DE10331657A1 - Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem Kunststof und Formteil aus geschäumtem Kunststoff - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem Kunststof und Formteil aus geschäumtem Kunststoff Download PDF

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Abstract

Formteile aus geschäumtem Kunststoff werden üblicherweise mit einer Dekorschicht in Form eines vorgefertigten Halbzeuges, z. B. einem textilen Gebilde, einer Folie o. ä., konfektioniert. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Formteiles mit wenigstens einer Dekorschicht lehrt die Ausbildung der Dekorschicht aus Material, das, um es verarbeiten zu können, nicht als vorgefertigtes Halbzeug vorliegt. DOLLAR A Die Herstellung des erfindungsgemäßen Formteiles, bestehend aus einem Basisteil aus geschäumtem thermoplastischen Kunststoff, erfolgt in einer Kavität mittels Temperatur und Druck, in die zuvor, unter Ausbildung einer Schicht, das Dekormaterial in Faser-, Flock-, Granulatform o. ä. eingebracht wurde. DOLLAR A Die Effizienz dieses Verfahrens ist wesentlich höher gegenüber den bekannten. Die Formteile sind für die Innenauskleidung z. B. von Fahrzeugen bestimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht für die Verkleidung und Auskleidung von wandähnlichen Innen- und Außenflächen im Bauwesen, im Fahrzeugbau und ähnlichen Verwendungen sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Formteil.
  • Formteile aus geschäumtem Kunststoff, vornehmlich aus thermoplastischem die mit einer Dekorschicht versehen sind, sind von den unterschiedlichsten Verwendungen her seit langem aus dem Bauwesen, dem Fahrzeugbau oder ganz allgemein als hochwertige Transport- und Verpackungsmittel z.B., bekannt.
  • Formteile aus thermoplastischen Partikelschaumkunststoffen haben auf Grund ihrer stoßdämpfenden sowie ihrer schockabsorbierenden Eigenschaften im Ausbau in den unterschiedlichsten Branchen, vor allem jedoch im Fahrzeugbau, eine große Bedeutung erlangt.
  • Diese Formteile gelangen sowohl ohne oberflächenvergütende Dekorschicht als auch mit einer solchen zur Verwendung. Dies ist vor allem in der Innenausstattung, besonders im Fahrzeugbau, der Fall.
  • Für die Konfektionierung der Formteile aus geschäumtem Kunststoff mit einer oberflächenvergütenden Dekorschicht finden die unterschiedlichsten Technologien Anwendung. Wesentlich unterscheiden sich diese Technologien darin, zu welchem Zeitpunkt, so im Zuge des Formgebungsprozesses des Formteiles oder diesem nach folgend, z.B. mittels Kaschierung, die Konfektionierung erfolgt.
  • Allen bekannten Verfahren für die Herstellung gattungsgemäßer Formteile ist eigen, die oberflächenvergütende Dekorschicht wird als in sich formstabiles Halbzeug, so z.B. in Form einer Folie, eines textilen Gebildes (Vlies, Gewebe, Gewirk) oder in äquivalenter Konfiguration, mit dem Formteil verbunden. Außerhalb dieser Betrachtung sind solche Verfahren zur Erzeugung einer Dekorschicht wie die nachträgliche thermoplastische Formgebung der Oberfläche oder das Beflocken und Beschichten mit Pulver- oder Naßlacken, weil diese Verfahren fast ausschließlich auf optische und ästhetische Wirkungen abzielen.
  • Bei dem Gegenstand der nach der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, handelt es sich um ein Formteil, dem Eigenschaften eines in Sandwichbauweise hergestellten Verbundkörpers eigen sind.
  • Aus dem DE 44 06 039 C1 ist ein Formkörper, ein Formteil bekannt, bei dessen Verfahren zur Herstellung in einem ersten Verfahrensschritt ein vorgefertigter Verbund aus Trägermaterial und Partikelbeschichtung in einer Kavität positioniert werden. Der zwischen der nach dem Kavitätsinnenraum gerichteten Partikelbeschichtung und der Kavitätswandung verbleibende Hohlraum wird in einem zweiten Verfahrensschritt mit Partikeln ausgeschäumt, die aus dem selben Polymermaterial wie die Partikelbeschichtung bestehen. Als Trägermaterial wird vorzugsweise ein Polymerfilm der thermoplastisch ist oder thermisch verformbar ist, angegeben.
