DE102018126477A1

DE102018126477A1 - Werkzeug und Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut

Info

Publication number: DE102018126477A1
Application number: DE102018126477.1A
Authority: DE
Inventors: Benno Berger
Original assignee: Int Automotive Components Group GmbH; International Automotive Components Group GmbH
Current assignee: Int Automotive Components Group GmbH; International Automotive Components Group GmbH
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2020-04-30

Abstract

Es wird ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut vorgeschlagen, welches umfasst: eine Form mit einer Formoberfläche, einen Pulverkasten zur Aufnahme eines Kunststoffpulvers, der eine oder mehrere äußere Begrenzungswände aufweist; eine oder mehrere Trennwände zur Eingrenzung eines pulverfreien Raums, der der Formoberfläche zugewandt ist und vollständig innerhalb des Pulverkastens liegt; wobei die Begrenzungswände und die Trennwände im Gebrauch mit der Form derart koppelbar sind, dass Kunststoffpulver aus dem Pulverkasten auf die Formoberfläche aufbringbar ist und der durch die Trennwände eingegrenzte Raum pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin auszubilden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut. Die Kunststoffhaut kann zum Beispiel in der Automobilindustrie als sogenannte Slush-Haut oder andere Formhaut aus Kunststoff zur Beschichtung von Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteilen, beispielsweise zur Abdeckung von Instrumententafeln, Türpanelen oder Konsole zum Einsatz kommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Formhäute aus Kunststoff werden im Stand der Technik zum Beispiel in Rotationssinteranlagen hergestellt. Solche Anlagen umfassen in der Regel eine Form mit einer Formoberfläche, wie eine Formschale, einen Rahmen zur Fixierung der Formschale, eine Heizeinrichtung, eine Kühleinrichtung und eine Einrichtung zur Handhabung und zum Transport. Die Formschale ist häufig durch Galvanoformen aus Nickel hergestellt. Sie weist einen Produktbereich auf, der eine Formoberfläche umfasst und die Struktur des Formteils bestimmt, sowie einen Flanschbereich, mit dem sie in dem Rahmen fixiert wird. Mit Hilfe des Rahmens kann sie in einem Rotationswerkzeug gehalten oder zwischen Heizeinrichtung, Rotationswerkzeug und/oder Kühleinrichtung transportiert werden.
Zur Herstellung der Formhäute wird die Formschale aufgeheizt und anschließend wird ein Pulverkasten auf die Formschale aufgesetzt. Der Pulverkasten enthält ein Kunststoffpulver, insbesondere eines aus thermoplastischen Elastomeren, zum Beispiel auf Urethanbasis, ein PVC oder dergleichen. Die Formschale und der Pulverkasten werden gemeinsam gedreht, so dass sich das Pulver auf der erhitzen Formoberfläche niederschlägt, um eine Folie oder Haut zu bilden. Dabei schmilzt das Pulver auf der Formoberfläche, geliert und homogenisiert zu einer Haut, sodass eine homogene Kunststoffhaut mit einer geschlossenen Oberfläche erhalten wird. Wenn die Haut die gewünschte Dicke hat, wird die Form im den Werkzeug so ausgerichtet, dass überschüssiges Pulver in den Pulverkasten zurückfällt, und der Pulverkasten wird von der Form abgenommen. Anschließend kann die Formschale mit der Haut darin von ihrer Rückseite her gekühlt werden, beispielsweise durch Zuführen kalter Luft oder Besprühen mit Wasser, sodass die Formhaut aushärtet, bevor die Haut entnommen werden kann.
Derartige Formvorrichtungen sind zum Beispiel in der DE 10 2013 112865 und in der DE 10 208 026365 beschrieben.
Ferner sind Verfahren zur Herstellung zweifarbiger Kunststoff-Formhäute bekannt, wobei ein Bereich der Formoberfläche mit einer Maske abgedeckt wird, während ein Pulverkasten, der ein erstes Pulvermaterial enthält, auf die Formschale aufgesetzt wird und die Einheit aus Form und Pulverkasten gedreht wird, um einen ersten Teil der Formhaut zu bilden. Anschließend werden der Pulverkasten, der das erste Pulvermaterial enthält, und die Maske entfernt, und derselbe oder ein weiterer Pulverkasten, der ein zweites Pulvermaterial enthält, wird auf die Formschale aufgesetzt. Beim nachfolgenden nochmaligen Rotationssintern schmilzt an dem vorher freigehaltene Bereich der Formoberfläche und auf der Rückseite der schon bestehenden Formhaut das zweite Pulvermaterial an. Die beiden Pulvermaterialien können zum Beispiel unterschiedliche Farben haben. Nach Abkühlung und Entnahme der Formhaut aus dem Werkzeug erhält man auf der dem Werkzeug zugewandten und zukünftigen Außenseite eine zweifarbige Kunststoff-Formhaut. Ein Überblick über den Stand der Technik findet sich in der EP 2 077 935 .
