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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellungen eines geformten
Harzlaminats.
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10 zeigt in einer schematischen
Vertikal-Schnittansicht sowie einer vergrößerten Detaildarstellung Hauptbestandteile
eines geformten Harzlaminats, welches dem Stand der Technik entspricht. Das
Harzlaminat 1 enthält
eine Basisschicht 2, eine Zwischenschicht 3 und
eine Oberflächenschicht 4, die
in dieser Reihenfolge ausgebildet werden. Sämtliche Schichten 2 bis 4 bestehen
aus Harzmaterialien. Von den genannten Schichten ist die Zwischenschicht 3 eine
geschäumte
Harzkomponente, in welcher Zellen 5 mit annähernd gleichen
Durchmessern etwa gleichförmig
verteilt sind.
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Das
geformte Harzlaminat 1 wird folgendermaßen hergestellt:
Zunächst wird
eine Spritzgußmaschine
geschlossen, anschließend
wird geschmolzenes Harz (schmelzflüssiges Material) in einen Hohlraum
der Spritzgießmaschine
eingespritzt. Das geschmolzene Material wird abge kühlt und
verfestigt, wodurch die Basis-Harzkomponente entsteht, bestehend
aus einem geformten Harzwerkstück.
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Anschließend erfolgt
ein Öffnen
der Form, und die Basis-Harzkomponente wird entnommen und auf ein
erstes Formteil einer Vakuum-Formmaschine gebracht. In diesem Zustand
wird auf die Oberfläche der
Basis-Harzkomponente
ein Klebstoff aufgebracht.
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Danach
wird ein flachstückförmiges Laminat, bestehend
aus einer geschäumten
Harzkomponente und einer Harzabdeckung, die mit der geschäumten Harzkomponente
zusammengefügt
ist, zwischen der Basis-Harzkomponente
und einem zweiten Formteil der Vakuum-Formmaschine plaziert, so
daß die
geschäumte
Harzkomponente der Basis-Harzkomponente
gegenüberliegt.
Dann wird die Form geschlossen. Als Ergebnis wird das flachstückförmige Laminat
grob gebogen und verformt, entsprechend der Form des Formteils.
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Mit
Hilfe des Formteils, welches sich in seitlicher Anlage an dem flachstückförmigen Formteil
befindet, wird das Gas aus dem Hohlraum evakuiert, so daß in dem
Hohlraum ein Unterdruck entsteht. Hierdurch kann das flachstückförmige Laminat
innigen Kontakt mit dem Formteil erlangen. Demzufolge wird das flachstückförmige Laminat
formgenau gebogen und verformt in Entsprechung der Gestalt des Formteils,
wobei sich ein Kristall- oder Körnungsmuster auf
die Oberflächenschicht überträgt. Damit
ist ein gebogener oder geknickter Abschnitt R (siehe 1) gebildet, der eine vorbestimmte
Oberflächengestalt und
ein vorbestimmtes Biegeverhältnis
besitzt.
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Nach
der Vakuum-Bildung zur Beseitigung von Gas aus dem Hohlraum wird
Druckgas über
zuvor in dem Formteil, mit dem das flachstückförmige Laminat in Berührung gelangt,
ausgebildete Kanäle in
den Hohlraum eingeleitet, wobei alternativ diese Kanäle auch
zur Atmosphäre
hin offen sein können, und
durch Gasansauglöcher,
die zuvor in der Basis-Harzkomponente
sowie dem damit in engem Kontakt stehenden Formteil ausgebildet
wurden, wird das Gas in dem Hohlraum evakuiert. Hierdurch wird die
geschäumte
Harzkomponente in Richtung der Basis-Harzkomponente gerichtet und
gedrückt.
Hierdurch werden die geschäumte
Harzkomponente und die Basis-Harzkomponente fest miteinander über den
Klebstoff vereint.
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Schließlich wird
die Form geöffnet,
nachdem die Zufuhr des Druckgases zu dem Hohlraum abgeschlossen
und die Evakuierung des Hohlraums beendet ist. Man erhält hierdurch
ein geformtes Harzlaminat 1, welches die Basisschicht 2 aus
der Basis-Harzkomponente, die Zwischenschicht 3 aus der geschäumten Harzkomponente
und die aus der Harzabdeckung bestehende Oberflächenschicht 4 enthält. Die
Basisschicht 2, die Zwischenschicht 3 und die
Oberflächenschicht 4 sind
in dieser Reihenfolge miteinander vereint.
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Das
in der oben beschriebenen Weise erzeugte geformte Harzlaminat 1 wird
als Armaturenbrett, als Stoßstange
für ein
Kraftfahrzeug oder dergleichen verwendet.
