DE102013224757A1 - A process for producing a multilayer composite component and supports for use in such a process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles, welches folgende Schritte umfasst: a) der Träger (2) wird an ein erstes Werkzeugteil (13) und die Haut (3) an ein zweites Werkzeugteil (14) des geöffneten Schäumwerkzeuges (15) angelegt, b) das erste Werkzeugteil (13) und das zweite Werkzeugteil (14) werden zur Bildung einer Kavität (16) zwischen dem Träger (2) und der Haut (3) relativ zueinander bewegt, wobei eine in einem Randbereich des Trägers (2) zwischen dem Träger (2) und der Haut (3) angeordnete semipermeable Dichtung (7) die Kavität (16) bei geschlossenem Schäumwerkzeug (15) begrenzt, c) ein die Schaumschicht (4) bildender Kunststoffschaum (18) wird vor der Relativbewegung der beiden Werkzeugteile (13, 14) in das geöffnete Schäumwerkzeug (15) eingebracht oder wird nach der Relativbewegung der beiden Werkzeugteile (13, 14) in die Kavität (16) des geschlossenen Schäumwerkzeuges (15) eingebracht, d) der Kunststoffschaum (18) expandiert in der Kavität (16) des geschlossenen Schäumwerkzeuges (15), wobei das durch die Expansion des Kunststoffschaumes (18) in der Kavität (16) verdrängte Gas (20) und/oder die verdrängte Luft (20) durch zumindest einen Mikrokanal (10) in der Dichtung (7) hindurch aus der Kavität (16) austritt, während ein Eintreten des Kunststoffschaumes (18) in den Mikrokanal (10) und/oder ein Austreten des Kunststoffschaumes (18) aus der Kavität (16) durch den Mikrokanal (10) in der Dichtung (7) hindurch aufgrund einer gegenüber dem Gas (20) und/oder der Luft (20) größeren Viskosität des Kunststoffschaumes (18) verhindert wird, e) der Kunststoffschaum (18) füllt die Kavität (16) zwischen dem Träger (2) und der Haut (3) aus und das Schäumwerkzeug (15) wird durch eine Relativbewegung der beiden Werkzeugteile (13, 14) geöffnet und das hergestellte mehrschichtige Verbundbauteil wird aus dem geöffneten Schäumwerkzeug (15) entnommen.The invention relates to a method for producing a multilayer composite component, comprising the following steps: a) the carrier (2) is attached to a first tool part (13) and the skin (3) to a second tool part (14) of the opened foaming tool (15) b) the first tool part (13) and the second tool part (14) are moved relative to each other to form a cavity (16) between the carrier (2) and the skin (3), one in an edge region of the carrier (2 ) between the carrier (2) and the skin (3) arranged semipermeable seal (7) limits the cavity (16) with closed foaming tool (15), c) a foam layer (4) forming plastic foam (18) is formed before the relative movement of the two tool parts (13, 14) introduced into the open Schäumwerkzeug (15) or is introduced after the relative movement of the two tool parts (13, 14) in the cavity (16) of the closed Schäumwerkzeuges (15), d) the plastic foam (18) expands in the cavity (16) of the closed Schäumwerkzeuges (15), wherein the displaced by the expansion of the plastic foam (18) in the cavity (16) displaced gas (20) and / or the displaced air (20) by at least one micro-channel (10 ) in the seal (7) passes out of the cavity (16), while an entry of the plastic foam (18) into the microchannel (10) and / or leakage of the plastic foam (18) from the cavity (16) through the microchannel (16) 10) in the seal (7) due to a relative to the gas (20) and / or the air (20) greater viscosity of the plastic foam (18) is prevented, e) the plastic foam (18) fills the cavity (16) between the Carrier (2) and the skin (3) and the foaming tool (15) is opened by a relative movement of the two tool parts (13, 14) and the multilayer composite component produced is removed from the opened foaming tool (15).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles, bestehend aus einem Träger, einer Haut und einer zwischen Träger und Haut angeordneten Schaumschicht, in einem aus zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Werkzeugteilen bestehenden Schäumwerkzeug. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Träger zur Verwendung in einem derartigen Verfahren. The invention relates to a method for producing a multilayer composite component, comprising a carrier, a skin and a foam layer arranged between carrier and skin, in a foaming tool consisting of at least two tool parts that are movable relative to one another. Furthermore, the invention relates to a carrier for use in such a method.