Aus der US 5290499 ist eine Vorrichtung zum Herstellen einer Kunststoff-Formhaut bekannt, in der an dem Pulverkasten eine Art Maske angebracht ist, die senkrechte Wände der Formoberfläche im Bereich deren Außenumfang, auf denen keine Kunststoff-Formhaut ausgebildet werden soll, abdeckt, um zu verhindern, dass sich an diesen Flächen Pulver niederschlägt. Eine ähnliche Technik ist aus der CN 105459313 bekannt, in der eine Abschirmungsstruktur an die Oberfläche der erwärmten Form angelegt wird, um den Teil der Form abzudecken, in dem keine Kunststoff-Formhaut gebildet werden soll. Dadurch kann der Aufwand an Pulver reduziert werden, indem die Kunststoff-Formhaut nur dort ausgebildet wird, wo sie benötigt wird. Diese Technik bringt mit sich, dass die Maske den hohen Temperaturen an der Formoberfläche ausgesetzt ist. Dadurch kann die Maske beschädigt werden und/oder die Formoberfläche kann verschmutzen.
Ferner ist es bekannt, nach der Herstellung von Kunststoff-Formhäuten diese zu beschneiden, um sowohl die Kontur der Kunststoff-Formhaut an die beabsichtigte Anwendung anzupassen als auch um gegebenenfalls Öffnungen in der Kunststoff-Format auszubilden, zum Beispiel Öffnungen für Luftauslässe, Anzeigen, Bedienelemente oder dergleichen. Dies erfordert in der Regel eine Nachbearbeitung jeder einzelnen Kunststoff-Formhaut von Hand, wodurch der Herstellungsaufwand sehr hoch ist.
ÜBERBLICK ÜBER ERFINDUNG
Die Erfindung schlägt ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut vor, welche die oben genannten Probleme vermeiden. Insbesondere schlägt die Erfindung ein Werkzeug gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 19 vor. Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut vorgesehen, dass eine Form mit einer Formoberfläche, einen Pulverkasten zur Aufnahme eines Kunststoffpulvers, der eine oder mehrere äußere Begrenzungswände aufweist; und eine oder mehrere Trennwände zur Eingrenzung eines pulverfreien Raums, der vollständig innerhalb des Pulverkastens liegt, aufweist. Die Begrenzungswände und die Trennwände sind im Gebrauch mit der Form derart koppelbar, dass Kunststoffpulver aus dem Pulverkasten auf die Formoberfläche aufgebracht werden kann und der durch die Trennwände eingegrenzte Raum der Formoberfläche pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin als ein Endprodukt auszubilden, das keine oder keine nennenswerte Nachbearbeitung benötigt. Die Ausnehmungen werden dort gebildet, wo die fertige Kunststoffhaut Öffnungen aufweisen soll. Die Trennwände können so ausgestaltet und angeordnet werden, dass sie Ausnehmungen, die dauerhaft in der Kunststoffhaut gebildet werden sollen, präzise oder angenähert eingrenzen. Gegebenenfalls kann eine Nachbearbeitung der Art erfolgen, dass ein Umfangsrand einer Ausnehmung geglättet, begradigt, angepasst und/oder geringfügig vergrößert wird. Ausnehmungen in der Kunststoffhaut können ausgebildet werden, ohne dass eine Maske an der Formoberfläche anliegt.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass bei den aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeugen, die Tatsache, dass die Maske an der Formoberfläche anliegt, im Laufe mehrerer Produktionszyklen zu einer Verunreinigung der Formoberfläche und zu einer Beschädigung der Maske führen kann. In der Praxis wurde bisher insbesondere das aus der CN 105459313 bekannte Werkzeug eingesetzt. Die Abschirmungsstruktur wird dabei als ein Körper oder eine Paste aus Silikon auf die Form aufgebracht. Aufgrund der beim Rotationssintern auftretenden Temperaturen, in der Größenordnung von etwa 180-240 °C, kann sich die Abschirmungsstruktur durch die thermische Belastung auflösen und die Formoberfläche verschmutzen.
