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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils, welches ein mit Vorderseite und Hinterseite ausgebildetes Trägerteil und eine auf der Vorderseite des Trägerteils aufgebrachte Deckschicht aufweist, wobei das Trägerteil aus einer ersten Kunststoffkomponente und die Deckschicht aus einer zweiten Kunststoffkomponente gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein verfahrensgemäß hergestelltes Kunststoffbauteil.
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Kunststoffbauteile betreffender Art sind insbesondere Dekorbauteile bzw. Dekorelemente, die bevorzugt im Fahrzeugbau sowohl für den Innenbereich (Interieur) als auch für den Außenbereich (Exterieur) verwendet werden. Insbesondere im Sichtbereich sind durch die Herstellung bedingte und die Ästhetik störende unschöne Erscheinungen (bspw. Verfließungen, Werkzeugdruckstellen, Spritzgrate, Nahtkanten etc.) unerwünscht.
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Die
DE 10 2016 007 944 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines polyurethanüberfluteten Bauteils durch Formung eines Grundkörpers durch Spritzgießen aus einen ersten Kunststoffmaterial, und nachfolgendem Überfluten des Grundkörpers mit einem Polyurethan in einem Spritzgießwerkzeug, wobei zur Begrenzung des Überflutungsbereichs an den Grundkörper eine Dichtung angefügt wird, die nach Entnahme des Bauteils aus dem Spritzgießwerkzeug mechanisch entfernt wird.
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Die
EP 3 552 792 A1 beschreibt ein Bauteil mit einem Trägerteil und einer Deckschicht, welche die Vorderseite des Trägerteils bedeckt und eine Sichtseite des Bauteils bildet. Beschrieben ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils, mit den Schritten:
- - Bereitstellen des Trägerteils und eines zumindest teilweise an einer Hinterseite und/oder an einem Seitenrand des Trägerteils angebrachten Elements in einer Kavität eines Spritzgusswerkzeugs, wobei das Element einen vom Seitenrand des Trägerteils seitlich vorstehenden Bereich aufweist, und
- - Einspritzen eines Beschichtungsmaterials in die Kavität, sodass das Beschichtungsmaterial zum Ausbilden einer Deckschicht die Vorderseite des Trägerteils zumindest teilweise überflutet, wobei beim Überfluten der seitlich vorstehende Bereich des Elements als Abdichtung wirkt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren anzugeben, das auf einfache Weise und mit wenig Materialverlust die Herstellung eines ästhetisch ansprechenden Kunststoffbauteils eingangs genannter Art ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Verfahren des Patentanspruchs 1. Mit dem nebengeordneten Patentanspruch erstreckt sich die Erfindung auch auf ein erfindungsgemäß hergestelltes Kunststoffbauteil. Zusätzliche Merkmale der Erfindung ergeben sich analog bzw. sinngemäß für beide Erfindungsgegenstände aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Erfindungsbeschreibung (dies schließt ausdrücklich auch beispielhaft und optional beschriebene Merkmale ein) und den Figuren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Erzeugen bzw. Vorfertigen eines Randelements aus der zweiten Kunststoffkomponente;
- - Einlegen bzw. Einbringen dieses Randelements in die (erste) Kavität eines ersten Spritzgießwerkzeugs und Erzeugen des Trägerteils durch Einspritzen der ersten Kunststoffkomponente in diese (erste) Kavität, wobei das Trägerteil an das Randelement angespritzt wird, derart, dass das Randelement auf der Vorderseite vom Trägerteil abragt bzw. vorsteht;
- - Einlegen bzw. Einbringen des Trägerteils in die (zweite) Kavität eines zweiten Spritzgießwerkzeugs und Erzeugen der Deckschicht durch Einspritzen der zweiten Kunststoffkomponente in diese (zweite) Kavität, derart, dass die zweite Kunststoffkomponente die Vorderseite des Trägerteils, zumindest einen Teilbereich dieser Vorderseite, bis an das Randelement heran überflutet, wobei das Randelement einerseits als Begrenzung (des zu überflutenden Flächenbereichs) fungiert, womit insbesondere eine nicht überspritzbare Begrenzung gemeint ist (die ein Überspritzen bzw. Überlaufen der zweiten Kunststoffkomponente verhindert), und andererseits auch als Abdichtung (der Kavität) wirkt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann weitere, im Folgenden nicht näher erläuterte Schritte und Teilschritte umfassen, bspw. die Werkezeugvor- und -nachbereitung, das Abkühlen bzw. Verfestigen, das Entformen und/oder den Teiletransfer betreffend.
