DE10255851A1 - Verfahren und Vorrichtung für ein Formen eines Artikels mit einer textilen Deckschicht - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung für ein Formen eines Artikels mit einer textilen Deckschicht

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DE10255851A1
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Terrence G Gohl
Stephen J Hawkins
Timothy Heslet
John T Kuykendall
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Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Formen eines textilbeschichteten Teils in einer Kunststoffformmaschine. Ein textiles Segment wie z. B. ein Teppichstück wird mit einem Wassernebel besprüht, bevor es in die Kunststoffformmaschine eingebracht wird. Während des Blasformens wird ein Blasformvorformling in die Form gebracht und mit Druckluft ausgedehnt, um das textilbeschichtete Teil auszubilden. Die Maschine umfasst eine Blasformmaschine und eine Sprühvorrichtung, die Wasser auf das textile Segment sprüht, bevor es in die Blasformmaschine eingebracht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kunststoffformprozess, wobei ein mit einem Teppich oder Stoff beschichteter Kunststoffartikel geformt wird.
  • Innere Kunststoffteile wie z. B. Bodenblechbereiche für Fahrzeuge werden aus einem glasgefüllten Polypropylenkunststoff in einem Blasformverfahren geformt. Solche Teile können einen im wesentlichen festen Strukturartikel aufweisen, der in einer gewünschten Form ausgebildet wird und mit einem Stück eines Teppichs verbunden wird. Die Zykluszeiten für die Herstellung dieser Stücke sind relativ lang. Durch die langen Zykluszeiten müssen viele Formen und Formmaschinen verwendet werden, um solche Teile in hohen Produktionsmengen herzustellen. Lange Zykluszeiten addieren sich zu Einrichtkosten durch die Anzahl an Werkzeugen, die erforderlich sind, und erhöhen die direkten Arbeitskosten des Prozesses.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens im Stand der Technik zum Herstellen einer Innenverkleidung mit einer Deckschicht ist in dem US-Patent Nr. 6,183,038 offenbart. Gemäß diesem Patent wird ein Kühlmittel wie z. B. Wasser durch Düsen auf die Rückseite eines Hohlraums einer Form gesprüht, um einen Träger zu kühlen. Sobald der Träger gekühlt ist, umfasst das Verfahren den Schritt eines Öffnens der Form und eines Entfernens des Trägers aus der Form. Das Türverkleidungssubstrat wird an dem Träger durch Befestigungskleber, Klebstoff, Schallwellenschweißen oder dergleichen angebracht. Während dieses Verfahren Wasser nutzt, um die Rückseite der Form zu kühlen, offenbart es kein einfaches und effektives Verfahren zum Herstellen eines mit einem Teppich beschichteten geformten Artikels.
  • Diesen und andere Probleme und Nachteile, die in dem Prozess aus dem Stand der Technik innewohnen, wendet sich die vorliegende Erfindung zu und diese sind unten zusammengefasst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Formen eines Kunststoffteils mit einer textilen Deckschicht in einer Blasformmaschine offenbart, die einen Formenhohlraum definiert. Die textile Deckschicht kann ein Stück eines Teppichs sein, der einen Flor, ein texturiertes Polypropylenylies oder einen anderen Stoff auf einer Seite hat. Das textile Segment wird mit einem Wassernebel besprüht und wird dann in die Form mit einem geheizten Blasformvorformling gebracht. Die Form wird geschlossen und der Vorformling wird mit Druckluft in der Form ausgedehnt, um gegen den Formenhohlraum und die Textilschicht zu drücken, wodurch ein textilbeschichtetes Teil mit einer gewünschten Gestalt gebildet wird. Das textilbeschichtete Teil wird aus der Form entfernt und kann beschnitten werden, um Grat zu entfernen.
  • Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung wird das textile Material vor dem Besprühen mit dem Wassernebel an einer Formbeladungsvorrichtung angebracht.
