DE102013223649A1 - Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Fahrzeugblende - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Fahrzeugblende mit einem mehrschichtigen Laminataufbau (1) mit zumindest einer sichtseitigen Hochglanzschicht (3), die stoffschlüssig mit einer Trägerschicht (5) verbunden ist. Erfindungsgemäß werden die Hochglanzschicht (3) und die Trägerschicht (5) in zwei voneinander unabhängigen Prozessschritten (Ia, Ib) als separate Kunststoff-Bauteile spritzgegossen, und in einem nachfolgenden Fügeschritt (II) miteinander stoffschlüssig verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Fahrzeugblende nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Fahrzeugblende nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.
  • Eine Fahrzeugblende im Sinne der Erfindung wird im Interieur- oder Exterieurbereich des Fahrzeuges eingesetzt und weist sichtseitig eine Hochglanzschicht auf. Um ein einwandfreies Erscheinungsbild zu gewährleisten, ist es von Relevanz, dass die Hochglanzseite glattflächig ohne Oberflächenunruhen bereitgestellt wird.
  • Eine gattungsgemäße Fahrzeugblende weist einen mehrschichtigen Laminataufbau mit zumindest einer sichtseitigen Hochglanzschicht auf, die stoffschlüssig mit einer Trägerschicht verbunden ist. Die Herstellung der gattungsgemäßen Fahrzeugblende erfolgt in einem Spritzgießverfahren, das mit der 2-Komponenten (2K)-Spritzgießtechnik arbeitet. Hierzu wird in einem ersten Prozessschritt die Kunststoffkomponente der Trägerschicht in eine Formkammer eines Spritzgießwerkzeuges eingespritzt und zumindest teilweise darin ausgehärtet. Anschließend wird in einem zweiten Prozessschritt die Kunststoffkomponente der Hochglanzschicht eingespritzt, die sich mit der Trägerschicht stoffschlüssig verbindet und diese sichtgeschützt überdeckt.
  • Zur Minimierung der Oberflächenunruhen werden im Stand der Technik die Materialstärken der Hochglanzschicht vergleichsweise groß ausgelegt, etwa 2,5 bis 3 mm. Durch das Überspritzen der Trägerschicht erfolgt im zweiten Prozessschritt ein erneuter Wärmeeintrag in die Trägerschicht. Dadurch kommt es zu einem beschleunigten Nachschwinden der Trägerschicht. Zudem erfolgt eine Relaxation der beim ersten Prozessschritt eingebrachten Eigenspannungen in der Trägerschicht, was unter anderem zu Bauteilverzügen führen kann. Generell führen die Effekte des Nachschwindens und der Relaxation der Eigenspannungen zu Oberflächenunruhen auf der Hochglanzseite der Fahrzeugblende. Dies gilt in besonderem Maße, wenn auf der, der Hochglanzschicht abgewandten Seite der Trägerschicht zum Beispiel eine Rippenstruktur angespritzt ist, wodurch sich die Materialstärke der Trägerschicht ändert.
  • Aus der DE 41 29 929 A1 ist ein Verbundteil für ein Fahrzeug bekannt. Das Verbundteil weist ein formstabiles Trägerteil, einen Schaumstoff-Kern sowie eine die Außenseite bildende Außenhaut auf. Der Schaumstoff-Kern, das Trägerteil sowie die Außenhaut sind über einen Klebstoff miteinander verbunden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Fahrzeugblende bereitzustellen, auf deren Hochglanzseite in einfacher Weise Oberflächenunruhen vermieden sind.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 7 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
  • Die Erfindung beruht auf der Problematik, dass speziell in einem 2K-Spritzgießverfahren solche Oberflächenunruhen nur durch entsprechend große Materialstärken der Hochglanzschicht ausgeglichen werden können. Dies führt jedoch zu einem erhöhten Bauteilgewicht sowie zu erhöhten Materialkosten. Vor diesem Hintergrund wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 auf die Anwendung der 2K-Spritzgießtechnik verzichtet. Anstelle dessen werden die Hochglanzschicht und die Trägerschicht zunächst in zwei voneinander unabhängigen Prozessschritten als separate Kunststoff-Bauteile spritzgegossen. Erst nach Fertigstellung der beiden separaten Kunststoff-Bauteile werden in einem nachfolgenden Fügeschritt diese miteinander stoffschlüssig verbunden. Auf diese Weise können die in der 2K-Spritzgießtechnik auftretenden Effekte des Nachschwindens und der Relaxation der Eigenspannungen der Trägerschicht vermieden werden. Durch die getrennte Herstellung der Trägerschicht und der Hochglanzschicht können die beiden Bauteile mit den, für das jeweilige Bauteil optimalen Prozessparametern spritzgegossen werden. Die beiden Prozessschritte beeinflussen sich daher gegenseitig nicht nachteilig, so dass die oben genannten Effekte nicht auftreten.