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Das Trägerteil, das Randelement und die Deckschicht des erfindungsgemäß herstellten Kunststoffbauteil sind fest, d. h. unlösbar, miteinander verbunden. Das Randelement wird also zu einem integralen Element des Kunststoffbauteils. Anders als in der
EP 3 552 792 A1 beschrieben sieht die Erfindung vor, dass das Randelement (in der
EP 3 552 792 A1 als Element bzw. Dichtelement bezeichnet) und die Deckschicht aus demselben bzw. identischen (zweiten) Kunststoffmaterial gebildet sind. Dadurch gelingt einerseits die Ausbildung eines im Wesentlichen unsichtbaren Übergangs zwischen der Deckschicht und dem Randelement, sodass das Randelement als solches kaum mehr wahrnehmbar ist bzw. zum Bestandteil einer homogen erscheinenden Deckschicht wird. Mit anderen Worten, die Deckschicht schließt das Randelement mit ein, insbesondere derart, dass das Randelement quasi einen Abschlussrand der Deckschicht bildet. Andererseits kann sich eine besonders feste und beständige Verbindung, insbesondere stoffschlüssige Verbindung, zwischen der Deckschicht und dem Randelement ausbilden. Die Erfindung ist insbesondere auch für die Serienherstellung geeignet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich die zweite Kunststoffkomponente beim Überfluten (der Vorderseite des Trägerteils) spaltfrei und insbesondere auch oberflächenbündig mit dem aus der zweiten Kunststoffkomponente gebildeten Randelement verbindet, insbesondere stoffschlüssig verbindet. Der Übergang ist somit wasser- und schmutzdicht ausgebildet.
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Ferner kann als weiterer Schritt vorgesehen sein, dass (nach dem Verfestigen bzw. Aushärten) die Deckschicht als Ganzes und/oder der Übergang zwischen der Deckschicht und dem Randelement noch poliert wird, um eine besonders glatte und ästhetisch ansprechende sowie auch leicht zu reinigende Oberfläche zu erhalten.
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Bei der ersten Kunststoffkomponente handelt es sich bevorzugt um einen thermoplastischen Kunststoff, bspw. Polycarbonat (PC) und/oder AcrylnitrilButadien-Styrol (ABS). Bei der zweiten Kunststoffkomponente kann es sich ebenfalls um einen thermoplastischen Kunststoff handeln. Bei der zweiten Kunststoffkomponente handelt es sich bevorzugt um einen duroplastischen Kunststoff. Bei der zweiten Kunststoffkomponente handelt es sich insbesondere um ein PUR-Harz, bspw. ein 2K-PUR-Harz, oder ein sonstiges Harz, das beim Überfluten der Vorderseite des Trägerteils sehr dünnflüssig ist und dann aushärtet. Die zweite Kunststoffkomponente, insbesondere das PUR-Harz, kann transparent, transluzent oder auch opak sein.
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Die aus der zweiten Kunststoffkomponente gebildete Deckschicht kann ja nach Ausgestaltung des Kunststoffbauteils die gesamte Vorderseite des Trägerteils bedecken oder nur einen Teilbereich der Vorderseite. Ja nach dem wird die Vorderseite beim Überfluten vollständig oder nur teilweise überflutet. In beiden Fällen kann das aus der zweiten Kunststoffkomponente erzeugte bzw. vorgefertigte Randelement so ausgebildet und angeordnet werden, dass dieses den zu überflutenden Flächenbereich auf der Vorderseite des Trägerteils vollständig, d. h. umlaufend, oder nur abschnittsweise, d. h. partiell, begrenzt. Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass nur ein einzelnes, insbesondere einstückig ausgebildetes, Randelement vorgesehen ist bzw. verwendet wird. Gleichwirkend können auch mehrere, den zu überflutenden Flächenbereich begrenzende Randelemente (die aus der zweiten Kunststoffkomponente gebildet sind) verwendet werden. Aufgrund seiner Funktion kann das Randelement auch als Begrenzungselement oder Dichtelement bezeichnet werden.
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Das Randelement wird bevorzugt in einem der spritzgießenden Fertigung des Trägerteils vorausgehenden Schritt erzeugt, also quasi vorgefertigt. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Randelement durch Spritzgießen in einem eigens dafür vorgesehenen Spritzgießwerkzeug erzeugt bzw. vorgefertigt wird. Das spritzgegossene Randelement kann daher auch als Vorspritzling bezeichnet werden.
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Die Weiterverarbeitung des vorgefertigten, insbesondere spritzgegossenen, Randelements erfolgt insbesondere erst nachdem dieses verfestigt bzw. ausgehärtet ist. Insbesondere für den Fall, dass das Randelement aus einem Harz, bspw. einem PUR-Harz (s. o.) gebildet ist, kann auch vorgesehen sein, dass dieses beim Einlegen in das erste Spritzgießwerkzeug bzw. in die erste Kavität noch nicht vollständig ausgehärtet bzw. nur angehärtet ist. Die Aushärtung bzw. Durchhärtung erfolgt dann bevorzugt im zweiten Spritzgießwerkzeug bzw. in der zweiten Kavität. Dies kann sich günstig auf die Dichtwirkung und auf die Verbindung zwischen Deckschicht und Randelement auswirken.
