DE3588158T2 - Mehrfarbige Kunststoffschalen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine verbesserte Schale aus Plastik.
• Die Automobilindustrie verwendet zunehmend Verkleidungsteile für den Innenraum, wie z.B. Türverkleidungen, die eine Schale aus Polyvinylchlorid aufweisen. Derartige Verkleidungsteile werden z.B. in der US-PS 3,123,403 offenbart. Die Akzeptanz von solchen Teilen ist besonders dadurch begründet, daß diese Art der Ausgestaltung eine große Bandbreite an Form- und Farbgebung und Granulateffekten ermöglicht, die im Automobilbereich besonders erwünscht sind.
• Der Stand der Technik umfaßt eine vorgeformte, einen Granulateffekt aufweisende Vinylschale, die aus trockenen, thermoplastischen Pulverpartikeln gefertigt ist, die auf eine erhitzte Schalenform auf einem Pulverbahälter aufgebracht werden, gefertigt ist, so daß eine einteilige, einfarbige Schale gebildet wird.
• Um die Innenverkleidung eines Fahrzeuges zu verbessern, wurden Innenverkleidungen für Türen und andere Bauteile angefertigt, die zwei getrennte, aus unterschiedlichen gefärbten Kunststoffen gefertigte Plastikteile aufweisen, die an einem Verbindungsbereich miteinander in Verbindung stehen.
• Die Verwendung vielfarbiger Kunststoffe ist auch von der Herstellung von gefärbten Fasern bekannt. Eine derartige Herstellung umfaßt die Verwendung eines aufgeteilten Drehkopfes zur Fertigung von Garnen, wie in der US 3,049,397 offenbart ist.
• Die Vorrichtung und das Verfahren zur Fertigung von vielfarbigen, thermoplastischen Bodenmaterialien werden in der US 3,383,442 offenbart.
• Die JP-A-59 159 309 beschreibt ein Verfahren zur Formung einer einteiligen, einheitlich geformten Plastikschale gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1. Allerdings sind die Segmente der Schale lediglich mittels einer Stoßfuge miteinander verbunden, die hinsichtlich ihrer Stärke Nachteile aufweist.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine einteilige, einheitlich geformte Plastikschale zu liefern, die eine Verbesserte Verbindung zwischen den Segmenten aufweist.
• Nach der Erfindung wird eine einteilige, einheitlich geformte Plastikschale gemäß der kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 bereitgestellt.
• Ein besseres Verständnis der Erfindung wird der Fachmann aus der detaillierten Beschreibung gewinnen, die beispielhaft verschiedene Ausführungsformen der Erfindung darstellt. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
• Fig. 1 eine schematische Ansicht einer einteiligen, vielfarbigen Verkleidung, die mit den zugehörigen Bauteilen der Verkleidung einer Autotür abgebildet ist,
• Fig. 2 ein diagrammatisches Schnittbild einer Form,
• Fig. 3 ein diagrammatisches Schnittbild eines Farbpulverbehälters, an dem die Form aus Fig. 2 in der vor dem Auftragen des Farbpulvers befindlichen Stellung befestigt ist,
• Fig. 4 ein Schnittbild ähnlich dem aus Fig. 3, wobei der Farbpulverbehälter und das Formteil in der Stellung zum Autragen des Pulvers abgebildet sind und
• Fig. 5 stellt die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
• Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Schale bezieht sich auf die Fertigung von dünnwandigen, Plastikschalen für ein typisches Autobauteil, wie z. B. einer Türverkleidung, Konsolen oder Instrumentenverkleidungen.
• Figur 1 zeigt eine typische Anwendung einer einteiligen, vielfarbigen Plastikschale 10 zur Verwendung als Türinnenverkleidung eines Automobils.
• Die Schale 10, die vorzugsweise aus einem Polyvinylchlorid gefertigt wird, ist hinterfüttert mit einer Schicht aus Polyurethanschaum 12, der mit der Schale während eines Formprozesses verbunden wird. Dieses wird beispielsweise in der am 3. März 1964 an Automobile Arm Rest erteilte Patent US 3,123,403 offenbart. Ein interner Verstärkungseinsatz 14 ist über eine Verbindungsstelle 16 mit einer äußeren Türschale 18 verbunden, so daß ein interner Freiraum 20 für eine Fensterhebevorrichtung (nicht dargestellt) gebildet wird, um das Fenster 22 heben und senken zu können.