  • Das Trägermaterial kann auch mit einer Dekorschicht, einer Folie z.B., in entgegenge setzter Anordnung zu der nach dem Kavitätsinnenraum weisenden Partikelbeschichtung, versehen sein.
  • Die AT 235 563 beschreibt die Herstellung von Formkörpern in den Verfahrensschritten, daß expandierbarer Kunststoff in eine Kavität gefüllt wird, auf diesem eine Platte, die wohl unschwer durch eine stärkere Folie substituierbar ist, aufgelegt wird und diese Komponenten, die Platte ist selbstverständlich thermoplastisch formbar, mittels Wärmezufuhr zum Formkörper verbunden werden.
  • Den bekannten Herstellungsverfahren für Formteile mit wenigstens einer Dekorschicht ist eigen, zumindest eine Komponente des Verbundes gelangt in Form eines vorgefertigten Halbzeuges, das meist die spätere Dekorschicht vergegenständlicht, zur Verwendung im Formgebungsprozeß.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem, thermoplastischen Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht aus einem anderen Werkstoff zu vereinfachen, wesentlich effizienter zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gelöst, dessen Merkmale in dem Patentanspruch 1 angegeben sind. Ein nach dem Verfahren zur Herstellung eines Formteiles gemäß der Patentansprüche 1.–5. hergestelltes Formteil ist Gegenstand der Patentansprüche 6.–16..
  • Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Art und Weise der Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteiles aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren erübrigt es, daß auch nur eine der Komponenten des Formteiles, weder der geschäumte Kunststoff noch das/die Dekorschicht bzw. -schichten bildende Material, als vorgefertigtes Halbzeug gegeben sein müssen bzw. nur als solches verarbeitbar sind.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes Formteil aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht. Die wenigstens eine Dekorschicht, das erfindungsgemäße Verfahren lehrt auch die Herstellung von zwei Flächen bedeckenden Dekorschichten, sind mit dem geschäumten Kunststoff sowohl form- als auch kraftschlüssig verbunden. Die Verbindung bzw. die Verbindungen zwischen den Komponenten, den Materialien des Formteiles, sind unlösbarer Art.
  • Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zuerst das die Dekorschicht bildende Material in Form von Fasern, Flock, Granulat oder in dieser vergleichbarer Beschaffenheit, z.B. auch in Spanform, in die Kavität oder auf ein dieser diesbezüglich äquivalentes Band ein- bzw. aufgebracht.
  • Die Ein- bzw. Aufbringung dieses Materiales in die Kavität oder auf ein Band, das sowohl getaktet als auch kontinuierlich laufend steuerbar sein kann, erfolgt derart, daß dieses eine Fläche bedeckt bzw. bildet. Die Kavität bzw. das Band befindet sich dabei in nahezu horizontaler Position. Auch eine temporäre Arretierung dieses Materiales, z.B. mittels Elektrostatik, die zu einer Orientierung und Ausrichtung von Fasern, z.B. zu einem Flor o.ä. zusätzlich nutzbar ist, kann vorgesehen werden.
  • Verfahrensbedingt wird quantitativ dieses Material in größerer Menge, als zur Ausbildung der Dekorschicht erforderlich ist, in die Kavität oder das Band ein- bzw. aufgebracht.
  • Auf diese Schicht wird, in deren Fläche bedeckender Art, geschäumter Kunststoff in Granulat- bzw. Partikel (Bead) -form und eine weitere Schicht bildend aufgebracht. Nach Patentanspruch 2 kann dieser geschäumte Kunststoff auch in plastifizierter Form, z.B. aus einer Breitschlitzdüse eines Extruders, auf das die Dekorschicht bildende Material schichtbildend aufgebracht werden.
  • So es gilt, ein Formteil mit zwei, einer "unteren" und einer "oberen", Dekorschichten herzustellen, wird auf die bereits eingebrachten bzw. aufgebrachten Schichten, in gleichfalls flächebedeckender Weise und mit quantitativem Überschuß, die Dekorschicht bilbildendes Material, analog der Qualität im ersten Verfahrensschritt, ein- bzw. aufgebracht.