Um den Anforderungen der Automobilindustrie gerecht zu werden, sind heute Formteile im Innenraum eines Fahrzeuges, wie beispielsweise Armaturentafeln bzw. Instrumententafeln, oder Fahrzeuginnenausstattungsteile, wie Innenverkleidungen, Türbrüstungen bzw. Türseitenverkleidungen, Tür- und Säulenverkleidungen, Mittelkonsolen, Handschuhkasten-Deckel oder Griffe, in der Regel als mehrschichtige Verbundbauteile aufgebaut. Diese mehrschichtigen Verbundbauteile bestehen üblicherweise aus einem Trägerteil aus einem mechanisch festen Werkstoff, einer als Folie ausgebildeten Haut, welche die Sichtseite des Bauteiles bildet und aus unterschiedlichen Materialien bestehen kann, und einer zwischen dem Träger und der Haut angeordneten Schaumschicht aus einem aufgeschäumten Kunststoff. To meet the requirements of the automotive industry today are molded parts in the interior of a vehicle, such as dashboards or vehicle interior trim parts, such as interior trim, door sills or door side panels, door and pillar trim, center consoles, glove box lid or handles, in the Usually constructed as multilayer composite components. These multilayer composite components usually consist of a carrier part made of a mechanically solid material, a film formed as a skin, which forms the visible side of the component and may consist of different materials, and arranged between the carrier and the skin foam layer of a foamed plastic.
Vorliegend geht es um ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles aus verschiedenen Kunststoffkomponenten, wobei die verschiedenen Schichten des Verbundbauteiles jeweils unterschiedliche Materialeigenschaften besitzen. Der Träger gibt der gesamten Struktur den notwendigen Halt bzw. die mechanische Festigkeit. Die die Sichtseite des Verbundbauteiles bildende Haut bzw. Folie stellt ein gewünschtes Dekor oder eine gewünschte Oberflächenbeschaffenheit bzw. Haptik zur Verfügung. Die Haut ist über die Schaumschicht, welche vorzugsweise aus einem Polyurethan-Schaummaterial besteht, mit dem Träger verbunden. In the present case, there is a method for producing a multilayer composite component made of different plastic components, wherein the different layers of the composite component each have different material properties. The carrier gives the entire structure the necessary support or mechanical strength. The skin or foil forming the visible side of the composite component provides a desired décor or a desired surface texture or feel. The skin is connected to the carrier via the foam layer, which preferably consists of a polyurethane foam material.
Bei der Herstellung derartiger Formteile wird eine Reaktionsmasse, bestehend aus Polyol und Isocyanat, in eine Kavität bzw. einen Zwischenraum zwischen der Haut und dem Träger eingetragen. Durch eine chemische Reaktion der beiden Reaktionspartner der eingetragenen Reaktionsmasse bildet sich ein Kunststoffschaum (PUR), welcher sich ausdehnt und den Zwischenraum zwischen der Haut und dem Träger gleichmäßig ausfüllt. Um eine weiche Druckhaptik der Haut bzw. der Hautoberfläche zu erhalten, beträgt die Dicke der Schaumschicht vorzugsweise einige Millimeter. Während des Aufschäumens ist der Träger in bzw. an einem ersten Werkzeugteil und die Haut in bzw. an einem zweiten Werkzeugteil eines Schäumwerkzeuges gehalten. Das zweite Werkzeugteil, an dessen Kontur die Haut anliegt, bildet beim Hinterschäumen in der Regel das unten liegende Werkzeugteil, sodass der eingetragene Kunststoffschaum sich sicher an die Kontur der Haut anpasst, insbesondere in Vertiefungen eindringt. Der Träger wird beim Einschäumen des flüssigen, Schaum bildenden Kunststoffes durch das erste Werkzeugteil gehalten. Das erste Werkzeugteil ist vorzugsweise oberhalb der Haut angeordnet und hält den Träger gegen den Schaumdruck fest. In the preparation of such moldings, a reaction mass consisting of polyol and isocyanate is introduced into a cavity or a gap between the skin and the carrier. By a chemical reaction of the two reactants of the registered reaction mass, a plastic foam (PUR) forms, which expands and evenly fills the space between the skin and the carrier. In order to obtain a soft pressure haptic of the skin or the skin surface, the thickness of the foam layer is preferably a few millimeters. During foaming, the carrier is held in or on a first tool part and the skin is held in or on a second tool part of a foaming tool. The second tool part, on the contour of which the skin rests, generally forms the lower part of the tool during back-foaming, so that the registered plastic foam securely adapts to the contour of the skin, in particular penetrating into depressions. The carrier is held by the first tool part during foaming of the liquid, foam-forming plastic. The first tool part is preferably located above the skin and holds the wearer against the foam pressure.
