WO2006061111A1 - Verfahren zur herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen flächengebildes, werkzeug und flächengebilde - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen flächengebildes, werkzeug und flächengebilde Download PDF

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Hubert BRÜCKNER
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    • Y10T428/31938—Polymer of monoethylenically unsaturated hydrocarbon

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a heterogeneous, in particular multi-colored sheet, for example, a decorative skin for an interior trim part of a vehicle, as well as suitable tools and fabrics produced therewith.
  • a method for producing a heterogeneous but one-piece molded part is known, the region of a hard, thermoplastic material, such as polypropylene (PP) or a PP compound, and an elastically deformable material, such as a thermoplastic Elastomer on an olefinic basis.
  • the first and the second molding segment are made in separate tools and subsequently joined by the injection molding of a connection segment to form a unit.
  • This method is suitable for the production of small-sized molded parts with complex geometry and high-quality appearance, but lends itself to the production of large and areal components, especially decorative skins for interior trim parts, due to the complex handling of the extended component segments less.
  • the object of the invention is to provide a process for producing high-quality and heterogeneous, in particular at least two-colored, fabrics.
  • the object is achieved in that in this method, at least a first cavity and a second cavity of a tool with at least a first and a second, flowable and after removal of a one-piece sheet plastic material are filled, at least when filling a cavity a along the parting plane to the adjacent cavity extending sealing element is arranged in the tool.
  • a suitable tool for carrying out the method has at least one first tool part and a second tool part which can be displaced relative thereto, which form at least one first cavity and an adjacent second cavity after closure of the tool, which can be filled with at least one first and one second flowable plastic material ,
  • a sealing element is arranged along the dividing plane between the first cavity and the second cavity.
  • the following embodiments of the method can be used with particular advantage when using reactive curing plastic materials which are injected into the cavities by means of an injection molding process (Reaction Injection Molding (RIM)).
  • RIM Reaction Injection Molding
  • These plastics have a particularly low viscosity in a flowable state, so that the sealing between the cavities has an extraordinary importance.
  • the sealing element is firmly connected to a tool part, in particular the upper tool, and to another tool part, in particular the lower tool, can be pressed.
  • the sealing element under fluid pressure expandable (“inflatable seal") and to a projecting projection of the other tool part, in particular of the lower tool, can be pressed.
  • the sealing element After filling the first cavity with the first plastic material, the sealing element can be lifted from the other tool part and the second cavity filled with the second plastic material, wherein the first and the second plastic material cohesively, but optically cleanly separated, connect together.
  • the lifting of the seal is preferably done by reducing the fluid pressure inside the tube-like seal, wherein a fluid pressure is adjustable below the ambient pressure is. As a result, a lift-off force is generated, which goes beyond the elastic return of the sealing element.
  • the sealing element is preferably fixedly arranged in a tool part, in particular the upper tool, and can be expanded under fluid pressure to be pressed against the other tool part, in particular the lower tool.
  • the sealing element before filling the cavities in the region of the parting plane releasably inserted into a tool part, in particular the upper tool, and when closing the tool sealingly applied to the other tool part, in particular the lower tool.
  • the sealing element on a projecting projection of the other tool part, in particular of the lower tool can be pressed and connects during filling of the cavities cohesively with the first plastic material on the one hand and the second plastic material on the other.
  • the sealing element is thus lost in the production of the molded skin and must be replaced by a new sealing element before refilling the cavities.
  • the sealing element is releasably in a tool part, in particular the upper tool, used and to the other tool part, in particular the lower tool, can be pressed.
  • FIG. 2a-e tool and method according to another embodiment of the invention are identical to Fig. 2a-e tool and method according to another embodiment of the invention.
  • the tool 1 shown in Fig. 1a to 1d consists of a first tool part 2 in the form of the upper tool 3 and a second tool part 2 'forming lower tool 4th upper tool 3 and lower tool 4 are mutually displaceable and form in their position of use according to Fig. 1 a a first cavity 5 and a second cavity 5 '.
  • the two-dimensionally extending cavities can be filled with different flowable plastic materials via injection molding units, not shown, and are suitable for the production of fabrics which have a very small thickness in relation to their length and width.
