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WO2008101739A2 - Verfahren sowie werkzeug zur herstellung eines genarbten bauteils - Google Patents

Verfahren sowie werkzeug zur herstellung eines genarbten bauteils Download PDF

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Publication number
WO2008101739A2
WO2008101739A2 PCT/EP2008/001620 EP2008001620W WO2008101739A2 WO 2008101739 A2 WO2008101739 A2 WO 2008101739A2 EP 2008001620 W EP2008001620 W EP 2008001620W WO 2008101739 A2 WO2008101739 A2 WO 2008101739A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film
mold half
tool
decor
intermediate region
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/001620
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English (en)
French (fr)
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WO2008101739A3 (de
Inventor
Ante Vasilj
Stefan Wendland
Uwe Hauel
Artur Sperling
Andreas Gehring
Godefroy Beau
Eric Talleuy
Martin Schmidt
Original Assignee
Faurecia Innenraum Systeme Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Faurecia Innenraum Systeme Gmbh filed Critical Faurecia Innenraum Systeme Gmbh
Publication of WO2008101739A2 publication Critical patent/WO2008101739A2/de
Publication of WO2008101739A3 publication Critical patent/WO2008101739A3/de

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    • B29C45/56—Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B29C45/561—Injection-compression moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • the invention relates, inter alia, to a method for injecting a film, in particular a compact film or foam film.
  • Interior trim parts of motor vehicles are usually produced in multiple layers, in particular to combine materials with good mechanical properties with materials with good visual and tactile properties.
  • laminating methods In order to bond the various layers together, it is known to use laminating methods. Furthermore, it is known to back-coat layers with another material.
  • Document DE 10 2004 025 571 A1 discloses such a method for producing a composite plastic composite by injection-molding of a plastic composite
  • the problem is that the foam film during injection molding with the injection molding compound due to the pressure and in particular the high temperature of the injection molding compound can collapse more or less. As a result, the optical and haptic properties of the foam sheet and thus of the composite part are impaired.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for injection molding or Hinterspritzgargen a film, in which in particular such a collapse of a foam sheet is at least reduced. Also important is the production or preservation of a distinctive graining and freedom of the film. This object is achieved by a method according to the independent claim.
  • the method according to the invention for injection-molding or back-injection-embossing of a film with grain embossing comprises the steps of: a) heating the film to deformation and grain temperature; b) placing the film between a first and a second mold half of an opened tool, wherein the second mold half has a grain at least in a partial region of its surface; c) preferably targeted cooling of the film in its back side facing away from the graining, so that in the film from the back to the front extending temperature gradient is generated, wherein the film remains at its front on graining temperature; d) preforming the film for better adaptation to the tool geometry; e) sucking the film to the surface of the second mold half by applying negative pressure in the area between the surface of the second mold half and foil; f) injection or injection molding of an injection molding compound in the area between the surface of the first mold half and film.
  • the process of the invention is applicable in principle for several types of films.
  • single-phase films (“compact films") are applicable and in particular "foam films”, ie in particular films which are provided with an additional foam layer.
  • foam films ie in particular films which are provided with an additional foam layer.
  • the effects of the pressure and the temperature of the injection molding material can be better tolerated on the foam sheet during the injection of the foam sheet, whereby a collapse of the foam sheet is at least reduced ,
  • the fact that the front side of the foam sheet remains at the grain temperature ensures that, despite the cooling, a grain is formed in the foam sheet.
  • the film is intended to be heated above the crystallite melting temperature during the heating of semicrystalline materials and must not cool below the recrystallization temperature before the tool toggle contact. This varies slightly from material to material and can be determined by DSC. A heating of the compact layer to a higher temperature (about 200-220 0 C) is recommended, since with increasing temperature, a viscosity of the film decreases and thus the scarability increases (the film flows better into the scar of the tool).
  • amorphous materials should be heated above the melt temperature and cooled.
  • the foamed sheets preferably have a thickness of 0.25 to 5 mm.
  • Suitable injection-molding compounds are thermoplastic polymers, for example PP (polypropylene) or a blend such as PC / ABS (polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), which may contain additives such as fibers and minerals.
  • PP polypropylene
  • ABS polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
  • the decor can be protected against the higher injection pressure and the higher melt temperature by a suitable barrier compared to the PP. This must be one
  • Allow clawing or a melt connection with the ABS or ABS + PC melt may be used e.g. a needled or knitted fabric made of PES or a thin ABS or ABS + PC film.
  • the barrier is laminated onto the foam sheet before the process.
  • An advantageous development of the invention provides that for cooling the rear region of the foam sheet, the foam sheet is brought into contact with the surface of the first mold half, which is suitably tempered.
  • An advantageous development of the invention provides that the backside cooling of the foam sheet takes place in the course of preforming.
  • An advantageous development of the invention provides that the second mold half is tempered so that the foam sheet is cooled further in contact with the mold half.
  • An advantageous development of the invention provides that the cooling of the foam sheet is maintained by the temperature of the second mold half during the injection of the plastic melt.
  • An advantageous development of the invention provides that the first mold half at the time in which it is brought into contact with the back of the foam sheet is tempered on its surface to a temperature of at most 80 0 C, preferably at most -5 ° C.
  • An advantageous development of the invention provides that the preforming of the foam sheet is supported by compressed air applied to the rear side of the foam film and / or a slide movement of the first tool half.
  • embossing movement is understood to mean the forward and backward movement of the first tool half.
  • An advantageous development of the invention provides that for preforming the foam sheet a contour-fitted core is inserted into the first mold half, which is removed after preforming.
  • Such a core makes it possible to preform the foam sheet almost completely in its final form solely by the closing movement of the tool.
  • the core is removed after preforming.
  • An advantageous development of the invention provides that the plastic melt takes place in the open, in the opening, in the closing or in the closed tool.
  • a further advantageous development provides that the preforming of the film according to step d) is carried out or assisted by compressed air applied to the back of the film, the back side applied compressed air is metered so strong that the film is stretched and / or even plastically deformed by the compressed air alone.
  • This preloading by means of preheated or not preheated compressed air or compressed gas causes a particularly uniform pre-stretching of the film and correspondingly uniform adaptation to the grained tool half.
  • step d) takes place or is supported by movement of the entire first tool half and / or by slide movement of the first tool half.
  • Another disadvantage of known methods is that the decoration can be damaged during pre-stretching by the tool due to the direct contact of the tool and decor, especially by corners or edges of the tool.
  • the composite part produced can have undesired wrinkling of the surface in geometrically critical areas.
  • a further object of the present invention is therefore to provide a method which makes it possible to produce a composite part of a carrier and a decor, in which damage to the decoration is avoided and in particular wrinkling in geometric critical areas is suppressed, as well as to provide a tool with which a composite part can be made in such a way.
  • the distance of the mold half is selected so that by closing the tool by compression of the located in the intermediate region of the first mold half and decor gas pressure difference between the intermediate region of the first mold half and decor and of the intermediate region of the second mold half and decor constructed is pressed by the decor to the surface of the second mold half; 5) Back injection and / or rear injection stamping of the intermediate area of the first mold half and decoration with a plastic mass.
  • the decor is not pre-stretched directly by the first tool half, but by the compressed gas. A direct contact between the surface of the first mold half and decor does not take place. As a result, the decor can not be damaged by the first tool half.
  • the decoration can be any areal, pressure-deformable, air-permeable material. As decors offer slides or
  • Fabrics in particular with a foam, woven, knitted or the like laminated or laminated films or laminated or laminated fabrics, to.
  • TPO foils but also multi-layered foils, such as PVC foils with a layered structure of PVC film - foam knitted fabric are suitable.
  • the decor can be heated to ensure a sufficiently high flexibility. This is particularly suitable for decors that contain plastics.
  • the pressure difference necessary to press the decor onto the surface of the second mold half depends on the type and shape of the decoration as well as the shape of the surface of the second mold half. According to the invention, the pressure in the
  • valves in particular pressure relief valves can be used.
