DE69500004T2

DE69500004T2 - Verfahren zum Herstellen von Kunststoffengegenständen mit einem festen Teil und einem weichen Schaumstoffteil

Info

Publication number: DE69500004T2
Application number: DE69500004T
Authority: DE
Inventors: Francis Antonicelli
Original assignee: NEYR PLASTIQUES SA
Current assignee: NEYR PLASTIQUES SA
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1995-01-13
Publication date: 1997-01-23
Anticipated expiration: 2015-01-14
Also published as: EP0695616B1; DE69500004D1; FR2723335B1; EP0695616A1; FR2723335A1; ATE138311T1; ES2089927T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Gegenständen oder Teilen, die einen ersten Abschnitt aus starrem Kunststoffmaterial enthalten, der auf wenigstens einer Fläche eines zweiten Abschnitts oder einer Schicht aus weichem, porösen Material oder Schaumstoff befestigt ist. Solche Teile werden insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet, sie können jedoch zahlreiche Anwendungen besitzen, die mit dem Zusammentreffen ihrer Starrheit und der physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffs in Zusammenhang stehen.
Solche Teile sind in den Patenten US 3,493,643 und 4,077,672 sowie in den europäischen Patenten 0 187 863 und 0 268 954 zusammen mit ihren Herstellungsverfahren beschrieben.
Diese Verfahren bestehen im allgemeinen darin, diese Teile durch Einspritzen des Kunststoffmaterials im geschmolzenen Zustand in eine Gießform zu gießen, wobei auf wenigstens einer Fläche der Gießform die Schicht aus weichem, porösen Material angeordnet ist, wobei verschiedene Mittel vorgeschlagen werden, damit sich das eingespritzte Material an der Oberfläche mit dem porösen Material verbindet, jedoch ohne in dieses tief einzudringen, weil dieses dadurch seine Schaumeigenschaften verlieren und starr würde.
So beschreibt bereits 1965 das Patent US 3,493,643 ein Verfahren dieses Typs, in dem die Gießform die Schicht aus porösem Material bis zu einem Punkt komprimiert, bei dem dessen Poren zu klein werden, um das Eindringen des geschmolzenen Kunststoffmaterials zu ermöglichen, mit Ausnahme einer begrenzten Zone, in der das poröse Material vergleichsweise wenig komprimiert ist, so daß die Verbindung daher ausschließlich in dieser Zone erfolgt, in der das geschmolzene Material oberflächlich in die Schicht aus porösem Material eindringt.
In dem Patent US 4,077,672 ist das poröse Material ein gleichmäßig komprimierter Schwamm, derart, daß nur eine geringe Menge des Kunststoffmaterials in den Schaum eindringt, während der größte Teil an dessen äußerer Oberfläche haftet.
In den zwei Fällen findet daher ein wenn auch geringes Eindringen des geschmolzenen Kunststoffmaterials in das weiche, poröse Material statt, wodurch das als "Nutzvolumen" anzusehende Volumen dieses letzteren verringert wird.
Umgekehrt wird im europäischen Patent 268 954, auf dem der Oberbegriff des Anspruches 1 beruht, das geschmolzene Kunststoffmaterial zwischen zwei Schichten aus weichem porösen Material, die einer sehr starken Kompression gegeneinander unterliegen, unter Einspritzdruckbedingungen eingespritzt, derart, daß die zwei Schichten durch das geschmolzene Kunststoffmaterial voneinander entfernt werden, wobei sie auf diesem unter der Wirkung der Kompression befestigt werden. Auch in dieser Druckschrift wird jedoch zugelassen, daß das eingespritzte Material in die Oberflächenzone des komprimierten Schaumstoffs eindringt.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, beschreibt das europäische Patent 187 863 ein Verfahren, in dem der Schaumstoff vorher mit einer Schutzhaut bedeckt wird, wobei dann das geschmolzene Kunststoffmaterial von oben gegossen wird und erst dann die Gießform geschlossen wird, wobei die Gesamtheit komprimiert wird. Es ist offensichtlich, daß keinerlei Eindringen des geschmolzenen Materials in den Schaumstoff erfolgt, umgekehrt beeinflußt jedoch das Vorhandensein der Schutzhaut die Qualität der Verbindung zwischen den zwei Abschnitten des Teils nachteilig.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Beseitigung sämtlicher Nachteile dieser verschiedenen früheren Techniken kraft eines einfachen und wirksamen Mittels zum Verhindern des Eindringens des geschmolzenen Kunststoffmaterials in die Poren des weichen porösen Materials zum Zeitpunkt des Einspritzens, das jedoch die Festigkeit ihrer Verbindung nicht stört.