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Bei
dem oben beschriebenen, zum Stand der Technik gehörigen Verfahren
zum Erzeugen eines geformten Harzlaminats kann es an dem Biege-
oder Knickbereich R des geformten Harzlaminats zu der Entstehung
eines Schrumpf-Hohlraums kommen, oder die Festigkeit des gebo genen
Bereichs R kann unzureichend sein. Der Grund hierfür besteht
darin, daß die
Duktilität
der geschäumten
Harzkomponente, die schließlich
die Zwischenschicht 3 bildet, gering ist. Aus diesem Grund
wird die geschäumte
Harzkomponente 3a in unzureichendem Maß ausgedehnt und in Längsrichtung
verformt, wie in 11 gezeigt ist,
wenn das flachstückförmige Laminat
in enge Berührung
mit der Form tritt, indem innerhalb des Formhohlraums ein Unterdruck
erzeugt wird, um den Biegeabschnitt R zu bilden. Da außerdem die
Harzabdeckung 4a mit der geschäumten Harzkomponente 3a vereint
ist, sind Ausdehnung und Längung
der Harzabdeckung 4a stark beschränkt. Der Schrumpf-Hohlraum
erscheint an dem Biegeabschnitt R auch aus diesem Grund.
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In 11 bedeutet Bezugszeichen 2a die Basis-Harzkomponente,
aus der die Basisschicht 2 gebildet wird. Bezugszeichen 6, 7 bedeuten
eine Patrize bzw. eine Matrize, die Bestandteil der nicht dargestellten
Vakkum-Formmaschine sind. Der Hohlraum 8 wird gebildet,
wenn die beiden Formteile 6 und 7 fest geschlossen
werden. Bezugszeichen 9 und 10 bedeuten Gasansauglöcher, die
in dem Patrizenformteil 6 bzw. dem Matrizenformteil 7 ausgebildet
sind. Bezugszeichen 11 kennzeichnet Löcher in der Basis-Harzkomponente 2a,
die mit den Gasansauglöchern 2 des
Patrizenformteils 6 kommunizieren.
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Weil
die geschäumte
Harzkomponente 3a an dem Biegebereich R expandiert und
in die Länge
verformt wird, wird dort die Wandstärke der geschäumten Harzkomponente 3a gering.
Die Festigkeit des Biegebereichs R nimmt folglich im Vergleich zu
den flachen Bereichen ab. Außerdem
kann es zu einem Riß 12 kommen,
wenn die Zelle 5 vergrößert wird, wobei
die Zellen 5 verformt und miteinander in Verbindung gebracht
werden. Hierdurch wird die Festigkeit des Biegebereichs R weiter
verringert.
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Das
Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlaminats gemäß Stand
der Technik ist also mit dem Problem behaftet, daß es nicht
mit zufriedenstellender Ausbeute ein geformtes Harzlaminat 1 liefern
kann, welches eine hervorragende Dimensionsgenauigkeit und Festigkeit
in einem Eckbereich oder Knickbereich aufweist.
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Die
JP 9-12762 A zeigt
eine geschäumte Harzkomponente,
bei der der Durchmesser der Zellen in einem Mittelbereich größer ist
als die Zellen in dem Bereich einer Oberflächenschicht. Wenn gemäß dieser
Schrift die geschäumte
Harzkomponente mit einem Oberflächen-Beschichtungsmaterial
aus einem Harz-Material oder einem Tuch bei hoher Temperatur zusammengefügt wird,
kommt es nicht zu einer Unregelmäßigkeit
in der geschäumten
Harzkomponente. Hierdurch erhält
man ein Laminat, bei dem keine Luft in den Raum zwischen dem Oberflächen-Beschichtungsmaterial
und der geschäumten Harzkomponente
gelangt.
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Gemäß der oben
erwähnten
Patentschrift geht man davon aus, daß eine detaillierte Auswertung
für den
Fall vorliegt, daß eine
einzelne geschäumte
Harzkomponente einem Vakuum-Formvorgang unterzogen wird. Allerdings
gibt es keine Versuche zum Durchführen eines Vakuum-Formverfahrens
für das
Oberflächen-Beschichtungsmaterial und
die geschäumte
Harzkomponente als einstückiges
Element. Aus diesem Grund gibt es auch keine Versuche, das Auftreten
des Schrumpfungs-Hohlraums
an dem Oberflächen-Beschichtungsmaterial zu
unterdrücken.
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Mit
anderen Worten: bislang gibt es keine Methode zur Unterdrückung des
Auftretens des schrumpfungsbedingten Hohlraums an der Oberflächenschicht 4,
wenn die geschäumte
Harzkomponente 3a und die Harzabdeckung 4a als
ein zusammenhängendes
Teil in der oben beschriebenen Weise einem Vakuum-Formvorgang unterzogen
werden.
