DE4139035A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen laminierter formteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen laminierter Formteile aus einer Grundschicht aus thermoplastischem Material und einer Deckschicht, mit den im Oberanspruch 1 und 7 angegebenen Merkmalen. Mit einem solchen Verfahren können beliebige dreidimensional geformte Formteile erhalten werden, deren Grundschicht die gewünschte Formstabilität ergibt, während die Deckschicht die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit liefert. Als Deck­ schicht kommen z. B. Textilgewebe, Schaumstoffmaterialien, Kunststoffolien mit einer dekorativen Oberflächenstruktur und/oder Farbmusterung, und auch Kombinationen solcher Mate­ rialien in Frage. Die Deckschicht im Sinne dieser Anmeldung kann somit auch aus einer Aufeinanderfolge mehrerer Schich­ ten aus verschiedenen Materialien bestehen. Nach derartigen Verfahren werden z. B. Automobilteile wie Armaturverklei­ dungen, Türinnenverkleidungen und dergleichen hergestellt.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist z. B. aus US- PS 48 73 045 bekannt. Dabei wird in der ersten Phase das thermoplastische Material in die erste Formhälfte durch Ex­ trudieren eingebracht, wobei mittels einer schlitzförmigen Extrusionsdüse eine Schicht des Materials in der ersten Formhälfte lose abgelegt und erst während der zweiten Phase durch den Preßdruck an die Formkontur exakt angeformt wird. Ein Verfahren der genannten Art ist auch Gegenstand der äl­ teren Anmeldung P 41 01 106. Bei diesem Verfahren wird in der ersten Phase die erste Formhälfte mit einem Formoberteil zusammengeführt und bildet mit diesem eine Spritzgießform, in die das thermoplastische Material inji­ ziert wird, so daß bereits in der ersten Phase die Grund­ schicht in exakter Anformung an die von der ersten Form­ hälfte vorgegebene Formkontur erfolgt.

Es hängt dabei einerseits von der Flexibilität und Dimen­ sionsstabilität des Deckschichtmaterials und andererseits von der dreidimensionalen Formkontur des herzustellenden Formteiles ab, wie leicht sich das zunächst ebene Deck­ schichtmaterial in die der Formkontur entsprechende dreidi­ mensionale Form bringen läßt. Je nach den gegebenen Ver­ hältnissen kann die Gefahr bestehen, daß das Deckschichtma­ terial zu Beginn des Verpressens sich verzieht, verrutscht oder Falten bildet oder daß durch die Spannung des Deck­ schichtmaterials ein örtlich ungleichmäßiger Druck auf das thermoplastische Material der Grundschicht ausgeübt und da­ durch deren Dicke in unerwünschter Weise beeinflußt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art anzugeben, bei dem die Deckschicht zuverlässig und schonend in die der Oberflä­ chenkontur des herzustellenden Formteiles entsprechende dreidimensionale Form gebracht werden kann, wobei dies vor­ zugweise ohne einen zusätzlichen Taktschritt des Verfahrens und mit möglichst einfacher Ausgestaltung der Vorrichtung erreicht werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie in den Ansprüchen 1 und 8 angegeben, gelöst. Die Unteransprüche beziehen sich auf weitere, be­ sonders vorteilhafte Merkmale des Verfahrens und der Vor­ richtung.

Erfindungsgemäß finden somit während der ersten Phase des Verfahrens bei geöffneter Form an den beiden Formhälften voneinander unabhängige Arbeitsvorgänge statt, nämlich an der ersten Formhälfte das Einbringen des thermoplastischen Kunststoffs z. B. durch Extrusion oder in der bevorzugten Ausführungsform durch Spritzgießen, und an der zweiten Formhälfte ein Tiefziehen des Deckschichtmaterials in die gewünschte dreidimensionale Formkontur. Diese Vorgänge fin­ den zeitgleich oder zumindest in zeitlicher Überlappung statt, so daß keine zusätzlichen Taktschritte erforderlich sind. Während der zweiten Phase wird dann eine bereits durch Tiefziehen dreidimensional geformte Deckschicht mit dem thermoplastischen Material der Grundschicht verpreßt. Es ist selbstverständlich, daß das Verfahren die Verwendung eines für das Tiefziehen geeigneten Deckschichtmaterials voraussetzt, welches insbesondere in seiner Fläche eine ausreichende Nachgiebigkeit aufweisen muß. Falls das Tief­ ziehen durch Anlegen von Unter- und/oder Überdruck erfolgt, muß das Material außerdem hinreichend luftundurchlässig sein. Diese Voraussetzungen können jedoch von sehr vielen Materialien oder Materialkombinationen erfüllt werden, z. B. beschichteten Textilgeweben mit geeigneter Webstruktur, schaumstoffkaschierten Folien usw.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeich­ nungen näher erläutert, es zeigt:

Fig. 1 einen schematisch vereinfachten Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in geöffneter Stellung

Fig. 2 bis 5 entsprechende Schnittdarstellungen der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in verschiedenen Phasen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 hat eine stationäre untere Auf­ spannplatte 1 und eine bewegliche obere Aufspannplatte 3, die an Führungen (nicht dargestellt) vertikal beweglich ge­ lagert ist und mittels eines Antriebs (nicht dargestellt) in einer Öffnungs- oder Schließbewegung relativ zur unteren Aufspannplatte 1 bewegt werden kann. Die untere Aufspann­ platte 1 trägt eine erste Formhälfte 5, in der ein oder mehrere Gießkanäle ausgebildet sind, die an eine Spritz­ gießmaschine (nicht dargestellt) angeschlossen werden kön­ nen. Die obere Aufspannplatte 3 trägt eine zweite Form­ hälfte 7. Zwischen die Formhälften 5, 7 kann eine Zwischen­ form 9 eingeführt werden, welche als Formoberteil für die Formhälfte 5 ausgebildet ist und zusammen mit dieser eine Spritzgießform bildet.

Die zweite Formhälfte 7 besteht zumindest in ihren die Formvertiefung 7′ begrenzenden Bereich aus porösem Mate­ rial, z. B. Sintermaterial, und weist einen oder mehrere Vakuumkanäle 10 zum Anschluß an eine Vakuumquelle auf. Die Zwischenform bzw. das Formoberteil 9 kann an seiner Ober­ seite eine oder mehrere Auslaßöffnungen 12 aufweisen, die an einen Zuführkanal 14 für Druckluft angeschlossen sind. Diese Einzelheiten der zweiten Formhälfte 7 und des Form­ oberteils 9 sind der Einfachheit halber nur in Fig. 1 dar­ gestellt und in den Fig. 2 bis 5 weggelassen.

Ausgehend von der Ausgangsstellung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird ein flächiges Deckschichtmaterial 19 auf die Oberseite des Formoberteils 9 aufgelegt. Anschließend wird die zweite Formhälfte 7 mittels der beweglichen Auf­ spannplatte 3 nach unten bewegt und trifft gegen die Rück­ seite des Formoberteils 3 und drückt dieses gegen die erste Formhälfte 5, so daß die Stellung gemäß Fig. 2 erreicht wird in der die erste Formhälfte 5 mit dem Formoberteil 9 eine geschlossene Spritzgießform bildet. Durch Einspritzen von thermoplastischem Grundstoff über die Spritzkanäle 11 wird ein Vorformling 13 hergestellt. Gleichzeitig wird durch Anlegen von Unterdruck an den Vakuumanschluß 10 der zweiten Formhälfte 7 und/oder durch Zuführen von Druckluft über den Kanal 14 des Formoberteils 9 das Deckschichtmate­ rial 19 in die Formvertiefung 7′ der zweiten Formhälfte 7 hinein tiefgezogen und erhält somit eine dreidimensionale Form. Die Randbereiche des Deckschichtmaterials 19 bleiben vorzugsweise zwischen der zweiten Formhälfte 7 und dem Formoberteil 9 eingespannt.

Anschließend wird gemäß Fig. 3 die obere Aufspannplatte 3 mit der zweiten Formhälfte 7 nach oben bewegt, das Formo­ berteil 9 bewegt sich ebenfalls nach oben und wird dann seitlich zwischen den Seitenhälften 5, 7 herausbewegt. Der Vorformling 13 verbleibt an der stationären ersten Form­ hälfte 5. Die tiefgezogene Deckschicht 19 verbleibt an der zweiten Formhälfte 7, z. B. dadurch, daß weiterhin Vakuum an die zweite Formhälfte 7 angelegt wird.

