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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmatte mit einem strukturiertem Abschnitt.
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Kunststoffmatten können beispielsweise in einem Spritzgießverfahren hergestellt werden. Eine Negativform der Kunststoffmatte kann in der Spritzgießmaschine mit einem flüssigen Kunststoff befüllt werden, so dass nach dem Aushärten des flüssigen Kunststoffs die Kunststoffmatte aus der Form herausgelöst werden kann. Mehrkomponentenspritzgussmaschinen ermöglichen beispielsweise auch das Herstellen farbiger Kunststoffmatten. Die Anzahl der Farben und die Auflösung der Farbstrukturen sind jedoch sehr begrenzt, so dass aufwendige Muster oder Bilder nicht realisiert werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Konzept für das Herstellen von Kunststoffmatten zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Ausführungsbeispiele zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffmatte mit einem strukturierten Abschnitt. Das Verfahren umfasst das Einlegen einer Grundschicht in eine Spritzgießmaschine mit einer Spritzgießform, die einen Rand der Kunststoffmatte und einen strukturierten Abschnitt definiert. Die Grundschicht weist eine Zierschicht auf, die die Erscheinungsform der Oberfläche des strukturierten Abschnitts definiert. Ferner wird der Rand gespritzt und die Grundschicht unterspritzt.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Einlegen einer z. B. farbigen Folie bzw. eines Folienverbundes in die Spritzgießmaschine, eine farbige und je nach Spritzgießform der Spritzgießmaschine auch eine strukturierte bzw. mit einer dreidimensionalen Oberfläche versehene Kunststoffmatte hergestellt werden kann.
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Ausführungsbeispiele beschreiben das Herstellen der Grundschicht durch Herstellen einer Folie und Aufbringen der Zierschicht auf die Folie. Ferner kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel auf die Zierschicht noch eine Deckschicht aufgebracht werden. Dies ist vorteilhaft, da die Deckschicht die Zierschicht vor Umwelteinflüssen, beispielsweise Reibung oder materialalternder Strahlung, schützt und die Zierschicht ihr optisches Erscheinungsbild länger aufrecht erhalten kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Folie und/oder die Deckschicht in einem Kalandrierprozess hergestellt bzw. aufgebracht werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel beschreibt das Auftragen eines Haftvermittlers zwischen Deckschicht und Zierschicht. Der Haftvermittler verbessert die Verbindung zwischen Deckschicht und Zierschicht und macht die Verbindung damit robuster beziehungsweise fester.
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Zierschicht durch Bedrucken der Grundschicht erzeugt werden. Zum Bedrucken der Grundschicht kann Polyurethanfarbe verwendet werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Zierschicht ein Metall, ein Gewebe, ein Polyurethan oder ein Polypropylen umfassen. Ferner kann die Zierschicht auch ein Hologramm aufweisen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ein Material der Deckschicht und/oder ein Material der Grundschicht ein thermoplastisches Elastomer aufweisen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Anmeldung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen mehr erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Kunststoffmatte, die gemäß dem Verfahren aus 1 hergestellt wurde;
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2 ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Kunststoffmatte mit einem strukturierten Abschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts der Kunststoffmatte; und
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4 einen schematische Querschnitt eines Ausschnitts einer Spritzgießform zur Formung des in 3 gezeigten Ausschnitts.
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In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden gleiche oder gleichwirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, so dass deren Beschreibung in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kunststoffmatte 5, z. B. einer Fußmatte, gemäß eines Ausführungsbeispiels, die durch das in 2 beschriebene Verfahren hergestellt werden kann. Die Kunststoffmatte 5 umfasst eine Grundschicht 25 die, wie in 3 dargestellt, eine Folie 10, eine Zierschicht 15 und eine Deckschicht 20 aufweist. In einem strukturierten Bereich 30 sind durch Unterspritzen der Grundschicht 25 Erhebungen 35 geschaffen worden, die die Erscheinungsform der Oberfläche des strukturierten Abschnitts 30 definieren. Ferner wird durch den Spritzgießvorgang ein Rand 40 sowie eine in 3 gezeigte Rückseite 45 erzeugt, wobei der Rand 40 und die Rückseite 45 verbunden sind bzw. in einem Guss im gleichen Spritzgießvorgang gespritzt werden. Der mit A-B markierte Bereich zeigt den Verlauf eines Schnittes, anhand dessen die Querschnittsfläche in 3 näher betrachtet wird.
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2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens 100 zur Herstellung einer Kunststoffmatte 5, mit einem strukturierten Abschnitt gemäß eines Ausführungsbeispiels. In einem ersten Schritt 105 wird eine Folie 10 hergestellt, z. B. durch einen Kalandrierprozess bzw. mittels Flachfolienextrusion. Dafür wird TPE-Granulat oder ein anderer geeigneter Kunststoff, z. B. ein thermoplastisches Elastomer, zu einer bedruckbaren TPE-Folie oder auf ein spezielles Textilgewebe kalandriert. Das TPE-Granulat kann weiß oder schwarz sein oder eine andere Farbe aufweisen, bzw. bunt oder transparent sein.
