DE3875176T2

DE3875176T2 - Verfahren zum herstellen von formgegenstaenden mit farbigen kennzeichen.

Info

Publication number: DE3875176T2
Application number: DE8888306304T
Authority: DE
Inventors: Alfred F Brault; John D Gray
Original assignee: Davidson Textron Inc
Current assignee: Davidson Textron Inc
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-07-11
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2008-07-12
Also published as: JPH0815740B2; EP0300659B1; KR920005521B1; ES2035293T3; KR890001717A; AU1865488A; DE3875176D1; BR8803577A; EP0300659A3; JPH0193310A; CA1316660C; AU610194B2; MX173556B; EP0300659A2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen dünnwandiger Hohlschalen für Produkte aus thermoplastischem Material, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung solcher Schalen, so daß sie entsprechend dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche in situ ausgebildete dekorative Muster aufweisen.
Die Verwendung von dünnwandigen Kunststoffschalen für Produkte hat eine Formschale aus thermoplastischem Material mit darin ausgebildeten dekorativen Muster umfaßt. Ein Beispiel ist in US-A-4,610,620 angegeben, worin eine Vorrichtung zum Formen von mehrfarbigen Kunststoffhohlschalen durch ein Verfahren, bei dem ein dekorativer Nadelstreifen als integral verbundene Verbindungsstelle zwischen ersten und zweiten Teilen der Schale ausgebildet ist. Die Verbindung zwischen den Schalenbestandteilen wird verwendet, um eine mechanische Verbindung zwischen ihnen zu ersetzen, und um ein dekoratives Muster in Form eines Nadelstreifens auf dem Schalenbestandteil zur Verfügung zu stellen. Der dekorative Nadelstreifen wird jedoch nur entlang der Verbindungslinie der verbundenen Teile ausgebildet, und wird nicht in situ in einer Basisschicht gebildet.
US-A-4,562,025 legt ein Formverfahren und eine Formvorrichtung für mehrfarbige Kunststoffschalen offen, welche erste und zweite farbige Teile auf den gegossenen Schalenabschnitten des fertigen produktes aufweisen. Es werden jedoch keine dekorativen Muster in situ auf den gegossenen Schalenbestandteilen des Fertigteils ausgebildet.
USA-4,562,032 betrifft ein Verfahren zur Bildung von Körnungsbedeckungen auf durch Reaktionsinjektion geformten Erzeugnissen. Solche gekörnten Schalen sind in einigen Fällen so ausgebildet, daß sie ein einteilig ausgebildetes Nahtmerkmal um ihren Umfang aufweisen und wie genähte Materialien erscheinen.
Während die oben genannten Patente aus thermoplastischem Material gegossene Schalen offenlegen, die dekorative Farb- und Verzierungsmuster aufweisen, offenbaren sie kein Verfahren zur Verfügungstellung dekorativer Muster oder Muster wie etwa farbigen Buchstaben oder farbigen Nähten in situ auf einer für das Auge sichtbaren Oberfläche des fertigen Erzeugnisses, welches die durch das Verfahren des Ablagerns von thermoplastischem Material auf einer erhitzten Formungsoberfläche geformte gegossene Schale darstellt.
Verschiedene andere Vorschläge sind gemacht worden, um dekorative Muster auf solchen Kunststoffprodukten zur Verfügung zu stellen; das Problem, das jedoch im Stand der Technik auftrat, war, daß diese getrennte Verbindungsmittel oder Klebstoffe benötigen, um die dekorativen Muster auf der Außenfläche der Schale zur Verfügung zu stellen.
