WO2015049242A1 - Verfahren zum herstellen eines fahrzeugaussenflächenbauteils und fahrzeugaussenflächenbauteil - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines fahrzeugaussenflächenbauteils und fahrzeugaussenflächenbauteil Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a vehicle outer surface component and a vehicle outer surface component.
  • a vehicle outer surface component is for example a cover of a roof opening system such as a sunroof or a spoiler roof or a trim component of a vehicle.
  • DE 10 2008 064 233 A1 describes a door sill, which has an inmold film which at least partially forms the surface of the door sill and is made of polycarbonate or a comparable plastic material.
  • a plastic component made of a translucent plastic material is molded by injection molding, which can be used as a light guide for a source of illumination.
  • Another plastic component made of opaque plastic material is molded onto the plastic component made of translucent plastic.
  • This further plastic component made of opaque plastic material can Form carrier component of the door sill and ensure the necessary for the mechanical demands made on the component stiffness of the door sill.
  • the inmold foil may be provided with a hard coating of polysiloxane on its front surface forming the surface portion. However, such a hard coating coating of polysiloxane is not sufficiently scratch resistant. Scratches in the plastic material can not be easily eliminated.
  • the invention has for its object to provide an aforementioned method for producing a vehicle outer surface component, which provides an improved vehicle outer surface component, as well as to provide such a vehicle outer surface component.
  • Injection molding tool by injecting a thermoplastic in the injection mold or by inserting a thermoplastic
  • a vehicle outer surface component having a layer structure with at least one carrier layer and a cover layer, wherein the cover layer is made of a scratch-resistant self-healing plastic material.
  • the method according to the invention is therefore distinguished by the fact that, for the production of a vehicle outer surface component as cover layer, a coating, in particular a "clear coat” or transparent coating, is used and injected from a soft plastic material which is self-healing when scratched. that the plastic material of the cover layer can heal completely or heal itself completely reversibly when damaged if the molecular structure or the molecular network of the plastic material of the cover layer is not excessively damaged or destroyed in case of damage or scratching they avoid damage attempts instead of being injured or scratched - as with hard materials.
  • the restoring behavior depends on the glass point of the material.
  • the material temperature can be increased, so that a self-repair of the material is stimulated.
  • the material can also be repaired by polishing the surface.
  • a carrier component made of thermoplastic material in an injection mold can be done either by injecting a thermoplastic in the injection mold or by inserting a prefabricated thermoplastic component support member.
  • An inserted carrier component can additionally be coated in the injection molding tool before the cover layer is sprayed on.
  • the support member is in particular layered and, if it is a laid-in part, it may be a foil, e.g. As plastic or compound or composite material, in particular with PU matrix or resin matrix. It is particularly preferred if the plastic material of the cover layer is a PUR (polyurethane) or PUA (polyurea) and is produced in particular with a high-gloss surface. PUR as well as PUA have self-healing properties, even if the top layer is made very thin, eg. B. in a layer thickness of 0.1 mm to 2.0 mm.
  • the PU or PUA is a UV-resistant plastic material.
  • This vehicle exterior surface components according to the invention can be used permanently without material changes due to UV radiation.
  • Transparent roof components prevent UV radiation into the vehicle interior.
  • an intermediate or functional layer in the injection molding tool can be applied to the carrier component before the injection of the cover layer, so that the cover layer is then applied to this intermediate or functional layer.
  • vehicle exterior surface components according to the invention with further functions and properties can be created.
  • Convenient procedures are preferred for manufacturing vehicle exterior panels both individually and in combinations.
  • the support member and / or the intermediate or functional layer can be formed transparent, translucent or colored and / or formed with a smooth, grained or textured surface and / or formed with a font or a graphic pattern. So z. As manufacturer names or logos are placed in a transparent intermediate or functional layer and covered by a transparent cover layer scratch resistant.
  • the carrier component can be produced with a structured surface and covered by a clear cover layer, so that the surface structure is indeed protected and smoothly covered, but is nevertheless visible.
  • a structured surface is z. B. produced by a correspondingly shaped as a negative surface of a tool half or a turning tool of the injection molding tool.
