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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Hautstücks zum Beschichten von Verkleidungsteilen insbesondere für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils sowie ein Innenverkleidungsteil.
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Aus der
US 5776399 A ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Hautstücken bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der jeweils auf zuverlässige und effiziente Weise ein Kunststoff-Hautstück zum Beschichten von Verkleidungsteilen herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in den auf diese jeweils rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
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Nach einem ersten Aspekt ist ein Verfahren zum Beschichten eines Verkleidungsteils aus einem Pulvermaterial vorgesehen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
- – Aufheizen eines Formteils eines Formwerkzeugteils auf eine Formteil-Ausgangstemperatur, die über der Schmelztemperatur des Pulvermaterials liegt,
- – Befestigen des Formteils an dem Pulver-Aufnahmebehälter zur Bildung eines Formwerkzeugteils,
- – Befestigen des Formteils mit einer Formteil-Innenfläche für die Anlagerung des Pulvermaterials an einen Pulver-Aufnahmebehälter, in dem das Pulvermaterial gelegen ist, wobei das Ausgangszustand des Formwerkzeugs, in dem der Pulver-Aufnahmebehälter in Bezug auf die Schwerkraftrichtung unterhalb des Formwerkzeugteils gelegen ist,
- – aus dem Ausgangszustand des Formwerkzeugs Drehung des Formwerkzeugs in eine Drehstellung, in der der Pulver-Aufnahmebehälter in Bezug auf die Schwerkraftrichtung oberhalb des Formwerkzeugteils gelegen ist, so dass sich Pulvermaterial an den außerhalb des Abdeckungsbereichs gelegenen Bereich der Formteil-Innenfläche anlagert und zur Ausbildung der Kunststoffhaut schmilzt,
- – anschließend Abkühlung des Pulvermaterials, das an dem außerhalb des Abdeckungsbereichs gelegenen Bereichs der Formteil-Innenfläche und die Ausbildung der Kunststoffhaut gelegen ist, auf eine Temperatur, bei der dem Formteil die Kunststoffhaut entnehmbar ist,
wobei das Pulvermaterial eine Mischung aus einem pulverförmigen thermoplastischen Polyurethan-Material (TPU) und einem Treibmittel aufweist.
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In dem Treibmittel läuft bei den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens nach vorbestimmter Zeit eine Zerfallsreaktion ab, in der Gase entstehen. Diese Gase verbleiben zumindest zum Teil oder vollständig in dem Dekorteil-Material, also in der Dekorhaut, so dass die Dekorhaut Blasen aufweist.
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Durch die Verwendung von Pulvermaterial, die eine Mischung aus einem pulverförmigen thermoplastischen Polyurethan(PU)-Material und einem Treibmittel aufweist, findet bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein einstufiger Sinterprozess statt, da thermoplastisches PU-Material vorteilhafte Schmelzeigenschaften hat und da bei Verwendung von Stoffen nach dem Stand der Technik wie z. B. PVC nach den Rotationsschritt ein weiterer Erhitzungsschritt zum Gelieren des Slush-Pulvers, also z. B. des PVC, erforderlich ist, so dass diese Verfahren mehr Energieaufwand und mehr Zeitaufwand benötigen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber einem Slushhaut-Herstellungsverfahren unter Verwendung von Stoffen nach dem Stand der Technik wie z. B. PVC ist, dass eine nach der Erfindung hergestellte Dekorhaut günstigere Alterungsverhalten zeigt.