  • the cavities need not be flat, but may also have a curved course for the production of complex shaped decorative skins.
  • the upper tool 3 is provided along the dividing plane 6 between the adjacent cavities 5, 5 'with a tubular sealing element 7, whose cavity 8 can be filled after closing the tool parts 2, 2' with a pressurized gas.
  • the sealing element 7 is fixedly connected to the upper tool part 3 by means of a holder 9 fixed by means of screws 9.
  • the sealing element 7, whose longitudinal extension can also have a complex course expands elastically and seals against a projection 11 projecting from the lower tool 4.
  • the first cavity 5, as shown in Fig. 1 b with a thin first, for example filled gray plastic material 12, which is prevented by the sealing element 7 at a transition into the second cavity 5 'and cured as a result of a chemical reaction in the first cavity 5.
  • the cavity 8 of the sealing element 7 is subjected to negative pressure, so that the sealing element 7 lifts off from the projection 11 (FIG. 1c).
  • the second, for example, black plastic material 12 ' which is subsequently injected into the second cavity 5', penetrates as far as the first plastic material 12 and, in the case of reactive curing, bonds to it in a materially cohesive manner. After opening the tool 1 (FIG. 1f), the two-color fabric 13 thus obtained can be removed.
  • the tool according to FIG. 2 a provided for carrying out another method according to the invention likewise has two tool parts 2, 2 'in the form of an upper tool 3 and a lower tool 4, wherein the lower tool 4 is likewise provided with a projection 11.
  • the upper tool On its side facing the projection 11, the upper tool is equipped with a groove-like receptacle 14 for the clamping, but detachable mounting of a strand-shaped, elastic sealing element 7 (FIG. 2b).
  • the one-piece sheet 13 including the lost sealing element 7 can be removed.
  • the Sheet 13 in the region of the parting plane 6 naturally have another, determined by the sealing element 7 color.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes (13), beispielsweise einer Dekorhaut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, werden mindestens eine erste Kavität (5) und eine zweite Kavität (5') eines Werkzeugs (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial (12, 12') gefüllt. Dabei wird zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene (6) zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement (7) im Werkzeug (1) angeordnet.

Description

Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes, Werkzeug und Flächengebilde
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes, beispielsweise einer Dekorhaut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, sowie hierzu geeignete Werkzeuge und damit gefertigte Flächengebilde.
Stand der Technik
Aus der Patentanmeldung DE 102 11 663 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, aber einstückigen Formteils bekannt, das bereichsweise aus einem harten, thermoplastischen Werkstoff, beispielsweise Polypropylen (PP) oder einem PP-Compound, und einem elastisch verformbaren Material, beispielsweise einem thermoplastischen Elastomer auf olefinischer Basis, besteht. Das erste und das zweite Formteilsegment werden dabei in gesonderten Werkzeugen gefertigt und nachfolgend durch das Anspritzen eines Verbindungssegments zu einer Einheit gefügt. Dieses Verfahren ist zur Herstellung von kleinstückigen Formteilen mit komplexer Geometrie und hochwertiger Anmutung geeignet, bietet sich jedoch zur Fertigung großer und flächenhafter Bauteile, insbesondere Dekorhäuten für Innenverkleidungsteilen, aufgrund der aufwändigen Handhabung der ausgedehnten Bauteilsegmente weniger an.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung hochwertiger und heterogener, insbesondere mindestens zweifarbiger, Flächengebilde bereitzustellen.
Lösung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei diesem Verfahren mindestens eine erste Kavität und eine zweite Kavität eines Werkzeugs mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial gefüllt werden, wobei zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement im Werkzeug angeordnet wird.