  • a structured surface contains z. As a grain, applied to the carrier component pressure of a font or a graphic or a molded 3D structure.
  • the intermediate or functional layer can expediently contain at least one optical waveguide or be formed as a light-guiding layer, be a design layer or a touch-sensitive layer for signal generation or contain an antenna device or heating wires or be formed as a three-dimensional structure at least in one subregion. These designs can also be made individually or in combination.
  • cover layer can also be colored if transparency is not required, but a colored design is desired.
  • the functional layer may be a light guide layer or at least contain a light guide, a design layer or a touch-sensitive layer for signal generation or contain an antenna device or heater wires.
  • the vehicle outer surface component may, for. Example, a pillar trim, a ledge or a solid or movable particular transparent cover of a roof module.
  • Fig. 2 is a sectional view of another vehicle outer surface component.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view of a vehicle outer surface component 1 z. B. in the form of a lid of a roof module.
  • a carrier layer 2 made of a thermoplastic material is formed with a structured upper side 3 or surface.
  • the carrier layer 2 is coated with a cover layer 4, which consists of a healing plastic such. B. made of PUR or PUA and in particular consists of clear plastic, so that the structured top 3 is visible.
  • the surface 5 of the cover layer 4 may be smooth and shiny or structured.
  • a vehicle outer surface component 1 illustrated in FIG. 2 contains on the carrier layer 2 an intermediate or functional layer 6 on which the cover layer 4 is applied.
  • the intermediate or functional layer 6 contains z. B. heating wires 7 a heater.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils (1) mit den Schritten: Bereitstellen eines Trägerbauteils (2) aus thermoplastischem Kunststoff in einem Spritzgusswerkzeug durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffs in das Spritzgusswerkzeug oder durch Einlegen eines aus thermoplastischem Kunststoff vorgefertigten Trägerbauteils und Einspritzen einer Deckschicht (4) aus einem bei Verkratzung selbstheilenden Kunststoffmaterial in das geschlossene Spritzgusswerkzeug zum Beschichten des Trägerbauteils (2), sowie ein insbesondere nach diesem Verfahren hergestelltes Fahrzeugaußenflächenbauteil.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils
und Fahrzeugaußenflächenbauteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils sowie ein Fahrzeugaußenflächenbauteil. Ein solches Fahrzeugaußenflächenbauteil ist beispielsweise ein Deckel eines Dachöffnungssystems wie eines Schiebedaches oder eines Spoilerdaches oder ein Verkleidungsbauteil eines Fahrzeugs.
Die DE 10 2008 064 233 A1 beschreibt eine Einstiegsleiste, die eine Inmoldfolie aufweist, die zumindest abschnittsweise die Oberfläche der Einstiegsleiste bildet und aus Polycarbonat oder einem vergleichbaren Kunststoffmaterial hergestellt ist. An der Rückseite der Inmoldfolie ist eine aus einem lichtdurchlässigen Kunst- stoffmaterial gefertigte Kunststoffkomponente durch Spritzgießen angeformt, die als Lichtleiter für eine Beleuchtungsquelle verwendbar ist. Eine weitere Kunst- Stoffkomponente aus lichtundurchlässigem Kunststoffmaterial ist an die Kunst- stoffkomponente aus lichtdurchlässigem Kunststoff angespritzt. Diese weitere Kunststoffkomponente aus lichtundurchlässigem Kunststoffmaterial kann das Trägerbauteil der Einstiegsleiste bilden und die für die an das Bauteil gestellten mechanischen Ansprüche notwendige Steifigkeit der Einstiegsleiste sicherstellen. Des weiteren kann die Inmoldfolie an ihrer den Oberflächenabschnitt bildenden Vorderseite mit einer Hardcoating-Beschichtung aus Polysiloxan versehen sein. Eine solche Hardcoating-Beschichtung aus Polysiloxan ist jedoch nicht ausreichend kratzfest. Kratzer im Kunststoffmaterial können nicht ohne weiteres beseitigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils zu schaffen, das ein verbessertes Fahrzeugaußenflächenbauteil bereit stellt, sowie ein solches Fahrzeugaußenflächenbauteil zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Trägerbauteils aus thermoplastischem Kunststoff in einem
Spritzgusswerkzeug durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffs in das Spritzgusswerkzeug oder durch Einlegen eines aus thermoplastischem
Kunststoff vorgefertigten Trägerbauteils und
- Einspritzen einer Deckschicht aus einem bei Verkratzung selbstheilenden
Kunststoffmaterial in das geschlossene Spritzgusswerkzeug zum Beschichten des Trägerbauteils.
