DE4443145C1 - Coating thermo:formed plastic mouldings with thermoplastic elastomer - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum voll- oder teilflächigen Beschichten von thermoplastischen Spritzguß- oder Preßteilen mit einer zweiten thermoplastischen Oberflächenkomponente in einem zusammenhängenden Arbeitsgang und einem Werkzeug.The present invention relates to a method for full or partial surface Coating of thermoplastic injection molded or pressed parts with a second thermoplastic surface component in a coherent Operation and a tool.
Im Fahrzeugbau werden z. B. in weiten Bereichen thermoplastische Bauteile wie Kapseln, Verkleidungen oder dergleichen eingesetzt. Aus Festigkeitsgründen sind diese Bauteile in der Regel mit Glasfasern verstärkt und weisen eine harte Ober fläche auf. Verwendet man diese Grundkörper (= Bauteile) im Bodenbereich, so müssen sie mit geeigneten weichen Materialien oftmals nach deren Montage beschichtet werden, um z. B. eine Dämpfung gegen durch Steinschlag verursachte Geräusche zu bewirken. Die nachträgliche Beschichtung der thermoplastischen Grundkörper erfolgt herkömmlich manuell und ist damit aufwendig und teuer.In vehicle construction, for. B. in wide areas of thermoplastic components such as Capsules, linings or the like used. For strength reasons these components are usually reinforced with glass fibers and have a hard shell surface. If these base bodies (= components) are used in the floor area, then they often have to be made with suitable soft materials after they have been assembled be coated to e.g. B. damping against rockfall To cause noise. The subsequent coating of the thermoplastic The base body is conventionally done manually and is therefore complex and expensive.
Technisch und wertanalytisch werden durch den Grundkörper zumeist die Festig keitsanforderungen und die physikalischen Eigenschaften realisiert, während durch die Beschichtung die jeweils gewünschten Oberflächeneigenschaften ergänzt werden.The basic structure usually makes the Festig technically and value-analytically requirements and the physical properties are realized while through the coating the desired surface properties be supplemented.
Aus der EP 0 253 909 B1 ist ein Verfahren bekannt, mit dessen Hilfe weiche Lip pen aus gummiartigen thermoplastischen Materialien wie modifiziertem Polypropy len oder Ethylen-Propylen-Terpolymer an aus Thermoplasten hergestellten, warm geformten Formkörper angeschweißt oder (stumpf) angepreßt werden können, wobei der Stoß auf Schmelztemperatur erwärmt wird und die Verbindung mit einem Preßwerkzeug mit Tauchkanten erfolgt. Eine großflächige Beschichtung von thermoplastischen Oberflächen ist mit diesem Verfahren nicht möglich.A method is known from EP 0 253 909 B1 with the aid of which soft lip pen made of rubber-like thermoplastic materials such as modified polypropy len or ethylene-propylene terpolymer on warm, made from thermoplastics molded body can be welded or pressed (butt), whereby the shock is heated to the melting temperature and the connection with a pressing tool with plunge edges. A large surface coating thermoplastic surfaces are not possible with this process.