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Das Randelement weist eine bevorzugte Breite von 0,8 mm bis 1,2 mm auf. Mit „Breite“ ist die Ausdehnung des Randelements in Fließrichtung der zweiten Kunststoffkomponente beim Überfluten der Vorderseite des Trägerteils gemeint. Einerseits hat sich ein solches relativ schmales Randelement hinsichtlich der vorgesehenen Begrenzungs- und Abdichtungsfunktion als ausreichend erwiesen. Anderseits weist das Randelement aber noch eine hinreichende Steifigkeit und Festigkeit auf, sodass dieses, insbesondere auch automatisiert, vergleichsweise einfach in die (erste) Kavität eingelegt werden kann.
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Das zur Erzeugung des Trägerteils verwendete erste Spritzgießwerkzeug und das zur Erzeugung der Deckschicht verwendete zweite Spritzgießwerkzeug können zu einem sogenannten Drehwerkzeug (Spritzgießwerkzeug mit Dreheinheit) zusammengefasst sein, welches wenigstens eine erste Kavität zur Erzeugung des Trägerteils und wenigstens eine zweite Kavität zur Erzeugung der Deckschicht aufweist.
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Ein erfindungsgemäß hergestelltes Kunststoffbauteil weist ein Trägerteil bzw. Trägerelement mit einer Vorderseite und einer Hinterseite sowie eine auf der Vorderseite des Trägerteils aufgebrachte bzw. die Vorderseite des Trägerteils zumindest teilweise bedeckende Deckschicht auf, wobei das Trägerteil aus einer ersten Kunststoffkomponente und die Deckschicht aus einer zweiten Kunststoffkomponente gebildet ist. Wie vorausgehend erläutert weist dieses Kunststoffbauteil auch wenigstens ein aus der zweiten Kunststoffkomponente gebildetes Randelement auf, welches quasi Bestandteil der Deckschicht ist.
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Das Trägerteil ist bevorzugt schalenartig ausgebildet und kann eine bevorzugte Dicke von 2,0 mm bis 3,0 mm aufweisen. Unabhängig davon kann die Deckschicht eine bevorzugte Dicke von 0,5 mm bis 1,0 mm aufweisen.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Randelement zumindest abschnittweise, insbesondere umlaufend, auf der Vorderseite des Trägerteils direkt (d. h. ohne Abstand) entlang des Außen- bzw. Bauteilrands des Trägerteils angeordnet ist (d. h., das Trägerteil wird dementsprechend an das Randelement angespritzt), sodass sich die das Randelement einschließende Deckschicht, insbesondere unterbrechungsfrei und/oder nahtlos (d. h. ohne sichtbare Nahtkante oder dergleichen), bis zum Außenrand des Trägerteils erstreckt und sich insbesondere über die gesamte Vorderseite des Trägerteils erstreckt.
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Bei dem Kunststoffbauteil handelt es sich bevorzugt um ein Fahrzeugbauteil, insbesondere um ein Dekorbauteile bzw. Dekorelement für den Innenbereich (Interieur) und/oder für den Außenbereich (Exterieur).
- - 1 zeigt in einer schematischen (nicht maßstabsgerechten) Schnittdarstellung ein erfindungsgemäß hergestelltes Kunststoffbauteil.
- - 2 bis 5 veranschaulichen in schematischen (nicht maßstabsgerechten) Schnittdarstellungen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung des in 1 gezeigten Kunststoffbauteils.
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Das in 1 gezeigte Kunststoffbauteil 100 weist ein schalenartiges Trägerteil 110 mit einer Hinterseite 111 und einer Vorderseite 112 auf. Auf der Vorderseite 112 ist eine Deckschicht 120 aufgebracht, welche hier die gesamte Vorderseite 112 bedeckt und zugleich die einem Betrachter zugewandte Sichtseite des Kunststoffbauteils 100 bildet. Das Trägerteil 110 ist aus einer ersten Kunststoffkomponente K1, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, gebildet. Die Deckschicht 120 ist aus einer zweiten Kunststoffkomponente K2, insbesondere einem hochwertigen PUR-Harz, gebildet, wobei die Deckschicht 120 auch aus einem anderen duroplastischen Kunststoff oder aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet sein kann.
