DE3526171A1

DE3526171A1 - Verfahren zur herstellung eines formlings, z.b. eines zierteils

Info

Publication number: DE3526171A1
Application number: DE19853526171
Authority: DE
Inventors: Nobutoshi Nishio Aichi Hase; Sadaaki Toyota Aichi Natori
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1985-07-22
Publication date: 1986-02-13
Also published as: JPH038249B2; JPS6131214A; DE3526171C2; US4776915A

Description

Verfahren zur Herstellung eines Formlings, z.B. eines Zierteils

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formungen, wie beispielsweise Zierteilen für Kraftfahrzeuge, unter Verwendung einer Form.

Geformte Produkte (Formlinge), wie Zierteile für ein Fahrzeug, die einstückig mit einem Metallteil, z.B. einer Leiste aus rostfreiem Stahl, an der Oberfläche eines Kunststoffkörpers oder -teils verbunden sind, sind bekannt.

Als Verfahren zur Herstellung dieser Art eines geformten Produkts, beispielsweise einer Zierleiste für ein Fahrzeug, kommen das Strangpreß- oder das Spritzgußverfahren in Betracht, Da bei dem Strangpreßverfahren der Kunststoff und eine Metallleiste in einem Stück und fortlaufend aus einer Preßform extrudiert werden, weist das stranggepreßte, aus der Form

Dresdner Bank (Mu-c'-en) Kto 3333 ΒΛ*

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austretende Produkt jedoch konstante Abmessungen hinsichtlich seiner Stärke (Dicke) und Breite in der Strangpreßrichtung auf. Insofern ist die Ausbildung eines Produkts, das in der Strangpreßrichtung keine konstante Stärke hat, das also beispielsweise sich verjüngende Flächen hat,äußerst schwierig.

Bei dem zum Strangpressen unterschiedlichen Spritzgußverfahren ist es möglich, .eine gewünschte Gestalt für das Formstück oder den Formkörper zu erhalten, jedoch treten hierbei gewisse Nachteile auf. Im Fall des vorherigen Einsetzens eines mit einem Formstück zu verbindenden Teils in eine Form vor dem Einspritzen eines geschmolzenen Kunststoffs kann dieses eingesetzte Teil leicht durch den Einspritzdruck des geschmolzenen Kunststoffs verlagert werden, so daß dieses Teil nicht mit dem Kunststoff-Formstück in der richtigen Lage verbunden wird, oder kann eine ausreichende Bindefestigkeit des Teils gegenüber oder an dem geformten Produkt, was von der Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs abhängt, nicht erlangt werden.

Es ist insofern die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formstücks, z.B. eines Zierteils für ein Kraftfahrzeug, anzugeben, wobei an der Oberfläche oder innerhalb des Formstücks ein anderes Teil, z.B. eine Leiste aus rostfreiem Stahl, vorhanden ist, das mit dem Formstück innig (einstückig) verbunden ist und von diesem gehalten wird.

Ein Ziel der Erfindung liegt in einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formstücks von irgendeiner gewünschten Gestalt, mit dem ein daran anzubringendes Teil innig als ein Stück verbunden wird.

Ferner zielt die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formstücks ab, mit dem ein Teil einstückig zu verbinden ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in einem Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formstücks, wobei ein damit zu verbindendes Teil von gewünschter Gestalt am Kunststoff-Formstück mit ausreichender Bindefähigkeit oder Bindekraft gehalten wird. *

Des weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formstücks ein Ziel der Erfindung, wobei dieses Formstück irgendeine gewünschte Gestalt haben kann und mit diesem ein anderes Teil innig als ein Stück verbunden ist.

Um ein Kunststoff-Formstück, mit dem ein Metallteil einstückig verbunden ist, zu erhalten, ist das Verfahren gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein zu einer gewünschten Gestalt auszuformendes Material und ein mit dem geformten Produkt zu verbindendes Metallteil in eine Form eingebracht werden, worauf sie in der Form durch eine dielektrische Beheizung od. dgl. erwärmt werden, so daß sie ein einstückiges Formstück ergeben.

