DE102013205185A1

DE102013205185A1 - In-Mold Narbungshautkaschierung für innenverkleidungstafel mit Dekorapplikation

Info

Publication number: DE102013205185A1
Application number: DE102013205185A
Authority: DE
Inventors: Yun Shin Lee; John W. Johnston
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-10-02
Also published as: US20130260112A1; CN103358547A; CN103358547B

Abstract

Ein Verfahren zum Formen einer Verbundmaterial-Verkleidungstafel für einen Fahrzeuginnenraum beginnt mit dem Laden einer blattähnlichen Applikation auf ein Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug, wobei die Applikation eine A-Klasse-Oberfläche hat, die zu dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug zeigt, und eine B-Klasse-Oberfläche, die einen hitzeaktivierten Klebstoff hat. Ein Haut bildendes Blatt wird erhitzt. Das Haut bildende Blatt wird in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug, das sich um die Applikation und auf ihr befindet, in eine Verkleidungstafelhaut negativ-vakuumgeformt, wobei die Verkleidungstafelhaut, die die Applikation umgibt, mit einer In-Mold-Narbung geformt wird. Während die Verkleidungstafelhaut durch das Erhitzen geschmeidig bleibt und in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug bleibt, wird eine vorgeformte starre Unterlage gegen die Verkleidungstafelhaut gedrückt, um sie aneinander zu kleben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Innenverkleidungstafeln von Kraftfahrzeuginnenräumen und spezifischer hautbezogene Unterlagen, die Dekorapplikationen haben.
Innenverkleidungstafeln werden verwendet, um Innenflächen in einer Kraftfahrzeug-Fahrgastzelle zu vollenden, und umfassen zum Beispiel Tür- und Instrumententafeln. Eine typische Verkleidungstafel kann eine starre Tragunterlage aufweisen, die an der Tür oder an einer Instrumententafelgrundlage befestigt wird, und eine geschmeidige Haut, die die Unterlage abdeckt und eine gewünschte Farbe hat. Der In-Mold-Narbungs-Formprozess ist eine beliebte Art der Herstellung einer Verkleidungstafelhaut, dank seiner Fähigkeit, eine Haut mit einem gutem Aussehen, guter Dauerhaftigkeit und niedrigen Kosten herzustellen. Blätter aus Haut bildendem Material werden typisch in einem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug vakuumgeformt, um eine wünschenswerte genarbte oder strukturierte Oberfläche auf der sichtbaren Seite der Haut zu schaffen.
Das herkömmliche Herstellen und Zusammenfügen von Verkleidungstafeln hat zahlreiche Verarbeitungsschritte und Fügestationen erfordert. Für eine In-Mold-Narbungskaschierhaut (IMG-L) wird das Blatt vakuumgeformt, abgekühlt, aus der Form genommen und zugeschnitten, bevor es zu einer anderen Vorrichtung transportiert und in diese geladen wird, um schließlich an der Unterlage befestigt zu werden.
Zu Stylingzwecken können Dekorapplikationen, wie zum Beispiel eine Platte oder andere Teildeckschichten über eine Haut platziert werden. Insbesondere wenn eine beträchtliche Länge auf einer Türtafel oder einer Instrumententafel abgedeckt wird, kann das dazu gehörende Befestigungsmaterial zum Installieren der Applikation Probleme in Zusammenhang mit dem Erfüllen der Crash-Anforderungen, wie Anforderungen für Seitenimpakt, verursachen. Wenn sie ihren Halt lediglich von einigen wenigen mechanischen Befestigungsstellen erhält, muss die Applikation eine geeignete Stärke haben, um ihre Dimensionsbeständigkeit aufrechtzuerhalten. Befestigungen zum Halten der Applikation können sich hinter der Haut und der Unterlage erstrecken und dadurch knappen Verpackungsraum verbrauchen und potentiell mit den gewünschten Aufprallreaktionen interferieren.