Nach dem Applizieren der Reaktionsmasse zwischen dem Träger und der Haut dehnt sich der bei der chemischen Reaktion entstehende Kunststoffschaum in der Kavität aus. Durch eine fortschreitende Expansion des Schaumwerkstoffes wird in zunehmendem Maße die in der Kavität vorhandene Luft verdrängt. Die verdrängte Luft muss in der Lage sein, aus der Kavität zwischen dem Träger und der Haut bzw. aus dem Schäumwerkzeug zu entweichen, um Lufteinschlüsse im Werkstück zu vermeiden. Um ein Entweichen der Luft zu gewährleisten, weist das Schäumwerkzeug üblicherweise mehrere aufblasbare Konturdichtungen auf, welche zumindest abschnittsweise so lange geöffnet bleiben müssen, bis der expandierende Kunststoffschaum sich nähert. Danach müssen die Konturdichtungen des Schäumwerkzeuges in der Lage sein, innerhalb kürzester Zeit ihre Dichtfunktion auszuführen, damit der sich ausbreitende Kunststoffschaum nicht aus der Kavität bzw. dem Werkzeug entweichen kann. After applying the reaction mass between the carrier and the skin, the plastic foam produced in the chemical reaction expands in the cavity. As a result of progressive expansion of the foam material, the air present in the cavity is increasingly displaced. The displaced air must be able to escape from the cavity between the carrier and the skin or from the foaming tool in order to avoid air pockets in the workpiece. To ensure that the air escapes, the foaming tool usually has a plurality of inflatable contour seals, which at least in sections must remain open until the expanding plastic foam approaches. Thereafter, the contour seals of the foaming tool must be able to perform their sealing function within a very short time, so that the spreading plastic foam can not escape from the cavity or the tool.
Wichtige Steuerelemente dieses Verfahrens sind also die als Silikonschlauchdichtungen ausgebildeten Konturdichtungen, welche entlang eines Randbereiches des herzustellenden Verbundbauteiles verlaufen und in dem Schäumwerkzeug integriert sind. Insgesamt sind je nach Größe und Komplexität des Verbundbauteiles etwa 10 bis 12 einzelne Dichtungen vorgesehen, welche jeweils einzeln angesteuert werden, wobei die Prozess-Stellgrößen der den einzelnen Dichtungen zugeordneten Dichtkreise für einen kompletten Schäumprozess vorab empirisch ermittelt werden müssen. Außerdem müssen die Prozessgrößen während des Verfahrens erfasst und auch in Abhängigkeit von äußeren Störgrößen, wie beispielsweise der Hallentemperatur, gesteuert und angepasst werden. Die Konturdichtungen sind sehr wartungsintensiv und müssen in Abhängigkeit des Verschleißes turnusmäßig überprüft, gewartet und gegebenenfalls ausgetauscht werden. Important controls of this method are thus formed as silicone tube seals contour seals, which extend along an edge region of the composite component to be produced and are integrated in the foaming. Overall, depending on the size and complexity of the composite component about 10 to 12 individual seals provided, which are each controlled individually, the process variables of the individual seals associated sealing circuits for a complete foaming process must be determined in advance empirically. In addition, the process variables must be detected during the process and also controlled and adjusted depending on external disturbances, such as the hall temperature. The contour seals are very maintenance-intensive and must be regularly checked as a function of wear, maintained and replaced if necessary.
Derartige Konturdichtungen sind beispielsweise aus der
In der
Außerdem ist durch die
Hierbei erweist es sich als nachteilig, dass eine den Träger über seine gesamte Bauteildicke durchsetzende Entlüftungsbohrung und zusätzlich noch ein Entlüftungskanal zwischen dem Träger und dem benachbarten Werkzeugteil erforderlich sind, um die Luft aus der Kavität bzw. aus dem Schäumwerkzeug abzuführen. Diese müssen in vorgelagerten Arbeitsschritten in den Träger bzw. das entsprechende Werkzeugteil eingebracht werden. Weiterhin ist ein aufwendiges und dadurch kostenintensives Schäumwerkzeug mit einem durch eine aufblasbare Dichtung abgedichteten und temperierbaren Bereich erforderlich. Um ein Austreten von Kunststoffschaum durch die Entlüftungsbohrung und den Entlüftungskanal zu verhindern, müssen die aufblasbare Dichtung und der temperierbare Bereich entsprechend dem Verfahrensfortschritt bzw. in Abhängigkeit der Expansionsgeschwindigkeit des Kunststoffschaumes und/oder in Abhängigkeit der Position der Applikation des Kunststoffschaumes und weiterer Störgrößen, wie beispielsweise der Umgebungstemperatur in der Halle, angesteuert werden. Dies erfordert einen nicht unerheblichen Steuerungsaufwand. Außerdem muss gewährleistet werden, dass die Entlüftungsbohrung in einem die Kavität begrenzenden Randbereich unmittelbar neben dem Auflagebereich zwischen Träger und Haut angeordnet ist, da der Kunststoffschaum anderenfalls die Entlüftungsöffnung verschließen könnte, noch bevor die in der Kavität enthaltene Luft