DE19851117C2 - Werkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Werkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ei­ nes Formteils durch Hinterspritzen oder Hinterpressen von eine unebene Oberflächenstruktur aufweisendem Dekormaterial.
Aus der GB 934 961 ist es bekannt, Kunststofformteile im Spritzgußverfahren herzustellen, die eine profilierte bzw. eingeprägte Oberflächenstruktur aufweisen.
Aus der EP 0 456 822 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzgußteils mit mattierten Oberflächenbereichen bekannt. Eine dauerhafte Mattierung wird dadurch gewährleistet, daß die Oberfläche an den zu mattierenden Bereichen mit einer Feinstruktur versehen ist, der eine Grobstruktur überlagert ist. Zur Erzielung dieser Oberflächenstruktur wird eine mehrlagige Kunststoffolie in die Spritzgußform eingelegt und mit thermoplastischem Kunststoff hinterspritzt. Die mehrlagige Kunststoffolie enthält als oberste Schicht eine dicke Substratschicht, deren Innenseite mit der Feinstruktur, z. B. mit einer Körnung, versehen ist. Nach dem Hinterspritzen wird die Substratschicht abgezogen. Deren Feinstruktur hat sich in die benachbarte, nun oberste Schicht aus thermoplastischem Material eingeprägt. Zusätzlich sind die zu mattierenden Bereiche in der Spritzgußform grob profiliert. Diese grobe Profilierung wird in durch die dicke Substratschicht abgeschwächter und abgerundeter Form als Grobstruktur ebenfalls in die thermoplastische Materialschicht der Kunststoffolie eingeprägt.
Schließlich ist es auch aus der JP 5-8249 (A) bekannt, in die oberste thermoplastische Schicht einer mehrschichtigen Dekorkunststoffolie eine Oberflächenstruktur einzuprägen.
Hochwertige Kunststoffteile, wie sie z. B. im Innenraum von Automobilen oder in Wohnbereichen eingesetzt werden, sind grundsätzlich mit einem eine besondere Oberflächen­ struktur aufweisenden Dekormaterial überzogen. Während das Dekormaterial früher nachträglich auf das Kunststoffteil ge­ klebt wurde, gelingt es seit einigen Jahren, derartige hoch­ wertige Kunststoffteile durch Hinterspritzen oder Hinter­ pressen von textilen Materialien herzustellen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Dekormaterial auf­ grund der Temperatur- und Druckeinwirkung beim Hintersprit­ zen oder Hinterpressen stark beansprucht wird und seine ur­ sprüngliche Oberflächenstruktur verliert. In der Regel wird die ursprüngliche Oberflächenstruktur des Dekormaterials beim Hinterspritzen oder Hinterpressen stark geglättet, wo­ durch der ästhetische Eindruck des Dekormaterials in uner­ wünschter Weise beeinträchtigt wird. Aus diesem Grund mußte bisher darauf verzichtet werden, Leder zu hinterspritzen oder zu hinterpressen, da beim Hinterspritzen oder Hinter­ pressen die für den optischen Gesamteindruck ausschlaggeben­ de charakteristische Ledernarbe stark abgeflacht wurde bzw. vollständig verloren ging.