Die Aufgabe wird des weiteren durch ein Fahrzeugaußenflächenbauteil mit einem Schichtaufbau mit zumindest einer Trägerschicht und einer Deckschicht gelöst, wobei die Deckschicht aus einem bei Verkratzung selbstheilenden Kunststoffmaterial hergestellt ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils in den abhängigen An- Sprüchen angegeben. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich somit dadurch aus, dass zur Herstellung eines Fahrzeugaußenflächenbauteils als Deckschicht eine Beschich- tung, insbesondere ein„clear-coat" oder transparente Beschichtung, aus einem weichen Kunststoffmaterial verwendet und eingespritzt wird, das bei Verkratzung selbstheilend ist. Selbstheilend bedeutet, dass das Kunststoffmaterial der Deckschicht bei Beschädigung vollständig reversibel von selbst ausheilen oder ausgeheilt werden kann, wenn die Molekülstruktur oder das Molekularnetzwerk des Kunststoffmaterials der Deckschicht bei einer Beschädigung oder Verkratzung nicht übermäßig geschädigt oder zerstört wird. Solche Kunststoffmaterialien sind in dem Sinne„weich", dass sie Beschädigungsversuchen ausweichen anstatt - wie bei harten Materialien - verletzt oder verkratzt zu werden. Das Rückstellverhalten ist abhängig vom Glaspunkt des Materials. So kann durch Wärmezufuhr mit externen Temperaturquellen die Materialtemperatur erhöht werden, so dass eine Selbstreparatur des Materials angeregt wird. Des weiteren kann das Material auch durch Polieren der Oberfläche repariert werden.
Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine fertig beschichtete Folie als Deckschicht in das Werkzeug eingelegt, sondern die im Spritzgusswerkzeug bereitgestellte oder erzeugte Trägerschicht wird im Spritzgusswerkzeug mit der eingespritzten Deckschicht beschichtet.
Das Bereitstellen eines Trägerbauteils aus thermoplastischem Kunststoff in einem Spritzgusswerkzeug kann entweder durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffs in das Spritzgusswerkzeug oder durch Einlegen eines aus thermoplastischem Kunststoff vorgefertigten Trägerbauteils erfolgen. Ein eingelegtes Trägerbauteil kann im Spritzgusswerkzeug zusätzlich noch beschichtet werden, bevor die Deckschicht aufgespritzt wird.
Das Trägerbauteil ist insbesondere schichtförmig und es kann, wenn es ein ein- gelegtes Teil ist, eine Folie sein, z. B. aus Kunststoff oder aus Compound- oder Verbundwerkstoff, insbesondere mit PU-Matrix oder Harzmatrix. Es ist besonders bevorzugt, wenn das Kunststoffmaterial der Deckschicht ein PUR (Polyurethan) oder PUA (Polyurea) ist und insbesondere mit hochglänzender Oberfläche hergestellt ist. PUR wie auch PUA besitzen selbstheilende Eigenschaften, auch wenn die Deckschicht sehr dünn hergestellt wird, z. B. in einer Schichtdicke von 0,1 mm bis 2,0 mm.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das PUR oder PUA ein UV-beständiges Kunststoffmaterial ist. Damit können erfindungsgemäße Fahrzeugaußenflächenbauteile dauerhaft eingesetzt werden, ohne dass aufgrund von UV-Einstrahlung Materialveränderungen auftreten. Bei transparenten Dachbauteilen wird eine UV- Einstrahlung in den Fahrzeuginnenraum verhindert.