Grundsätzlich ist ein Bekleben des Formkörpers mit einem thermoplastischen Belag möglich, dies erfordert jedoch den Einsatz von Klebstoffen, die aus Umwelt-, Emissions- und Recyclinggesichtspunkten unerwünscht sind oder weitere Arbeits gänge, bei denen nochmals Wärme zum flächigen oder partiellen Anschmelzen der Oberfläche zugeführt werden muß. Alle hier bekannten Verfahren wie Kleben, nachträgliches Schweißen, Kaschieren sind aufwendig und teuer.Basically, the molded body is pasted with a thermoplastic Covering possible, but this requires the use of adhesives that come from environmental, Emission and recycling considerations are undesirable or further work courses where heat is needed to melt flat or partially must be supplied to the surface. All processes known here such as gluing, subsequent welding, lamination are complex and expensive.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu finden, mit dessen Hilfe nach bekannten Preß- oder Spritzgußverfahren herge stellte Grundkörper aus Thermoplasten mit thermoplastischen, gleichen oder sinnvollerweise unterschiedlichen Materialien (im Sinne einer zweiten Kompo nente) vollflächig oder in Teilbereichen kostengünstig, d. h. in einem Arbeitsgang und im gleichen Werkzeug, beschichtet werden können, wobei die Materialien an den Grenzflächen verschweißen, so daß auf Klebstoffe oder weitere Arbeitsgänge zur Kombination unterschiedlicher Thermoplaste hierbei verzichtet werden kann.The object of the present invention is therefore to provide a method find, with the help of known pressing or injection molding processes made basic bodies from thermoplastics with thermoplastic, same or sensibly different materials (in the sense of a second compo nente) over the whole area or in some areas inexpensively, d. H. in one operation and can be coated in the same tool, the materials being weld the interfaces so that on adhesives or other operations to combine different thermoplastics can be dispensed with here.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zum groß- oder teilflächi gen Beschichten von thermoplastischen Spritzguß- oder Preßteilen mit einer zweiten thermoplastischen Komponente in einem zusammenhängenden Arbeits gang und einem Werkzeug erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.This problem is solved with a method for large or partial areas gene coating of thermoplastic injection molded or pressed parts with a second thermoplastic component in a coherent work gear and a tool according to the invention by the features of claim 1.
Die Warmformung des Thermoplastgrundkörpers geschieht hierbei auf bekannte Weise dadurch, daß man das Rohmaterial, welches meist mit Glasfaser verstärkt ist, auf Temperaturen von etwa 190 bis 210°C vorwärmt und in einem Werkzeug mit Werkzeugtemperaturen von ca. 40-70°C verpreßt. Beim Pressen nimmt das Rohmaterial die vom Werkzeug vorgegebene Form an, Luft entweicht durch die Tauchkanten.The thermoforming of the thermoplastic base body is done in a known manner Way by that the raw material, which is usually reinforced with glass fiber is preheated to temperatures of around 190 to 210 ° C and in one tool pressed with tool temperatures of approx. 40-70 ° C. That takes with the pressing Raw material in the shape specified by the tool, air escapes through the Plunge edges.
Unmittelbar nach der Herstellung des Grundkörpers wird das Formwerkzeug ent lastet (Stempel wird hochgefahren), gleichzeitig oder kurz danach ein auf Verar beitungstemperatur erwärmtes thermoplastisches Material, oftmals Elastomer, gegen die gewünschte Beschichtungsseite des Grundkörpers eingebracht und nach erneutem Schließen des Formwerkzeuges die unterschiedlichen Materialien unter Druck und Formgebung miteinander verschweißt, wobei der Thermoplast körper beim Verschweißen an der Grenzfläche wegen seines Wärmeinhaltes etwa die zum Verbinden erforderliche Temperatur aufweist.Immediately after the production of the base body, the mold is removed loads (stamp is raised), simultaneously or shortly thereafter on Verar processing temperature warmed thermoplastic material, often elastomer, introduced against the desired coating side of the base body and after closing the mold again the different materials welded together under pressure and shape, the thermoplastic body when welding at the interface because of its heat content has the temperature required for connection.
Das Einbringen des Beschichtungsmaterials erfolgt hierbei in der Regel durch Einspritzen über im Werkzeug entsprechend angeordnete Kanäle und Düsen z. B. gegen die Formstückunterseite, oder bei geringen Stückzahlen unter Verzicht auf die Einspritzkanäle durch ins kurzzeitig geöffnete Werkzeug eingelegte und auf Fließtemperaturen zwischen 130 und 220°C vorgewärmte thermoplastische Beschichtungskomponenten wie z. B. Elastomere.The coating material is usually introduced by Injection via channels and nozzles arranged in the tool, for. B. against the underside of the fitting, or in the case of small quantities, without the injection channels by inserting them into the temporarily open mold and opening them Flow temperatures between 130 and 220 ° C preheated thermoplastic Coating components such as B. elastomers.