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Nach der Herstellung der Folie 10 in Schritt 105 wird in einem zweiten Schritt 110 eine Zierschicht 15 auf die Folie 10 aufgebracht. Die Zierschicht 15 kann durch Bedrucken der Folie 10, beispielsweise mit einer Polyurethanfarbe, erzeugt werden. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Zierschicht durch Aufbringen eines Gewebes auf die Folie 10 geschaffen. Das Aufbringen des Gewebes kann bei der Herstellung der Folie 10, wie bereits beschrieben, in Schritt 105 im gleichen Kalandrierprozess erfolgen. Die Zierschicht 15 kann auch ein anderes Material, z. B. ein Metall, Polyurethan, Polypropylen oder einen anderen geeigneten Kunststoff umfassen. Bei wiederum anderen Ausführungsbeispielen kann die Zierschicht 15 ein Hologramm aufweisen.
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Wird z. B. schwarzes TPE-Granulat auf das spezielle Textilgewebe kalandriert, entsteht ein Materialverbund aus Textil (z. B. die Zierschicht 15) und schwarzem TPE (z. B. die Folie 10). Die bedruckbare TPE-Folie wird in einer langen Bahn hergestellt und z. B. in einer Druckerei mit einem beliebigen Design bedruckt. Zur Aufbewahrung bzw. Zwischenlagerung kann der Materialverbund aus Textil und TPE bzw. die TPE-Folie ebenfalls aufgerollt gelagert werden.
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Nach dem Verbinden des TPE mit dem Textil bzw. nach dem Bedrucken der TPE-Folie wird in Schritt 115 die Deckschicht 20 z. B. in einem weiteren Kalandrierprozess auf die Zierschicht 15 aufgebracht. Die Deckschicht 20 kann transparent sein und demnach durch Kalandrieren mit transparentem TPE-Granulat oder einem anderen Kunststoff erzeugt werden.
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Zwischen der Zierschicht 15 und der Deckschicht 20 kann ferner ein Haftvermittler aufgebracht werden (engl. primern), der eine feste Verbindung zwischen der Folie 10, der Zierschicht 15 und der Deckschicht 20 begünstigt. Zur besseren Haftung kann zusätzlich eine Coronabehandlung durchgeführt werden. Die mechanische Verbindung zwischen den drei Schichten kann mittels Kaschieren, z. B. durch einen Klebstoff oder über einen Beschichtungskalandrierprozess, realisiert werden.
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Zum Erreichen der optimalen Haftung zwischen den einzelnen Schichten der bedruckten TPE-Folie kann die aufgerollte, bedruckte TPE-Folie mindestens drei Tage bzw. in einem weiteren Ausführungsbeispiel allgemein die Grundschicht 25 eine Woche eingelagert werden, bevor sie weiter verarbeitet wird. Die Einlagerung beugt Problemen bei den nachfolgenden Verarbeitungsschritten, z. B. beim cutten (dt.: ausschneiden), vor.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Deckschicht 20 als optional angesehen. Da die Deckschicht 20 eine Schutzschicht für die Zierschicht 15 darstellt, kann die Zierschicht 15 jedoch derart ausgebildet sein, dass dieselbe bereits eine gewünschte Robustheit gegen Einflüsse von außen aufweist und keinen weiteren Schutz benötigt.
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Mit Hilfe des Cutters (dt.: Schneidemaschine) werden Einleger für eine Spritzgießform in dem vorgesehenen Design und mit dem entsprechenden Umriss aus der langen Bahn ausgecuttet (dt.: herausgetrennt, herausgeschnitten). Dabei werden beispielsweise vorne links und vorne rechts oder hinten links und hinten rechts Aussparungen aus dem Einleger herausgeschnitten. Hierbei ist vor allem auf die richtige Positionierung der Umrisse zu achten sowie die Abmaße konstant zu halten, um später beim Spritzen (in Schritt 125) der Topographie der Form gerecht zu werden und keinen Ausschuss beim Hinterspritzen zu erzeugen. Die Einhaltung der Abmessungen sollte dabei strikt beachtet werden. Zu kleine oder zu große Einleger würden zu einem „Überspritzen” und damit zu erhöhtem Ausschuss an Fußmatten bzw. Kunststoffmatten führen.
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Der Einleger aus der Grundschicht 25 wird in einem Schritt 120 in eine Spritzgießmaschine mit einer Spritzgießform eingelegt, wobei die Grundschicht 25 die Folie 10, die Zierschicht 15, die ein Erscheinungsbild der Oberfläche des strukturierten Abschnitts 30 definiert, und die Deckschicht 20 aufweist. Der ausgeschnittene Einleger wird in der Form der Spritzgießmaschine mittels Nadeln, später mittels Vakuum im Werkzeug fixiert. Die Spritzgießform definiert den Rand 40 der Kunststoffmatte 5 und den strukturierten Abschnitt 30.
