DE19813236C1

DE19813236C1 - Verfahren zur Herstellung einer Wanddickenreduzierung

Info

Publication number: DE19813236C1
Application number: DE1998113236
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Mischke; Willi Mirth; Georg Schoentauf; Klaus Schneider
Original assignee: IBS Brocke GmbH and Co KG
Current assignee: Polytec Automotive GmbH and Co KG
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-07-08
Anticipated expiration: 2018-03-27

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Wanddickenreduzierung zur Erzeugung eines Scharnierbe reiches bei einem hinterspritzten Kunststoffformteil mit de korativ geprägter Oberflächenbeschichtung.

Kaschierte Formteile mit geprägten Oberflächenbeschichtungen werden insbesondere bei Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Man verwendet diese Formteile beispielsweise für Türinnenverkleidungen, Armaturenblenden und zur Verkleidung der A-, B-, C- und D-Säulen von Kraftfahrzeugen.

Zum Schutz von Insassen von Kraftfahrzeugen ist es inzwischen üblich geworden, Aufprallsysteme, insbesondere Airbagsysteme in Kraftfahrzeuge einzubauen. Diese Airbagsysteme können im Frontbereich des Kraftfahrzeugs, insbesondere im Lenkrad oder im vorderen Armaturenbrett integriert sein. Mittlerweile wer den jedoch auch zusätzliche Seitenaufprallsysteme, sogenannte Seitenairbags, in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Diese sind bei spielsweise in den Türverkleidungen oder in den Seitenver kleidungen der Sitze integriert, können aber auch in Säulen verkleidungen von Kraftfahrzeugen eingebaut werden. Beim Ein bau der Airbagsysteme in die Säulenverkleidung ist darauf zu achten, daß die Säulenverkleidungen im Öffnungsbereich über Wanddickenreduzierungen verfügen, die eine keilförmige Form besitzen und während des Spritzgusses der Säulenverkleidung eingearbeitet werden. Durch diese Maßnahme wird gewährlei stet, daß beim Auslösen des Airbags ein Zerreißen oder Zer splittern der Säulenverkleidung vermieden wird und entlang der Wanddickenreduzierung eine Öffnung der Säulenverkleidung erfolgt, durch die der Airbag ausdringen kann. Derartige Säu lenverkleidungen werden beispielsweise beschrieben in der DE 197 00 584 C2 und der DE 197 04 195 C2.

Diese Wanddickenreduzierungen können auf verschiedene Weisen erzeugt werden. So wird beispielsweise eine entsprechende Nut nach dem Spritzgußverfahren mittels Lasertechnik oder durch mechanisches Fräsen des Kunststoffteils erzeugt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, direkt beim Hinterspritzen des Teils im Werkzeug Nasen vorzusehen, die eine solche Wanddic kenreduzierung bewirken. Durch diese Maßnahme entfällt das nachträgliche, zusätzliche Bearbeiten des fertigen Kunst stoffteiles.

In der DE-OS 29 21 172 wird offenbart, daß definierte Ausbildun gen einer Schwachstelle durch entsprechende scharfkantige Er hebungen in der Spritzgießform erzeugt werden können. Weiter hin wird in der US 5,650,115 gezeigt wie geometrisch defi nierte Perforationen der Airbagabdeckung von der Sichtseite her erreicht werden können, um ein definiertes Aufreißen der Airbagabdeckung auch bezüglich des Dekormaterials zu gewähr leisten.

Diese Verfahren des Standes der Technik, Scharnierbereiche zu erzeugen, weisen jedoch erhebliche Nachteile auf. Soweit die Scharnierbereiche nach der Herstellung des hinterspritzten Kunststoffformteils mittels Lasertechnik oder mittels mecha nischen Fräsen bearbeitet werden müssen, stellt dies einen zweiten Verfahrensschritt dar, der kostenaufwendig ist. Wei terhin entstehen beim Bearbeiten der Teile mit Lasertechnik oder auch mit Fräsen Staub bzw. Gase, die abgeführt werden müssen.

