DE4408835C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines einstückigen, mindestens zweifarbigen Kunststoffteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 bzw. 5 zum Herstellen eines einstückigen sowie dünnwandigen, min­ destens zweifarbigen Kunststoffteiles und insbesondere zum Herstellen einer Kunststoffhaut.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung der hier interessieren­ den Art sind aus der US 4 610 620 bekannt. In einem ersten Arbeitsschritt wird thermoplastischer Kunststoff für zwei verschiedenfarbige Teilstücke in eine durch eine Trennwand geteilte Form gefüllt. Der Kunststoff geliert bzw. schmilzt sodann dort aufgrund von Wärme in einer dünnen, farbgeben­ den Schicht an, woraufhin die beiden derart vorbereiteten und verschiedenfarbigen Teilstücke in einem weiteren Ar­ beitsgang miteinander verbunden werden. Hierzu wird thermo­ plastisches Kunststoffpulver auf die benachbarten Ränder der beiden Teilstücke sowie den Zwischenbereich lose auf­ gestreut. Durch weitere Wärmezufuhr geliert bzw. schmilzt auch dieses Kunststoffpulver an und wird schließlich zu­ sammen mit den Teilstücken durch weitere Wärmezufuhr fer­ tiggestellt. Nachdem das derart hergestellte, zweifarbige Kunststoffteil erstarrt ist, kann es der Form entnommen werden. Ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines zweifarbigen Kunststoffteiles und insbesondere einer dünn­ wandigen Kunststoffhaut und die zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung weisen ebenso wie das Teil selbst verschiedene Nachteile auf. Für das Verfahren und die Vorrichtung gilt, daß das Verbinden der Teilstücke nach einem andersartigen Verfahren erfolgt als die Herstellung der Teilstücke, wobei ein relativ dicker Verbindungswulst mit ungleichmäßiger Wandstärke entsteht. Durch das partiel­ le Aufbringen des Verbindungsmaterials bilden sich Wand­ dickensprünge mit einem unkontrollierten Schichtaufbau, der am fertigen Teil nach einiger Zeit aufgrund der Wärmeal­ terung auch auf der sichtbaren Seite aufgrund von Schatten, Lichtreflexen bzw. Farbänderungen bemerkbar ist. Aber auch produktionstechnische Probleme können wegen der unter­ schiedlichen Materialstärken vor allem bei der Weiterver­ arbeitung auftreten, zumal die dickeren Übergangsbereiche eine andere Steifigkeit und somit andere Werkstoffeigen­ schaften besitzen als die übrigen Teile des meist als Kunstoffhaut für Kraftfahrzeuginnenteile dienenden Kunst­ stoffteiles.

Aber auch das bekannte Verfahren zum Verbinden der vorge­ fertigten Teilstücke ist unzweckmäßig. Nach dem Aufstreuen liegt das Kunststoffpulver nur sehr lose und locker ge­ schichtet auf den Rändern und bildet zunächst keine kom­ pakte Masse. Es ist daher notwendig, verhältnismäßig viel Kunststoffpulver aufzubringen, wobei es ferner schwierig ist, dieses lagemäßig genau zu fixieren.

Darüber hinaus ist das bekannte Verfahren zum Verbinden der Teilstücke sehr zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein sicher und zuverlässig arbeitendes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit deren Hilfe möglichst gleichmäßige Wandstär­ ken über die gesamte Fläche der herzustellenden Kunststoff­ teile erreichbar und insbesondere unzweckmäßig dicke Ver­ bindungswülste vermeidbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung mit den Merk­ malen des Oberbegriffs des Anspruches 1 vor, daß thermoplastischer Kunststoff für eine zweite Lage nach dem Angelieren/Anschmelzen der vorbereiteten, verschiedenfar­ bigen Teilstücke auf deren Rückseiten gefüllt wird, so daß dieser Kunststoff die Teilstücke vollständig bedeckt und ihre einander zugewandten Ränder überbrückt, daß der die Rückseite des herzustellenden Kunststoffteiles bildende Kunststoff der zweiten Lage sodann ebenfalls durch den Wärmeinhalt der Form anschmilzt bzw. angeliert und daß dann die Teilstücke zusammen mit der zweiten Lage durch weitere Wärmezufuhr aufschmelzen bzw. ausgelieren und schließlich als einstückiges Kunststoffteil abgekühlt werden und schließlich erstarren.