Aufgrund des Schrumpfens, das an der Haut auftritt, wenn sie abkühlt, war es nicht möglich, eine Applikation auf der Haut während des Hautformprozesses zu befestigen. Wenn sie gleichzeitig mit der Haut gebildet wird, würde der Mangel an Schrumpfen der Applikation zum Verzerren der Haut aufgrund ihres unterschiedlichen Schrumpfens führen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer Verbundmaterial-Verkleidungstafel für einen Fahrzeuginnenraum vorgesehen. Eine blattähnliche Applikation wird auf ein Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug geladen, wobei die Applikation eine A-Klasse-Oberfläche hat, die zu dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug zeigt, und eine B-Klasse-Oberfläche, die einen hitzeaktivierten Klebstoff hat. Ein Haut bildendes Blatt wird erhitzt. Das Haut bildende Blatt wird in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug, das sich um die Applikation und auf ihr befindet, in eine Verkleidungstafelhaut negativ-vakuumgeformt, wobei die Verkleidungstafelhaut, die die Applikation umgibt, mit einer In-Mold-Narbung geformt wird. Während die Verkleidungstafelhaut durch das Erhitzen geschmeidig bleibt und in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug bleibt, wird eine vorgeformte starre Unterlage gegen die Verkleidungstafelhaut gepresst, um sie aneinander zu kleben.
1 ist eine auseinander gezogene Ansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum Zusammenfügen einer Verbundmaterial-Verkleidungstafel mit einer Unterlage, Haut und Dekorapplikation zeigt.
2 ist eine Querschnittansicht einer herkömmlichen mechanischen Befestigung einer Dekorapplikation.
Die 3 und 4 veranschaulichen ein herkömmliches In-Mold-Narbungsverfahren (IMG) zum Herstellen einer Haut für eine Verkleidungstafel.
5 zeigt einen verbesserten Form- und Herstellungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist ein Querschnitt, der das Zusammendrücken einer TPO-Schaumstoffhautschicht hinter einer Applikation zeigt.
8 ist ein Querschnitt, der die Haut zeigt, die über die Kanten einer Applikation vorsteht, um mechanisches Halten vorzusehen.
Wie in 1 gezeigt, kann eine herkömmliche Türverkleidungstafelbaugruppe eine spritzgegossene Unterlage 10 aufweisen, die eine vorgefertigte Haut 11 gefolgt von einer dekorativen Applikation 12 erhält. Die Applikation 12 kann eine Verbundmaterialstruktur aufweisen, die einen Einsatz 13 auf einer Oberfläche hat, oder sie kann einfach aus einer einzigen Schicht bestehen. Eine fertige Baugruppe 14 kann einen Armlehnenteil einer Türverkleidungstafel aufweisen und enthält eine Öffnung 18, um Armlehnenschalter, wie zum Beispiel Fenster- und Verriegelungsschalter unterzubringen. Jeder der Unterbauteile 10, 11 und 12 wird einzeln hergestellt und dann zu einer Einheit zusammengefügt.
2 zeigt eine herkömmliche Art zum Halten der Unterbauteile in einer Baugruppe. Die Unterlage 10 wird mit einer Form geformt, die ein Befestigungsloch 16 hat. Die Applikation 12 wird mit einem Montagebuckel 15 ausgebildet, der durch das Loch 16 und ein entsprechendes Loch, das in die Haut 11 gestanzt ist, durchgeht. Der Buckel 15 kann dann mit einer Mutter befestigt oder kann auf die B-Klasse-Seite der Unterlage 10 heißgenietet werden.
Die 3 und 4 zeigen einen herkömmlichen IMG-Prozess zum Herstellen einer Haut. Ein Haut bildendes Blatt 20 wird an einer Befestigung 21 oberhalb eines Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug 22 aufgehängt. Eine Formoberfläche 23 weist eine Vielzahl von Öffnungen 23 auf, die jeweils in Fluidkommunikation mit einer Vakuumquelle 24 sind. Das Blatt 20 wird durch eine Hitzequelle 25 erwärmt, so dass es biegsam wird. Als Reaktion auf das Absenken des Blatts 20 über die Formoberfläche in Gegenwart eines Vakuums von der Vakuumquelle 24, wird das Blatt 20 in eine Haut 26 vakuumgeformt. Die Haut 26 kann nach dem Abkühlen herausgenommen und zugeschnitten werden. Die Werkzeugoberfläche 23 weist eine herkömmliche strukturierte Oberfläche zum Aufbringen einer Narbung auf die fertige A-Klasse-Seite der Haut 26, wie gemäß dem Stand der Technik bekannt. Das die Haut bildende Blatt 20 kann aus einem thermoplastischen Polyolefin (TPO) oder anderen herkömmlichen Materialien bestehen, darunter andere Formen von Polypropylen oder Polyethylen.