Die zweitgenannte Verfahrenstechnik beschränkt sich hierbei insbesondere auf das Preßverfahren mit vertikaler Werkzeuganordnung, sie ist jedoch auch beim Spritzgußverfahren technisch realisierbar.The second-mentioned process technology is limited in particular to the pressing process with vertical tool arrangement, but it is also with Injection molding process technically feasible.
Da das Einbringen des fließfähigen thermoplastischen Materials unmittelbar anschließend an die Formgebung des Grundkörpers erfolgt und die Temperatur des Beschichtungsmaterials eine höhere Temperatur als der Grundkörper selbst aufweist, findet ein Wärmetransport an die betreffende Fläche des Grundkörpers statt, so daß diese Grenzfläche ebenfalls in den Schmelzbereich gelangt. Nach Einbringen der der gewünschten Beschichtungsdicke entsprechenden Menge des Beschichtungsmaterials wird die Zufuhr gestoppt, der Stempel eingerastet oder geringfügig abgesenkt und das thermoplastische Material wird über die auf einen Temperaturbereich von ca. 30 bis 70°C gekühlten Werkzeuge zur Erstarrung gebracht. Nach Ablauf der dickenabhängigen Abkühlzeit zwischen ca. 25 und 90 sec wird das fertige Bauteil entnommen.Since the introduction of the flowable thermoplastic material immediately followed by the shape of the base body and the temperature of the coating material a higher temperature than the base body itself has a heat transfer to the relevant surface of the base body instead, so that this interface also enters the melting range. To Introduction of the amount of the desired coating thickness The coating material is stopped, the stamp is locked or slightly lowered and the thermoplastic material is placed on top of one Temperature range from approx. 30 to 70 ° C cooled tools for solidification brought. After the thickness-dependent cooling time between approx. 25 and 90 sec the finished component is removed.
Die im Fahrzeug eingesetzten Kunststofformkörper bestehen in der Regel aus mit Glasmatten verstärktem Polypropylen oder Polyamid. Beschichtet man diese erfindungsgemäß mit thermoplastischen Elastomeren, so entstehen Kunst stofformteile, die z. B. direkt im Unterbodenbereich von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können, ohne sie mit einer Geräuschdämpfung gegen Steinschlag nach träglich versehen zu müssen. Ein bevorzugter Anwendungsbereich sind daher Seitenweller oder Radkastenverkleidungen für Pkw. Mit Vorteil können aber auch Unterbodenabdeckungen, Motorkapseln, sonstige Abdeckungen oder Behälter und gleichartige Formkörper aus dem "Verbundmaterial" hergestellt werden.The plastic moldings used in the vehicle usually consist of with Glass mat reinforced polypropylene or polyamide. If you coat them According to the invention with thermoplastic elastomers, art is created fabric molded parts, the z. B. used directly in the underbody area of motor vehicles can be followed up with a noise reduction against falling rocks to have to bear A preferred area of application are therefore Side shafts or wheel arch linings for cars. But also with advantage Underbody covers, engine capsules, other covers or containers and similar moldings are made from the "composite material".
Die vorliegende Erfindung ist hingegen nicht auf den Bereich des Kraftfahrzeug baus beschränkt, es können auf die erfindungsgemäße Weise thermoplastische Bauteile verschiedener Materialeigenschaften für einen weiten Anwendungsbe reich als Verbundformteile kombiniert werden.The present invention, however, is not in the field of the motor vehicle limited construction, it can thermoplastic in the manner according to the invention Components with different material properties for a wide range of applications richly combined as composite molded parts.