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In einem Schritt 125 wird das Spritzen des Randes 40 und das Unterspritzen der Grundschicht 25 ausgeführt. Die Grundschicht 25 wird mit dem Spritzgießmaterial eingefasst sowie die Struktur der Kunststoffmatte 5 durch Unterspritzen eines Teilbereichs der Grundschicht 25 herausgearbeitet. In anderen Worten wird die Spritzgießform, in der sich der Einleger befindet ausgefüllt und umrandet und somit um die Grundschicht 25 der Rand 40 gespritzt, der eine äußere Kontur der Kunststoffmatte 5 definiert. Ferner wird im gleichen Schritt die Grundschicht 25 mit der Rückseite 45 unterspritzt, sodass der Rand 40 mit der Rückseite 45 verbunden ist bzw. der Rand 40 und die Rückseite 45 eine homogene Schicht bilden. Für den Rand 40 und die Rückseite 45 kann der gleiche Kunststoff, z. B. ein Kunststoff aus der Gruppe der Elastomere, verwendet werden. Ferner wird in dem, durch die Spritzgießform definierten, strukturierten Bereich 30 die Rückseite 45 dicker ausgeführt, so dass die Grundschicht 25 verformt wird und eine oder mehrere Erhebungen 35 entstehen. Die Erhebungen 35 erzeugen eine dreidimensionale Oberflächenstruktur der Kunststoffmatte 5.
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Gemäß weiterer Ausführungsbeispiele können vor dem Spritzen noch Designelemente wie z. B. Buchstaben in die Spritzgießform eingelegt bzw. eine Schnur in den Rand eingefädelt werden. Nach dem Einlegen des ausgeschnittenen Einlegers der Grundschicht 45 in die Spritzgießform werden die Materialien zu einem Materialverbund hinterspritzt und somit die fertige Fußmatte erzeugt. Die fertige Fußmatte kann anschließend entnommen werden. Weiterhin können an die fertigen Fußmatten in einem weiteren Schritt beispielsweise Flauschpads angeklebt sowie passende Bänder oder Knöpfe angebracht werden. Nach der Montage der Bänder und Knöpfe an der Matte sowie dem Anbringen der Flauschpads kann die Fußmatte verpackt werden. Die Fußmatte kann ferner auch als Allwettermatte ausgeführt sein.
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3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung des in 1 mit A-B markierten Ausschnitts aus der Kunststoffmatte 5. Dargestellt ist der Rand 40 der Kunststoffmatte 5 sowie der strukturierter Bereich 30, der die Erhebung 35 aufweist. Ferner umfasst die Kunststoffmatte in diesem Ausführungsbeispiel vier Schichten: die beim Spritzen erzeugte Rückseite 45 (übergehend in den Rand 40), z. B. ein Spritzgießteil zur Formgebung der Kunststoffmatte, sowie die Grundschicht 25, die aus der Folie 10, z. B. einer Sperrschicht für die Hinterspritzung beim Spritzgießen, der Zierschicht 15, z. B. einer Farb-, Gewebe, oder Dekorschicht, und der Deckschicht 20, z. B. einer hochtransparenten, flexiblen Deckschicht, gebildet ist. Optional kann als weitere Schicht ein Haftvermittler (nicht gezeigt) zwischen der Deckschicht 20 und der Zierschicht 15 bzw. zwischen der Zierschicht 15 und der Folie 10 aufgebracht sein. Der Haftvermittler bzw. ein Trägermaterial zum Fixieren der angrenzenden Schichten stellt eine bessere Haftung zwischen den beiden Schichten her. Die Deckschicht 20 und die Zierschicht 15 sind beispielsweise mittels eines Klebstoffs oder durch einen Beschichtungskalandrierprozess miteinander verbunden.
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4 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Ausschnitts einer Spritzgießform 50 zur Formung des in 3 gezeigten Ausschnitts. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Spritzgießform 50 ein Oberteil 50a und ein Unterteil 50b auf. Das Oberteil 50a ist ausgebildet, die Grundschicht 25 aufzunehmen und einen Ausdehnungsprozess der Grundschicht 25 in einen ausgesparten Bereich 35' der Form 50 zu ermöglichen, der später den strukturierten Bereich 35 der Kunststoffmatte 5 bildet. Zwischen der an dem Oberteil der Spritzgießform 50a befestigten Grundschicht 25 und dem Unterteil der Spritzgießform 50b wird unter Druck ein flüssiger Kunststoff eingefüllt, der den Rand der Spritzgießform 40' sowie den Zwischenraum 45' zwischen Grundschicht 25 und dem Unterteil der Spritzgießform 50b ausfüllt. Die Befestigung der Grundschicht 25 an der Spritzgießform 50 kann mechanisch, z. B. über Nadeln, oder mittels Unterdruck erfolgen.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie z. B. einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