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Die
EP 0 331 447 B1 zeigt
ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Harzlaminats, bei dem mit
Hilfe einer ersten Maschine eine Basis-Harzkomponente hergestellt
wird, diese Basis-Harzkomponente in eine zweite Formmaschine eingebracht
wird, um ein Laminat aus einer geschäumten Harzkomponente aufzubringen.
Durch Evakuieren von Gas aus der zweiten Formmaschine erhält die geschäumte Harzkomponente
hohle Zellen verschiedenen Durchmessers, auf der einen Seite sind
die Durchmesser relativ groß,
auf der anderen Seite sind die Durchmesser der Zellen relativ gering.
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Ferner
ist aus der
DE 29 24
499 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer Harzkomponente
bekannt, bei der in einer geschäumten
Harzkomponente Zellen mehr oder weniger gleichen Durchmessers verteilt
sind.
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Die
vorliegende Erfindung soll die oben angesprochenen Probleme beheben.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines
Harzlaminats anzugeben, bei dem ein Biege- oder Knickbereich mit
guter Dimensionsgenauigkeit gebildet wird, wobei dieser Biege- oder
Knickbereich auch hervorragende Festigkeit besitzt.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte
Weiterbildung ist im Anspruch 2 angegeben. Der durchschnittliche
Durchmesser bedeutet hier einen Wert, der sich so bestimmt, daß kleine
Quader von 1 mm3 als Kunststoffblöcke ausgeschnitten werden,
die die Zone auf der Seite der Oberflächenschicht bzw. die Zone auf
der Seite der Basisschicht in einem flachen Bereich der Zwischenschicht
bilden, wobei die Durchmesser sämtlicher
Zellen mit Ausnahme durchschnittener Zellen auf einer Seite jedes
Quaders in ihrer Gesamtheit gemessen werden, um deren Summe festzustellen,
und die Summe dann durch die Anzahl der gemessenen Zellen dividiert
wird.
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Innerhalb
der geschäumten
Harzkomponente des geformten Harzlaminats ist der durchschnittliche
Durchmesser der Zellen im Bereich der Zwischenschicht auf der Seite
der Oberflächenschicht kleiner
als der durchschnittliche Durchmesser von Zellen, die sich in dem
Bereich auf der Seite der Basisschicht befinden. Folglich wird das
Auftreten eines schrumpfungsbedingten Hohlraums in dem gebogenen
oder abgewinkelten Bereich oder einem Kurvenabschnitt deutlich verringert
oder gar unterdrückt. Das
heißt:
der Biege- oder Knickabschnitt wird mit hoher Dimensionsgenauigkeit
ausgebildet. Da der Bereich der geschäumten Harzkomponente auf der Seite
der Oberflächenschicht
eine hervorragende Duktilität
besitzt, verbessert sich die Festigkeit des Knick- oder Kurvenbereichs
im Vergleich zu dem geformten Harzlaminat, welches nach dem Stand
der Technik gefertigt wird.
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Vorzugsweise
beträgt
der durchschnittliche Durchmesser der Zellen im Bereich der Zwischenschicht
auf der Seite der Oberflächenschicht
1/20 bis 3/4 des durchschnittlichen Durchmessers von Zellen in der
Zwischenschicht im Bereich auf der Seite der Basisschicht. Der Grund
hierfür liegt
darin, daß die Dimensionsgenauigkeit
und die Festigkeit des gebogenen Bereichs durch diese Ausgestaltung
zuverlässig
gewährleistet
wird.
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Bevorzugt
beträgt
die Dicke der Zone auf der Seite der Basisschicht 1/6 bis 1/2 der
Dicke der Zone auf der Seite der Oberflächenschicht. Der Grund hierfür liegt
darin, daß der
Schrumpfungs-Hohlraum sich bevorzugt dann ausbildet, wenn seine
Dicke weniger als 1/6 beträgt.
Beträgt
die Dicke hingegen mehr als 1/2, so sind die Kosten zum Herstellen
der geschäumten
Harzkomponente und des geformten Harzlaminats hoch.
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Vorzugsweise
ist das Harz zur Bildung der Zone auf der Seite der Oberflächenschicht
vernetzt, weil hierdurch die Festigkeit des Knick- oder Kurvenabschnitts
zusätzlich
gesteigert wird.
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Wird
das oben beschriebene Material als geschäumte Harzkomponente verwendet,
so besitzt die Zone dieser Komponente auf der Seite der Harzabdeckung
eine hervorragende Duktilität
im Vergleich zu der Zone auf der Seite der Basis-Harzkomponente.