  • a further advantageous development of the invention provides that after closing the tool, the intermediate area of the first mold half and the décor is vented.
  • venting is advantageous for a defect-free injection molding and / or injection back injection.
  • a further advantageous development of the method provides that the decoration is held by the fixing means nachgleitbar, so that in the decoration slips when exceeding a certain pressure difference between the intermediate areas of the first tool half and decor and the second mold half and decor.
  • the sliding of the decoration can be achieved in that the fixing agent fixes the decor with a certain contact pressure. If this contact pressure is exceeded, the decor will slip.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that fixing means and sealing means are a clamping frame.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the clamping frame fixes the decor by pressing the edge region of the decor against the second mold half.
  • the clamping frame according to the invention thus has a double function: on the one hand to fix the decor, on the other hand to seal the area between the decor and the first tool half.
  • the edge region of the decor By pressing the edge region of the decor against the second mold half a fixation and a seal is achieved.
  • the decor may, if appropriate conditions are present, slip behind.
  • the second half of the mold has a grain on its surface, which grays the decor.
  • the graining is impressed into the surface of the decoration, in particular during the back-injection or back-injection embossing of the decoration, in which the decoration is pressed with a high pressure against the surface of the second mold half.
  • the grain itself can have any structure, for example textile structure, leather structure, or a wood grain structure.
  • the invention creates in the sense of concise and especially wrinkle-free Hers damagess of connecting parts an injection mold with a first mold half and a second mold half, which are movably mounted to close and to open the tool against each other, located in the first mold half injection channel and fixing means and sealing means, wherein by means of the fixing means a decor on the second mold half is fixable, and by means of the sealing means of the intermediate portion of a second mold half fixed decor and the first tool half is sealable, wherein the distance of open first mold half and second mold half so It is adjustable that by closing the mold half a pressure difference between the intermediate area of the first mold half and an inserted decor and the intermediate area of the second mold half and an inlaid decor dur Compression of the gas which is located in the intermediate region of the first mold half and an inserted decor can be built up to press an inserted decoration against the surface of the second mold half.
  • the method according to the invention described above can be carried out with this tool.
  • a further advantageous development of the invention provides that the first mold half and the second mold half contain a venting device.
  • Decor and the first tool half can be vented, and the second tool half vent channels.
  • the tool When closing the tool can be compressed in this way the gas between the decor and the first mold half, and escape the gas between the decor and the second mold half through the vent channels. In this way, the required pressure difference can be built up by closing the tool.
  • a further advantageous development of the device provides that the fixing means and the sealing means are a circumferential clamping frame.
  • the clamping frame By the clamping frame an inserted decor is pressed in its edge region against the surface of the second mold half. By pressing the decor is fixed. Due to the fact that the clamping frame is a circumscribing clamping frame, the sealing of the decoration also achieves a seal.
  • a further advantageous development of the device provides that the second mold half has a grain on its surface.
  • a composite part is produced by injection molding a foam sheet.
  • the foam sheet here a TPO foam sheet with a thickness of 4 mm, heated to a temperature of 21O 0 C by means of infrared irradiation.
  • the foam sheet is brought into contact with the first mold half and preformed by the closing movement.
  • the first mold half is at the time when it is brought into contact with the foam sheet, tempered to a core temperature of about 30 0 C.
  • the foam sheet is thus selectively cooled in the course of the preforming in its rear region, whereby in the foam sheet from the back to the front extending temperature gradient is generated.
  • the second mold half contains a tray insert which has a grain in one area.
  • the shell insert is in this embodiment, a Galvanoform of nickel, the grain was generated during the Galvanoreas.
  • the tray insert is perforated area-wide. About the perforation, a negative pressure is applied, which helps to preform the foam sheet and finally the foam sheet is pressed against the surface of the tray insert.
  • valves may be provided in the first mold half, via which compressed air can be conducted in the area between the surface of the first mold half and the back side of the foam film.
  • the preforming of the film according to step d) is assisted by (possibly heated) compressed air applied to the back of the film.
  • the back-applied compressed air can be so strong that the film is stretched and / or plastically deformed by the compressed air alone.
  • the back pressure air can tension the film in the direction of the second mold half or even plastically deform before the first mold half touches the film.
  • the period between the contact of the first mold half with the foam sheet to complete concern of the foam sheet on the second mold half is below 5 s.
  • the tray insert of the second tool half is also tempered. By the time the foamed sheet touches its surface, it has a temperature of about -5 ° C. The foam sheet is thus further cooled over its front side. Due to the fact that the foam sheet has a graining temperature directly before contact with the surface of the tray insert, the grained area of the tray insert forms into the front side of the foam sheet.
  • a cavity remains between the rear side of the foam sheet and the surface of the first tool half, which corresponds to the desired shape of the carrier sheet for the foam sheet to be formed below.
  • An injection molding compound in this case a PP with a proportion of reinforcing fibers, is injected into this hollow space via conventional hot runner technology in the first mold half.
  • the tray insert is continuously heated so that the foam sheet is kept below the temperature at which both the compact layer adversely changes due to the injection pressure and the melt temperature at the injection point (flashing, sink marks) and the foam could thereby locally collapse.
  • the foam or compact film can be locally protected at the injection point against collapse via platelets applied on the back. This also works with conventional injection molding / injection molding foams, not just in-mold graining.
  • the composite part is removed after opening the tool.
  • compact films can also be back-injected and grained in a similar manner.
  • tray inserts made of other materials, such as steel or aluminum may be used, or it may be dispensed with a tray insert, that is, the second mold half is directly formed and grained.
  • the introduction of a grain can alternatively be done for example by etching, erosion or mechanical processing.
  • a composite part which contains a carrier made of plastic and as a cover layer, a grained plastic film.
  • an unhardened plastic film 1 is inserted between a first mold half 2 and a second mold half 3 of an opened injection molding tool 4 (see already FIG. 1).
  • the film 1 is a TPO film having a thickness of 1.3 mm.
  • Infrared irradiation was preheated to a temperature of 150 0 C.
  • the film 1 is fixed in the edge region of the second tool half 3 by means of a clamping frame 5 belonging to the tool.
  • the clamping frame 5 is a circumferential clamping frame in this embodiment. That is, the film 1 is fixed not only at individual points, but along a closed line. The fixation is achieved in that the clamping frame presses the film with a certain contact pressure against the second mold half 3. By this pressing and the fact that the pressing along a circumferential line, there is also a seal between Tension frame decoration and second tool half 3 achieved.
  • Clamping frame 5 and first tool half 2 are mutually displaceable.
  • a seal 9 are
  • the opened injection mold 4 is closed.
  • the first mold half 2 is moved in the direction of the second mold half 3. Clamping frame 5 and second tool half 3 thus remain at a fixed position.
  • FIG. 2 shows the injection molding tool according to the invention in use. The tool 4 was partially closed. As a result of the compression of the air in the intermediate region 6, a pressure difference has been generated which has pressed the film 1 partly into the second mold half 3.
  • Tool 4 was adjusted such that by closing the mold half, a pressure difference between the intermediate region 6 of the first mold half 2 and inserted film 1 and the intermediate region 7 of the second mold half 3 and inserted film 1 can be built up by compression of the air located in the intermediate region 6 is, so that the inserted film 1 is pressed against the surface 8 of the second mold half 3.
  • Tool half 2 and slide 1 do not come into direct contact during the closing of the tool 4.
  • the film 1 can therefore not be damaged by contact with the first mold half 2.
  • a further advantage is that the pressure difference is built up continuously, so that the film is gently deformed.
  • the film 1 is held nachgleitbar by the clamping frame 5.
  • the film 1 slips.
  • the contact pressure of the clamping frame on the decor can vary.
  • the film 1 is pressed against the surface 8 of the second mold half 3. At this time, the pressure difference between the intermediate region 6 and the intermediate region 7 is about 40 bar.