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2 zeigt ein Spritzgießwerkzeug 200, das als Drehwerkzeug ausgebildet ist und eine Dreheinheit bzw. Drehplatte 230 mit einer ersten Kavität 210 sowie einer zweiten Kavität 220 aufweist. Das Werkzeug 200 weist ferner ein auswerferseitiges Werkzeugteil 240 auf. Gießläufe bzw. -kanäle, Kühl- und/oder Heizeinrichtungen, Entlüftungskanäle und dergleichen sind nicht dargestellt. Anstatt eines solchen Drehwerkzeugs können für die nachfolgend erläuterten Schritte auch ein erstes Spritzgießwerkzeug mit einer entsprechenden (ersten) Kavität und ein zweites Spritzgießwerkzeug mit einer entsprechenden (zweiten) Kavität verwendet werden.
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In der ersten Kavität 210 ist ein bereits vorgefertigtes Randelement 121, das aus der zweiten Kunststoffkomponente K2 gebildet ist, eingelegt. Nachdem die Kavität 210 geschlossen wurde, wird das Trägerteil 110 durch Einspritzen der ersten Kunststoffkomponente K1 erzeugt, wobei das Trägerteil 110 an das Randelement 121 angespritzt wird, sodass das Randelement 121 auf der Vorderseite 112 vom Trägerteil 110 abragt, wie in 3 und 4 gezeigt. Das Randelement 121 weist eine bevorzugte Breite B von 0,8 mm bis 1,2 mm auf.
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Anschließend wird das Trägerteil 110 zusammen mit dem Randelement 121 in die zweite Kavität 220 eingebracht. Durch Einspritzen der zweiten Kunststoffkomponente K2 wird nun die Deckschicht 120 erzeugt, wobei die zweite Kunststoffkomponente K2 die Vorderseite 112 des Trägerteils 110 bis an das Randelement 121 heran überflutet, wie in 5 gezeigt. Die Kavitätswandung drückt gegen das Randelement 121 welches dadurch quasi zwischen der Kavitätswandung und dem Trägerteil 110 dicht eingeklemmt wird und dann einerseits als Begrenzung des zu überflutenden Flächenbereichs (auf der Vorderseite 112 des Trägerteils 110) fungiert und anderseits auch als Abdichtung wirkt.
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Die bewirkte Abdichtung verhindert, dass die mitunter sehr dünnflüssige zweite Kunststoffkomponente K2 in den Werkzeugspalt S gedrückt wird. Somit kann der Aufwand für das Einarbeiten des Werkzeugs 200 im Bereich des Werkzeugspalts S verringert werden. Insbesondere erübrigt sich ein sogenanntes Tuschieren der sich im Werkzeugspalt S berührenden Werkzeugflächen (Stahl auf Stahl) zwecks Abdichtung.
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Das Randelement 121 verhindert also ein Überlaufen der zweiten Kunststoffkomponente K2. Durch entsprechende Einarbeitung des Werkzeugs 200 kann außerdem verhindert werden, dass am Randelement 121 Werkzeugdruckstellen, Spritzgrate, Überspritzer oder dergleichen entstehen.
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Wie obenstehend erläutert, kann in der zuvor beschriebenen Weise zwischen der Deckschicht 120 und dem Randelement 121 ein im Wesentlichen unsichtbarer Übergang erzeugt werden, sodass am hergestellten Kunststoffbauteil 100 das Randelement 121 als solches kaum mehr wahrnehmbar ist bzw. zum Bestandteil einer homogen erscheinenden Deckschicht 120 wird, wie auch in 1 gezeigt. Die das Randelement 121 einschließende Deckschicht 120 erstreckt sich somit quasi bis zum Außen- bzw. Bauteilrand des Trägerteils 110. Optional kann die Deckschicht 120 und/oder der Übergang zwischen der Deckschicht 120 und dem Randelement 121 noch poliert werden.
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Das Kunststoffbauteil 100 ist uneingeschränkt im Sichtbereich verwendbar, ohne dass der Übergang zwischen Deckschicht 120 und Randelement 121 abgedeckt werden muss. Die Erfindung schafft somit auch neue Freiheitsgrade für das Design bzw. hebt bislang bestehende Designeinschränkungen auf.
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Das in
1 gezeigte Kunststoffbauteil 100 hat ein gewölbtes schalenartiges Trägerteil 110, wobei die Deckschicht 120 auf der konvex gewölbten Seite des Trägerteils 110 aufgebracht ist. Die Deckschicht 120 kann aber auch auf der konkav gewölbten Seite des Trägerteils 110 aufgebracht sein. Ferner kann das Trägerteil 110 flach bzw. scheibenartig ausgebildet sein. Das Trägerteil 110 kann anstelle einer schalenartigen Ausbildung auch massiv ausgebildet sein (wie bspw. in der
EP 3 552 792 A1 gezeigt).
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kunststoffbauteil
- 110
- Trägerteil
- 111
- Hinterseite
- 112
- Vorderseite
- 120
- Deckschicht
- 121
- Randelement
- 200
- Spritzgießwerkzeug
- 210
- Kavität
- 220
- Kavität
- 230
- Drehplatte
- 240
- auswerferseitiges Werkzeugteil