Auch in einigen anderen Anwendungsfällen kann beim Hin­ terspritzen oder Hinterpressen nicht die gewünschte Oberflä­ chenqualität des Dekormaterials sichergestellt werden. Ins­ besondere bei Kunststoffteilen mit tiefen Konturen, Ecken oder Rundungen läßt die Oberflächenqualität der hinter­ spritzten Dekormaterialien oft zu wünschen übrig. Der Grund sind die in den profilierten Bereichen beim Hinterspritzen oder Hinterpressen auftretenden hohen Spannungen, welche da­ zu führen, daß die ursprüngliche Oberflächenstruktur in die­ sen Bereichen besonders stark verzerrt wird oder sogar voll­ ständig verschwindet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das kostengünstige Hinterspritzen oder Hinterpressen auch für strukturierte Dekormaterialien, insbesondere für Leder, nutzbar zu machen, und zwar ohne Beeinträchtigung des ästhetischen Eindrucks der Dekormaterialoberfläche.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Formteils dadurch gelöst, daß ein Werkzeug verwendet wird, das auf seiner mit dem De­ kormaterial in Berührung tretenden Oberfläche eine Oberflä­ chenstruktur aufweist, welche dem Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur des Dekormaterials entspricht, daß das Dekormaterial mit unebener Oberflächenstruktur in das Werkzeug eingelegt wird, und daß beim Hinterspritzen oder Hinterpressen des Dekormaterials die Oberflächenstruktur des Werkzeugs derart auf der Oberflächenstruktur des Dekormaterials zur Einwirkung gebracht wird, daß die gewünschte Oberflächenstruktur des Dekormaterials eingeprägt wird.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß beim Hinter­ spritz- bzw. Hinterpressvorgang nicht nur das Formteil ein­ schließlich Dekormaterial in die gewünschte Form gebracht werden kann, sondern daß gleichzeitig die gewünschte Ober­ flächenstruktur in das Dekormaterial eingeprägt werden kann, wenn das Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur in die mit dem Dekormaterial in Berührung tretende Oberfläche des Werkzeugs eingearbeitet ist. Da das Formen des Formteils und das Strukturieren der Oberfläche des Dekormaterials in einem einzigen Schritt realisiert werden kann, gelingt es, die Qualität von mit Dekormaterial versehenen Kunststoffteilen deutlich zu verbessern, ohne die Herstellungsdauer und damit den Herstellungsaufwand für derartige Formteile zu erhöhen.
Zur Erzielung der gewünschten Oberflächeneffekte muß die Oberfläche des Werkzeugs nur ein einziges Mal entsprechend strukturiert werden. Bereits vorhandene Werkzeuge können problemlos nachträglich mit dem Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur versehen werden. Der Aufwand und die Ko­ sten zur Strukturierung der Oberfläche des Werkzeugs sind verhältnismäßig gering.
Ferner erhöht die Erfindung den Gestaltungsspielraum des hochwertige Kunststoffteile entwerfenden Designers, da die­ ser gemäß der Erfindung verschiedenste Dekormaterialien und Oberflächenstrukturen zur Dekoration von Kunststoffteilen einsetzen und kombinieren kann. Somit kann nicht nur die Qualität der Formteile erhöht werden, sondern zudem kann dem individuellen Geschmack des Kunden besser Rechnung getragen werden.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß gemäß der Er­ findung selbst Leder ohne Qualitätseinbußen mit Kunststoff hinterspritzt oder hinterpreßt werden kann, wenn das Negativ der Ledernarbe als Oberflächenstruktur in das Werkzeug ein­ gearbeitet wird. Auf diese Weise lassen sich Formteile her­ stellen, deren künstlich eingeprägte Ledernarbe sich nicht von der Ledernarbe des unbearbeiteten Lederausgangsmaterials unterscheiden läßt.
Je nach Einsatzbereich des herzustellenden Formteils kann das Werkzeug mit dem Negativ einer Rillen- und/oder Gitterstruktur und/oder dem Negativ eines Ledernarbenmusters als Oberflächenstruktur versehen sein.
Vorzugsweise kann das Werkzeug mit einer Oberflächen­ struktur versehen sein, die unterschiedlich strukturierte Bereiche aufweist. Somit können bei Verwendung nur eines einzigen Dekormaterials unterschiedliche optische und funk­ tionelle Effekte erzielt werden. Beispielsweise kann ein Be­ reich des Dekormaterials mit einer Ledernarbe versehen wer­ den, während ein anderer Bereich durch Einsatz eines Rillen­ musters rutschfest gestaltet wird. Bisher mußten zur Erzie­ lung unterschiedlicher Oberflächenstrukturen stets unter­ schiedliche Materialien verwendet werden. Gemäß der Erfin­ dung gelingt dies einfach durch Einprägung unterschiedlich strukturierter Bereiche in die Oberfläche des Werkzeugs.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das Werkzeug auf das Dekormaterial eine Trennschicht aufgelegt wird. Die Trennschicht verbindet sich mit dem Kunststoff und schützt die ggf. empfindliche Dekor­ schicht gegen den Angriff des Kunststoffs.