  • Gemäß eines anderen Aspektes der Erfindung wird eine Maschine für ein Blasformen eines teppichbeschichteten Artikels zur Verfügung gestellt. Die Maschine umfasst eine Blasformmaschine mit einer Form für ein Formen eines Kunststoffteils in eine gewünschte Gestalt. Eine Beladungsvorrichtung stützt ein textiles Segment wie z. B. einen Abschnitt eines Teppichs, der einen Flor auf einer Seite hat. Eine Sprühvorrichtung sprüht einen Wassernebel auf die Seite des textilen Segmentes, bevor es in die Form eingebracht wird. Ein Blasformvorformling und das befeuchtete textile Segment werden in der Form der Blasformmaschine plaziert. Die Blasformmaschine wird geschlossen, während der Blasformvorformling durch Druckluft ausgedehnt wird, um die Form zu füllen, wodurch das Kunststoffteil mit dem textilen Segment auf einer Seite ausgebildet wird. Die Wärmeübertragung durch das textile Segment wird durch den Wassernebel erleichtert, der auf das textile Segment aufgebracht wurde.
  • Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Hinblick auf die zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
  • Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines Blasformmaschine mit einer Form für ein Blasformen eines textilbeschichteten Teils und mit einer Wassernebelsprühvorrichtung, die ein textiles Segment mit Wasser besprüht, bevor es in die Blasformmaschine eingebracht wird;
  • Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Blasformmaschine, die die Wassernebelvorrichtung zeigt, die Wasser auf ein textiles Segment sprüht;
  • Fig. 3 ist eine Seitenansicht des textilen Segmentes und eines Blasformvorformlings, der in die Form vor dem Schließen der Form eingebracht wird;
  • Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die das textilbeschichtete Teil in der Form zeigt, nachdem das textilbeschichtete Teil ausgebildet wurde.
  • Im Hinblick auf Fig. 1 ist eine Formmaschine 10 mit ersten und zweiten Formelementen 12, 14 gezeigt. Die gezeigte Formmaschine ist eine Blasformmaschine. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch bei Einspritzformmaschinen oder anderen Kunststoffformmaschinen verwendet werden, die genutzt werden, um ein Kunststoffteil mit einem textilen Segment auf wenigstens einem Bereich davon auszubilden. Eine Wassernebelsprühvorrichtung 16 hat eine Mehrzahl von Düsen 18 für ein Richten eines Wassernebels auf ein textiles Segment 20, das im folgenden als ein Teppichabschnitt 20 bezeichnet wird. Der Teppichabschnitt 20 wird durch eine Beladungsvorrichtung 22 gehalten. Die Wassernebelsprühvorrichtung 16 besprüht den Teppichabschnitt 20, während er in der Beladungsvorrichtung 22 gehalten wird, bevor er in die Formmaschine 10 eingebracht wird. Die Formmaschine hat ein Temperatursteuerungsfluidzirkulationssystem 24 für ein Steuern der Temperatur des ersten Formelementes 12 auf z. B. 160° F. Die Formmaschine 10 wird mit einem Kühlsystem 26 zur Verfügung gestellt, das ein zirkulierendes Kühlmedium aufweist, welches verwendet wird, um das zweite Formelement 14 zu kühlen.
  • Im Hinblick auf Fig. 2 ist das gezeigte textile Segment ein Teppichabschnitt 20, der gezeigt ist, wenn die Wassernebelsprühvorrichtung 16 Wasser durch die Düsen 18 sprüht, während der Teppichabschnitt 20 durch die Beladungsvorrichtung 22 gehalten wird. Ein Vorformling 28, der eine geschmolzene Kunststoffmasse aufweist, z. B. 30% glasgefülltes Polypropylen, läuft aus einem oberen Teil (nicht gezeigt) in einen Hohlraum, der durch die ersten und zweiten Formelemente 12, 14 definiert ist. Der Vorformling 28 wird vorzugsweise auf eine erhöhte Temperatur, z. B. 400° F, geheizt und zwischen den Teppichabschnitt 20 und einen Formenhohlraum 30 des ersten Formelementes 12 eingebracht. Eine Formoberfläche 32 des zweiten Formelementes 14 kontaktiert den Teppichabschnitt 20.