Hierzu besteht die Erfindung in einem Verfahren des Typs, in dem ein geschmolzenes Kunststoffmaterial in eine Gießform eingespritzt wird, wovon in wenigstens einem Element eine Schicht aus weichem, porösen Material angeordnet ist, das durch Schließen der Gießform einer Kompression unterworfen wird, bei der die Poren verkleinert werden, um das Eindringen des geschmolzenen Materials in diese Poren wenigstens teilweise zu verhindern, darin, vor der Kompression die Oberflächenzone des weichen, porösen Materials einer Befeuchtung in der Weise zu unterwerfen, daß die offenen Oberflächenzellen dieses Materials mit Wasser gefüllt werden, welches somit dem Eindringen des geschmolzenen Kunststoffmaterials zum Zeitpunkt des Einspritzens entgegenwirkt, wobei dieses Wasser am Ende des Einspritzzyklus verdampft, so daß die Schicht aus porösem Material ihr Anfangsvolumen wieder einnimmt und dabei am starren Kunststoffmaterial befestigt bleibt.
Kraft dieses Mittels ist es möglich, gleichzeitig das Eindringen des Kunststoffmaterials in den Schaumstoff zu verhindern und die auf den Schaumstoff ausgeübte Kompressionskraft zu reduzieren, die lediglich kleiner als der Einspritzdruck des geschmolzenen Kunststoffmaterials bleiben muß.
In dem häufigen Fall einer starren Platte, die an ihren zwei Flächen mit Schaumstoff bedeckt ist, wird das Verfahren ähnlich ausgeführt, wobei die zwei Schaumstoffschichten in den zwei Elementen der Gießform angeordnet werden und vor dem Verschließen der Gießform und vor der Kompression befeuchtet werden, wobei das Kunststoffmaterial zwischen die zwei Schichten in der Weise eingespritzt wird, daß diese um eine Strecke beabstandet werden, die gleich der Dicke der starren Platte ist, ohne in den Schaumstoff einzudringen, dessen Poren mit Wasser, das nach Definition nicht komprimierbar ist, gefüllt sind.
Selbstverständlich hängt die verwendete Wassermenge gleichzeitig von der Dichte und von der Dicke des Schaumstoffs sowie vom Einspritzdruck ab, wobei alle diese Parameter aufeinander bezogen sind.
Die Gegenstände oder Teile, die mit dem obenbeschriebenen Verfahren verwirklicht werden, sind insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für die Kraftfahrzeugindustrie vorgesehen, beispielsweise die Deckel oder Klappen für den Verschluß von Belüftungsleitungen.
Im folgenden wird anhand eines nichtbeschränkenden Beispiels zur Erläuterung der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Herstellung einer Verschlußklappe für Belüftungsleitungen beschrieben, die insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie verwendbar ist und aus einer starren, rechtwinkligen Platte aus Kunststoffmaterial (z. B. Polypropylen, ABS oder Polyamid) aufgebaut ist, die an ihren beiden Flächen mit einer Schaumstoffschicht bedeckt ist, die zugleich die Dichtigkeit und die Schallisolation der Klappe sicherstellt.
Eine solche Klappe ist rechtwinklig und wird erfindungsgemäß in einer Druckgußform verwirklicht, die aus einem oberen, hohlen Nest und aus einem unteren, hohlen Nest gebildet ist, deren Abmessungen jeweils ungefähr 230 x 650 mm bei einer Dicke von ungefähr 25 mm betragen, wobei diese zwei Nester auf den Platten der Spritzmaschine gehalten und zentriert werden, wobei die Bewegung der "Gegenhalter" durch Kompressionsfedern kompensiert wird.
Im Ruhezustand, d. h. ohne Kompression der Federn, wird auf dem Boden jedes Nests eine Schaumstoffschicht, die beispielsweise aus Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen oder Polyester hergestellt ist, deren Dichte im Bereich von 10 bis 100 Kg liegen kann und deren Dicke im Bereich von 5 bis 25 mm liegen kann, angeordnet. Der Herstellungsprozeß läuft dann folgendermaßen ab:
- Zu einem ersten Zeitpunkt vor dem Verschließen der Gießform wird das Wasser an den Oberflächen gegenüber den zwei Schaumstoffschichten zerstäubt, derart, daß ein wäßriger Film verwirklicht wird, der die Wirkung hat, Wasser in die offenen Oberflächenzellen der Oberflächen zu füllen, und der den zusätzlichen Vorteil besitzt, die Verfestigung des Kunststoffmaterials zu beschleunigen und das Schmelzen des Schaumstoffs zu begrenzen.
- Zu einem zweiten Zeitpunkt wird die Gießform geschlossen: Die Wirkung der Federn ermöglicht die Kompression der Schaumstoffe und die Verringerung der Höhe der Nester. Wenn das Werkzeug vollständig geschlossen ist, hat die Kompression der Schaumstoffschichten zur Folge, daß die erhaltene Gesamtdicke gleich der doppelten Dicke des komprimierten Schaumstoffs zuzüglich einer Dicke des Kunststoffmaterials in der Größenordnung von beispielsweise 4 mm ist.
