DE19808026A1 - Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Formteilen, insbesondere Autodächern, und Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Kunst­ stoff-Formteilen sind bereits allgemein bekannt.

So ist in der DE-Auslegeschrift 11 07 396 ein Verfahren zum Herstellen von verstärkten bzw. versteiften Kunst­ stoff-Formteilen im Spritzgießverfahren vorbeschrieben, bei dem zunächst in einen Hohlraum einer Form Gewebe, Faserfilz oder dergleichen eingelegt und dann, nach dem Schließen der Form, Kunststoff in zähflüssigem Zustand in den Formhohlraum eingebracht wird. Dabei durchdringt der Kunststoff die eingelegten Materialien und drückt diese an eine oder beide Wandungen der Form.

Unbefriedigend bei den nach diesem Verfahren hergestell­ ten Formteilen ist, daß deren Oberflächen eine jeden­ falls hohen Anforderungen nicht genügende Beschaffenheit aufweisen. Insbesondere genügt die Oberflächenbeschaffen­ heit der nach dem vorstehend erläuterten Verfahren herge­ stellten Formteile nicht den an Autodächer zu stellenden Anforderungen.

Ferner ist aus der DE-Offenlegungsschrift 39 13 400 ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus glasfaser­ verstärktem Kunststoff vorbekannt, wobei es sich insbe­ sondere um Aufbauten für Kraftfahrzeuge handelt. Bei diesem Verfahren wird in eine Formhälfte einer zweitei­ ligen Form eine Glasfasermatte eingelegt, die auf der zur Oberfläche des fertigen Formteils hinweisenden Seite mit einem thermoplastischen Halbzeug, zum Beispiel einer Folie, verbunden ist, und nach dem Schließen der Form wird in letztere ein Harzgemisch eingebracht, das wäh­ rend des Füllvorganges mit Treibmitteln und Isozyanaten versetzt wird. Nach dem Abgießen des Formteils bildet das mit der Glasfasermatte verbundene thermoplastische Halbzeug, bei dem es sich insbesondere um eine Folie handelt, die Oberfläche des fertigen Formteils.

Zwar sollen mit diesem Verfahren Formteile aus Kunst­ stoff mit attraktiven Oberflächen herstellbar sein, aber auch diese Oberflächen genügen nicht den Anforderungen, die beispielsweise an sogenannte Hardtops für Autos zu stellen sind. Darüber hinaus ist das vorbekannte Verfah­ ren aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Herstellen von Kunststoff-Formteilen, insbe­ sondere sogenannter Hardtops, anzugeben, das im Verfah­ rensablauf einfach ist und mit dem Kunststoff-Formteile herstellbar sind, die eine hoch präzise und spiegelglatte Oberfläche aufweisen. Ferner soll durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des vorgenannten Ver­ fahrens geschaffen werden.

In verfahrenstechnischer Hinsicht ist die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem in einem ersten Arbeitszyklus ein Schaumkern, der aus Polyurethan­ schaum mit in diesen eingebetteten Verstärkungseinlagen besteht, hergestellt und in einem zweiten Arbeitszyklus der Schaumkern mit einer Beschichtung versehen wird, in­ dem der vorgefertigte Schaumkern in eine Form eingebracht, in dieser mit der zu beschichtenden Seite präzise beab­ standet von einem Boden der Form gehaltert und dann der Hohlraum zwischen dem Formboden und dem Schaumkern bis zur vollständigen Auffüllung mit flüssigem Polyurethan geflutet wird.

Charakteristisch für die Erfindung ist mithin die Vor­ fertigung eines Schaumkerns und dessen anschließende Beschichtung in einem zweiten Arbeitsgang, in dem ein Formhohlraum zwischen der zu beschichtenden Seite des Schaumkerns und dem Boden einer den Schaumkern aufnehmen­ den Form mit flüssigem Polyurethan blasenfrei ausgefüllt wird. Die oberseitige Beschichtung des Schaumkerns ist vollkommen blasenfrei, innig mit der Oberfläche des vor­ gefertigten Schaumkerns verbunden und weist eine völlig spiegelglatte Oberfläche auf, wofür natürlich eine ent­ sprechende Beschaffenheit des Bodens der Form Voraus­ setzung ist.