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Auch wird bei der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Dekorhaut erreicht, dass während der Lebensdauer der hergestellten Dekorhaut eine Schrumpfung derselben durch ein Verlieren von Weichmachern oder durch eine Inkompatibilität des Materials der hergestellten Dekorhaut mit dem Schaum, mit dem die hergestellten Dekorhaut zur Herstellung eines Verkleidungsteils hinterschäumt wird, vermieden wird. Insbesondere in Bezug auf die Hinterschäumung einer nach der Erfindung hergestellten Dekorhaut mit einem Polyurethan ist die Verwendung einer Slushhaut aus TPU-Material vorteilhaft, weil dieses stofflich kompatibler ist als mit bisher verwendeten Materialien wie PVC.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Pulvermaterial aus einem pulverförmigen TPU-Material und einem Treibmittelpulver besteht.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Treibmittel in Pulverform und somit als Treibmittelpulver verwendet wird und das Treibmittelpulver zu einem Anteil zwischen 0,1 Gew.% und 5 Gew.% in Bezug auf die Gesamtmenge des Pulvermaterials in diesem enthalten ist.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Treibmittel ein ab 160 Grad Celsius reagierendes Treibmittel verwendet wird.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Treibmittel ein endotherm reagierendes Treibmittel ist und ein oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält: Carbonat, ein Citrat, ein Nitrate, Malonsäure, oder ein Harnstoff oder eine Mischung dieser Stoffe verwendet wird.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Treibmittel ein exotherm reagierendes Treibmittel ist und das Treibmittel ein oder mehrere der folgenden Verbindungen enthält: Azoverbindungen oder N-Nitrosoverbindungen.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Formteil 42 eine Formteil-Ausgangstemperatur zwischen 160 Grad Celsius und 200 Grad Celsius
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Menge an Treibmittel verwendet wird, bei der die hergestellte Dekorhaut über ihre flächige Erstreckung eine Dicke hat, die zwischen 0,3 mm und 1,2 mm beträgt.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils vorgesehen, das die Schritte aufweist:
- – Herstellung einer Dekorhaut nach einem Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche,
- – Erzeugung eines Schwächungsabschnitts an der Dekorhaut (H), in dem die Dekorhaut eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schwächung ihres Querschnitts aufweist,
- – an ein erstes Werkzeugteil eines Hinterschäumwerkzeugs Anlegen eines Trägerteils, an ein zweites Werkzeugteil des Hinterschäumwerkzeugs Anlegen der hergestellten Dekorhaut sowie Schließen des Hinterschäumwerkzeugs, wobei zwischen dem Trägerteil und dem hergestellten Dekorhaut ein Ausschäumungs-Zwischenraum besteht, der sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längserstreckung der Dekorhaut erstreckt,
- – Hinterschäumen der Dekorhaut durch Einführung von flüssigem Material zur Ausbildung von Polyurethan-Schaum in den Ausschäumungs-Zwischenraum und
- – Ausschäumen des Ausschäumungs-Zwischenraums durch Abwarten des Ablaufs eines vorbestimmten Mindestzeitraums zur Ausbildung des Verkleidungsteils.
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Das erfindungsgemäß vorgesehene und verwendete Treibmittel reagiert nicht mit dem Material zur Ausbildung von Polyurethan-Schaum.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Innenverkleidungsteil vorgesehen, das gebildet aus:
- – einem sich flächig erstreckenden Trägerteil,
- – einer sich flächig erstreckenden Dekorhaut aus Polyurethan, die zumindest abschnittsweise eine sich flächig erstreckende Oberfläche des Trägerteils bedeckt, und
- – einer sich zwischen dem Trägerteil und der Dekorhaut ausgebildeten Schicht aus Polyurethan-Schaum,
wobei die Schichtdicke der Dekorhaut zwischen 0,3 mm und 1,2 mm beträgt,
wobei das Trägerteil eine Ausnehmung zum Durchtritt eines Airbag aufweist, der durch einen Randabschnitt gebildet wird,
wobei die Dekorhaut eine kontinuierlich oder unterbrochen verlaufende linienförmige Querschnittsschwächung aufweist, bei der eine minimale Rest-Schichtendicke der Dekorhaut besteht, deren Betrag im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4 mm liegt.
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Der Ausdruck „entlang” kann hierin im Zusammenhang mit den hierin genannten Richtungsangaben, die den Verlauf einer Konturlinie oder einer Oberfläche betreffen können, oder die eine Richtung einer mechanischen Komponente wie einer Achse oder Welle betreffen können, insbesondere bedeuten, dass die Tangente an die jeweilige Konturlinie oder an die jeweilige Oberfläche in deren Verlauf gemäß der Richtungsangabe bzw. die Längserstreckung und z. B. Mittelachse der mechanischen Komponente lokal mit einem Winkel von maximal 45 Grad und vorzugsweise von maximal 30 Grad von einer Bezugsrichtung oder Bezugsachse abweicht, auf die bzw. der die jeweilige Richtungsangabe bezogen ist.
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Der Ausdruck „quer” kann hierin im Zusammenhang mit den hierin genannten Richtungsangaben, die den Verlauf einer Konturlinie oder einer Oberfläche betreffen können, oder die eine Richtung einer mechanischen Komponente wie einer Achse oder Welle betreffen können, insbesondere bedeuten, dass die Tangente an die jeweilige Konturlinie oder an die jeweilige Oberfläche in deren Verlauf gemäß der Richtungsangabe bzw. die Längserstreckung und z. B. Mittelachse der mechanischen Komponente lokal mit einem Winkel von minimal 45 Grad und vorzugsweise von minimal 30 Grad von einer Bezugsrichtung oder Bezugsachse abweicht, auf die bzw. der die jeweilige Richtungsangabe bezogen ist.