  • Nachfolgend werden diese Schichten in der Kavität bzw. dem dieser für die Verfahrensdurchführung äquivalenten Band mechanisch verdichtet und gegeneinander justiert und arretiert. Dabei kommt es in den Oberflächenbereichen der jeweiligen die Schichten bildenden Materialien zu einer Vermischung bzw. Vermengung selbiger.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird in die mechanisch komprimierten, vorgeschäumten, thermoplastischen Kunststoffpartikel Wärmeenergie in dem Umfang und unter Druck eingeleitet, daß die Kunststoffpartikel vollkommen ausschäumen, an ihren Oberflächen angeschmolzen, miteinander verschmelzen und die erzeugte Kunststoffschmelze der einzelnen Partikel in den bzw. die Oberflächenbereiche) der Schicht des Materials dringt, das die Dekorschicht bildet. Dabei wird dieses Material von der Kunststoffschmelze an der Oberfläche der Partikel partiell kraft- und formschlüssig umhüllt und ist nach dem Erkalten mit diesem unlösbar verbunden.
  • In einem für die Herstellung, für die Formung des Formteiles letzten Verfahrensschritt wird das die Dekorschicht bildende Material, das nicht mit dem geschäumten Kunststoff form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist, sowohl aus der Kavität als auch vom Formteil entfernt, wieder aufbereitet und neuerlich in den Herstellungsprozeß eingebracht. Für die Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann es der Fachmann für angezeigt erachten, die Temperatur des die Dekorschicht bildenden Materials so zu erhöhen, daß dieses mit dem geschäumten Kunststoff eine qualitativ einwandfreie form- und/oder kraftschlüssige Verbindung eingeht.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren offeriert dem Fachmann, an dem erfindungsgemäßen Formteil eine Vielzahl vom Bestimmungszweck des Formteiles ausgehende Vorkehrungen vorzusehen.
  • Vorgenannte Vorkehrungen können sowohl eingebettete Armierungen zur Erhöhung der Eigenstabilität als auch die Positionierung von Armaturen für Klimatisierung des Fahrzeuginneren oder Hilfsstoffe zur Senkung der Abbrenngeschwindigkeit, z.B. künstliche Silikate wie auch zur Erhöhung der Gebrauchswerteigenschaften sein.
  • Das erfindungsgemäße Formteil besteht im wesentlichen aus einem Verbund von einem Basiselement aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht.
  • Die Palette der für die Dekorschicht geeigneten Materialien umfaßt Naturprodukte ebenso wie auf synthetischem Weg hergestellte, auf sowohl organischer als auch anorganischer Basis.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht z.B. die Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteiles dessen eine Fläche mit einer Dekorschicht textilähnlicher Art ausgebildet ist und dessen andere Fläche demgegenüber mit einer Dekorschicht aus körnigem Material versehen ist.
  • Die Verwendung hohlzylinderähnlicher Bead's, z.B. aus PEPP, für das Basiselement führt zu einem Formteil, das sowohl von flüssigen und/oder gasförmigen Medien durchströmbar ist als auch Schall absorbiert.
  • Das erfindungsgemäß hergestellte Formteil findet vorzugsweise als Auskleidungsteil für Innenausstattungen jeglicher Art im Fahrzeugbau, in der Baubranche, dem Behälterbau und dergleichen Verwendung.
    •
  • Die Herstellung des erfindungsgemäßen Formteiles und das erfindungsgemäße Formteil werden anhand von Zeichnungen erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß hergestelltes Formteil (1) in der Ausführung, daß das Basiselement mittels zweier Dekorschichten (4, 40) zum erfindungsgemäßen Formteil konfektioniert ist.
  • 2 einen Schnitt durch die Anordnung der Materialkomponenten, deren Schichtaufbau in der Kavität (3) des Formwerkzeuges (2) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteiles (1), nach 1, vor der Versinterung des geschäumten Kunststoffes (5) mit den die Dekorschichten bildenden Materialien (4, 40). Erfindungsgemäß sind die Materialien für die Dekorschichten quantitativ im Überschuß ein- bzw. aufgebracht.
  • Das Material, das von dem plastifizierten Kunststoff nicht form- und/oder kraftschlüssig, auch stoffschlüssig ist möglich, gebunden wird, wird erfindungsgemäß rückgewonnen.