Durch das Dichtelement wird auch bei ausgedehnter und gegebenenfalls komplex verlaufender Längserstreckung der Trennebene eine sichere Segmentierung der Oberfläche der einstückigen Formhaut erzielt. Insbesondere bei mehrfarbigen Flächengebilden entsteht eine scharfe Trennung zwischen den aneinander grenzenden, unterschiedlich gefärbten Oberflächenbereichen, so dass die Formhaut zur Verwendung in besonders anspruchsvollen Anwendungsbereichen des Automobilbaus geeignet ist. Ein geeignetes Werkzeug zur Durchführung des Verfahren weist mindestens ein erstes Werkzeugteil und ein gegenüber diesem verlagerbares zweites Werkzeugteil auf, welche nach dem Schließen des Werkzeugs mindestens eine erste Kavität und eine benachbarte zweite Kavität ausbilden, die mit mindestens einem ersten und einem zweiten fließfähigem Kunststoffmaterial füllbar sind. Erfindungsgemäß ist entlang der Trennebene zwischen der ersten Kavität und der zweiten Kavität ein Dichtelement angeordnet.
Die nachfolgenden Ausbildungen des Verfahrens sind mit besonderem Vorteil bei Verwendung reaktiv aushärtender Kunststoffmaterialien einsetzbar, die mittels eines Spritzgießprozesses in die Kavitäten injiziert werden (Reaction Injection Molding (RIM)). Diese Kunststoffe besitzen in fließfähigem Zustand eine besonders niedrige Viskosität, so dass der Abdichtung zwischen den Kavitäten eine außergewöhnliche Bedeutung zukommt.
Nach einer ersten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Dichtelement fest mit einem Werkzeugteil, insbesondere dem Oberwerkzeug, verbunden und an ein anderes Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar. Vorzugsweise ist das Dichtelement unter Fluiddruck aufweitbar („aufblasbare Dichtung") und an einen auskragenden Vorsprung des anderen Werkzeugteils, insbesondere des Unterwerkzeugs, anpreßbar.
Nach dem Befüllen der ersten Kavität mit dem ersten Kunststoffmaterial können das Dichtungselement von dem anderen Werkzeugteil abgehoben und die zweite Kavität mit dem zweiten Kunststoffmaterial gefüllt werden, wobei sich das erste und das zweite Kunststoffmaterial stoffschlüssig, aber optisch sauber getrennt, miteinander verbinden. Das Abheben der Dichtung geschieht vorzugsweise durch Reduzierung des Fluiddrucks im Inneren der schlauchartigen Dichtung, wobei auch ein Fluiddruck einstellbar ist, der unter dem Umgebungsdruck liegt. Hierdurch wird eine Abhebekraft erzeugt, die über die elastische Rückstellung des Dichtelements hinausgeht.
Bei einem hierbei verwendbaren Werkzeug ist das Dichtelement vorzugs- weise fest in einem Werkzeugteil, insbesondere dem Oberwerkzeug, angeordnet und unter Fluiddruck aufweitbar an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar.
Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung wird das Dichtelement vor dem Füllen der Kavitäten im Bereich der Trennebene lösbar in ein Werkzeugteil, insbesondere das Oberwerkzeug, eingelegt und beim Schließen des Werkzeugs dichtend an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, angelegt.
Mit Vorteil ist das Dichtelement an einen auskragenden Vorsprung des anderen Werkzeugteils, insbesondere des Unterwerkzeugs, anpreßbar und verbindet sich beim Befüllen der Kavitäten stoffschlüssig mit dem ersten Kunststoffmaterial einerseits und dem zweiten Kunststoffmaterial andererseits. Das Dichtelement geht also bei der Herstellung der Formhaut verloren und muss vor dem erneuten Befüllen der Kavitäten durch eine neues Dichtelement ersetzt werden.
Bei einem geeigneten Werkzeug ist das Dichtelement lösbar in ein Werkzeugteil, insbesondere das Oberwerkzeug, einsetzbar und an das andere Werkzeugteil, insbesondere das Unterwerkzeug, anpreßbar.
Figuren
Die Figuren stellen beispielhaft und schematisch verschiedene Ausführungen der Erfindung dar. Es zeigen:
Fig. 1a-e die Durchführung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung eines hierzu geeigneten ersten Werkzeugs,
Fig. 2a-e Werkzeug und Verfahren nach einer anderen Ausbildung der Erfindung.
