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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit mindestens zwei unterschiedlichen Oberflächen unter Verwendung eines Blindelements, ein Blindelement sowie eine Verwendung des Blindelements.
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DE 10 2007 025 884 A1 offenbart ein Hinterschäumverfahren zum Verbinden eines flachen Dekorstücks und insbesondere eines Hauptteils mit der Oberfläche eines Trägers oder einer ähnlichen stützenden Struktur durch eine Schicht eines Kunststoffschaums. Bei dem Verfahren wird zunächst eine Anzahl sich entlang von Dichtlippen erstreckender Verdickungen oder Verwerfungen in dem Dekorstück ausgebildet. Anschließend werden das Dekorstück und der Träger zwischen zwei Teilen eines Haltewerkzeugs aufgenommen, wobei zwischen Dekorstück und Träger ein der vorgesehenen Schaumdicke entsprechender Spalt verbleibt. In den Spalt wird ein flüssiger, schaumbildender Kunststoff innerhalb eines durch die vorgesehenen Dichtlinien begrenzten Bereichs eingebracht. Der durch die ausgehärtete Schaumschicht in dem Spalt gebildete Verbund aus Dekorstück und Träger kann anschließend aus dem Haltewerkzeug entnommen werden.
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US 5 618 477 A zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formteils mit einem Kern und einem Schaum mit einer Haut auf einer Außenfläche des Kerns, wobei ein Schaummaterial in einem zwischen einem Hauptelement und dem Kern definierten Raum geschäumt wird.
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US 5 006 288 A zeigt eine Haut oder Schale zur Verwendung in einem Formverfahren, bei dem die Haut oder Schale in eine Form gelegt wird. Dabei wird das schaumbildende Material auf die Haut zur Reaktion aufgeleitet, um darauf eine Schaumschicht zu bilden.
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JP S60-244 526 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Innenpanels durch das Einspannen unter Hitze und Druck. Dabei wird ein erster mehrschichtiger Körper auf einem ersten Teil eines geteilten Werkzeugs positioniert. Ferner wird ein zweiter mehrschichtiger Körper auf einem zweiten Teil des Werkzeugs positioniert. Die Werkzeugteile werden anschließend unter Hitze und Druck aufeinander zubewegt.
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Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbauteilen mit zwei unterschiedlichen Oberflächen sind im Stand der Technik bekannt. Gemäß einem solchen Verfahren wird auf eine so genannte Dummyelementtechnologie bzw. Blindelementtechnologie zurückgegriffen, wobei ein Blindelement als Abstandshaltermaterial dient. Hierbei werden eine Dekorschicht sowie ein Blindelement in ein mehrteiliges Werkzeug eingelegt und mittels eines Schaummaterials hinterschäumt. Danach wird das Blindelement abgelöst und durch eine weitere Dekorschicht ersetzt. Da das Schaummaterial insbesondere vor dem Schäumen sehr flüssig ist, ist es notwendig, das Werkzeug gegen ein Auslaufen des Schaummaterials abzudichten. Hierfür werden aufblasbare Dichtungen oder Dichtschnüre eingesetzt. Diese Dichtelemente werden üblicherweise direkt im Schaumwerkzeug verbaut. Um eine dauerhafte Dichtfunktion zu gewährleisten, müssen diese Dichtelemente gewartet und nach gewisser Zeit ausgetauscht werden. Dies bedingt einen hohen Wartungsaufwand, einen Produktionsausfall während der Wartung sowie hohe Kosten bei der Herstellung und Wartung des Werkzeugs.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit mindestens zwei unterschiedlichen Oberflächen anzugeben, das einfach und ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar ist, einen geringen Wartungsaufwand erfordert und damit die Kosten für die Herstellung des Kunststoffbauteils reduziert. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Blindelement bereitzustellen, das sich durch eine einfache Struktur mit sehr guter Abdichtfunktion auszeichnet sowie eine Verwendung eines solchen Bindeelements anzugeben.
