DE102006057126A1

DE102006057126A1 - Verfahren zur Herstellung einer Haut für eine Innenverkleidung eines Fahrzeuginnenraums

Info

Publication number: DE102006057126A1
Application number: DE200610057126
Authority: DE
Inventors: Rudolf Einsiedel
Original assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Current assignee: Faurecia Innenraum Systeme GmbH
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2008-06-05
Also published as: WO2008064921A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Haut aus einem thermoplastischen Material durch ein Spritzgussverfahren, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, sowie eine Innenverkleidung eines Fahrzeuginnenraums. Erfindungsgemäß wird die Haut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffes in eine der Form der zu erzeugenden Haut entsprechend ausgebildeten Kavität, wobei der thermoplastische Kunststoff beim Eintritt in die Kavität eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.3 mm und eine Temperatur in einem Temperaturbereich von 190°C bis 260°C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Haut, welche insbesondere als sichtseitige Deckschicht von Innenverkleidungsteilen von Fahrzeugen einsetzbar ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, das eine derartige Haut aufweist, sowie eine Innenverkleidung.
Es sind Innenverkleidungsteile von Fahrzeugen bekannt, die einen die mechanischen Eigenschaften bestimmenden Träger und eine den Träger sichtseitig abdeckende und damit die Optik des Verkleidungsteils bestimmende Deckschicht aufweisen. Es ist üblich, den Träger aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polypropylen, herzustellen. Als Deckschicht werden u.a. dünnwandige Gießhäute, beispielsweise aus PUR, Slush-Häute und Folien, beispielsweise aus PVC, verwendet.
Die DE 699 05 745 T2 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Verkleidungsteils, bei der in einem ersten Schritt eine duroplastische elastomere Haut durch ein RIM (Reaktionsspritzguss) – Verfahren erzeugt wird, und diese dann in einem nächsten Schritt mit einem thermoplastischen Kunststoff zur Bildung eines Träges hinterspritzt wird.
Die DD 296 636 A5 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungsteils, bei der ein Träger mit einem thermoplastischen Kunststoff zur Bildung einer sichtseitigen Deckschicht in einer geschlossenen Kavität überspritzt wird. Um zu verhindern, dass der thermoplastische Kunststoff eine zu hohen Viskosität hat, die ein vollständiges Überspritzen des Trägers verhindern würde, wird der Träger auf eine Temperatur von 120-180°C vorgewärmt und der die sichtseitige thermoplastische Kunststoff auf den so erhitzten Träger aufgetragen.
Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der Träger auf eine sehr hohe Temperatur vorgewärmt werden muss, damit während des Überspritzens des thermoplastischen Kunststoffs der thermoplastische Kunststoff eine genügend niedrige Viskosität aufweist, um sich vollständig ausbreiten zu können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zur Herstellung einer Haut durch einen Spritzgussprozess zu schaffen, das insbesondere kein derartig aufwendiges Aufrechterhalten einer hohen Temperatur während des Einspritzens des Kunststoffes benötigt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils sowie eine Innenverkleidung zu schaffen.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung einer Haut, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, sowie eine Innenverkleidung nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung einer Haut für ein Innenverkleidungsteil eines Fahrzeugs durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffes in eine der Form der zu erzeugenden Haut entsprechend ausgebildeten Kavität, wobei erfindungsgemäß der thermoplastische Kunststoff beim Eintritt in die Kavität eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.3 mm und einer Temperatur in einem Temperaturbereich von 190°C bis 260°C aufweist.
Durch die Verwendung eines derartigen Kunststoffes ist es insbesondere möglich, eine Haut durch Spritzgießen in einem Spritzguss-Standardwerkzeug herzustellen. Zusätzlicher Aufwand zur Gewährleistung der Fließfähigkeit des überspritzten Materials, wie beispielsweise das in der DD 296 636 A5 offenbarte Erhitzen eines Trägers, oder das Vorsehen von zusätzlichen Einspritzdüsen kann hiermit entfallen.
Vorzugsweise weist der thermoplastische Kunststoff eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.2 mm und einer Temperatur in einem Temperaturbereich von 190°C bis 260°C auf (das Verhältnis von Fließfähigkeit zur Spaltbreite kann auch kurz gefasst als Fließfähigkeits:Wandstärkenverhältnis bezeichnet werden).
Vorzugsweise weist der thermoplastische Kunststoff eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1.0 mm bis 1.3 mm oder 1.0 mm bis 1.2 mm und einer Temperatur in einem Temperaturbereich von 200°C bis 230°C auf.
Als thermoplastische Kunststoffe für die Herstellung der Haut bieten sich insbesondere thermoplastische Elastomere (TPE) aus den Gruppen TPV (theromplastische Vulkanisate), insbesondere ein PP/EPDM(vernetzt) Verschnittsystem, TPO, insbesondere ein PP/EPDM(unvernetzt) Verschnittsystem, SEES oder TPU, oder Mischungen von Kunststoffen dieser Gruppen an.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der thermoplastische Kunststoff in eine Kavität eingespritzt wird, deren gesamte Oberfläche durch eine Metalloberfläche eines Werkzeuges gebildet wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Oberfläche der Kavität unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffes eine Temperatur von höchstens 80°C aufweist.