Das in Fig. 1a bis 1d gezeigte Werkzeug 1 besteht aus einem ersten Werkzeugteil 2 in Form des Oberwerkzeugs 3 und einem ein zweites Werkzeugteil 2' ausbildenden Unterwerkzeug 4. Oberwerkzeug 3 und Unterwerkzeug 4 sind zueinander verlagerbar und bilden in ihrer Gebrauchsstellung nach Fig. 1 a eine erste Kavität 5 und eine zweite Kavität 5' aus. Die sich flächenhaft erstreckenden Kavitäten können über nicht gezeigte Spritzgießeinheiten mit unterschiedlichen fließfähigen Kunststoffmaterialien befüllt werden und sind zur Herstellung von Flächengebilden geeignet, die im Verhältnis zu ihrer Länge und Breite eine sehr geringe Dicke aufweisen. Die Kavitäten müssen nicht eben ausgebildet sein, sondern können zur Herstellung komplex geformter Dekorhäute auch einen gewölbten Verlauf haben.
Das Oberwerkzeug 3 ist entlang der Trennebene 6 zwischen den benachbarten Kavitäten 5, 5' mit einem schlauchförmigen Dichtelement 7 ausgestattet, dessen Hohlraum 8 nach dem Schließen der Werkzeugteile 2, 2' mit einem Druckgas befüllbar ist. Das Dichtelement 7 ist mittels einer durch Schrauben 9 fixierten Halterung 10 fest mit dem Werkzeugoberteil 3 verbunden. Infolge des Überdrucks weitet sich das Dichtelement 7, dessen Längserstreckung einen gleichfalls komplexen Verlauf aufweisen kann, elastisch auf und legt sich dichtend an einen aus dem Unterwerkzeug 4 auskragenden Vorsprung 11 an. Anschließend wird die erste Kavität 5, wie aus Fig. 1 b ersichtlich, mit einem dünnflüssigen ersten, beispielsweise grauen Kunststoffmaterial 12 gefüllt, das durch das Dichtelement 7 an einem Übertritt in die zweite Kavität 5' gehindert wird und infolge einer chemischen Reaktion in der ersten Kavität 5 aushärtet.
Nachfolgend wird der Hohlraum 8 des Dichtelements 7 mit Unterdruck beaufschlagt, so dass sich das Dichtelement 7 von dem Vorsprung 11 abhebt (Fig. 1c). Das nachfolgend in die zweite Kavität 5' injizierte zweite, beispielsweise schwarze Kunststoffmaterial 12' dringt bis zum ersten Kunststoffmaterial 12 vor und verbindet sich bei der reaktiven Aushärtung mit diesem stoffschlüssig. Nach dem Öffnen des Werkzeugs 1 (Fig. 1f) kann dass so gewonnene, zweifarbige Flächengebilde 13 entnommen werden.
Das zur Durchführung eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen Werkzeug nach Fig. 2a weist ebenfalls zwei Werkzeugteile 2, 2' in Form eines Oberwerkzeugs 3 und eines Unterwerkzeugs 4 auf, wobei das Unterwerkzeug 4 gleichfalls mit einem Vorsprung 11 versehen ist. Auf seiner dem Vorsprung 11 zugewandten Seite ist das Oberwerkzeug mit einer nutartigen Aufnahme 14 zur klemmenden, jedoch lösbaren Halterung eines strangförmigen, elastischen Dichtelements 7 (Fig. 2b) ausgestattet.
Nach dem Schließen des Werkzeugs 1 (Fig. 2c) werden die beiden benachbarten, aber durch das Dichtelement getrennten Kavitäten 5, 5' mit unterschiedlich gefärbten, fließfähigen Kunststoff materialien 12, 12' gefüllt, die bis zum Dichtelement vordringen und sich mit diesem stoffschlüssig verbinden (Fig. 2d).
Wie in Fig. 2e gezeigt, kann nach dem Aushärten der Kunststoffmaterialien 12, 12' und dem Öffnen des Werkzeugs 1 das einstückige Flächengebilde 13 einschließlich des verlorenen Dichtelements 7 entnommen werden. Neben den Farben des ersten und zweiten Kunststoffmaterials 12, 12' kann das Flächengebilde 13 im Bereich der Trennebene 6 naturgemäß eine weitere, durch das Dichtelement 7 bestimmte Farbe aufweisen.