Um diese oben beschriebenen technischen Schwierigkeiten zu überwinden, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung durch die Schritte gekennzeichnet, die in den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 5 angegeben sind. Bevorzugte Muster der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das angegebene Verfahren ist vorteilhaft, da getrennte Verbindungsmittel oder die Verwendung von Klebstoff oder anderen bindenden Materialien nicht benötigt wird, um die dekorativen Muster an ihrer Position zu sichern. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, daß dasselbe Werkzeug für das Gießen der Basisschicht des Materials für die äußere Schalenoberfläche und die Herstellung der dekorativen Muster verwendet wird. Das Verfahren der Erfindung ist insbesondere geeignet, um Verzierungsteile aus Kunststoff zur Verwendung bei Automobilen herzustellen, wobei ein farbiges dekoratives Muster durch die Verwendung der gleichen Werkzeuge, die zur Herstellung einer Schale aus thermoplastischem Material verwendet werden, gebildet werden kann, wodurch die Notwendigkeit getrennter Befestiger und Klebstoffverbinder zur Befestigung der dekorativen Muster auf solchen Teilen vermieden wird.
Solche Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden lediglich beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten diagrammartigen Zeichnungen, beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Diagrammansicht eines durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung hergestellten Produktes;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Formungswerkzeugbestückung mit einer Bedeckung aus thermoplastischem Material, welche in Explosivansicht in bezug darauf gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;
Fig. 4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die auf der Linie 4-4 der Fig. 2 geschnitten ist und die in Richtung der Pfeile weist;
Fig. 5 ist eine Ansicht einer getrennten Form und eines Pulverbehälters zum Gießen einer Schicht thermoplastischen Materials gegen die Formoberfläche;
Fig. 6 eine Ansicht einer Form und eines damit verbundenen Pulverbehälters zum Gießen einer thermoplastischen Schicht;
Fig. 7 eine Ansicht einer verbundenen Form und eines Pulverbehälters nach dem Gießen einer thermoplastischen Schicht;
Fig. 8 eine Ansicht einer getrennten Form mit zurückgehaltenen dekorativen Teilen und eines Pulverbehälters, welcher das Material zur Bildung einer Basisschicht aufweist;
Fig. 9 eine Ansicht der Basisschicht aus Material, welches gegen die Form und gegen die zurückgehaltenen Teile gegossen ist;
Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht der verbundenen Schnittstelle zwischen der Basisschicht und einem dekorativem Teil;
Fig. 11 ein Flußdiagramm des Verfahrens, das durch die Verwendung der in den Fig. 5-10 gezeigten Werkzeugbestückung durchgeführt wird;
Fig. 12A eine perspektivische Ansicht eines Formbruchstücks mit einem darin eingelassenen dekorativen Nahtmuster, und Fig. 12B ein Bruchstück eines Produktes mit dem Nahtmuster darauf;
Fig. 13 ein Flußdiagramm eines Verfahrens, das bei der Bildung eines dekorativen Kunststofteils unter Verwendung der Werkzeugbestückung in Fig. 12 verwendet wird und
Fig. 14A-14C diagrammartige Ansichten einer Werkzeugbestückung, die verwendet wird, um das Nadelstreifenmuster unter Verwendung eines Schrittes, der die Verteilung von flüssigem Plastisol beinhaltet, zu bilden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Herstellung einer Kunststoffschale zur Verwendung als Autoverzierungsprodukt beschrieben werden, wobei davon ausgegangen wird, daß andere Kunststoffprodukte, die in situ dekorative Muster benötigen, gleichermaßen geeignet sind, um durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt zu werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist