DE69220835T2 - Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtig geformten Gegenstandes - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtig geformten GegenstandesInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Formartikeis, der einen thermoplastischen Harzkörper und ein Außenschichtmaterial aufweist, das auf einen Teil des thermoplastischen Harzkörpers laminiert ist.
- Eine große Anzahl von Kunststoff-Formartikeln wird in vielen Bereichen, u. a. für Automobile und elektrische Haushaltsgeräte, aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer freien Formbarkeit und ihres leichten Gewichts verwendet. Sie haben aber auch einige Nachteile: ihr Aussehen ist schlecht, sie fühlen sich kalt an und weisen leicht Defekte auf. Daher ist es überaus wünschenswert, die Kunststoff-Formartikeln dekorativ und so zu gestalten, daß sie sich weich anfühlen. Bisher gab es zur dekorativen Gestaltung des Kunststoff-Formartikels viele Verfahren zur Herstellung eines teilweise laminierten mehrschichtigen Formartikels mit einem thermoplastischen Harzkörper und einem Außenschichtmaterial, das auf einen Teil des thermoplastischen Harzes laminiert ist.
- Bei der Herstellung des teilweise laminierten mehrschichtigen Formartikels durch Zuführen einer Harzschmelze zwischen das Außenschichtmaterial und eine Form sowie Schließen der Form zum Preßformen des Artikels ist es wichtig, das Außenschichtmaterial genau auf einen gewünschten Teil des thermoplastischen Harzkörpers zu legenund Kanten des Außenschichtmaterials mit gutem Aussehen fertigzustellen. Dazu wurden verschiedene Formgebungsverfahren vorgeschlagen, bei denen eine Maßnahme zum Fixieren des Außenschichtmaterials konzipiert ist.
- Beispielsweise offenbart die JP-A-150741/1984 ein Verfahren zur Herstellung eines teilweise laminierten mehrschichtigen Formartikels, bei dem Kanten des Außenschichtmaterials mit einer Außenschichtmaterial-Fixierplatte und einer unteren Form eingespannt werden. Durch dieses Verfahren kann das Außenschichtmaterial aber nicht auf ein Mittelteil des Formartikels laminiert werden.
- Die JP-A-175111/1990 offenbart ein Formgebungsverfahren, bei dem ein Außenschichtmaterials mit einer Spezialvorrichtung eingespannt und in die Form gelegt wird. Allerdings kann dieses Verfahren nicht zum Einsatz kommen, wenn das Außenschichtmaterial eine komplizierte Form hat.
- Ein weiteres Verfahren ist in der JP-A-26414/1989 offenbart, bei dem eine Trennwand auf der Formoberfläche vorgesehen ist, und das Außenschichtmaterial auf die Formoberfläche unter Anpassung eines Trennteils des Außenschichtmaterials mit dieser Trennwand gelegt wird, um eine Verschiebung des Außenschichtmaterials zu verhindern.
- Möglich ist, ein Teil der Form teleskopisch zu gestalten und die Position des Außenschichtmaterials durch Ansaugen des Außenschichtmaterials durch eine Lücke zwischen der oberen und unteren Form zu fixieren. Allerdings sind dabei die Kanten des Außenschichtmaterials einfach, und der Formartikel verliert an hochqualitativem Aussehen.
- Die WO 90/03256 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung steifer Kunststofferzeugnisse mit einem warmgeformten, faserverstärkten Rückschichtmaterial, das auf einer Seite mit einer Außenschicht versehen ist. Die beiden Materialien werden vorgewärmt und anschließend in einem Preß- und Formwerkzeug zusammengeführt, in dem die Schicht an die Wände der unteren Form über Leitungen angesaugt wird, die sich in den Formhohlraum öffnen und um den Hohlraum herum durch einen Spannrahmen befestigt sind.
- Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines teilweise laminierten mehrschichtigen Formartikels ohne Verschiebung eines Außenschichtmaterials durch ein einfaches Verfahren bereitzustellen.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines teilweise laminierten attraktiven mehrschichtigen Formartikels mit hochgualitativem Aussehen an Kanten des Außenschichtmaterials bereitzustellen.
- Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Ansprüche gelöst.
