DE102014205021A1 - Plastic injection molded component with integrated Velcro element - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffspritzgießbauteil mit zumindest einem darin integrierten Klettelement (5) dessen Klettfläche (12) mit einem weiteren Bauteil in Klettverbindung bringbar ist. Erfindungsgemäß weist das im Kunststoffspritzgießbauteil integrierte Klettelement (5) zumindest einen Anbindungsbereich (15) auf. Das Klettelement (5) ist am Anbindungsbereich (15) mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffspritzgießbauteils hinterspritzt und begrenzt rückseitig der Klettfläche (12) einen hinterspritzungsfreien Freiraum (14).The invention relates to a Kunststoffspritzgießbauteil with at least one integrated Velcro element (5) whose Velcro surface (12) can be brought in Velcro connection with another component. According to the invention, the Velcro element (5) integrated in the plastic injection-molded component has at least one connection region (15). The Velcro element (5) is back-injected at the connection region (15) with the plastic material of the plastic injection-molded component and at the back of the Velcro surface (12) defines a back-free space (14).
Description
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffspritzgießbauteil mit einem darin integrierten Klettelement nach dem Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffspritzgießbauteils nach dem Patentanspruch 10. The invention relates to a Kunststoffspritzgießbauteil with an integrated Velcro element according to
Im Spritzgießprozess hergestellte Blenden-Bauteile oder Dekorelemente werden im Fahrzeuginnenraum mittels unterschiedlicher Anbindungskonzepte an Tragstrukturen, etwa einer Instrumententafel, gehaltert. Üblich sind Clipsverbindungen aus Kunststoff, die auf der Tragstruktur mit metallischen Klammern als Halteelement fixiert werden. Solche metallischen Klammern sind Halbzeuge, die üblicherweise in einem zusätzlichen Fertigungsschritt manuell befestigt werden müssen, was mit Personal- und Zeitaufwand verbunden ist. Aperture components or decorative elements produced in the injection molding process are held in the vehicle interior by means of different connection concepts to support structures, such as an instrument panel. Conventional are plastic clips, which are fixed on the support structure with metallic brackets as a holding element. Such metallic brackets are semi-finished products, which usually have to be manually fastened in an additional manufacturing step, which is associated with personnel and time.
Alternative Verbindungselemente, etwa Klettstrukturen aus Kunststoff (Klettfolien) sind beispielhaft aus der
Um eine einwandfreie Kunststoffklettverbindung bereitzustellen, ist somit in einem manuellen Prozessschritt zunächst eine Klebschicht (zum Beispiel Hotmelt- oder Acrylatkleber) auf die Rückseite einer Kunststoff-Klettkomponente (Klettfolie) oder auf die damit zu verbindende Gegenfläche eines Bauteils aufzubringen (mit Hilfe von zum Beispiel PUR-basierten Klebstoffen). Die Klettfolie wird also in direkter Applikation auf ein Bauteil aufgebracht. Einschränkungen ergeben sich jedoch bezüglich der Haftfestigkeit zwischen der Klettfolie und dem Bauteil sowie eine begrenzte Wärmestabilität (bis ca. 80°C). Eine solche Verbindung ist bezüglich der im Automobilbereich hohen Anforderungen eher kritisch zu sehen. PUR-basierte Klebstoffe erreichen zwar sowohl eine gute mechanische Haftfestigkeit als auch eine im Vergleich etwas höhere Wärmestabilität (bis ca. 120°C). Sie benötigen jedoch im Prozess eine längere Aushärtezeit, die die Fertigungszeit eines Bauteils zusätzlich erhöht. In order to provide a flawless plastic Velcro connection, an adhesive layer (for example hotmelt or acrylate adhesive) is first applied in a manual process step to the back side of a plastic Velcro component (Velcro film) or onto the counter surface of a component to be joined thereto (with the aid of, for example, PUR -based adhesives). The Velcro film is thus applied in direct application to a component. However, restrictions arise with regard to the adhesive strength between the Velcro film and the component as well as limited thermal stability (up to about 80 ° C.). Such a compound is rather critical in terms of automotive requirements. Although PUR-based adhesives achieve both good mechanical adhesion and somewhat higher thermal stability (up to approx. 120 ° C). However, they require a longer curing time in the process, which additionally increases the production time of a component.