Die Erfindung nutzt dagegen keine an der Formoberfläche anliegende Maske oder Abdeckung, sondern sie grenzt den Raum, in dem eine Aussparung in der Kunststoff-Formhaut gebildet werden soll, durch eine oder mehrere Trennwände zur Eingrenzung eines pulverfreien Raums ab. Die Trennwände können sich vom Boden des Pulverkastens bis zu Formoberfläche erstrecken und so einen Maskenkasten innerhalb des Pulverkastens eingrenzen, oder sie können Teil eines eigenen Maskenkastens sein, der in dem Pulverkasten aufgenommen ist. Die Trennwände können auch im Inneren des Pulverkastens verfahrbar sein, um sie gegen die Formoberfläche zu drücken.
In einer Ausgestaltung ist die Form eine durch Galvanisieren hergestellte Nickelform, wie sie auf dem Gebiet der Herstellung von Kunststoff-Slush-Häuten grundsätzlich bekannt ist. Der Pulverkasten und die Trennwände können beispielsweise aus Aluminium hergestellt sein.
Das verwendete Kunststoffpulver kann zum Beispiel PVC-Pulver sein, dessen Verarbeitungstemperatur im Bereich von etwa 180-250 °C liegt. Das Pulver kann schon im unteren Temperaturbereich, von zum Beispiel 190-210 °C angeschmolzen werden, sodass es geliert und an der Formoberfläche haftet, und im oberen Temperaturbereich, von zum Beispiel 225-245 °C zur vollständigen Reaktion und Verschmelzung gebracht werden.
In einer Ausgestaltung ist der pulverfreie Raum vollständig von einem Raum zur Aufnahme des Kunststoffpulvers umgeben ist. Der durch die Trennwände eingegrenzte pulverfreie Raum liegt somit vollständig innerhalb des Pulverkastens, um eine Ausnehmung in der Kunststoffhaut zu bilden, die um ihren gesamten Umfang von Material der Kunststoffhaut umgeben ist. In einer anderen Ausgestaltung grenzen eine oder mehrere Trennwände einen pulverfreien Raum ab, der an den Außenumfang des Pulverkastens angrenzt. Der pulverfreie Raum wird dann durch eine oder mehrere Trennwände sowie durch eine äußere Begrenzungswand des Pulverkastens eingegrenzt, um eine Ausnehmung zu definieren, die an den Umfang der Kunststoffhaut angrenzt.
Wird die Kunststoffhaut zum Beispiel als Deckhaut eines Innenverkleidungsteils eines Kraftfahrzeugs verwendet, dann können die Ausnehmungen vorgesehen sein, um ein Luftauslass, eine Anzeige, ein Bedienungsfeld, einen Schalter, ein Fenster o. ä. einzugrenzen. Insofern unterscheidet sich die Erfindung auch von einem Teil des oben genannten Stand der Technik, bei dem eine mehrfarbige Kunststoffhaut in mehreren Schichten hergestellt wird, wobei eine erste Schicht nur einen Teil der Formoberfläche bedeckt und die zweite Schicht auf die Rückseite der ersten Schicht und den verbleibenden Teil der Formoberfläche aufgebracht wird. Ausnehmungen in der Kunststoffhaut als Endprodukt werden dadurch nicht gebildet.
In verschiedenen Ausgestaltungen haben die Trennwände eine Höhe von mindestens 100 mm. Die Höhe der Trennwände, gemessen von der Formoberfläche der Form ist abhängig von den Gesamtabmessungen des Werkzeugs und des Pulverkastens. Die Trennwände können sich beispielsweise von der Formoberfläche bis zum Boden des Pulverkastens erstrecken. In einer anderen Ausgestaltung sind die Trennwände Teil eines Maskenkastens, der in den Pulverkasten einbringbar oder eingebracht ist. Der Maskenkasten ist dann durch die Trennwände und durch einen zugehörigen Boden eingegrenzt. Die Trennwände sind in dieser Ausgestaltung jedenfalls ausreichend hoch, den Boden dieses Maskenkastens mit ausreichendem Abstand, zum Beispiel mindestens 100 mm, zu der Formoberfläche zu positionieren. Dadurch kann verhindert werden, dass der Boden des Maskenkastens durch die Erwärmung der Formoberfläche beschädigt wird. Ferner kann dadurch, dass der Boden des Maskenkastens immer mit Abstand zu der Formoberfläche gehalten wird, vermieden werden, dass die Formoberfläche durch den Maskenkasten verunreinigt wird.
In verschiedenen Ausgestaltungen können die Trennwände eine gleiche oder ähnliche Höhe haben wie die Begrenzungswände. In diesen Ausgestaltungen erstrecken sich die Trennwände insbesondere vom Boden des Pulverkastens bis zu Formoberfläche oder bis zu dem Boden eines eigenen Maskenkastens, der an dem Boden des Pulverkastens anliegen kann. Da der Boden des Maskenkastens in der Regel eben ist, während die Formoberfläche eine dreidimensionale Kontur hat, wird die Höhe der Trennwände, je nach ihrer Lage, abhängig von der Kontur der Formoberfläche variieren.
