DE102014208836A1 - Sandwich component made of overmolded particle foam and process for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Kunststoffbauteil (20) mit mindestens – einer ersten Komponente (21), die aus geschäumten Partikelschaum ausgebildet ist und – einer zweiten Komponente (22), die aus Schaumspritzgussmaterial ausgebildet ist, wobei – die zweite Komponente (22) eine sichtbare Oberfläche des Kunststoffbauteils (20) bildet.The invention relates to a plastic component (20) having at least - a first component (21) which is formed from foamed particle foam and - a second component (22) which is formed from foam injection molding material, wherein - the second component (22) has a visible surface of the plastic component (20) forms.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kunststoffbauteil mit mindestens einer ersten Komponente, die aus geschäumtem Partikelschaum ausgebildet ist und einer zweiten Komponente, die aus Schaumspritzgussmaterial ausgebildet ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kunststoffbauteils.The present invention relates to a plastic component having at least one first component which is formed from foamed particle foam and a second component which is formed from foam injection molding material. Moreover, the invention relates to a method for producing such a plastic component.
Es ist ein wesentliches Bestreben im heutigen Automobilbau, die Emissionen der Fahrzeuge zu reduzieren. Ein vielversprechender Ansatz ist die Reduzierung des Gesamtgewichts des Fahrzeuges, da somit der Energiebedarf zur Fortbewegung des Fahrzeugs und damit auch die Emissionen reduziert werden können. In jüngster Zeit wird versucht, die metallischen Bauteile des Fahrzeugs, durch leichtere Bauteile aus Kunststoff zu ersetzen, im Sinne einer Materialsubstitution. Dabei sind Sandwich Strukturen bekannt, die üblicherweise für großflächige Bauteile verwendet werden. Darüber hinaus sind physikalische Schaumverfahren bekannt, mit denen leichte und verzugsarme Spritzgussbauteile mit stark unterschiedlichen Wanddicken hergestellt werden können. Aus der
Weiterhin ist es auch bekannt, Schaumstoffe aus Partikelschaum herzustellen, wobei die einzelnen Partikel versintert werden, so dass sie ein zusammenhängendes Schaumbauteil bilden.Furthermore, it is also known to produce foam from particle foam, wherein the individual particles are sintered so that they form a coherent foam component.
Ausgehend von diesem Stand der Technik, macht es sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe, ein Kunststoffbauteil anzugeben, das zur Verwendung als Außenhautbauteil sowie als Interieur-Bauteil im Kraftfahrzeugbau geeignet ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren anzugeben, mit dem auf besonders einfache Weise derartige Bauteile herstellbar sind.Based on this prior art, it is the object of the present invention to provide a plastic component which is suitable for use as an outer skin component and as an interior component in motor vehicle construction. Another object of the invention is to provide a method with which such components can be produced in a particularly simple manner.
Diese Aufgabe wird mit einem Kunststoffbauteil gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 6 gelöst.This object is achieved with a plastic component according to independent claim 1 and with a method according to independent claim 6.
Die abhängigen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung dar.The dependent claims represent advantageous developments of the present invention.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Kunststoffbauteil vor, mit mindestens einer ersten Komponente, die aus geschäumtem Partikelschaum ausgebildet ist und einer zweiten Komponente, die aus Schaumspritzgussmaterial ausgebildet ist, wobei die zweite Komponente eine sichtbare Oberfläche des Kunststoffbauteils bildet. Ein solches Kunststoffbauteil weist eine zweischichtige Sandwich-Verbundbauweise auf, die besonders resistent gegenüber Verzugserscheinungen ist. Aufgrund der Ausbildung der ersten Komponente aus Partikelschaum kann das Gesamtgewicht des Kunststoffbauteils reduziert werden. Durch die Verwendung eines Schaumspritzgussmaterials, zur Ausbildung der zweiten Komponente kann eine besonders hohe Oberflächengüte realisiert werden, so dass das Kunststoffbauteil auch in sichtbaren Bereichen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Insbesondere Rippen, die sich auf der Innenseite des Bauteils befinden, zeichnen sich nicht auf der sichtbaren Oberfläche ab. Somit eignet sich das Bauteil zur Verwendung als Aussenhautbauteil, sowie auch zur Verwendung als Interieurbauteil.To achieve this object, the invention proposes a plastic component, with at least one first component, which is formed of foamed particle foam and a second component, which is formed from foam injection molding material, wherein the second component forms a visible surface of the plastic component. Such a plastic component has a two-layer sandwich composite construction, which is particularly resistant to distortion. Due to the formation of the first component of particle foam, the total weight of the plastic component can be reduced. By using a foam injection molding material to form the second component, a particularly high surface quality can be realized, so that the plastic component can also be used in visible areas of the vehicle. In particular, ribs, which are located on the inside of the component, do not stand out on the visible surface. Thus, the component is suitable for use as an outer skin component, as well as for use as an interior component.