  • Der Fügeschritt erfolgt bevorzugt im Kaltzustand der beiden Kunststoff-Bauteile, nämlich Trägerschicht und Hochglanzschicht, wodurch Bauteilverzüge oder dergleichen, die sich bei einer erneuten Erwärmung ergeben würden, vermieden werden. Bevorzugt werden die Hochglanzschicht und die Trägerschicht miteinander verklebt. Erfindungsgemäß erfolgt das Verkleben der beiden Schichten daher erst nachdem die beiden Bauteile spritzgießtechnisch hergestellt worden sind.
  • Im Unterschied zur 2K-Spritzgusstechnik werden erfindungsgemäß die Hochglanzschicht und die Trägerschicht nicht in einer gemeinsamen Spritzgießkammer gefertigt, sondern vielmehr in voneinander separaten ersten und zweiten Spritzgießwerkzeugen. Das Material der Trägerschicht kann bevorzugt aus einem ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), gegebenenfalls mit PC (Polycarbonat), sein. Die Kunststoffkomponente für die Hochglanzschicht kann aus PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC sein. Speziell bei diesen Materialkombinationen ergeben sich bei einem 2K-Spritzgießverfahren aufgrund unterschiedlicher Prozessparameter die oben erwähnten Effekte des Nachschwindens und der Relaxation der Eigenspannungen.
  • Im, nach den beiden Spritzgieß-Prozessschritten folgenden Fügeschritt kann eine Klebeschicht auf der formstabilen Trägerschicht appliziert werden. Anschließend kann die Hochglanzschicht mit einem vorgegebenen Fügedruck unter Zwischenlage der Klebeschicht auf die Trägerschicht gedrückt werden. Besonders bevorzugt eignet sich PUR (Polyurethan) zur Verwendung als Klebeschicht.
  • In der fertiggestellten Fahrzeugblende dient die Trägerschicht als eine formstabile Tragstruktur für die Hochglanzschicht. Entsprechend kann bevorzugt die Trägerschicht weitgehend im Vergleich zur Hochglanzschicht formstabiler gefertigt sein. Die Hochglanzschicht kann demgegenüber eine geringere Formstabilität aufweisen. Diese muss jedoch noch ausreichend groß bemessen sein, um eine einfache Handhabung beim Fügeschritt zu gewährleisten.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Fahrzeugblende kann die Hochglanzschicht trotz – im Vergleich zur 2K-Spritzgießtechnik – stark reduzierter Materialstärke glattflächig, das heißt ohne Oberflächenunruhen, sowie mit konstant geringer Materialstärke auf der Trägerschicht appliziert sein. Die Trägerschicht kann demgegenüber ohne negative Einflüsse auf die Hochglanzschicht an seiner, der Hochglanzschicht abgewandten Seite eine Bauteilstruktur mit sich ändernder Materialstärke aufweisen, die fertigungsbedingt nicht zu sichtseitigen Oberflächenunruhen führt.
  • In der separat hergestellten Trägerschicht können beispielhaft Clipse oder zusätzliche Anbindungsstellen angeformt werden, und zwar mit einem im Vergleich zur 2K-Spritzgießtechnik gegebenenfalls wesentlich kostengünstigeren Kunststoff. Gemäß einer Ausführung kann die Fahrzeugblende ein Hochglanz-Verkleidungsteil für zum Beispiel eine B-Säule des Fahrzeuges sein. Die erfindungsgemäße Fahrzeugblende ist im Vergleich zu einer herkömmlichen Fahrzeugblende sehr dünnwandig herstellbar, jedoch mit einer einwandfreien Oberflächenqualität. Aufgrund der separaten Spritzgieß-Herstellung der Trägerschicht und der Hochglanzschicht können für beide Schichten auch Materialien verwendet werden, deren Kombination bei einer 2K-Spritzgießtechnik nicht realisierbar ist. So kann für die Hochglanzschicht etwa ein Material verwendet werden, das weniger kratzanfällig ist. Aufgrund der reduzierten Wandstärke ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik eine Gewichtseinsparung bis um 50%.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die Erfindung und ihre vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 in einer stark schematisierten Schnittdarstellung eine Fahrzeugblende; und
  • 2 eine Ansicht, anhand der das Verfahren zur Herstellung der in der 1 gezeigten Fahrzeugblende veranschaulicht ist.