• Die Schale 10 besteht aus einem einteiligen, aus einem Guß in getrockneter Form hergestellten Plastikteil, das eine angeformte untere Verkleidung 24 mit einer ersten Farbe und einer angeformten Verbindungsstelle 26 aufweist, die am Fuß einer zurückgezogenen Rille 28 gelegen ist. Die Rille 28 bildet den Übergang zu einer angeformten oberen Verkleidung 30, die einen Abschnitt zur Armablage aufweist und aus einem Plastik geformt ist, der eine zweite Farbe aufweist, die im Kontrast zu der Farbe der ersten Verkleidung 24 oder anderer Innenteile steht oder diese ergänzt. Die obere Verkleidung 24 kann beispielsweise rot, blau, gelb oder beige sein, um einen Gegensatz zu den Farben der inneren Sitze, Himmelverkleidungen, Kopfstützen und dergleichen zu bilden oder diese zu ergänzen. Die untere Verkleidung 24 kann in einer dunkleren, komplementären Farbe ausgebildet sein, die geringe Schlag- und Abriebseigenschaften aufweist.
• In den Figuren 2 bis 4 wird die Herstellung einer Pulverform gebung schematisch dargestellt, die eine wahlweise erhitzbare Form 34 aufweist. Ein Pulverbehälter 36 wird zwischen einer angehobenen und einer abgesenkten Position im Verhältnis zur Form 34 betrieben durch geeignete Bediengeräte, von denen eine speziell dargestellt wird, in der ebenfalls angemeldeten USSN 500,760 dargestellt, die am 3 Juni 1983 für ein Formladeverfahren und Formladevorrichtung eingereicht wurde.
• Der Behälter 36 weist ferner ein oberes offenes Ende 38 auf, das derart ausgebildet ist, um die ebene Ausdehnung 40 der Form 34 abzudecken.
• Klammervorrichtungen 42 verbinden den Pulverbehälter 36 dichtend mit der Form 34, wenn der Behälter 36 in die in der Figur 3 abgebildete Position befördert wird, die im folgenden als die "Form-nach-oben" Position bezeichnet wird.
• Auf diese Weise bilden der Innenbereich des Pulverbehälters 36 und der Innenbereich der Form 34 ein geschlossenes System, das Pulverfüllungen in dem Behälter 36 aufweist.
• Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, ist der Behälter 36 mit einem Teiler 46 versehen und die Form weist eine eine Verbindung bildende Rippe 48 auf, die sich berühren, wenn der Behälter und die Form zusammengesetzt werden. Der Teiler 46 und die Rippe 48 bilden zwei getrennte Behälter 50, 52, die jeweils einen Vorrat eines unterschiedlich gefärbten Pulvers enthalten (Farbe A in 50 und Farbe B in 52).
• Der nächste Verfahrensschritt umfaßt das gleichzeitige Drehen des geschlossenen Systems 44 um 180º im Verhältnis zu der Position in Figur 3 um die Achse 54, die eine Zapfenvorrichtung aufweist, wie sie in der ebenfalls angemeldeten US 500,760 offenbart ist.
• In Figur 4 findet der Verfahrensschritt des Befüllens statt, wobei das thermoplastische Pulver gleichmäßig innerhalb der Öffnung 40 der Form verteilt wird. Daraus ergibt sich eine gleichmäßige Beauftragung des Plastikpulvers auf den vorgeheizten Flächen 56, 58 der Form 34. Die in der Figur 4 dargestellte, umgedrehte Position der Form wird im folgenden als die "Form-nach-unten" Position bezeichnet.
• Im Anschluß an den Verfahrensschritt des Befüllens, werden die miteinander verbundene Form 34 und der Pulverbehälter 36 wieder um 180º gedreht, so daß die Form 34 vertikal oberhalb des Behälters 36 in der Form-nach-oben Position angeordnet ist.
• Ein Luftdüsensystem, das in der ebenfalls eingereichten Anmeldung USSN 500,760 offenbart wird, kann eingesetzt werden, um das überschüssige Pulver von den Wänden der Form zu lösen, so daß das gelöste Material aufgrund der Schwerkraft in das innere des Behälters zum Sammeln und zur Wiederverwertung zurückfällt.