  • Im Hinblick auf Fig. 3 sind die ersten und zweiten Formelemente 12, 14 gezeigt, bevor sie mit dem Teppichabschnitt 20 und dem Vorformling 28 geschlossen werden, die in der Form nahe der Formoberfläche 32 bzw. dem Formenhohlraum 30 gehalten werden. Der Teppichabschnitt 20 hat einen Teppichflorabschnitt 36, der mit dem Wassernebel besprüht wird und in Kontakt der Formoberfläche 32 plaziert wird. Eine Teppichrückseite 38 ist dem Vorformling 28 gegenüber. Der Vorformling 28 wird an die Teppichrückseite 38 während des Formprozesses gepresst.
  • Im Hinblick auf Fig. 4 sind die ersten und zweiten Formelemente 12, 14 gezeigt, wobei der Formenhohlraum geschlossen ist und die Elemente den Teppichabschnitt 20 mit einem blasgeformten Körper 40 enthalten, der ausgebildet ist, um die Form zu füllen. Während des Blasformens wird der Vorformling 28 mit Druckluft (z. B. 110 psi) gefüllt, was den Vorformling 28 ausdehnt und den Formenhohlraum 30 füllt, was den Teppichabschnitt 20 gegen die Formoberfläche 32 drückt. Der blasgeformte Körper 40 hat nach dem Formen eine teppichbeschichtete Oberfläche 42 und eine rückseitige Oberfläche 44, die sich der Form des Formenhohlraums 30 anpassen. Das Kühlsystem 26 kühlt die ersten und zweiten Formelemente 12, 14, bis der blasgeformte Körper 40 im wesentlichen fest ist.
  • Im folgenden wird das Blasformen beschrieben. Jedoch können die Schritte des Blasformens in verschiedenen Abfolgen ausgeführt werden. Beim Blasformen wird der Teppichabschnitt 20 (oder ein anderes textiles Segment) anfangs auf der automatischen Beladungsvorrichtung 22 plaziert und Wassernebel wird auf den Teppichflor 36 gesprüht, bevor er in die Formmaschine 10 eingebracht wird. Ein Vorformling 28 aus geschmolzenem Kunststoff tropft aus einem oberen Teil der Formmaschine 10. Die Beladungsvorrichtung 22 schafft den Teppichabschnitt 20 zu Lagestiften in der Form, die den Teppich in einer geeigneten Position in der Form während des Formprozesses halten. Die Form schließt sich und Luft wird in den Vorformling 28 geblasen, was den Vorformling ausdehnt. Wasser, das auf den Teppichflor 36 aufgebracht wird, erleichtert die Wärmeübertragung durch den Teppich und unterstützt ein Kühlen des blasgeformten Körpers 40. Der Teppich kann ein gesponnener Polyesterteppich, ein gewebter Teppich, ein texturiertes Polypropylenylies, ein Stoff oder ähnliches sein, abhängig von dem gewünschten Deckschichtmaterial des Endteils. Der Teppichflor wird zusammengedrückt, wenn sich der Vorformling ausdehnt und in Kontakt mit der Formoberfläche 32 gebracht. Die Form wird primär durch das Zirkulieren des Kühlwasser gekühlt. Der Kühlprozess wird auch durch das Wasser in dem Teppichflor erleichtert, da die Wärme von dem Vorformling das Wasser in dem Teppichflor erhitzt und von der Form als Dampf durch die Formöffnungen abgegeben werden kann. Nach dem Formprozess ist der größte Teil des Wassers, das auf den Teppichflor gesprüht wurde, entweder verdampft oder in Dampf umgewandelt. Der isolierende Effekt der teppichbeschichteten Oberfläche 42 des blasgeformten Körpers 40 wird minimiert, da das Wasser in dem Teppichflor 36 ein Wärmeübertragungsmedium zur Verfügung stellt.
  • Nachdem der blasgeformte Körper 40 ausgebildet wurde, wird er mittels der Beladungsvorrichtung 22 aus der Form gebracht und kann beschnitten werden, um etwaigen Grat zu entfernen, der während des Blasformprozesses ausgebildet wurde. Das Teil kann durch herkömmliche Messer oder Schneidevorrichtungen beschnitten werden oder kann mittels eines Wasserstrahlschneiders beschnitten werden, um Grat von dem Teil zu entfernen.