Der Erfindungsgegenstand wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 eine Ausführungsform für das Verfahren gemäß

der Erfindung;
Fig. 4 einen Querschnitt eines mit dem Verfahren nach

Fig. 1 bis 3 erhaltenen Formstücks; Fig. 5a, 5b, 5c und 5d verschiedene Beispiele für mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Formstücke; Fig. 6 eine Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem daran angebrachten Formstück;

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Fig. 7 eine Frontansicht eines gemäß der Erfindung erhaltenen Formstücks;

Fig. 8 den Schnitt nach der Linie A - A in der Fig. 7;

Fig. 9 eine auseinandergezogene Darstellung zum Zusammensetzen von Teilen eines Formstücks;

Fig. 10 eine Ansicht eines blanken Teils, das mit einem Formstück verbunden werden soll;

Fig. 11 den Schnitt nach der Linie B - B in der Fig. 10;

Fig. 12 einen Querschnitt einer Form mit eingesetztem Formstück;

Fig. 13 einen Querschnitt einer Form, die dielektrisch beheizt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in der Weise durchgeführt, daß nach dem Einbringen von Material und Teilen, die miteinander zu verbinden sind, in eine Form, diese durch eine .gewisse Einrichtung bzw. Maßnahme erhitzt werden. Zur Beheizung kann ein Einsetzen der gesamten, das Material und die Teile enthaltenden Form in einen Heizofen in Betracht gezogen werden, jedoch wird vom Gesichtspunkt der Form- oder Bearbeitbarkeit aus vorgezogen, von einer dielektrischen Beheizung mit hoher Frequenz Gebrauch zu machen.

Als Material für das geformte Produkt kann folglich Kunstharz, das für ein solches Formstück im allgemeinen verwendet wird, dienen, jedoch ist es vorzuziehen, solche Kunstharze die leicht unter einer dielektrischen Beheizung Wärme oder Hitze erzeugen, zu verwenden.

Die unter dielektrischer Beheizung erzeugte Wärmemenge ist durch die folgende Formel gegeben:

P_v = K · f · E² · ε · tan <S ,
worin sind:

K = Konstante

f = Frequenz (z.B. 27,12 MHz)

E = elektrische Intensität (Spannung)

£. = dielektrische Konstante

tan 6= dielektrischer Leistungsfaktor

Da die Werte von ε und tan <£ in der obigen Formel einerseits durch das verwendete Material und andererseits der Wert ε im Fall von Kunstharzen leicht zwischen einzelnen Harzen differiert, wird vorgezogen, ein Material mit einem hohen Wert für tan 6 zu verwenden. Für solche Kunstharze mit einem hohen Wert von tan S , die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen können, sind als Beispiele zu .nennen: Polyvinylchlorid (weich oder hart), Polyvinylidenchlorid, Nylon (Polyamid), Polyurethan od. dgl. Kunstharze. Vom Gesichtspunkt seiner guten Hochfrequenzeigenschaft, niedriger Kosten und anderer vorteilhafter physikalischer Eigenschaften ist vor allem Polyvinylchlorid vorzuziehen.

Diese Kunstharze können als Körnchen, Pellets (Kügelchen) oder Plastisol, wie sie üblicherweise für Formlinge zur Anwendung kommen, und ferner in Form eines vorher in die gewünschte Gestalt gebrachten Formkörpers verwendet werden. Diese zur gewünschten Gestalt ausgebildeten Formkörper können nahezu mit den angestrebten oder bezweckten Gestaltungen völlig identisch oder in zwei oder mehr Teile von gewünschter Gestaltung unterteilt sein.

Im Fall eines Zierteils für ein Fahrzeug werden als Material normalerweise transparente H:ane verwendet, jedoch ist das Material darauf nicht unbedingt begrenzt, sondern es können herkömmliche Additive, wie Farbstoffe, Verstärkungsmaterialien, Mittel (Inhibitoren) zur Verhinderung eines ultravioletten oder oxidativen Abbaus, die üblicherweise bei

Kunstharzformvorgängen Anwendung finden, zugemischt werden.

Ferner können als nach der Erfindung innig haftend anzubringendes Teil, vor allem bei einem Zierteil, z.B. einer Zierleiste, für ein Kraftfahrzeug, eine Folie oder ein dünnes Metallflachmaterial mit einer Helligkeit oder einem Glanz von rostfreiem Stahl bzw. Aluminium zur Anwendung kommen. Jedoch besteht keine Beschränkung auf ein derartiges Flachmaterial, sondern es können andere Gestaltungen und Materialien Verwendung finden. Im Fall eines an die Rückfläche des geformten Produkts haftend anzubringenden Teils, z.B. eines Metallkerns, kann normaler Flachstahl od. dgl. verwendet werden.