Es hat sich bewährt, als Dekormaterial ein textiles Ma­ terial oder Leder zu verwenden.
Genauso kann als Dekormaterial ein Material verwendet werden, welches eine Dekorschicht sowie eine Polsterschicht aufweist. Da das Dekormaterial naturgemäß aufgrund der beim Hinterspritzen oder Hinterpressen einwirkenden Drücke zusam­ mengepreßt wird, können durch Aufbringen der Polsterzwi­ schenschicht auf die Dekorschicht die gewünschten Haptikef­ fekte des unbearbeiteten Dekormaterials nachgebildet werden. Selbstverständlich kann das Dekormaterial auch mit material­ fremden Haptikeffekten versehen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dekorschicht aus textilem Material oder Leder besteht.
Es hat sich bewährt, eine Schaumstoff oder Vlies enthal­ tende Polsterschicht zu verwenden, um das Dekormaterial bzw. die Dekorschicht möglichst weich erscheinen zu lassen. Bei­ spielsweise können Ledermaterialien mit Schaumstoffkaschie­ rungen auf den Rückseiten als Dekormaterialien verwendet werden.
Alternativ können die gewünschten Haptikeffekte dadurch erzielt werden, daß das Dekormaterial mit einem weichen Kunststoff, z. B. einem thermoplastischen Elastomer, hinter­ spritzt oder hinterpreßt wird. Anschließend kann auf den weichen Kunststoff eine Stabilisierungsschicht aufgebracht werden. Bei Verwendung eines weichen Kunststoffs zum Hinter­ spritzen des Dekormaterials können nicht nur die gewünschten Haptikeffekte, z. B. von Leder, erzielt werden, sondern die gewünschten Oberflächenstrukturen des Dekormaterials können zudem besonders deutlich in das Dekormaterial eingeprägt werden. Der Grund ist, daß anders als bei einer druckemp­ findlichen Schaumstoffzwischenschicht hohe Drücke beim Hin­ terspritzen des Dekormaterials mit dem weichen Kunststoff eingesetzt werden können. Somit können beim Hinterspritzen mit thermoplastischem Elastomer Formteile hergestellt wer­ den, bei denen die Materialeigenschaften des Dekormaterials hinsichtlich der Optik und der Haptik optimal an die Materi­ aleigenschaften des Ausgangsmaterials, vorzugsweise Leder, angepaßt sind.
Zum Aufbringen der Stabilisierungsschicht kann das mit Kunststoff hinterspritzte oder hinterpreßte Dekormaterial mit einer zweiten Kunststoffschicht hinterspritzt oder hin­ terpreßt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1A einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
Fig. 1B einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines mit dem Werkzeug gemäß Fig. 1A hergestellten Formteils;
Fig. 2A einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines Werkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung; und
Fig. 2B einen Ausschnitt einer Schnittansicht eines mit dem Werkzeug gemäß Fig. 2A hergestellten Formteils.
Fig. 1A zeigt einen vorspringenden Ausschnitt eines Werkzeugs 1, welches mit einer übertrieben groß gezeichneten rillenförmigen Oberflächenstruktur 3 versehen ist. Fig. 1B zeigt ein mit dem Werkzeug 1 gemäß Fig. 1A hergestelltes Formteil 5. Das Formteil 5 besteht aus einer mit Kunststoff 7 hinterspritzten Kunststoffolie 9. Die Kunststoffolie 9 weist in dem in der Mitte dargestellten Bereich ebenfalls eine rillenförmige Oberflächenstruktur 11 auf. Die Rillen­ struktur 11 des Formteils 5 unterscheidet sich lediglich da­ durch von der Rillenstruktur 3 des Werkzeugs 1, daß es sich bei der Rillenstruktur 3 um das Negativ der Rillenstruktur 11 handelt.
