DE102016214466A1 - Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils - Google Patents

Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils Download PDF

Info

Publication number
DE102016214466A1
DE102016214466A1 DE102016214466.9A DE102016214466A DE102016214466A1 DE 102016214466 A1 DE102016214466 A1 DE 102016214466A1 DE 102016214466 A DE102016214466 A DE 102016214466A DE 102016214466 A1 DE102016214466 A1 DE 102016214466A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating material
plastic melt
cavity
mold
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102016214466.9A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016214466B4 (de
Inventor
Stefan Ostwald
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102016214466.9A priority Critical patent/DE102016214466B4/de
Publication of DE102016214466A1 publication Critical patent/DE102016214466A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016214466B4 publication Critical patent/DE102016214466B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C41/00—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor
    • B29C41/02—Shaping by coating a mould, core or other substrate, i.e. by depositing material and stripping-off the shaped article; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C41/08—Coating a former, core or other substrate by spraying or fluidisation, e.g. spraying powder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025—Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
    • B29C37/0028—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article
    • B29C37/0032—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article the coating being applied upon the mould surface before introducing the moulding compound, e.g. applying a gelcoat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/16—Making multilayered or multicoloured articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025—Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
    • B29C37/0028—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article
    • B29C2037/0039—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article the coating being applied in powder or particle form

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils (10), aufweisend die Schritte: Einbringen einer Kunststoffschmelze (11) in eine Kavität (110) eines Formwerkzeugs (100) zum Herstellen eines Grundkörpers (12) des Kunststoff-Formteils (10) aus der Kunststoffschmelze (11), zumindest teilweises Aushärten der Kunststoffschmelze (11), und Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials (14) in die Kavität (110) des Formwerkzeugs (100) auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze (11). Die Erfindung betrifft ferner ein Formwerkzeug (100), das zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils (10) gemäß eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils. Die Erfindung betrifft insbesondere Beschichtungsprozesse zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils für ein Kraftfahrzeug.
  • Bei der Herstellung eines beschichteten Kunststoff-Formteils bzw. bei der Lackierung eines Grundkörpers ist es bekannt, elektrostatisch unterstützte Beschichtungsverfahren zu verwenden. Bei elektrostatischen Beschichtungsverfahren wird ein Beschichtungsmaterial, wie beispielsweise Pulverlack oder Flock, elektrostatisch aufgeladen und danach von einem gegenpolig aufgeladenen oder geerdeten Grundkörper angezogen und dabei auf dem Grundkörper aufgetragen. Bei einem elektrostatischen Lackieren mit Flüssiglack wird ein flüssiges Beschichtungsmaterial in einen Nebel von Lacktröpfchen umgewandelt und mit Hilfe von Kräften in einem elektrischen Feld auf einen Grundkörper niedergeschlagen. Bei einer elektrostatischen Pulverbeschichtung wird Pulver bzw. ein staubförmiges Beschichtungsmaterial mit Hilfe eines Luftstromes von einem Pulverbehälter zu einem elektrostatischen Sprühsystem hingeführt. Die durch das Sprühsystem strömenden Staubpartikel werden mit einer Hochspannung von mehreren zehntausend Volt aufgeladen. Die aufgeladenen Staubpartikel werden von einem gegenpolig aufgeladenen oder geerdeten Grundkörper angezogen und auf diesem niedergeschlagen. Anschließend kommen die pulverbeschichteten Werkstücke in einen sogenannten Einbrennofen, in welchem das Pulver geschmolzen und in eine zusammenhängende Schicht umgewandelt wird.
  • Die vorstehend beschriebenen Verfahren haben sich in der Praxis zwar als zuverlässig, jedoch auch als zeitintensiv und umständlich und entsprechend kostenintensiv herausgestellt. Außerdem sind mit den bekannten Verfahren kleinere Losgrößen unterschiedlicher Farbgebung nur schwer herstellbar.
