DE102013223492A1 - Method for producing a composite part - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen Verbundteils (6), umfassend die folgenden Schritte: a) Einlegen eines Einlegeteils aus einem offenporigen Polyurethan-Schaum (1) in ein Spritzgusswerkzeug (4), b) Hinterspritzen des in das Spritzgusswerkzeug (4) eingelegten Einlegeteils mit einem Kunststoff (2), so dass der in das Spritzgusswerkzeug (4) eingespritzte Kunststoff (2) durch Ausbildung einer Mikroverzahnung mit den offenen Poren des Polyurethan-Schaums (1) an diesem gehalten wird.The invention relates to a method for producing a two-ply composite part (6), comprising the following steps: a) inserting an insert from an open-pored polyurethane foam (1) into an injection mold (4), b) injecting it into the injection mold (4) inlaid insert with a plastic (2), so that in the injection molding tool (4) injected plastic (2) by forming a micro-toothing with the open pores of the polyurethane foam (1) is held on this.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zweilagigen Verbundteils sowie ein solches zweilagiges Verbundteil. Die Erfindung betrifft ferner eine luftführende Einrichtung mit einem solchen Verbundteil. Die Erfindung betrifft schließlich ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem solchen Verbundteil oder einer solchen luftführenden Einrichtung. The invention relates to a method for producing a two-layer composite part and such a two-layer composite part. The invention further relates to an air-conducting device with such a composite part. Finally, the invention relates to a motor vehicle with at least one such composite part or such an air-guiding device.
Mehrlagige Verbundteile aus offenporigen Schäumen und Vollkunststoff finden in zunehmendem Maße im Kraftfahrzeugbau Verwendung, da sie sich einerseits als leichtgewichtig, andererseits aber auch als äußerst robust erweisen und daher für vielerlei Anwendungen in Betracht kommen. Multi-layer composite parts made of open-cell foams and solid plastic are increasingly being used in motor vehicle construction, since on the one hand they prove to be lightweight, but on the other hand they are extremely robust and therefore suitable for many applications.
Vor diesem Hintergrund ist aus dem Stand der Technik die
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Herstellungsverfahren für ein Verbundbauteil aus einem Schaum und einem Kunststoff zu schaffen. Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein solches Verbundteil bereitzustellen. A first object of the invention is to provide an improved manufacturing method for a composite component of a foam and a plastic. A second object of the invention is to provide such a composite part.
Die genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The above objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.
Grundgedanke der Erfindung ist demnach, einen offenporigen Polyurethan-(PU-)Schaum als Einlegeteil in einem Spritzguss-Werkzeug zu platzieren und das Einlegeteil mit einem Kunststoff zu verbinden, so dass der eingespritzte Kunststoff durch Ausbildung einer Mikroverzahnung mit den offenen Poren des Schaums verzahnt und an diesem fixiert wird. Unter dem Begriff Polyurethan ist dabei vorliegend ein Kunststoff gefasst, welcher aus einer Polyadditions-Reaktion von Dialkoholen mit Polyisocyanaten entsteht. Polyurethan eignet sich in der im Zuge der hier vorgestellten Erfindung verwendeten, aufgeschäumten Form als Schallabsorber oder als Dichtungsmittel.The basic idea of the invention is therefore to place an open-pore polyurethane (PU) foam as an insert in an injection mold and to connect the insert with a plastic, so that the injected plastic toothed by forming a micro-toothing with the open pores of the foam and is fixed on this. In this case, the term polyurethane is taken to mean a plastic which arises from a polyaddition reaction of dialcohols with polyisocyanates. Polyurethane is suitable in the foamed form used as sound absorber or as sealant in the invention presented here.
Auf Grundlage des hier vorgestellten, erfindungsgemäßen Verfahrens gelingt die Herstellung eines leichtgewichtigen, zweilagigen Schaumstoff-Kunststoff-Verbundteils mit hoher Festigkeit, welches sich in besonderem Maße als akustisches Dämpfungsbauteil, aber auch als Dichtungselement eignet. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäß hergestellte Verbundteil hervorragend zur Verwendung in luftführenden Vorrichtungen wie beispielsweise Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen. On the basis of the method according to the invention presented here, it is possible to produce a lightweight, two-layer foam-plastic composite part with high strength, which is particularly suitable as an acoustic damping component, but also as a sealing element. In particular, the composite part produced according to the invention is outstandingly suitable for use in air-conducting devices such as, for example, air conditioning systems of motor vehicles.