- Im folgenden wird die Erfindung näher anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1A und 1B Querschnitte eines Beispiels für eine im Verfahren der Erfindung verwendete Form in unterschiedlichen Schritten;
- Fig. 2A eine Draufsicht auf einen mehrschichtigen Formartikel, der durch das Verfahren der Erfindung unter Verwendung der Form von Fig. 1 herzustellen ist;
- Fig. 2B ein Querschnitt an der Linie A-A von Fig. 2A;
- Fig. 3A und 3B Querschnitte eines weiteren Beispiels für die im Verfahren der Erfindung verwendete Form in verschiedenen Schritten; und
- Fig. 4 eine Draufsicht auf einen mehrschichtigen Formartikel, der durch das Verfahren der Erfindung unter Verwendung der Form von Fig. 3 herzustellen ist.
- Als thermoplastisches Harz zur Formgebung des Körpers des Formartikels kann jedes von herkömmlichen thermoplastischen Harzen zum Einsatz kommen, die beim Formpressen, Spritzgießen und Strangpressen verwendet werden. Spezifische Beispiele sind thermoplastische Harze (z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol, Akrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Polyamid usw.) und thermoplastische Elastomere (z. B. Ethylen-Propylen-Blockcopolymer, Butadien-Styrol-Blockcopolymer usw.).
- Das thermoplastische Harz kann mindestens ein herkömmliches Zusatzmittel enthalten, beispielsweise ein Füllmittel wie anorganisches Füllmittel und Glasfaser, ein Pigment, ein Schmiermittel und ein Antistatikmittel.
- Beispiele für das im Verfahren der Erfindung zu verwendende Außenschichtmaterial sind Gewebe oder Vlies, ein Metallnetz, Fasern oder ein thermoplastisches Harz, eine Papier- oder Metallfolie, mit der eine anzusaugenden Bahn kaschiert ist, sowie eine Bahn oder ein Film aus einem thermoplastischen Harz (z. B. Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polyamid usw.) und ein thermoplastisches Elastomer (z. B. thermoplastische Elastomere vom Polyolefintyp, Polyestertyp, Polyurethantyp und Polyvinylchloridtyp) u. ä. Diese Außenschichtmaterialien können durch ungleichmäßige Gestaltung, z. B. Prägen, Bedrucken oder Färben, ornamentiert sein. Das Außenschichtmaterial kann aus einem Schaumstoff hergestellt sein. Ferner kann das Außenschichtmaterial ein Laminat aus zwei oder mehr dieser Materialien sein, die z. B. mit einem Klebstoff verbunden sind.
- In den im Formgebungsverfahren der Erfindung zu verwendenden Formen hat die untere Form ein vorstehendes Teil an der Position, an der sich die Kante des Außenschichtmaterials befindet, und die obere Form hat ein abgesenktes Teil an den Positionen, die dem vorstehenden Teil der unteren Form entsprechen. Am vorstehenden Teil oder seinem Fußteil öffnet sich eine Lücke zum Ansaugen der Kante des Außenschichtmaterials, um das Außenschichtmaterial auf der unteren Form zu fixieren. Öffnet sich insbesondere die Lücke in den vorstehenden Teilen, werden Saugmarken am Außenschichtmaterial in Rillen des Formartikels verborgen. Daher kann eine Fläche der Öffnung jeder Lücke groß gestaltet sein, und das Außenschichtmaterial kann mit großer Saugkraft so angesaugt werden, daß ein steifes Außenschichtmaterial leicht auf der unteren Form fixiert werden kann und der Artikel mit guter Effektivität hergestellt wird.
- Eine Formgestalt des vorstehenden Teils und des abgesenkten Teils richtet sich nach Formgestalt des Formartikels, Dicke und Gestaltung des Außenschichtmaterials. Zur attraktiven Fertigstellung der Kanten des Außenschichtmaterials hat das vorstehende Teil an seinem Fußteil eine Breite (a) von 1 bis 10 mm und eine Höhe (b) von 2 bis 5 mm (vgl. Fig. 2B).
- Die Lücke zum Ansaugen, die am vorstehenden Teil oder seinem Fuß vorgesehen ist, hat eine Breite von 0,05 bis 1 mm. Die Lücken können um das vorstehende Teil durchgängig oder teilweise mit geeigneten Abständen vorgesehen sein. Eine hochstehende Kante des vorstehenden Teils hat eine Neigung von mindestens 3 Grad zur Ebene der unteren Form, um ein Herausnehmen des Formartikels aus der Form zu verbessern.
- Im folgenden wird das Formgebungsverfahren der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.