  • Im Stand der Technik ist es ferner bekannt, die getrennten Schritte Spritzgießen und Lackieren zu einem einstufigen Prozess zu verbinden. Hierbei wird beispielsweise unter Verwendung des sogenannten Mehrkomponenten-Spritzgießens nach dem Spritzgießen eines thermoplastischen Grundkörpers keine zweite Spritzeinheit für Thermoplaste eingesetzt, sondern der Grundkörper in einem zweiten Takt mit einer farbigen Beschichtungsschmelze, beispielsweise Polyurethan (PUR) oder Polyurea (PUA), überflutet. Ein solches Verfahren setzt jedoch ein relativ komplexes und teures Formwerkzeug bzw. eine entsprechende Anlage voraus.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei der Herstellung eines beschichteten Kunststoff-Formteils zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie ein verbessertes Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils zur Verfügung zu stellen.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch das Formwerkzeug gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
    • – Einbringen einer Kunststoffschmelze in eine Kavität eines Formwerkzeugs zum Herstellen eines Grundkörpers des Kunststoff-Formteils aus der Kunststoffschmelze,
    • – zumindest teilweises Aushärten der Kunststoffschmelze, und
    • – Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials in die Kavität des Formwerkzeugs auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze.
  • Bei der Herstellung des Grundkörpers aus der Kunststoffschmelze sammeln sich Elektronen auf der Oberfläche des Kunststoff-Grundkörpers, der als Isolator funktioniert, an. Dadurch wird der Kunststoff-Grundkörper negativ geladen. Nachdem das staubförmige Beschichtungsmaterial in die Kavität des Formwerkzeugs auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze eingebracht wurde, kann sich das staubförmige Beschichtungsmaterial bzw. können sich Partikel des staubförmigen Beschichtungsmaterials mit Molekülen der teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze bzw. des Grundkörpers verbinden. Dadurch kann die teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze bzw. der Grundkörper bereits bei seiner Herstellung in der Kavität besonders einfach, schnell und entsprechend kostensparend beschichtet werden.
  • Das staubförmige Beschichtungsmaterial weist staub- bzw. pulverförmige Partikel auf. Das staubförmige Beschichtungsmaterial kann grundsätzlich als ein Gas mit pulverförmigen Partikeln verstanden werden.
  • Beim Einbringen des staubförmigen Beschichtungsmaterials kann sich die Kavität gleichzeitig vergrößern bzw. das Formwerkzeug entsprechend leicht geöffnet werden. Außerdem ist es denkbar, dass durch das Einbringen des staubförmigen Beschichtungsmaterials Kunststoffschmelze teilweise aus der Kavität gedrückt wird. Unter der Kavität ist vorliegend entsprechend nicht zwingend eine vollständig geschlossene Kavität zu verstehen bzw. die Kavität ist vorliegend nicht auf eine vollständig geschlossene Kavität beschränkt. Außerdem können die Form und somit auch das Volumen der Kavität abhängig von aktuellen Verfahrensschritten verändert bzw. an den jeweiligen Verfahrensschritt angepasst werden.
  • Das staubförmige Beschichtungsmaterial wird bevorzugt durch ein Gasaußendruck-Verfahren eingebracht. Neben dem Gasaußendruck in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche der Kunststoffschmelze bzw. des Grundkörpers kann im Rahmen eines konventionellen Gasaußendruck-Verfahrens auch Gasaußendruck in Form eines Gegendrucks auf die gegenüberliegende Seite der Kunststoffschmelze bzw. des Grundkörpers aufgebracht werden. In diesem Fall wird in Richtung der zu beschichtenden Oberfläche im Rahmen des Einbringens des staubförmigen Beschichtungsmaterials, im Vergleich zum Gegendruck, selbstverständlich weniger Gasaußendruck bzw. Druck aufgebracht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass durch das Einbringen des staubförmigen Beschichtungsmaterials der Grundkörper nur beschichtet und nicht ungewünscht verformt wird.
  • Hierbei ist es möglich, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial geheizt wird, bevor es in die Kavität eingebracht wird. Dadurch kann eine unerwünschte Reaktion zwischen der Kunststoffschmelze und dem staubförmigen Beschichtungsmaterial, die auftreten kann, wenn eine Temperaturabweichung zwischen den beiden Stoffen zu groß ist, verhindert werden. Hierzu wird das staubförmige Beschichtungsmaterial abhängig von der aktuellen Temperatur der Kunststoffschmelze bzw. des Grundkörpers erhitzt, bevor es in die Kavität eingebracht wird.
  • Unter der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze ist eine Kunststoffschmelze zu verstehen, bei welcher zumindest Teile der Kunststoffschmelze einen höheren Festigkeitsgrad als andere Teile der Kunststoffschmelze aufweisen. Von dem Grundkörper kann gesprochen werden, sobald die Kunststoffschmelze zumindest teilweise, insbesondere vollständig oder im Wesentlichen vollständig ausgehärtet ist.