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Unter einem „kontinuierlichen Verlauf” einer Linie, einer Oberfläche oder einer Oberflächengestalt derselben wie eine Vertiefung oder Querschnittsschwächung wird hierin verstanden, dass die Oberfläche oder Oberflächengestalt entlang einer Referenzrichtung gesehen ohne Unterbrechung verläuft und über die gesamte quer zur Referenzrichtung verlaufende Breite keine Ecke aufweist, d. h. einen differenzierbaren Verlauf hat.
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung an Hand der beiliegenden Figuren beschrieben, die zeigen:
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1 eine Draufsicht der Ausführungsform einer Produktionsanlage zur Herstellung von Kunststoffhäuten zur Verwendung als Dekorationsschicht von Verkleidungsteilen, wobei die Produktionsanlage eine Herstellungsvorrichtung mit einem Formwerkzeug insbesondere zur Bildung von Kunststoffhäuten aufweist,
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2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Produktionsanlage zur Herstellung von Kunststoffhäuten zur Verwendung als Dekorationsschicht von Verkleidungsteilen, wobei die Produktionsanlage eine Herstellungsvorrichtung mit einem Formwerkzeug insbesondere zur Bildung von Kunststoffhäuten aufweist,
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3 eine Darstellung des Schnitts durch eine Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung entlang der Linie L3-L3 der 1, wobei die Herstellungsvorrichtung in einer Ausgangs-Drehstellung gezeigt ist und ein Formwerkzeug, ein Formwerkzeugteil, einen Pulver-Aufnahmebehälter und eine Abdeckvorrichtung zu Abdeckung eines Abdeckungsbereich des Formwerkzeugteils aufweist,
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4 die Herstellungsvorrichtung der 3 in einer Pulveranlagerungs-Drehstellung, in diese um 180 Grad gegenüber ihrem in der 3 gezeigten Ausgangs-Drehstellung gedreht ist,
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5 die Herstellungsvorrichtung der 3 wiederum in ihrer Ausgangs-Drehstellung und in einem Zustand, in dem sich Kunststoffpulver an die Konturoberfläche des Formwerkzeugteils angelagert hat,
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6 eine repräsentative Darstellung eines Verkleidungsteils, das durch das erfindungsgemäße Dekorhaut-Herstellungsverfahren und ein anschließendes Hinterschäumverfahren zwischen einem Trägerteil und der Dekorhaut hergestellt wird,
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7 eine Schnittdarstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dekorhaut, die anschließend für den Durchtritt eines Airbags geschwächt wurde,
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8 eine Schnittdarstellung des in der 6 gezeigten Verkleidungsteils,
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9 einen Zustand bei der Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einem Trägerteil, der erfindungsgemäß hergestellten Dekorhaut und einer zwischen diesen gelegenen Schaumschicht, wobei in eine Herstellungsvorrichtung ein vorgeformtes Trägerteil, eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten Dekorhaut eingelegt sind,
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10 einen weiteren, auf den in der 9 gezeigten Zustand zeitlich folgenden Zustand bei der Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei nach Durchführung eines Hinterschäumens mit einem Schaummaterial zwischen das vorgeformte Trägerteil und der Dekorhaut Schaummaterial eingeflossen ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ist zur Herstellung eines Kunststoff-Hautstücks zur Herstellung eines Verkleidungsteils vorgesehen. Dabei ist das Verkleidungsteil aus einem Trägerteil und einem dieses beschichtenden Hautstück H vorgesehen. Beispielsweise ist das Verkleidungsteil aus dem Hautstück H gebildet, indem das Hautstück H auf eine Oberfläche des Trägerteiles aufgebracht wird oder indem das Hautstück H mit einem Material zur Bildung eine Trägerteils hinterschäumt wird.
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Bei dem herzustellenden Verkleidungsteil kann es sich beispielsweise um eine Armauflagen-Verkleidung oder eine Instrumententafel für den Innenraum eines Fahrzeugs handeln.
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Ein solches Hautstück H wird an einer Formteil-Innenfläche 43a eines Formteils 42 oder einer Slush-Schale eines Formwerkzeugteils 40 gebildet. Die Formteil-Innenfläche 43a ist als eine konturformende Oberfläche ausgeführt. Dazu wird das Formteil 42 auf eine Temperatur erhitzt, dass das Pulvermaterial zur Bildung des Hautstücks H, das an der Formteil-Innenfläche 43a gelegen ist, an dieser schmilzt und das geschmolzene Material nach einer Abkühlung als Hautstück H der Formschale entnehmbar ist.