Fig. 2A zeigt einen vorspringenden Ausschnitt eines al­ ternativen Werkzeugs 1', dessen Oberfläche mit einer wieder­ um übertrieben groß gezeichneten Gitterstruktur 3' versehen wurde. In Fig. 2B ist ein mit dem Werkzeug 1' hergestelltes Formteil 5' dargestellt. Dieses besteht aus einer Leder­ schicht 13 sowie einer Schaumstoffkaschierung 15, welche zu­ sammen das Dekormaterial 9' bilden. Das Dekormaterial 9' wurde wiederum mit Kunststoff 7 hinterspritzt. Das Formteil 5' weist ebenso wie das Werkzeug 1' eine gitterförmige Ober­ flächenstruktur 11' auf. Die beiden Gitterstrukturen 3' und 11' unterscheiden sich wiederum nur dadurch voneinander, daß die Gitterstruktur 3' das Negativ der gewünschten Gitter­ struktur 11' darstellt. Die Schaumstoffkaschierung 15 sorgt dafür, daß das Leder 13 trotz der beim Spritzvorgang einwir­ kenden Drücke seine ursprünglichen Haptikeffekte beibehält.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Weiterbildungen denkbar. Die Oberflächenstruktur kann auf jede beliebige Weise in das Werkzeug eingeprägt werden. Selbstverständlich kann das Werkzeug auch mit unstrukturierten Bereichen verse­ hen werden. Ferner kann die Oberflächenstruktur bzw. das Oberflächenmuster des Werkzeugs beliebig an die ästhetischen Wünsche des Kunden angepaßt werden. Selbstverständlich kön­ nen auch glatte Dekormaterialien verwendet werden oder meh­ rere verschiedene Dekormaterialien innerhalb eines Formteils kombiniert werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils durch Hinter­ spritzen oder Hinterpressen von eine unebene Oberflächen­ struktur aufweisendem Dekormaterial mit Kunststoff, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Werkzeug verwendet wird, das auf seiner mit dem Dekormaterial in Berührung tretenden Oberfläche eine Oberflächenstruktur aufweist, welche dem Negativ der gewünschten Oberflächenstruktur des Dekormaterials entspricht,
daß das Dekormaterial mit unebener Oberflächenstruktur in das Werkzeug eingelegt wird, und
daß beim Hinterspritzen oder Hinterpressen des Dekormaterials die Oberflächenstruktur des Werkzeugs derart auf der Oberflächenstruktur des Dekormaterials zur Einwirkung gebracht wird, daß die gewünschte Oberflächenstruktur des Dekormaterials eingeprägt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekormaterial in ein Werkzeug (1; 1') einlegt wird, dessen mit dem Dekormaterial (9; 9') in Berührung tretende Oberfläche mit dem Negativ einer Rillen- und/oder Gitter­ struktur und/oder dem Negativ eines Ledernarbenmusters als Oberflächenstruktur (3; 3') versehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in das Werkzeug auf das Dekormaterial eine Trennschicht aufgelegt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Dekormaterial ein mit einer Rillen- und/oder Gitterstruktur und/oder einem Ledernarbenmuster als Oberflächenstruktur versehenes Material verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Dekormaterial ein textiles Material oder Leder verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dekormaterial ein Material verwendet wird, welches eine Dekorschicht sowie eine Polsterschicht aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekorschicht aus textilem Material oder Leder be­ steht.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Polsterschicht Schaumstoff oder Vlies ent­ hält.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dekormaterial mit einem weichen Kunststoff, z. B. einem thermoplastischem Elastomer, hinter­ spritzt oder hinterpreßt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kunststoff eine Stabilisierungs­ schicht aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Stabilisierungsschicht das mit Kunst­ stoff hinterspritzte oder hinterpreßte Dekormaterial mit ei­ ner zweiten Kunststoffschicht hinterspritzt oder hinterpreßt wird.
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