  • Durch das vorstehende Verfahren ist es möglich, auf einfache und schnelle Weise anspruchsvoll beschichtete Kunststoff-Formteile zu erzeugen. Großserientaugliche Taktzeiten können in diesem im Wesentlichen einstufigen Prozess ohne Probleme erreicht werden. Die beschichteten Kunststoff-Formteile können noch vor dem Entformen in einer geschlossenen Kavität beschichtet bzw. lackiert werden. Die beschichteten Kunststoff-Formteile müssen nach dem Spritzguss-Prozess deshalb nicht staubdicht eingeschlossen und in diesem Zustand zu einem anschließenden Lackier-Prozess geführt werden. Folglich kann auch auf den aufwändigen Prozess des Entfettens verzichtet werden. Selbstredend entfällt ein Lackieren von Hand oder per Roboter mit allen damit verknüpften Problemen. Lackläufer, Luftblasen und/oder Speckkanten können ebenso verhindert werden, wie aufwändige Nacharbeiten. Mithin kann auch die Ausschussrate deutlich reduziert werden.
  • Das Verfahren dient vorliegend insbesondere zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils für ein Kraftfahrzeug, bei welchem besonders hohe Anforderungen an Materialbeständigkeit, Verarbeitungsgüte sowie die resultierende Formteiloptik gestellt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann jedem dieser Ansprüche Rechnung getragen werden.
  • Die Kunststoffschmelze kann in Form eines Extrudates aus einem Extruder über einen Kunststoffschmelze-Injektor in die Kavität eingebracht werden. Das Formwerkzeug ist bevorzugt als Spritzgusswerkzeug ausgestaltet. Das staubförmige Beschichtungsmaterial wird bevorzugt über einen Beschichtungsmaterial-Injektor in die Kavität eingebracht. D.h., die Kunststoffschmelze und das staubförmige Beschichtungsmaterial werden bevorzugt durch zwei verschiedene Injektoren in die Kavität eingebracht.
  • Durch das Einbringen des Beschichtungsmaterials in Staubform ist es besonders einfach möglich, nur eine bestimmte Menge an zu produzierenden Kunststoff-Formteilen mit einer bestimmten Beschichtung zu versehen. Sobald die bestimmte Menge erreicht ist, kann ein anderes staubförmiges Beschichtungsmaterial in die Kavität eingebracht werden. Durch das Einbringen des Beschichtungsmaterials in Staubform werden Leitungen und Kanäle, durch welche das Beschichtungsmaterial in die Kavität eingebracht wird bzw. durch welche das Beschichtungsmaterial in Richtung der Kavität geführt wird, nicht oder nur kaum beeinträchtigt bzw. verschmutzt. D.h., das gasförmige Beschichtungsmaterial haftet auf seinem Weg von seiner Quelle zur Kavität nicht oder nur kaum an den Innenwandungen der Leitungen und Kanäle. Dadurch kann auf eine Zwischenreinigung der Leitungen und Kanäle bei einem Wechsel zwischen zwei verschiedenen Beschichtungsmaterialen verzichtet werden bzw. die Zwischenreinigung kann relativ schnell und einfach durchgeführt werden.
  • Durch das Einbringen des Beschichtungsmaterials in Staubform kann, im Vergleich zum Einbringen eines flüssigen Beschichtungsmaterials, außerdem die Gefahr einer Verstopfung der Kanäle und Leitungen weitgehend ausgeschlossen werden. Mithin sind auch entsprechende Wartungsarbeiten zumindest weitgehend obsolet. Dadurch können weitere Kosten eingespart werden.
  • Bei einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial unter Hochdruck, insbesondere unter einem Druck von mehr als 50 bar, in die Kavität eingebracht wird. Im Rahmen von Versuchen bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass mit Drücken in einem Bereich von 20 bis 150 bar, insbesondere in einem Bereich von 50 bis 150 bar, besonders gute Ergebnisse erzielt werden können. D.h., bei solchen Drücken kann das staubförmige Beschichtungsmaterial besonders schnell und zuverlässig auf den Grundkörper bzw. auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze aufgetragen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich außerdem gezeigt, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial im Falle, dass ein ausreichend großer Gegendruck aufgebracht werden kann, vorteilhaft mit mehreren hundert bar, beispielsweise in einem Bereich zwischen 200 bar und 500 bar, auf den Grundkörper bzw. auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze aufgetragen werden kann.
