DE4304751C2

DE4304751C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils

Info

Publication number: DE4304751C2
Application number: DE19934304751
Authority: DE
Inventors: Bruno Roth
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1993-02-17
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-02-18
Also published as: DE4304751A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit einer Schaumkunststoffschicht überzogene Gegenstände aus Kunststoff können auf den verschiedensten Gebieten Verwendung finden. So können sie im Fahrzeug bereich, beispielsweise im Fahrzeuginnenraum als Ablageschalen, Griffe, Bedien knöpfe, Verkleidungsteile, Blenden und dgl. Bauteile eingesetzt werden. Jedoch können sie auch auf anderen Gebieten verwendet werden, beispielsweise für Koffer.

Durch die weiche Schaumkunststoff-Oberflächenschicht wird diesen Bauteilen eine grifffreundliche, rutschfeste Oberfläche verliehen. Auch ist ein Klappern von Gegen ständen verhindert, die beispielsweise in einer Ablageschale aufbewahrt werden, die an ihrer Innenseite mit einer solchen Schaumkunststoffschicht versehen ist.

Bekannte derartige Bauteile, die im Kraftfahrzeugbereich meist aus einem harten Kunststoff mit einer Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoffschaum hergestellt sind, werden dazu mit einer thermoplastischen Kunststoff-Schaumstoffolie überzo gen, die auf einer Seite mit einer kompakten Trägerschicht versehen ist. Die Schaumkunststoffolie wird z. B. durch Tiefziehen auf das Kunststoffteil aufgebracht und mit diesem durch einen Klebstoff verbunden oder in eine Form tiefgezogen und mit einem harten Kunststoff hinterspritzt. Für die Herstellung der bekannten, mit einer Schaumkunststoffschicht versehenen Teile ist also eine relativ kostspielige Schaumkunststoffolie erforderlich, ferner mehrere unabhängige Verfahrensschritte.

Zur Herstellung von Fußbett-Sohlen ist es schon bekannt (DE-AS 12 82 294), auf der der Außenseite eines Fußbett-Bezuges abgewandten Seite schäumbaren Kunststoff aufzubringen und nach dessen Einbringen in den entsprechenden Form hohlraum, diesen Hohlraum zu vergrößern. Beim Einspritzen des schäumbaren Werkstoffs legt sich der verformbare Bezug gegen die Oberfläche eines Formteils an. Er ist thermisch verformbar und nimmt dabei die Konturen des Formteils an. Die nach dem Beendigen des Aufschäumens erhaltene Fußbett-Sohle muß eine ge wisse Elastizität haben, damit sie während des Gehens die Verformungen des Schuhs mitmachen kann und auch für den Träger des Schuhs komfortabel ist und möglichst keine Druckstellen erzeugt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines formstabilen Gegenstandes aus Kunststoff mit einer Schaumkunststoff-Oberflächenschicht der eingangs erwähnten Art wesentlich zu vereinfachen.

Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden ausreichend stabile Gegenstände erhalten und die Herstellung der Schaumkunststoff-Oberflächenschicht und das Aufbringen derselben auf das Kunststoffteil erfolgen in einem einzigen Verfahrens schritt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit sehr kostengünstig. Zugleich wird auch ein Kunststoffteil mit sehr guten akustischen Eigenschaften und guter Haptik, also Grifffreundlichkeit, hervorgebracht.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kunststoffteil besteht aus einem steifen Thermoplasten, insbesondere aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymer), Gemischen von ABS mit PC (Polycarbonat), PBT (Polybutylenterephthalat), Gemischen von PBT mit PC, Polyamid, Polypropylen (PP) oder Polyoxymethylen (POM). Die Haftung von PP zu Elastomeren auf Styrolbasis oder auf Olefinbasis ist besonders gut.

Diese Thermoplaste werden deswegen vorgezogen, weil sie eine gute Haftung ge genüber der Schaumkunststoff-Schicht aus dem thermoplastischen Eleastomeren besitzen.

Als thermoplastische Elastomere werden vorzugsweise Elastomere auf Poly urethanbasis verwendet, beispielsweise Desmopan^® oder Elastollan^®, Polyester elastomere, wie Hytrel^® oder Arnitel^®, oder Polyamid-Elastomere, insbesondere PEBA (Polyetherblockamid) oder Elastomere auf Styrolbasis, wie "Thermolast" der Gummiwerke Kraiburg. Ferner sind thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis einsetzbar, wie EPDM/PP-Verschnitte, z. B. Santoprene^®, oder allgemein soge nannte TE-V, also vernetzte Kautschukpartikel.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ablageschale, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist; und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Spritzgußvorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens mit der Spritzgußform im Schnitt.