Zweckmäßigerweise ist vor dem Schließen der Form mit den vom Formboden präzise beabstandet gehalterten Schaumkern der Formboden mit einem geeigneten Trennspray einzusprühen, damit das Öffnen der Form und das Entnehmen des fertigen Formteils erleichtert wird.

Im Rahmen der Erfindung werden zum Zwecke der Herstellung eines im zweiten Arbeitszyklus zu beschichtenden Schaum­ kerns in den Formhohlraum eines Unterteils einer zweitei­ ligen Kernform nacheinander eine Glasfasermatte, eine Ab­ standsmatte, bei der es sich insbesondere um ein Polyamid­ vlies handeln kann, und auf die Abstandsmatte eine weitere Glasfasermatte eingelegt, worauf Polyurethanschaum in die offene Form eingebracht und dann die Form mittels einer Patrize abgedeckt wird, wodurch der Kern in die durch die Form vorgegebene Gestalt gebracht wird.

Die Herstellung eines Kern in der vorstehend erläuterten Weise ist einfach und kostengünstig, wobei es angesichts der in einem zweiten Arbeitszyklus vorzunehmenden Be­ schichtung der Oberseite nicht auf eine besonders prä­ zise Oberflächenausbildung des Schaumkerns ankommt, weil etwaig vorhandene Unregelmäßigkeiten durch das in Form flüssigen Polyurethans eingesetzte Beschichtungsmaterial ausgeglichen werden.

Häufig besteht die Forderung, daß Kunststoff-Formteile der hier in Rede stehenden Art mit metallischen Verstär­ kungseinlagen oder auch Anschlußelementen ausgerüstet sind. Im Rahmen der Erfindung gelingt die Ausstattung der Kunststoff-Formteile mit derartigen Einlagen, indem diese bei der Kernherstellung vor dem Einbringen von Polyurethanschaum in die Kernform lagerichtig eingelegt und dann eingegossen werden.

Bei der Herstellung des Schaumkerns kann auch die von der in einem zweiten Arbeitszyklus zu beschichtenden Oberfläche abgewandte Kernoberfläche mit einer Textil­ struktur, etwa einer Gewebebahn, ausgerüstet werden, indem vor dem Einlegen der ersten Glasfasermatte in die Kernform eine Textilstruktur eingelegt oder nach dem Abdecken der Abstandshaltematte mit einer Glasfasermatte auf letztere die Textilstruktur aufgebracht wird.

Nachdem Formen zum Herstellen von Schaumkernen allgemein bekannt sind, beschränkt sich die Erfindung hinsichtlich der in vorrichtungstechnischer Hinsicht gestellten Aufgabe auf die Schaffung einer Vorrichtung zum einseitigen Be­ schichten eines vorgefertigten Schaumkerns. Die insoweit gestellte Aufgabe ist durch eine Vorrichtung gelöst, die aus einem Formunterteil mit einem durch einen Formboden begrenzten Formhohlraum und aus einem Formoberteil be­ steht, das eine der Kontur des Kunststoff-Formteils ange­ paßte Aufnahmekontur besitzt und mit Mitteln zum Aufneh­ men eines Schaumkerns derart ausgerüstet ist, daß bei geschlossener Form der Schaumkern unter Ausbildung eines Spaltes präzise beabstandet vom Formboden des Formunter­ teils gehaltert ist.

Bei einer derartigen Form gelingt durch das Fluten des zwischen einem am Formoberteil gehalterten Schaumkern und dem Formboden des Formunterteils ausgebildeten Spaltes mit flüssigem Polyurethan in einfacher Weise eine Beschich­ tung der bei geschlossener Form zum Formboden hinweisenden Oberseite des Schaumkerns.

Zweckmäßigerweise erstreckt sich im Bereich einer Teilungs­ fuge zwischen dem Formunterteil und dem Formoberteil bei geschlossener Form ein Kanal, der in dem sich zwischen einem am Formoberteil aufgenommenen Schaumkern und dem Formboden des Formunterteils ausgebildeten Spalt ausmün­ det und zum Zuführen von flüssigem Polyurethan in den Spalt dient.