vollständig aus der Kavität abgeführt werden konnte. Hierdurch ist der Zwischenraum bzw. die Kavität zwischen der Haut und dem Träger nicht vollständig mit dem Kunststoffschaum gefüllt, sondern enthält Luftblasen, welche die mechanische Stabilität bzw. Festigkeit und das optische Erscheinungsbild des Verbundbauteiles erheblich negativ beeinflussen, sodass es nicht mehr als Innenraum-Verkleidungsteil verbaut werden kann. Die Folge sind ein erhöhter Anteil an Ausschussteilen und eine geringe Prozesssicherheit des Verfahrens. This proves to be disadvantageous in that a ventilation bore passing through the support over its entire component thickness and additionally a ventilation duct between the support and the adjacent tool part are required in order to remove the air from the cavity or from the foaming tool. These must be introduced in upstream operations in the carrier or the corresponding tool part. Furthermore, a complex and thus costly foaming tool with a sealed by an inflatable seal and temperature range is required. In order to prevent leakage of plastic foam through the vent hole and the vent channel, the inflatable seal and the temperature range must be in accordance with the process progress or depending on the rate of expansion of the plastic foam and / or depending on the position of the application of the plastic foam and other disturbances, such as the ambient temperature in the hall, are controlled. This requires a not inconsiderable control effort. In addition, it must be ensured that the vent hole is arranged in an edge region delimiting the cavity immediately adjacent to the contact area between the carrier and the skin, since the plastic foam could otherwise close the vent opening, even before the air contained in the cavity could be completely removed from the cavity. As a result, the gap or the cavity between the skin and the carrier is not completely filled with the plastic foam, but contains air bubbles, which affect the mechanical stability or strength and the visual appearance of the composite component significantly negative, so it is no more than interior trim part can be installed. The result is an increased proportion of rejects and low process reliability of the process.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und prozesssicheres Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles zur Verfügung zu stellen, welches ein geringes Werkzeuginvestitionsvolumen und einen geringen Steuerungsaufwand erfordert. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Träger zur Verwendung in einem derartigen Verfahren zur Verfügung zu stellen. Against this background, the object of the invention is to provide a simple and process-reliable method for producing a multilayer composite component which requires a small tool investment volume and low control effort. In addition, it is an object of the invention to provide a carrier for use in such a method.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Die Unteransprüche 2 bis 6 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. The first object is achieved by a method according to the features of
Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles, bestehend aus einem Träger, einer Haut und einer zwischen Träger und Haut angeordneten Schaumschicht, in einem aus zumindest zwei relativ zueinander beweglichen Werkzeugteilen bestehenden Schäumwerkzeug vorgesehen, welches folgende Schritte umfasst:
- a) der Träger wird an ein erstes Werkzeugteil und die Haut an ein zweites Werkzeugteil des geöffneten Schäumwerkzeuges angelegt,
- b) das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil werden zur Bildung einer Kavität zwischen dem Träger und der Haut relativ zueinander bewegt, wobei eine in einem Randbereich des Trägers zwischen dem Träger und der Haut angeordnete semipermeable Dichtung die Kavität bei geschlossenem Schäumwerkzeug begrenzt,
- c) ein die Schaumschicht bildender Kunststoffschaum wird vor der Relativbewegung der beiden Werkzeugteile in das geöffnete Schäumwerkzeug eingebracht oder wird nach der Relativbewegung der beiden Werkzeugteile in die Kavität des geschlossenen Schäumwerkzeuges eingebracht,
- d) der Kunststoffschaum expandiert in der Kavität des geschlossenen Schäumwerkzeuges, wobei das durch die Expansion des Kunststoffschaumes in der Kavität verdrängte Gas und/oder die verdrängte Luft durch zumindest einen Mikrokanal in der Dichtung hindurch aus der Kavität austritt, während ein Eintreten des Kunststoffschaumes in den Mikrokanal und/oder ein Austreten des Kunststoffschaumes aus der Kavität durch den Mikrokanal in der Dichtung hindurch aufgrund einer gegenüber dem Gas und/oder der Luft größeren Viskosität des Kunststoffschaumes verhindert wird,
- e) der Kunststoffschaum füllt die Kavität zwischen dem Träger und der Haut aus, das Schäumwerkzeug wird durch eine Relativbewegung der beiden Werkzeugteile geöffnet und das hergestellte mehrschichtige Verbundbauteil wird aus dem geöffneten Schäumwerkzeug entnommen.