  • the intermediate region 6 is vented.
  • the intermediate region 6 assumes ambient pressure.
  • plastic mass is injected into the intermediate region 6 via an injection channel, not shown here, of the first tool half.
  • This plastic compound is injected at a pressure of 250 bar.
  • the surface 8 of the second mold half 3 has a grain 10.
  • the grain 10 was etched into the surface 8 by means of an etching process.
  • the grain 10 has a textile character.
  • the Foil 1 During the injection of the plastic mass is the Foil 1 with a high pressure against the surface 8 and thus pressed against the graining 10. Due to this high pressure, the grain 10 is impressed in the surface of the film 1.
  • the plastic composition is long glass fiber reinforced polypropylene. In principle, however, all sprayable and injection-moldable materials can be used.
  • the tool is opened and the finished composite part removed.
  • the composite parts produced by the method according to the invention or with the device according to the invention are suitable for various applications.
  • these composite parts are suitable as interior trim parts for vehicles, for example as door panels, instrument panels or center consoles.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hinterspritzen oder Hinterspritzprägen einer Folie, insbesondere einer Schaumfolie. Das erfindungsgemäße Verfahren enthält die Schritte: a) Aufheizen der Folie auf Umform- und Narbtemperatur; b) Platzieren der Folie zwischen einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte eines geöffneten Werkzeuges, wobei die zweite Werkzeughälfte zumindest in einem Teilbereich ihrer Oberfläche eine Narbung aufweist; c) Abkühlen der Folie in ihrem der Narbung abgewandten, rückseitigen Bereich, so dass in der Folie ein von der Rückseite zur Vorderseite verlaufender Temperaturgradient erzeugt wird, wobei die Folie an ihrer Vorderseite auf Narbtemperatur bleibt; d) Vorformen der Folie zur besseren Anpassung der Folie an die Werkzeuggeometrie; e) Ansaugen der Folie an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte durch AnIegen von Unterdruck im Bereich zwischen Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte und Folie; f) Einspritzen oder Hinterspritzprägen einer Spritzgießmasse im Bereich zwischen Oberfläche der ersten Werkzeughälfte und Folie. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht z.B. eine Schaumfolie zu hinterspritzen und mit einer Narbung zu versehen, wobei ein Kollabieren der Schaumfolie zumindest reduziert ist.

Description

Verfahren sowie Werkzeug zur Herstellung eines genarbten Bauteils
Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Hinterspritzen einer Folie, insbesondere einer Kompaktfolie oder Schaumfolie.
Innenverkleidungsteile von Kraftfahrzeugen werden in der Regel mehrschichtig hergestellt, um insbesondere Materialien mit guten mechanischen Eigenschaften mit Materialien mit guten optischen und haptischen Eigenschaften zu kombinieren. Um die verschiedenen Schichten miteinander zu verbinden, ist es bekannt, Kaschierverfahren zu verwenden. Des Weiteren ist be- kannt, Schichten mit einem weiteren Material zu hinterspritzen.
Insbesondere ist es bekannt, Schaumstofffolien mit einem thermoplastischen Kunststoff zu hinterspritzen. Des Weiteren ist es bekannt, während des Hintersprit- zens die Folie mit einer Narbung zu versehen.
Die Druckschrift DE 10 2004 025 571 Al offenbart ein derartiges Verfahren zur Herstellung eines Kunst- stoffverbundfortnteils durch Hinterspritzen einer
Schaumfolie. Zunächst wird eine Schaumfolie auf Prägetemperatur vorgeheizt. Die erwärmte Folie wird zwischen die Werkzeughälften eines offenen Spritzgusswerkzeugs angeordnet und durch Schließen des Werk- zeugs sowie Druckluftbeaufschlagung vorgeformt und gegen die Oberfläche einer der Werkzeughälften ge- presst. Das Formen der Folie lässt sich durch Anlegen von Unterdruck auf der Seite, an die die Folie ange- presst werden soll, unterstützen. Danach wird die Schaumfolie mit einem thermoplastischen Kunststoff hinterspritzt. Die Oberfläche der Werkzeughälfte, gegen die die Folie gepresst wird, weist eine Narbung auf, die sich durch das Anpressen der Schaumfolie auf die Schaumfolie überträgt.
Problematisch ist allerdings, dass die Schaumfolie beim Hinterspritzen mit der Spritzgießmasse aufgrund des Drucks und insbesondere der hohen Temperatur der Spritzgießmasse mehr oder weniger stark kollabieren kann. Hierdurch werden die optischen und haptischen Eigenschaften der Schaumfolie und damit des Verbundteils beeinträchtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es deswegen, ein Verfahren zum Hinterspritzen oder Hinterspritzprägen einer Folie zu schaffen, bei welchem insbesondere ein derartiges Kollabieren einer Schaumfolie zumindest reduziert wird. Wichtig ist hierbei auch die Herstellung bzw. der Erhalt einer prägnanten Narbung sowie FaI- tenfreiheit der Folie. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Hinterspritzen bzw. Hinterspritzprägen einer Folie mit Narbungsprä- gen enthält die Schritte: a) Aufheizen der Folie auf Umform- und Narbtemperatur; b) Platzieren der Folie zwischen einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte eines geöffneten Werkzeuges, wobei die zweite Werkzeughälfte zumindest in einem Teilbereich ihrer Oberfläche eine Narbung aufweist; c) Vorzugsweise ge- zieltes Abkühlen der Folie in ihrem der Narbung abgewandten, rückseitigen Bereich, so dass in der Folie ein von der Rückseite zur Vorderseite verlaufender Temperaturgradient erzeugt wird, wobei die Folie an ihrer Vorderseite auf Narbtemperatur bleibt; d) Vor- formen der Folie zur besseren Anpassung an die Werkzeuggeometrie; e) Ansaugen der Folie an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte durch Anlegen von Unterdruck im Bereich zwischen Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte und Folie; f) Einspritzen oder Hinter- spritzprägen einer Spritzgießmasse im Bereich zwischen Oberfläche der ersten Werkzeughälfte und Folie.
Der erfindungsgemäße Ablauf ist prinzipiell für mehrere Folienarten anwendbar. So sind einphasige Folien ("Kompaktfolien") anwendbar und insbesondere "Schaumfolien", also insbesondere Folien, welche mit einer zusätzlichen Schaumschicht versehen sind. Die folgenden Ausführungen (bis zum Schluss dieses Dokuments werden am Beispiel von Schaumfolien gemacht, sei gel- ten aber entsprechend auch für andere Folien, z.B. Kompaktfolien. Dadurch, dass die Folie rückseitig gekühlt und ein von der Rückseite zur Vorderseite verlaufender Temperaturgradient erzeugt wird, können die Einwirkungen des Drucks und der Temperatur der Spritzgießmasse auf die Schaumfolie während des Einspritzens von der Schaumfolie besser verkraftet werden, wodurch ein Kollabieren der Schaumfolie zumindest reduziert wird. Dadurch, dass die Vorderseite der Schaumfolie auf Narbtemperatur bleibt, wird gewährleistet, dass sich trotz der Kühlung eine Narbung in die Schaumfolie abbildet.
Die Folie soll bei der Aufheizung bei teilkristalli- nen Werkstoffen über die Kristallitschmelztemperatur erhitzt werden und darf sich vor Werkzeugwendkontakt nicht unter die Rekristallisierungstemperatur abkühlen. Diese ist von Werkstoff zu Werkstoff leicht unterschiedlich und kann über eine DSC ermittelt wer- den. Eine Aufheizung der Kompaktschicht auf eine höhere Temperatur (ca. 200-2200C) empfiehlt sich, da mit steigender Temperatur eine Viskosität der Folie sinkt und damit die Narbfähigkeit steigt (Die Folie fließt besser in die Narbe des Werkzeugs) .
Bei amorphen Werkstoffen soll über die Schmelzetemperatur aufgeheizt und abgekühlt werden.