Weiterhin kann die erste Komponente aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus expandiertem Polypropylen (EPP) und/oder expandiertem Polystyrol (EPS) ausgebildet sein. Diese Materialien eignen sich besonders gut zur Verwendung in Fahrzeugbauteilen, da sie hohe schallisolierende sowie vibrationsisolierende Eigenschaften aufweisen. Folglich kann das Geräuschniveau im Fahrgastraum wesentlich reduziert werden. Darüber hinaus haben diese Materialien auch gute wärmedämmende Eigenschaften. Diese können nicht nur zur Wärmeisolation des Kraftfahrzeuginnenraums, d. h. der Fahrgastzelle, sondern auch zur Wärmeisolation des Motorraums beitragen.Furthermore, the first component of a thermoplastic material, in particular made of expanded polypropylene (EPP) and / or expanded polystyrene (EPS) may be formed. These materials are particularly well suited for use in automotive components because of their high sound-insulating and vibration-isolating properties. Consequently, the noise level in the passenger compartment can be substantially reduced. In addition, these materials also have good thermal insulation properties. These can not only for the thermal insulation of the vehicle interior, d. H. the passenger compartment, but also contribute to the thermal insulation of the engine compartment.
Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Komponente aus einem physikalisch geschäumten Schaumspritzgussmaterial ausgebildet sein. Dank der geschäumten zweiten Komponente ergibt sich eine Oberfläche des Kunststoffbauteils, die eben ist und damit qualitativ hohe Ansprüche an Oberflächengüte erfüllt. Die darunter liegende Schaumstruktur der ersten Komponente oder darunterliegende in die zweite Komponente integrierte Rippen zeichnen sich nicht auf der Oberfläche des Kunststoffbauteils ab. Nicht zuletzt trägt die zweite Komponente aus Schaumspritzgussmaterial zur Gewichtsreduzierung des gesamten Kunststoffbauteils bei.Additionally or alternatively, the second component may be formed of a physically foamed foam injection molding material. Thanks to the foamed second component results in a surface of the plastic component, which is flat and thus meets high quality requirements for surface quality. The underlying foam structure of the first component or underlying integrated into the second component ribs are not on the surface of the plastic component from. Last but not least, the second component of foam injection molding material contributes to the weight reduction of the entire plastic component.
Weiterhin kann die zweite Komponente aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polypropylen, Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polycarbonat und/oder Polyphthamlamid ausgebildet sein.Furthermore, the second component may be formed from a thermoplastic, in particular polypropylene, polyamide, acrylonitrile-butadiene-styrene, polycarbonate and / or polyphthalamide.
Zusätzlich kann auf eine Oberfläche der zweiten Komponente, die der ersten Komponente abgewandt ist, eine Lackschicht, insbesondere als Flüssiglack oder als Lackfolie aufgebracht werden. Wie bereits oben beschrieben, weist die sichtbare Oberfläche der zweiten Komponente eine ausreichende Oberflächengüte aus, um eine Class-A-Oberflächengüte zu bilden. Solche Oberflächengüten sind im Automobilbau übliche Kriterien, um als Außenhautbauteil oder als Sichtteil im Interieur zu fungieren. Bei der Verwendung als Interieurbauteil, kann auf der sichtbaren Oberfläche auch eine Narbung aufgebracht sein. Um jedoch die Anzahl der Farbgebungsvarianten zu erhöhen, kann diese Oberfläche mit einer zusätzlichen, farbigen Lackschicht versehen sein. Die Lackschicht kann wie üblich durch Farbauftrag eines flüssigen Lacks im Sprühverfahren erfolgen. Alternativ dazu kann auch eine gefärbte Folie auf die Oberfläche aufgebracht, Insbesondere geklebt werden. In addition, a lacquer layer, in particular as a liquid lacquer or as a lacquer film, can be applied to a surface of the second component which is remote from the first component. As already described above, the visible surface of the second component has sufficient surface finish to form a Class A surface finish. Such surface finishes are common criteria in the automotive industry to function as an outer skin component or as a visible part in the interior. When used as an interior component, a grain may also be applied to the visible surface. However, in order to increase the number of coloring variants, this surface can be provided with an additional, colored lacquer layer. The paint layer can be done as usual by painting a liquid paint spray. Alternatively, a colored film may be applied to the surface, in particular glued.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines im Vorhergehenden beschriebenen Kunststoffbauteils mit einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, mit den Schritten:
- – Erzeugen der ersten Komponente durch Aufschäumen von Partikelschaum,
- – Herstellen der zweiten Komponente durch Schaumspritzgießen einer Kunststoffschmelze auf mindestens einen Abschnitt der ersten Komponente. Dadurch kann auf besonders einfache Weise sowohl flächige, als auch komplex geformte Sandwich-Bauteile hergestellt werden, die zu sehr geringem Bauteilverzug neigen.
