DE60207565T2

DE60207565T2 - Thermoplastische sandwichtafel und doppelfoliengiessverfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE60207565T2
Application number: DE60207565T
Authority: DE
Inventors: T. Dick VAN MANEN
Original assignee: Meridian Automotive Systems Inc
Current assignee: Meridian Automotive Systems Inc
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: ES2253563T3; DE60207565D1; ATE310631T1; US20040062908A1; WO2002098637A1; US20030003266A1; EP1404509B1; EP1404509A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen thermoplastischer Paneele (Platten) für Kraftfahrzeuge und andere Anwendungen, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der EP-A-0649736 bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Paneel gemäß Patentanspruch 9.
Verschiedene Typen von Paneelen für Kraftfahrzeuge, einschließlich von Innenplatten wie Rückwandpaneele, Innentürplatten usw., sind für gewöhnlich entweder in einer einzelnen Lage mit Rippen gegossen, oder sind auf eine zweite Lage aufgebracht, um wie gewünscht strukturelle Stärke und/oder akustische Eigenschaften zu bekommen. Typische Lagen können einschließen: Ein relativ robustes Paneel für die Stärke, eine dekorative Lage (mit einer freien tapezierten, gewebten oder Vinyl – Oberfläche), eine Kernplatte aus Schaumstoff oder anderer leichtgewichtigen Konstruktion als Hilfe für das Verfestigen und/oder die Schalldichte, eine Rückplatte für zusätzliche Schalldichte und ein Barriere-Sandwich.
Diese Paneele (Platten) werden typischerweise durch Injektionsguss eines thermoplastischen Materials direkt in eine Gussform geformt. Die Gussform kann auch eine oder mehrere Lagen anderen Laminat-Materials enthalten, beispielsweise eine dekorative Lage. Die Gussform wird sodann geschlossen, wobei das thermoplastische Material im gesamten verfügbaren Raum in der Höhlung verteilt wird, und das Paneel wird geformt. Dort wo zusätzliche Lagen einbezogen sind, laminiert die Gussform die Lagen.
Aus EP-A1-0649736 ist ein Verfahren zum Gießen von Paneelen (Platten) in einem Blattgusssystem bekannt, das sich zusammensetzt aus einer thermoplastischen Blattabgabestation und zwei Gussformhälften, wobei das Verfahren die Schritte enthält:

(a) Ausgeben von zwei Blattlagen thermoplastischen Materials zwischen die zwei Gusshälften aus der thermoplastischen Blattabgabestation;
(b) Einfügen eines stärkenden Einsatzes zwischen die zwei Blattlagen des thermoplastischen Materials;
(c) Schließen der zwei Gusshälften zum Bringen der zwei Blattlagen thermoplastischen Materials in Berührung mit dem Einsatz zum Bilden eines thermoplastischen Sandwichs; und
(d) Zusammendrücken des thermoplastischen Sandwichs zwischen den zwei Gusshälften zum Formen eines Paneels.

Aus der US 4 556 529 ist ein thermoplastisches Einsatz-Sandwich bekannt, das sich aus mindestens zwei Lagen thermoplastischer Schichten zusammensetzt, die an mindestens zwei Seiten eines vorfabrizierten verstärkenden Einsatzes feinporösen oder grobporösen Materials anliegt.
Aus der GB-A-2 216 081 ist ein Sandwich-Paneel bekannt, das in der Fahrzeug-Industrie verwendet werden soll, und das ein Urethanschaumstoff-Kernmaterial für akustische Isolierzwecke einschließt.
Diese Paneele sind typischerweise durch Injektionsgießen eines thermoplastischen Materials direkt in eine Gussform oder durch Blattgießen geformt, wozu das Einsetzen vorfabrizierter Blätter thermoplastischen Materials in eine Gussform gehört. Die Gussform enthält auch eine oder mehrere Lagen anderen Laminat-Materials, beispielsweise eine dekorative Lage. Sobald das Blattmaterial in die Gussform gesetzt ist, wird die Gussform geschlossen und verteilt das thermoplastische Material im ganzen Umfang des Hohlraums, wodurch das Paneel (die Platte) geformt wird. Dort wo eine zusätzliche Lage einbezogen wird, beispielsweise eine dekorative Schicht, wird diese typischerweise auf das thermoplastische Material als Teil des Gussvorgangs laminiert.