- a) the carrier is applied to a first tool part and the skin to a second tool part of the opened foaming tool,
- b) the first tool part and the second tool part are moved relative to one another to form a cavity between the carrier and the skin, wherein a semi-permeable seal arranged in an edge region of the carrier between the carrier and the skin limits the cavity when the foaming tool is closed,
- c) a plastic foam forming the foam layer is introduced into the open foaming tool before the relative movement of the two tool parts introduced or is introduced after the relative movement of the two tool parts in the cavity of the closed foaming tool,
- d) the plastic foam expands in the cavity of the closed foaming tool, wherein the gas displaced by the expansion of the plastic foam in the cavity and / or the displaced air exits the cavity through at least one microchannel in the seal, while an entry of the plastic foam in the Microchannel and / or leakage of the plastic foam from the cavity through the microchannel in the seal is prevented due to a relative to the gas and / or air greater viscosity of the plastic foam,
- e) the plastic foam fills the cavity between the carrier and the skin, the foaming tool is opened by a relative movement of the two tool parts and the multilayer composite component produced is removed from the opened foaming tool.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles weist gegenüber den in den eingangs genannten Druckschriften beschriebenen Verfahren eine wesentlich größere Prozesssicherheit auf. Gleichzeitig sind keine aufwendigen kostenintensiven Schäumwerkzeuge mit temperierbaren Bereichen oder in die Schäumwerkzeuge integrierbare Konturdichtungen erforderlich. Durch den Entfall der Konturdichtungen und des temperierbaren Bereiches entfällt auch der Aufwand zur Erfassung, Identifizierung und Steuerung der jeweiligen Dichtkreise bzw. Prozess-Stellgrößen. Eine Wartung oder ein Austausch von Konturdichtungen ist nicht erforderlich. Hieraus resultierend ergeben sich ein gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich reduziertes Werkzeuginvestitionsvolumen und eine Reduktion des Einflusses äußerer und schwankender Störgrößen auf den Prozessverlauf. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine semipermeable Dichtung verwendet, welche für die verdrängte Luft bzw. das verdrängte Gas durchlässig und gleichzeitig für den expandierenden Kunststoffschaum undurchlässig ist. Eine Änderung der Materialeigenschaften zur Verstopfung des Mikrokanals, wie in der
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass das Austreten des Kunststoffschaums durch einen Mikrokanal mit einer Querschnittsfläche von 0,1 bis 100 µm2 verhindert wird. Bei einer Querschnittsfläche in diesem Größenbereich ist gewährleistet, dass die Luft bzw. das Gas ohne Beeinträchtigung durch den Mikrokanal hindurch aus der Kavität bzw. aus dem Schäumwerkzeug entweichen kann, während der Kunststoffschaum aufgrund der gegenüber der Luft größeren Viskosität weder in den Mikrokanal eintreten noch durch diesen hindurchtreten kann. Dabei kann die Querschnittsfläche eine beliebige Form aufweisen, wobei sich eine rechteckige bzw. quadratische, eine kreisrunde oder eine ovale Form des Mikrokanals insbesondere aus funktionstechnischer Sicht bewährt hat. A particularly advantageous embodiment of the method according to the invention is also provided in that the escape of the plastic foam is prevented by a microchannel having a cross-sectional area of 0.1 to 100 μm 2 . In the case of a cross-sectional area in this size range, it is ensured that the air or the gas can escape from the cavity or from the foaming mold without being impaired by the microchannel, while the plastic foam does not enter the microchannel due to the greater viscosity compared to the air this can pass through. In this case, the cross-sectional area may have any desired shape, wherein a rectangular or square, a circular or an oval shape of the microchannel has proven to be particularly suitable from a functional point of view.
Eine andere besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Mikrokanal durch eine Anlage der Dichtung an die Haut während der Relativbewegung der beiden Werkzeugteile erzeugt wird, wobei der Mikrokanal durch eine Nut in der an der Haut anliegenden Kontaktfläche der Dichtung und einen gegenüberliegenden Teilabschnitt der Haut begrenzt wird. Die in der Kontaktfläche der Dichtung angeordnete Nut kann dabei eine beliebige Form aufweisen, jedoch ist aus fertigungstechnischer Sicht eine rechteckige, V-förmige, halbkreisfömige oder aus einem Kreisabschnitt bzw. -segment bestehende Nutform besonders zweckmäßig. Derartige Nutformen lassen sich in einfacher Art und Weise prozesssicher in die Kontaktoberfläche der Dichtung einbringen. Another particularly expedient development of the invention is also achieved in that the microchannel is produced by a contact of the seal to the skin during the relative movement of the two tool parts, wherein the microchannel by a groove in the contact surface of the seal adjacent to the skin and an opposite Part of the skin is limited. The arranged in the contact surface of the seal groove can have any shape, but from a manufacturing point of view, a rectangular, V-shaped, halbkreisfömige or from a circular section or segment existing groove shape particularly useful. Such groove shapes can be reliably incorporated in the contact surface of the seal in a simple manner.
Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass ein durch die Relativbewegung zwischen den beiden Werkzeugteilen des Schäumwerkzeuges erzeugter Anpressdruck der Dichtung an die Haut während oder nach der Expansion des Kunststoffschaumes derart gesteigert wird, dass der den Mikrokanal begrenzende Teilabschnitt der Haut zumindest teilweise die Querschnittsfläche des Mikrokanals reduzierend in die in der Dichtung angeordnete Nut gedrückt wird. Die Haut ist flexibel ausgebildet und verformt sich bei hohem Anpressdruck elastisch. Je nach Höhe des Anpressdruckes bzw. abhängig von der Materialwahl und Materialdicke der Haut und der Form der Nut in der Dichtung kann die Haut auch derart in die Nut eingedrückt werden, dass der Mikrokanal vollständig, also auch für die durch den expandierenden Kunststoffschaum verdrängte Luft, verschlossen wird. Hierdurch können die Taktzeiten zur Herstellung des Verbundbauteiles reduziert werden, wobei hierbei sichergestellt sein muss, dass eventuell noch in der Kavität enthaltene Luft- bzw. Gasblasen in einem Bereich unmittelbar neben der Dichtung angeordnet sind und dadurch bei einem nachfolgenden Stanz- oder Schneidvorgang von dem Verbundbauteil abgetrennt werden können. According to the invention, it is further provided that a contact pressure of the seal produced by the relative movement between the two tool parts of the foaming tool on the skin during or after the expansion of the plastic foam is increased such that the partial section of the skin delimiting the microchannel at least partially reduces the cross-sectional area of the microchannel the groove arranged in the seal is pressed. The skin is flexible and deforms elastically under high contact pressure. Depending on the height of the contact pressure or depending on the choice of material and material thickness of the skin and the shape of the groove in the seal, the skin can also be pressed into the groove so that the microchannel completely, so also for the displaced by the expanding plastic foam air, is closed. As a result, the cycle times for the production of the composite component can be reduced in this case it must be ensured that possibly still contained in the cavity air or gas bubbles are arranged in a region immediately adjacent to the seal and thereby can be separated in a subsequent punching or cutting process of the composite component.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass die Dichtung und der Träger als einteilige Baueinheit an dem ersten Werkzeugteil angelegt werden. Hierdurch wird eine definierte Positionierung der Dichtung relativ zu dem Träger und der Haut gewährleistet und die Prozesssicherheit des Verfahrens optimiert. Ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Positionierung und Fixierung der Dichtung zwischen dem Träger und der Haut ist nicht erforderlich, sodass die Taktzeit zur Herstellung des Verbundbauteiles insgesamt verkürzt werden kann. In vorteilhafter Weise bestehen sowohl der Träger als auch die Dichtung aus demselben Material, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (PP-GF), sodass die aus dem Träger und der Dichtung bestehende Baueinheit in einem einzigen Spritzgießwerkzeug hergestellt werden kann. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass auch die Nut in der Kontaktfläche der Dichtung in demselben Spritzgießwerkzeug während des Spritzgießens der Baueinheit in die Dichtung eingebracht wird. Hierdurch kann die Baueinheit unmittelbar nach der Entnahme aus dem Spritzgießwerkzeug, ohne nachgelagerte Bearbeitungsschritte, in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. A further advantageous embodiment of the method according to the invention is also provided in that the seal and the carrier are applied as a one-piece assembly to the first tool part. This ensures a defined positioning of the seal relative to the carrier and the skin and optimizes the process reliability of the method. An additional operation for positioning and fixing the seal between the carrier and the skin is not required, so that the cycle time for the production of the composite component can be shortened overall. Advantageously, both the carrier and the gasket are made of the same material, such as a glass fiber reinforced plastic (PP-GF), so that the assembly consisting of the carrier and the gasket can be made in a single injection mold. It proves to be particularly advantageous that the groove in the contact surface of the seal in the same injection mold during injection molding of the assembly is introduced into the seal. In this way, the assembly can be used immediately after removal from the injection mold, without downstream processing steps, in the inventive method.