- Gemäß Fig. 1A wird ein Außenschichtmaterial 9 zwischen eine nicht geschlossene obere und untere Form 1 und 2 gelegt, wobei Kanten des Außenschichtmaterials 9 an vorstehende Teile 3 angepaßt sind, die auf der unteren Form 2 gebildet sind. Das Außenschichtmaterial 9 wird an der unteren Form 2 fixiert, indem die Kanten des Außenschichtmaterials 9 mit Unterdruck durch eine Lücke 4 angesaugt werden. Anschließend wird eine Harzschmelze 8 zwischen das Außenschichtmaterial 9 und die obere Form 1 geführt, und die Formen werden geschlossen und unter Abkühlung gepreßt, um den Artikel aus dem thermoplastischen Harz zu formen.
- Zur Vermeidung von Schäden am Außenschichtmaterial 9 sind die Zeiten der Zuführung der Harzschmelze 8 und des Formschließens von Bedeutung. Die Harzschmelze 8 wird über eine Leitung 7 in der oberen Form 1 zugeführt, wenn ein Spalt zwischen oberer und unterer Form (C + 5) mm bis (C + 100) mm beträgt, worin "C" ein Formspalt ist, wenn die Formgebung mit einer Formschließgeschwindigkeit von Höchstens 30 mm/s beendet wird. Die Formen werden weiter bis auf den Spalt von C mm geschlossen, eine festgelegte Zeit gepreßt und abgekühlt, um den gewünschten teilweise laminierten mehrschichtigen Formartikel zu erhalten.
- Durch das Formgebungsverfahren der Erfindung wird mit guter Effektivität der teilweise laminierte mehrschichtige Formartikel mit dem Außenschichtmaterial hergestellt, dessen Kanten sauber in den Rillen des Formartikels so eingebettet sind, daß sie formschön fertiggestellt sind. Da eine Fläche mit dem Außenschichtmaterial und eine Fläche ohne das Außenschichtmaterial durch die Rille getrennt sind, hat der Formartikel ein hochqualitatives Aussehen. Besonders geeignet ist der durch die Erfindung hergestellte Formartikel als Teil des Innenraums eine Kraftfahrzeugs.
- Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht, die keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung darstellen.
- Dieses Beispiel erläutert das Formgebungsverfahren unter Verwendung der oberen und unteren Form von Fig. 1, mit denen ein Formartikel mit einer Draufsicht gemäß Fig. 2A geformt wird und die in eine Preßmaschine mit einer Schließ- bzw. Zuhaltekraft von 300 Tonnen eingesetzt sind.
- Als Außenschichtmaterial wurde eine mit gewebekaschierte geprägte Polyvinylchloridbahn mit einer Gesamtdicke von 0,7 mm (hergestellt von der Firma Kyowa Leather Co., Ltd.) verwendet, die auf eine Größe von 650 mm x 700 mm geschnitten war.
- Als thermoplastisches Harz wurde Polypropylen verwendet, das 15 % Talkum enthielt (Sumitomo Noblen BPZ 5077, hergestellt von der Firma Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Schmelzindex 40 g/10 min). Dieses Harz wurde erschmolzen und in die Formen als Harzschmelze 8 geführt und geformt.
- Für die obere und untere Form wurden 80 ºC bzw. 60 ºC beibehalten.
- Das Außenschichtmaterial wurde auf die untere Form gelegt, wobei seine Kanten den vorstehenden Teilen 3 entsprachen, und die Kanten des Außenschichtmaterials 8 wurden über sich am vorstehenden Teil öffnende Lücken mit einer Breite von 0,05 bis 0,1 mm über ein Saugloch 6 angesaugt, wodurch das Außenschichtmaterial in die untere Form 2 eingezogen wurde.
- Die untere Form 2 wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/s angehoben. Als der Hohlraumspalt 15 mm erreichte, wurde die untere Form gestoppt, und das vorgenannte thermoplastische Harz, das auf 230 ºC erwärmt und geschmolzen war, wurde zwischen das Außenschichtmaterial und die obere Form durch eine in der oberen Form vorgesehene Harzleitung 7 zugeführt (Fig. 1A).
- Beim weiteren Anheben der unteren Form 2 wurde das schmelzflussige Harz zum Fließen gebracht, um den Formhohlraum zu füllen (Fig. 1B). Danach wurde die Harzschmelze gepreßt und geformt. Zum Abschluß betrug der Spalt zwischen der oberen und unteren Form 2,0 mm. Nach Pressen und Abkühlen des Harzes für 50 Sekunden wurden die Formen geöffnet, und der mehrschichtige Formartikel wurde aus den Formen entnommen. Das Außenschichtmaterial hatte keine Falte oder Bruchstelle, und die Kanten des Außenschichtmaterials waren in die Rillen des Formartikels so eingebettet, daß der Artikel ein gutes Aussehen hatte.