Der Schritt vom Abkühlen des rückseitigen Bereichs der Schaumfolie bis zum Anpressen der Vorderseite an die zumindest bereichsweise genarbte Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte wird vorzugsweise sehr zügig durchgeführt, um eine hohe Temperaturdifferenz zwischen der Vorderseite- und Rückseite der Schaumfolie aufbauen zu können und bis zur Narbung der Folie zu erhalten. Als Schaumfolie eignet sich insbesondere eine TPO (thermoplastisches Polyolefin) , PVC (Polyvinylchlorid) oder TPU (thermoplastisches Polyurethan) - Schaumfolie. Die Narbtemperaturen liegen bei diesen Folien vorzugsweise im Bereich von 175-2200C.
Die Schaumfolien haben bevorzugt eine Dicke von 0,25 bis 5 mm.
Als Spritzgießmasse eignen sich thermoplastische Polymere, beispielsweise PP (Polypropylen) oder ein Blend wie PC/ABS (Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien- Styrol-Copolymer) , welche zu dem Zusatzstoffe, bei- spielsweise Fasern und Mineralien, enthalten können.
Im Falle von ABS bzw. ABS+PC kann das Dekor das Dekor gegen den höheren Einspritzdruck und der höheren Schmelzetemperatur im Vergleich zum PP durch eine ge- eignete Barriere geschützt werden. Diese muss eine
Verkrallung bzw. eine Schmelzeverbindung mit der ABS bzw. ABS+PC Schmelze erlauben. Verwendet werden kann hierbei z.B. ein Nadelvlies oder ein Gewirke aus PES oder aber eine dünne ABS bzw. ABS+PC Folie. Die Bar- riere wird vor dem Prozess auf die Schaumfolie auflaminiert .
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Abkühlen des rückseitigen Bereichs der Schaumfolie die Schaumfolie mit der Oberfläche der ersten Werkzeughälfte, die geeignet temperiert ist, in Kontakt gebracht wird.
Dadurch, dass die Folie durch Kontakt mit der tempe- rierten ersten Werkzeughälfte rückseitig flächig abgekühlt wird, der apparative Aufwand bleibt be- schränkt. Grundsätzlich ist es aber ebenso möglich, ein extra Kühlelement zum Abkühlen der Rückseite der Schaumfolie zu verwenden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das rückseitige Abkühlen der Schaumfolie im Zuge des Vorformens erfolgt.
Hierdurch ist es möglich, den Zeitraum zwischen aus- reichender Kühlung der Rückseite der Schaumfolie und Einbringen der Narbung sehr klein zu halten, wodurch sich eine relativ hohe Temperaturdifferenz zwischen der Vorder- und Rückseite der Schaumfolie erzeugen und erhalten lässt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Werkzeughälfte so temperiert ist, dass die Schaumfolie bei Kontakt mit der Werkzeughälfte weiter abgekühlt wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kühlung der Schaumfolie über die Temperierung der zweiten Werkzeughälfte während des Einspritzens der Kunststoffschmelze aufrechterhalten wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Werkzeughälfte zum Zeitpunkt, in dem sie mit der Rückseite der Schaumfolie in Kontakt gebracht wird, an ihrer Oberfläche auf eine Temperatur von höchstens 800C, vorzugsweise höchstens -5°C temperiert ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Werkzeughälfte zum Zeitpunkt, in dem sie mit der Schaumfolie in Kontakt gebracht wird, an ihrer Oberfläche auf eine Temperatur von höchstens 60°C; vorzugsweise höchstens 200C temperiert ist, und die Temperierung während des Einspritzens die Kunststoffschmelze eine Temperatur von 1000C, vorzugsweise von 24O0C (für Plypropylen-Schmelzen) , nicht übersteigt .
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Vorformen der Schaumfolie durch auf die Rückseite der Schaumfolie aufgebrachte Druckluft und/oder einer Schieberbewegung der ersten Werkzeughälfte unterstützt wird.
Unter einer Prägebewegung ist in diesem Zusammenhang das Vor- und Zurückfahren der ersten Werkzeughälfte zu verstehen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Vorformen der Schaumfolie ein konturan- gepasster Kern in die erste Werkzeughälfte eingesetzt wird, der nach dem Vorformen entnommen wird.
Ein derartiger Kern ermöglicht es, die Schaumfolie nahezu vollständig in ihre endgültige Form allein durch die Schließbewegung des Werkzeugs vorzuformen. Der Kern wird nach dem Vorformen entnommen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kunststoffschmelze in das offene, in das sich öffnende, in das schließende oder in das geschlossene Werkzeug erfolgt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Vorformen der Folie gemäß Schritt d) durch auf die Rückseite der Folie aufgebrachte Druckluft erfolgt bzw. unterstützt wird, wobei die rückseitig aufgebrachte Druckluft derart stark dosiert ist, dass die Folie gespannt wird und/oder sogar durch die Druckluft allein plastisch verformt wird. Hierdurch kommt es zu einer optimalen Anpassung der Folie an die Werkzeuggeometrie ohne dass ein Eingriff beider Werkzeughälfte bzw. ein "Vordehnen" durch eine gegen die Folie bewegte Werkzeughälfte notwendig ist. Dieses Vorspannen mittels vorgeheizter oder auf nicht vorgeheizter Druckluft bzw. Druckgas bewirkt eine be- sonders gleichmäßige Vordehnung der Folie und entsprechend gleichmäßige Anpassung an die genarbte Werkzeughälfte. Insofern ist es vorteilhaft (allerdings nicht zwingend) , dass die Vorformung mittels Druckluft bzw. Druckgas geschieht, bevor die erste Werkzeughälfte die Folie berührt bzw. vorspannt.
Eine weitere Weiterbildung sieht allerdings hierzu alternativ vor, dass das Vorformen der Folie gemäß Schritt d) durch Bewegung der gesamten ersten Werk- zeughälfte und/oder durch Schieberbewegung der ersten Werkzeughälfte erfolgt bzw. unterstützt wird.
Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren ist, dass das Dekor beim Vorstrecken durch das Werkzeug auf- grund des direkten Kontaktes von Werkzeug und Dekor vor allem durch Ecken oder Kanten des Werkzeugs beschädigt werden kann. Insbesondere kann das hergestellte Verbundteil in geometrisch kritischen Bereichen eine ungewünschte Faltenbildung der Oberfläche aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zu schaffen, dass es ermöglicht, ein Verbundteil aus einem Träger und einem De- kor herzustellen, bei dem eine Schädigung des Dekors vermieden wird und insbesondere eine Faltenbildung in geometrisch kritischen Bereichen unterdrückt ist, sowie ein Werkzeug zu schaffen, mit welchem ein Verbundteil auf derartige Weise hergestellt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in den abhängigen Patentansprüchen näher erläutert, wäre allerdings in der folgenden Ausprägung auch für sich genommen schutzfähig: 1) Einlegen eines Dekors zwischen einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälf- te eines geöffneten Spritzgusswerkzeugs; 2) Fixieren des Dekors im Randbereich der zweiten Werkzeughälfte mittels eines zum Werkzeug gehörenden Fixierungsmittels; 3) Abdichten des Zwischenbereichs zwischen Dekor und erster Werkzeughälfte mittels eines zum Werk- zeug gehörenden Abdichtmittels; 4) Schließen des
Werkzeugs, wobei der Abstand der Werkzeughälfte so gewählt ist, dass durch das Schließen des Werkzeugs durch Kompression des sich im Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und Dekor befindenden Gases ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und Dekor und von dem Zwischenbereich von zweiter Werkzeughälfte und Dekor aufgebaut wird, durch den das Dekor an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte gedrückt wird; 5) Hintersprit- zen und/oder Hinterspritzprägen des Zwischenbereichs von erster Werkzeughälfte und Dekor mit einer Kunst- stoffmasse .