Alternativ dazu kann die Klettkomponente (Klettfolie) zunächst auf einen Kunststoffträger mittels zum Beispiel PUR-Kleber verklebt werden und anschließend das so hergestellte Halbzeug mechanisch mit den zu verbindenden Bauteilen verclipst oder verschweißt werden. Demgegenüber ist im Hinblick auf eine unmittelbare Integration der Kunststoff-Klettkomponenten (Klettfolie) auf ein Spritzgießbauteil unmittelbar im Spritzgießprozess ohne eine Beschädigung des Klettaufbaus nicht bekannt. Alternatively, the Velcro component (Velcro) can first be glued to a plastic carrier by means of, for example, PUR adhesive and then the semifinished product thus produced mechanically clipped or welded to the components to be joined. In contrast, in view of an immediate integration of the plastic Velcro components (Velcro) on an injection molding directly in the injection molding process without damaging the Velcro structure is not known.
Ein derart als Halbzeug vorgefertigter Kunststoffklettaufnehmer bietet den Vorteil, dass ein wärmestabiler Klebstoff bereits vollständig ausgehärtet sein kann, bevor er im Bauteilherstellungsprozess verwendet wird. Diese Verbindungskomponente müsste aber in einem zweiten, gegebenenfalls manuellen, Prozessschritt auf die zu verbindenden Bauteile montiert werden. Such a prefabricated as Velcro Kunststoffklettaufnehmer offers the advantage that a heat-stable adhesive may already be fully cured before it is used in the component manufacturing process. However, this connection component would have to be mounted in a second, optionally manual, process step on the components to be connected.
Bislang ist jedoch keine Lösung für das unmittelbare Hinterspritzen einer Kunststoffklettkomponente bei einem Kunststoffspritzgießbauteil bekannt, so dass lediglich auf die oben genannten Fügevarianten mit den jeweiligen Vor- und Nachteilen zurückgegriffen wird. So far, however, no solution for the immediate injection molding behind a plastic Velcro component in a Kunststoffspritzgießbauteil known, so that only the above-mentioned joining variants with the respective advantages and disadvantages is used.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kunststoffspritzgießbauteil mit einem darin integrierten Klettelement bereitzustellen, bei dem das Klettelement ohne thermische oder mechanische Beschädigung der Klettfläche vom Kunststoffmaterial des Kunststoffspritzgießbauteils hinterspritzt werden kann. The object of the invention is to provide a Kunststoffspritzgießbauteil with a Velcro element integrated therein, in which the Velcro element can be back-injected without thermal or mechanical damage to the Velcro surface of the plastic material of the Kunststoffspritzgießbauteils.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. The object is solved by the features of
Erfindungsgemäß wird ein Klettelement als ein separates Einlegerteil vor Durchführung des Spritzgießprozesses in die Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingelegt. Anschließend erfolgt der Spritzgießvorgang, bei dem das Klettelement hinterspritzt wird. Erfindungsgemäß ist das Klettelement mit einer Klettfläche sowie mit einem daran angrenzenden Anbindungsbereich ausgebildet. Beim Spritzgießprozess wird das Klettelement mit seiner, in der Dickenrichtung der Klettfläche gegenüberliegenden Rückseite auf einer Formfläche des Spritzgießwerkzeugs abgestützt. Die der Klettfläche gegenüberliegende Rückseite wird somit nicht mit dem sehr hohen spezifischen Einspritzdruck (bis ca. 2000 bar) im Spritzgießprozess sowie mit der hohen Temperatur (bei ca. 200 bis 280°C) der bauteilfüllenden Kunststoffschmelze während der Einspritzphase beaufschlagt. Entsprechend kann prozesssicher eine thermische oder mechanische Beschädigung der auf der gegenüberliegenden Seite positionierten Klettfläche vermieden werden. Im Unterschied dazu ist der Anbindungsbereich des Klettelementes nicht in Anlage mit einer Formfläche des Spritzgießwerkzeugs, sondern vielmehr freigelegt, wodurch es mit der bauteilfüllenden Kunststoffschmelze während Einspritzphase in Kontakt tritt und stoffschlüssig mit dieser verbunden wird. Im Hinblick auf eine einwandfreie Schmelzverbindung ist es von Vorteil, wenn die Kontaktfläche des Anbindungsbereiches des Klettelements vor dem Spritzgießprozess aufgeraut wird. According to the invention a Velcro element is inserted as a separate Einlegerteil before performing the injection molding in the cavity of an injection mold. Subsequently, the injection molding, in which the Velcro is injected behind. According to the invention the Velcro element is formed with a Velcro surface and with an adjacent connection region. In the injection molding process, the Velcro element is supported with its, in the thickness direction of the Velcro opposite back on a mold surface of the injection mold. The reverse side of the velcro surface is thus not subjected to the very high specific injection pressure (up to about 2000 bar) in the injection molding process and the high temperature (at about 200 to 280 ° C.) of the component-filling plastic melt during the injection phase. Correspondingly, a thermal or mechanical damage to the hook-and-loop fastener positioned on the opposite side can be reliably avoided. In contrast, the connection area of the Velcro element is not in Plant with a mold surface of the injection mold, but rather exposed, whereby it comes into contact with the component-filling plastic melt during the injection phase and is integrally connected thereto. With regard to a perfect fusion connection, it is advantageous if the contact surface of the connection region of the Klettelements is roughened before the injection molding process.