Die Mittel zum Haltern eines Schaumkerns an der Aufnahme­ kontur des Formoberteils umfassen mit einem vorgefertig­ ten Schaumkern fest, jedoch lösbar verbindbare Losteile, die in sich von der Aufnahmekontur des Formoberteils in dieses hineinerstreckende Ausnehmungen einsetzbar und mit dem Formoberteil verspannbar sind.

Anhand der beigefügten Zeichnung sollen nachstehend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß hergestellten Kunststoff-Formteils und dessen Herstellung sowie der Verfahrensdurchführung dienende Vorrichtungen erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 ein Querschnitt durch ein als Hardtop ausgebil­ detes Autodach,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,

Fig. 3 in einer Ansicht wie in Fig. 2 einen vorgefer­ tigten Schaumkern, der auf seiner konvexen Außenseite noch zu beschichten ist,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine aus einer Patrize und einem Formoberteil bestehende Form zum Her­ stellen von Schaumkernen,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine aus einem Formun­ terteil und einem Formoberteil bestehende Form, mit einem in dieser aufgenommenen Schaumkern, dessen zu beschichtende Oberfläche präzise be­ abstandet vom Boden des Formunterteils gehaltert ist,

Fig. 6 das Formoberteil der in Fig. 5 veranschaulich­ ten Form für sich allein mit einem an diesem aufgenommenen Kern vor dem Absenken auf das Formunterteil und

Fig. 7 in einer vergrößerten Ausschnittansicht die Halterung des Schaumkerns am Formoberteil der in Fig. 5 dargestellten Form.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 in Querschnittansichten dar­ gestellten Kunststoff-Formteil handelt es sich um ein wahlweise demontierbares Autodach 10, ein sogenanntes "Hardtop". Das Formteil besteht aus einem vorgefertigten Schaumkern 11 und einer oberseitigen Polyurethanbeschich­ tung 12, die nach der Herstellung des Schaumkerns 11 auf diesen in einem zweiten Arbeitsgang aufgebracht wird.

Der in Fig. 3 in einer ausschnittsweisen Schnittansicht gezeigte Schaumkern 11 umfaßt je eine innere und äußere Glasfasermatte 13, 14 sowie eine zwischen letzteren auf­ genommene Abstandshaltematte 15, bei der es sich insbe­ sondere um ein Polyamidvlies handeln kann. Eingebettet sind die innere und äußere Glasfasermatte und die zwi­ schen diesen aufgenommene Abstandshaltematte in Polyure­ thanschaum 16. Im Bereich der äußeren Längsränder sind in den Schaumkern 11 Winkelprofile 17 als versteifende Metalleinlagen eingegossen. Im übrigen sind die Längs­ ränder des Schaumkerns 11 in der Weise profiliert, daß eine mittlere längslaufende Nut 18 auftritt und ein in­ nenseitiger Randflansch 19 vorspringt.

Hergestellt wird der Schaumkern 11 unter Verwendung der in Fig. 4 dargestellten Form 20, die aus einem Formunter­ teil 21 mit einem Formhohlraum 22, der einen jeder kon­ vexen Oberseite des Schaumkerns 11 entsprechenden Form­ boden 23 besitzt, und aus einer Patrize 24 mit einer der konkaven Seite des Schaumkerns 11 angepaßten Kontur 25 besteht. Die Herstellung des Schaumkerns 11 erfolgt in der Weise, daß in den Formhohlraum 22 des Formunterteils 21 zunächst eine Glasfasermatte 14 eingelegt, dann die Ab­ standshaltematte 15, etwa ein Polyamidvlies oder eine andere geeignete Abstandshaltematte eingebracht und letztere schließlich mittels einer weiteren Glasfaser­ matte 13 abgedeckt wird. Ferner werden die der Verstei­ fung der seitlichen Längsränder des Schaumkerns 11 die­ nenden Metalleinlagen 17 in die Form eingelegt. Danach wird Polyurethanschaum in vorbestimmter Menge in den offenen Formhohlraum 22 eingebracht und dann die Form mittels der Patrize 24 geschlossen. Dabei erzeugt die der konkaven Innenseite des Schaumkerns 11 entsprechende Kontur 25 die geforderte Gestalt des Schaumkerns 11. Nach dem Aushärten und Wegnahme der Patrize 24 kann der fertige Schaumkern 11 der Form entnommen werden.