Hierbei wird das Dekor nicht direkt durch die erste Werkzeughälfte vorgestreckt, sondern durch das komprimierte Gas. Ein direkter Kontakt zwischen Oberfläche der ersten Werkzeughälfte und Dekor findet nicht statt. Dadurch kann das Dekor durch die erste Werkzeughälfte nicht beschädigt werden.
Durch den Druckunterschied, der sich beim Schließen des Werkzeugs langsam in den Zwischenbereichen von erster Werkzeughälfte und Dekor und zweiter Werkzeughälfte und Dekor aufbaut, wird das Dekor sanft verformt und an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälf- te gedrückt. Eine Faltenbildung des Dekors wird dadurch vermieden.
Je nach Art des Dekors und Höhe des Druckunterschiedes, welcher beim Schließen des Werkzeugs aufgebaut wird, ist es möglich, das Dekor mehr oder weniger flächig mit der Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte in Kontakt zu bringen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist, die im Wesentlichen gesamte Oberfläche des Dekors mit der Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte in Kontakt zu bringen. Die endgültige Form erhält das Dekor durch das Hinterspritzen und/oder Hinterspritzprägen.
Bei dem Dekor kann es sich um beliebiges flächiges, durch Druck verformbares, luftschwerdurchlässiges Ma- terial handeln. Als Dekore bieten sich Folien oder
Stoffe, insbesondere mit einem Schaum, Gewebe, Gewirke oder dergleichen kaschierte oder laminierte Folien oder kaschierte oder laminierte Stoffe, an. Beispielsweise eignen sich TPO-Folien, aber auch mehr- schichtige Folien, wie PVC-Folien mit einem Schichtaufbau PVC-Folie - Schaum - Gewirke.
Vorteilhafterweise kann für die Gewährleistung einer genügend hohen Flexibilität das Dekor erwärmt sein. Dies bietet sich insbesondere für Dekore an, welche Kunststoffe beinhalten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass wäh- rend des Schließens des Werkzeugs der Druck im Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und Dekor und/oder im Zwischenbereich von zweiter Werkzeughälfte und Dekor geregelt wird.
Der Druckunterschied, der notwendig ist, um das Dekor an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte zu drücken, ist abhängig von der Art und Form des Dekors sowie von der Form der Oberfläche der zweiten Werk- zeughälfte. Erfindungsgemäß wird der Druck in den
Zwischenbereichen von erster Werkzeughälfte und Dekor und/oder im Zwischenbereich von zweiter Werkzeughälfte und Dekor geregelt, damit sich ein geeignet hoher Druckunterschied aufbauen kann.
Einfachste Möglichkeiten, um einen Druckunterschied zu regeln, sind beispielsweise das Anbringen von Entlüftungskanälen in der zweiten Werkzeughälfte. Alternativ können Ventile, insbesondere Überdruckventile verwendet werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Schließen des Werkzeugs der Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und Dekor entlüftet wird.
Die Entlüftung ist vorteilhaft für ein fehlerfreies Hinterspritzen und/oder Hinterspritzprägen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das Dekor von dem Fixierungsmittel nachgleitbar gehalten wird, so dass im das Dekor beim Überschreiten eines bestimmten Druckunterschieds zwischen den Zwischenbereichen von erster Werkzeug- hälfte und Dekor und von zweiter Werkzeughälfte und Dekor nachrutscht . Durch diese vorteilhafte Weiterbildung wird eine zu starke Dehnung des Dekors, welche unter Umständen sogar zur Zerstörung des Dekors führen könnte, verhin- dert.
Das Nachgleiten des Dekors kann dadurch erreicht werden, dass das Fixierungsmittel das Dekor mit einem gewissen Anpressdruck fixiert. Wird dieser Anpress- druck überschritten, so rutscht das Dekor nach.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Fixierungsmittel und Abdichtmittel ein Spannrahmen sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Spannrahmen das Dekor durch Anpressen des Randbereichs des Dekors gegen die zweite Werkzeughälfte fixiert.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Spannrahmen den Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und Dekor durch umlaufendes Anpressen des Randbereichs des Dekors gegen die zwei- te Werkzeughälfte abdichtet.
Der erfindungsgemäße Spannrahmen hat somit eine Doppelfunktion: Zum einen, das Dekor zu fixieren, zum anderen, den Bereich zwischen Dekor und erster Werk- zeughälfte abzudichten. Durch Anpressen des Randbereichs des Dekors gegen die zweite Werkzeughälfte wird eine Fixierung und eine Dichtung erreicht. Insbesondere kann das Dekor, falls entsprechende Bedingungen vorliegen, nachgleiten.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfah- rens sieht vor, dass die zweite Werkzeughälfte an ihrer Oberfläche eine Narbung aufweist, durch die das Dekor genarbt wird.
Die Narbung wird insbesondere beim Hinterspritzen o- der Hinterspritzprägen des Dekors, bei dem das Dekor mit einem hohen Druck gegen die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte gedrückt wird, in die Oberfläche des Dekors eingeprägt. Die Narbung selbst kann belie- bige Struktur aufweisen, beispielsweise Textilstruk- tur, Lederstruktur, oder eine Holzmaserstruktur.
Des Weiteren schafft die Erfindung im Sinne des prägnanten und vor allem faltenfreien Hersteilens von Verbindungsteilen ein Spritzgusswerkzeug mit einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte, die zum Schließen und zum Öffnen des Werkzeugs beweglich gegeneinander gelagert sind, einen sich in der ersten Werkzeughälfte befindenden Einspritzkanal und Fixierungsmittel und Abdichtmittel, wobei mittels der Fixierungsmittel ein Dekor an der zweiten Werkzeughälfte fixierbar ist, und mittels der Abdichtmittel der Zwischenbereich von einem an der zweiten Werkzeughälfte fixierten Dekor und der ersten Werk- zeughälfte abdichtbar ist, wobei der Abstand von geöffneter erster Werkzeughälfte und zweiter Werkzeughälfte derart einstellbar ist, dass durch ein Schließen der Werkzeughälfte ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und ei- nem eingelegten Dekor und dem Zwischenbereich von zweiter Werkzeughälfte und einem eingelegten Dekor durch Kompression des sich im Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und einem eingelegten Dekor befinden Gases aufbaubar ist zum Drücken eines einge- legten Dekors an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte. Mit diesem Werkzeug ist insbesondere das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführbar.
Der Abstand von erster Werkzeughälfte und zweiter Werkzeughälfte wird genügend groß gewählt, so dass beim Schließen des Werkzeugs der durch die Kompression des Gases aufgebaute Druckunterschied groß genug ist, um das Dekor an die Oberfläche der zweiten Werk- zeughälfte zu drücken, ohne dass sich Dekor und erste Werkzeughälfte berühren. Durch diese kontaktlose Verformen wird eine Schädigung der Folie durch die erste Werkzeughälfte vermieden. Des weiteren werden Spannungen, die durch das Verformen innerhalb des Dekors auftreten, gleichmäßig über das Dekor verteilt, so dass Faltenbildung unterdrückt wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Werkzeughälfte und die zweite Werkzeughälfte eine Entlüftungsvorrichtung enthalten.
Im einfachsten Falle, und erfindungsgemäß bevorzugt, weist die erste Werkzeughälfte ein Ventil auf, mit dem der Zwischenbereich zwischen einem eingelegten
Dekor und der ersten Werkzeughälfte entlüftet werden kann, und die zweite Werkzeughälfte Entlüftungskanäle. Beim Schließen des Werkzeugs kann auf diese Weise das Gas zwischen Dekor und erster Werkzeughälfte komprimiert werden, und das Gas zwischen Dekor und zweiter Werkzeughälfte durch die Entlüftungskanäle entweichen. Auf diese Weise kann durch Schließen des Werkzeugs der benötigte Druckunterschied aufgebaut werden.
Vor Einspritzen der Kunststoffmasse kann mittels des Ventils der ersten Werkzeughälfte der Zwischenbereich zwischen Dekor und erster Werkzeughälfte entlüftet werden.