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Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit mindestens zwei unterschiedlichen Oberflächen unter Verwendung eines Blindelements mit einer Abstandshalterschicht und einem angeformten Dichtelement in einem mehrteiligen Werkzeug mit einem ersten Werkzeugteil und einem zweiten Werkzeugteil, erfindungsgemäß durch die Schritte:
- - Einlegen einer ersten Dekorschicht in das erste Werkzeugteil,
- - Einlegen des Blindelements in das zweite Werkzeugteil,
- - Schließen des mehrteiligen Werkzeugs, wobei die erste Dekorschicht und die Abstandshalterschicht des Blindelements in Kontakt gelangen und in einem ersten Abdichtbereich des Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abdichten und wobei das an dem Blindelement angeformte Dichtelement in einem zweiten Abdichtbereich des Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abdichtet und
- - Hinterschäumen der Abstandshalterschicht und der ersten Dekorschicht
gelöst. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch Verwendung eines speziellen Blindelements ein sehr wirksamer Abdichtmechanismus initiiert. Die Abstandshalterschicht des Blindelements, die später einmal durch eine alternative Dekorschicht ersetzt werden kann, wird beim Schließen des Werkzeugs gegen die in dem ersten Werkzeugteil befindliche Dekorschicht gedrückt. Durch dieses in Kontakt gelangen wird ein erster Dichtmechanismus ausgelöst, der einem Auslaufen von Schaummaterial aus dem Übergangsbereich Dekorschicht-Abstandshalterschicht während des Schäumvorganges vorbeugt. Dies allein ist jedoch aufgrund der während des Schäumvorganges angewandten hohen Drücke nicht ausreichend, um eine Verschmutzung des Werkzeugs vollständig zu verhindern. Daher ist in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zweiter Dichtmechanismus vorgesehen. Dieser wird durch das an das Blindelement angeformte Dichtelement ausgelöst. Das Dichtelement gelangt dabei nicht mit der Dekorschicht in Kontakt, sondern ist in Form und Größe so ausgebildet, dass es beim Schließen des Werkzeugs direkt das erste Werkzeugteil gegen das zweite Werkzeugteil abdichtet. Das Hinterschäumen kann somit ohne ein Risiko einer Verschmutzung des Werkzeugs oder eines Auslaufens von Schaummaterial ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keinerlei besondere bauliche Maßnahmen im Werkzeug, wie beispielsweise ein Vorsehen von Halterungen für einzubauende Dichtelemente, da das Dichtelement direkt an dem Blindelement angeordnet ist. Zusätzliche Dichtmechanismen müssen ebenfalls nicht vorgesehen werden. Wie üblich kann das Blindelement mehrfach verwendet werden. Da das Blindelement durch die Mehrfachanwendung sowieso einem gewissen Verschleiß unterliegt, und dadurch automatisch nach einer vorgesehenen Anzahl an Schäumvorgängen ausgetauscht wird, wird damit auch gleich das Dichtelement ausgetauscht, so dass ein separater Wartungsaufwand zur Wartung und zum Austausch der Dichtungen entfällt. Da bei der Wartung keine baulichen Veränderungen am Werkzeug selbst vorgenommen werden müssen, entfallen darüber hinaus wartungsbedingte Prozessstandzeiten. Damit kann das Kunststoffbauteil auf einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Weitere übliche Verfahrensschritte, wie beispielsweise ein Aushärten des Schaummaterials, ein Anwenden von Temperatur und dergleichen, können das erfindungsgemäße Verfahren ergänzen.
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Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden durch das Schließen des mehrteiligen Werkzeugs die erste Dekorschicht und die Abstandshalterschicht des Blindelements zusammengepresst. Dadurch wird zwischen der Abstandshalterschicht und der ersten Dekorschicht eine dicht schließende Verbindung gebildet, die vorzugsweise einem Druck von über 2 bar bis etwa 4 bar, wie er bei dem Schäumvorgang zur Anwendung kommt, standhält, so dass ein Auslaufen von Schaummaterial aus dem Übergangsbereich erste Dekorschicht-Abstandshalterschicht besser verhindert wird.
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Weiter vorteilhaft ist an der Abstandshalterschicht des Blindelements zusätzlich eine Dichtlippe angeformt, die beim Schließen des mehrteiligen Werkzeugs mit der ersten Dekorschicht in Kontakt gelangt, wodurch das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abgedichtet werden. Die Dichtlippe hintergreift hier weiter vorteilhaft die erste Dekorschicht und verbessert somit ein Abdichten des Werkzeugs im Übergangsbereich erste Dekorschicht-Abstandshalterschicht.
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Aus den oben genannten Gründen ist es ebenfalls bevorzugt, dass an der ersten Dekorschicht eine Dichtlippe angeformt ist, die beim Schließen des mehrteiligen Werkzeugs mit der Abstandshalterschicht des Blindelements in Kontakt gelangt, wodurch das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abgedichtet werden. Auch die Dichtlippe der ersten Dekorschicht kann die Abstandshalterschicht vorteilhaft hintergreifen und damit einen verbesserten Dichtmechanismus im Übergangsbereich erste Dekorschicht-Abstandshalterschicht erwirken.