Die haftend anzubringenden Teile können so verwendet werden, wie sie vom Lager vorliegen, oder sie können einer Vorbehandlung, z.B. einem Entfetten oder Beizen, wenn es nötig ist, unterworfen werden. Falls es erforderlich ist, kann eine Beschichtung mit einem die Haft- oder Bindekraft und/oder die chemische Beständigkeit (Resistenz) erhöhenden Material an der Oberfläche des anzubringenden Teils vorgesehen oder kann diese Oberfläche durch Sanden aufgerauht werden. Als Beschichtungsmaterial kann ein Haftgrund (Grundiermittel) wie bei einem üblichen Metallüberzug verwendet werden, vorzugsweise kommt jedoqh ein wärmeaktives Bindemittel zur Anwendung. Als Beispiele für; ein Beschichtungsmaterial sind zu nennen: Vinylchlorid, Akrylharz , Ionomerharz oder Terpolymere, wie Vinyl ch-1 or M-Vinyl a ze tat-Phthalsäureterpolymer.

Als bei de^:r Erfindung zur Anwendung gelangende Form kommt eine Metallform in Betracht;, um jedoch die Erwärmung der in die Formjieingebrachten Materialien möglichst effektiv zu gestalten, wird ,vorzugsweise eine Form aus einem Material, das einen niedrigen·dielektrischen Verlustfaktor und eine hohe Hitzebeständigkeit hat, verwendet. Als Beispiele sind

Fluorkunststoffe (z.B. Teflon), Epoxyharz, Silikonharz oder keramische Werkstoffe usw. zu erwähnen. Vor allem ist jedoch vom Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit, der leichten Handhabung und der Freigabeeigenschaft eine Form aus Silikonkautschuk besonders vorzuziehen.

Wenn die Beheizung dielektrisch mit hoher Frequenz erfolgt, wird die Form, in die das Material und die damit zu verbindenden Teile eingebracht sind, an einer vorgegebenen Stelle zwischen einem Elektrodenpaar angeordnet und der Formvorgang ausgeführt. Im Fall, daß das zu verformende Material in Pulverform od. dgl. vorliegt, wie das oben erwähnt wurde, wird das Beheizen fortgesetzt, bis das Material geschmolzen ist. Ist das Material dagegen ein Formstück, so kann es auf eine solche Temperatur erwärmt werden, daß das damit zu verbindende Teil fest am Formteil zum Haften kommt.

Das dielektrische Beheizen wird in der üblichen Weise ausgeführt.

Im folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen für die Erfindung erläutert, auf welche diese jedoch nicht beschränkt ist.

Beispiel 1

Wie Fig. 1 zeigt, wird ein blankes Teil 2 aus rostfreiem Stahlflachmaterial (SUS 430MT mit 0,5 mn Stärke) als ein zu verbindendes Teil an vorbestimmter Stelle in das untere Formteil 1a einer Form 1 eingesetzt, worauf, wie Fig. 2 zeigt, Plastisol von oder Polyvinylchlorid als Material 3 in das untere Formteil 1a gegossen wird. Dann wird das obere Formteil 1b gemäß Fig. 3 mit dem unteren Formteil 1a dicht und fest verbunden, die Form 1 wird durch die Elektroden 9 und 10 an ihrer oberen sowie unteren Fläche festgehalten und das Material 3 durch dielektrische Beheizung geschmolzen. Nach

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einer vorbestimmten Heizdauer wird die Stromzuf uhr'ab'gestel 11, die Form 1 gekühlt, dann das obere Formteil 1b entfernt und das geformte Produkt mit dem damit verbundenen blanken Teil 2 aus dem unteren Formteil 1a entnommen. Die Temperatur für den Formvorgang wird derart vorgegeben oder eingestellt, daß das als Material dienende Kunstharz in der Form zur gewünschten Gestalt geformt und das Material 3 sowie das blanke Teil 2 fest verbunden werden. Im Fall einer Beschichtung des Teils 2 mit einem hitz.ehärtbaren oder wärmeaktiven Bindemittel, um die Haftfähigkeit des zu verbindenden Teils 2 zu erhöhen, wird die Beheizung bei einer Temperatur ausgeführt, bis das Bindemittel aktiviert ist.