Wenn also das Harzlaminat-Formteil mit dem abgeknickten, abgewinkelten
oder gekrümmten
Bereich hergestellt wird, so wird der Bereich auf der Seite der Harzabdeckung
ausgedehnt und länglich
verformt. Hierdurch wird das Auftreten der Schrumpfungs-Ausnehmung
in diesem gebogenen oder gekrümmten Bereich
deutlich unterdrückt.
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Darüber hinaus
werden die Zellen in dem gekrümmten
oder geknickten Bereich nur geringfügig ausgedehnt. Deshalb wird
das Zustandekommen von Rissen, die sich sonst in den untereinander
verbundenen Zellen ausbilden würden,
deutlich unterdrückt.
Es ist also möglich,
ein geformtes Harzlaminat zu erhalten, bei dem die Festigkeit des
abgewinkelten, abgeknickten oder gekrümmten Bereichs im Vergleich
zu dem geformten Harzlaminat nach dem Stand der Technik deutlich
gesteigert ist.
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Der
oben beschriebene Effekt läßt sich
ganz deutlich an einem scharf abgeknickten oder abgewinkelten Bereich
feststellen. Selbst wenn das geformte Harzlaminat eine Gestalt erhält, in der
sich eine scharf abgewinkelte Stelle befindet, so kann man dennoch
ein geformtes Harzlaminat mit hoher Qualität und hervorragender Festigkeit
erhalten, bei dem es keinen schrumpfungsbedingten Hohlraum an der Oberflächenschicht
des Biegebereichs gibt.
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In
dem zweiten Schritt wird vorzugsweise ein Laminat verwendet, bei
dem die geschäumte
Harzkomponente und die Harzabdeckung vorab miteinander vereint wurden.
Der Grund hierfür
liegt darin, daß das
geformte Harzlaminat wirtschaftlich gefertigt werden kann, da die
Anzahl von Formvorgängen
kleiner ist als dann, wenn man sowohl die geschäumte Harzkomponente als auch
die Harzabdeckung individuell herstellt und zusammenbringt.
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Im
folgenden werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Vertikal-Schnittansicht eines geformten Harzlaminats;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Kreisausschnitts C1 gemäß 1;
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3 eine
vergrößerte Darstellung
des Kreisausschnitts C2 in 1;
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4 eine
Vertikal-Schnittansicht einer Formmaschine, in der – bei teilweise
weggelassenen Teilen der Maschine – eine Basis-Harzkomponente vorbereitet
wird;
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5 eine
Vertikal-Schnittansicht mit teilweise weggelassenen Teilen einer
Anordnung, bei der ein flachstückförmiges Laminat
zwischen der Basis-Harzkomponente und einer Matrize angeordnet wird,
wobei unterhalb dieser Darstellung eine vergrößerte Ansicht von Hauptbestandteilen
des flachstückförmigen Laminats
veranschaulicht sind;
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6 eine
Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, bei der Gas aus den inneren
Hohlräumen der
Formmaschine evakuiert wird;
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7 eine
vergrößerte Ansicht
von Hauptbestandteilen eines Kreisausschnitts C3 in 6;
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8 eine
Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, in der komprimiertes Gas über den
Matrizen-Formteil in das Innere von Hohlräumen geleitet wird und das
Gas aus dem Inneren der Hohlräume über ein
Patrizen-Formteil
abgeleitet wird;
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9 eine
schematische Vertikal-Schnittansicht des fertigen geformten Harzlaminats;
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10 eine
schematische Vertikal-Schnittansicht eines geformten Harzlaminats
gemäß Stand der
Technik mit einer darunter gezeigten Detaildarstellung; und
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11 eine
Vertikal-Schnittansicht einer Anordnung, bei der Gas aus dem Inneren
eines Hohlraums im Zuge der Fertigung des geformten Harzlaminats
nach 10 evakuiert wird.
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Bei
der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
werden für
gleiche und ähnliche
Teile, die bereits in Verbindung mit den 10 und 11 erläutert wurden,
entsprechende Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt
einen schematischen Vertikalschnitt durch ein geformtes Harzlaminat
oder Harzlaminat-Formteil. Das geformte Harzlaminat 20 enthält eine
Basisschicht 2, eine Zwischenschicht 22 und eine
Oberflächenschicht 4,
die in dieser Reihenfolge miteinander vereint werden. Jede der Schichten 2, 22 und 4 besteht
aus einem Harzmaterial. Die Zwischenschicht 22 ist eine
geschäumte
Harzkomponente aus beispielsweise Polypropylen-(PP-)Harz oder Polyethylen-(PE-)Harz.