In verschiedenen Ausgestaltungen ist der Maskenkasten mit dem Pulverkasten verbindbar oder verbunden. Zum Beispiel kann der Maskenkasten mit dem Boden des Pulverkastens verbunden sein. Dabei kann der Boden das Maskenkastens auf dem Boden des Pulverkastens aufliegen und/oder mit dem Boden des Pulverkastens verbindbar oder verbunden sein.
Die Trennwände oder der Maskenkasten können relativ zu dem Pulverkasten innerhalb des Pulverkastens verfahrbar sein, insbesondere in einer Richtung parallel zu den Begrenzungswänden. Hierfür können zum Beispiel pneumatisch betriebene Stempel oder Ständer und zugehörigen Führungen vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausgestaltungen sind an Stirnseiten der Trennwände, die im Gebrauch der Formoberfläche zugewandt sind, Dichtungen angeordnet sind. Ferner kann die die Formoberfläche einen oder mehrere Stege aufweisen, die mit wenigstens einer der Dichtungen zusammenwirken. Die Dichtungen können beispielsweise Dichtungen aus Silikongummi oder Polyurethan sein, die im Formgussverfahren hergestellt und an die Kontur der Formoberfläche und der Trennwände angepasst sind. Wenigstens eine der Dichtungen kann eine aufblasbare Dichtung sein, die in einer Nut an der Stirnseite einer oder mehrerer der Trennwände untergebracht ist. Die Dichtung kann an ihrer Unterseite, die der Trennwand zugewandt ist, ein Schlauch aufweisen, der in die Nut eingelegt ist und der mit Druckluft oder einem anderen Druckmedium beaufschlagt werden kann, um den Schlauch aufzublasen und die Dichtung ganz oder teilweise aus der Nut heraus und gegen die Formoberfläche zu drücken. Eine solche Dichtung ist zum Beispiel in der WO 2007/071207 beschrieben.
Das erfindungsgemäße Werkzeug benötigt somit keine an der Formoberfläche flächig anliegende Maske oder Abschirmung. Die Trennwände oder der Maskenkasten sind deutlich verschleißärmer als eine anliegende Maske, und jegliche Verunreinigung der Formoberfläche durch die Abgrenzung des pulverfreien Raums kann vermieden werden.
In verschiedenen Ausgestaltungen können mehrere Trennwände vorgesehen und derart gestaltet sein, dass sie mehrere pulverfreie Räume eingrenzen, um eine Kunststoffhaut mit mehreren Ausnehmungen darin auszubilden.
Das Werkzeug kann ferner eine Verriegelungsvorrichtung zum Befestigen des Pulverkastens und der Trennwände an der Form und einer Bewegungsvorrichtung zum Bewegen, insbesondere Drehen der Form mit dem daran befestigten Pulverkasten aufweisen. Die Befestigung des Pulverkastens an der Form sowie der Trennwände bzw. des Maskenkastens an dem Pulverkasten und an der Form kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Ferner kann ein Maskenkasten auf die Oberfläche der Form aufgesetzt und z. B. durch Erzeugen eines Vakuums in dem Raum zwischen dem Maskenkasten und der Formoberfläche an der Form fixiert werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine mechanische Verriegelung des Maskenkastens an der Formoberfläche erfolgen, wobei entsprechende Verriegelungsvorrichtung zum Beispiel im Bereich unter dem Maskenkasten an der Formoberfläche, also dort, wo die Ausnehmung gebildet werden soll, angebracht sein können. Auch ist es möglich, den Pulverkasten und/oder den Maskenkasten an der Form durch Arme oder Halterungen, wie eine Schabracke, die den Pulverkasten und/oder Maskenkasten umgreift, zu fixieren
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffhaut vorgeschlagen, bei dem eine oder mehrere Trennwände in einen Pulverkasten eingebracht werden, wobei der Pulverkasten eine oder mehrere äußere Begrenzungswände aufweist und ein Kunststoffpulvers enthält, wobei die Trennwände eine pulverfreien Raum innerhalb des Pulverkastens eingrenzen, der bei Ausbildung der Kunststoffhaut der Formoberfläche einer Form zugewandt ist. Der Pulverkasten wird hierfür mit der Form derart gekoppelt, dass die Begrenzungswände und die Trennwände an der Form anliegen, wobei insbesondere die Trennwände an der Formoberfläche anliegen und der pulverfreie Raum der Formoberfläche der Form zugewandt ist. Die Form mit dem daran befestigten Pulverkasten wird in Bewegung versetzt, sodass Kunststoffpulver aus dem Pulverkasten auf die Formoberfläche gelangt, wobei der durch die Trennwände eingegrenzte Raum der Formoberfläche pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin auf der Formoberfläche auszubilden. Gegebenenfalls kann eine Nachbearbeitung der Kunststoffhaut derart erfolgen, dass der Umfangsrand einer Ausnehmung geglättet, begradigt, angepasst und/oder geringfügig vergrößert wird. Dabei entsteht jedoch im Vergleich zum Gesamt-Materialaufwand für die Kunststoffhaut nur ein geringfügiger Materialabschnitt von zum Beispiel weniger als 10 % oder weniger als 5 % oder weniger als 1 % des Gesamt-Materialaufwands. Ferner kann, wie im Stand der Technik üblich, die Kunststoffhaut durch Hinterschäumen, Lackieren oder andere Oberflächenbearbeitung behandelt werden. Wie oben dargelegt, können die Trennwände als Teil eines Maskenkastens in den Pulverkasten eingesetzt werden, oder die Trennwände können derart in den Pulverkasten eingesetzt werden, dass sie gegen einen Boden des Pulverkastens zu liegen kommen.
