitstellen der Matte im unverpressten Zustand. Die Matte wird im Schritt 502 vorgeheizt und anschließend sofort in das nicht geheizte Werkzeug eingelegt (Schritt 504). Nun kann in Schritt 508 ein Stempel auf die Matte aufgefahren werden, um somit die Matte an vordefinierten Stellen im Werkzeug zu fixieren. Die vordefinierten Stellen sind dabei so gewählt, dass eine Dehnung der Matte beim Schließen des Werkzeugs vermieden wird. Unmittelbar nach dem Schließen des Werkzeugs erfolgt in Schritt 510 ein Pressvorgang der Matte, sodass diese nach dem Pressvorgang die gewünschte Dichte aufweist.
Sofort und unmittelbar nach dem Abschluss des Pressvorgangs im Schritt 510 erfolgt ein Hinterspritzen der Matte durch Einspritzen eines Polypropylen-haltigen Werkstoffs in einen rippenförmigen Hohlraum, welcher am Werkzeug angeordnet ist. Aufgrund des Hinterspritzens bilden der Werkstoff und die Matte eine stoffschlüssige Verbindung, wodurch sich entsprechende stoffschlüssige Versteifungsrippen bilden.
In Schritt 514 erfolgt abschließend das Entformen der die Versteifungsrippen aufweisenden Matte.
Bezugszeichenliste

100: Werkzeug
102: Teil
104: Teil
160: Matte
108: Richtung
110: Mechanik
112: Hohlraum
120: Vertiefung
122: Rand der Matte
200: Versteifungsrippe
202: Aufwölbung
204: Aufwölbung
300: Stelle
302: Stelle
400: Stempel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0547625 A [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements für ein Transportmittel, wobei das Verfahren umfasst: – Bereitstellen einer Polypropylen-Naturfaser Matte (106), wobei die Matte (106) ein Flächengewicht unter 850 g/m² aufweist, – Vorheizen der Matte (106), – Einlegen der Matte (106) in ein Werkzeug (100), wobei das Werkzeug (100) einen rippenförmigen Hohlraum (112) aufweist, – Pressen der Matte (106) in eine vordefinierte Form durch das Werkzeug (100), so dass die Dicke der Matte (106) nach dem Pressen geringer als 1,2 mm ist, – Sofort und unmittelbar nach dem Pressen, Hinterspritzen der Matte (106) durch Einspritzen eines polypropylenhaltigen Werkstoffs in den rippenförmigen Hohlraum, wobei aufgrund des Hinterspritzens der Werkstoff mit der Matte (106) stoffschlüssige Versteifungsrippen (200) bildet, – Entformen der die Versteifungsrippen (200) aufweisende Matte (106).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der polypropylenhaltige Werkstoff dieselben Naturfasern aufweist wie die Matte (106).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der polypropylenhaltige Werkstoff für den Hinterspritzvorgang auf 180–250 C° aufgeheizt wird und die Matte (106) auf 190–250 C° vorgeheizt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die gepresste Matte (106) ein Flächengewicht unter 850g/m² und eine Dichte über 0,8 g/cm³ aufweist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Werkzeug (100) in der Matte (106) beim Pressen Vertiefungen (120) einbringt, wobei die Vertiefungen (120) parallel zu dem rippenförmigen Hohlraum (112) verlaufen, wobei aufgrund des Hinterspritzens die Versteifungsrippen (200) vollständig die Vertiefungen (120) ausfüllen und aus den Vertiefungen rippenförmig herausragen.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verhältnis von Rippenhöhe zu Rippenbreite der Versteifungsrippen (200) größer als 3 ist.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Abstand parallel zueinander verlaufender Versteifungsrippen (200) zwischen dem 2,5fachen bis 5fachen der Höhe der Versteifungsrippen (200) beträgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Werkzeug (100) zwei einander gegenüberliegende Teile (102; 104) aufweist, wobei an einem der Teile (102; 104) ein relativ zu diesem Teil in Richtung zum gegenüberliegenden Teil beweglicher Stempel (400) angeordnet ist, wobei die Matte (106) zwischen den beiden Teilen (102; 104) in das Werkzeug (100) eingelegt wird, wobei das Pressen durch Schließen des Werkzeugs (100) aufgrund einer Reduzierung des Abstandes zwischen den Teilen (102; 104) erfolgt, wobei nach dem Einlegen der Matte (106) und vor dem Pressen der Stempel (400) die Matte (106) an vordefinierten Stellen auf das dem Stempel (400) gegenüberliegende Teil presst, wobei die Stellen so ausgewählt sind, dass eine Dehnung der Matte (106) beim Schließen des Werkzeugs (100) vermieden wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Matte (106) innere und/oder äußere Ränder zu Aussparungen der Matte (106) aufweist, wobei die vordefinierte Form Aufwölbungen (202; 204) der Ränder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Aussparungen Löcher umfassen, wobei die Aufwölbungen (202; 204) die Löcher vollständig umgeben.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Pressen der Matte (106) so erfolgt, dass an Stellen an denen die Versteifungsrippen (200) hinterspritzt werden, die Matte weniger stark gepresst wird als an Stellen, welche frei von Versteifungsrippen (200) sind.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Werkzeug unbeheizt ist.
Trägerelement für ein Transportmittel, hergestellt nach einem der vorigen Verfahrensschritte.
Trägerelement nach Anspruch 11, wobei es sich bei dem Trägerelement um ein Kraftfahrzeuginnenverkleidungsteil handelt.
Trägerelement nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Trägerelement ein Flächengewicht unter 1000 g/m² aufweist.