Das Material für
die Basisschicht 2 ist zum Beispiel ein PP-Harz oder ein Acrylnitrilbutadien-Styrol-Copolymer-(ABS-)Harz. Das
Material der Oberflächenschicht 4 ist
beispielsweise ein thermoplastisches Polyolefin-(TPO-)Harz, Polyvinylchlorid
(PVC) oder ABS-Harz. In dieser Anordnung beträgt das Verhältnis der Dicken der Basisschicht 2,
der Zwischenschicht 22 und der Oberflächenschicht 4 vorzugsweise
2 bis 6: 2 bis 6: 0,3 bis 1.
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Der
Kreisbereich C in 1 ist vergrößert in 2 dargestellt.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Zwischenschicht 22 unterteilt
in eine Zone W1, in der eine Mehrzahl großer Zellen 24a vorhanden
ist, die im wesentlichen gleichförmig
verteilt sind, und eine Zone W2, in der mehrere kleine Zellen 24b mit
einem kleineren durchschnittlichen Durchmesser als die großen Zellen 24c vorhanden
sind, wobei auch die kleineren Zellen im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
Die Zone W1 befindet sich auf der Seite der Basisschicht 2,
die Zone W2 befindet sich auf der Seite der Oberflächenschicht 4.
Bei dieser Ausführungsform
beträgt
die Dicke der Zone W2 etwa 1/2 der Dicke der Zone W1.
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Die
Durchmesser der jeweiligen großen
Zellen 24a sind untereinander im wesentlichen gleich. Der
durchschnittliche Durchmesser der großen Zellen 24a beträgt üblicherweise
etwa 1/20 bis 2/10 der Dicke der Zwischenschicht 22.
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In ähnlicher
Weise sind auch die Durchmesser der jeweiligen kleinen Zellen 24b etwa
gleich groß.
Der durchschnittliche Durchmesser der kleinen Zellen 24b beträgt etwa
1/20 bis 3/4 des durchschnittlichen Durchmessers der großen Zellen 24a.
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Es
heißt:
wenn die Dicke der Zwischenschicht 22 beispielsweise etwa
3 mm beträgt,
ist die Zone W1 etwa 2 mm dick, die Dicke der Zone W2 beträgt etwa
1 mm, der durchschnittliche Durchmesser der großen Zellen 24a beträgt etwa
0,15 bis etwa 0,9 mm, und der durchschnittliche Durchmesser der
kleinen Zellen 24b beträgt
etwa 0,0075 bis 0,675 mm.
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Ein
durch einen Kreis C2 in 1 eingekreister Bereich, das
heißt
ein Biegeabschnitt R des geformten Harzlaminats 20, ist
in 3 vergrößert dargestellt.
Wie sich deutlich aus 3 ergibt, tritt ein durch Schrumpfung
bedingter Hohlraum in dem Biegeabschnitt R nicht in Erscheinung,
und außerdem wird
auch kein Riß gebildet,
da die kleinen Zellen 24b in der Nähe des Biegeabschnitts R geringfügig ausgedehnt
sind.
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Im
folgenden soll ein Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlaminats 20 erläutert werden. Das
Verfahren zum Herstellen des geformten Harzlaminats gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
einen ersten Schritt S1 zum Formen einer Basis-Harzkomponente aus
einem geformten Harzwerkstück
durch Einsatz einer ersten Formmaschine; einen zweiten Schritt S2,
bei dem eine Harzabdeckung zwischen der Basis-Harzkomponente, die
an dem ersten Formteil einer zweiten Formmaschine gehalten wird,
und einem zweiten Formteil, wobei dazwischen eine geschäumte Harzkomponente
liegt; einen dritten Schritt S3, bei dem die zweite Formmaschine
geschlossen und zusammengeklemm wird; einen vierten Schritt, bei
dem die Harzabdeckung geformt wird, indem in einem Hohlraum der
zweiten Formmaschine mit Hilfe des zweiten Formteils dieser zweiten
Formmaschine ein Unterdruck erzeugt wird; und einen fünften Schritt
S5, bei dem die geschäumte
Harzkomponente dadurch geformt wird, daß in dem Hohlraum ein Unterdruck erzeugt
wird unter Zuhilfenahme des Formteils der zweiten Formmaschine,
an welchem die Basis-Harzkomponente gehalten wird, und der Basis-Harzkomponente
selbst.
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Wie
in 4 gezeigt ist, dient eine nicht dargestellte Spritzgießmaschine
(erste Formmaschine) zum Formen der Basis-Harzkomponente 2a in
dem ersten Schritt S1. Die nicht dargestellte Spritzgießmaschine
besitzt ein unteres Formteil 30 und ein oberes Formteil 32,
die aufeinander zubewegbar und voneinander wegbewegbar abrückbar sind,
indem ein nicht dargestellter Aktuator betätigt wird. Genauer: das untere
Formteil 30 und das obere Formteil 32 können in
enge Berührung
miteinander treten, wobei sie Formhohlräume 34, 34 bilden.