Figurenliste
Die Erfindung ist im Folgenden anhand verschiedener Beispiele mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut gemäß einem Beispiel; und
2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut gemäß einem weiteren Beispiel.
3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch ein Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut gemäß noch einem weiteren Beispiel.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
Das in 1 gezeigte Werkzeug umfasst eine Form 10 mit einer Formoberfläche 12 und einen Pulverkasten 14 zur Aufnahme von Kunststoffpulver 16, wobei der Pulverkasten 14 durch einen Boden 18 und Begrenzungswände 20 eingegrenzt ist. Der Pulverkasten 14 und die Form 10 können Flansche 22, 24 aufweisen, um miteinander gekoppelt zu werden. Zwischen den Flanschen 22, 24 kann eine (nicht gezeigte) Dichtung vorgesehen sein. Die Form 10 kann an dem Pulverkasten 14 mittels einer Klemmvorrichtung oder einer Halterung, z.B. einer Schabracke, befestigt werden. Die Form 10 kann zum Beispiel eine durch Galvanisieren hergestellte Nickelschale sein, und der Pulverkasten 14 kann zum Beispiel aus Aluminium oder Edelstahl hergestellt sein.
Das Werkzeug umfasst ferner eine oder mehrere Trennwände 26, 28 zur Eingrenzung eines oder mehrerer pulverfreie Räume 30, 32, die vollständig innerhalb des Pulverkastens 14 liegen. Die in der Schnittdarstellung der Figur gezeigten Trennwände 26, 28 können jeweils durch eine umlaufende, den zugehörigen pulverfreien Raum 30, 32 eingrenzende Wand gebildet sein; oder die pulverfreien Räume 30, 32 können durch mehrere aneinandergefügte Wandabschnitte eingegrenzt sein. Ferner können je nach der Anzahl, Größe und Form der in der Kunststoffhaut zu bildenden Ausnehmungen mehr oder weniger Trennwände an verschiedenen Positionen innerhalb des Pulverkastens 14 angeordnet werden.
In dem in 1 gezeigten Beispiel sind die Trennwände 26, 28 zwischen dem Boden 18 des Pulverkastens 14 und der Formoberfläche 12 der Form 10 eingespannt. An der Formoberfläche 12 liegen sie über Dichtungen 34, 36 an. Die Dichtungen 34, 36 können beispielsweise Dichtungen aus Silikongummi oder Polyurethan sein, die im Formgussverfahren hergestellt und an den Stirnenden der Trennwände 26, 28 angebracht sind. Wenigstens eine der Dichtungen kann eine aufblasbare Dichtung sein, die in einer Nut (nicht gezeigt) an der Stirnseite einer der Trennwände 26, 28 fixiert ist. Die Dichtung 34, 36 kann an ihrer Unterseite, die der Trennwand 26, 28 zugewandt ist, ein Schlauch aufweisen, der in die Nut eingelegt ist und der mit Druckluft oder einem anderen Druckmedium beaufschlagt werden kann, um den Schlauch aufzublasen und die Dichtung ganz oder teilweise aus der Nut heraus und gegen die Formoberfläche 12 zu drücken.
Die Trennwände 26, 28 können an dem Boden 18 des Pulverkastens 14 fixiert, zum Beispiel angeschraubt sein.