ein Formwerkzeug 10 dargestellt, welches eine Formoberfläche 12, eine Anzahl von Ausnehmungen 14, 16, 18 und 20, welches ein Logo 22 in Form von Buchstaben mit einer Umgrenzungslinie bilden, aufweist. Die Ausnehmungen 14, 16, 18 und 20 haben jeweils, wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, eine scharfe Bruchkante 24 an der vorderen Schnittkante mit der Formoberfläche 12. Obwohl das Logo als ein Teil mit einer verminderten Ausdehnung in der Ebene dargestellt ist, versteht sich, daß es auf einer ausgedehnten Oberflächenform ausgebildet sein kann, wie etwa von der Art, die zur Ausbildung größerer Kunststoffprodukte wie etwa Gepäckschalen, Instrumententafelschalen oder anderer großflächiger Kunststoffprodukte verwendet wird.
Das verbesserte Verfahren beinhaltet die Erwärmung des Formwerkzeuges 10. Dieses wird dann mit einer Bedeckung 26 aus thermoplastischem Material bedeckt, welche Segmente 26a, die in jeder der Ausnehmungen 14-20 angeordnet sind, und einen dünnen Membranbereich 26b, der den Logoteil 22 der Formoberfläche 12 abdeckt, aufweist.
Die Segmente 26a sind in den Ausnehmungen 14-20 eingeschlossen, und werden während eines Abziehschrittes, welcher in Fig. 4 gezeigt ist, dort gehalten. Wenn die dünne Membran 26b von der Formoberfläche 12 abgezogen ist, wird die Membran entlang der Reißlinien 28 an den Bruchlinien 24 reißen. Daher wird die Abdeckung 26 völlig vom Werkzeug entfernt, während die eingeschlossenen Segmente 26a an ihrem Platz darin zurückbleiben.
Das Formwerkzeug 10 wird in Verbindung mit einem Pulverformbehälter 30 verwendet, die mit dem Formwerkzeug, wie in Fig. 6 verbunden ist und in Fig. 7 gedreht wird, um die Teilchen thermoplastischen Materials zu verteilen, so daß diese die gesamte Oberfläche der normalen Formoberfläche 12 bedeckt, welche durch ein Dichtungsteil 32 auf dem Pulverformbehälter 30 versiegelt ist.
Das Werkzeug 10 mit den, wie in Fig. 8 gezeigt, zurückgehaltenen Segmenten 26a wird dann mit einem zweiten Pulverformbehälter 34 in Verbindung gebracht, der ein andersfarbiges thermoplastisches Material enthält, welches verteilt wird, wenn der Pulverformbehälter 34 in bezug auf das Formwerkzeug 10 wie in Fig. 10 gezeigt umgedreht ist, um den übrigen Teil der normalen Formoberfläche 12 zu bedecken. Dies füllt die eingeschlossenen Segmente 26a, so daß sie damit verbunden werden.
Wie in Fig. 11 dargestellt, beinhaltet das Verfahren insbesondere die Schritte der Bildung einer Form des in den Fig. 2-4 beschriebenen Typs mit darin ausgebildeten dekorativen Ausnehmungen. Die Form wird auf eine Temperatur vorgewärmt, bei der das thermoplastische Material darauf schmilzt oder aushärtet. Die erwärmte Form wird mit dem Pulverbehälter des in den Fig. 5-7 gezeigten Typs verbunden und als eine Materialbedeckung gegen die normale Formoberfläche 12 verteilt.
Das Formwerkzeug 10 wird dann abgekühlt und die Abdekkung 26 wie in Fig. 4 gezeigt abgezogen, um die dünne Membran 26b an den scharfen Bruchlinien 24 entlang den Reißlinien 28 zu entfernen.
Der nächste Schritt des Verfahrens besteht darin, die zurückgehaltenen Segmente 26 wieder zu schmelzen, und eine Basisschicht 38 aus thermoplastischem Material gegen die Formoberfläche 12 zu gießen. Nachdem die vollständige Schale gegossen ist, wird die Form abgekühlt und abgezogen, um ein in situ dekoratives Muster 36 auf einem Substrat (Basisschicht) 38 eines Teiles 40 zu bilden. Das dekorative Muster 36 ist dann wie in Fig. 1 gezeigt vom Substrat 38 abgehoben. Es weist eine andere Farbe als die des Substrats 38 auf.