Bei Verwendung von mit Glasmatten verstärkten Thermoplasten nimmt bei der Vorwärmung des für die Formung vorbereiteten Materialabschnittes dessen Volumen wesentlich zu. When using thermoplastics reinforced with glass mats, the Preheating the material section prepared for the molding Volume significantly.
Durch eine werkzeugtechnische Abwandlung lassen sich mit dem vorliegenden Verfahren auch Teilbereiche des Formteils beschichten oder Überstände von Beschichtungsmaterial herstellen. Dazu ist erforderlich, im Werkzeugober und/oder -unterteil verfahrbare Segmente vorzusehen, die den Materialfluß des Grundkörper-Formteils und/oder des Beschichtungsmaterials entsprechend sper ren. Will man hierdurch z. B. einen Überstand am Formkörper herstellen, so wird zunächst aus einer Werkzeughälfte ein Segment abgesenkt, das beim Formen gegen die andere Werkzeughälfte anliegt und den Fluß des Materials beim For men und Pressen als Anschlag in dem gewünschten Teilbereich absperrt. Danach wird das Segment wieder weggezogen und dadurch die gesperrte Fläche freige geben. Anschließend wird wie oben beschrieben verfahren. Auf diese Weise ent steht am Formkörper zunächst ein Freiraum, in den das anschließend beim Anhe ben des Formstücks eingebrachte fließfähige Zweitmaterial (ursprünglich Beschichtungsmaterial) eindringt, anschweißt und nach dem Erstarren den gewünschten Überstand z. B. als Dicht- oder weiches Anlage- oder Abschlußprofil bildet.Through a tool-technical modification with the present Process also coat partial areas of the molded part or protrusions from Produce coating material. This is necessary in the top of the tool and / or lower part to provide movable segments that the material flow of the Base body molding and / or the coating material correspondingly sper ren. Do you want z. B. produce a protrusion on the molded body, so First a segment is lowered from one half of the tool, which is used during molding against the other half of the tool and the flow of material at the for shut off men and presses as a stop in the desired section. After that the segment is pulled away again, thereby releasing the blocked area give. Then proceed as described above. This way ent there is first a free space on the molded body, in which this is then attached flowable secondary material (originally Coating material) penetrates, welds and after solidification desired supernatant z. B. as a sealing or soft contact or end profile forms.
Umgekehrt können auch Bereiche der Formstückunterseite von einer Beschich tung ausgenommen werden, wenn ein entsprechendes Segment aus dem Werk zeug beim Einspritzen des fließenden Thermoplastes mit dem Anheben des Formstückes hochgefahren wird.Conversely, areas of the underside of the fitting can also be coated be exempted if a corresponding segment from the factory testify when injecting the flowing thermoplastic by lifting the Molding is started up.
Anhand der beiliegenden Figuren wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen dieThe present invention is explained in more detail with reference to the accompanying figures. The show
Fig. 1 bis 4 eine vollflächige Beschichtung und die Fig. 1 to 4, a full-surface coating and
Fig. 5 bis 8 die Herstellung einer teilflächigen Beschichtung sowie einer Aussparung am Grundkörper, die durch Einbringen des Beschichtungsmaterials mit z. B. weichen Materialanteilen z. B. als Kabeldurchführung oder weich abfedernde Anstoßfläche wieder geschlossen werden kann. Fig. 5 to 8, the production of a part of the surface coating as well as a recess on the base body, which by introducing the coating material with z. B. soft material z. B. can be closed again as a cable duct or soft cushioning abutment surface.
In Fig. 1 ist ein Formwerkzeug mit Tauchkante gezeigt, wobei das Formwerk zeugoberteil 1 eine profilierte Formfläche 2 aufweist und in das ebenfalls profilierte Formwerkzeugunterteil 3 absenkbar ist. Im Formwerkzeugunterteil (auch am Oberteil möglich) befindet sich ein Kanal 4, über den die auf Fließtemperatur gebrachte Beschichtungskomponente über Spritzdüsen 6, 7 eingebracht werden kann.In Fig. 1, a molding tool is shown with a plunge edge, the molding tool upper part 1 has a profiled molding surface 2 and can be lowered into the likewise profiled lower mold part 3 . In the lower part of the mold (also possible on the upper part) there is a channel 4 through which the coating component brought to the flow temperature can be introduced via spray nozzles 6 , 7 .