  • Ferner ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Verfahren das staubförmige Beschichtungsmaterial nur auf eine Seitenfläche der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze aufgebracht wird. Dadurch kann das staubförmige Beschichtungsmaterial gezielt auf eine später sichtbare und zur Dekoration dienende Oberfläche aufgetragen werden. Durch das gezielte Auftragen des staubförmigen Beschichtungsmaterials können Beschichtungsmaterial und somit Kosten gespart werden.
  • Darüber hinaus ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass bei einem Verfahren das staubförmige Beschichtungsmaterial vor dem Einbringen in die Kavität zur zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze wenigstens teilweise gegenpolig, insbesondere positiv, geladen wird. D.h., es wird eine elektrisch geladene, insbesondere gezielt positiv geladene Pulverwolke erzeugt. Dadurch kann sich das staubförmige Beschichtungsmaterial besonders vorteilhaft an der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze festsetzen. Zum gegenpoligen Laden des staubförmigen Beschichtungsmaterials wird dieses bevorzugt triboelektrisch oder über eine Ionisation aufgeladen.
  • Von weiterem Vorteil kann es bei einer Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung sein, wenn bei einem Verfahren das staubförmige Beschichtungsmaterial Farbpigmente aufweist, insbesondere hauptsächlich aus den Farbpigmenten besteht. D.h., das erfindungsgemäße Verfahren wird in diesem Fall zum Auftragen von Farbe auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze verwendet. Die Farbpigmente können jede erdenkliche Farbe, also beispielsweise auch Weiß, aufweisen. Unter dem farbigen und staubförmigen Beschichtungsmaterial kann eine Farbwolke verstanden werden. Das staubförmige Beschichtungsmaterial mit den Farbpigmenten wird bevorzugt über einen Beschichtungsmaterial-Injektor auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze aufgetragen. Dadurch kann die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze bzw. ein ausgehärteter Grundkörper besonders schnell und einfach in einem einstufigen Prozess durch eine äußere Farbschicht eingefärbt werden.
  • Außerdem ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial erst dann in die Kavität eingebracht wird, wenn die Kunststoffschmelze eine im Vergleich zu einer Kernschicht der Kunststoffschmelze festere Randschicht gebildet hat. Auf der festen bzw. festeren Randschicht kann sich das staubförmige Beschichtungsmaterial besonders vorteilshaft niederlegen. Außerdem kann dadurch verhindert werden, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial zu tief in die Kunststoffschmelze eindringt und sich auf unerwünschte Weise mit der Kunststoffschmelze vermischt. Durch die feste Randschicht weist die Kunststoffschmelze bzw. der Grundkörper außerdem eine ausreichend hohe Widerstandsfähigkeit auf, um bei der Druckbeaufschlagung durch das staubförmige Beschichtungsmaterial nicht zu stark verformt zu werden. Würde das staubförmige Beschichtungsmaterial mittels Gasaußendruck-Verfahren zu früh auf die Kunststoffschmelze aufgetragen werden, d.h., bevor die Kunststoffschmelze eine feste Randschicht gebildet hat, könnte es passieren, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial ein Loch oder eine unerwünschte Vertiefung in die Kunststoffschmelze drückt. Das staubförmige Beschichtungsmaterial wird bevorzugt erst dann in die Kavität eingebracht, wenn die Kunststoffschmelze zumindest auf einer Seite der Kunststoffschmelze eine durchgehende oder im Wesentlichen durchgehende und im Vergleich zu einer Kernschicht der Kunststoffschmelze festere Randschicht gebildet hat.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es weiterhin von Vorteil sein, wenn das Formwerkzeug ein Formwerkzeug-Unterteil und ein Formwerkzeug-Oberteil aufweist, wobei das Formwerkzeug-Oberteil vor dem Einbringen der Kunststoffschmelze in die Kavität in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils bewegt wird und, nachdem die Kunststoffschmelze sowie das staubförmige Beschichtungsmaterial in die Kavität eingebracht wurde, ein weiteres Mal in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils bewegt wird, um Druck auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze und das staubförmige Beschichtungsmaterial aufzubringen. Durch den hierbei auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze und das Beschichtungsmaterial aufgebrachten Druck kann das staubförmige Beschichtungsmaterial noch besser mit der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze verbunden werden. D.h., zwischen dem Beschichtungsmaterial und der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze kann eine besonders feste und entsprechend widerstandsfähige chemische oder physikalische bzw. stoffschlüssige Verbindung geschaffen werden. Der Hub, den das Formwerkzeug-Oberteil zurücklegt, wenn es das weitere Mal in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils bewegt wird, liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,4 mm und 0,6 mm. Bei Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, dass dieser Hub ausreichend ist, um das Beschichtungsmaterial und den Grundkörper bzw. die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze für die gewünschten Verbundeigenschaften vorteilhaft zu verdichten bzw. miteinander zu verpressen. Für eine vorteilhafte Ausgestaltung des Kunststoff-Formteils kann hierbei von einer Gegenseite des Grundkörpers bzw. der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze zumindest abschnittsweise ein Gasaußendruck auf den Grundkörper bzw. auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze aufgebracht werden, wobei der Gegendruck höher als der Druck durch das Formwerkzeug-Oberteil ist.