Die dünne Membran 26b weist in einer Arbeitsausführungsform eine Dicke in der Größenordnung von 0,008 Inch (0,2 mm) auf. Das Abziehen der Bedeckung 26, während die thermoplastischen Segmente 26a in den Ausnehmungen zurückgehalten werden, ist wegen der Gestaltung der umgekehrten Beschriftung möglich, die die scharfe Bruchlinie 24 entlang der vorderen Schnittkante der Ausnehmungen an der Formoberfläche 12 beläßt.
Die Verteilung mindestens einer der Schichten thermoplastischen Materials kann durch Auftragen einer flüssigen Dispersion eines thermoplastischen Materials gegen die erwärmte Formoberfläche erreicht werden. So hat, wie gezeigt, ein Formwerkzeug 42 eine Nahtausnehmung 44. Eine erste Schicht gesprühten Plastisols wird auf die Nahtausnehmung 44 aufgebracht. Eine geeignete Sprühvorrichtung 48 wird verwendet, um die flüssige Dispersion thermoplastischen Materials als Bedeckung 50 über die Nahtausnehmung 44 zu bringen. Die Bedeckung 50 füllt die Ausnehmung 44 mit zurückgehaltenen Segmenten 50a und bedeckt die Form 42 mit einer Membran 50b. Das Formwerkzeug 42 wird für eine vorbestimmte Zeitdauer auf eine gewünschte Aushärtetemperatur erwärmt und dann abgekühlt, und überschüssiges Material wird von der Form entfernt, indem die Membran 50b davon abgezogen wird. Das Formwerkzeug 42 wird dann wieder erwärmt, um die Segmente 50a der Abdeckung 50, die in der Nahtausnehmung 44 eingeschlossen sind, wieder zu schmelzen oder teilweise wieder zu schmelzen. Dann wird die Form mit einem geeigneten Verteilungssystem verbunden, um trockenes pulverförmiges thermoplastisches Material, welches eine zu den teilweise wieder geschmolzenen Segmenten 50a kontrastierende Farbe aufweist, uber die gesamte Form zu verteilen. Die Basisschicht des verteilten Materials schmilzt auf der Form und verbindet sich mit den Segmenten 50a. Das Formwerkzeug 42 wird gekühlt und die Basisschicht, zusammen mit dem eingeschlossenen Nahtmaterial in den Ausnehmungen 42, wird von der Form abgezogen. Das Ergebnis ist ein thermoplastisches Produkt mit einer Basisschicht 52 eines Materials einer Farbe, welches ein in situ einteilig geformtes Nahtmuster 54 aufweist, welches an der Oberfläche in einer kontrastierenden Farbe ausgebildet ist, wie in Fig. 12b gezeigt.
Das Flüssigkeitsdispersionsverfahren kann auch in Zusammenhang mit Teilen verwendet werden, die einen Nadelstreifen der in der US-A-4 610 620 beschriebenen Art ergeben. Bei diesem Verfahren wird ein Werkzeug mit zwei Teilräumen mit einem Pulververteilungsbehälter verbunden, welcher eine Trennwand zur Trennung des ersten und des zweiten Teilraums aufweist. Die Teilräume sind dafür vorgesehen, thermoplastisches Pulver zu enthalten, das gegen die Formoberflächen 56, 58 auf dem Formwerkzeug 60, welche durch einen Teiler 62 getrennt sind, verteilt werden soll. Bei dieser Ausführungsform hat der Teiler eine Oberfläche 63, welche auf dem fertigen Produkt einen Nadelstreifen bildet. Wenn das Formwerkzeug und der Pulverbehälter verbunden werden, bedeckt eine Dichtung die Nadelstreifenoberfläche und Materialschichten 64, 66 werden auf die Formoberflächen 56, 58 verteilt, wie es in Fig. 14B, 14C gezeigt ist. Danach wird das Werkzeug vom Pulverbehälter getrennt, und eine Sprühvorrichtung 68 für flüssiges Plastisol wird verwendet, um einen Überzug 70 aus thermoplastischem Material gegen die Formoberfläche 63 zu verteilen. Der Überzug 70 härtet aus und verbindet die Formschichten 64, 66 miteinander und bildet zwischen ihnen ein kontrastierendes Verzierungsmuster.