Alternativ ist es möglich, anstelle der Entlüftungskanäle in der zweiten Werkzeughälfte ebenfalls ein Ventil zu verwenden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrich- tung sieht vor, dass Fixierungsmittel und Abdichtmittel ein umlaufender Spannrahmen sind.
Gegebenfalls sind weitere Abdichtmittel notwendig, um den Zwischenbereich von erster Werkzeughälfte und De- kor abzudichten. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Spannrahmen gegenüber der ersten Werkzeughälfte verschiebbar ist und somit auch der Spannrahmen gegen die erste Werkzeughälfte abgedichtet werden muss .
Durch den Spannrahmen wird ein eingelegtes Dekor in seinem Randbereich gegen die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte gepresst. Durch das Anpressen ist das Dekor fixiert. Dadurch, dass der Spannrahmen ein um- laufender Spannrahmen ist, wird durch das Anpressen des Dekors auch eine Abdichtung erreicht.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die zweite Werkzeughälfte an ih- rer Oberfläche eine Narbung aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug ist es somit möglich, in einem Prozess ein Verbundteil herzustellen, welches an seiner Oberfläche eine Struktur aufweist. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert .
Zunächst wird ein Verbundteil durch Hinterspritzen einer Schaumfolie hergestellt.
Zunächst wird die Schaumfolie, hier eine TPO-Schaumfolie mit einer Dicke von 4 mm, auf eine Temperatur von 21O0C mittels Infrarotbestrahlung aufgeheizt.
Die erwärmte Folie wird zwischen einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte eines geöffneten Werkzeugs angeordnet . Mittels eines Spannrahmens wird die Schaumfolie umlaufend entlang ihres Randes an die zweite Werkzeughälfte gepresst und auf diese Weise fest gehalten. Alternativ ist allerdings auch ein Halten möglich, dass ein Nachrutschen der Schaumfolie beim folgenden Vorformen ermöglicht.
Durch Schließen des Werkzeuges wird die Schaumfolie mit der ersten Werkzeughälfte in Kontakt gebracht und durch die Schließbewegung vorgeformt. Die erste Werkzeughälfte ist dabei zum Zeitpunkt, an dem diese mit der Schaumfolie in Kontakt gebracht wird, auf eine Kerntemperatur von etwa 300C temperiert. Die Schaumfolie wird somit im Zuge des Vorformens in ihrem rückseitigen Bereich gezielt abgekühlt, wodurch in der Schaumfolie ein von der Rückseite zur Vorderseite verlaufender Temperaturgradient erzeugt wird.
Die zweite Werkzeughälfte enthält einen Schaleneinsatz, der in einem Bereich eine Narbung aufweist. Der Schaleneinsatz ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Galvanoform aus Nickel, die Narbung wurde im Rahmen des Galvanoprozesses erzeugt. Der Schaleneinsatz ist flächendeckend perforiert. Ü- ber die Perforation wird ein Unterdruck angelegt, mit dem das Vorformen der Schaumfolie unterstützt und schließlich die Schaumfolie gegen die Oberfläche des Schaleneinsatzes gepresst wird.
Zusätzlich ist es möglich, das Vorformen durch Überdruck, welcher auf die Rückseite der Schaumfolie aufgebracht wird, zu unterstützen. Beispielsweise können in der ersten Werkzeughälfte geeignete Ventile vorgesehen sein, über die Druckluft in dem Bereich zwischen der Oberfläche der ersten Werkzeughälfte und der Rückseite der Schaumfolie geleitet werden kann.
Vorteilhaft ist, dass das Vorformen der Folie gemäß Schritt d) durch auf die Rückseite der Folie aufgebrachte (eventuell erwärmte) Druckluft unterstützt wird. Hierbei kann die rückseitig aufgebrachte Druckluft derart stark sein, dass die Folie gespannt und/oder durch die Druckluft allein plastisch verformt wird. Die rückseitige Druckluft kann die Folie hierbei in Richtung der zweiten Werkzeughälfte spannen oder sogar plastisch verformen bevor die erste Werkzeughälfte die Folie berührt.
Des Weiteren ist es möglich, dass die erste Werkzeughälfte derart gestaltet ist, dass diese eine Schieberbewegung ausführen kann, um die Vorformung der Schaumfolie durch deren Bewegung zu verstärken.
In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Zeitraum zwischen dem Kontakt der ersten Werkzeughälfte mit der Schaumfolie bis zum vollständigen Anliegen der Schaumfolie an der zweiten Werkzeughälfte unterhalb von 5 s . Der Schaleneinsatz der zweiten Werkzeughälfte ist e- benfalls temperiert. Zu dem Zeitpunkt, in dem sich die Schaumfolie an dessen Oberfläche anlegt, weist er eine Temperatur von etwa -5°C auf. Die Schaumfolie wird somit über ihrer Vorderseite weiter abgekühlt. Dadurch, dass die Schaumfolie direkt vor dem Kontakt mit der Oberfläche des Schaleneinsatzes Narbungstem- peratur aufweist, bildet sich der genarbte Bereich des Schaleneinsatzes in die Vorderseite der Schaumfo- lie ab.
Bei geschlossenen Werkzeug und anliegender Schaumfolie verbleibt ein Hohlraum zwischen der Rückseite der Schaumfolie und der Oberfläche der ersten Werkzeug- hälfte, der der gewünschten Form der im Folgenden zu bildenden Trägerschicht für die Schaumfolie entspricht. In diesen Hohlraum wird über konventionelle Heißkanaltechnik in der ersten Werkzeughälfte eine Spritzgießmasse, hier ein PP mit einem Anteil an Ver- Stärkungsfasern, eingespritzt.
Alternativ ist es möglich, die Spritzgießmasse in ein sich öffnendes, in ein sich schließendes oder in ein offenes Werkzeug einzuspritzen.
Während des Einspritzens wird der Schaleneinsatz kontinuierlich temperiert, so dass die Schaumfolie unterhalb der Temperatur gehalten wird, bei der sich sowohl die Kompaktschicht durch den Einspritzdruck und die Schmelzetemperatur am Anspritzpunkt nachteilig verändert (Aufglänzen, Einfallstellen) und der Schaum dadurch lokal kollabieren könnte. Die Schaumoder Kompaktfolie kann lokal am Einspritzpunkt gegen Kollabierung über auf der Rückseite aufgebrachte Plättchen geschützt werden. Dieses funktioniert auch beim konventionellen Hinterspritzen/ Hinterspritzprä- gen von Schaumfolien, nicht nur beim In-Mould- Graining.
Abdichtung beim Verfahren mit Druckluft sollte über eine Dichtung am Spannrahmen erfolgen.
Nach Beenden des Einspritzvorganges und genügendem Abkühlen der Spritzgießmasse wird das Verbundteil nach Öffnen des Werkzeuges entfernt.
Alternativ zu oben beschriebenen Verfahren ist es möglich, einen der gewünschten Vorformung der Schaumfolie konturangepassten Kern in die erste Werkzeughälfte einzusetzen, der nach dem Vorformen entnommen wird.
Alternativ zu Schaumfolien können in ähnlicher Art und Weise auch Kompaktfolien hinterspritzt und genarbt werden .
Selbstverständlich können auch Schaleneinsätze aus anderen Materialien, beispielsweise Stahl oder Aluminium verwendet werden, oder es kann auch auf einen Schaleneinsatz verzichtet werden, d.h., die zweite Werkzeughälfte ist unmittelbar geformt und genarbt. Das Einbringen einer Narbung kann alternativ beispielsweise durch Ätzen, Erodierung oder mechanischer Bearbeitung erfolgen.
Einsetzbar sind derart hergestellte Verbundteile beispielsweise als Innenverkleidungsteile von Kraftfahrzeugen.
Ein Verfahren und das erfindungsgemäße Spritzguss- Werkzeug werden im Folgenden mit Bezug auf zwei Figuren beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Spritzgusswerkzeug nach Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens , und
Fig. 2 das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug während des Schritts d) des erfindungsgemäßen Verfahrens .