Besagte hohe Festigkeit wird durch die im Zuge des Einspritzens ausgehärtete Kunststoff-Lage gewährleistet, die genannten Dämpfungs- bzw. Dichtungseigenschaften hingegen durch den mit dem Kunststoff verzahnten Polyurethan-Schaum. Durch die auf mikroskopischer Ebene stattfindende Verzahnung des Kunststoffs mit den offenen Poren des Polyurethan-Schaums gelingt es, letzteren stabil und zuverlässig an der Kunststoff-Lage zu fixieren, ohne dass die Verwendung eines geeigneten Klebemittels erforderlich wäre. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich somit ohne weiteres in einen herkömmlichen, automatisierten Herstellungsprozess von Spritzgussteilen integrieren, so dass die mittels des hier vorgestellten Verfahrens hergestellten Verbundteile auch in großer Stückzahl kostengünstig hergestellt werden können. Die offenen Poren des Polyurethan-Schaums lassen sich etwa durch ein, insbesondere automatisiertes, Herstellen von Schaumstoffplatten aus Polyurethan gewinnen, wobei etwa Poren durch das Schäumen in Blöcken entstehen und durch Schneiden in Bahnen, Platten o.ä. an die Oberfläche gebracht werden.Said high strength is ensured by the hardened in the course of injection plastic layer, said damping or sealing properties, however, by the toothed with the plastic polyurethane foam. By taking place at the microscopic level toothing of the plastic with the open pores of the polyurethane foam, it is possible to fix the latter stable and reliable on the plastic layer without the use of a suitable adhesive would be required. The inventive method can thus be readily integrated into a conventional, automated manufacturing process of injection molded parts, so that the composite parts produced by means of the method presented here can be produced inexpensively in large quantities. The open pores of the polyurethane foam can be obtained, for example, by a, in particular automated, production of polyurethane foam plates, whereby pores, for example, are produced by the foaming in blocks and are cut by cutting into webs, sheets or the like. be brought to the surface.
Eine besonders ausgeprägte Mikroverzahnung des eingespritzten Kunststoffs mit Polyurethan-Schaum und eine damit verbundene hohe Festigkeit der Verbindung des Kunstoffs mit dem Polyurethan lässt sich erzielen, indem zum Hinterspritzen ein Polyurethan-Schaum mit einer Dichte von ca. 30 kg/m3 oder von ca. 45 kg/m3 gewählt wird. Die genannten Dichten gehen mit einer Porenstruktur des besagten Polyurethan-Schaums einher, welche die Ausbildung der gewünschten Mikroverzahnung in besonders hohem Maße fördert. A particularly pronounced micro-toothing of the injected plastic with polyurethane foam and an associated high strength of the connection of the plastic with the polyurethane can be achieved by injecting a polyurethane foam with a density of about 30 kg / m 3 or from ca. 45 kg / m 3 is selected. The densities mentioned are associated with a pore structure of said polyurethane foam, which promotes the formation of the desired micro-toothing in a particularly high degree.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend ausgelegt sein, dass durch das Hinterspritzen gemäß Schritt b) ein im Wesentlichen zweilagiges Verbundteil mit einer ersten Lage aus dem offenporigen Polypropylen-Schaum und einer zweiten Lage aus dem eingespritzten Kunststoff erzeugt wird.According to an advantageous development, the method according to the invention can be designed such that a substantially two-layer composite part with a first layer of the open-pore polypropylene foam and a second layer of the injected plastic is produced by the back injection according to step b).
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der eingespritzte Kunststoff ein Thermoplast, insbesondere Polypropylen. Unter dem Begriff „Thermoplast“ seien im Folgenden alle Kunststoffe gefasst, die sich innerhalb eines bestimmten Temperaturintervalls reversibel plastisch verformen lassen. Kunststoffe mit thermoplastischen Eigenschaften eignen sich grundsätzlich hervorragend zur Verarbeitung im Zuge eines Spritzgussverfahrens. Besonders empfiehlt sich für das hier vorgestellte Verfahren daher die Verwendung von Polypropylen (PP), welches der Gruppe der Polyolefine zugehörig ist: Aufgrund seiner mit dem Erhitzen verbundenen niedrigen Viskosität beim Hinterspritz-Vorgang vermag Polypropylen besonders gut in die offenen Poren des Polyurethan-Schaums einzudringen, so dass sich eine ausgeprägte Mikroverzahnung zwischen Polyurethan-Schaum und Kunststoff ergibt.In a particularly preferred embodiment, the injected plastic is a thermoplastic, in particular polypropylene. The term "thermoplastic" in the following all plastics are taken that are within a reversibly plastically deformed certain temperature interval. Plastics with thermoplastic properties are basically ideal for processing in the course of an injection molding process. Therefore, the use of polypropylene (PP), which belongs to the group of polyolefins, is particularly recommended for the process presented here. Because of its low viscosity associated with heating during the back-injection process, polypropylene is able to penetrate particularly well into the open pores of the polyurethane foam , so that there is a pronounced micro-toothing between polyurethane foam and plastic.