Mit diesen Arten von Gussprozessen besteht ein wiederkehrendes Problem darin, wie ein Laminat bereitgestellt wird, das stark genug ist als Bodenbelag oder andere Platten benutzt zu werden, wo eine erhöhte Robustheit verlangt ist, und wie derartige Laminate in wirtschaftlicher und wirkungsvoller Weise aufzubringen sind. Es ist auch ein Problem, wie die Lagen um den Einsatz herum abzugleichen sind, damit das periphere Binden erhöht wird. Deswegen ist es eine Aufgabe der Erfindung ein Laminat zu schaffen, das eine größere Robustheit mit minimalem oder keinem Gebrauch von Klebstoffen aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das die Herstellung solcher Laminate ohne die übermäßige Anwendung von Klebstoffen gestattet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgaben werden gelöst durch das Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1, sowie durch das Paneel (die Platte) gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Laminat-Paneele werden hergestellt mittels zweier Lagen thermoplastischen Materials, die vertikal hinab aus einer Abgabestation thermoplastischen Materials ausgegeben werden. Die zwei separaten Blätter können aus den gleichen oder unterschiedlichen Kunststoffen sein, müssen aber thermoplastisch sein und fähig miteinander verbunden zu werden, entweder allein durch Hitze oder durch Klebstoffe auf einen Einsatz. Ein verstärkender Einsatz, der beispielsweise sich aus strukturellem Schaumstoff, kompatiblem thermoplastischem Schaumstoff, thermoplastischem Honigwabenkern oder schalldichtem/akustischem Schaumstoff zusammensetzt, wird zwischen die zwei Blattlagen eingesetzt, um ein Viel-Lagen-Laminat zu bilden.
Teile für einen typischen Zweck, die mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden sollen sind: Rückwand-Zierplatten, Ladeböden, Abdeckungen für Reservereifen, und Kniepolster, obgleich die Erfindung nicht auf diese Erzeugnisse beschränkt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist eine Seitensicht des Blattgusssystems der vorliegenden Erfindung.
Die 2 ist eine Querschnittssicht eines Paneels, das unter Benutzung des hier beschriebenen Blattgusssystems hergestellt wurde.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Dieses Verfahren ist in 1 abgebildet. Das Blattgusssystem der vorliegenden Erfindung schließt eine Abgabestation 10 für heißes thermoplastisches Blattmaterial ein, die abgeglichen ist, um zwei oder mehr aufgeheizte thermoplastische Blattlagen 12, 14 vertikal hinab zwischen die Gussformflächen 16 und 18 auszugeben. Die Gussflächen 16, 18 haben Ausbuchtungen 20, die, wenn sie anliegen, einen Hohlraum mit Konturen in Gestalt des durch das Blattgusssystem zu formenden Teils bilden.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Abgabestation 10 für thermoplastische Blätter einen Extruder 22 auf, der heiße Blattlagen thermoplastischen Blattmaterials 12, 14 vor die Gussformflächen 16 in den Gussformhälften ausgibt. Zum Formen solchen Blattmaterials kann das thermoplastische Material mittels heißer Rollen geglättet werden, die Blattlagen erzeugen, und mittels zusätzlicher heißer Rollen zum Herstellen der gewünschten Dicke. Alternativ kann die Abgabestation 10 für thermoplastische Blätter andere Arten thermoplastischer Blattmaterialien ausgeben, beispielsweise als eine aufgeheizte Leinen/Polypropylen giessbare Matte, als eine oder mehrere thermoplastische Blattlage(n) einer Teilekonstruktion, allein abhängig von den Wünschen für das Design. Derartige Leinen/Polypropylen-Unterlagen sind in US-A-5 614 285 beschrieben. In diesem Fall kann die Abgabestation 10 für heiße thermoplastische Blätter einen Ausroller für eine Leinen/Polypropylen-Matte enthalten, mit aufgeheizten Rollen oder heißen Platten, welche die Matte auf eine geeignete Temperatur aufheizen, bevor die Matten-Blattlagen in den Raum zwischen die Gussformflächen 16 eintreten.
Falls gewünscht, kann/können oberflächenbedeckende(s) Material(ien) 24, 26 von Einsetz- oder Rollensystemen ausgegeben werden, die Abrollstation(en) 32, 34 und Rollen 36, 38 für flächenbedeckendes Material besitzen. Die Einsetz- oder Rollensysteme 28, 30 geben das flächenbedeckende Material 24, 26 aus, womit das flächenbedeckende Material 24, 26 zwischen die Blattlage(n) 12, 14 und die zugehörigen Gussformflächen 16 gelangt. Dort wo ein flächenbedeckendes Material benutzt wird, wird/werden die gewünschte(n) Seite(n) des flächenbedeckenden Materials für das abschließende Aussehen des Teils oder das angestrebte Arbeitsverhalten an der Vorder- oder Rückseite des Teils, oder an beiden, gegenüber der Gussformfläche 16 ausgerichtet.