Anschließend werden gemäß Fig. 4 die Formhälften 5, 7 zu­ sammengepreßt, wobei der noch formbare Vorformling 13 zur endgültigen gewünschten Form der Grundschicht des herzu­ stellenden Formteils gepreßt und mit der bereits in die ge­ wünschte Form tiefgezogenen Deckschicht 19 verpreßt und verbunden wird. Durch Kühlen der Formhälfte 5 und/oder 7 wird das so hergestellte laminierte Formteil bis unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt.

Gemäß Fig. 5 werden dann die Formhälften 5, 7 auseinan­ derbewegt, das an der beweglichen Formhälfte 5 befindliche fertige Formteil 23 kann entnommen werden, und das Form­ oberteil 9, auf das bereits eine neue Deckschicht 19 aufge­ legt wurde, wird wieder zwischen die Formhälften 5, 7 ein­ gefahren, so daß die erste Phase eines neuen Formzyklus aus der Ausgangsstellung gemäß Fig. 1 beginnen kann.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Formvertie­ fung 9′ des Formoberteils 9 so ausgebildet, daß in der er­ sten Phase durch Spritzgießen ein Vorformling 13 herge­ stellt wird, der dann in der zweiten Phase durch Verpressen in die endgültige Form der Grundschicht umgeformt wird. Ab­ weichend von der beschriebenen Ausführungsform ist es auch möglich, die Formvertiefung 9′ des Formoberteils 9 so aus­ zubilden, daß sie zusammen mit der ersten Formhälfte 5 eine Spritzgießform bildet, die bereits der gewünschten fertigen Form der Grundschicht des Formteils entspricht. In diesem Fall findet beim Preßvorgang (Fig. 4) keine Umformung der Grundschicht, sondern nur deren Verpressen mit der Deck­ schicht statt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Oberseite des Formoberteils 9 eben ausgebildet, so daß Formoberteil 9 nur eine Abdeckplatte für die zweite Formhälfte 7 während des Tiefziehvorgangs bildet. Das Tiefziehen wird durch Vakuum und/oder Überdruck bewirkt. Abweichend von der be­ schriebenen Ausführungsform kann aber die Oberseite des Formoberteils auch eine zu der Formvertiefung 7′ der zwei­ ten Formhälfte 7 komplementäre Form aufweisen, so daß das Tiefziehen der Deckschicht 19 durch Zusammenwirken der Formkonturen der zweiten Formhälfte 7 und des Formoberteils 9 bewirkt wird. In diesem Fall ist das Anlegen von Vakuum über die zweite Formhälfte 7 und/oder die Zuführung von Druckluft über das Formoberteil 9 nicht erforderlich.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wirkt das Formober­ teil 9 gleichzeitig mit der ersten Formhälfte 5 und der zweiten Formhälfte 7 zusammen. Abweichend von der be­ schriebenen Ausführungsform ist es aber auch möglich, ober­ halb des Formoberteils 7 ein weiteres, zwischen die Form­ hälften 5, 7 ein fahrbares Teil vorzusehen, so daß das Formoberteil 9 nur mit der ersten Formhälfte 5 zusam­ menwirkt, während das weitere zusätzliche Teil mit der obe­ ren Formhälfte 7′ als Abdeckplatte oder als Tiefziehma­ tritze zusammenwirkt.

Mit der beschriebenen Vorrichtung ist eine sehr flexible Betriebsweise möglich. Der Beginn und die Dauer einerseits des Spritzgießens der Grundschicht und andererseits des Tiefziehens der Deckschicht können unabhängig voneinander und in beliebiger zeitlicher Überlappung gewählt werden. Ohne jede konstruktive Änderung der Vorrichtung kann das Verfahren auch so durchgeführt werden, daß auf das Tiefzie­ hen der Deckschicht verzichtet und das ebene Deckschichtma­ terial in der zweiten Phase mit der Grundschicht verpreßt wird, wenn dies im Hinblick auf das Deckschichtmaterial und/oder auf die Formkontur des herzustellenden Formteils vorteilhafter ist. Die wesentlichen Vorteile der Vorrich­ tung liegen somit in der Flexibilität und Anpassungsfähig­ keit des Verfahrens an die jeweiligen Produkterfordernisse, in der starken Vereinfachung der Vorrichtung im Vergleich zu üblichen Fertigungsanlagen, bei denen für Vorgänge wie Spritzgießen, Tiefziehen und/oder Verpressen getrennte Vor­ richtungen nötig sind, und in der Reduzierung der Umrüst­ zeiten bei einem Produktwechsel. Alle diese Vorteile werden insbesondere erreicht durch die Verwendung der zwischen die Preßformhälften einfahrbaren Zwischenform 9, die mit der einen Preßformhälfte 5 als Gegenform oder Formoberteil zur Bildung einer Spritzgießform und mit der anderen Preß­ formhälfte 7 als Gegenform oder Formabdeckteil zur Bildung einer Tiefziehform zusammenwirkt.