- Dieses Beispiel erläutert das Formgebungsverfahren unter Verwendung der oberen und unteren Form von Fig. 3, mit denen ein Formartikel mit einer Draufsicht gemäß Fig. 4 geformt wird und die in eine Preßmaschine mit einer Schließ- bzw. Zuhaltekraft von 300 Tonnen eingesetzt sind.
- Als Außenschichtmaterial wurde eine geprägte Polyvinylchloridbahn mit einer Dicke von 0,4 mm (hergestellt von der Firma Kyowa Leather Co., Ltd.) verwendet, auf die ein Polypropylenschaumstoff mit einer Dicke von 3,0 mm (hergestellt von der Firma Toray; Expansionsverhältnis 15) mit einem Klebstoff kaschiert war.
- Als thermoplastisches Harz wurde Polypropylen verwendet, das 15 % Talkum enthielt (Sumitomo Noblen BPZ 5077, hergestellt von der Firma Sumitomo Chemical Co., Ltd.; Schmelzindex 40 g/10 min). Dieses Harz wurde erschmolzen und in die Formen als Harzschmelze 8 geführt und geformt.
- Für die obere und untere Form wurden 50 ºC bzw. 40 ºC beibehalten.
- Das Außenschichtmaterial wurde auf die untere Form gelegt, wobei seine Kanten dem vorstehenden Teil 3 entsprachen, und die Kante des Außenschichtmaterials 8 wurde über die sich am vorstehenden Teil öffnende Lücke mit einer Breite von 0,05 bis 0,1 mm über ein Saugloch 6 angesaugt, wodurch das Außenschichtmaterial in die untere Form 2 eingezogen wurde. Eine Kante des Außenschichtrnaterials, die außerhalb der Artikeloberfläche vorhanden war, wurde mit einem Stift 10 festgehalten.
- Die untere Form 2 wurde mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/s angehoben. Als der Hohlraumspalt 50 mm erreichte, wurde die Hubgeschwindigkeit der unteren Form auf 5 mm/s verringert, und das vorgenannte thermoplastische Harz, das auf 190 ºC erwärmt und geschmolzen war, wurde zwischen das Außenschichtmaterial und die obere Form durch eine in der oberen Form vorgesehene Harzleitung 7 geführt (Fig. 3A). Als der Spalt 25 mm erreichte, wurde die Harzzufuhr eingestellt.
- Beim weiteren Anheben der unteren Form 2 wurde das schmelzflüssige Harz zum Fließen gebracht, um den Formhohlraum zu füllen (Fig. 3B). Danach wurde die Harzschmelze gepreßt und geformt. Zum Abschluß betrug der Spalt zwischen der oberen und unteren Form 3,0 mm. Nach Pressen und Abkühlen des Harzes für 40 Sekunden wurden die Formen geöffnet, und der mehrschichtige Formartikel wurde aus den Formen entnommen. Das Außenschichtmaterial zeigte keine Falte oder Bruchstelle und fühlte sich hochgualitativ und weich an, und die Kanten des Außenschichtmaterials waren in die Rillen des Formartikels so eingebettet, daß der Artikel ein gutes Aussehen hatte.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen
Formartikels mit einem thermoplastischen Harzkörper und einem
auf einen Teil des Harzkörpers laminierten
Außenschichtmaterial, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
aufweist:
a) Zuführen eines Außenschichtmaterials (9) zwischen
eine nicht geschlossene obere und untere Form (1,
b) Fixieren des Außenschichtmaterials (9) an der
unteren Form (2) durch Ansaugen;
c) Zuführen einer Schmelze aus einem thermoplastischen
Harz (8) zwischen das Außenschichtmaterial (9) und
die obere Form (1);
d) Schließen der oberen und unteren Form (1, 2); und
e) Pressen der Formen (1, 2) unter Abkühlung, um den
Artikel zu formen,
wobei das Außenschichtmaterial (9) so zugeführt wird,
daß Kanten des Außenschichtmaterials (9) an vorstehende
Teile (3) angepaßt sind, die auf einer Oberfläche der
unteren Form (2) gebildet sind, und die Kanten des
Außenschichtmaterials (9) über Lücken (4) angesaugt
werden, die an den vorstehenden Teilen (3) oder ihren
Fußteilen münden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der vorstehenden Teile (3) eine Breite von 1 bis
10 mm an seinem Fußteil hat, und eine hochstehende Kante
von ihm eine Neigung von mindestens 3 Grad zu der Ebene
der unteren Form (2) hat.
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