Gemäß einer zweckmäßigen Verfahrensgestaltung kann vor dem Einspritzen der Deckschicht eine Zwischen- oder Funktionsschicht im Spritzgusswerkzeug auf das Trägerbauteil aufgebracht werden, so dass die Deckschicht dann auf diese Zwischen- oder Funktionsschicht aufgebracht wird. Damit können erfindungsgemäße Fahrzeugaußenflächenbauteile mit weiteren Funktionen und Eigenschaften geschaffen werden. Zweckmäßige Verfahrensabläufe sind zum Herstellen von Fahrzeugaußenflächenbauteilen sowohl einzeln wie auch in Kombinationen bevorzugt. So können das Trägerbauteil und/oder die Zwischen- oder Funktionsschicht transparent, transluzent oder gefärbt gebildet werden und/oder mit glatter, genarbter oder strukturierter Oberfläche gebildet werden und/oder mit einer Schrift oder einem grafischen Muster gebildet werden. So können z. B. Herstellerbezeichnungen oder Logos in eine transparente Zwischen- oder Funktionsschicht eingebracht werden und von einer transparenten Deckschicht kratzfest abgedeckt werden.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante kann das Trägerbauteil mit einer strukturierten Oberfläche hergestellt werden und von einer klaren Deckschicht abgedeckt werden, so dass die Oberflächenstruktur zwar geschützt und glatt abgedeckt ist, aber dennoch sichtbar ist. Eine strukturierte Oberfläche wird z. B. durch eine entsprechend als Negativ geformte Oberfläche einer Werkzeughälfte bzw. eines Wendeplattenwerkzeugs des Spritzgusswerkzeugs hergestellt. Eine strukturierte Oberfläche enthält z. B. eine Narbung, einen auf das Trägerbauteil aufgebrachten Druck einer Schrift oder einer Grafik oder eine angeformte 3D- Struktur.
Des weiteren kann die Zwischen- oder Funktionsschicht zweckmäßigerweise zumindest einen Lichtleiter enthalten oder als Lichtleitschicht gebildet werden, eine Designschicht oder eine berührungsempfindliche Schicht zur Signalerzeugung sein oder eine Antenneneinrichtung oder Heizungsdrähte enthalten oder zumindest in einem Teilbereich als dreidimensionale Struktur gebildet sein. Auch diese Gestaltungen können einzeln oder in Kombination vorgenommen werden.
Schließlich kann die Deckschicht auch eingefärbt werden, wenn eine Transpa- renz nicht erforderlich ist, sondern eine farbliche Gestaltung gewünscht ist.
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeugaußenflächenbauteil ist insbesondere nach einem voranstehend beschriebenen Verfahren bzw. nach einem der Ansprüche 9 bis 14 hergestellt. So kann bei dem Fahrzeugaußenflächenbauteil die Funktions- schicht eine Lichtleiterschicht sein oder zumindest einen Lichtleiter enthalten, eine Designschicht oder eine berührungsempfindliche Schicht zur Signalerzeugung sein oder eine Antenneneinrichtung oder Heizungsdrähte enthalten.
Das Fahrzeugaußenflächenbauteil kann z. B. eine Säulenverkleidung, eine Ein- stiegsleiste oder ein fester oder bewegbarer insbesondere transparenter Deckel eines Dachmoduls sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Fahrzeugaußenflächenbauteils unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 in einer Schnittansicht ein erfindungsgemäßes Fahrzeugaußenflächenbauteil; und
Fig. 2 in einer Schnittansicht ein weiteres Fahrzeugaußenflächenbauteil .
Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung ein Fahrzeugaußenflächenbauteil 1 z. B. in Gestalt eines Deckels eines Dachmoduls. Eine Trägerschicht 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff ist mit einer strukturierten Oberseite 3 oder Oberfläche gebildet. Die Trägerschicht 2 ist mit einer Deckschicht 4 beschichtet, die aus einem ausheilenden Kunststoff wie z. B. aus PUR oder PUA hergestellt ist und insbesondere aus klarem Kunststoff besteht, so dass die strukturierte Oberseite 3 sichtbar ist. Die Oberfläche 5 der Deckschicht 4 kann glatt und glänzend oder auch strukturiert gebildet sein. Ein in Fig. 2 dargestelltes Fahrzeugaußenflächenbauteil 1 enthält auf der Trägerschicht 2 eine Zwischen- oder Funktionsschicht 6, auf der die Deckschicht 4 aufgebracht ist. Die Zwischen- oder Funktionsschicht 6 enthält z. B. Heizungsdrähte 7 einer Heizeinrichtung. Die in der Beschreibung und anhand der Ausführungsbeispiele sowie in den Figuren offenbarten einzelnen Merkmale der Erfindung können in beliebigen technisch zweckmäßigen Anordnungen und Gestaltungen mit dem Erfindungsgegenstand in seiner allgemeinen Form kombiniert werden.