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Produktionsanlage 1 zur Herstellung von Kunststoffhäuten H (4), die insbesondere jeweils als Dekorationsschicht eines Verkleidungsteils verwendet können. Die Ausführungsform der Produktionsanlage 1 weist eine Herstellungsvorrichtung 2 auf, in der die Kunststoffhäute H erzeugt werden.
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Die Herstellungsvorrichtung 2 weist ein Formwerkzeug 20 auf, das aus einem Pulver-Aufnahmebehälter 30 und einem auf diesem mittels einer Anschlussvorrichtung befestigten Formwerkzeugteil 40 gebildet ist. Der Aufnahmebehälter 30 und das Formwerkzeugteil 40 begrenzen, wenn diese aneinander anliegen, einen Werkzeug-Innenraum S.
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Die Anschlussvorrichtung ist bei der Ausführungsform der Herstellungsvorrichtung 2 der 1 und 2 nur schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform derselben ist die Anschlussvorrichtung 21 durch eine flanschartige Gestaltung der aufeinander liegenden Randabschnitte 31, 41 des Pulver-Aufnahmebehälters 30 bzw. des Formwerkzeugteils 40 und durch Befestigungselemente, die an den Randabschnitten 31, 41 zu deren Befestigung aneinander über den Umfang derselben verteilt angeordnet sind, gebildet. Zwischen den Randabschnitten 31, 41 kann eine Dichtung und insbesondere ein umlaufendes Dichtungsband gelegen sein.
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Die Herstellungsvorrichtung 10 kann zur drehbaren Lagerung des Formwerkzeugs 20 eine Drehlagerungs-Vorrichtung 10 aufweisen, die aus einer Formwerkzeug-Lagerungsvorrichtung 11 und einer Lagerungs-Aufnahmevorrichtung 12 gebildet ist, so dass das Formwerkzeug 20 um eine Drehachse D gedreht werden kann. Die Drehachse D ist derart gelegen, dass die Bodenabschnitts-Innenfläche 32a entlang der Drehachse D verläuft und dass zwei zueinander entgegen gesetzten Orientierungen der Bodenabschnitts-Innenfläche 32a eingestellt werden können.
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Die Produktionsanlage 1 kann einen Drehmotor 4 aufweisen, der mechanisch, z. B. über eine Antriebsachse mit der Formwerkzeug-Lagerungsvorrichtung 11 und insbesondere den Achsteilen 11a, 11b gekoppelt ist, um das Formwerkzeug 20 in Drehung zu versetzen. Die Herstellungsvorrichtung 10 kann einen Drehmotor aufweisen, der mechanisch, z. B. über eine Antriebsachse 4a mit der Formwerkzeug-Lagerungsvorrichtung 11 und insbesondere den Achsteilen 11a, 11b gekoppelt ist, um das Formwerkzeug 20 in Drehung zu versetzen. Die Herstellungsvorrichtung 10 kann auch eine Drehmotor-Ansteuerungsvorrichtung aufweisen, die funktional mit dem Drehmotor 4 verbunden ist, um diesen zu betätigen. Dabei kann die Drehmotor-Ansteuerungsvorrichtung 5 derart ausgeführt sein, dass diese den Drehmotor derart kommandieren kann, dass das Formwerkzeug 20 von der Drehmotor-Ansteuerungsvorrichtung und dem Drehmotor in die in den 3, 4 und 5 gezeigte Drehstellungen bewegt werden kann.
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Zur Herstellung eines Ausgangszustands des Formwerkzeugs 20 wird das Formteil 42 in einer Ausführungsform einer Heizstation 1 auf eine vorbestimmte Temperatur, im Folgenden Formteil-Ausgangstemperatur genannt, erwärmt und mit dem Pulver-Aufnahmebehälter 30 z. B. mittels der Anschlussvorrichtung 60 verbunden. Die vorbestimmte Temperatur ist derart vorgesehen, dass diese oberhalb der Schmelztemperatur des Pulvermaterials P liegt, das in dem Schritt zur Herstellung des Hautstücks H verwendet wird.
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In einem Ausgangszustand des Formwerkzeugs 20 der Herstellungsvorrichtung nimmt dieses die in der 3 ist in Bezug auf die Schwerkraftrichtung G gezeigte Ausgangs-Drehstellung ein. Bei diesem Ausgangszustand des Formwerkzeugs 20 bzw. dieser Ausgangs-Drehstellung sind das Formteil 42 in Bezug auf die Schwerkraftrichtung G „oben” und der Pulver-Aufnahmebehälter 30 in Bezug auf die Schwerkraftrichtung G „unten” gelegen. In den Figuren ist ein Koordinatensystem mit den Koordinatenachsen X, Y, Z eingesetzt, wobei das Koordinatensystem derart orientiert ist, dass die Y-Achse entgegen der Schwerkraftrichtung verläuft.