Wie in 5 gezeigt, verwirklicht die vorliegende Erfindung eine effiziente Verarbeitung, während Probleme des Stands der Technik in Zusammenhang mit dem unterschiedlichen Schrumpfen und dem Erfordernis, mechanische Befestigungen unterzubringen, vermieden werden. Insbesondere kann eine blattförmige Applikation an der Verkleidungstafelhaut während eines Negativ-Vakuumformens gefolgt von sofortigem Befestigen der Haut an der Unterlage, bevor das Schrumpfen auftreten kann, befestigt werden. Die Applikation ist vorzugsweise ein spritzgegossener starrer Teil, sie kann alternativ aber auch biegsam sein. Sie kann aus jedem beliebigen Werkstoff geformt werden, der der Hitze standhält, die an das Hautmaterial angelegt wird. Die Applikation kann auch verschiedene einzelne oder mehrschichtige Folien aufweisen, die beschichtet oder gefärbt werden können. Die blattförmige Applikation kann konturiert oder gewölbt sein, hat vorzugsweise aber keine Höcker oder andere Vorsprünge.
Ein Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug 30 weist Vakuumdurchgänge 31 auf, die mit einer genarbten Formoberfläche 32 gekuppelt sind. Ein Hohlraum oder ein anderer dedizierter Abschnitt 33 des Formwerkzeugs 30 ist angepasst, um eine blattförmige Applikation 35 aufzunehmen. Ein hitzeaktivierter Klebstoff 36 wird auf die B-Klasse-Seite (nach hinten zeigend) der Applikation 35 aufgebracht, was es der Applikation 35 erlaubt, an der Haut, die aus einem Haut bildenden Blatt 40 geformt wird, zu haften. Vakuumdurchgänge 37 können optional vorgesehen werden, um das Halten der Applikation 35 in der gewünschten Lage auf dem Hohlraum 33 bei Bedarf zu unterstützen. Manchmal reicht die Schwerkraft allein, um die Applikation 35 in der gewünschten Position zu halten. Erhöhte Laschen oder Grate in der Formoberfläche 32 können ebenfalls verwendet werden, um die Applikation 35 in der gewünschten Position zu halten.
Das Haut bildende Blatt 40 kann vorzugsweise aus TPO bestehen. Das Blatt 40 kann eine einzelne Schicht sein oder gemäß dem Stand der Technik kaschiert sein. Das Blatt 40 weist vorzugsweise eine Schicht aus Polymerschaumstoff auf (zum Beispiel ein doppelt kaschiertes Material mit weichem TPO über einem aufgeschäumten Polyolefinschaumstoff). Die A-Klasse-Oberfläche 41 des Blatts 40 zeigt zu dem Formwerkzeug 30, und eine B-Klasse-Oberfläche 42 zeigt zu einem Positiv-Vakuum-Formpfropfen 45, der die Unterlage 46 trägt. Vakuumdurchgänge 47 durch den Formpfropfen 45 und die Unterlage 46 kuppeln eine Vakuumquelle (nicht gezeigt) mit der geformten Haut, wenn die Haut an die Unterlage geklebt wird. Die Oberflächen der Unterlage 46 sind mit einem hitzeaktivierten Klebstoff 48 beschichtet, der verwendet wird, um die Unterlage 46 mit dem Haut bildenden Blatt 40 zu verkleben, nachdem es in die Haut geformt wurde.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird verbunden mit 6 beschrieben. In Schritt 50 wird die Unterlage auf eine herkömmliche Art geformt (zum Beispiel durch Spritzguss eines Kunststoffs, wie zum Beispiel ABS, mit einer geeigneten Starrheit und Merkmalen zum Befestigen der Verkleidungstafel an einer Tür oder eine Instrumententafel). In Schritt 51 wird die Applikation geformt (zum Beispiel durch Spritzguss eines geeigneten Kunststoffmaterials). Alternativ kann die Applikation aus einer gestanzten Folie oder einem anderen vorgefertigten Material gebildet werden. Die Applikation kann auch als ein Verbundmaterialartikel unter Einsatz herkömmlicher Technologie gebildet werden, wie zum Beispiel ein spritzgegossener Träger mit optionalen Folien, Einsätzen und Beschichtungen.