  • Der blasgeformte Körper 40 kann in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, wo ein lasttragendes hohles Element erforderlich ist, das eine teppichbeschichtete Oberfläche umfasst. Zum Beispiel kann das Verfahren verwendet werden, um Schnappkonsolen bzw. flipper panels für Fahrzeugböden oder Deckel für Frachtspeicherräume in Fahrzeugen herzustellen.
  • Während die Erfindung im Hinblick auf ein Blasformen beschrieben wurde, ist es auch möglich, dass die Wassernebelsprühvorrichtung 16 in Verbindung mit einem Einspritzformverfahren oder einem Vakuumformverfahren verwendet werden kann. Die Erfindung kann bei solchen Prozessen verwendet werden, bei denen ein Teil in einer Kunststoffformmaschine hergestellt wird, wobei ein geschmolzener Kunststoff an einen Teppichabschnitt gepresst wird und dann in der Form gekühlt wird, um ein Endteil auszubilden.
  • Während Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung zeigen und beschreiben sollen. Die Worte, die in der Beschreibung verwendet wurden, sind als Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung zu verstehen, und es ist verständlich, dass verschiedene Änderungen gemacht werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Formen eines textilbeschichteten Teils, wobei das Verfahren aufweist:
Vorsehen einer Blasformmaschine (10), die eine Form hat;
Einbringen eines geheizten Blasformvorformlings (28) in die Form;
Vorsehen eines textilen Segmentes;
Besprühen des textilen Segmentes mit einem Wassernebel, um ein befeuchtetes textiles Segment zu erzeugen;
Einbringen des befeuchteten textilen Segmentes in die Form;
Einblasen von Luft in den Vorformling (28), um den Vorformling (28) in der Form und gegen das befeuchtete textile Segment auszudehnen, um ein textilbeschichtetes Teil in einer gewünschten Gestalt auszubilden; und
Entfernen des textilbeschichteten Teils aus der Form.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiter den Schritt eines Anbringens des Textilsegmentes an einer Formbeladungsvorrichtung (22) vor dem Sprühschritt aufweist.
3. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Segment ein Teppichstück (20) ist, das einen Flor (36) hat, der auf einer Seite davon ausgebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Besprühens des textilen Segmentes weiter ein Besprühen des Flors (36) des Teppichstückes (20) aufweist.
5. Verfahren zum Formen eines beschichteten Teils, wobei das Verfahren aufweist:
Vorsehen eines Deckschichtmaterials (20), das einen Flor (36) an einer Seite davon hat;
Besprühen des Flors (36) des Deckschichtmaterials (20) mit einem Wassernebel;
Einbringen des Deckschichtmaterials (20) in eine Form;
Zuführen eines geschmolzenen Kunststoffmaterials in die Form;
Ausüben eines Druckes auf das geschmolzene Kunststoffmaterial in der Form und Bringen des Deckschichtmaterials (20) in Kontakt mit der Seite der Form, um ein beschichtetes Teil auszubilden, das eine gewünschte Gestalt hat; und
Entfernen des beschichteten Teils aus der Form.
6. Maschine für ein Blasformen eines teppichbeschichteten Artikels, welche aufweist:
eine Blasformmaschine (10) mit einer Form für ein Formen eines Kunststoffteils in eine gewünschte Gestalt;
eine Beladungsvorrichtung (22) für ein Stützen eines textilen Segmentes;
eine Sprühvorrichtung (16) für ein Sprühen eines Wassernebels auf eine Seite des textilen Segmentes, bevor das textile Segment in die Form gebracht wird;
wobei ein Blasformvorformling (28) und das textile Segment, nachdem es mit Wasser besprüht wurde, in der Form der Blasformmaschine (10) plaziert werden, die geschlossen ist, während der Blasformvorformling (28) durch Druckluft ausgedehnt wird, um die Form zu füllen, wodurch das Kunststoffteil mit dem textilen Segment auf einer Seite ausgebildet wird, und wobei eine Wärmeübertragung durch das textile Segment durch das Wasser auf dem textilen Segment erleichtert wird.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Segment ein Teppichstück (20) ist.
8. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Teppichstück (20) einen Flor (36) hat, der an einer Seite davon ausgebildet ist, und wobei die Sprühvorrichtung (16) ausgerichtet ist, um den Wassernebel auf den Flor (36) zu sprühen.
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