• Dann wird ein an sich bekannter Pulver-Schmelz-Zyklus vollzogen, wobei das geformte Pulver vollständig zu einem dünnwandigen hohlen Teil verschmolzen wird. Vor dem Pulver- Schmelz-Zyklus wird der Pulverbehälter von der umgedrehten Form 34 gelöst und der Behälter 36 wird in eine zum Befüllen von Pulver geeignete Position gebracht. Danach wird die Form 34 weiter (mit dem an der Oberfläche haftenden Pulver) erhitzt, um das Pulver zu schmelzen, wird dann abgekühlt und um 180º in eine Demontageposition gedreht, die der Form-nach-unten Position entspricht. Nachfüllpulver wird entsprechend in die verschiedenen Behälter gefüllt.
• Der in Figur 5 abgebildete Verfahrensablauf gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte des abdichtenden Verbindens einer eine erste Farbe enthaltende Pulverbox 120 (dargestellt als gestrichelte Linie mit einer fragmentweise geschnittenen Wand) an eine Form 122 mittels einer Behältertrennwand 126, die mit einer Formrippe 128 während einer ersten Befüllungsphase in Verbindung steht, so daß nur die Formoberfläche 124 von dieser Pulverfarbe bedeckt wird. Dieses wird in Fig. 9A dargestellt. Die Form und der Pulverbehälter werden dann in die Kippstellung gedreht, überschüssiges Material wird getrennt und der Pulverbehälter 120 wird von der Form 122 getrennt. Die auf die Form 122 aufgebrachte Farbe ist in Fig. 9B abgebildet.
• Ein zweiter Farbbehälter wird dann - wie dargestellt - mit der Form 122 verbunden und mittels einer seitlich von der Rippe 128 versetzt angeordneten Trennwand 132 abgedichtet, wobei das Ende 133 der Trennwand 132 an die zuvor auf die Oberfläche 124 aufgebrachte Farbschicht 129 anliegt. Die Teile nehmen dann - wie in Fig. 9C dargestellt - die Befüllungs- oder Form-nach- unten Position ein und die Pulverschicht 135 einer zweiten Farbe überlagert die Farbe A der Region 137, um eine einheitliche Verbindung zwischen den zwei Farben zu erzeugen.
• Die Form und der Pulverbehälter werden in die Kippstellung gedreht, überschüssiges Material wird abgetrennt und der Farbbehälter 130 wird von der Form 122 getrennt. Der Aushärtungszyklus wird in der Form-nach-oben Position abgeschlossen, so daß - wie in Fig. 9D abgebildet - eine einteilige, zweifarbige Schicht auf der Form gebildet wird.
• Ein typischer Farbbeschichtungsprozeß für eine zweifarbige Türverkleidung umfaßt den folgenden Ablauf.
• 1. Vorheizen des Werkzeugs in einem Ofen bis zu einer Temperatur zwischen 121ºC (250ºF) und 199ºC (390ºF).
• 2. Verbinden des Farbbehälters mit der Form, nachdem die Formbeaufschlagungstemperatur erreicht ist.
• 3. Drehen des Behälters und der Form um 1-1/2 Umdrehungen im Uhrzeigersinn und 1-1/2 Umdrehungen gegen den Uhrzeigersinn.
• 4. Die obere Verweilzeit beträgt etwa 8 Sekunden (eine höhere Bauteildicke wird durch eine erhöhte Verweilzeit erreicht).
• 5. Drehen um 180º und Entklammern.
• 6. Einbringen der Form in einen Härtungsofen, der für 2,5 Minuten in der Form-nach-unten Position und für 2,5 Minuten in der umgekehrten Form-nach-oben Position erhitzt wird.
• Beispiele vorzugsweise einsetzbarer Formerhitzungsverfahren zur Verwendung mit dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung umfassen eine Temperaturregulierung der Form mittels erhitzter und gekühlter Luft oder eine Durchströmung durch einen Erwärmungs- oder Kühlungsölstrom, wie dieses in dem am 12. August 1980 an D. Colby erteilte Patent US 4,217,325 offenbart ist. Geeignete thermoplastische Pulver umfassen plastifizierte Polyvinylchloride und ähnliche als Trockenpulver ausgebildete Vinylkunststoffe, um die durch die Schwerkraft bewirkte Bewegung des Pulvers während dem Befüllen und dem Entleeren des Pulverbehälters 36 zu gewährleisten. Typische Beispiele für Bauteile, Kunststoffmaterialien und Formverfahren sind:
• Beispiele für mit dem PVC Formgebungsverfahren gefertigte Bauteile umfassen eine Schale für eine Türverkleidung, die ein Formvolumen von etwa sechs (6) Quadratfuß aufweist.