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Verbundteil hergestellt, welches einen Träger aus Kunststoff und als Deckschicht eine genarbte Kunststofffolie enthält.
In einem ersten Schritt wird eine ungenarbte Kunststofffolie 1 zwischen einer ersten Werkzeughälfte 2 und einer zweiten Werkzeughälfte 3 eines geöffneten Spritzgusswerkzeugs 4 eingelegt (siehe hierzu schon Fig. 1) . In diesem Ausführungsbeispiel ist die Folie 1 eine TPO-Folie mit einer Stärke von 1,3 mm. Durch
Infrarotbestrahlung wurde sie auf eine Temperatur von 1500C vorgewärmt.
Im nächsten Schritt wird die Folie 1 im Randbereich der zweiten Werkzeughälfte 3 mittels eines zum Werkzeug gehörenden Spannrahmen 5 fixiert.
Der Spannrahmen 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein umlaufender Spannrahmen. D.h., die Folie 1 wird nicht nur an einzelnen Stellen fixiert, sondern entlang einer geschlossenen Linie. Die Fixierung wird dadurch erreicht, dass der Spannrahmen die Folie mit einem gewissen Anpressdruck gegen die zweite Werkzeughälfte 3 presst. Durch dieses Anpressen und da- durch, dass das Anpressen entlang einer umlaufenden Linie erfolgt, ist auch eine Abdichtung zwischen Spannrahmendekor und zweiter Werkzeughälfte 3 erreicht.
Spannrahmen 5 und erste Werkzeughälfte 2 sind gegen- einander verschiebbar. Durch eine Dichtung 9 sind
Spannrahmen 5 und erste Werkzeughälfte 2 abgedichtet (die Fign. 1 und 2 zeigen nur einen Teilausschnitt des Werkzeugs, die gesamte Abdichtung ist deswegen nicht erkennbar) .
Nach Fixieren der Folie 1 ist somit der Zwischenbereich 6 zwischen Folie 1 und erster Werkzeughälfte 2 mittels des Spannrahmens 5 abgedichtet. Diesen Zustand zeigt Fig. 1.
Im nächsten Verfahrensschritt wird das geöffnete Spritzgusswerkzeug 4 geschlossen. Die erste Werkzeughälfte 2 wird dabei in Richtung der zweiten Werkzeughälfte 3 bewegt. Spannrahmen 5 und zweite Werkzeug- hälfte 3 bleiben somit an einer festen Position.
Durch das Schließen des Werkzeugs 4 wird durch die Kompression der sich im Zwischenbereich 6 befindenden Luft ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbe- reich 6 und dem Zwischenbereich 7 von Werkzeughälfte 3 und Dekor 1 aufgebaut . Dieser Druckunterschied führt zu einer Verformung der Folie 1 in Richtung der zweiten Werkzeughälfte 3.
In der zweiten Werkzeughälfte 3 sind mehrere Entlüftungskanäle vorgesehen, durch die die Luft entweichen kann, bzw. ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfinden kann. Dadurch wird ermöglicht, dass beim Schließen des Werkzeugs ein genügend großer Druckun- terschied zwischen den Zwischenbereichen 6 und 7 aufgebaut werden kann. Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Spritzgusswerkzeug im Einsatz. Das Werkzeug 4 wurde teilweise geschlossen. Durch die Kompression der Luft in dem Zwischen- bereich 6 wurde ein Druckunterschied erzeugt, welcher die Folie 1 teilweise in die zweite Werkzeughälfte 3 gedrückt hat .
Der Abstand zwischen erster Werkzeughälfte 2 und zweiter Werkzeughälfte 3 im geöffneten Zustand des
Werkzeugs 4 wurde derart eingestellt, dass durch ein Schließen der Werkzeughälfte ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbereich 6 von erster Werkzeughälfte 2 und eingelegter Folie 1 und dem Zwischenbe- reich 7 von zweiter Werkzeughälfte 3 und eingelegter Folie 1 durch Kompression der sich im Zwischenbereich 6 befindenden Luft aufbaubar ist, so dass die eingelegte Folie 1 gegen die Oberfläche 8 der zweiten Werkzeughälfte 3 angedrückt wird.
Werkzeughälfte 2 und Folie 1 kommen während des Schließens des Werkzeugs 4 nicht in direkten Kontakt. Die Folie 1 kann also nicht durch Kontakt mit der ersten Werkzeughälfte 2 beschädigt werden. Ein weite- rer Vorteil ist, dass der Druckunterschied kontinuierlich aufgebaut wird, so dass die Folie sanft verformt wird.
Des Weiteren wird die Folie 1 von dem Spannrahmen 5 nachgleitbar gehalten. Beim Überschreiten eines bestimmten Druckunterschieds zwischen den Zwischenbereichen 6 und 7 rutscht die Folie 1 nach. Je nach Art des eingelegten Dekors und Aufbau des Werkzeugs können allerdings die Anpressdrücke des Spannrahmens auf das Dekor variieren. Nach Schließen des Werkzeugs 4 ist die Folie 1 gegen die Oberfläche 8 der zweiten Werkzeughälfte 3 gedrückt . Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Druckunterschied zwischen Zwischenbereich 6 und Zwischenbereich 7 etwa 40 bar.
Bei der hier verwendeten gewärmten TPO-Folie wären aber auch wesentlich kleinere Druckunterschiede im Bereich von einigen Bar ausreichend, um die Folie in die Oberfläche 8 der zweiten Werkzeughälfte 3 zu drücken. Ebenfalls ist es natürlich möglich, durch entsprechende Anordnung der Werkzeughälften 2 und 3 einen höheren Druckunterschied aufzubauen, um die Folie an die Oberfläche 8 zu drücken. Letzteres wird aller- dings durch die Reissfestigkeit der Folie begrenzt, die bei TPO-Folien mit der verwendeten Wandstärke bei Druckunterschieden von 60 bar bis 70 bar zum Tragen kommt .
In einem nächsten Schritt wird der Zwischenbereich 6 entlüftet. Der Zwischenbereich 6 nimmt Umgebungsdruck an.
Im nächsten Schritt wird über einen hier nicht ge- zeigten Einspritzkanal der ersten Werkzeughälfte 2 Kunststoffmasse in den Zwischenbereich 6 gespritzt. Diese Kunststoffmasse wird dabei mit einem Druck von 250 bar eingespritzt.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche 8 der zweiten Werkzeughälfte 3 eine Narbung 10 auf. Die Narbung 10 wurde mittels eines Ätzprozesses in die Oberfläche 8 eingeätzt. Die Narbung 10 hat Textilcha- rakter .
Während des Einspritzens der Kunststoffmasse wird die Folie 1 mit einem hohen Druck gegen die Oberfläche 8 und somit auch gegen die Narbung 10 gepresst. Durch diesen hohen Druck wird die Narbung 10 in die Oberfläche der Folie 1 eingeprägt.
Ebenfalls ist es möglich, eine schon genarbte Folie in das Werkzeug einzulegen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu formen und zu hinterspritzen. Auf eine Narbung an der Werkzeugoberfläche 8 kann in die- sem Falle verzichtet werden.
Alternativ ist auch ein Hinterspritzprägeprozess möglich. Die erste Werkzeughälfte 2 wird dabei leicht zurückgefahren. Danach wird eine Kunststoffmasse un- ter geringem Druck eingespritzt. Durch das erneute Schließen des Werkzeugs wird zum einen die Kunststoffmasse verteilt und zum anderen die Folie 1, vermittelt durch die Kunststoffmasse, gegen die Oberfläche 8 bzw. die Narbung 10 der zweiten Werkzeughälfte 3 gedrückt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kunststoffmasse langglasfaserverstärktes Polypropylen. Prinzipiell lassen sich aber sämtliche spritzbaren und spritz- pressbaren Materialien einsetzen.