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Besonders vorteilhaft ist sowohl an der Abstandshalterschicht des Blindelements als auch an der ersten Dekorschicht je mindestens eine Dichtlippe angeformt, die beim Schließen des mehrteiligen Werkzeugs miteinander in Kontakt gelangen und in einem ersten Abdichtbereich des Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abdichten. Als besonders einfache Ausgestaltung sind hierbei die erste Dekorschicht und/oder die Abstandshalterschicht in ihren Dimensionen entsprechend größer ausgebildet, so dass sie eine an dem jeweiligen Werkzeugteil, an dem sie anliegen, gebildete Kante übergreifen und in dem zwischen dem ersten Werkzeugteil und dem zweiten Werkzeugteil liegenden ersten Abdichtbereich als Dichtlippe fungieren. Durch das Ineinandergreifen der Dichtlippen wird eine besonders gute Abdichtung des Werkzeugs im ersten Abdichtbereich erzielt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht den weiteren Schritt des Ablösens des Blindelements nach dem Hinterschäumen und Ersetzen des Blindelements durch eine zweite Dekorschicht vor. Hierdurch kann ein Kunststoffbauteil mit gewünschter, variabler Oberflächengestaltung ausgebildet werden. Die zweite Dekorschicht ist dabei nicht eingeschränkt. Beispielsweise kann hierfür eine Lederoberfläche vorgesehen werden. Der bei der Fertigung der Werkzeugteile vorgesehene Rand bildet dabei einen Übergang zwischen der ersten Dekorschicht und der zweiten Dekorschicht. Das Verfahren ermöglicht damit vielfache Gestaltungsmöglichkeiten von Kunststoffbauteilen.
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Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch ein Blindelement zur Verwendung in dem vorstehend beschriebenen Verfahren offenbart. Das erfindungsgemäße Blindelement umfasst eine Abstandshalterschicht und ein Dichtelement. Die Abstandshalterschicht ist ausgebildet, nach Schließen des Werkzeugs, mit einer ebenfalls in das Werkzeug eingelegten ersten Dekorschicht in Kontakt zu gelangen und in einem ersten Abdichtbereich des Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abzudichten. Dies erfolgt am besten durch Andrücken und/oder Zusammenpressen der Abstandshalterschicht und der ersten Dekorschicht in deren Übergangsbereich. Hierdurch wird eine erste Dichtungsfunktion verwirklicht. Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Blindelement ein Dichtelement, das an das Blindelement so angeformt ist, dass es in einem zweiten Abdichtbereich des Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abdichtet. Das Dichtelement liegt damit in einem von der Abstandshalterschicht unterschiedlichen Teilabschnitt des Blindelements vor und übernimmt eine separate zweite Dichtungsfunktion, indem es direkt zwischen dem ersten Werkzeugteil und dem zweiten Werkzeugteil abdichtet, ohne dass es eines weiteren Dichtelements, insbesondere eines werkzeugseitigen Dichtelements, bedarf. Das Blindelement weist aufgrund dessen, dass es einstückig, also als ein Strukturelement, ausgebildet ist eine einfache aber hoch funktionale Struktur auf, die zwei Dichtfunktionen und eine Abstandshalterfunktion kombiniert.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile, vorteilhaften Effekte und Weiterbildungen finden auch Anwendung auf das erfindungsgemäße Blindelement.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Blindelements sieht eine an der Abstandshalterschicht des Blindelements angeformte Dichtlippe vor, die ausgebildet ist, beim Schließen des mehrteiligen Werkzeugs mit der ersten Dekorschicht in Kontakt zu gelangen, wodurch das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abgedichtet werden. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine optimierte Dichtfunktion im Übergangsbereich erste Dekorschicht-Abstandshalterschicht.
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Weiter vorteilhaft sind die Abstandshalterschicht und/oder die Dichtlippe und/oder das Dichtelement aus einem elastischen und/oder silikonhaltigen Material gebildet. Eine gewisse Elastizität hat sich beim Ablösen des Blindelements sowohl von dem zweiten Werkzeugteil, dem Schaum als auch von der mit der Abstandshalterschicht des Blindelements in Kontakt stehenden ersten Dekorschicht als vorteilhaft erwiesen. Somit kann ein zerstörungsfreies Ablösen ermöglicht werden, wodurch das Blindelement in erhöhtem Maße wiederverwendbar ist. Silikonhaltige Materialien zeichnen sich ferner durch ein gegenüber Kunststoff inertes Verhalten mit gleichzeitig reduziertem Haftvermögen und gewisser Elastizität aus. Besonders vorteilhaft sind alle Teilelemente des erfindungsgemäßen Blindelements aus einem silikonhaltigen Material gebildet, da dieses dann einstückig mit hoher Stabilität hergestellt werden kann.