Die Erfindung betrifft ferner ein zweilagiges Verbundteil, insbesondere hergestellt gemäß dem vorangehenden vorgestellten Verfahren, mit einer ersten Lage aus einem offenporigen Polypropylen-Schaum, sowie mit einer zweiten Lage aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Thermoplasten, höchst vorzugsweise aus Polypropylen. Der Kunststoff der zweiten Lage bildet dabei in einem Übergangsbereich zur ersten Lage mit den offenen Poren des Polypropylen-Schaums eine Mikroverzahnung aus. Aufgrund der im Verbundteil verwendeten Materialien – einerseits Kunststoff, andererseits einem Polyurethan-Schaum – weist das Verbundteil nur ein sehr geringes Eigengewicht auf. Gleichwohl werden die beiden Lagen mit Hilfe besagter Mikroverzahnung stabil aneinander gehalten, ohne dass hierzu zusätzlich die Verwendung eines Klebemittels erforderlich wäre. Das hier vorgestellte, zweilagige Schaumstoff-Kunststoff-Verbundteil zeichnet sich also durch eine hohe Festigkeit aus und eignet sich insbesondere als Dämpfungs- oder Dichtungsbauteil zur akustischen Dämpfung bzw. Abdichtung im Automobilbau.The invention further relates to a two-ply composite part, in particular produced according to the above-presented method, with a first layer of an open-pore polypropylene foam, and with a second layer of a plastic, preferably of a thermoplastic, most preferably of polypropylene. The plastic of the second layer forms a micro-toothing in a transition region to the first layer with the open pores of the polypropylene foam. Due to the materials used in the composite part - on the one hand plastic, on the other hand, a polyurethane foam - the composite part has only a very low weight. Nevertheless, the two layers are stably held together by means of said micro-toothing, without the need for the use of an adhesive in addition would be required. The presented here, two-layer foam-plastic composite part is thus characterized by a high strength and is particularly suitable as a damping or sealing component for acoustic damping or sealing in the automotive industry.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist die der zweiten Lage abgewandte Seite der ersten Lage von außen frei zugänglich; mit anderen Worten, auf einer von der zweiten Lage abgewandten Seite der ersten Lage steht insbesondere keine weitere, dritte Lage mit der ersten Lage in Kontakt. In a particularly advantageous development, the side facing away from the second layer of the first layer is freely accessible from the outside; In other words, on a side facing away from the second layer side of the first layer is in particular no further, third layer in contact with the first layer.
Das erfindungsgemäße Verbundteil eignet sich hervorragend zur Verwendung in luftführenden Vorrichtungen wie beispielsweise Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen. Bevorzugt in Betracht kommt die Verwendung als akustisches Dämpfungsbauteil oder Dichtungsbauteil, was das Verbundteil als Gehäuseteil zur Verwendung in Luftfiltern, Klimaanlagen, aber auch in Schalldämpfern prädestiniert.The composite part according to the invention is outstandingly suitable for use in air-conducting devices such as air conditioning systems of motor vehicles. Preference is given to the use as an acoustic damping component or sealing component, which predestines the composite part as a housing part for use in air filters, air conditioning systems, but also in silencers.
Die Erfindung betrifft daher auch eine luftführende Einrichtung, insbesondere eine Klimaanlage, für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem zweilagigen Verbundteil mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale.The invention therefore also relates to an air-conveying device, in particular an air-conditioning system, for a motor vehicle, with at least one two-layer composite part having one or more of the aforementioned features.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem zweilagigen Verbundteil mit einem oder mehreren der vorangehend genannten Merkmale und/oder mit der vorangehend genannten luftführenden Einrichtung.The invention further relates to a motor vehicle with at least one two-layer composite part with one or more of the aforementioned features and / or with the above-mentioned air-guiding device.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematischIt show, each schematically
In
In einem zweiten Schritt b) wird das Einlegeteil
Das Einbringen des Kunststoffs
In
Aus
Das Verbundteil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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