Gemäß Fig. 1 besteht die Ablageschale 1 aus einem Kunststoffteil 2 aus einem Thermoplasten, wobei auf die Innenseite der Schale 1 direkt, also ohne Zwischen schaltung einer Klebstoffschicht, eine Oberflächenschicht 3 aus einem geschäumten thermoplastischen Elastomer aufgebracht ist. Die Schaumstoffschicht 3 weist eine geschlossene Außenhaut 4 auf, die beispielsweise eine genarbte Struktur besitzen kann.

Gemäß Fig. 2 weist die Spritzgußvorrichtung einen heizbaren Zylinder 5 auf, in dem sich das geschmolzene thermoplastische Elastomere, versetzt mit einem Treibmittel, befindet, sowie die Spritzgußform 6. Als Treibmittel kann beispielsweise Hydrocerol, oder eine andere unter dem Einfluß von Wärme oder Katalysatoren, CO₂, N₂ oder andere Gase abspaltende Verbindung verwendet werden.

Die Spritzgußform 6 besteht aus dem Teil 7 mit dem Angußkanal 8 und dem Schließteil 9 mit dem Vorsprung 10. Das angußseitige Teil 7 und das Schließteil 9 schließen den Formhohlraum 11 ein, in dem das Kunststoffteil 2 (Fig. 1) angeordnet ist. Das Kunststoffteil 2 ist mit einer auf den Angußkanal 8 ausgerichteten Öffnung 12 versehen. Das Kunststoffteil 2 füllt den Formhohlraum 11 nur teilweise aus, so daß ein Hohlraum 13 frei bleibt.

Aus dem Zylinder 5 wird die schäumbare Masse aus dem geschmolzenen thermo plastischen Elastomeren und dem Treibmittel über den Angußkanal 8 und die Öff nung 12 in dem Kunststoffteil 2 in den freien Hohlraum 13 gepreßt, so daß dieser aufgefüllt wird. Da die Form 6 Raumtemperatur aufweist, jedenfalls eine Temperatur, die deutlich unter dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Elastomeren und der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt, bildet die schäumbare Masse an dem Schließteil 8, einschließlich dem in den Formhohlraum 11 ragenden Vorsprung 10 die geschlossene Außenhaut 4 (Fig. 1).

Demgegenüber springt die Schaumreaktion im übrigen Bereich des freien Hohl raums 13 an, d. h. das Treibmittel wird unter Gasbildung zersetzt, so daß das ge schmolzene thermoplastische Elastomer aufgeschäumt wird. Da sich dabei ein ho her Druck in dem Hohlraum 13 aufbaut, kann das gebildete Gas jedoch nicht hinrei chend expandieren. Demgemäß werden unmittelbar, d. h. innerhalb von wenigen Sekunden, die beiden Teile 7 und 9 der Form 6 auseinanderbewegt, um den Hohl raum 13 zu vergrößern. Das durch Zersetzung des Treibmittels gebildete Gas kann damit expandieren, so daß ein Schaum mit hinreichend großen Poren und damit eine ausreichend dicke, welche Schaumkunststoffschicht 3 (Fig. 1) gebildet wird. Die Schmelztemperatur im Inneren der schäumbaren Masse liegt beim Auseinanderbe wegen der Teile 7 und 9 der Form 6 noch oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, das nun seine Wirkung voll entfalten kann. Gemäß Fig. 1 tritt an der senkrechten Fläche S keine Unterstützung der Schaumwirkung auf.

Manche thermoplastische Elastomere sind nur schwer schäumbar. Auf der anderen Seite haftet die schäumbare Masse einerseits an dem fest in dem angußseitigen Formteil 7 sitzenden Kunststoffteil 2 und andererseits mit der Außenhaut 4 an dem Schließteil 9. Beim Auseinanderbewegen der Teile 7 und 9 der Form 6 werden da durch die mit Treibgas gefüllten Poren des geschmolzenen thermoplastischen Ela stomeren auseinandergezogen, wodurch die Poren entsprechend vergrößert wer den. Dabei hat sich gezeigt, daß thermoplastische Elastomere mit einer niedrigen Shore A-Härte von weniger als 85 einerseits meistens zwar schwer schäumbar sind, andererseits aber besonders gut an dem metallischen Schließteil 9 haften.