Die Klettfläche sowie der Anbindungsbereich des Klettelementes sind in einer zur Dickenrichtung senkrechten Querrichtung ohne Überlappung, wodurch sich der Temperaturgradient in Querrichtung zwischen dem Anbindungsbereich und der Klettfläche derart stark abfallen kann, dass keine thermische Beschädigung der Klettfläche zu befürchten ist. Zudem grenzt bevorzugt der Anbindungsbereich unmittelbar an die Klettfläche an, wobei der Anbindungsbereich die Klettfläche rahmenartig zumindest teilweise oder vollständig umziehen kann. Bei einem solchen Klettelement-Aufbau ist die in der Dickenrichtung der Klettfläche gegenüberliegende Rückseite des Klettelements in Flucht sowie deckungsgleich mit der Klettfläche. The Velcro surface and the connection region of the Velcro element are in a direction perpendicular to the thickness direction transverse direction without overlap, whereby the temperature gradient in the transverse direction between the connection region and the Velcro surface can fall so strong that no thermal damage to the Velcro surface is to be feared. In addition, preferably, the connection region directly adjoins the Velcro surface, wherein the attachment region can at least partially or completely move the Velcro surface like a frame. In such a Velcro construction, the opposite in the thickness direction of the Velcro backing of the Klettelements is in alignment and congruent with the Velcro surface.
Bevorzugt kann bei einem derartigen Verfahren das im Spritzgießprozess gefertigte Kunststoffspritzgießbauteil nahezu ohne Zykluszeiterhöhung mit dem Klettelement ausgestattet werden und – im Vergleich zum Stand der Technik – ein manueller Fertigungsschritt weggelassen werden. In der Großserienproduktion wird somit das Klettelement als ein separates Einlegerteil mittels eines Roboterarms zunächst in die Kavität des Spritzgießwerkzeuges eingelegt und anschließen der Spritzgießprozess gestartet. Danach erfolgt eine Entformung des hergestellten Spritzgießbauteils mit gleichzeitig erneutem Einlegen des nächsten Klettelementes. In such a method, the plastic injection-molded component produced in the injection molding process can preferably be equipped with the hook-and-loop element almost without an increase in cycle time and, in comparison with the prior art, a manual production step be omitted. In the mass production, the Velcro element is thus first inserted as a separate Einlegerteil means of a robot arm in the cavity of the injection mold and then started the injection molding process. This is followed by demolding of the injection molded component produced with simultaneous re-insertion of the next Velcro element.
Bei dem so hergestellten Kunststoffspritzgießbauteil ist daher das Klettelement am Anbindungsbereich mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffspritzgießbauteils hinterspritzt. Demgegenüber ist die der Klettfläche in der Dickenrichtung gegenüberliegenden Rückseite durch einen hinterspritzungsfreien Freiraum begrenzt, bei dem bevorzugt die Klettelement-Rückseite vollständig frei von hinterspritztem Kunststoffmaterial ist. In the plastic injection molded component thus produced, therefore, the hook and loop element is back-injected with the plastic material of the plastic injection-molded component at the connection region. In contrast, the back of the Velcro surface in the thickness direction opposite is limited by a rear injection-free space in which preferably the Velcro backing is completely free of hinterspritztem plastic material.