Ein stärkender Einsatz 40 wird zwischen die thermoplastischen Blattlagen 12, 14 eingefügt, und kann mit Klebstoffen bedarfsweise vorbeschichtet werden, um ein Binden zwischen den thermoplastischen Lagen des Sandwichs zu verursachen. Der Verstärkungseinsatz 40 kann beim Kräftigen des geformten Teils helfen, kann zum thermoplastischen kompatibel sein, und kann leicht und schmelzbar sein. Beispielhafte Verstärkungseinsätze weisen strukturellen Schaumstoff auf, sowie kompatiblen thermoplastischen Schaumstoff, thermoplastischen Honigwabenkern oder schalldichten/akustischen Schaumstoff. Der stärkende Einsatz kann von der Vorder- oder Hinterseite der Maschine auf einem gegengerichtetem Gestell mit Stiften, die den Einsatz am Platz zwischen den thermoplastischen Blattlagen halten, eingefügt werden. Der Verstärkungseinsatz weist irgendwelche vorfabrizierte Einsätze auf, einschließlich flachscheibiger Stanzstücke, teilweise geformter Stanzstücke, oder vorgegossener Einsätze.
Nachdem der Verstärkungseinsatz 40 zwischen die Lagen thermoplastischer Blattschichten 12, 14 und das flächenbedeckende Material 24, 26 eingesetzt ist, werden die Gussformhälften 18 durch Kolben zusammen gezwungen. Mit dem Zusammenschließen der Gusshälften 18 drücken sie die thermoplastischen Blattlagen 12, 14, den Verstärkungseinsatz 40 und jegliche optionalen flächenbedeckende Materialien 24, 26 zusammen, zum Formen eines thermoplastischen Einsetz-Sandwichs.
Mit dem ganz Zusammenschließen der Gusshälften 18 zwingen die Gussflächen 16 die thermoplastischen Blattlagen und bis zu einem bestimmten Ausmaß den Einsatz 40, sich mit irgendeinem Abdeckmaterial in Berührung mit den Gussformen zu bewegen. Danach kühlt das gegossene Laminat ab und kräftigt sich unter Formung eines Teils. Ein Vakuum kann in einer oder beiden Hälften während des Gussvorgangs gezogen werden, um bei der Verteilung des thermoplastischen Einsatz-Sandwichs zu assistieren. Falls irgendein benutzter Einsatz innerhalb der peripheren Verbindung giessbarer kompatibler Lagen verbleibt, wird das Teil eine starke Bindung an der Peripherie haben, gerade so, wie wenn kein Einsatz verwendet wäre. Einsätze 40, die außerhalb des Verbindungsgebiets hervorstehen, müssen behandelt werden, damit die Bindung im Verbindungsgebiet sich weiterhin entwickelt.
Das Abkühlen von in dieser Weise hergestellten Teile kann eine Beschleunigung durch die Anwendung von Kühlluft oder Stickstoff oder Kohlendioxidgas erfordern, die/das zu den Außenflächen des Teils durch Durchlässe in den Gusshälften 18 geliefert wird.
Wie in 2 gezeigt, besteht das mittels dieses Systems hergestellte neue Laminatpaneel aus wenigstens zwei thermoplastischen Lagen 12, 14, dem Einsatz 40, sowie einer oder mehrerer optionaler flächenbedeckender Lagen 24, 26. Die ausgesetzten Oberflächen der gegossenen thermoplastischen Lagen 12, 14 oder der optionalen flächenbedeckenden Lagen 24, 26 passen im allgemeinen zu den Ausbuchtungen 20 in den Gussformflächen 16. Beispielhafte flächenbedeckende Lagen schließen Teppiche (z.B. für freiliegende Innenplatten von Fahrzeugen) und Schallabsorber oder Barrieren ein.