Im Anschluss an die Herstellung des mehrschichtigen Verbundbauteiles werden zumindest abschnittsweise überstehende Randabschnitte des Verbundbauteiles durch einen Schneid-, Fräs- bzw. Stanzvorgang vom Verbundbauteil abgetrennt. Hierbei wird üblicherweise der Randabschnitt zusammen mit der Dichtung abgetrennt, um ein Verbundbauteil zur Verfügung zu stellen, bei welchem der Zwischenraum zwischen dem Träger und der Haut vollständig mit dem Kunststoffschaum ausgefüllt ist. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich jedoch dadurch, dass überschüssige Randabschnitte des hergestellten mehrschichtigen Verbundbauteiles im Schäumwerkzeug oder nach der Entnahme aus dem Schäumwerkzeug durch einen Schneid- oder Stanzvorgang entfernt werden, wobei die Dichtung am mehrschichtigen Verbundbauteil verbleibt. Durch die am mehrschichtigen Verbundbauteil verbleibende Dichtung wird das Verbundbauteil einerseits versteift und andererseits enthält der entfernte Verschnitt nur einen geringen Anteil am Material des Trägers. Gleichzeitig enthält der Verschnitt keinen Anteil am Kunststoffschaum, da dieser nicht durch die Dichtung hindurchtreten kann und somit auch nicht in den Bereich des Randabschnittes gelangt, welcher durch den Schneid- bzw. Stanzvorgang von dem Verbundbauteil abgetrennt wird. Subsequent to the production of the multilayer composite component, at least sections of protruding edge sections of the composite component are separated from the composite component by a cutting, milling or punching process. Here, usually, the edge portion is separated together with the seal to provide a composite member in which the gap between the support and the skin is completely filled with the plastic foam. However, a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention results from the fact that excess edge portions of the multilayer composite component produced are removed in the foaming tool or after removal from the foaming tool by a cutting or stamping process, wherein the seal remains on the multilayer composite component. By remaining on the multilayer composite component seal the composite component is stiffened on the one hand and on the other hand, the removed waste contains only a small proportion of the material of the wearer. At the same time, the waste contains no portion of the plastic foam, as it can not pass through the seal and thus does not reach the region of the edge portion, which is separated by the cutting or punching process of the composite component.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Träger gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 7. Die Unteransprüche 8 bis 10 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. The second object is achieved with a carrier according to the features of
Erfindungsgemäß ist also ein Träger zur Verwendung in einem Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Verbundbauteiles bestehend aus dem Träger einer Haut und einer zwischen dem Träger und der Haut angeordneten Schaumstoffschicht vorgesehen, welcher in einem Randbereich mit einer semipermeablen Dichtung verbunden ist, welche für Luft oder Gas durchlässig und für einen bei dem Verfahren verwendeten expandierenden Kunststoffschaum undurchlässig ist. Die Dichtung ermöglicht während des Verfahrens zur Herstellung des mehrschichtigen Verbundbauteiles ein Entweichen von verdrängter Luft bzw. von verdrängtem Gas, während der expandierende Kunststoffschaum aufgrund der gegenüber der Luft größeren Viskosität nicht in den Mikrokanal eintreten bzw. durch den Mikrokanal hindurchtreten kann. Vorzugsweise besteht der Träger und/oder die Dichtung aus einem mechanisch festen Werkstoff, beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (PP-GF). According to the invention, therefore, a carrier is provided for use in a method for producing a multilayer composite component consisting of the carrier of a skin and a foam layer arranged between the carrier and the skin, which is connected in an edge region with a semipermeable seal which is permeable to air or gas and impermeable to an expanding plastic foam used in the process. During the process for producing the multilayer composite component, the seal allows the escape of displaced air or of displaced gas, while the expanding plastic foam can not enter into the microchannel or pass through the microchannel due to the greater viscosity relative to the air. Preferably, the carrier and / or the seal of a mechanically solid material, for example of a glass fiber reinforced plastic (PP-GF).
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Dichtung zumindest einen Mikrokanal mit einer Querschnittsfläche von 0,1 bis 100 µm2 aufweist. Durch eine Querschnittsfläche in der angegebenen Größenordnung wird sichergestellt, dass zwar die Luft durch den Mikrokanal hindurchtreten kann, der eine größere Viskosität als Luft aufweisende Kunststoffschaum jedoch nicht. Hierbei wird die Querschnittsfläche in Abhängigkeit der Viskosität der reagierenden Kunststoffschaummasse gewählt. Je geringer die Viskosität ist, desto geringer sollte die Querschnittsfläche des Mikrokanals sein. Die Länge des Mikrokanals sollte vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 mm betragen, wobei die Länge des Mikrokanals im Wesentlichen den Abmessungen der Dichtung, insbesondere der Dichtungsbreite, entspricht. It has proven to be particularly advantageous that the gasket has at least one microchannel with a cross-sectional area of 0.1 to 100 μm 2 . By a cross-sectional area in the specified order of magnitude ensures that although the air can pass through the microchannel, which does not have a viscosity greater than air-containing plastic foam. Here, the cross-sectional area is selected as a function of the viscosity of the reacting plastic foam mass. The lower the viscosity, the lower the cross-sectional area of the microchannel should be. The length of the microchannel should preferably be between 0.5 and 5.0 mm, the length of the microchannel essentially corresponding to the dimensions of the seal, in particular the seal width.