  • 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur sowohl stetigen als auch getakteten Herstellung eines erfindungsgemäßen Formteiles (1) aus dem Basiselement (5) sowie einer "unteren" und einer "oberen" Dekorschicht (4) bzw. (40) bestehend.
  • Der geschäumte und plastifizierte Kunststoff (5) ist mittels einer Breitschlitzdüse (6) auf die Dekorschicht (4) abgelegt, auf den noch plastifizierten Kunststoff wird das Material für die Dekorschicht (40) aufgebracht.
  • Diese Materialkomponenten werden unter Ausübung von Druck zum Formteil (1) geformt. Nicht mit dem Kunststoff (5) des Basiselementes verbundene Materilien für die Dekorschichten (4, 40) werden nachfolgend eliminiert, event. aubereitet und wieder in den Herstellungsprozeß eingebracht.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht aus einem anderen Werkstoff für die Verkleidung und Auskleidung von wandähnlichen Innen- und Außenflächen im Bauwesen, im Fahrzeugbau oder ähnlich, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kavität (3) eines Formwerkzeuges (2) das die Dekorschicht (4) bildende Material, auf organischer und/oder anorganischer Basis, in körnig-granulierter, faseriger, flockiger oder ähnlicher Beschaffenheit, in die Fläche des Formwerkzeuges (2) bedeckender Art und eine Schicht (4) bildend, eingebracht wird. daß auf diese Schicht (4) geschäumter Kunststoff (5) in Granulat- bzw. Partikelform, vornehmlich auf Polyolefin- oder Polystyrenbasis, auf die Fläche der unteren Schicht (4) in diese bedeckender Art und eine weitere Schicht (5) bildend aufgebracht wird, daß in der Kavität (3) die Schichten (4) und (5) beider Materialien (4) und (5) mechanisch verdichtet werden, daß in die geschlossene Kavität (3), gezielt in die aus geschäumtem Kunststoff (5) gebildete Schicht (5) Wärmeenergie, vornehmlich in Form von heißem Dampf, bis zum Verschmelzen und Restschäumen des Kunststoffgranulates bzw. der -partikel (5) miteinander sowie der partiellen Verbindung und Ansinterung mit dem die Dekorschicht bildenden Material (4) bis zur Umformung des Formteiles (1) eingeleitet wird, daß das Formteil (1) nach dem Erreichen einer hinreichenden, durch einen Kühlvorgang erlangten Eigenstabilität entformt wird, daß nicht fest mit dem geschäumten Kunststoff des Formteiles (1) verbundenes, die Dekorschicht bildendes Material (4) sowohl vom Formteil als auch aus der Kavität (3) entfernt, evtl. auf mechanische, elektrostatische o.ä. Weise und wieder aufbereitet erneut in den Fertigungsprozeß eingebracht wird,
  2. Verfahren zur Herstellung eines Formteiles aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht aus einem anderen Werkstoff für die Verkleidung und Auskleidung von wandähnlichen Innen- und Außenflächen im Bauwesen, im Fahrzeugbau, als Halbzeug, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Fläche (20), einer einem endlosen Band (20) ähnlichen Vorrichtung, das die Dekorschicht (4) bildende Material, auf organischer und/oder anorganischer Basis, in körnig-granulierter, faseriger, flockiger oder ähnlicher Beschaffenheit, in die Fläche (20) vollständig dicht bedeckender Art, eine Schicht (4) bildend, aufgebracht wird, daß die Temperatur der nach oben weisenden Oberfläche der Schicht (4), des die spätere Dekorschicht bildenden Materiales (4), in etwa der Schmelz- bzw. Plastifiziertemperatur des plastifiziertem geschäumten Kunststoffes (5) entspricht, daß auf diese Schicht (4) plastifizierter geschäumter Kunststoff (5), vornehmlich auf Polyolefin- oder Polystyrenbasis, z.B. in einem Extruder plastifiziert, mittels einer Breitschlitzdüse (6) o.ä., in vollständig flächenbedeckender Art und eine zweite Schicht (5) bildend, aufgebracht wird, daß unmittelbar nachfolgend die thermoplastisch formbare Schicht (5) aus geschäumtem Kunststoff (5) mit der Schicht des die Dekorschicht bildenden Materiales (4) unter Druckausübung, z. B. mittels eines Kaschierkalanders, einer Presse o.