Bezugszeichenliste Fahrzeugaußenflächenbauteil 6 Zwischen- oder FunktionsTrägerschicht schicht
strukturierte Oberseite 7 Heizungsdraht
Deckschicht
Oberfläche

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Herstellen eines Fahrzeugaußenflächenbauteils (1 ) mit den Schritten:
Bereitstellen eines Trägerbauteils (2) aus thermoplastischem Kunststoff in einem Spritzgusswerkzeug durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffs in das Spritzgusswerkzeug oder durch Einlegen eines aus thermoplastischem Kunststoff vorgefertigten Trägerbauteils
und
Einspritzen einer Deckschicht (4) aus einem bei Verkratzung selbstheilenden Kunststoffmaterial in das geschlossene Spritzgusswerkzeug zum Beschichten des Trägerbauteils (2).
Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial der Deckschicht (4) ein PUR (Polyurethan) oder PUA (Polyurea) ist und insbesondere mit hochglänzender Oberfläche (5) hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das PUR oder PUA ein UV-beständiges Kunststoffmaterial ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einspritzen der Deckschicht (4) eine Zwischen- oder Funktionsschicht (6) im Spritzgusswerkzeug auf das Trägerbauteil (2) aufgebracht wird und die Deckschicht (4) auf die Zwischen- oder Funktionsschicht (6) aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (2) und/oder die Zwischen- oder Funktionsschicht (6)
transparent, transluzent oder gefärbt gebildet wird und/oder
mit glatter, genarbter oder strukturierter Oberfläche gebildet wird und/oder mit einer Schrift oder einem grafischen Muster gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerbauteil (2) mit einer strukturierten Oberfläche (3) hergestellt wird und von einer klaren Deckschicht (4) abgedeckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischen- oder Funktionsschicht (6) zumindest einen Lichtleiter enthält oder als Lichtleitschicht gebildet wird, eine Designschicht oder eine berührungsempfindliche Schicht zur Signalerzeugung ist, oder
eine Antenneneinrichtung oder Heizungsdrähte (7) enthält, oder zumindest in einem Teilbereich als dreidimensionale Struktur gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (4) eingefärbt wird.
Fahrzeugaußenflächenbauteil mit einem Schichtaufbau mit zumindest einer Trägerschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff und einer Deckschicht,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Deckschicht aus einem bei Verkratzung selbstheilenden Kunst- stoffmaterial hergestellt ist.
Fahrzeugaußenflächenbauteil nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht aus PUR (Polyurethan) oder PUA (Polyurea) hergestellt ist und insbesondere hochglänzend und/oder UV-beständig gebildet ist.
1 1 . Fahrzeugaußenflächenbauteil nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischen- oder Funktionsschicht zwischen der Trägerschicht und der Deckschicht angeordnet ist.
Fahrzeugaußenflächenbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht als Spritzgussschicht in einem Spritzgusswerkzeug auf die Trägerschicht oder die Zwischen- oder Funktionsschicht aufgebracht ist.
Fahrzeugaußenflächenbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht eine Lichtleiterschicht ist oder zumindest einen Lichtleiter enthält, eine Designschicht oder eine berührungsempfindliche Schicht zur Signalerzeugung ist, oder eine Antenneneinrichtung oder Heizungsdrähte enthält.
14. Fahrzeugaußenflächenbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass es eine Säulenverkleidung, eine Einstiegsleiste oder ein fester oder bewegbarer insbesondere transparenter Deckel eines Dachmoduls ist.
15. Fahrzeugaußenflächenbauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
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