In Schritt 52 wird ein hitzeaktivierter Klebstoff auf die A-Klasse-Seite der Unterlage aufgebracht, und sie wird auf den Formwerkzeugpfropfen (das heißt ein Positiv-Formwerkzeug) geladen. Ein hitzeaktivierter Klebstoff wird auch auf die B-Klasse-Seite der Applikation aufgebracht, und sie wird in Schritt 53 in den Hohlraum des Aufnahme-Negativ-IMG-Vakuumformwerkzeugs geladen. Ein TPO-Blatt wird in Schritt 54 in unmittelbarer Nähe zu dem IMG-Werkzeug erhitzt. Das TPO-Blatt wird in Schritt 55 in die gewünschte Haut geformt. Das Vakuum zwischen dem Aufnahme-Formwerkzeugs und dem TPO-Blatt zieht das TPO-Blatt um und oberhalb der Applikation. Die Hitze des TPO-Blatts aktiviert den Klebstoff auf der Applikation und verbindet dadurch die Applikation mit der gebildeten Haut. Das Vakuum zu dem Aufnahme-Formwerkzeugs wird deaktiviert.
Während die Haut geschmeidig und heiß bleibt und während sie in dem Aufnahme-Negativ-IGM-Vakuumformwerkzeug bleibt, werden in Schritt 56 der Pfropfen und die Unterlage gegen die geformte Haut gepresst. Hitze von der Haut aktiviert den Klebstoff, der von der Unterlage getragen wird und verklebt sie dadurch miteinander, so dass die Haut daran gehindert wird zu schrumpfen, wenn sie abkühlt. Ein Vakuum wird für das Positiv-Formwerkzeug aktiviert, so dass die Haut gegen die Unterlage und den Klebstoff gezogen wird. Um das Aktivieren des Klebstoff sicherzustellen, sollte die Unterlage sofort nach dem Negativ-Vakuumformen des Haut bildenden Blatts gegen die Verkleidungstafelhaut gepresst werden, um sicherzustellen, dass ausreichend Hitze verbleibt.
Die Baugruppe wird in Schritt 57 entfernt und ergibt eine Verbundmaterial-Verkleidungstafel, die mit verringerten Prozessschritten, niedrigeren Kosten, weniger Verpackungsbedarf und einer Fähigkeit gebildet wird, dünnere Applikationen zu verwenden, da die Dimensionsbeständigkeit der Applikation durch volles Verkleben der gesamten B-Klasse-Oberfläche der Applikation an der Haut und der Unterlage erzielt wird.
Es hat sich herausgestellt, dass, wenn die Haut eine Schaumschicht aufweist, die Applikation ein federndes Gefühl auf der A-Klasse-Seite eines fertigen Produkts zeigen kann. Das kann bei bestimmten Produktanwendungen unerwünscht sein. Bei einer Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, wird ein solches federndes Gefühl verringert oder eliminiert, indem das Zusammendrücken der Haut zwischen der Unterlage und der Applikation während des Verklebens verwendet wird. Eine erfindungsgemäße Verkleidungstafel weist daher eine Applikation 60 auf, die an eine Haut 61 geklebt ist, die eine Verstärkungsschicht aus Polymerschaumstoff hat. Die Haut 61 wird auf eine Unterlage 62 geklebt. In einem Bereich 63 der Haut 61 wurde die Haut 61 zusammengepresst, um die Zellschaumstruktur zusammenzudrücken und dadurch die Stärke und Federung in dem Bereich 63 zu verringern. Das Zusammendrücken wird durch entsprechendes Steuern der Entfernung zwischen der Unterlage 62 (die als ein Stopfen wirkt) und dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug während des Herstellungsprozesses verwirklicht.
Zusätzlich zu der Klebeverbindung der Applikation mit der Haut, kann eine mechanische Verbindung zwischen der Applikation und der Haut verwendet werden, um das Halten der Applikation noch weiter zu stärken. Wie in 8 gezeigt, kann eine Applikation 65 mit einem umfänglichen Flansch 66, der sich entlang einer oder mehrerer Kanten erstreckt, versehen werden. Der Flansch 66 ist von der Oberfläche des Aufnahme-Formwerkzeugs 68 derart beabstandet, dass ein Raum 67 zwischen dem Flansch 66 und dem Werkzeug 68 geschaffen wird. Wenn eine Haut 70 gegen das Werkzeug 68 negativ-vakuumgeformt wird, wird sie in den Raum 67 zum Überschneiden von Flansch 66 gezogen. Durch Abdecken des Flanschs 66, verbessert die Haut 70 das Halten der Applikation 65 auf der Baugruppe.