Zur Herstellung der Kunststoffhaut wird zunächst die Form 10 erwärmt. Dann wird der Pulverkasten 14 mit der Form 10 derart gekoppelt, dass die Begrenzungswände 20 über den Flansch 24 an dem Flansch 22 anliegt und die Trennwände 26, 28 an der Formoberfläche 12 der erwärmten Form 10 anliegen und daran fixiert sind. Die Form 10 mit dem daran befestigten Pulverkasten wird in Bewegung versetzt, sodass Kunststoffpulver 16 aus dem Pulverkasten 14 auf die Formoberfläche gelangt, wobei der durch die Trennwände 26, 28 eingegrenzte Raum 30, 32 pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin auf der Formoberfläche 12 auszubilden. Hierbei kommen die Grundsätze und Techniken des Rotationssinterverfahrens zum Einsatz, die oben im Einleitungsteil beschrieben sind:
Dass Kunststoffpulver umfasst insbesondere ein thermoplastisches Elastomer, zum Beispiel auf Urethanbasis, ein PVC oder dergleichen. Die Form wird daher auf eine Temperatur der Größenordnung von etwa 180-240 °C aufgeheizt, wobei die Temperatur der Formoberfläche während der verschiedenen Prozessabschnitte ein Temperaturprofil durchlaufen kann. Die Formschale 10 und der Pulverkasten 14 werden gemeinsam gedreht, so dass sich das Pulver auf der erhitzen Formoberfläche 12 niederschlägt, wobei die pulverfreien Räume 30, 32 ausgespart sind, um eine Folie oder Haut mit entsprechenden Ausnehmungen darin zu bilden. Dabei schmilzt das Pulver auf der Formoberfläche, außer in den ausgesparten Bereichen, geliert und homogenisiert zu einer Haut, sodass eine homogene Kunststoffhaut mit einer geschlossenen Oberfläche und entsprechenden Ausnehmungen erhalten wird. Wenn die Haut die gewünschte Dicke der fertigen Kunststoffhaut als Endprodukt hat, wird die Form im den Werkzeug so ausgerichtet, dass überschüssiges Pulver in den Pulverkasten 14 zurückfällt, und der Pulverkasten 14 wird von der Form 10 abgenommen. Anschließend kann die Formschale mit der Haut darin von ihrer Rückseite her gekühlt werden, beispielsweise durch Zuführen kalter Luft oder Besprühen mit Wasser, sodass die Formhaut aushärtet, bevor die Haut entnommen werden kann.
Ergänzend wird auf die obige Beschreibung Stand der Technik und der Erfindung Bezug genommen. Soweit dies nicht zu Widersprüchen führt, werden die bekannten Grundsätze der Rotationsinter-Technik auch bei der Erfindung eingesetzt.
2 zeigt in schematische Schnittdarstellung ein weiteres Beispiel eines Werkzeugs gemäß der Erfindung. Der Pulverkasten 14 und die Form 10 können denen des Beispiels der 1 entsprechen, auf deren Beschreibung Bezug genommen wird.
Anders als in 1 sind Trennwände 40, 42 zur Eingrenzung eines oder mehrerer pulverfreien Räume jeweils Teil eines Maskenkastens 44, 46, wobei jeder Maskenkasten auch einen Boden 48, 50 aufweist. Der Maskenkasten 44 liegt im Betrieb über eine Dichtung 52 an der Formoberfläche 12 an, und der Maskenkasten 46 liegt im Betrieb über eine Dichtung 54 an der Formoberfläche 12 an. Die Maskenkästen liegen vollständig innerhalb des Pulverkastens 14. In Bezug auf die Dichtungen 52,54 gilt das oben mit Bezug auf 1 zu den Dichtungen 34, 36 Gesagte.
In verschiedenen Ausgestaltungen ist der Maskenkasten mit dem Pulverkasten verbindbar oder verbunden. Dabei kann der Boden das Maskenkastens auf dem Boden des Pulverkastens aufliegen und/oder mit dem Boden des Pulverkastens verbindbar oder verbunden sein. Der Maskenkasten 44, 46 kann auch innerhalb des Pulverkastens 16 verfahrbar sein, um ihn gegen die Formoberfläche 12 zu drücken. In 2 sind schematisch verfahrbare Stempel oder Ständer 56, 58 dargestellt, an deren oberen Ende die Maskenkästen 44, 46 gegenüber dem Boden 18 des Pulverkastens 14 abgestützt sind, um die Trennwände 40, 42 gegen die Formoberfläche 12 zu drücken. In der folgenden Beschreibung ist die Bezeichnung „Stempel“ verwendet, wenn diese mit einem eigenen Hubmechanismus gekoppelt sind; die Bezeichnung „Ständer“ ist gewählt, wenn sie nur der Führung und Abstützung des Maskenkastens dienen, aber ein zusätzlicher Hubmechanismus vorgesehen ist.