Bezugszeichen
1 Werkzeug
2 Werkzeugteil 3 Oberwerkzeug
4 Unterwerkzeug
5 Kavität
6 Trennebene
7 Dichtelement 8 Hohlraum
9 Schraube
10 Halterung
11 Vorsprung
12 Kunststoffmaterial 13 Flächengebilde
14 Aufnahme

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines heterogenen, insbesondere mehrfarbigen Flächengebildes (13), beispielsweise einer Dekorhaut für einen Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs, bei welchen mindestens eine erste Kavität (5) und eine zweite Kavität (5') eines Werkzeugs (1) mit mindestens einem ersten und einem zweiten, fließfähigen und nach der Entnahme ein einstückiges Flächengebilde bildenden Kunststoffmaterial (12, 12') gefüllt werden, wobei zumindest beim Befüllen einer Kavität ein sich entlang der Trennebene zu der benachbarten Kavität erstreckendes Dichtelement (7) im Werkzeug angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) fest mit einem Werkzeugteil (2), insbesondere dem Oberwerkzeug (3), verbunden ist und an ein anderes Werkzeugteil (2'), insbesondere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) unter Fluiddruck aufweitbar ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) an einen auskragenden Vorsprung (11) des anderen Werkzeugteils (2'), insbesondere des Unterwerkzeugs (4), anpreßbar ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) nach dem Befüllen der ersten Kavität (5) von dem anderen Werkzeugteil (2') abgehoben und nachfolgend die zweite Kavität (5') gefüllt wird, wobei sich das erste und das zweite Kunststoffmaterial (12, 12') stoffschlüssig miteinander verbinden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) vor dem Füllen der Kavitäten (5, 5') im Bereich der Trennebene (6) lösbar in ein Werkzeugteil (2), insbesondere das Oberwerkzeug (3), eingelegt wird und nach dem Schließen des Werkzeugs (1) dichtend an dem anderen Werkzeugteil (2'), insbesondere dem Unterwerkzeug (4), anliegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) an einen auskragenden Vorsprung (11) des anderen Werkzeugteils (2'), insbesondere des Unterwerkzeugs (4), anpreßbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Dichtelement (7) beim Befüllen der Kavitäten (5, 5') stoffschlüssig mit dem ersten Kunststoffmaterial (12) einerseits und dem zweiten Kunst- Stoffmaterial (12') andererseits verbindet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten mittels eines Spritzgießprozesses mit reaktiv aushärtenden Kunststoffmaterialien (RIM-Technologie) befüllt werden.
10. Werkzeug zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 1 , mit mindestens einem ersten Werkzeugteil (2) und einem gegenüber diesem verlagerbaren zweiten Werkzeugteil (2'), welche nach dem Schließen des Werkzeugs (1) mindestens eine erste Kavität (5) und eine benachbarte zweite Kavität (5') ausbilden, die mit mindestens einem ersten und einem zweiten fließfähigem Kunststoffmaterial (12, 12') füllbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Trennebene (6) zwischen der ersten Kavität (5) und der zweiten Kavität (5') ein Dichtelement (7) angeordnet ist.
11. Werkzeug nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) fest in einem Werkzeugteil (2), insbesondere dem Oberwerkzeug (3), angeordnet und unter Fluiddruck aufweitbar an das andere Werkzeugteil (2'), insbeson- dere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
12. Werkzeug nach Anspruch 10 zur Durchführung des Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (7) lösbar in ein Werkzeugteil (2), insbesondere das Oberwerkzeug (3), einsetzbar und an das andere Werkzeugteil (2'), insbesondere das Unterwerkzeug (4), anpreßbar ist.
13. Flächengebilde, hergestellt unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5 und/oder des Werkzeugs nach Anspruch 11.
14. Flächengebilde, hergestellt unter Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und/oder des Werkzeugs nach Anspruch 12.
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