Das Formwerkzeugoberteil 1 und -unterteil 3 ist mit einer Kühlung versehen, um dieses an der Formfläche 2 bei der Formung (ggf. nach Vorheizung) auf Tempera turen von ca. 40 bis 70°C temperiert zu halten.The upper mold part 1 and lower part 3 is provided with cooling in order to keep this on the mold surface 2 during molding (if necessary after preheating) at temperatures of approximately 40 to 70 ° C.
Im Formwerkzeug befindet sich vorgeheiztes Halbzeug 8 z. B. aus GMT (glasmat tenverstärkter Kunststoff, beispielsweise Polypropylen).In the mold there is preheated semi-finished 8 z. B. from GMT (glasmat ten-reinforced plastic, such as polypropylene).
In Fig. 2 ist das Formwerkzeugoberteil 1 abgesenkt und übt Druck auf das Halb zeug aus. Dabei fließt das Material und füllt den Raum zwischen Formwerk zeugoberteil 1 und -unterteil 3 vollständig aus, wobei es die Form des Werkzeu ges annimmt (Herstellung des Grundkörpers nach den bekannten Preß- oder Spritzgießverfahren).In Fig. 2, the mold upper part 1 is lowered and exerts pressure on the half tool. The material flows and completely fills the space between the mold upper part 1 and lower part 3 , taking on the shape of the tool (production of the base body by the known pressing or injection molding processes).
In Fig. 3 ist das Formwerkzeugoberteil 1 wieder angehoben und gleichzeitig oder kurz danach wird über den Kanal 4 bzw. die Düsen 6, 7 fließfähiger Thermo plast 9 ins Werkzeug eingebracht. Da die Temperatur an der Formfläche 2 des Formwerkzeugoberteils 1 deutlich unterhalb der Fließgrenze liegt und zusätzlich der ggf. vorhandene Glasfaser- oder Glasmattenverbund das Formteil stabilisiert, wird unter Beibehaltung der Form durch den gemeinsamen Einfluß der gekühlten Formfläche 2 und das Einbringen (Einspritzen) des Thermoplastes das Formstück 10 angehoben.In Fig. 3, the upper mold part 1 is raised again and at the same time or shortly thereafter, flowable thermoplastic 9 is introduced into the tool via the channel 4 or the nozzles 6 , 7 . Since the temperature on the mold surface 2 of the upper mold part 1 is significantly below the yield point and, in addition, the glass fiber or glass mat composite, if any, stabilizes the molded part, the shape is influenced by the joint influence of the cooled mold surface 2 and the introduction (injection) of the thermoplastic the fitting 10 is raised.
In Fig. 4 ist die obere Endlage des Formwerkzeugoberteils 1 gezeigt und der Raum unterhalb des Formstückes 10 vollständig durch Thermoplast 9 ausgefüllt, wobei die Entlüftung über die Tauchkante geschieht und der Innendruck durch den Einspritzdruck des Thermoplastes definiert ist. Gegebenenfalls kann auch durch Nachpressen der Formwerkzeugoberhälfte eine zusätzliche Druckerhöhung zur Nachverdichtung und besseren Verbindung des Grundkörpers mit dem Beschichtungsmaterial vorgenommen werden. Das Formstück 10 ist nur an der Oberseite durch das Werkzeug gekühlt, d. h. es weist an seiner Unterseite eine deutlich höhere Temperatur auf, so daß Thermoplast 9 und Formstück 10 mitein ander verschweißt werden können. Nach Ablauf der erforderlichen Abkühlzeit kann das Bauteil entformt werden.In Fig. 4 the upper end position of the upper mold part 1 is shown and the space below the molded part 10 is completely filled by thermoplastic 9 , wherein the ventilation takes place via the plunge edge and the internal pressure is defined by the injection pressure of the thermoplastic. If necessary, an additional pressure increase can also be carried out by repressing the upper part of the mold for the purpose of densification and better connection of the base body to the coating material. The fitting 10 is cooled only at the top by the tool, ie it has a significantly higher temperature on its underside, so that the thermoplastic 9 and fitting 10 can be welded to each other. After the required cooling time has expired, the component can be removed from the mold.
Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine Variante, bei welchem das Halbzeug zur Her stellung des Grundkörpers durch Schieber daran gehindert wird, den Raum zwi schen Formwerkzeugoberteil 1 und -unterteil 3 bei dessen Formung vollständig auszufüllen. The Fig. 5 through 8 show a variant in which the semi-finished product for the manufacture of the basic body position is prevented by slide from -unterteil completely fill the space Zvi rule mold upper part 1 and 3 during its molding.
Fig. 5 zeigt dazu im Formwerkzeugoberteil 1 zwei über Zylinder fahrbare Seg mente 11 und 12, die beim Absenken des Formwerkzeugoberteils 1 gegen den Boden 5 des Formwerkzeugunterteils gedrückt werden und hinter den Segmenten oder in Flächenbereichen der Segmente 11 und 12 Freiräume 13 bilden, in die das Material zu Herstellung des Grundkörpers 8 nicht zu fließen vermag, wie im weiteren in Fig. 6 erkenntlich ist. Fig. 5 shows this in the mold part 1 two cylinder movable Seg elements 11 and 12 , which are pressed when lowering the mold part 1 against the bottom 5 of the mold part and behind the segments or in surface areas of the segments 11 and 12 form free spaces 13 in the the material for producing the base body 8 is not able to flow, as can be seen further in FIG. 6.
In Fig. 7 sind die Segmente 11 und 12 wieder zurückgezogen, das Formwerk zeugoberteil angehoben und über den Kanal 4 Thermoplast 9 eingebracht wor den, der das Formstück 10 anhebt und gegen die Formfläche 2 drückt.In Fig. 7, the segments 11 and 12 are retracted again, the molding upper part raised and introduced via the channel 4 thermoplastic 9 which raises the molding 10 and presses against the molding surface 2 .
In Fig. 8 ist der Thermoplast 9 vollständig eingebracht und bildet eine an das Formstück 10 angeschweißte Stufe 14 als Überstand (beispielsweise zur Herstel lung einer Dichtlippe) sowie eine eingesetzte Fläche (beispielsweise eine "weiche" Kabeldurchführung oder eine Anstoßfläche).In Fig. 8, the thermoplastic 9 is completely introduced and forms a welded to the molding 10 step 14 as a protrusion (for example, for the produc- tion of a sealing lip) and an inserted surface (for example, a "soft" cable entry or an abutment surface).
In gleicher Weise kann natürlich an mehreren Stellen an das Formstück 10 ange schweißt werden. Weiterhin können den Materialfluß sperrende Segmente 12 auch im Formwerkzeugunterteil angeordnet sein, um hiermit bestimmte Bereiche der Formstückunterseite von einer Beschichtung auszunehmen.In the same way can of course be welded to the fitting 10 in several places. Furthermore, segments 12 blocking the flow of material can also be arranged in the lower part of the mold, in order to thereby exclude certain areas of the underside of the molded part from a coating.
Von besonderem Vorteil ist erfindungsgemäß, daß nahezu beliebige Formen des Formstücks flächig und profiliert auf die angegebene Weise beschichtet werden können.It is particularly advantageous according to the invention that almost any form of The molded piece is coated flat and profiled in the specified manner can.
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