  • In der 1 ist eine Fahrzeugblende zur Verwendung als Verkleidungsteil für zum Beispiel eine B-Säule des Fahrzeuges gezeigt. Die in der 1 gezeigte Fahrzeugblende weist einen insgesamt dreischichtigen Laminataufbau 1 auf, und zwar mit einer sichtseitigen Hochglanzschicht 3 und einer Trägerschicht 5. Die 1 wie auch die 2 sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau einer Fahrzeugblende wiedergeben.
  • Die Trägerschicht 5 bildet in der 1 eine formstabile Tragstruktur für die Hochglanzschicht 3. Um eine stoffschlüssige Verbindung zu erzielen, ist zwischen der Hochglanzschicht 3 und der Trägerschicht 5 eine Klebstoffschicht 7 angeordnet, die beispielhaft aus PUR ist. Das Material der Hochglanzschicht 3 kann bevorzugt PMMA oder PC sein, während das Material der Trägerschicht ABS, gegebenenfalls mit PC, sein kann. Zudem kann die Trägerschicht 5 wesentlich formstabiler ausgeführt sein als die Hochglanzschicht 3.
  • An der, der Hochglanzschicht 3 abgewandten Seite der Trägerschicht 5 sind in der 1 Rippen 9 angeformt, die zum Beispiel Bestandteile einer Krafteinleitungsstelle oder einer Clipsverbindung oder dergleichen sein können. Die Materialstärke des plattenförmigen Grundkörpers der Trägerschicht 5 ist im Wesentlichen konstant, jedoch mit Ausnahme der an den Grundkörper angeformten Rippenstruktur 9, an denen sich wesentlich mehr Material ansammelt. Eine solche verstärkte Materialansammlung kann im Stand der Technik aufgrund von Materialschwindung und dergleichen zu Oberflächenunruhen auf der Sichtseite der Fahrzeugblende führen. Diese Oberflächenunruhen bilden sich beispielsweise in Form von Einfallstellen auf der Sichtseite in Bereichen der Clipsverbindung aus.
  • Die Materialstärke der Hochglanzschicht 3 ist gemäß der 1 durchgängig konstant sowie auf der Sichtseite glattflächig, das heißt gänzlich ohne Oberflächenunruhen ausgeführt. Speziell im Bereich der Rippenstruktur 9 der Trägerschicht 5 können durch das nachfolgend beschriebene Herstellungsverfahren die aus dem Stand der Technik bekannten Oberflächenunruhen oder Abdrücke aufgrund der Rippenstruktur 9 gänzlich vermieden werden.
  • Anhand der 2 ist das Verfahren zur Herstellung der Fahrzeugblende dargelegt. So werden zunächst in zwei voneinander unabhängigen Prozessschritten Ia und Ib die Hochglanzschicht 3 und die Trägerschicht 5 als zunächst voneinander separate Kunststoff-Bauteile durch Spritzgießen hergestellt. Hierzu wird die Ausgangskomponente 11 für die Trägerschicht 5 bis über ihre Schmelztemperatur erwärmt und in eine Formkammer eines ersten Spritzgießwerkzeuges 13 eingespritzt und ausgehärtet. Unabhängig davon wird eine Ausgangskomponente 15 für die Hochglanzschicht 3 ebenfalls bis über ihre Schmelztemperatur erwärmt und in die Formkammer eines zweiten Spritzgießwerkzeuges 17 eingespritzt und ausgehärtet.
  • Nach der Entformung sowie Abkühlung beider Kunststoff-Bauteile wird gemäß der 2 über einen Klebe-Roboterarm 19 PUR als Klebstoffschicht 7 großflächig auf die Trägerschicht 5 appliziert. Anschließend wird die Hochglanzschicht 3 mit einem vorgegebenen Fügedruck passgenau unter Zwischenlage der Klebstoffschicht 7 auf der Trägerschicht 5 verklebt. Anstelle dessen kann auf ein großflächiges Applizieren der Klebstoffschicht 7 gegebenenfalls verzichtet werden und nur einzelne Klebepunkte oder linienförmige Kleberaupen aufgetragen werden.
  • Das Verkleben erfolgt in einem Fügeschritt II, in dem die beiden noch separaten Träger- und Hochglanzschichten 3, 5 im Kaltzustand gehandhabt werden, wodurch sich vorteilhaft keine Effekte des Nachschwindens sowie der Relaxation von Eigenspannungen in speziell der Trägerschicht 11 ergeben. Auf diese Weise können in einfacher sowie zuverlässiger Weise Oberflächenunruhen auf der Sichtseite der Fahrzeugblende vermieden werden.