  • Von weiterem Vorteil kann es gemäß der dargestellten Erfindung sein, wenn bei einem Verfahren das Beschichtungsmaterial nach dem Einbringen in die Kavität und auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze erwärmt wird. Das Beschichtungsmaterial, das nach dem Einbringen in die Kavität und auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze nicht mehr in Staubform vorliegt, wird bevorzugt so stark erwärmt, dass das Beschichtungsmaterial zumindest teilweise geliert und dadurch besonders vorteilshaft eine geschlossene Oberfläche gebildet werden kann. Im Falle von verwendeten Farbpigmenten im oder als Beschichtungsmaterial können so die Farbpigmente gelieren und die vorstehend erwähnte geschlossene farbige Oberfläche bilden.
  • Hierbei kann es von weiterem Vorteil sein, wenn, zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials, das Formwerkzeug während des Herstellens des beschichteten Kunststoff-Formteils zumindest teilweise im Bereich des Beschichtungsmaterials aufgeheizt wird. Unter „im Bereich des Beschichtungsmaterials“ ist ein Bereich oder Abschnitt des Formwerkzeugs zu verstehen, an welchem das Beschichtungsmaterial während des Verfahrens anliegt oder angrenzt. Durch das Aufheizen des Formwerkzeugs während des Herstellens des beschichteten Kunststoff-Formteils kann die im Formwerkzeug erzeugte und/oder eingebrachte Wärme gezielt direkt in Richtung des Beschichtungsmaterials transportiert werden. Dadurch kann das Beschichtungsmaterial besonders effizient erwärmt werden. Durch den direkten Wärmetransport findet kein oder nur ein geringfügiger Wärmeverlust statt. Außerdem kann dadurch der vorstehend erwähnte einstufige oder im Wesentlichen einstufige Herstellungsprozess für das Kunststoff-Formteil gewahrt werden. Weitere Verfahrensschritte und/oder Werkzeuge zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials sind nicht erforderlich.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein Formwerkzeug zur Verfügung gestellt, das zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils gemäß eines wie vorstehend im Detail beschriebenen Verfahrens ausgestaltet ist. Das Formwerkzeug weist ein Formwerkzeug-Unterteil und ein Formwerkzeug-Oberteil auf, zwischen welchen eine Kavität herstellbar ist. Am Formwerkzeug-Unterteil und/oder am Formwerkzeug-Oberteil sind ein Kunststoffschmelze-Injektor zum Einbringen einer Kunststoffschmelze in die Kavität des Formwerkzeugs sowie ein Beschichtungsmaterial-Injektor zum Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials in die Kavität des Formwerkzeugs ausgestaltet. Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben worden sind. Eine Innenwandung des Formwerkzeug-Oberteils oder des Formwerkzeug-Unterteils, die zum Formen des Kunststoff-Formteils ausgestaltet und angeordnet ist, gibt die Oberflächenstruktur des Kunststoff-Formteils bzw. die Struktur des Beschichtungsmaterials des Grundkörpers vor. Die Form der Innenwandung kann abhängig davon gewählt bzw. ausgestaltet sein bzw. werden, ob die Oberflächenbeschaffenheit des Kunststoff-Formteils beispielsweise glatt, strukturiert oder glänzend sein soll.