Da die Außenhaut 4 des thermoplastischen Elastomeren sich an dem Schließteil 9 sehr schnell abkühlt, ist keine Schlierenbildung zu beobachten, so daß die Außen haut keine optischen Fehler und damit ein ansprechendes Aussehen aufweist. Auch ist die Außenhaut 4 ausreichend stabil, um ein Austreten des geschmolzenen Ela stomeren beim Auseinanderbewegen der beiden Teile 7 und 9 der Form 6 zu ver hindern. Dies gilt insbesondere für Polyester-Elastomere.

Die Dicke der Schaumkunststoffschicht 3, die nach dem erfindungsgemäßen Ver fahren erzielt wird, kann bis zu 20 mm und mehr betragen. Im allgemeinen liegt die Dicke der weichen Schaumkunststoffschicht 3 jedoch bei 3 bis 10 mm.

Zweckmäßigerweise wird das Kunststoffteil 2 aus einem steifen Thermoplasten mit der gleichen Vorrichtung spritzgegossen, abgesehen davon, daß eine Form 6 mit einem Formhohlraum verwendet wird, der dem Kunststoffteil 2 entspricht. Die Spritzgußform 6 für das Kunststoffteil 2 wird nach dem Erstarren des Kunststoffteils 2 geöffnet, worauf das angußseitige Teil 7 oder das Schließteil 9 gegen ein anderes angußseitiges Teil 7 oder ein anderes Schließteil, nämlich das Schließteil 9, ausge tauscht wird, so daß die in Fig. 2 gezeigte Anordnung vorliegt. Dann entspricht das erfindungsgemäße Verfahren dem sog. "Zweifarben-Spritzguß". Beim Austausch des Schließteils gegen das Schließteil 9 bleibt das Kunststoffteil 2 im angußseitigen Teil 7 haften.

Durch Verwendung eines Thermoplasten für das Kunststoffteil 2 bestehen sowohl das Kunststoffteil 2 wie die Schaumkunststoffschicht 3 aus thermoplastischen Werk stoffen, so daß sie gemeinsam einschmelzbar sind. Das heißt, das erfindungs gemäß hergestellte Kunststoffteil ist vollständig recyclierbar, d. h. es kann regranu liert und als hochwertiger Werkstoff wiederverwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einem teilweise eine Oberfläche des Gegenstandes bildenden Außenteil, auf das eine Ober flächenschicht aus einem Schaumkunststoff aus einem thermoplastischen Elastomeren mit einer Außenhaut aufgebracht wird, wobei das Außenteil in einer Spritzgußform so angeordnet wird, daß auf der Seite der aufzubringen den Oberflächenschicht ein Hohlraum freibleibt, in den Hohlraum eine schäumbare Masse aus dem thermoplastischen Elastomeren und einem Treibmittel gespritzt und beim Verschäumen der Masse der Hohlraum ver größert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil ein Kunststoffteil (2) aus einem steifen Thermoplasten ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast für das Kunststoffteil (2) ABS, ABS mit PP, POM, PC, PBT, PBT mit PC oder Polyamid verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Elastomeres ein Ela stomeres auf Polyester-, Polyamid-, Olefin-, Styrol- oder Polyurethanbasis verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Elastomeres mit einer Shore A-Härte von weniger als 85 verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auseinanderbewegen der die Spritz gußform bildenden Teile (7, 9) der Spritzgußform (6) das Kunststoffteil (2) an dem einen Teil (7) und die schäumbare Masse an dem anderen Teil (9) haf tet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spritzgußform (6) aus einem angußseiti gen Teil (7) und einem Schließteil (9) verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (2) in einer Spritzgußform aus einem angußseitigen Teil (7) und einem Schließteil spritzgegossen und die Spritzgußform nach dem Erkalten des Kunststoffteils (2) geöffnet wird, worauf das angußseitige Teil oder das Schließteil der Spritzgußform für das Kunststoffteil (2) gegen das angußseitige Teil oder das Schließteil (9) zum Spritzgießen und Verschäumen der schäumbaren Masse aus dem thermo plastischen Elastomeren ausgetauscht wird.