Nach einem kurzen Abkühlen wird das Werkzeug geöffnet und das fertige Verbundteil entnommen.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Verbundteile eignen sich für verschiedene Anwendungen. Insbesondere eignen sich diese Verbundteile als Innen- verkleidungsteile für Fahrzeuge, beispielsweise als Türverkleidungen, Instrumententafeln oder Mittelkonsolen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Hinterspritzen oder Hinterspritz- prägen mit Narbungsprägen einer Folie, insbesondere einer Schaumfolie, enthaltend die Schritte: a) Aufheizen der Schaumfolie auf Umform- und Narbtemperatur; b) Platzieren der Folie zwischen einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte eines geöffneten Werkzeuges, wobei die zweite Werkzeughälfte zumindest in einem Teilbereich ihrer Oberfläche eine Narbung aufweist; c) Ab- kühlen der Folie in ihrem der Narbung abgewandten, rückseitigen Bereich, so dass in der Folie ein von der Rückseite zur Vorderseite verlaufender Temperaturgradient erzeugt wird, wobei die Folie an ihrer Vorderseite auf Narbtemperatur bleibt; d) Vorformen der Folie zur besseren Anpassung an die Werkzeuggeometrie; e) Ansaugen der Folie an die Oberfläche der zweiten Werkzeughälfte durch Anlegen von Unterdruck im Bereich zwischen Oberfläche der zweiten Werkzeug- hälfte und Folie; f) Einspritzen einer Spritzgießmasse oder Hinterspritzprägen im Bereich zwischen Oberfläche der ersten Werkzeughälfte und Folie.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass zum Abkühlen des rückseitigen Bereichs der Folie die Schaumfolie mit der Oberfläche der ersten Werkzeughälfte, die geeignet temperiert ist, in Kontakt gebracht wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das rückseitige Abkühlen der Folie im Zuge des Vorformens erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeughälfte temperiert ist, so dass die Folie bei Kontakt mit der Werkzeughälfte weiter abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung während des Einspritzens der Spritzgießmasse aufrechterhalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeughälfte zum Zeitpunkt, in dem sie mit der
Rückseite der Folie in Kontakt gebracht wird, an ihrer Oberfläche auf eine Temperatur von höchstens 600C, vorzugsweise höchstens 200C temperiert ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeughälfte zum Zeitpunkt, in dem sie mit der Folie in Kontakt gebracht wird, an ihrer Oberfläche auf eine Temperatur von höchstens 800C, vorzugsweise höchstens - 5 0C temperiert ist, und die während des Einspritzens die Spritzgießmasse eine Temperatur von 2400C, vorzugsweise von 19O0C nicht übersteigt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen der Folie gemäß Schritt d) durch auf die Rückseite der Folie aufgebrachte Druckluft unterstützt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitig aufgebrachte Druckluft derart stark dosiert ist, dass die Folie gespannt und/oder durch die Druckluft allein plas- tisch verformt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die rückseitige Druckluft die Folie in Richtung der zweiten Werkzeughälfte spannt oder plastisch verformt, bevor die erste Werkzeughälfte die Folie berührt .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorformen der Folie gemäß Schritt d) durch Bewegung der gesamten ersten Werkzeughälfte und/oder durch
Schieberbewegung der ersten Werkzeughälfte erfolgt oder unterstützt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorformen der Folie ein konturangepasster Kern in die erste Werkzeughälfte eingesetzt wird, der nach dem Vorformen entnommen wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritz- gießmasse in das offene, in das sich öffnende, in das schließende oder in das geschlossene Werkzeug erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Dicke von 0,25 bis 5 mm aufweist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Kompaktfolie oder eine Schaumfolie ist, wobei die Schaumfolie insbesondere eine TPO, PVC oder TPU-Schaumfolie ist.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixieren des Dekors (1) im Randbereich der zweiten Werkzeughälfte (3) mittels eines zum Werkzeug gehörenden Fixierungsmittels (5) erfolgt.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass das ein Verformen gemäß Schritt d) mittels folgender Schritte erfolgt: Abdichten des Zwischenbereichs (6) zwischen Dekor (1) und erster Werkzeughälfte
(2) mittels eines zum Werkzeug (4) gehörenden Abdichtmittels (5, 9); df Schließen des Werkzeugs (4), wobei der Abstand der Werkzeughälften so gewählt ist, dass durch das Schließen des Werkzeugs (4) durch Kompression des sich im Zwischenbereich (6) von erster Werkzeughälfte (2) und Dekor (1) befindenden Gases ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbereich (6) von erster Werkzeughälfte und Dekor und dem Zwischenbereich (7) von zweiter Werkzeughälfte (3) und Dekor (1) aufgebaut wird, durch den das Dekor (1) an die Oberfläche (8) der zweiten Werkzeughälfte
(3) gedrückt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schließens des Werkzeugs der Druck im Zwischenbereich (6) von erster Werkzeughälfte und Dekor und/oder im Zwischenbereich (7) von zweiter Werkzeughälfte (3) und Dekor (1) geregelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Hinterspritzen oder Hinter- spritzprägen der Zwischenbereich (6) zwischen erster Werkzeughälfte (2) und Dekor (1) entlüf- tet wird.
20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor (1) von dem Fixierungsmittel (5) nachgleitbar gehalten wird, so dass das Dekor (1) beim Hinterspritzen oder Hinterspritzprägen beim Überschreiten eines bestimmten Druckunterschieds zwischen den Zwischenbereichen (6,7) von erster Werkzeughälfte (2) und Dekor (1) und von zweiter Werkzeughälfte (3) und Dekor (1) nach- rutscht.
21. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass Fixierungsmittel und Abdichtmittel ein Spannrahmen ( 5 ) sind .
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich- net, dass der Spannrahmen (5) das Dekor (1) durch Anpressen des Randbereichs des Dekors (1) gegen die zweite Werkzeughälfte (3) fixiert.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannrahmen (5) den Zwischenbe- reich (6) von erster Werkzeughälfte (3) und Dekor (1) durch umlaufendes Anpressen des Randbereichs des Dekors (1) gegen die zweite Werkzeughälfte (3) abdichtet.
24. Spritzgusswerkzeug (4) mit einer ersten Werk- zeughälfte (2) und einer zweiten Werkzeughälfte
(3) , die zum Schließen und zum Öffnen des Werkzeugs (4) beweglich gegeneinander gelagert sind, einem sich in der ersten Werkzeughälfte (2) be- findenden Einspritzkanal und Fixierungsmittel und Abdichtmittel (5,9), wobei mittels der Fixierungsmittel (5) ein Dekor (1) an der zweiten Werkzeughälfte (3) fixierbar ist, und mittels der Abdichtmittel (5,9) der Zwischenbereich (6) von einem an der zweiten Werkzeughälfte (3) fixiertem Dekor (1) und der ersten Werkzeughälfte
(2) abdichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von geöffneter erster Werkzeughälfte (2) und zweiter Werkzeughälfte (3) derart einstellbar ist, dass durch ein Schließen der Werkzeughälften (2,3) ein Druckunterschied zwischen dem Zwischenbereich (6) von erster Werkzeughälfte (2) und einem eingelegten Dekor (1) und dem Zwischenbereich (7) von zweiter Werkzeughälfte
(3) und einem eingelegten Dekor (1) durch Kompression des sich im Zwischenbereich (6) von erster Werkzeughälfte und einem eingelegten Dekor befindenden Gases aufbaubar ist zum Drücken eines eingelegten Dekors (1) an die Oberfläche
(8) der zweiten Werkzeughälfte (3) .
25. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Werkzeughälfte (2) und die zweite Werkzeughälfte (3) eine Entlüf- tungsvorrichtung enthalten.
26. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass Fixierungsmittel und Abdichtmittel ein umlaufender Spannrahmen (5) sind.
27. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Werkzeughälfte (3) an der Oberfläche (8) eine Narbung (10) aufweist.
28. Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge, hergestellt in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23.
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