Anschließend
wird schmelzflüssiges
Material, zum Beispiel schmelzflüssiges
PP-Harz oder ABS-Harz, von einer nicht dargestellten Einspritzvorrichtung
eingespritzt. Das schmelzflüssige
Material gelangt in die Hohlräume 34, 34 über nicht
dargestellte Kanäle.
Durch Abkühlen
und Verfestigen des geschmolzenen Materials erhält man zwei Basis-Harzformteile 2a und 2b.
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Bei
diesem Vorgang ist das untere Formteil 30 mit mehreren
nicht dargestellten Vorsprüngen ausgestattet.
Hierdurch werden, wie noch unten näher erläutert wird, Löcher 11 (vergleiche 3)
in denjenigen Bereichen der Basis-Harzkomponenten 2a und 2b gebildet,
die jenen Vorsprüngen
entsprechen.
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Anschließend werden
gemäß 5 die
Basis-Harzkomponenten 2a und 2b gegen ein Patrizen-Formteil 6 einer
nicht dargestellten Vakuum-Formmaschine (zweite Formmaschine) gehalten, entsprechend
dem zweiten Schritt S2. In diesem Zustand wird ein (nicht gezeigter)
Klebstoff auf die Oberflächen
der Basis-Harzkomponenten 2a, 2b aufgebracht.
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Ein
flachstückförmiges Laminat 38,
bestehend aus einer geschäumten
Harzkomponente 22a und einer Harzabdeckung 4a,
die an die geschäumte Harzkomponente 22a angeformt
ist, wird zwischen den Basis-Harzkomponenten 2a, 2b,
die an dem Patrizen-Formteil 6 gehalten werden, und ein
Matrizen-Formteil 7 (siehe 5) angeordnet.
Wie in der vergrößerten Teildarstellung
der 5 zu sehen ist, wird das flachstückförmige Laminat 38 derart
angeordnet, daß die
geschäumte
Harzkomponente 22a der Basis-Harzkomponente 2a gegenüberliegt.
Wie deutlich aus der vergrößerten Darstellung
der Hauptbestandteile gemäß 5 erkennbar
ist, wird als geschäumte
Harzkomponente 22a eine Komponente verwendet, die unterteilt
ist in die Zone W1, in der sich große Zellen 24a befinden,
und eine Zone W2, in der sich kleine Zellen 24b befinden,
deren durchschnittlicher Durchmesser kleiner ist als derjenige der großen Zellen 24a.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird das flachstückförmige Laminat 38 beispielsweise
folgendermaßen
hergestellt:
Zunächst
werden ein in Form von Pellets vorliegendes PP-Harz oder PE-Harz und ein abbaubares
Aufschäummittel
in einem Mischer vermengt, um ein Gemisch zu erhalten, das extrudiert
wird zu einem Flachstück,
das dann als flachstückförmiges Werkstück verwendbar
ist.
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Anschließend wird
sukzessive ein Elektronenstrahl auf eine Frontfläche des flachstückartigen Formteils
gelenkt, bis eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist. Dann
wird das gesamte flachstückartige
Formteil einer Wärmebehandlung
unterzogen. Bei diesem Vorgang wird das flachstückförmige Werkstück in einen
Bereich unterteilt, in welchem die Zellen groß werden (der Bereich aus Harz
mit geringem Grad an Vernetzung) und einen Bereich, in welchem Zellen
relativ widerstrebend wachsen (ein Bereich aus Harz mit einem hohen
Grad an Vernetzung). Aus diesem Grund ist die so gewonnene geschäumte Harzkomponente 22a in
zwei Zonen W1 und W2 unterteilt, in denen der durchschnittliche Durchmesser
unterschiedlich ist (vergleiche die Hauptbestandteile in der vergrößerten Darstellung der 5).
Derjenige Bereich des Harzes, in dem ein geringes Maß an Vernetzung
stattfindet, wird zu der Zone W1 mit den großen Zellen 24a. Hingegen
wird derjenige Bereich des Harzes, wo es ein hohes Maß an Vernetzung
gibt, zu der Zone W2 mit den kleinen Zellen 24b, deren
durchschnittliche Durchmesser kleiner als derjenige der großen Zellen 24a ist.