Während die beiden verschiedenfarbigen Teilstücke erfin­ dungsgemäß nur noch die Sichtflächen bilden und daher auch eine relativ geringe Wandstärke aufweisen können, dient die zweite, sich über deren gesamte Rückseite erstreckende und sie verbindende Lage zur Bildung der endgültigen Wandstärke des Kunststoffteiles sowie zur Bildung von dessen gesamten Rückseite. Die Herstellung des Kunststoffteiles erfolgt dabei in ein und derselben Form in aufeinanderfolgenden, gleichartigen Fertigungsschritten, wozu die Form mit den bereits vorbereiteten Teilstücken auf einen zweiten Behälter für thermoplastischen Kunststoff nach dem Abnehmen von einem ersten Behälter aufsetzbar ist und zusammen mit diesem schwenk- und/oder drehbar gelagert ist.

Grundsätzlich ist es möglich, Kunststoffteile aus belie­ big vielen, farblich unterschiedlichen oder auch teilweise gleichfarbigen Teilstücken zu fertigen, wozu dann ledig­ lich entsprechend viele Trennelemente und Trennwände in dem die verschiedenfarbigen Kunststoffe enthaltenden ersten Behälter gemäß der Form und Lage der Teilstücke vorgesehen sein müssen.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 im Schnitt sowie schematisch eine Ansicht von Teilen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;

Fig. 2 eine Einzelheit aus′ Fig. 1 von einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 3 im Schnitt sowie schematisch eine Ansicht der Form wie in Fig. 1 zusammen mit einem zweiten Pulverbe­ hälter;

Fig. 4 eine Einzelheit wie in Fig. 2 von der abgewandelten Ausführungsform bei dem Verfahrensschritt gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 im Schnitt sowie schematisch eine Ansicht wie in Fig. 1 von einer weiteren, abgewandelten Ausfüh­ rungsform.

Eine Vorrichtung 1 zum Herstellen eines dünnwandigen, min­ destens zweifarbigen Kunststoffteiles 2 (Fig. 3), umfaßt eine Form 3, die zur Durchführung eines ersten Verfahrens­ schrittes auf einen thermoplastischen Kunststoff 4 (Farbe A) und thermoplastischen Kunststoff 5 (Farbe B) enthalten­ den Behälter 6 gemäß Fig. 1 aufgesetzt wird. Auf ihrer dem Behälter 6 zugewandten Innenseite 7 ist die Oberfläche 8 der Form 3 an die Gestalt und Kontur 9 des herzustellenden Kunststoffteiles 2 angepaßt.

Der Behälter 6 weist im Falle der Herstellung eines zwei­ farbigen Kunststoffteiles zwei Kammern 10 und 11 (Fig. 1) auf, die zur Aufnahme der verschiedenfarbigen Kunststoffe 4 mit der Farbe A bzw. von Kunststoff 5 mit der Farbe B dienen. Ferner ist die Oberfläche 8 der Form 3 mit Hilfe eines Trennelementes 12 in zwei Teilflächen 13 und 14 unterteilt. Das Trennelement 12 kann extrem schmal sein oder auch in Form einer Maske eine gewisse Breite besitzen und ist grundsätzlich dem Behälter 6 zugeordnet. Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel gehört das Trennelement 12 zu einer Trennwand 15, welche die beiden Kammern 10 und 11 in dem Behälter 6 bildet. Der Verlauf des Trennelementes 12 und der Trennwand 15 entspricht der gemeinsamen Kontur der beiden Teilflächen 13 und 14 sowie der gemeinsamen Kontur von zunächst herzustellenden Teil­ stücken 16 und 17, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet sind.

Gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Trennelement 12 eine Dichtung. Weitere Dichtungen 18 und 19 befinden sich jeweils an den freien Rändern der Aus­ senwände 20 und 21 des Behälters 6, der darüber hinaus um Lagerachsen 22 und 23 schwenkbar gelagert ist. Ferner sind eine Heizeinrichtung 24 (in Fig. 1 symbolisiert ein Pfeil die Wärmezufuhr) zum Erwärmen der Form 3 und für die Wärme­ behandlung von in der Form 3 befindlichem Kunststoff 4 bzw. 5 sowie Antriebs-, Transport- und Steuereinrichtungen vor­ gesehen, die grundsätzlich bekannt und deshalb nicht dar­ gestellt sind.