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Zeichnung hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Es zeigen jeweils schematisch:
  • 1 ein Formwerkzeug sowie einen ersten Schritt eines Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 4 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 6 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 7 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
  • 8 einen weiteren Schritt des Verfahrens gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ein Formwerkzeug 100 zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils 10. Das Formwerkzeug weist ein Formwerkzeug-Unterteil 120 und ein Formwerkzeug-Oberteil 130 auf, wobei gemäß 1 zwischen dem Formwerkzeug-Unterteil 120 und dem Formwerkzeug-Oberteil 130 eine Kavität 110 gebildet ist. Am Formwerkzeug-Oberteil 130 sind ein Kunststoffschmelze-Injektor 150 zum Einbringen einer Kunststoffschmelze 11 in die Kavität 110 des Formwerkzeugs 100 sowie ein Beschichtungsmaterial-Injektor 140 zum Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials 14 in die Kavität 110 des Formwerkzeugs 100 angeordnet.
  • Mit Bezug auf die 1 bis 8 wird anschließend ein Verfahren zum Herstellen des beschichteten Kunststoff-Formteils 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt, wird zunächst eine Kavität 110 zwischen dem Formwerkzeug-Unterteil 120 und dem Formwerkzeug-Oberteil 130 gebildet. Anschließend wird, wie in 2 dargestellt, eine Kunststoffschmelze 11 in die Kavität 110 des Formwerkzeugs 100 eingebracht. Wie in 3 dargestellt, wird die Kunststoffschmelze 11 nun so lange in der Kavität 11 belassen, bis die Kunststoffschmelze 11 eine Randschicht gebildet hat und entsprechend teilweise ausgehärtet ist.
  • Nachdem die Kunststoffschmelze 11 die gewünschte Randschicht gebildet hat wird, wie in 4 dargestellt, staubförmiges Beschichtungsmaterial 14 mit Farbpigmenten unter Hochdruck in die Kavität 110 des Formwerkzeugs 100, auf die Randschicht der Kunststoffschmelze 11, eingebracht. Genauer gesagt wird das staubförmige Beschichtungsmaterial 14 nur auf eine erste Seitenfläche 12a der teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze 11 aufgetragen. Auf eine der ersten Seitenfläche 12a gegenüberliegende zweite Seitenfläche 12b wird durch das Formwerkzeug-Unterteil 120 ein Gegendruck aufgebracht, der höher als der Druck auf die erste Seitenfläche 12a ist. Außerdem wird das staubförmige Beschichtungsmaterial 14 vor dem Einbringen in die Kavität 110 zur teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze 11 positiv geladen. Der Abkühlprozess der Kunststoffschmelze 11 läuft hierbei weiter.
  • Anschließend wird das Beschichtungsmaterial, wie in 5 dargestellt, nach dem Einbringen in die Kavität 110 und auf die teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze 11 erwärmt. Zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials 14 wird das Formwerkzeug-Oberteil 130 im Bereich des Beschichtungsmaterials 14 aufgeheizt. Wie in 6 dargestellt, wird das Formwerkzeug-Oberteil 130 nun ein weiteres Mal, um ca. 0,2 mm bis 0,8 mm, in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils 120 bewegt, um Druck auf die teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze 11 und das Beschichtungsmaterial 14 aufzubringen. Durch das Erwärmen und den Druck geliert das Beschichtungsmaterial 14 und bildet eine einheitliche und geschlossene Oberfläche.
  • 7 zeigt ein grundsätzlich fertiges Kunststoff-Formteil 10 mit einem Grundkörper 12 und einer Beschichtung 13 nach einer weitere Abkühlphase. Das Kunststoff-Formteil 10 kann nun, wie in 8 dargestellt, aus dem Formwerkzeug 100 entnommen werden.
  • Neben der dargestellten Ausführungsform lässt die vorliegende Erfindung noch weitere Gestaltungsgrundsätze zu.