Bei Gebrauch einer Maschine des Typs Zweifachklammer mit zu den zwei Klemmen ausgegebenen Blattlagen, in alternierender Abfolge im Dreiminuten-Totalzyklus, wird geschätzt, dass 40 Teile pro Stunde von zwei Arbeitern und mit einer Investition von 1,5 Millionen $ herstellbar wären. Zierat aus thermoplastisch kompatiblen Zutaten könnte eingeschleift und rückgemischt in mindestens einer Lage der Teile werden, wodurch die Materialkosten im Vergleich zu anderen Verfahren, die Matten oder angekaufte Blätter benutzen, niedrig gehalten werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Innen-Zierpaneele beschränkt, sondern lässt sich gleichermaßen gut auf andere Paneeltypen anwenden, beispielsweise andere Fahrzeug-Paneele und Anwendungen – abseits von Fahrzeugen – bei Büromöbeln und im Baugewerbe.
Hier sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erläutert worden. Es versteht sich, dass Abänderungen ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung, wie sie in den angeschlossenen Patentansprüchen definiert ist, machbar sind. Die Patentansprüche sind in Ansehung des Vorangegangenen auszulegen und zu verstehen.

Claims

Verfahren zum Formpressen von Paneelen (Platten) in einem Folien-Preßsystem, welches eine thermoplastische Folienabgabestation (10) und zwei Formhälften (18) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Ausgeben von zwei Folienlagen thermoplastischen Materials (12, 14) zwischen die zwei Formhälften (18) aus der thermoplastischen Folienabgabestation (10); b) Einfügen eines versteifenden Einsatzes (40) zwischen die zwei Folienlagen (12, 14) des thermoplastischen Materials; c) Schließen der zwei Formhälften (18) zum in Berührungbringen der zwei Folienlagen thermoplastischen Materials (12, 14) mit dem Einsatz (40) zum Bilden eines thermoplastischen Sandwichs; und d) Zusammendrücken des thermoplastischen Sandwichs zwischen den zwei Formhälften (18) zum Formen eines Paneels, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Folienlagen thermoplastischen Materials (12, 14) vertikal hinab aus der thermoplastischen Folienabgabestation (10) ausgegeben werden, die vertikal oberhalb der Formhälften (18) angeordnet ist; und daß eine Lage von oberflächenabdeckendem Material (24, 26) zu mindestens einer Formhälfte geliefert wird; und daß das oberflächenabdeckende Material (24, 26) aus einer Seitenposition geliefert wird, um sich mit dem thermoplastischen Belagmaterial (12, 14) abzugleichen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenabdeckende Material (24, 26) von einem Einsatz oder Rollensystem (28, 30) abgerollt wird, das über Abrollstationen (32, 34) für oberflächenabdeckendes Material verfügt, sowie über ein oder mehrere Paare von Glättungsrollen (36, 38) zum Abgleichen des oberflächenabdeckenden Materials (24, 26) mit den thermoplastischen Folien in einer Abwärtsrichtung.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die thermoplastische Folienabgabestation (10) einen oder mehrere Extruder aufweist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die thermoplastische Folien eine Leinen/Polypropylen-Folie ist.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem das oberflächenabdeckende Material (24, 26) aus Teppich besteht.
Verfahren nach Patentanspruch 5, bei dem das oberflächenabdeckende Material (24, 26) zu derjenigen Formhälfte (18) ausgegeben wird, welche die Oberseite des geformten Teils bildet.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die thermoplastischen Beläge (12, 14), die zu beiden Formhälften (18) ausgegeben werden, sich aus demselben thermoplastischen Material zusammensetzen.
Verfahren nach Patentanspruch 1, bei dem die thermoplastischen Beläge (12, 14), die zu den Formhälften (18) ausgegeben werden, sich aus verschiedenem thermoplastischen Material zusammensetzen.
Thermoplastisches Einsatz-Sandwich-Paneel, hergestellt gemäß dem Verfahren nach Patentanspruch 1, das sich aus mindestens zwei Belägen thermoplastischen Materials (12, 14) zusammensetzt, die an mindestens zwei Seiten eines teilweise gestalteten oder vorgeformten versteifenden Einsatzes (40) angrenzen, mit wenigstens einer Lage dekorativem Materials (24, 26), bei dem der Einsatz aus einem kompatiblen thermoplastischen porösen Kernmaterial besteht.
Thermoplastisches Einsatz-Sandwich nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das kompatible thermoplastische poröse Kernmaterial ein Geräuschdämmender/Akustik-Schaumstoff ist.
Thermoplastisches Einsatz-Sandwich nach Patentanspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Laminat-Paneel ist.
Laminat-Platte des Patentanspruchs 11, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fahrzeug-Einstellpaneel ist.