Zum Herstellen eines zweifarbigen Kunststoffteiles 2 wird die Form 3 nach der Entnahme eines zuvor gefertigten Kunst­ stoffteiles 2 auf den Behälter 6 aufgesetzt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Daraufhin werden der Behälter 6 und die mit ihm verbundene Form 3 derart geschwenkt, daß der in den Kammern 10 und 11 befindliche, thermoplastische Kunststoff 4 und 5 auf die Teilflächen 13 und 14 der Form 3 gelangt. Aufgrund der Temperatursteuerung - wobei die Form 3 entweder bereits vorgewärmt sein kann oder die Wär­ mezufuhr erst erfolgt, wenn sich Kunststoff 4 und 5 auf der Oberfläche 8 der Form 3 befindet - erfolgt nunmehr ein An­ gelieren des Kunststoffes 4, 5 im Falle der Verarbeitung von Polyvenylchlorid (PVC) oder ein Anschmelzen im Falle der Verarbeitung von anderen thermolplastischen Kunststof­ fen, woraufhin die Form 3 und der Behälter 6 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Position zurückgeschwenkt/zurückge­ dreht werden mit der Folge, daß der nichtangelierte bzw. nichtangeschmolzene Kunststoff 4 und 5 wieder auf den Boden 25 bzw. 26 der Kammern 10 und 11 zurückfällt. Auf den Teil­ flächen 13 und 14 der Form 3 befinden sich jetzt angelier­ te oder angeschmolzene Teilstücke 16 und 17, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Die Form 3 wird nunmehr mit den in ihr befindlichen Teil­ stücken 16 und 17 von dem Behälter 6 abgehoben und auf einen anderen Behälter 6′ gemäß Fig. 3 aufgesetzt, um nun­ mehr in einem weiteren Verfahrensschritt eine zweite Lage 34 auf die beiden Teilstücke 16 und 17 aufzubringen und diese miteinander zu verbinden.

Der zweite, ebenfalls thermoplastischen Kunststoff enthal­ tende Behälter 6′ weist Dichtungen 18′ und 19′ im Bereich von Außenwänden 20′ und 21′ in gleicher Weise auf wie der Behälter 6. Ein Unterschied zu dem Behälter 6 besteht nur insofern, als der Behälter 6′ nur eine einzige Kammer 27′ derart aufweist, daß der in der Kammer 27′ befindliche, thermoplastische Kunststoff 4′ oder 5′ ganzflächig auf die Teilstücke 16 und 17 sowie in den Bereich 30 zwischen den einander zugewandten Rändern 31 und 32 der beiden Teil­ stücke 16 und 17 fällt, wenn die Form 3 und der Behälter 6′ gemeinsam verschwenkt werden. Beim Verschwenken von Form 3 und Behälter 6′ geliert bzw. schmilzt Kunststoff auf den Rückseiten der beiden Teilstücke 16 und 17 sowie als Zwi­ schenstück 33 im Bereich 30 an und verbindet sowie bedeckt vollständig die Teilstücke 16 und 17.

Das Zwischenstück 33 kann gemäß den jeweiligen Anforderun­ gen extrem schmal oder beliebig breit sein. Wesentlich ist, daß die Herstellung des Zwischenstückes 33 und mit ihm die Herstellung der zweiten Lage 34 nach demselben Herstel­ lungsverfahren erfolgt und somit nach denselben Rahmenbe­ dingungen wie die Herstellung der farbgebenden Teilstücke 16 und 17.

Sobald der das verbindende Zwischenstück 33 und die zweite Lage 34 bildende Kunststoff 4′ oder 5′ in der Form 3 ange­ liert/angeschmolzen ist, werden die Form 3 und der Behälter 6′ in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurückgeschwenkt und die Form 3 wird wieder von dem Behälter 6 abgehoben. Dar­ aufhin erfolgt in einem nächsten Verfahrens schritt eine weitere Wärmebehandlung der Teilstücke 16 und 17 und der die Rückseite 35 des Kunststoffteiles 2 bildenden zweiten Lage 34, so daß der Kunststoff ausgeliert/aufschmilzt.