• PVC-Kunststoff, Weichmacher, Stabilisatoren, Entschalungsmittel und Farbpigmente werden in einem hochintensiven Mischer miteinander vermischt, um ein trockenes, fließfähiges Pulver mit jeder gewünschten Farbe zu erhalten. Das Verfahren ist in der Industrie unter der Bezeichnung Trockenmischung bekannt.
• Die unterschiedlichen Zusammensetzungen der Präparate können in Verhältnissen zusammengestellt werden, um sowohl die für das fertige Endprodukt geforderte Eigenschaften als auch eine einfache Verarbeitung zu gewährleisten. Die physikalischen Eigenschaften unterscheiden sich nicht wesentlich von denen flüssiger Spritzkunststoffe, welche ebenfalls zur Herstellung ähnlicher Produkte verwendet werden, aber mit dem inhärenten Nachteil verbunden sind, daß sich ungewünschte Tropfen und Nasen bei der Fertigung komplexer Formen bilden.
• Die Verarbeitungseigenschaften sind dergestalt, daß beim Schmelzen des Plastikpulvers die auftretende Verdichtung einen genauen Abdruck von minimalen Details abbilden, wie z.B. Körnungsabdrücke und Nähte, die in der Oberfläche der Form vorgesehen sind.
• Die Vorwärmtemperatur der Form kann zwischen 250ºF und 390ºF betragen. Da die Dicke des fertigen Produkts auch abhängt von der Dauer, die das Pulver die Form berührt, muß klar sein, daß gleichzeitiges Beschicken des Pulvers an die Form deutliche Vorteile aufweist. Wenn bestimmte Bereiche der Form so ausgebildet sind, daß sie eine geringere Vorheiztemperatur aufweisen als andere, wird dieses die Formung einer dünneren Schale in diesen Bereichen ermöglichen, seitdem sowohl die Temperatur als auch die Beschickungszeit die endgültige Dicke der Schale bestimmen. Aus diesem Grund ist eine sehr hohe Bandbreite an Formbeschickungszeiten von einer Sekunde bis zu zehn Sekunden möglich.
• In Abhängigkeit von der Zusammensetzung, kann ein vollständiges Schmelzen und eine Fusion des PVC-Pulvers erfolgen, wenn die Formtemperatur 177ºC (350ºF) bis 232ºC (450ºF) erreicht.
• Nach der Fusion wird die Form bis zu einer Temperatur abgekühlt, die das Lösen der Schale ohne Beschädigung ermöglicht.
• Insbesondere das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglichen eine gleichmäßige und vollständige Verteilung von thermoplastischem Pulver auf der Oberfläche der Form, so daß große, lange, dünnwändige, einteilige, zwei- oder mehrfarbige Schalen für innere Türverkleidungen und dergleichen in kurzen Formgebungszyklen auf beschränktem Raum produziert werden können.

Claims (2)

1. Einteilige, einheitlich geformte Plastikschale mit einer ersten aus vulkanisiertem Kunststoffpulver (129) gebildeten Schalensegment, das eine erste Farbe aufweist, einem zweiten, mit dem ersten Schalensegment in Verbindung stehenden, aus vulkanisiertem Kunststoffpulver (135) bestehenden zweiten Schalensegment, das eine zweite Farbe aufweist, und eine zwischen dem ersten und dem zweiten Schalensegment einheitlich angeformte Verbindung, die an einer angeformten Verbindungslinie (137) gebildet ist, wobei die Schale eine Rille auf einer geformten Seite der Schale und einen Vorsprung auf der der geformten Seite gegenüberliegenden Seite aufweist, wobei die integrierte Verbindungslinie (137) in der Rille unterhalb der geformten Seite der Schale und in Ausrichtung mit dem Vorsprung gelegen ist und wobei die Segmente jeweils eine einzelne, eine im wesentlichen gleiche und gleichmäßige Dicke aufweisende Schicht einer einzelnen Farbe aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten sich lediglich an der gemeinsamen Verbindungslinie (137) überlappen, daß die das zweite Schalensegment bildende Schicht, die das erste Schalensegment bildende Schicht sowohl über die Dicke des ersten Schalensegments als auch über einen Bereich des ersten Schalensegments überlappt, der eine Wand der Rille bildet.

2. Einteilige, einheitlich geformte Plastikschale gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbtrennlinie zwischen den beiden Schalensegmenten symmetrisch entlang des Scheitelpunkts der Rille verläuft.