- Producing the first component by foaming particle foam,
- - Producing the second component by foam injection molding a plastic melt on at least a portion of the first component. As a result, it is possible in a particularly simple manner to produce both flat and complex-shaped sandwich components which are prone to very low component distortion.
Zum Ausschäumen des Partikelschaums der ersten Komponente kann der Partikelschaum mit Energie, insbesondere mit Temperatur z. B. in Form von Wasserdampf beaufschlagt werden.To foam the particle foam of the first component of the particle foam with energy, in particular with temperature z. B. be applied in the form of water vapor.
Weiterhin kann der Partikelschaum mit heißem Dampf beaufschlagt werden, um die einzelnen Partikel miteinander zu versintern, zur Ausbildung eines zusammenhängenden Schaumbauteils.Furthermore, the particle foam can be acted upon with hot steam to sinter the individual particles together, to form a coherent foam component.
Weiterhin kann die Kunststoffschmelze zur Herstellung der zweiten Komponente mit einer Temperatur eingespritzt werden, die im Bereich der Schmelztemperatur des ausgeschäumten Partikelschaums liegt. Vorteilhafterweise entsteht hierdurch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der ersten Komponente, d. h. der Schaumstruktur und der zweiten Komponente, d. h. der Spritzgusskomponente. Eine spätere Montage der beiden Einzelteile entfällt.Furthermore, the plastic melt for producing the second component can be injected at a temperature which is in the range of the melting temperature of the foamed particle foam. Advantageously, this results in a cohesive connection between the first component, d. H. the foam structure and the second component, d. H. the injection molding component. A later assembly of the two items is eliminated.
Die Verwendung eines Schaumspritzgussverfahrens zur Herstellung der zweiten Komponente hat den Vorteil, dass die Kunststoffschmelze beim physikalischen Schäumen mit einem ein deutlich geringerer Einspritz-/Fülldruck zur Füllung der Kavität eingespritzt wird, im Vergleich zu einer zweiten Komponente, die im Kompaktspritzguss hergestellt wäre. Somit kann die erste Komponente, d. h. der Schaumkern auch großflächig von der Kunststoffschmelze überströmt werden, ohne Schaden zu nehmen, da der auf den vorab hergestellten Schaumkern wirkende Druck bei der Herstellung der zweiten Komponente niedriger ist Folglich können auch großflächiger Schaumkerne überspritz werden.The use of a foam injection molding process for the production of the second component has the advantage that the plastic melt is injected during physical foaming at a significantly lower injection / filling pressure for filling the cavity, compared to a second component which would be produced by compact injection molding. Thus, the first component, i. H. The foam core are also overflowed over a large area of the plastic melt, without taking damage, since the pressure acting on the foam core prepared in advance pressure is lower in the production of the second component Consequently, even large foam cores can be overspray.
Zusätzlich kann das Bauteil auf einer Oberfläche der zweiten Komponente lackiert werden, mit einem Flüssiglack oder durch Aufbringen einer Lackfolie.In addition, the component can be painted on a surface of the second component, with a liquid paint or by applying a paint film.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die Ansprüche, die Figuren und die Beschreibung enthalten eine Vielzahl von Merkmalen, die im Folgenden im Zusammenhang mit beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert werden. Der Fachmann wird diese Merkmale auch einzeln und in anderen Kombinationen betrachten, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die an entsprechende Anwendungen der Erfindung angepasst sind.The invention is explained in more detail below with reference to the description of the figures. The claims, the figures, and the description include a variety of features that will be discussed below in conjunction with exemplary embodiments of the present invention. The person skilled in the art will also consider these features individually and in other combinations to form further embodiments that are adapted to corresponding applications of the invention.
Es zeigen in schematischer Darstellung:In a schematic representation:
Mit Bezug zur
Zum physikalischen Ausschäumen der schäumbaren Kunststoffschmelze, die die zweite Komponente
Die Herstellung der zweiten Komponente
Kern der Erfindung ist folglich die Herstellung von Sandwich-Bauteilen mit einem Schaumkern, der aus Partikelschaum mittels Aufschäumen erzeugt wurde und die anschließende Um-/Überspritzung mit einem physikalisch geschäumten Thermoplatz im Spritzgussverfahren. Das so erzeugte Bauteil
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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