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Ferner erfindungsgemäß wird auch die Verwendung eines Blindelements mit einer Abstandshalterschicht, einer Dichtlippe und einem angeformten Dichtelement zum Abdichten eines mehrteiligen Werkzeugs zur Herstellung eines Kunststoffbauteils mit mindestens zwei unterschiedlichen Oberflächen, beschrieben, wobei die Dichtlippe an der Abstandshalterschicht angeformt und ausgebildet ist, mit einem weiteren Kunststoffelement in Kontakt zu gelangen und dadurch in einem ersten Abdichtbereich des mehrteiligen Werkzeugs ein erstes Werkzeugteil und ein zweites Werkzeugteil gegeneinander abzudichten und wobei das Dichtelement ausgebildet ist, in einem zweiten Abdichtbereich des mehrteiligen Werkzeugs das erste Werkzeugteil und das zweite Werkzeugteil gegeneinander abzudichten.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 eine erste schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 2 eine zweite schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. In den Figuren sind nur die erfindungswesentlichen Teilaspekte dargestellt. Alle übrigen Aspekte sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.
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In 1 ist zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein mehrteiliges Werkzeug 1 dargestellt, das ein erstes Werkzeugteil 2 und ein zweites Werkzeugteil 3 umfasst. Das Werkzeug 1 ist im geöffneten Zustand dargestellt. In das erste Werkzeugteil 2 ist eine erste Dekorschicht 4 eingelegt. In das zweite Werkzeugteil 3 ist ein Blindelement 5 eingelegt.
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Das Blindelement 5 umfasst eine Abstandshalterschicht 6 sowie ein Dichtelement 7, das unterhalb der Abstandshalterschicht 6 am Blindelement 5 angeordnet ist.
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2 zeigt das mehrteilige Werkzeug 1 nach dem Einlegen des Blindelements 5 und der ersten Dekorschicht 4, also vor dem Hinterschäumen der Abstandshalterschicht 6 und der ersten Dekorschicht 4. Das erste Werkzeugteil 2 und das zweite Werkzeugteil 3 sind zusammengefahren, so dass zwischen den Werkzeugteilen 2, 3 ein Spalt gebildet wird, in den Schaummaterial eingebracht werden kann, der die erste Dekorschicht 4 und die Abstandshalterschicht 6 hinterschäumt. Durch das Schließen des Werkzeugs 1 gelangen die Abstandshalterschicht 6 und die erste Dekorschicht 4 miteinander in Kontakt. Vorteilhafterweise werden sie durch den Anpressdruck der Werkzeugteile 2, 3 aneinandergedrückt bzw. -gepresst. Somit liegt in einem ersten Abschnitt des Werkzeugs 1 ein erster Abdichtbereich 8 vor, der einem Auslaufen von Schaummaterial während des Hinterschäumens aus dem Übergangsbereich erste Dekorschicht-Abstandshalterschicht verhindert.
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Vorteilhafterweise ist hierzu zusätzlich an der ersten Dekorschicht 4 und/oder der Abstandshalterschicht 6 eine Dichtlippe vorgesehen, die die Dichtfunktion verstärkt.
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Ferner wird durch das Schließen des Werkzeugs 1 das an dem Blindelement 5 vorhandene Dichtelement 7 an das erste Werkzeugteil 2 gedrückt. Das Dichtelement 7 dichtet damit in einem zweiten Abdichtbereich 9 des Werkzeugs 1 direkt das erste Werkzeugteil 2 gegen das zweite Werkzeugteil 3 ab. Somit wird durch den zweiten Abdichtbereich 9 im Werkzeug 1 einem Abfließen bzw. Auslaufen oder Hervorquellen von Schaummaterial unter Verschmutzung des Werkzeugs 1 effektiv entgegengewirkt.
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Der Hinterschäumvorgang kann wie üblich unter Anwendung hoher Drücke ausgeführt werden, ohne dass es zu einer ungewünschten Verteilung bzw. Freisetzung von Schaummaterial aus dem Werkzeug 1 kommt.
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Durch einen sich an den Hinterschäumvorgang anschließenden Schritt des Ablösens des Blindelements 5 nach erneutem Öffnen des Werkzeugs 1, kann an die Stelle des Blindelements 5 eine zweite Dekorschicht angebracht werden. Das abgelöste Blindelement 5 kann für die Herstellung von weiteren Kunststoffbauteilen bereitgestellt werden.
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Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- mehrteiliges Werkzeug
- 2
- erstes Werkzeugteil
- 3
- zweites Werkzeugteil
- 4
- erste Dekorschicht
- 5
- Blindelement
- 6
- Abstandshalterschicht
- 7
- Dichtelement
- 8
- erster Abdichtbereich des Werkzeugs
- 9
- zweiter Abdichtbereich des Werkzeugs