Der Mikrokanal kann an jeder beliebigen Stelle in der Dichtung eingebracht sein. Allerdings hat sich aus fertigungstechnischer und verfahrenstechnischer Sicht als vorteilhaft erwiesen, dass der Mikrokanal als Nut ausgebildet und in einer der Haut zugewandten Kontaktfläche der Dichtung angeordnet ist. Hierdurch wird ermöglicht, dass sich der Mikrokanal erst durch eine Schließbewegung der beiden Werkzeugteile ausbildet. Der Mikrokanal wird dann durch die die Nut begrenzenden Wandflächen und einen der Nut gegenüberliegenden Teilabschnitt der Haut begrenzt. Durch eine derartige Ausbildung ist es auch möglich, eine Querschnittsfläche des Mikrokanals durch einen erhöhten Anpressdruck der Dichtung auf die Haut zu reduzieren, indem nämlich die Haut in die Nut gedrückt wird. Hierdurch kann der Mikrokanal auch für die entweichende Luft dichtend verschlossen werden. The microchannel can be placed anywhere in the seal. However, it has proven to be advantageous from a production engineering and procedural point of view that the microchannel is formed as a groove and is arranged in a contact surface of the seal facing the skin. This makes it possible that the microchannel is formed only by a closing movement of the two tool parts. The microchannel is then delimited by the wall surfaces delimiting the groove and a section of the skin opposite the groove. By such a design, it is also possible, a cross-sectional area of the To reduce micro-channel by an increased contact pressure of the seal on the skin, namely by pressing the skin into the groove. As a result, the microchannel can be closed in a sealed manner for the escaping air.
Außerdem ist vorgesehen, dass der Träger und die Dichtung einstückig miteinander verbunden sind. Der Träger wird im Spritzgießverfahren hergestellt und besteht aus Kunststoff und einer Glasfaserverstärkung (PP-GF). Die semipermeable Dichtung wird bei dem Spritzgießprozess zusammen mit dem Träger hergestellt, sodass Träger und Dichtung eine einteilige bzw. einstückige und zusammen handhabbare Baueinheit bilden. Folglich besteht die Dichtung ebenfalls aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff. Die Herstellung der aus dem Träger und der Dichtung bestehenden Baueinheit erfolgt im Spritzgießverfahren in einer einzigen Spritzgießform, wobei eine ohnehin vorhandene Spritzgießform zur Herstellung des Trägers um die Negativkontur der semipermeablen Dichtung ergänzt werden muss. Vorteilhafterweise wird die den Mikrokanal zumindest teilweise bildende Nut auf einer Kontaktfläche der Dichtung ebenfalls während der Herstellung der Baueinheit in diese eingebracht, sodass keine nachträglichen Arbeitsschritte zum Einbringen des Mikrokanals erforderlich sind. In addition, it is provided that the carrier and the seal are integrally connected to each other. The carrier is made by injection molding and consists of plastic and a glass fiber reinforcement (PP-GF). The semipermeable seal is produced in the injection molding process together with the carrier, so that carrier and seal form a one-piece or one-piece and jointly manageable unit. Consequently, the seal is also made of a glass fiber reinforced plastic. The assembly consisting of the carrier and the seal takes place by injection molding in a single injection mold, wherein an already existing injection mold for the production of the carrier must be supplemented by the negative contour of the semipermeable seal. Advantageously, the microchannel at least partially forming groove on a contact surface of the seal is also introduced during the manufacture of the assembly in this, so that no subsequent steps for introducing the microchannel are required.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in
Die mit dem Träger
Nachfolgend wird anhand der
Anschließend werden die beiden Werkzeugteile
Ein die Schaumschicht
Nachdem der Kunststoffschaum
Eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Anpressdruck F der Dichtung
Abschließend wird der in
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbundbauteil composite component
- 22
- Träger carrier
- 33
- Haut skin
- 44
- Schaumschicht foam layer
- 55
- Zwischenraum gap
- 66
- Unterseite (Haut) Underside (skin)
- 77
- Dichtung poetry
- 88th
- Oberseite (Haut) Top (skin)
- 99
- Randbereich (Träger) Edge area (carrier)
- 1010
- Mikrokanal microchannel
- 1111
- Nut groove
- 1212
- Kontaktfläche contact area
- 1313
- erstes Werkzeugteil first tool part
- 1414
- zweites Werkzeugteil second tool part
- 1515
- Schäumwerkzeug foaming
- 1616
- Kavität cavity
- 1717
- Teilabschnitt part Of
- 1818
- Kunststoffschaum Plastic foam
- 1919
- Richtungspfeil (Schaum) Directional arrow (foam)
- 2020
- Luft/Gas Air / Gas
- 2121
- Richtungspfeil (Gas/Luft) Directional arrow (gas / air)
- 2222
- Randabschnitt edge section
- FF
- Anpressdruck contact pressure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102007061337 A1 [0009, 0014] DE 102007061337 A1 [0009, 0014]
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