Claims

Verfahren zum Formen einer Verbundmaterial-Verkleidungstafel für einen Fahrzeuginnenraum, das die folgenden Schritte aufweist: Laden einer blattähnlichen Applikation auf ein Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug, wobei die Applikation eine A-Klasse-Oberfläche hat, die zu dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug zeigt, und eine B-Klasse-Oberfläche, die einen hitzeaktivierten Klebstoff hat, Erhitzen eines Haut bildenden Blatts, Negativ-Vakuumformen des Haut bildenden Blatts in eine Verkleidungstafelhaut in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug, das sich um die Applikation und auf ihr befindet, wobei die Verkleidungstafelhaut, die die Applikation umgibt, mit einer In-Mold-Narbung geformt wird, und während die Verkleidungstafelhaut durch das Erhitzen geschmeidig bleibt und in dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug bleibt, wird eine vorgeformte starre Unterlage gegen die Verkleidungstafelhaut gepresst, um sie aneinander zu kleben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterlage einen zweiten hitzeaktivierten Klebstoff trägt, der durch Hitze von der Verkleidungstafelhaut aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die blattähnliche Applikation einen umfänglichen Flansch aufweist, der einen Raum zwischen der blattähnlichen Applikation und dem Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug schafft, und wobei das Haut bildende Blatt in den Raum während des Negativ-Vakuumformschritts eintritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Applikation aus einem spritzgegossener Kunststoffbestandteil besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Applikation aus einer gestanzten Folie besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Applikation ein Verbundmaterialartikel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug einen Hohlraum zum Aufnehmen der Applikation aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verkleidungstafelhaut von der Applikation nicht durchstoßen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Haut bildende Blatt aus einem thermoplastischen Polyolefin besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Haut bildende Blatt einen Polymerschaumstoff aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt des Pressens der vorgeformten starren Unterlage gegen die Verkleidungstafelhaut den Polymerschaumstoff zusammendrückt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterlage aus einem spritzgegossenen Kunststoff besteht.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Kunststoff aus ABS besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Unterlage von einem Pfropfen in das Aufnahme-Negativ-Vakuumformwerkzeug gepresst wird, wobei der Pfropfen ein Vakuum durch die Unterlage zu der Verkleidungstafelhaut kuppelt.
Verbundmaterial-Verkleidungstafel für einen Fahrzeuginnenraum, die aufweist: eine starre Unterlage zum Befestigen an dem Fahrzeug, eine Verkleidungstafelhaut, die an der Unterlage haftet, und eine Applikation, die an der Verkleidungstafelhaut haftet, wobei die Verkleidungstafelhaut eine A-Klasse-Oberfläche hat, die eine In-Mold-Narbung hat, die ununterbrochen beim Formen der Verkleidungstafelhaut geformt wird, um zu der starren Unterlage zu passen, wobei die Applikation mit der A-Klasse-Oberfläche der Verkleidungstafelhaut durch einen ersten hitzeaktivierten Klebstoff gleichzeitig mit dem Formen der Verkleidungstafelhaut verklebt wird, wobei die starre Unterlage mit der Verkleidungstafelhaut durch einen zweiten hitzeaktivierten Klebstoff verklebt wird, der durch die Hitze von dem Formen der Verkleidungstafelhaut aktiviert wird.
Verbundmaterial-Verkleidungstafelhaut nach Anspruch 15, wobei die Applikation aus einem spritzgegossenen Kunststoffbestandteil besteht.
Verbundmaterial-Verkleidungstafel nach Anspruch 15, wobei die Applikation ein Verbundmaterialartikel ist.
Verbundmaterial-Verkleidungstafel nach Anspruch 15, wobei die Verkleidungstafelhaut aus einem thermoplastischen Polyolefin besteht, wobei die Applikation einen umfänglichen Flansch aufweist, und wobei die Verkleidungstafelhaut den umfänglichen Flansch als ein Ergebnis des Formens der Verkleidungstafelhaut überschneidet.
Verbundmaterial-Verkleidungstafel nach Anspruch 15, wobei die Verkleidungstafelhaut einen polymerschaumstoff aufweist und wobei der polymerschaumstoff, der mit der Applikation verklebt ist, zusammengedrückt ist.
Verbundmaterial-Verkleidungstafel nach Anspruch 15, wobei die Unterlage aus spritzgegossenem Kunststoff besteht.