Die Stempel oder Ständer 56, 58 sind jeweils in einem Führungsrohr 60, 64 gehalten und geführt, wobei Balgendichtungen 62, 66 zwischen den Führungsrohren 60, 64 und den jeweils oberen Enden der Stempel oder Ständer 56, 58 angebracht sind, um zu verhindern, dass Pulver in den Stütz-Mechanismus eindringt. Stempel 56, 58 können pneumatisch betrieben sein (in der Figur nicht dargestellt), um sie aus den Führungsrohren 60, 64 anzuheben und gegen die Maskenkästen 44, 46 zu drücken. Alternativ kann ein zusätzlicher Hubmechanismus vorgesehen sein, wobei dann Ständer 56,58 nur der Bewegungsführung der Maskenkästen 44, 46 dienen, um sicherzustellen, dass diese mit gleichmäßigem Druck und ohne Verkannten gegen die Oberfläche 12 der Form 10 gedrückt werden.
Eine ähnliche Ausgestaltung des Werkzeugs mit nur einem Maskenkasten 44 ist in 3 dargestellt. Entsprechende Teile sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und nicht nochmals im Einzelnen beschrieben. Auf die Beschreibung der 1 und 2 wird Bezug genommen.
In der Ausgestaltung der 3 ist der Maskenkasten 44 am Boden 18 des Pulverkastens 14 über zwei Ständer 56', 58' abgestützt, die ähnlich wie die Stempel/Ständer 56, 58 der 2 gestaltet sein können und keinen eigenen Hubantrieb aufweisen. Die Ständer 56', 58' sind jeweils in einem Führungsrohr 60', 64' gehalten und geführt, wobei Balgendichtungen 62', 66' zwischen den Führungsrohren 60', 64' und den jeweils oberen Enden der Ständer 56`, 58' angebracht sind, um zu verhindern, dass Pulver in die Führungsrohre eindringt.
Zum Anheben des Maskenkastens 44 ist ein weiterer, pneumatisch betriebener Stempel 70 vorgesehen, der in einem pneumatischen Druckzylinder 72 gelagert ist. Das obere Ende des Stempels 70 ist mit dem Druckzylinder 72 über eine Balgendichtung 74 gekoppelt, um zu verhindern, dass Pulver in den Mechanismus eindringt. Um den Maskenkasten 44 gegen die Oberfläche 12 der Form 10 zu drücken, kann der Druckzylinder 72 mit Druckluft beaufschlagt werden, um den Stempel 70 aus dem Druckzylinder 72 anzuheben und gegen den Boden des Maskenkastens 44 zu drücken. Die Ständer 56', 58' folgen dieser Bewegung, führen den Maskenkasten 44 und stellen sicher, dass dieser angehoben wird, ohne zu verkannten, und mit gleichmäßigem Druck gegen die Oberfläche 12 der Form 10 gedrückt wird.
In verschiedenen Ausgestaltungen können für jeden Maskenkasten ein oder mehrere zum Beispiel magisch betriebene Stempel und/oder ein oder mehrere verfahrbar Ständer ohne eigenen Antrieb vorgesehen sein.
Das Werkzeug kann ferner eine Verriegelungsvorrichtung zum Befestigen des Pulverkastens 14 an der Form 10 und einer Bewegungsvorrichtung zum Bewegen, insbesondere Drehen der Form 10 mit dem daran befestigten Pulverkasten 14 aufweisen. Die Befestigung des Pulverkastens 1 an der Form 10 sowie der Trennwände bzw. des Maskenkastens an dem Pulverkasten 14 und an der Formoberfläche 12 kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig erfolgen. Ferner kann ein Maskenkasten 44, 46 auf die Oberfläche 12 der Form aufgesetzt und z. B. durch Erzeugen eines Vakuums in dem Raum zwischen dem Maskenkasten 44, 46 und der Formoberfläche 12 an der Form 10 fixiert werden. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine mechanische Verriegelung des Maskenkastens 44, 46 an der Formoberfläche 12 erfolgen, wobei entsprechende Verriegelungsvorrichtungen zum Beispiel im Bereich unter dem Maskenkasten an der Formoberfläche, also dort, wo die Ausnehmung gebildet werden soll, angebracht sein können.