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In dem Ausgangszustand und in einer solchen Ausgangs-Drehstellung soll zunächst Kunststoffpulver P insbesondere vollständig oder weitgehend vollständig im Pulver-Aufnahmebehälter 30 gelegen sein, so dass das Pulver P einen Bereich des Pulver-Aufnahmebehälters 30 bedeckt, der sich quer zur Drehachse D gesehen über die flächige Erstreckung der Formteil-Innenfläche 43a des Formteils 42 erstreckt. Bei einer Bildung des Formteils 42 mit einem Bodenabschnitt 32 bedeckt das Pulver P zumindest teilweise den Bodenabschnitt 32 des Pulver-Aufnahmebehälters 30. In diesem Ausgangszustand mit der Ausgangs-Drehstellung ist weiterhin zumindest derjenige Abschnitt des Formteils 42, zu dem die Formungs-Konturoberfläche 44 gehört, durch die Heizstation 1 auf eine Temperatur erwärmt, die über der Pulver-Schmelztemperatur liegt.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, als Ausgangsmaterial für die Dekorhaut H das Pulvermaterial P eine Mischung aus einem Pulver aus einem thermoplastischen Polyurethan (TPU), also einem TPU-Slushpulver, und einem Treibmittel zu verwenden. Vorzugsweise ist das Treibmittel als Feststoff in dem Ausgangsmaterial enthalten. Das Treibmittel kann insbesondere in Pulverform, also als Treibmittelpulver dem Pulver aus einem thermoplastischen Material beigegeben sein kann.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das Treibmittel aus einem Pulver aus einem thermoplastischen Material und dem Treibmittelpulver besteht.
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Als Treibmittel können in dem Ausgangsmaterial endotherme, d. h. ab einer Mindest-Temperatur endotherm reagierende Treibmittel oder endotherme, d. h. ab einer Mindest-Temperatur endotherm reagierende Treibmittel enthalten sein.
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Erfindungsgemäß können als endotherme Treibmittel Carbonate, Citrate, Nitrate, Malonsäure, Harnstoffe verwendet werden.
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Erfindungsgemäß können als exotherme Treibmittel folgende Stoffe verwendet werden: Azoverbindungen oder Triazole oder N-Nitrosoverbindungen oder eine Mischung, in der meherere dieser Verbindungen enthalten sind. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Treibmittel kann auch aus Azoverbindungen oder Triazole oder N-Nitrosoverbindungen oder einer Mischung derselben bestehen.
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Dabei können von den Azoverbindungen eine oder mehrere der folgenden Verbindungen verwendet werden:
- – Azodicarbonamid (ADC),
- – Azoisobutyronitril,
- – Azodicarboxylat,
- – Hydrazin wie z. B. Diphenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid, 4,4'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), Trihydrazinotriazin oder Arylbis(sulfohydrazid),
- – Semicarbazide wie z. B. p-Toluylen-sulfonylsemicarbazid oder 4,4'-Oxybis(benzolsulfonyl-semicarbazid).
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Von den Triazolen kann insbesondere 5-Morpholyl-1,2,3,4-thiatriazol verwendet werden.
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Von den N-Nitrosoverbindungen kann insbesondere eine oder mehrere der folgenden Verbindungen verwendet werden:
- – N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin,
- – N,N-Dimethyl-N,N'-dinitrosophthalamid, Benzoxacine wie z. B. Isatosäureanhydrid.
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Der Vorteil der Verwendung von exothermen Treibmittel gegenüber der Verwendung eines endothermen Treibmittels liegt insbesondere darin, dass bei der Verwendung eines exothermen Treibmittels in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Herstellung der Dekorhaut H dieses energetisch effizienter ist, da das Treibmittel bei der Erwärmung des exothermen Treibmittels auf die in dem Verfahren angewendete Sintertemperatur Wärme abgibt. Ein exothermes Treibmittel erzeugt eine intrinsische Wärme, die für das Anschmelzen des thermoplastischen Materials verfügbar ist. Entsprechend dieser Wärmeabgabe kann das Formteil auf eine niedrigere Formteil-Ausgangstemperatur erwärmt werden, als es bei der Verwendung eines endothermen Treibmittels erforderlich ist. Dabei kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Verwendung eines Pulvermaterials P mit einem exothermen Treibmittel eine Sintertemperatur vorgesehen sein, die um 10 Grad Celsius geringer ist, als bei der Verwendung eines Pulvermaterials P mit einem endothermen Treibmittel.