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Während die
geschäumte
Harzkomponente 22a in der oben beschriebenen Weise vorbereitet wird,
wird die Harzabdeckung 4a folgendermaßen hergestellt: pelletförmiges TPO-Harz,
PVC-Harz, ABS-Harz oder der gleichen wird extrudiert oder kalandert,
um die flachstückförmige Harzabdeckung 4a zu
fertigen.
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Anschließend wird
die Harzabdeckung 4a auf der Seite der Zone W1 auf die
geschäumte
Harzkomponente 22a gelegt, und beide Bestandteile werden
in einen Erwärmungsofen
eingebracht, wobei sie von beiden Seiten unter Druck gesetzt werden,
das heißt
von der Seite der Zone W1 der geschäumten Harzkomponente 22a her
und auch von der Seite der Harzabdeckung 4a, damit die
beiden Teile in innigen Kontakt miteinander gelangen. Innerhalb
des Erwärmungsofens
erfolgt eine Wärmebehandlung,
und somit verschmelzen sich die geschäumte Harzkomponente 22a und
die Harzabdeckung 4a. Im Ergebnis erhält man das flachstückförmige Laminat 38.
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Dieses
flachstückförmige Laminat 38 wird zwischen
die Basis-Harzkomponenten 2a, 2b und den Matrizen-Formteil 7 gebracht,
was dem zweiten Schritt S2 entspricht. Anschließend daran wird der nicht dargestellte
Aktuator in Gang gesetzt, um das Matrizen-Formteil 7 nach
unten zu bewegen, was dem dritten Schritt S3 entspricht. Das Matrizen-Formteil 7 und
das Patrizen-Formteil 6 werden dann miteinander gekoppelt
im geschlossenen Zustand, wie in 6 gezeigt
ist, um Hohlräume 8, 8 zu
bilden. Während
dieses Vorgangs wird das flachstückförmige Laminat 38 entsprechend
der Form des Matrizen-Formteils 7 grob gebogen und verformt.
Außerdem
werden das flachstückförmige Laminat 38 und die
Basis-Harzkomponenten 2a, 2b mit Hilfe des auf die
Oberflächen
der Basis-Harzkomponenten 2a und 2b aufgebrachten
Klebstoffs miteinander verbunden.
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Wie
in 7 gezeigt ist, die eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs
in der Nähe
des Biegeabschnitts R darstellt, das heißt eines in 6 eingekreisten
Abschnitts C3, ist das Patrizen-Formteil 6 mit Gasansauglöchern 9 in
Bereichen ausgestattet, die den Löchern 11 der Basis-Harzkomponenten 2a und 2b entsprechen.
Das Matrizen-Formteil 7 ist ebenfalls mit Gasansauglöchern 10 ausgestattet.
Die Gasansauglöcher 9 und 10 kommunizieren
mit (nicht gezeigten) Ansaugleitungen, die an einen Ansauganschluß eines
nicht dargestellten Evakuierungsmechanismus gekoppelt sind. Das
Gas in den Hohlräumen 8, 8 der
Vakuum-Formmaschine läßt sich
hierdurch evakuieren (unter Vakuum Setzen), indem das Gas über die
Gasansauglöcher 9, 10 mit
Hilfe des nicht dargestellten Evakuierungsmechanismus abgezogen
wird.
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Die
Evakuierung über
die Gasansauglöcher 9 oder 10 kann
auch individuell ablaufen.
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Im
vierten Schritt S4 wird dann der nicht dargestellte Evakuierungsmechanismus
veranlaßt,
in den Hohlräumen 8, 8 befindliches
Gas über
die Gasansauglöcher 10 des
Matrizen-Formteils 7 abzuziehen, demzufolge das Innere
der Hohlräume 8, 8 unter Unterdruck
gerät (siehe 6).
Folglich wird das flachstückartige
Laminat 38, das heißt
die Vereinigung aus der Harzabdeckung 4a und der geschäumten Harzkomponente 22a,
noch feiner durchgebogen und verformt, wobei das Material sich an
die Innenform des Matrizen-Formteils 7 anlegt. Außerdem überträgt sich
ein Kristel- oder Körnungsmuster
von der Oberfläche
des Matrizen-Formteils 7 deutlich auf die Harzabdeckung 4a.
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Die
Zone W2 der geschäumten
Harzkomponente 22a (vergleiche die vergrößerte Darstellung der
Hauptbestandteile in 5) besitzt eine hervorragende
Duktilität
aufgrund des Umstands, daß der durchschnittliche
Durchmesser der kleinen Zellen 24b in der Zone W2 gering
ist. Wenn daher das flachstückförmige Laminat 38 angesaugt
wird, wie in 7 gezeigt ist, macht die Zone
W2 innigen Kontakt mit dem Matrizen-Formteil 7, wobei die
Harzabdeckung 4a sich in einem Zustand an die Form anschmiegt,
in der die kleinen Zellen 24b etwas ausgedehnt werden.