In Bezug auf das Herstellungsverfahren zur Ausbildung der Formhaut mit Ausnehmungen gilt das oben in Bezug auf 1 Gesagte. Die Grundsätze der Erfindung sind auch auf die Herstellung einer mehrfarbigen Kunststoffhaut anwendbar, wobei auch in der mehrfarbigen Kunststoffhaut Ausnehmungen dort ausgebildet werden, wo die fertige Kunststoffhaut Öffnungen aufweisen soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013112865 [0004]
DE 10208026365 [0004]
EP 2077935 [0005]
US 5290499 [0006]
CN 105459313 [0010]
WO 2007/071207 [0020]

Claims

Werkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut umfassend eine Form mit einer Formoberfläche, einen Pulverkasten zur Aufnahme eines Kunststoffpulvers, der eine oder mehrere äußere Begrenzungswände aufweist; eine oder mehrere Trennwände zur Eingrenzung eines pulverfreien Raums, der der Formoberfläche zugewandt ist und vollständig innerhalb des Pulverkastens liegt; wobei die Begrenzungswände und die Trennwände im Gebrauch mit der Form derart koppelbar sind, dass Kunststoffpulver aus dem Pulverkasten auf die Formoberfläche aufbringbar ist und der durch die Trennwände eingegrenzte Raum pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin auszubilden.
Werkzeug nach Anspruch 1, wobei der pulverfreie Raum vollständig von einem Raum zur Aufnahme des Kunststoffpulvers umgeben ist.
Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trennwände eine Höhe von mindestens 100 mm haben.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennwände eine gleiche oder ähnliche Höhe haben wie die Begrenzungswände.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennwände Teil eines Maskenkastens sind, der in den Pulverkasten einbringbar oder eingebracht ist.
Werkzeug nach Anspruch 5, wobei der Maskenkasten mit dem Pulverkasten verbindbar oder verbunden ist.
Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Maskenkasten mit einem Boden des Pulverkastens verbindbar oder verbunden ist.
Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Maskenkasten einen Boden aufweist, der auf einem Boden des Pulverkastens aufliegt und/oder mit dem Boden des Pulverkastens verbindbar oder verbunden ist.
Werkzeug nach Anspruch 5, wobei der Maskenkasten im Gebrauch durch die Trennwände und einen Abschnitt eines Bodens des Pulverkastens, an dem die Trennwände anliegen, gebildet ist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennwände relativ zu dem Pulverkasten verfahrbar sind.
Werkzeug nach Anspruch 10, wobei die Trennwände relativ zu dem Pulverkasten in einer Richtung parallel zu den Begrenzungswänden verfahrbar sind.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an Stirnseiten der Begrenzungswände und der Trennwände, die im Gebrauch der Formoberfläche zugewandt sind, Dichtungen angeordnet sind.
Werkzeug nach Anspruch 12, wobei die Formoberfläche Stege aufweist, die mit wenigstens einer der Dichtungen zusammenwirken.
Werkzeug nach Anspruch 12 oder 13, wobei wenigstens eine der Dichtungen eine aufblasbare Dichtung ist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, das keine an der Formoberfläche flächig anliegende Maske aufweist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der durch die Trennwände eingegrenzte Raum einen Boden aufweist, welcher im Gebrauch der Formoberfläche gegenüberliegt und zu dieser einen Abstand von mindestens Y mm aufweist.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Trennwände vorgesehen und derart gestaltet sind, dass sie mehrere pulverfreie Räume eingrenzen, um eine Kunststoffhaut mit mehreren Ausnehmungen darin auszubilden.
Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Verriegelungsvorrichtung zum Befestigen des Pulverkastens und der Trennwände an der Form und einer Bewegungsvorrichtung zum Bewegen, insbesondere Drehen der Form mit dem daran befestigten Pulverkasten.
Verfahren zum Herstellen einer Kunststoffhaut, wobei eine oder mehrere Trennwände in einen Pulverkasten eingebracht werden, wobei der Pulverkasten eine oder mehrere äußere Begrenzungswände aufweist und ein Kunststoffpulvers enthält, wobei die Trennwände einen pulverfreien Raum innerhalb des Pulverkastens eingrenzen; wobei der Pulverkasten mit einer Form derart gekoppelt wird, dass die Begrenzungswände und die Trennwände an der Form anliegen und der pulverfreie Raum einer Formoberfläche der Form zugewandt ist; die Form mit dem daran befestigten Pulverkasten in Bewegung versetzt wird, sodass Kunststoffpulver aus dem Pulverkasten auf die Formoberfläche gelangt, wobei der durch die Trennwände eingegrenzte Raum der Formoberfläche pulverfrei bleibt, um eine Kunststoffhaut mit Ausnehmungen darin auf der Formoberfläche auszubilden.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Trennwände als Teil eines Maskenkastens in den Pulverkasten eingesetzt werden oder die Trennwände derart in den Pulverkasten eingesetzt werden, dass sie gegen einen Boden des Pulverkastens zu liegen kommen.