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Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Ausgangs-Drehstellung des Formwerkzeugteils 40 in dem Pulver-Aufnahmebehälter 30 Pulvermaterial P mit einem exothermen Treibmittel nach einer hierin gemachten Vorgabe gelegen und hat das Formteil 42 eine Formteil-Ausgangstemperatur zwischen 160 Grad Celsius und 200 Grad Celsius und insbesondere zwischen 170 Grad Celsius und 190 Grad Celsius. Ab 160 Grad Celsius wird ein exothermen Treibmittel wie z. B. Azodicarbonamid (ADC) aktiviert, so dass bei dem Vorhandensein eines exothermen Treibmittels von 0,1 Gew.% und 5 Gew.% in Bezug auf die Gesamtmenge des Pulvermaterials P das Pulvermaterials P insgesamt an dem Formteil 42 auf die Temperatur von zumindest 180 Grad Celsius erwärmt wird, bei der das pulverförmige thermoplastische Material des Pulvermaterials P dessen Sintertemperatur annimmt und an der Formteil-Innenfläche 43a des Formteils 42 eine Slush-Haut und somit die Dekorhaut H ausbildet.
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Durch den bei der Verwendung eines exothermen Treibmittels erhaltenen energischen Gewinn wird gegenüber einem Verfahren, bei dem in dem Pulvermaterial P kein Treibmittel nach der Erfindung verwendet wird, jedoch auch bereits gegenüber einem Verfahren, bei dem in dem Pulvermaterial P ein endothermes Treibmittel verwendet wird, ein Gewinn an Taktzeit als Zeit für die Herstellung je einer Dekorhaut H in dem Formwerkzeug 20 erreicht, denn die Zeit für das ausreichende Erwärmen der Formschale ist gegenüber den genannten Verfahren kürzer.
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In einem weiteren Schritt erfolgt die Rotation des Formwerkzeugs 20 aus der der Ausgangs-Drehstellung um die Drehachse D um 180 Grad. Diese Situation ist in der 4 dargestellt. In dieser Stellung ist die Formungs-Konturoberfläche 44 aufgrund der Schwerkraft mit einer Schicht aus Pulvermaterial P beschichtet. Da das Formteil 42 mit der Formungs-Konturoberfläche 44 auf eine Temperatur erwärmt ist, die über der Pulver-Schmelztemperatur des Pulvermaterial P liegt, schmilzt zumindest eine Teilschicht der an der Konturoberfläche 44 gelegenen Schicht aus Pulvermaterial P.
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Anschließend wird das Formwerkzeug 20 wieder in die Ausgangs-Drehstellung zurück gedreht (5). Dabei liegt die Teilschicht aus geschmolzenem Pulvermaterial P an der Konturoberfläche 44 an, während sich gegebenenfalls nicht geschmolzenes Pulvermaterial P bei der Drehung des Formwerkzeug 20 aufgrund der Schwerkraft wieder in die Ausgangs-Drehstellung in den Pulver-Aufnahmebehälter 30 zurückbewegt wird.
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Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein weiteres Mal das Formwerkzeug 20 wiederum um 180 Grad in die in der 5 gezeigte Drehstellung gedreht wird, so dass sich aufgrund der Schwerkraft wiederum Pulvermaterial P auf die bereits geschmolzene Teilschicht aus Pulvermaterial P auflegt. Aufgrund der Temperatur des Formteils 42 schmilzt weiteres Pulvermaterial P auf der zuvor bereits geschmolzenen Teilschicht Formteil 42, so dass sich die Dicke der Teilschicht aus geschmolzenem Pulvermaterial P vergrößert. Anschließend wird das Formwerkzeug 20 wieder in die Ausgangs-Drehstellung zurückbewegt, so dass aufgrund der Schwerkraft nicht geschmolzenes Pulvermaterial P in den Pulver-Aufnahmebehälter 30 zurückbewegt wird.
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Das Drehen aus der Ausgangs-Drehstellung in die in der 5 gezeigte Drehstellung kann mehrmals, z. B. insgesamt vier Mal, erfolgen.