Die Harzabdeckung 4a macht außerdem innigen Kontakt mit
der Matrizenform 7. Dementsprechend gelangt das flachstückförmige Laminat 38 in
enge Berührung
mit der Matrize 7, ohne daß es zu einem schrumpfungsbedingten
Hohlraum kommt. Die Dimensionsgenauigkeit des gebogenen oder abgewinkelten
Abschnitts R des geformten Harzlaminats 20 ist also im
Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbessert.
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Außerdem werden
die kleinen Zellen 24b nur geringfügig ausgedehnt. Deshalb kann
das Zustandekommen möglicher
Risse vermieden werden, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo die
kleinen Zellen 24 möglicherweise
als Ausgangspunkt für
Risse dienen könnten.
Darüber
hinaus besteht die Zone W2 aus dem vernetzten Harz, wie oben erläutert wurde.
Daher wird die Festigkeit des Biegeabschnitts R nicht gesenkt.
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Im
Schritt S5 wird anschließend
gemäß 8 Druckgas über die
Gasansauglöcher 10 der Matrize 7 (7)
aus einem nicht dargestellten Druckgasvorrat in die Hohlräume 8, 8 eingeleitet.
Alternativ kann man die Gasansauglöcher 10 zur Atmosphäre hin öffnen. In
diesem Zustand dient der nicht dargestellte Evakuiermechanismus
zur Evakuierung der Hohlräume 8, 8 über die
Gasansauglöcher 9 der
Patrize 6 und über
die Löcher 11 in
der Basis-Harzkomponente 2a, 2b. Dementsprechend
wird die aufgeschäumte
Harzkomponente 22a in enge Berührung gebracht und dauerhaft
vereint mit den Basis-Harzkomponenten 2a, 2b,
die von der Patrize 6 angezogen werden, wobei die Verbindung
mit Hilfe des Klebstoffs zustandekommt. Im Ergebnis werden zwei
geformte Harzlaminat-Werkstücke 20, 20 gebildet,
von denen jedes eine Basisschicht 2 aus der Basis-Harzkomponente 2a,
der Zwischenschicht 22, gebildet durch die geschäumte Harzkomponente 22a, und
der Oberflächenschicht 4,
gebildet durch die Harzabdeckung 4a, besteht, wobei die
Teile in dieser Reihenfolge zusammengefügt sind.
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Nach
Verstreichen einer vorbestimmten Zeitspanne werden die Zufuhr von
Druckgas zu den Hohlräumen 8, 8 und
das Evakuieren von Gas aus den Hohlräumen 8, 8 abgeschlossen,
und die Form wird geöffnet.
Wie in 9 gezeigt ist, liegen anschließend zwei geformte Harz-Laminatwerkstücke 20, 20 frei,
die untereinander über
ein flachstückförmiges Laminatstück des Laminats 38 verbunden sind.
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Danach
wird das die beiden Harzlaminate 20, 20 verbindende
Laminat-Flachstück 38 geschnitten,
und die Laminate werden einer Nachbehandlung unterzogen. Man erhält durch
den oben beschriebenne Vorgang zwei geformte Harzlaminate 20, 20,
die zueinander symmetrisch sind. Die jeweiligen Biege- oder Knickabschnitte
der Laminate 20, 20 zeichnen sich durch hohe Dimensionsgenauigkeit
und Festigkeit aus. Die Ausbeute bei der Fertigung der geformten
Harzlaminate 20 ist hervorragend.
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Bei
dieser Ausführungsform
wird das flachstückförmige Laminat 38,
in welchem die geschäumte
Harzkomponente 22a und die Harzabdeckung 4a miteinander
verbunden sind, mit der Basis-Harzkomponente 2a vereint.
Alternativ kann die geschäumte Harzkomponente 22a mit
der Basis- Harzkomponente 2a vereint
werden, um dann anschließend
die Harzabdeckung 4a auf die geschäumte Harzkomponente 22a aufzubringen.
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Außerdem besteht
die Möglichkeit,
das Schneiden des flachstückförmigen Laminats 38,
welches die geformten Harzlaminate 20, 20 verbindet, innerhalb
der Hohlräume 8, 8 auszuführen.
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Das
obige Ausführungsbeispiel
wurde anhand des Knick- oder Eckbereichs R erläutert. Allerdings tritt ein
Schrumpf-Hohlraum möglicherweise auch
in einem gekrümmten
oder kurvenförmigen
Abschnitt in Erscheinung. In diesem Fall kann durch die Erfindung
auch die Festigkeit eines gekrümmten
Bereichs in hervorragender Weise erzielt werden.