Claims

1. Verfahren zum Bilden eines dekorativen Musters in situ in einer Basisschicht einer Kunststoffschale aus thermoplastischem Material, das gegen ein erwärmtes Werkzeug (10, 42) mit einer darauf angeordneten Formoberfläche (12) gegossen wird, wobei eine mit Ausnehmungen versehene Oberfläche (14-20, 44) auf der Formoberfläche (12) gebildet wird, die einem gewünschten dekorativen Muster entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß eine scharfe Bruchlinie (24) zwischen der mit Ausnehmungen versehenen Oberfläche (14-20, 44) und dem übrigen Teil der Formoberfläche vorgesehen ist, und daß das Verfahren ferner die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

Erwärmen der Formoberfläche (12), Ablagerung einer ersten Schicht aus thermoplastischem Material, um eine Bedeckung (26, 50) zur Verfügung zu stellen und Schmelzen der Bedeckung (26, 50) auf der mit Ausnehmungen versehenen Oberfläche (14-20, 44) und gleichzeitiges Ausbilden einer dünnen Membran (26b, 50b) auf dem übrigen Teil der Oberfläche (12), Abkühlen der Bedeckung (26, 50) einschließlich der dünnen Membran (26b, 50b) und Abziehen der dünnen Membran (26b, 50b) von der Form, so daß sie vom bedeckenden Segment bzw. von den bedeckenden Segmenten (26a, 50a), welche in der mit Ausnehmungen versehenen Oberfläche (14-20, 44) zurückgehalten sind, an der scharfen Bruchlinie (24) getrennt wird, Wiedererwärmung des Werkzeugs (10, 42), um das zurückgehaltene Segment bzw. die Segmente (26a, 50a) in der mit Ausnehmungen versehenen Oberfläche (14-20, 44) teilweise wieder zu schmelzen, Aufbringen einer Basisschicht aus thermoplastischem Material über die gesamte Oberfläche der Form und Bindung dieser Schicht an das zurückgehaltene bedeckende Segment bzw. die Segmente (26a, 50a), und Abkühlung und Abziehen des gebundenen thermoplastischen Materials von der Formoberfläche, so daß eine Schale mit einem dekorativen Muster ausgebildet wird, welches durch das gebundene Segment bzw. die gebundenen Segmente (26a, 50a) aus thermoplastischem Material definiert und in situ auf der Basisschicht des thermoplastischen Materials gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausnehmungen versehene Oberfläche (44) ein nahtförmiges Muster bildet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Ausnehmungen versehene Oberfläche (14, 20) einen von einer Formsiegelabschlußoberfläche umgebenen Schriftzug bildet.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus thermoplastischem Material eine Farbe besitzt, die mit der der Basissschicht des thermoplastischen Materials kontrastiert.

5. Verfahren zur Bildung eines dekorativen Musters in situ in einer Basisschicht aus Kunststoff in einer Schale aus thermoplastischem Material, welches gegen ein erwärmtes Werkzeug (10, 42, 60) mit einer Formoberfläche (12) gegossen wird, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

Ausbildung einer Oberfläche (14-20, 44, 63) auf der Formoberfläche, welche dem gewünschten dekorativen Muster entspricht; Zurverfügungstellung einer scharfen Bruchlinie (24) zwischen der Oberfläche (14-20, 44, 63) und dem übrigen Teil der Formoberfläche (56, 58); Aufbringung einer ersten Schicht (26, 50, 64, 66) aus thermoplastischem Material und Erwärmung des Werkzeuges zum Schmelzen des thermoplastischen Materials auf der Formoberfläche; durch die folgenden Schritte gekennzeichnet:

Abkühlung der ersten Materialschicht (26, 50, 64, 66); Wiedererwärmung des erwärmbaren Werkzeuges (10, 42, 60), um die erste Materialschicht (26, 50, 64, 66) teilweise wieder zu schmelzen; Aufbringung einer zweiten Schicht (70) aus thermoplastischem Material, so daß zumindest ein Teil der ersten Materialschicht (26, 50, 64, 66) bedeckt ist und die ersten und zweiten Schichten aneinander gebunden sind; Abkühlung und Abziehen der ersten und zweiten Schicht aus thermoplastischem Material von der Formoberfläche, so daß eine Schale mit einem dekorativen Muster gebildet wird, welches durch die erste Schicht aus thermoplastischem Material definiert und in situ mit der zweiten Schicht aus thermoplastischem Material gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (26, 50) aus thermoplastischem Material durch Versprühen einer flüssigen Dispersion des thermoplastischen Materials in die mit Ausnehmungen versehene Oberfläche (14-20, 44) und über eine begrenzte angrenzende Oberfläche der Formoberfläche aufgebracht wird; und daß die Dispersion vor dem Abziehen ausgehärtet wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus thermoplastischem Material als trockenes Pulver auf das erwärmte Werkzeug aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (60) mit der dekorativen Oberfläche (63) auf einem Teiler (62) zwischen ersten und zweiten Bereichen (56, 58) der Formoberfläche ausgebildet ist, wobei eine Schicht aus thermoplastischem Material auf dem Teiler als flüssige Dispersion aufgebracht wird, welche ausgehärtet wird, um ein dekoratives Muster zu bilden, das einteilig mit der anderen Schicht (64, 66) aus thermoplastischem Material, welche auf den ersten und zweiten Bereichen (56, 58) der Formoberfläche aufgebracht ist, gebildet ist.