Bei der erläuterten Ausführungsform kam eine Form aus Silikonkautschuk zur Anwendung und die Heiztemperatur beträgt etwa 100 - 15O⁰C. Die Heizdauer kann bei dielektrischer Beheizung in Abhängigkeit von den Abmessungen der Form und des geformten Produkts verschiedenartig sein, bei dem in Rede stehenden Beispiel betrug sie jedoch etwa 30 see, während die Kühldauer 90 see betrug.

Die Fig. 4 zeigt das erhaltene, geformte Produkt, d.h. das Zierteil 4 (Zierleiste) mit dem Kunststoff-Formstück 5.

Zusätzlich zu dem Formkörper mit der in Fig. 4 gezeigten Gestalt können Formkörper gemäß den Fig. 5a, 5b, 5c und 5d ausgestaltet werden, wobei auf der Anbauseite des Zierteils 4 ein Metallkern 6 mit einem T-förmigen Stiftbolzen 7 oder einer Krampe b.zw. Klemme 8 vorgesehen ist. Bei dem Beispiel von Fig. 5c ist ein Teil des Formstücks 5 freigelegt, während die Fig. 5d zeigt, daß das Zierteil in einem Verfahren geformt worden ist, wobei nach dem vorherigen Einsetzen eines Metallkerns 6 mit einer Krampe 8 in die Form der Kunststoff geschmolzen und ausgehärtet wurde.

Beispiel 2

Dieses Beispiel betrifft ein geformtes Teil, wobei als das Material 3 weiches Polyvinylchlorid (Härte 90°) zur Anwendung kommt.

Die Fig. 6 zeigt in einer Seitenansicht eines Kraftfahrzeugs 11 die Stelle, an der das Zierteil 4 angebracht wird. Dieses Zierteil 4 weist in der rückwärts verlaufenden Richtung des Fahrzeugs, d.h. *in Fig. 7 nach rechts hin, eine zunehmende Breite auf. Die Breite beträgt am linken Ende des Zierteils

30 mm, am rechten Ende dagegen 35 mm. Das blanke Teil 2, das mit dem Formstück des Zierteils 4 zu verbinden ist, ist ein Flachmaterial aus rostfreiem Stahl (SUS 430MT) von konstant 6 mm Breite in der Längsrichtung und 0,4 mm Stärke.

Wie Fig. 9 zeigt, wurden in diesem Fall das zu verbindende blanke Teil 2, der Kern 6, das Formstück 3' und die Krampe 8 aus Kunstharz einzeln ausgebildet, dann in die Form 1 (s. Fig. 12) eingesetzt und erhitzt. Der Kern 6 wurde, nebenbei bemerkt, aus rostfreiem Stahlflachmaterial (SUS 430E) von 0,4 mm Stärke, die Krampe 8 wurde aus Polyazetat gefertigt. Auf die Verbindungsflächen des blanken Teils 2 und des Metallkerns 6 wurde ein wärmeaktives Bindemittel 13 aufgetragen.

Die Fig. 10 und 11 zeigen, wie das blanke Teil 2 am Formstück zu befestigen ist. Da das blanke Teil 2 an der Oberfläche des Formstücks 3' so angeordnet wird, daß eine Verlagerung des blanken Teils 2 ausgeschaltet wird, erhält das Formstück

3¹ an seinen beiden Endabschnitten je eine Öffnung 14, in die Endabschnitte des blanken Teils 2 eingesetzt werden, wie Fig.

11 zeigt, und diese Öffnungen werden anschließend mit Formstükken 3'a ausgefüllt.

Das mit den notwendigen Teilen ausgestattete bzw. aus diesen zusammengesetzte Zierteil wird dann in die Form 1 (s.Fig. 12)

eingebracht, welche hierauf durch die Elektroden 9 und 10, die aus Stahl od. dgl. bestehen, an ihrer oberen sowie unteren Fläche festgehalten wird, worauf an die Elektroden ein hochfrequenter Strom über die Leiter 15 zur Beheizung der Form 1 angelegt wird.