Das oberseitige Beschichten des vorgefertigten Schaum­ kerns 11 erfolgt ebenfalls in einer zweiteiligen Form 30, die in Fig. 5 gezeigt ist und aus einem Formunterteil 31 und einem Formoberteil 32 besteht. Zwischen dem Formun­ terteil 21 und Formoberteil 22 befindet sich ein Form­ hohlraum, welcher der Kontur des mit seiner konvexen Oberfläche nach unten weisenden Schaumkerns 11 zuzüglich der geforderten Dicke der Beschichtung 12 entspricht. Geteilt sind die beiden Formhälften 31, 32 in einer dem äußeren Längsrand des Schaumkerns 11 entsprechenden Teilungsfuge 34. Wenigstens auf einer Seite erstreckt sich im Bereich der Teilungsfuge 34 ein Kanal 35 in den Formhohlraum hinein, der zum Einbringen flüssigen Poly­ urethans bestimmt ist.

Zum oberseitigen Beschichten eines vorgefertigten Schaum­ kerns 11 wird dieser zunächst in Überkopflage an dem vom Formunterteil 31 abgehobenen Formoberteil 32 mittels spe­ zieller Halterungen aufgenommen, wie dies Fig. 5 zeigt. Eine Ausführungsform einer derartigen Halterung ist in Fig. 7 veranschaulicht. Diese Halterung umfaßt ein prä­ zise in einer entsprechenden Ausnehmung 40, die sich von der Aufnahmekontur 33 des Formoberteils 32 in dieses hi­ neinerstreckt, aufnehmbares Losteil 41 Das Losteil 41 wird mittels Schrauben mit einer auf der Innenseite des Schaumkerns 11 freiliegenden Verstärkungseinlage 17' fest, jedoch lösbar verbunden. Bei dem gezeigten Ausführungs­ beispiel dient die Verstärkungseinlage 17' zur nachträg­ lichen Anbringung von Schnellverschlüssen, die ihrer­ seits die wahlweise Befestigung des fertigen "Hardtops" an einem Kraftfahrzeug vermitteln. Nach dem Anbringen der Losteile 41 der Halterungen am Schaumkern 11 werden die Losteile 41 in die unterseitigen Ausnehmungen 40 des Formoberteils 32 eingeführt und mittels einer Spannvor­ richtung 42, 43 am Formoberteil verspannt. Dadurch ist der Schaumkern 41 in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise am Formoberteil 32 gehaltert. Danach wird das Formober­ teil 32 auf das Formunterteil abgesenkt.

Nach dem Absenken des Formoberteils 32 mit dem an diesen aufgenommenen Schaumkern 11 auf das Formunterteil 31 bil­ det sich zwischen der nach unten weisenden Oberseite des Schaumkerns 11 und dem Boden 36 des Formunterteils 21 ein Spalt 37 einer vorbestimmten Dicke von etwa 2,5 mm, der nach dem festen Verriegeln des Formoberteils 32 mit dem Formunterteil 31 über den im Bereich der Teilungsfuge 34 verlaufenden Kanal 35 mit flüssigem Polyurethan geflutet wird. Das in flüssigem Zustand eingebrachte Polyurethan füllt den Spalt 37 zwischen der nach unten weisenden Ober­ seite des Schaumkerns 11 blasenfrei aus und geht eine innige Verbindung mit der nach unten weisenden Oberseite des Schaumkerns 11 ein. Der Boden 36 des Formunterteils 31 ist poliert und vor dem Absenken des Formoberteils 32 mit dem daran aufgenommenen Schaumkern 11 mit einem Trenn­ spray ausgesprüht. Dies erleichtert nach dem Aushärten des flüssig eingebrachten Polyurethans das Trennen der Form­ hälften 31, 32 und das Entnehmen des mit einer obersei­ tigen Polyurethanbeschichtung 12 versehenen Formteils 10.

In Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit des Bodens 36 des Formunterteils 21 werden oberseitig be­ schichtete Formteile 10 mit völlig spiegelglatten Ober­ flächen erzeugt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoff-Formteilen mit einem Kern, insbesondere zum Herstellen von Autodä­ chern, bei dem in einem ersten Arbeitszyklus ein Schaum­ kern (11), der aus Polyurethanschaum mit in diesen ein­ gebetteten Verstärkungseinlagen besteht, hergestellt und in einem zweiten Arbeitszyklus der Schaumkern (11) mit einer Beschichtung (12) versehen wird, indem der vorge­ fertigte Schaumkern (11) in eine Form (30) eingebracht, in dieser mit der zu beschichtenden Seite präzise be­ abstandet von einem Boden (36) der Form gehaltert und dann der Hohlraum (37) zwischen dem Formboden (36) und dem Schaumkern (11) bis zur vollständigen Ausfüllung mit flüssigem Polyurethan geflutet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Schließen der Form (30) mit dem vom Form­ boden (36) präzise beabstandet gehalterten Schaumkern (11) der Formboden (26) mit Trennspray besprüht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formhohlraum (22) eines Unterteils (21) einer zweiteiligen Kernform (20) nacheinander eine Glasfaser­ matte (14), eine Abstandsmatte (15) etwa in Gestalt eines Polyamidvlieses und auf die Abstandsmatte (15) eine weite­ re Glasfasermatte (13) eingelegt werden, worauf Polyure­ thanschaum (16) in den Formhohlraum (22) des offenen Form­ unterteils (21) eingebracht und dann die Form mittels einer Patrize (24) abgedeckt und dadurch der Schaumkern (11) in die durch die Form vorgegebene Gestalt gebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß etwaig erforderliche Metalleinlagen (17, 17') oder auch Anschlußelemente des Kunststoff-Formteils (10) bei der Herstellung des Schaumkerns (11) vor dem Einbringen von Polyurethanschaum in die offene Kernform (20) lage­ richtig eingelegt und dann eingegossen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die nicht in einem zweiten Arbeitszyklus mit einer Polyurethanbeschichtung (12) zu versehende Oberfläche des Schaumkerns (11) mit einer Textilstruk­ tur, etwa einer Gewebebahn, ausgerüstet wird, indem vor dem Einlegen der ersten Glasfasermatte (13) eine Textil­ struktur in die Kernform (20) eingelegt oder nach dem Abdecken der Abstandshaltematte (15) mit der Glasfaser­ matte (13) auf letztere die Textilstruktur aufgebracht wird.

6. Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Formteilen mit einer oberseitigen Beschichtung aus Polyurethan, be­ stehend aus einem Formunterteil (31) mit einem durch einen Formboden (36) begrenzten Formhohlraum und aus einem Form­ oberteil (32), das eine der Kontur des Kunststoff-Form­ teils angepaßte Aufnahmekontur (33) besitzt und mit Mit­ teln zur Aufnahme eines Schaumkerns (11) derart ausgerü­ stet ist, daß bei geschlossener Form der Schaumkern (11) unter Ausbildung eines Spaltes (37) präzise beabstandet vom Formboden (36) gehaltert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Bereich einer Teilungsfuge (34) zwischen dem Formunterteil (31) und dem Formoberteil (32) ein bei ge­ schlossener Form in dem sich zwischen einem am Formober­ teil (32) aufgenommenen Schaumkern (11) und dem Formbo­ den (36) des Formunterteils (31) ausgebildeten Spalt (37) ausmündender Kanal (35) zum Zuführen von flüssigem Poly­ urethan in den Spalt (37) erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mittel zum Haltern eines Schaumkerns (11) an der Aufnahmekontur (33) des Formoberteils (32) mit einem vorgefertigten Schaumkern (11) fest, jedoch lösbar verbindbare Losteile (41) umfassen, die in sich von der Aufnahmekontur (33) des Formoberteils (32) in dieses hineinerstreckende Ausnehmungen (40) einsetzbar und mit dem Formoberteil (32) verspannbar sind.