Sodann wird die Form 3 abgekühlt, wobei die Teilstücke 16 und 17 zusammen mit der zweiten Lage 34 als einstückiges, dünnwandiges Kunststoffteil 2 erstarren. Sobald das Kunst­ stoffteil 2 ausreichend abgekühlt ist, kann es der Form 3 entnommen werden.

Wie bereits oben ausgeführt ist, kann der Abstand zwischen den benachbarten Rändern 31 und 32 der beiden Teilstücke 16 und 17 extrem gering oder auch sehr groß sein. Er muß mindestens der Breite dem verwendeten Trennelementes 12 entsprechen. Zweckmäßig ist es, wenn ein die Teilstücke 16a, 17a (Fig. 4) verbindendes Zwischenstück 33a versenkt angeordnet ist und zum Verbinden von Teilstücken 16a bzw. 17a dient, die gemäß dem in den Fig. 2 und 4 darge­ stellten Ausführungsbeispiel ein Kunststoffteil 2a mit einer Rille 40a bilden.

Das in den Fig. 2 und 4 nur teilweise dargestellte Aus­ führungsbeispiel unterscheidet sich bis auf die Rille 40a nicht grundsätzlich von dem zuerst beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel. Übereinstimmende oder ähnliche Teile weisen daher auch dieselben Bezugszahlen und zusätzlich den Buch­ stabenindex a auf.

Zur Herstellung eines Kunststoffteiles 2a mit einer Rille 40a ist die Form 3a mit einer nach innen gerichteten Rippe 41a versehen, an der das Trenn- und Dichtelement 12a wäh­ rend der Herstellung der Teilstücke 16a und 17a anliegt. Beim Angelieren bzw. Anschmelzen der Teilstücke 16a, 17a bilden sich ferner an der Rippe 41a jeweils Randstücke 42a und 43a aus (Fig. 2). In einem weiteren Arbeitsschritt mit einem Kunststoff enthaltenden Behälter 6′ wie in Fig. 3 werden dann die Teilstücke 16a und 17a einerseits durch ein Zwischenstück 33a (Fig. 4) miteinander verbunden und ferner wird eine zweite, die Teilstücke 16a und 17a vollständig bedeckende Lage 34a auf deren Rückseite erzeugt. Dies ge­ schieht in gleicher Weise wie bei dem zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist schließlich noch in Fig. 5 dargestellt. Auch hier dienen grundsätzlich überein­ stimmende Bezugszahlen für gleiche oder gleichartige Teile und weisen zusätzlich den Buchstabenindex b auf.

Die Form 3b entspricht wiederum der Form 3 gemäß Fig. 1 und dient wie dort zur Herstellung von Teilstücken 16b, 17b sowie eines weiteren Teilstückes 50b, wobei die verschie­ denen Teilstücke in beliebiger Kombination aus farblich unterschiedlichem Kunststoff 4b und 5b bzw. 51b gefertigt werden können. Um unterschiedliche Kunststoffteile und entsprechend unterschiedliche Teilstücke zu erhalten, ist es erforderlich, zusätzliche oder anders gestaltete Trenn­ elemente 12b und 12b′ vorzusehen und in passender Weise anzuordnen. Gemäß Fig. 5 sind die Trennelemente 12b und 12b′ wiederum Dichtungen. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Als Trennelement können auch dünnwandige Schnei­ den oder Masken dienen. Entsprechend der Anzahl der herzu­ stellenden Teilstücke 16b, 17b und 50b weist der Behälter 6b drei Kammern 10b, 11b und 52b zur Aufnahme der Kunst­ stoffe 4b, 5b und 51b auf. Die Herstellung der Teilstücke 16b, 17b und 50b erfolgt grundsätzlich in gleicher Weise wie bei den zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen. Gleiches gilt schließlich auch für die Herstellung einer zweiten, alle Teilstücke 16b, 17b und 50b verbindenden und sie vollständig überdeckenden zweiten Lage entsprechend der zweiten Lage 34 mit dem Zwischenstück 33 bei dem zuerst be­ schriebenen Ausführungsbeispiel.