Die Heizdauer betrug in diesem Fall etwa 30 see, die Kühldauer etwa 90 see. Das so erhaltene Zierteil 4 wird am Fahrzeug durch Eintreiben der Krampe 8 in ein Loch in einer Außenwandfläche 12, wie Fig. 8 zeigt, befestigt.

Wie sich aus der vorstehenden Erläuterung klar ergibt, können gemäß der Erfindung, wenn durch einen Formvorgang ein Zierteil gefertigt wird, die miteinander zu verbindenden Teile in eine Form eingebracht und in diesem Zustand, ohne sie zu bewegen, beheizt oder erwärmt werden, so daß das anzubringende Teil niemals aus seiner vorgegebenen Lage verschoben wird, was gegensätzlich zum herkömmlichen Spritzgußverfahren ist, wobei der Einspritzdruck die zu verbindenden Teile verlagern¹* kann.

Weil ferner bei dem Verfahren gemäß der Erfindung die Materialien vorher eingegeben werden und dann der Formvorgang ausgeführt wird, werden die gewünschten Ausgestaltungen des Form-.Stücks erhalten. So können im Vergleich zu den herkömmlichen Strangpreßverfahren geformte Produkte mit größerer Dicke (Stärke) - nämlich mit 5 - 10 mrn Dicke - gefertigt werden.

Darüber hinaus kann gemäß der Erfindung das sich allein in der Form befindliche Material oder sowohl das Kunststoffmaterial und das damit zu verbindende Bauteil durch dielektrische Beheizung erhitzt werden, wobei des weiteren das auf das zu verbindende Teil aufgebrachte Bindemittel auf eine höhere Temperatur als die anderen Materialien erhitzt werden kann, so daß eine höhere Haftkraft oder Bindefähigkeit erhalten

werden kann. Um die Wärmeerzeugung oer Materialien selbst zu fördern, können diesen Materialien oder den Bindemitteln Füllstoffe zugegeben werden, die für eine Wärmeerzeugung wirksam sind.

BAD ORIGINAL

- Leerseite -

Claims

TlEDTKE - BüHLING - KlNME - GrUPE Pellmann - Grams. mStruif Patentanwälte und Vertreter beim EPA Dipl.-Ing. H. Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne ' Dipl.-Ing R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2 Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-53737/ cable: Germaniapatent München 22. JuLi 1985 DE 5031 / case GF-2873 Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Formlings, mit

dem ein Teil einstückig verbunden ist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Einbringen eines zu einer gewünschten Gestalt zu formenden Materials sowie eines mit dem daraus geformten Formling zu verbindenden Metallteils in eine Form und

- Erhitzen entweder des Materials oder des zu verbindenden Teils oder des Materials und des Teils durch dielektrische Beheizung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Inhalts der Form durch dielektrische Beheizung mit hoher Frequenz erfolgt.

Dresdner Bank (Vu-chen) Klo 3933644

Bayet Vcemsbank

Km 5C6W

Pos'sifteck i'Ajncrwi Klo 670·43·>»4

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein unter dielektrischer Beheizung selbst Wärme erzeugendes Kunstharz ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein aus den Gruppen der Polyvinylchloride, PolyvinyUdenchloride, Nylon (Polyamide.) und Polyurethane ausgewähltes Harz ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine -Pulver-, Körnchen-, Kügelchen- oder Plastisolform hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material eine vorgefornite Gestalt hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Polyvinylchlorid ist.

8. Verfahren nach .einem der Ansprüche 1 bis .7., dadurch gekennzeichnet, daß das nrit dem Material zu verbindende Metallteil aus einem Flachmaterial aus rostfreiem Stahl, Stahl oder Aluminium geformt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein wärme.aktives Bindemittel wenigstens auf die mit dem Material zu verbindende Oberfläche des Metall teils aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß die Form aus einem Werkstoff mit einem niedrigen dielektrischen Verlustfaktor und mit hoher Hitzebeständigkeit besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einem Fluorkunstharz-, einem Silikonkautschuk- oder einem Keramikwerkstoff gebildet ist.

12. Kunststoff-Formling, der mit einem mit diesem zu verbindenden Teil als ein Stück ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist.

13. Formling nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Formling ein Zierteil für ein Fahrzeug ist.