Im Hinblick auf eine prozesssichere Handhabbarkeit ist es bevorzugt, wenn das Klettelement einen formstabilen Kunststoffträger aufweist, auf dem eine die Klettfläche bildende Klettfolie zum Beispiel mittels eines Klebstoffes befestigt ist. Der Kunststoffträger kann beispielhaft plattenförmig sein, und zwar mit einer in der Dickenrichtung durchgängig konstanten Materialdicke. Als Anbindungsbereich kann der Kunststoffträger einen, die Klettfläche in der Querrichtung mit einem Übermaß überragenden Trägerrand aufweisen. Der Trägerrand kann an seiner, von der Klettfläche abgewandten Rückseite mit dem Kunststoffmaterial des Kunststoffspritzgießbauteils hinterspritzt sein. With regard to a process-safe handling, it is preferred if the Velcro element has a dimensionally stable plastic carrier on which a Velcro film forming the Velcro surface is attached, for example by means of an adhesive. By way of example, the plastic carrier can be plate-shaped, with a material thickness that is consistently constant in the thickness direction. As a connection region, the plastic carrier can have a, the Velcro surface in the transverse direction with an excess superior support edge. The carrier edge may be back-injected with its plastic material of the plastic injection-molded component on its rear side remote from the hook-and-loop surface.
Bevorzugt ist die Klettfläche sowie der Anbindungsbereich in der Querrichtung betrachtet ohne jegliche Überlappung, wodurch die thermische Beanspruchung der Klettfläche bevorzugt minimiert ist. Zudem kann das vom Klettelemente abgewandte, hinterspritzte Kunststoffmaterial einen hohlprofilförmigen Dom bilden, dessen Begrenzungswände den Freiraum begrenzen. Preferably, the Velcro surface and the connection region in the transverse direction considered without any overlap, whereby the thermal stress of the Velcro surface is preferably minimized. In addition, the back-turned plastic material facing away from the hook and loop elements can form a hollow-profile-shaped dome whose boundary walls bound the free space.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Kunststoffspritzgießbauteil eine im Fahrzeuginnenraum verbaubare Blende sein, die eine sichtseitige Blendenwand aufweist. Das Klettelement kann in der, von der Sichtseite abgewandten Rückseite der Blendenwand integriert sein. In diesem Anwendungsfall können die, den Freiraum begrenzenden Begrenzungswände des Doms materialeinheitlich und/oder einstückig an der Rückseite der Blendenwand angeformt sein. In a preferred embodiment, the plastic injection-molded component can be a panel which can be built into the vehicle interior and has a view-side diaphragm wall. The Velcro element can be integrated in the, facing away from the visible side back of the screen wall. In this application, the boundary walls delimiting the free space of the dome may be integrally formed on the rear side of the diaphragm wall in the same material and / or in one piece.
Der in der Dickenrichtung hinter der Klettfläche des Klettelementes angeordnete hinterspritzungsfreie Freiraum ist in einer technischen Realisierung über eine Entformungsöffnung nach außen offen gestaltet. Im obigen Anwendungsfall kann die Entformungsöffnung unmittelbar im Dom ausgebildet sein, das heißt von den Begrenzungswänden des Doms definiert sein. In diesem Fall ist der Freiraum begrenzt durch das Klettelement sowie durch die mit Abstand gegenüberliegende Rückseite der Blendenwand und durch die dazwischen sich erstreckenden Begrenzungswände. The rear-injection-free space arranged in the thickness direction behind the Velcro surface of the Velcro element is designed to be open to the outside in a technical realization via a demolding opening. In the above application, the Entungsungsöffnung can be formed directly in the dome, that is to be defined by the boundary walls of the dome. In this case, the free space is limited by the Velcro element as well as by the far-opposite rear side of the diaphragm wall and by the boundary walls extending therebetween.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen. The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the subclaims can be used individually or else in any combination with one another, for example in the case of unambiguous dependencies or incompatible alternatives.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen: Show it:
In der
Wie aus der
Im Fertigungszustand, das heißt gemäß der
Demgegenüber begrenzt die Rückseite
Das am Anbindungsbereich (das heißt am Trägerrand
Der von dem Dom
Nachfolgend wird anhand der
Anschließend wird der Querschieber
In der Spritzgießphase wird somit lediglich die freigelegte Kontaktfläche
Nach erfolgter Aushärtung des Kunststoffmaterials der Blende wird in einem Entformungsvorgang (
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