  • Die Erfindung ist nicht auf das in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können die Hochglanzschicht und die Trägerschicht 5 im Unterschied zur 2 auch in einem gemeinsamen Spritzgießwerkzeug, jedoch in zwei voneinander getrennten Kavitäten hergestellt werden. Die Verklebung der Trägerschicht 5 mit der Hochglanzschicht 7 kann gegebenenfalls in einer weiteren Montagekavität erfolgen. Zudem ist das Material der Hochglanzschicht 3 nicht auf PMMA oder PC begrenzt, sondern kann auch aus einem Duroplast, zum Beispiel PUR, bestehen. In der Hochglanzschicht 3 kann zudem auch ein Sichtgewebe, zum Beispiel aus Karbon, eingebracht sein. Ferner ist die erfindungsgemäße Fahrzeugblende nicht nur für Exterieurblenden, sondern auch für Interieurblenden geeignet.
  • Ein spezieller Vorteil der zwischen der Trägerschicht 5 und der Hochglanzschicht 3 angeordneten Klebstoffschicht 7 besteht darin, dass die Träger- und Hochglanzschicht 3, 5 mechanisch und thermisch voneinander entkoppelt sind, wodurch zum Beispiel unterschiedliche Längenausdehnungen bei Wärmebeaufschlagungen ausgeglichen werden können. Entsprechend können auch die verwendeten Kunststoffe für die Träger- und Hochglanzschicht 3, 5 größere Unterschiede bei den linearen Längenausdehnungskoeffizienten haben. Dadurch sind Materialien einsetzbar, die mit dem aus dem Stand der Technik bekannten 2K-Verfahren nicht zur Anwendung kommen können. Ferner kann als Hochglanzschicht 3 auch ein Kunststoffbauteil mit metallisierter Oberfläche zur Anwendung kommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4129929 A1 [0005]

Claims (9)

  1. Spritzgießverfahren zur Herstellung einer Fahrzeugblende mit einem mehrschichtigen Laminataufbau (1) mit zumindest einer sichtseitigen Hochglanzschicht (3), die stoffschlüssig mit einer Trägerschicht (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochglanzschicht (3) und die Trägerschicht (5) in zwei voneinander unabhängigen Prozessschritten (Ia, Ib) als separate Kunststoff-Bauteile spritzgegossen werden, und in einem nachfolgenden Fügeschritt (II) miteinander stoffschlüssig verbunden werden.
  2. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fügeschritt (II) die Hochglanzschicht (3) und die Trägerschicht (5) miteinander verklebt werden.
  3. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochglanzschicht (3) in einem ersten Spritzgießwerkzeug (17) und die Trägerschicht (5) in einem davon separaten Spritzgießwerkzeug (13) gegossen werden.
  4. Spritzgießverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (11) der Trägerschicht (5) ABS, gegebenenfalls mit PC, ist, und/oder dass das Material (15) der Hochglanzschicht (3) PMMA oder PC ist.
  5. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Fügeschritt (II) eine Klebeschicht (7), insbesondere aus PUR, auf der Trägerschicht (5) appliziert wird und anschließend die Träger- und die Hochglanzschicht (3, 5) zusammengefügt werden.
  6. Spritzgießverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochglanzschicht (3) mit geringerer Formstabilität und die Trägerschicht (5) mit im Vergleich zur Hochglanzschicht (3) größerer Bauteilfestigkeit und Formstabilität gefertigt ist.
  7. Fahrzeugblende, mit einem mehrschichtigen Laminataufbau (1) mit zumindest einer sichtseitigen Hochglanzschicht (3), die stoffschlüssig mit einer Trägerschicht (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Hochglanzschicht (3) als auch die Trägerschicht (5) Spritzgießteile sind, die über eine Klebschicht (7) miteinander stoffschlüssig verbunden sind.
  8. Fahrzeugblende nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochglanzschicht (3) glattflächig ist sowie mit konstanter Materialstärke ausgeführt ist, und/oder die Trägerschicht (5) auf seiner der Hochglanzschicht (3) abgewandten Seite eine Bauteilstruktur (9) mit sich ändernder Materialstärke, insbesondere eine Rippenstruktur, aufweist.
  9. Fahrzeugblende nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke (s1) der Hochglanzschicht (3) zwischen 1 und 2 mm liegt.
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