Bei der Erzeugung der Wanddickenreduzierung zur Herstellung eines Scharnierbereiches während des Spritzgusses im Werkzeug ergibt sich zwar der Vorteil, daß hier in einem Verfahrens schritt ein derartiges Kunststoffformteil mit Scharnierbe reich erzeugt werden kann, es ergeben sich jedoch auf der an deren Seite insbesondere bei hinterspritzten Kunststoffform teilen bei dieser Technik erhebliche Problem. Üblicherweise wird zur Herstellung der hinterspritzen Kunststoffformteile mit dekorativ geprägter Oberflächenbeschichtung ein Dekorma terial, beispielsweise Stoff, oder eine Folie in das Werkzeug eingebracht, welche dann mit Kunststoff hinterspritzt wird. Bei den Dekormaterialien handelt es sich um weiche, tempera tur- und druckempfindliche Materialien. Dies bedeutet, daß bei einer Beschädigung des Materials das gesamte Teil un brauchbar wird, da die Oberfläche nicht mehr dekorativ aus sieht. Es ist daher notwendig, daß beim Hinterspritzen Tech niken angewendet werden, die das Dekormaterial schonen und so gewährleisten, daß die Oberfläche der hinterspritzten Kunst stoffformteile dekorativ ist. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung derartiger hinterspritzter Kunststoffformtei le wird in der DE 197 29 780 C2 vorgeschlagen. Um ein Durch dringen der flüssigen Kunststoffmasse durch das Dekormaterial zu verhindern, wird insbesondere bei gasdurchlässigen Dekor materialien wie Gewebe oder Stoff die Rückseite des Dekor materials mit einer Folie oder mit einer Folie und einem Vlies beschichtet, damit der beim Spritzgießen aufgebaute Druck auf das Dekormaterial verringert wird und der Kunststoff nicht durch die Dekorschicht dringt. Weiterhin bewirkt diese Maß nahme, daß sich der flüssige Kunststoff mit dem Dekormaterial besser verbindet.

Will man nun in derartige hinterspritzte Kunststoffformteile Scharnierbereiche in Form einer Wanddickenreduzierung ein bringen, wird üblicherweise im Werkzeug eine entsprechende Nase angeordnet. Beim Spritzgießen fließt dann die plastische Kunststoffformnaßmasse an dieser Nase vorbei und erzeugt an der Stelle, wo die Nase angeordnet ist, eine Wanddickenredu zierung. Der technische Nachteil dieses Verfahrens liegt je doch darin, daß die Fließeigenschaften der plastischen Kunst stoffmasse durch diese Nase im Werkzeug erheblich behindert werden. Es kommt daher in der Umgebung der Nase zu Verwirbe lungen, die ein gleichmäßiges Erstarren und Verfestigen der Kunststoffmassen behindern. Darüber hinaus herrscht an der zwischen Nase und Werkzeuggegenseite gebildeten Engstelle ein erhöhter Druck, der sich auf das weiche und empfindliche De kormaterial auswirken kann. So kann es an diesen Stellen bei spielsweise zu einem Durchdringen der Kunststoffmasse durch das Dekormaterial kommen, oder zu einer Quetschung des Dekor materials, wodurch dann die dekorativen Eigenschaften der Oberfläche zerstört werden.

Die technische Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein ver bessertes Verfahren zur Herstellung eines Scharnierbereiches bei derartigen hinterspritzten Kunststoffformteilen zur Ver fügung zu stellen, bei denen das Dekormaterial nicht beschä digt wird und eine gleichmäßige, dekorative Oberfläche ge währleistet ist.

Diese technische Aufgabe wird dadurch gelöst, daß nach dem Hinterspritzen des Dekormaterials im Werkzeug 1 und vor dem Erstarren des Kunststoffes ein Formeinsatz 9 in die noch pla stische Kunststoffmasse eingedrückt wird und nach dem Erstar ren des Kunststoffmaterials wieder herausgezogen wird.

Mit dieser Maßnahme wird gewährleistet, daß sich die plasti sche Kunststoffmasse während des Spritzvorganges unbehindert im Werkzeug ausdehnen kann. Somit kommt es nicht zu den oben beschriebenen unerwünschten Druckerhöhungen oder Verwirbelun gen, und eine Beschädigung des Dekormaterials kann verhindert werden.

In einer besonderen Ausführungsform wird für den Formeinsatz eine Metalleiste verwendet. Der Hub 10 des Formeinsatzes wird dabei so berechnet, daß die Scharnierfunktion mit der notwen digen Restwanddicke 11 des hinterspritzten Kunststoffteils ein Optimum zwischen Scharnierfunktion und ausreichender Steifigkeit der Säulenverkleidung darstellt. In besonderen Fällen ist es auch möglich, daß der Formeinsatz 9 bereits vor dem völligen Erstarren des Kunststoffes herausgezogen wird. Hierdurch kann zusätzliche eine Schädigung des dünnen For meinsatzes 9 durch Schwindung vermieden werden. Es ist bevor zugt, daß der Formeinsatz 9 etwa 10 bis 60 Sekunden in die Kunststoffmasse eingedrückt wird und danach herausgezogen wird. Soweit als Formeinsatz 9 eine Metalleiste vorgesehen ist, ist es bevorzugt, daß diese Metalleiste eine polierte Oberfläche aufweist. Hierdurch wird vermieden, daß Teile der Kunststoffmasse beim Herausziehen der Metalleiste hieran hän genbleiben und damit eine unsaubere Wanddickenreduzierung er zeugt wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Formeinsätze durch Kontakt mit dem Werkzeug zu kühlen. Auch hierdurch wird verhindert, daß Kunststoffmasse beim Herausziehen des For meinsatzes an diesem hängenbleibt.