  • So kann das Formwerkzeug-Oberteil 130 selbstverständlich auch als Formwerkzeug-Unterteil 120 und das Formwerkzeug-Unterteil 120 auch als Formwerkzeug-Oberteil 130 ausgestaltet sein. Der Kunststoffschmelze-Injektor 150 zum Einbringen einer Kunststoffschmelze 11 in die Kavität 110 des Formwerkzeugs 100 und/oder der Beschichtungsmaterial-Injektor 140 können auch am Formwerkzeug-Unterteil 120 angeordnet sein. Der Gegendruck, der gemäß der in den Figuren dargestellten Ausführungsform durch das Formwerkzeug-Unterteil 120 aufgebracht wird, kann auch zumindest teilweise durch ein Gasaußendruck-Verfahren aufgebracht werden. Dadurch können gezielt Einfallstellen im Kunststoff-Formteil 10 verhindert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kunststoff-Formteil
    11
    Kunststoffschmelze
    12
    Grundkörper
    12a
    erste Seitenfläche
    12b
    zweite Seitenfläche
    13
    Beschichtung
    14
    Beschichtungsmaterial
    100
    Formwerkzeug
    110
    Kavität
    120
    Formwerkzeug-Unterteil
    130
    Formwerkzeug-Oberteil
    140
    Beschichtungsmaterial-Injektor
    150
    Kunststoffschmelze-Injektor

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils (10), aufweisend die Schritte: – Einbringen einer Kunststoffschmelze (11) in eine Kavität (110) eines Formwerkzeugs (100) zum Herstellen eines Grundkörpers (12) des Kunststoff-Formteils (10) aus der Kunststoffschmelze (11), – zumindest teilweise Aushärten der Kunststoffschmelze (11), und – Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials (14) in die Kavität (110) des Formwerkzeugs (100) auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze (11).
  2. Verfahren nach dem voranstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) unter Hochdruck, insbesondere unter einem Druck von mehr als 50 bar, in die Kavität (110) eingebracht wird.
  3. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) nur auf eine Seitenfläche (12a) der zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze (11) aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) vor dem Einbringen in die Kavität (110) zur zumindest teilweise ausgehärteten Kunststoffschmelze (11) wenigstens teilweise gegenpolig, insbesondere positiv, geladen wird.
  5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) Farbpigmente aufweist, insbesondere hauptsächlich aus den Farbpigmenten besteht.
  6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) erst dann in die Kavität (110) eingebracht wird, wenn die Kunststoffschmelze (11) eine im Vergleich zu einer Kernschicht der Kunststoffschmelze (11) festere Randschicht gebildet hat.
  7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formwerkzeug (100) ein Formwerkzeug-Unterteil (120) und ein Formwerkzeug-Oberteil (130) aufweist, wobei das Formwerkzeug-Oberteil (130) vor dem Einbringen der Kunststoffschmelze (11) in die Kavität (110) in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils (120) bewegt wird und, nachdem die Kunststoffschmelze (11) sowie das staubförmige Beschichtungsmaterial (14) in die Kavität (110) eingebracht wurde, ein weiteres Mal in Richtung des Formwerkzeug-Unterteils (120) bewegt wird, um Druck auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze (11) und das Beschichtungsmaterial (14) aufzubringen.
  8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial (14) nach dem Einbringen in die Kavität (110) und auf die zumindest teilweise ausgehärtete Kunststoffschmelze (11) erwärmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, zum Erwärmen des Beschichtungsmaterials (14), das Formwerkzeug (100) während des Herstellens des beschichteten Kunststoff-Formteils (10) zumindest teilweise im Bereich des Beschichtungsmaterials (14) aufgeheizt wird.
  10. Formwerkzeug (100), das zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils (10) gemäß eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestaltet ist, aufweisend ein Formwerkzeug-Unterteil (120) und ein Formwerkzeug-Oberteil (130), zwischen welchen eine Kavität (110) herstellbar ist, wobei am Formwerkzeug-Unterteil (120) und/oder am Formwerkzeug-Oberteil (130) ein Kunststoffschmelze-Injektor (150) zum Einbringen einer Kunststoffschmelze (11) in die Kavität (110) des Formwerkzeugs (100) sowie ein Beschichtungsmaterial-Injektor (140) zum Einbringen eines staubförmigen Beschichtungsmaterials (14) in die Kavität (110) des Formwerkzeugs (100) angeordnet sind.