ä., verdichtet und zum Formteil (1) verbunden wird, daß das Formteil (1), nach Erreichen einer durch Abkühlung erzielten hinreichenden Eigenstabilität entformt wird, daß nicht fest mit dem geschäumten Kunststoff (5) des Formteiles (1) verbundenes, die Dekorschicht (4) bildendes Material sowohl vom Formteil (1) als auch der Fläche (20) entfernt, evtl. auf mechanische, elektrostatische o.ä. Weise und wieder aufbereitet in den Fertigungsprozeß eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (5) aus geschäumtem Kunststoff in Granulat- bzw. Partikelform bzw. die der Schicht (5) aus plastifiziertem geschäumten Kunststoff, die auf die jeweilige Dekorschicht, bzw. das diese bildende Material, aufgebracht wird, wesentlich stärker, dicker gegenüber der Schichtdicke der Dekorschicht (4) ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 oder nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht (5) aus geschäumtem Kunststoff in Granulat bzw. Partikelform bzw. die Schicht (5) aus plastifiziertem geschäumten Kunststoff, in spiegelsymmetrischer Anordnung zu dem jeweils darunter positionierten und in der Prozeßfolge eine Dekorschicht (4) bildenden Material, eine Schicht (40) aus Material auf organischer und/oder anorganischer Basis in körnig-granulierter, faseriger, flockiger oder ähnlicher Beschaffenheit flächendeckend vor dem Verschmelzen und Restschäumen des Kunststoffgranulates bzw. der formgebenden Druckausübung auf den plastifizierten Kunststoff aufgebracht und mit den übrigen Schichten (4) und (5) verbunden und so zum Formteil (1) geformt wird.
  5. Verfahren nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (1) aus einem Kern (5) aus geschäumtem Kunststoff (5) und mindestens zwei Flächen bedeckenden Dekorschichten (4, 40) besteht.
  6. Formteil aus geschäumtem Kunststoff mit wenigstens einer Dekorschicht für die Ver- und Auskleidung von wandähnlichen Innen- und Außenflächen im Bauwesen, im Fahrzeugbau oder ähnlich hergestellt nach einem der Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (1) aus einem Basiselement (5) aus geschäumtem Kunststoff (5) und wenigstens einer mit dem Basiselement unlösbar verbundenen Dekorschicht (4) aus Material auf organischer und/oder anorganischer Basis besteht.
  7. Formteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff (5) ein Thermoplast ist, vornehmlich auf der Basis von Polyolefinen oder Polystyrenen.
  8. Formteil nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der geschäumte Kunststoff (5) aus hohlzylindertörmigen Beads erzeugt ist.
  9. Formteil nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das die Dekorschicht (4) bildende Material partiell form- und/oder kraftschlüssig von dem geschäumten Kunststoff (5) umschlossen, mit diesem unlösbar verbunden ist.
  10. Formteil nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (1) porös, von flüssigen und/oder gasförmigen Medien durchströmbar ist.
  11. Formteil nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (1) schallabsorbierend ist.
  12. Formteil nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem in Granulat- bzw. Partikelform vorliegenden Kunststoff (5) sowie dem gemäß Anspruch 2 in plastifizierter, geschäumter Form zur Verfahrensdurchführung gelangenden Kunststoff (5) künstliche Silikate in pulvriger, granulierter Form, z.B. Natrium- oder Kaliumsilikate (Wasserglas), zur Senkung der Abbrenngeschwindigkeit bis hin zur Selbstlöschung des Formteiles (1) beigefügt sind.
  13. Formteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlichen Silikate in dem Kunststoff (5) homogen verteilt, ähnlich einem Füllstoff, eingelagert sind.
  14. Formteil nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem geschäumten Kunststoff (5) eine Armierung, z.B. ein textiles Gebilde, zur Erhöhung der Festigkeit des Formteiles eingebettet ist.
  15. Formteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das textile Gebilde, z.B. ein grobmaschiges Gewebe oder Vlies, aus Natur-, Kunststoff-, Glas- oder Metallfasern gebildet ist.
  16. Formteil nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß in den geschäumten Kunststoff (4) Füllstoffe und/oder Rezyklatmaterial homogen eingebracht sind.
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