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Nach einem Abkühlungsschritt über eine vorbestimmte Zeit oder bis zu einem Zeitpunkt, in dem ein ausreichendes Absenken der Temperatur des Formteil 42 unter die Schmelztemperatur des Pulvermaterials P z. B. über einen Temperatursensor ermittelt wird, ist das geschmolzene Kunststoffpulver P soweit abgekühlt, dass dem Formteil 42 die an diesem gebildete Kunststoffhaut H von diesem abnehmbar ist. Hierzu wird das Formwerkzeug 20 nach Bringen der Anschlussvorrichtung 60 in einen gelösten Zustand geöffnet, also das Formwerkzeugteil 40 mit dem Formteil 42 und der an diesem angebrachten Abdeckungsvorrichtung 50 von dem Aufnahmebehälter 30 getrennt.
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Der Abkühlungsschritt oder die Trennung des Formwerkzeugteils 40 von dem Aufnahmebehälter 30 kann in einem Zustand der Herstellungsvorrichtung 2 erfolgen, in dem dieses die Ausgangs-Drehstellung einnimmt.
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Der Abkühlungsschritt kann in einer Kühlstation nach dem Trennen des Formwerkzeugs 20 oder Formteils 42 vom Pulver-Aufnahmebehälter 30 erfolgen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abkühlung mittels Zufuhr kühler Luft oder von Wasser oder von anderen Medien an das Formwerkzeug 20 oder Formteil 42 erfolgt. Der Pulver-Aufnahmebehälter 30 sollte möglichst kurz mit dem heißen Formwerkzeug 20 verbunden sein, damit sich das Pulver nicht zu stark erhitzt.
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Bei diesem Trennen des Formwerkzeugteils 40 von dem Aufnahmebehälter 30 kann vorgesehen sein, dass die Anschlussvorrichtung 60 in einen gelösten Zustand gebracht wird, falls die Anschlussvorrichtung 60 als Verriegelungsvorrichtung ausgestaltet ist. Nach dem Öffnen des Formwerkzeugs 20 wird die entstandene Kunststoffhaut H von dem Formwerkzeugteil 40 gelöst und von diesem entnommen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung kann die auf die beschriebene Weise hergestellte Dekorhaut H zur Herstellung eines Verkleidungsteils verwendet werden, das eine Durchtrittsvorrichtung für den Durchtritt eines an diesem angeordneten Airbags aufweist.
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Hierzu kann in einem weiteren Schritt kann vorgesehen sein, dass eine Erzeugung eines Schwächungsabschnitts an der Dekorhaut H erfolgt, in dem die Dekorhaut (H) eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Schwächung ihres Querschnitts aufweist (6 und 7). Dies kann mit einem kalten oder heißen Schneidmesser erfolgen. Der Schwächungsabschnitt ist insbesondre linienförmig gebildet, wobei der Schwächungsabschnitt insgesamt eine Kreislinie oder eine U-förmige Linie oder einen gekrümmten Linienabschnitt bilden kann.
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Als weitere Schritte können vorgesehen sein:
- – an ein erstes Werkzeugteil eines Hinterschäumwerkzeugs Anlegen eines Trägerteils, an ein zweites Werkzeugteil des Hinterschäumwerkzeugs Anlegen der hergestellten Dekorhaut (H) sowie Schließen des Hinterschäumwerkzeugs, wobei zwischen dem Trägerteil und dem hergestellten Dekorhaut (H) ein Ausschäumungs-Zwischenraum besteht, der sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längserstreckung der Dekorhaut (H) erstreckt,
- – Hinterschäumen der Dekorhaut (H) durch Einführung von flüssigem Material zur Ausbildung von Polyurethan-Schaum in den Ausschäumungs-Zwischenraum und
- – Ausschäumen des Ausschäumungs-Zwischenraums durch Abwarten des Ablaufs eines vorbestimmten Mindestzeitraums zur Ausbildung des Verkleidungsteils (100).
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Auf diese Weise ist eine Schaumschicht 130 zwischen dem Trägerteil 110 und der Dekorhaut H gelegen (8).
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das Trägerteil 110 eine Airbag-Durchtrittöffnung 115 auf und liegen beim Hinterschäumen der Dekorhaut H durch Einführung von flüssigem Material zur Ausbildung von Polyurethan-Schaum der Schwächungsabschnitt der Dekorhaut H und der die Airbag-Durchtrittöffnung 115 bildende Randabschnitt in der Dickenrichtung des Trägerteil 110 gesehen übereinander.