Es ist vorteilhaft, die Oberfläche der Kavität zu temperieren, um einen kontrollierten Abkühlprozess der eingespritzten, heißen thermoplastischen Kunststoffmasse zu gewährleisten. Bevorzugt ist die Oberfläche der Kavität unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffes auf eine Temperatur im Bereich von 20°C bis 80°C temperiert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass beim Einspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Werkzeuginnendrücke von 200 bis 800 bar, bevorzugt von 200 bis 500 bar erzeugt werden.
Diese Drücke gewährleisten die angegebene Fließfähigkeit des Kunststoffes und damit eine genügend schnelle Ausbreitung des Kunststoffes, auch bei Kavitäten mit geringer Spaltbreite.
Der spezifische Einspritzdruck des thermoplastischen Kunststoffes in das Werkzeug beträgt diesbezüglich vorzugsweise mindestens 150 bar, bevorzugt mindestens 200 bar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Haut mit einer Schichtdicke von maximal 1.5 mm, vorzugsweise maximal 1.2 mm, erzeugt wird.
Des Weiteren schafft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere einer Innenverkleidung, wobei eine Haut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Kunststoff hinterspritzt, hinterprägt oder hinterpresst wird.
Durch entsprechende Formgebung der Haut im Herstellungsverfahren ist es möglich, diese in einem weiteren Schritt zu hinterspritzen, ohne dass eine Ausdünnung durch eine lokal unterschiedliche Dehnung, wie beispielsweise bei der Verarbeitung von 2D-Folien vorhanden, auftritt. Des Weiteren können durch die Formgebung der Haut zusätzliche Schritte wie Beschnitt oder Umbug entfallen. Zu dem ist es möglich, die Haut zwangszuentformen und damit mit Hinterschnitten auszubilden. Auf diese Weise können Formteile mit sichtseitigen hinterschnittigen Oberflächen oder Schieberabdrücken erzeugt werden.
Die Haut kann hierfür in ein zweites Werkzeug eingesetzt werden und dort hinterspritzt, hinterprägt oder hinterpresst werden. Alternativ ist es möglich, die Haut in einem Teil des die Kavität bildenden Werkzeugs zu belassen, und durch Austausch des anderen Teils des Werkzeugs eine für den zweiten Spritzgussprozess geeignete zweite Kavität zu bilden.
Als Kunststoff für den zweiten Spritzgussprozess sind Thermoplaste, insbesondere PP, POM oder ABS/PC, geeignet. Dem Kunststoff können Zusätze wie Verstärkungsfasern oder Mineralien zugesetzt sein. Mit diesen Kunststoffen lassen sich rückseitig der Haut mechanisch stabile Träger erzeugen. Vorzugsweise sind die Kunststoffe von Haut und Träger aufeinander abgestimmt, so dass diese während des Hinterspritzens miteinander eine feste, stoffschlüssige Verbindung eingehen.
Des Weiteren schafft die Erfindung ein Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug, dessen sichtseitige Oberfläche zumindest teilweise von einer Haut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet wird, wobei der Kunststoff der Haut eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.3 mm bei einer Temperatur im Temperaturbereich von 190 bis 260°C aufweist.
Vorzugsweise ist rückseitig der Haut ein wie oben beschriebener Träger angeordnet. Alternativ kann rückseitig der Haut eine Schaumschicht angeordnet sein, die beispielsweise durch Hinterschäumen der Haut in einem Schäumwerkzeug erzeugt werden kann. Ein dreischichtiger Aufbau mit einer Haut als Deckschicht, einer Schaumschicht als Zwischenschicht und einem Träger als Basis ist ebenfalls möglich.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Als Ausführungsbeispiel soll gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Innenverkleidungsteil für einen Fahrzeuginnenraum, hier eine Instrumententafel, hergestellt werden.
In einem ersten Schritt wird durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffes in eine geschlossene Kavität eine Haut gebildet. Die Kavität ist entsprechend der Form der zu erzeugenden Haut ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Kavität eine Spaltbreite von 1.0 mm auf, wodurch die in dieser Kavität erzeugte Haut entsprechend eine Schichtdicke von 1.0 mm besitzt.
Als thermoplastischer Kunststoff wird ein TPV verwendet, das eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite von 1 mm bei einer Temperatur von 210°C aufweist. Dieser wird mit einer Temperatur von 210°C, gemessen am Ort des Eintritts in die Kavität, und einem Druck von 500 bar in die Kavität eingespritzt. Der Kunststoff weist dabei bei der Einspritztemperatur entsprechend eine Fließfähigkeit von 500 mm bei einer Spaltbreite von 1 mm auf. Es werden dabei Werkzeuginnendrücke im Bereich von 200 bis 800 bar erzeugt.