- Zu einem dritten Zeitpunkt wird der Zyklus durch Einspritzen des Kunststoffmaterials im geschmolzenen Zustand durch einen Kanal, der in das Teil auf Höhe der Grenzzone der zwei Schaumstoffe mündet, fortgesetzt.
Die Einspritzdrücke liegen im Bereich von 20 bis 70 Bar (je nach gewähltem Schaumstoff), wobei die Einspritztemperaturen an das umgearbeitete Material angepaßt sind, d. h. beispielsweise bei Propylen ungefähr 250 ºC, bei ABS ungefähr ABS 270 ºC und bei Polyamid ungefähr 300 ºC.
Da der Einspritzdruck größer als die Kompressionskraft ist (beispielsweise 50 Bar bei 30 Bar), entfernt das geschmolzene Material die beiden gegenüberliegenden Flächen der Schaumstoffplatten, die somit auf ungefähr ein Zwanzigstel ihrer anfänglichen Dicke komprimiert werden, wobei die Dicke des starren Abschnitts der Klappe mit Dicken von 2 bis 4 mm verwirklicht wird, wobei die Verbindung des starren Abschnitts mit den äußeren Oberflächen des Schaumstoffs durch Schmelzen des Materials erfolgt, wobei der wäßrige Film die Beherrschung des Anhaftens und der Dicke der Schaumstoffe ermöglicht.
Beim Öffnen des Werkzeugs wird der Druck in den Nestern vollständig entlastet, wobei der mit der mittleren Platte fest verbundene Schaumstoff seine anfängliche Dicke von 5 bis 25 mm auf beiden Seiten der Platte wieder annimmt.
Die fertiggestellte Klappe weist daher die Form einer starren Platte mit einer Dicke in der Größenordnung von 2 bis 4 mm auf, die auf jeder Fläche von einer weichen Schaumstoffschicht mit einer Dicke von 5 bis 25 mm bedeckt ist, was das gesuchte Ziel ist.
Selbstverständlich kann der obenbeschriebene, in drei Zeitabschnitte gegliederte Prozeß, der das Prinzip der Erfindung darstellt, wie oben bereits angegeben in äquivalenter Weise lediglich durch Anpassung der verschiedenen Parameter in Abhängigkeit von den Abmessungen des Teils und von der besonderen Art der verwendeten Materialien ausgeführt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Verfahren für die Herstellung von Gegenständen oder Teilen, die insbesondere für die Kraftfahrzeugindustrie bestimmt sind, z. B. Verschlußklappen für Belüftungsleitungen, und einen ersten Abschnitt aus starrem Kunststoffmaterial enthalten, der auf wenigstens einer Fläche durch einen zweiten Abschnitt aus biegsamem oder schaumartigen, porösen Material bedeckt ist, mit dem er zu einem einzigen Teil vereinigt ist, wobei das Verfahren von dem Typ ist, bei dem das Kunststoffmaterial im geschmolzenen Zustand in eine Gießform eingespritzt wird, wobei in wenigstens einem Element dieser Gießform der zweite Abschnitt aus biegsamem, porösen Material angeordnet ist, und dieser zweite Abschnitt einer Kompressionskraft in der Weise unterworfen wird, daß die Poren verkleinert werden, um wenigstens teilweise zu verhindern, daß das geschmolzene Material in diese Poren eindringt, wobei die Verbindung zwischen dem ersten Abschnitt aus starrem Kunststoffmaterial und dem zweiten Abschnitt aus biegsamem, porösen Material somit nur in der Oberflächenzone des zweiten Abschnitts geschaffen wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

vor der Kompression des zweiten Abschnitts aus biegsamem, porösen Material die Oberflächenzone dieses Abschnitts, mit der das geschmolzene Kunststoffmaterial in Kontakt gelangen soll, einer Befeuchtung unterworfen wird, derart, daß die offenen Oberflächenzellen des biegsamen, porösen Materials mit Wasser gefüllt werden, wodurch verhindert wird, daß das geschmolzene Kunststoffmaterial beim Einspritzen in sie eindringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn das Teil Abschnitte aus biegsamem, porösen Material enthält, die auf den beiden Flächen des Abschnitts aus starrem Kunststoffmaterial befestigt sind, jeder dieser Abschnitte aus biegsamem, porösen Material in jedem der zwei Elemente einer Gießform angeordnet ist und vor seiner Komprimierung durch Schließen der Gießform einer Befeuchtung unterworfen wird, wobei das geschmolzene Kunststoffmaterial in die Kontaktzone zwischen den zwei Schichten aus biegsamem, porösen Material, das komprimiert und wasserdurchtränkt ist, eingespritzt wird, derart, daß diese zwei Schichten um eine Strecke beabstandet sind, die gleich der Dicke des Abschnitts aus starrem Kunststoffmaterial ist.