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Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Innenverkleidungsteil vorgesehen, gebildet aus einem sich flächig erstreckenden Trägerteil, einer sich flächig erstreckenden Dekorhaut H aus Polyurethan, das zumindest abschnittsweise eine sich flächig erstreckende Oberfläche des Trägerteils bedeckt, und einer sich zwischen dem Trägerteil und der Dekorhaut H ausgebildeten Schicht aus Polyurethan-Schaum,
- – wobei die Schichtdicke der Dekorhaut H zwischen 0,3 mm und 1,2 mm beträgt, besonders bevorzugt zwischen 0,5 mm und 0,9 mm,
- – wobei das Trägerteil eine Airbag-Durchtrittöffnung 115 zum Durchtritt eines Airbag aufweist, der durch einen Durchtrittöffnung-Randabschnitt 116 gebildet wird,
- – wobei die Dekorhaut H eine kontinuierlich oder unterbrochen verlaufende linienförmige Querschnittsschwächung aufweist, bei der eine minimale Rest-Schichtendicke der Dekorhaut H besteht, deren Betrag im Bereich zwischen 0,2 mm und 0,4 mm liegt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren können mikrozelluläre, also mit Gasblasen versetzte Dekorhaut H oder eine Slushhaut hergestellt werden. Durch die Verwendung eines Treibmittels in dem Pulvermaterial P wird gegenüber einer mit herkömmlichem Material hergestellten Dekorhaut H erreicht, dass wegen des Treibmittels bei gleicher Pulvermenge und somit gleichem Dekorhaut-Gewicht eine dickere Dekorhaut H erhalten wird. Auf diese Weise kann bei Beibehaltung eines Dekorhaut-Gewichts eine Vergrößerung der Dicke der Dekorhaut H um 25%–40% erreicht werden.
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Weiterhin wird durch die Erfindung eine Dekorhaut H mit einer reduzierten Reißfestigkeit hergestellt, das insbesondere im Airbagbereich vorteilhaft angewendet werden kann, wenn die Schwächungslinie entlang einer Linie erfolgt, die in der Dickenrichtung des Trägerteil 110 gesehen über einem eine Airbag-Durchtrittöffnung 115 bildenden Durchtrittöffnung-Randabschnitt 116 liegt.
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Eine Dekorhaut H kann je leichter mit einem Kaltmesser oder mit einem Heißmesser von der B-Seite her geschwächt werden, desto dicker diese ist, da bei dem Schneidvorgang variierende und nicht genau vorhersehbare Einschnitt-Tiefen entlang der Schwächungslinie der Dekorhaut H verbunden ist. Beispielsweise bei einer Querschnittsdicke der Dekorhaut H von 0,9 mm kann die Messerschwächung sehr zuverlässig mit einer Restwandstärke von 0,3 mm im Bereich der Schwächungslinie der Dekorhaut H durchgeführt werden.
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In den 9 und 10 sind zwei Verfahrenszustände bei der Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils mit einem Trägerteil 80, der erfindungsgemäß hergestellten Dekorhaut und einer zwischen diesen gelegenen Schaumschicht dargestellt. Bei diesem Verfahren wird ein vorgeformtes Trägerteil an einer Auflagefläche 111 eines ersten Werkzeugteils 110 einer Herstellungsvorrichtung 100 angelegt und an der Auflagefläche 111 beispielsweise durch Anlegen von Unterdruck mittels einer Unterdruckerzeugungs-Vorrichtung 113 oder einem Halterahmen gehalten.
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Die Herstellungsvorrichtung 100 weist weiterhin ein zweites Werkzeugteil 120 mit einer Haltevorrichtung zum Halten einer an einer Auflagefläche 121 des zweiten Werkzeugteils 120 anliegenden Dekorhaut H. Diese Haltevorrichtung kann, wie in den 9 und 10 gezeigt, durch eine Unterdruckerzeugungs-Vorrichtung 123 realisiert sein.
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Weiterhin weist die Herstellungsvorrichtung 100 eine Hinterschäumungs-Vorrichtung 130 auf, die eine Zufuhrleitung 131 zum Zuführen des Schaummaterials M, insbesondere des Polyurethan-Materials, in einen zwischen dem Trägerteil 80 und der Dekorhaut H gelegenen Zwischenraum 140.
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Die 10 zeigt einen weiteren Zustand bei der Durchführung der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, der auf den in der 9 gezeigten Zustand zeitlich folgt. Bei dem in der 10 dargestellten Zustand des Verfahrens ist Schaummaterial zwischen das vorgeformte Trägerteil 80 und der Dekorhaut H Schaummaterial eingeführt worden, so dass nach Ausbildung eines Schaums dieser an dem Trägerteil 80 und der Dekorhaut H anliegt, so dass das Innenverkleidungsteil der Herstellungsvorrichtung 100 entnommen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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