Die Kavität wird durch die Oberflächen von zwei Werkzeughälften aus Metall eins zweiteiligen, temperierbaren Werkzeugs gebildet. Unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffes wurde die Oberfläche der Kavität auf eine Temperatur von 50°C temperiert (alternativ sind Temperaturen bis einschließlich 80°C möglich). Die Temperierung der Werkzeugoberfläche wird während des Einspritzens und nach dem Beenden des Einspritzvorganges aufrechterhalten.
Nach dem die Haut ausreichend abgekühlt ist, wird das Werkzeug geöffnet und die Haut entnommen.
Die Haut wird nun in eine Hälfte eines zweiten, zweiteiligen Werkzeugs eingelegt. Die Oberfläche der ersten Werkzeughälfte ist entsprechend der Kontur der Haut ausgebildet, so dass diese großflächig an der Werkzeugoberfläche anliegt. über Öffnungen in der Werkzeugoberfläche wird ein Unterdruck angelegt, der die Haut in ihrer Lage an der Werkzeugoberfläche fixiert.
Das Werkzeug wird geschlossen. In die durch die Oberfläche der Werkzeughälften und der eingelegten Haut gebildete zweite Kavität wird ein weiterer Kunststoff, hier ein PP mit einem Glasfaseranteil, zur Bildung eines mechanisch stabilen Trägers eingespritzt. In diesem Falle ist die zweite Kavität derart ausgebildet, dass ein Träger mit einer Wandstärke von 2.5 mm erzeugt wird.
Nach dem Abkühlen wird das zweite Werkzeug geöffnet und das Formteil, hier eine Instrumententafel, entnommen.
Zusätzlich kann die Oberfläche der Werkzeughälfte des zweiten Werkzeugs, in die die Haut eingelegt wird, mit einer Narbung versehen sein. Diese wird während des Hinterspritzens aufgrund des Drucks und der Temperatur in die Haut eingeprägt. Hierdurch ist es mög lich, optische Effekte auf der Oberfläche der Haut zu erzeugen.
Selbstverständlich kann eine Oberflächenstruktur auch während des Herstellungsprozesses der Haut durch entsprechende Ausbildung der hierfür verwendeten Kavität erzeugt werden.
Alternativ zu oben beschriebenen Verfahren kann die Haut hinterspritzgeprägt oder hinterspritzgepresst werden. Des Weiteren ist auch ein Hinterschäumen möglich.
Alternativ zu obigen Verfahren kann die hergestellte Haut in einer Werkzeughälfte des ersten Spritzwerkzeuges verbleiben, wobei zur Bildung der zweiten Kavität nur die zweite Werkzeughälfte durch eine andere Werkzeughälfte ersetzt wird. Danach folgt wie oben beschrieben der zweite Spritzgussprozess.
Ein derartiges Verfahren lässt sich insbesondere mittels Wendeplattentechnik realisieren.
Vorzugsweise werden vier verschiedene Werkzeughälften verwendet, zwei identische für die Bauteiloberfläche, also die Oberfläche der Haut, und zwei unterschiedliche für die Abformung des Hautrückens und die Abformung des Bauteilrückens, also der Rückseite des Trägers. Mit vier Werkzeughälften lassen sich der Spritzvorgang für die Hautherstellung und der Spritzvorgang für das Hinterspritzen des Trägermaterials zeitsparend parallel ausführen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Haut für eine Innenverkleidung eines Fahrzeuginnenraums durch Einspritzen eines thermoplastischen Kunststoffes in eine der Form der zu erzeugenden Haut entsprechend ausgebildeten Kavität, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff beim Eintritt in die Kavität eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.3 mm und einer Temperatur in einem Temperaturbereich von 190°C bis 260°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff in eine Kavität eingespritzt wird, deren gesamte Oberfläche durch eine Metalloberfläche eines Werkzeuges gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Kavität unmittelbar vor dem Einspritzen des Kunststoffes eine Temperatur von höchstens 80°C aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einspritzen des thermoplastischen Kunststoffs Werkzeuginnendrücke von 200 bis 800 bar, bevorzugt von 200 bis 500 bar erzeugt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haut mit einer Schichtdicke von maximal 1.5 mm, vorzugsweise maximal 1.2 mm, erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff für die Herstellung der Haut aus thermoplastischen Elastomeren(TPE) der Gruppen TPV (thermoplastische Vulkanisate), insbesondere ein PP/EPDM(vernetzt) Verschnittsystem, TPO, insbesondere ein PP/EPDM(unvernetzt) Verschnittsystem, SEES oder TPU ist, oder eine Mischung von Kunststoffen dieser Gruppen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Formteils, insbesondere einer Innenverkleidung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haut gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem weiteren Schritt mit einem weiteren Kunststoff hinterspritzt, hinterprägt oder hinterpresst wird.
Innenverkleidungsteil für ein Fahrzeug, dessen sichtseitige Oberfläche zumindest teilweise von einer Haut aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Haut eine Fließfähigkeit von mindestens 500 mm bei einer Spaltbreite im Bereich von 1 mm bis 1.3 mm und bei einer Temperatur im Temperaturbereich von 190 bis 260°C aufweist.