Claims (14)

1. Verfahren zum Herstellen laminierter Formteile durch Verpressen einer Grundschicht aus thermoplastischem Mate­ rial mit einer vorgefertigten Deckschicht in einer aus ei­ ner ersten und zweiten Formhälfte bestehenden Preßform, wo­ bei in einer ersten Phase bei geöffneten Formhälften das thermoplastische Material in die erste Formhälfte einge­ bracht und mindestens vorgeformt wird und die vorgefertigte Deckschicht zwischen die Formhälften eingebracht wird, und in einer zweiten Phase die Formhälften geschlossen und da­ durch das thermoplastische Material mit der Deckschicht verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der er­ sten Phase die Deckschicht in der zweiten Formhälfte tief­ gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefziehen durch Einlegen von Unterdruck an die Deck­ schicht durch die porös oder perforiert ausgebildete zweite Formhälfte erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichet, daß während der ersten Phase die erste Formhälfte mit einem Formoberteil zusammengeführt und mit diesem zusammen eine Spritzgießform bildet, und daß in der Spritzgießform durch lnjizieren des thermoplastischen Materials die Grundschicht oder ein Vorformling für die Grundschicht spritzgegossen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Formoberteil zwischen die geöffneten Formhälften einge­ fahren und mittels der zweiten Formhälfte gegen die erste Formhälfte angedrückt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der ersten Phase die zweite Formhälfte mit einem Formunterteil oder einem Formabdeckteil zusammengeführt wird und mit diesem eine geschlossene Tiefziehform bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen die Formhälften eingefahrene Formoberteil für die erste Formhälfte gleichzeitig mit seiner Rückseite das Formunterteil oder Formabdeckteil für die zweite Form­ hälfte bildet.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die tiefgezogene Deckschicht bis zum vollständigen Schließen der Formhälften in der zweiten Phase durch Unterdruck an der zweiten Formhälfte gehalten wird.

8. Vorrichtung zum Herstellen laminierter Formteile durch Verpressen einer Grundschicht aus thermomplastischem Mate­ rial mit einer vorgefertigten Deckschicht, mit einer aus einer ersten und zweiten Formhälfte (5) und einer zweiten Formhälfte (7) bestehenden Preßform und einer Einrichtung zum Einbringen von thermoplastischem Material in die erste Formhälfte (5) bei geöffneten Formhälften (5, 7), dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Formhälfte (7) als Tiefzieh­ form für das Tiefziehen der Deckschicht (19) bei geöffneten Formhälften (5, 7) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Formhälfte (7) porös oder perforiert ausgebildet und an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch ein zwischen die geöffneten Formhälften einfahrbares Formunterteil oder Formabdeckteil, das mit der zweiten Formhälfte (7) zur Bildung einer geschlossenen Tiefziehform zusammenführbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekenn­ zeichnet durch ein zwischen die geöffneten Formhälften (5, 7) einfahrbares Formoberteil (9), das mit der ersten Form­ hälfte (5) zur Bildung einer geschlossenen Spritzgießform zusammenführbar ist, und durch eine an die so gebildet Spritzgießform angeschlossene Spritzgießvorrichtung.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Formoberteil (9) mittels der gegen seine Rückseite anliegenden zweiten Formhälfte (7) gegen die erste Form­ hälfte (5) andrückbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zwischen die Formhälften (5, 7) einfahr­ bare Zwischenform sowohl als Formoberteil (9) für die erste Formhälfte (5) als auch als Formunterteil oder Formabdeck­ teil für die zweite Formhälfte (7) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Formunterteil oder Formabdeckteil mit mindestens einer Öffnung (12) zum Beaufschlagen der Deckschicht (19) mit einem Druckmedium versehen ist.