Als thermoplastischer Kunststoff wird zweckmäßigerweise ein Kunststoffpulver verwendet.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines einstückigen sowie dünn­ wandigen, mindestens zweifarbigen Kunststoffteiles (2, 2a), insbesondere einer Kunststoffhaut (2′), wobei in einem ersten Arbeitsschritt in eine erwärmte Form (3, 3a, 3b) zunächst thermoplastischer Kunststoff (4, 5; 4b, 5b, 51b) für mindestens zwei verschiedenfarbige Teilstücke (16, 17; 16a, 17a; 16b, 17b, 50b) eingefüllt wird, der dann durch den Wärmeinhalt der Form (3, 3a, 3b) als dünne, farbgebende Schicht anschmilzt bzw. an­ geliert, woraufhin die Teilstücke (16, 17; 16a, 17a; 16b, 17b, 50b) mit Hilfe von weiterem, thermoplasti­ schem Kunststoff und von Wärme einstückig miteinander verbunden werden,
dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastischer Kunst­ stoff (4′, 5′) für eine zweite Lage (34, 34a) nach dem Angelieren/Anschmelzen der vorbereiteten, verschieden­ farbigen Teilstücke (16, 17; 16a, 17a; 16b, 17b, 50b) auf deren Rückseiten gefüllt wird, so daß dieser Kunststoff die Teilstücke vollständig bedeckt und ihre einander zugewandten Ränder (31, 32) überbrückt,
daß der die Rückseite (35, 35a) des herzustellenden Kunststoffteiles (2, 2a) bildende Kunststoff der zweiten Lage (34, 34a) sodann ebenfalls durch den Wärmeinhalt der Form (3, 3a, 3b) anschmilzt bzw. an­ geliert und daß dann die Teilstücke zusammen mit der zweiten Lage durch weitere Wärmezufuhr aufschmelzen bzw. ausgelieren und schließlich als einstückiges Kunststoffteil (2, 2a) abgekühlt werden und schließlich erstarren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffpulver mit unterschiedlicher Farbe (A, B) für die zuerst hergestellten Teilstücke (16, 17) verwendet wird und daß Kunststoffpulver für die die Rückseite (39a) des herzustellenden Kunststoffteiles (2a) bilden­ de Lage mit derselben Farbe wie für eines der beiden Teilstücke (16, 17) verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils unterschiedliche Farben (A, B, C) für jedes der dünnen, farbgebenden Teilstücke (16, 17) und für die Rückseite (39a) bildende dickere, tragende Lage ver­ wendet werden.

4. Verfahren nach einem und/oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Arbeitsschritt mehrere dünne, farbgebende Teilstücke (16d, 17d, 50d) hergestellt werden, die sodann in einem zweiten Arbeitsschritt mit Hilfe einer die Rückseite bildenden dickeren, tragenden Lage miteinander verbun­ den werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Form (3, 3a 3b), die auf einen Behälter (6, 6b) dicht aufsetzbar ist, zusammen mit diesem schwenk- und/oder drehbar gelagert ist, wobei der Behälter (6, 6b) mindestens zwei Kammern (10, 11; 10b, 11b, 52b) für verschiedenfarbige Kunststoffe (4, 5; 4b, 5b, 51b) sowie mindestens ein Trennelement (12, 12a, 12b, 12b′) zur Herstellung von verschiedenfarbigen Teilstücken (16, 17; 16a, 17a; 16b, 17b, 50b) eines mindestens zweifarbigen, dünnwandigen Kunststoffteiles (2, 2a) in der Form (3, 3a, 3b) enthält und wobei ferner eine Heizeinrichtung (24) zum Erwärmen der Form (3, 3a, 3b) und/oder des thermoplastischen Kunststoffes (4, 5; 4b, 5b, 51b) und zur Wärmebehandlung des her­ zustellenden Kunststoffteiles (2, 2a) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Behälter (6′) für thermoplastischen Kunststoff (4′, 5′) zur Her­ stellung einer zweiten, die Rückseite (35, 35a) des Kunststoffteiles (2, 2a) bildenden Lage (34, 34a) vor­ gesehen ist, daß die Form (3, 3a, 3b) nach dem Ab­ nehmen von dem ersten Behälter (6, 6b) auf den zweiten Behälter (6′) aufsetzbar ist und daß der zweite Behäl­ ter (6′) zusammen mit der Form (3, 3a, 3b) schwenk­ und/oder drehbar gelagert ist.