DE102016214466.9A 2016-08-04 2016-08-04 Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils Active DE102016214466B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016214466.9A DE102016214466B4 (de) 2016-08-04 2016-08-04 Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016214466.9A DE102016214466B4 (de) 2016-08-04 2016-08-04 Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016214466A1 true DE102016214466A1 (de) 2017-09-28
DE102016214466B4 DE102016214466B4 (de) 2023-11-09

Family

ID=59814454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016214466.9A Active DE102016214466B4 (de) 2016-08-04 2016-08-04 Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016214466B4 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3114827A1 (de) * 1981-04-11 1982-11-04 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg "verfahren zur herstellung eines bauteils in einer spritzgiessform"
DE3539088A1 (de) * 1984-11-05 1986-05-15 Dai Nippon Toryo Co., Ltd., Osaka Formverfahren fuer kunststoffe
DE4340990A1 (de) * 1993-11-05 1995-05-11 Battenfeld Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von mehrschichtigen Gegenständen
US5676901A (en) * 1992-06-19 1997-10-14 Matsushita Electric Works, Ltd. Process for resin-coating of resin moldings, resin-coating apparatus for use in the process
DE69316343T2 (de) * 1992-03-05 1998-06-10 Rover Group Verfahren zum herstellen eines formlings durch doppelspritzgiessen und ein nach diesem verfahren hergestellter formling

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3114827A1 (de) * 1981-04-11 1982-11-04 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg "verfahren zur herstellung eines bauteils in einer spritzgiessform"
DE3539088A1 (de) * 1984-11-05 1986-05-15 Dai Nippon Toryo Co., Ltd., Osaka Formverfahren fuer kunststoffe
DE69316343T2 (de) * 1992-03-05 1998-06-10 Rover Group Verfahren zum herstellen eines formlings durch doppelspritzgiessen und ein nach diesem verfahren hergestellter formling
US5676901A (en) * 1992-06-19 1997-10-14 Matsushita Electric Works, Ltd. Process for resin-coating of resin moldings, resin-coating apparatus for use in the process
DE4340990A1 (de) * 1993-11-05 1995-05-11 Battenfeld Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Spritzgießen von mehrschichtigen Gegenständen

Also Published As

Publication number Publication date
DE102016214466B4 (de) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2461925C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Lackieren von durch Spritzgießen hergestellten Formungen aus thermoplastischem Kunststoff
DE102009060689B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE2106546A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Spritz gießen von Gegenstanden aus Kunststoff
EP3024638B1 (de) Verfahren zur endkonturgetreuen herstellung mechanisch hoch belastbarer kunststoff-bauteile
EP0169322B1 (de) Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen mit grill-, gitter- oder rostartigen Bereichen, wie KFZ-Soft-faces, Spoiler, Bumper, aus einer fliessfähigen Masse
DE19755111A1 (de) Lackiertes Kunststoffteil
EP2447049A1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von Faserverbundbauteilen
DE69913132T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dünnwandigen artikels
DE102014011135A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Dekorteils
DE3709480A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum verbinden eines formteiles aus kunststoff mit einem metallelement
DE102014221423A1 (de) Verfahren zur Herstellung großer Warmumformwerkzeuge mittels eines generativen Fertigungsverfahrens
DE102016214466B4 (de) Verfahren und Formwerkzeug zum Herstellen eines beschichteten Kunststoff-Formteils
DE19938015A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Gummi-Metall-Bauteilen
EP3023214B1 (de) Spritzgusswerkzeug und verfahren zur herstellung eines spritzguss-bauteils
DE102005012106A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Bauteilen
DE102005061451A1 (de) Thermoplastisches Bauteil mit einer farbigen Dekorschicht und Verfahren zur Herstellung
DE202015105716U1 (de) Fertigungsvorrichtung
WO2019020337A1 (de) Verfahren zum herstellen eines bauteils, insbesondere für ein kraftfahrzeug, sowie bauteil
DE102014015648B4 (de) Verfahren und Werkzeug zur Herstellung eines Bauteils, Bauteil
EP3814087B1 (de) Verfahren zur herstellung eines verbundteils
DE102013222425A1 (de) Herstellverfahren CFK-Stahl-Hybrid-Bauteile und CFK-Hybrid-Bauteil/Werkzeug
EP3661719A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines verkleidungsteils eines kraftfahrzeugs, verwendung der vorrichtung
DE60214478T2 (de) Verfahren zum Anstreichen von Karosserieteilen
DE112005001243T5 (de) Mikro-Füllstoff und Spritzgießmaschine unter Verwendung desselben sowie Spritzgießverfahren für ihn
DE102017106490A1 (de) Herstellung eines formteils mit faserverstärktem träger und funktionsteilen

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R230 Request for early publication
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division