Das Einführen und Herausführen des Formeinsatzes 9 in die Kunststoffmasse erfolgt mit Hilfe von Hydraulik oder Pneuma tikelementen 2. Diese Hydraulik oder Pneumatikelemente 2 wer den in das Werkzeug 1 eingearbeitet. Beim Füllen des Spritz gußwerkzeuges 1 während des Spritzgußvorganges bleiben diese Elemente in Ruhestellung, wobei die Formeinsätze 9 eingezogen sind. Nach Abschluß des Füllvorgangs wird dann über einen Kolben 5, der mit Druck oder Hydraulikflüssigkeit beauf schlagt wird, der Formeinsatz 9 in die noch plastische Kunst stoffmasse eingedrückt und damit der Scharnierbereich ge prägt. Dabei findet bedingt durch die noch vorliegende Pla stizität der Kunststoffmasse keine Schädigung der Masse statt und es erfolgt auch keine Veränderung des Dekormaterials. Nach Ablauf der Kühlzeit, die je nach verwendetem Kunststoff unterschiedlich sein kann, wird die Rückführung des Kolbens 5 durch Druckbeaufschlagung an einem anderen Punkt ausgelöst, so daß der Kolben 5 den Formeinsatz 9 aus dem erstarrten Kunststoffformteil herauszieht.

Die nachfolgenden Figuren sollen die Erfindung näher erläu tern.

Fig. 1 zeigt eine Teilansicht eines Spritzgußwerkzeuges mit integriertem Pneumatikelement im Querschnitt.

Fig. 2 zeigt eine Teilansicht des integrierten Pneumatike lementes im Längsschnitt.

Fig. 1 zeigt das Pneumatikelement, mit dem der Scharnierbe reich in den hinterspritzten Kunststoffformteilen erzeugt wird. Das Pneumatikelement 2 besteht aus einem Kolben 5, so wie einer Luftzufuhr 6 und einer Luftabfuhr 7. Die Ziffer 9 bezeichnet den Formeinsatz und die Ziffer 4 den Fließbereich der Kunststoffmasse. Mit der Ziffer 12 ist eine O- Ringabdichtung beschrieben, die gewährleistet, daß die pla stische Kunststoffmasse nicht in das Pneumatikelement ein dringen kann. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird die Flä che des Pneumatikelementes, die die Spritzgußform mitbildet, entsprechend an die Form angeglichen. Der Formeinsatz 9 ist in dem Kolben 5 verankert, wobei die Ziffer 3 die Stellung des Kolbens in Ruhestellung angibt und die Ziffer 8 die me chanische Begrenzung des Kolbens, wenn er in die Kunststoff masse eindringt, beschreibt. Durch Zufuhr von Luft wird der Kolben mit dem Formeinsatz in die plastische Kunststoffmasse eingedrückt. Zum Herausziehen des Formeinsatzes wird Luft durch die Entlüftung 7 in Richtung des Pneumatikelementes ge drückt und so der Kolben 5 zurückgeführt.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Pneumatikelementes im Längs schnitt. Die Ziffer 9 bezeichnet den leistenartigen Formein satz, Ziffer 5 ist der Kolben und die Ziffer 12 zeigt die O- Ringabdichtung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf ein fache Art und Weise Wanddickenreduzierungen in hinterspritzen Kunststoffformteilen mit Dekoroberfläche vorzunehmen, die zur Herstellung eines Scharnierbereiches dienen. Hierbei wird die Dekoroberfläche in vorteilhafter Weise nicht beeinträchtigt oder beschädigt.

Bezugszeichenliste

1

Spritzgußwerkzeug

2

Pneumatikelement

3

Element in Ruhestellung

4

Fließbereich Kunststoffmasse

5

Kolben

6

Zufuhr Luft

7

Entlüftung

8

mechanische Begrenzung Kolben

9

Formeinsatz

10

Hubstrecke

11

Restwanddicke

12

O-Ring Abdichtung

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Wanddickenreduzierung zur Erzeugung eines Scharnierbereiches bei einem hinter spritzen Kunststoffformteil mit dekorativ geprägter Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Hinterspritzen des Dekormaterials im Spritzguß werkzeug (1) und vor dem Erstarren des Kunststoffes ein Formeinsatz (9) in die noch plastische Kunststoffmasse eingedrückt wird und nach dem Erstarren des Kunststoff materials wieder herausgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Formeinsatz (9) eine Metalleiste ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hub des Formeinsatzes (9) so be rechnet wird, daß die Scharnierfunktion mit der notwen digen Restwanddicke ein Optimum zwischen Scharnierfunk tion und ausreichender Steifigkeit des hinterspritzten Kunststoffformteils darstellt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Formeinsatz (9) bereits vor dem völli gen Erstarren des Kunststoffmaterials herausgezogen wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Formeinsatz (9) 10 bis 60 Sekunden in die Kunststoffmasse eingedrückt wird.