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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Dichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, die ein mit einer reibungsvermindernden Oberfläche versehenes Formteil aufweist. Das Formteil wird in einem Spritzgießprozess hergestellt. Dabei wird eine Spritzgießmasse, die aus einem elastomeren Werkstoff besteht, bei einer vorgegebenen Temperatur und mit einem vorgegebenen Druck in das Spritzgießwerkzeug eingeführt. Nach Abkühlen der Spritzgießmasse wird das erstarrte Formteil aus dem Spritzgießwerkzeug entnommen.
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Dichtungen mit Formteilen werden beispielsweise zur Abdichtung einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs verwendet. Die Formteile können dabei zur Verbindung von mehreren Dichtungsprofilen herangezogen werden oder im Bereich unstetiger Karosserieverläufe die Dichtigkeit gewährleisten. Des Weiteren ist es im Bereich einer heb- und senkbaren Fensterscheibe eines Kraftfahrzeugs erforderlich, eine geringe Reibung zwischen dem Formteil und der angrenzenden beweglichen Fensterscheibe zu ermöglichen. Diese geringe Reibung kann durch eine reibungsvermindernde Oberfläche des Formteils erreicht werden, welche herkömmlicherweise durch eine Gleitschicht, beispielsweise eine Flockschicht aus Kunstfasern, gebildet wird. Zur Fixierung der Gleitschicht an dem Formteil ist es bekannt, eine Klebstoffschicht auf das fertige Formteil aufzutragen, um anschließend die Gleitschicht aufzukleben.
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Eine Dichtung für Fensterschächte in Fahrzeugtüren mit absenkbaren Fensterscheiben ist aus der
DE 44 43 794 C2 bekannt. Die Dichtung weist Dichtlippen auf, die mit einem Textilbelag mit einem textilen Träger versehen sind. Der textile Träger weist auf der im montierten Zustand der Fensterscheibe zugewandten Oberfläche gleichmäßig verteilte Endlosfilamente auf. Zur Fixierung ist der Textilbelag auf die Oberfläche der Dichtlippen aufgeklebt.
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Weiterhin beschreibt die
DE 34 14 505 C2 ein Verfahren zum Herstellen eines beflockten, porösen, aus einer Klebstoffschicht und einer Kunstfaserschicht bestehenden, flexiblen Textilflächengebildes. Das Verfahren sieht vor, dass eine dünne Klebstoffschicht nicht haftend von einer Trägerfläche aufgenommen wird und elektrostatisch präparierte Kunstfasern in die Klebstoffschicht eingeflockt werden. Anschließend wird das Flächengebilde getrocknet und kalandriert. Nach weiterer Behandlung mit anschließendem Trocken- und Fixierprozeß erfolgt eine Absaugung der überschüssigen Materialreste. Abschließend wird die Trägerfläche von dem auf diese Weise hergestellten textilen Flächengebilde aus Klebstoff und Kunstfasern getrennt.
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Darüber hinaus offenbart die
EP 0 154 121 A1 ein Verfahren zum Herstellen von Dichtungsstreifen und ähnlichen Profilsträngen aus Kautschuk und kautschukartigen Elastomeren. Die Dichtungsstreifen weisen einen Belagstreifen auf, der aus einem Kunststoff oder einem textilen Gewebe besteht und eine Zone erhöhter Gleitfähigkeit bildet. Der demzufolge eine reibungsvermindernde Oberfläche darstellende Belagstreifen wird beim Extrudieren der Dichtungsstreifen mit diesen verbunden.
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Ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus thermoplastischen Werkstoffen wird in der
DD 292 875 A5 beschrieben. Das Verfahren sieht vor, den sich aus einem Kernmaterial und einem Hüllmaterial zusammensetzenden Verbundkörper durch Spritzgießen zu fertigen. Zu diesem Zweck wird das beispielsweise aus Polyamid 6 mit einem reibungsvermindernden Zusatz wie Graphitpulver bestehende Hüllmaterial in flächiger Form in eine Spritzgießform eingelegt und anschließend das beispielsweise ebenfalls aus Polyamid 6 bestehende Kernmaterial eingespritzt.
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Weiterhin offenbart die
EP 0 644 225 B1 ein Verfahren zur Herstellung von Verbundgegenständen, die sich aus einer harten und einer weichen Komponente zusammensetzen. Die harte Komponente basiert auf einem thermoplastischen Polyester, wohingegen die weiche Komponente ein Vulkanisat ist. Bei einem solchen Verbundgegenstand kann es sich um einen Dichtungsrahmen, ein verstärktes Gummiprofil oder Dichtungen, insbesondere Wellendichtringe, handeln. Das Verfahren sieht vor, dass der thermoplastische Polyester über aliphatische Doppelbindungen verfügt und das Vulkanisat eine spezielle Kautschukzusammensetzung ist, die im Kontakt mit dem thermoplastischen Polyester vulkanisiert wird. Die Verbundgegenstände können in einem zweistufigen Prozeß hergestellt werden, wobei zunächst ein steifes Formteil durch Spritzgießen oder Extrudieren hergestellt und anschließend mit Kautschuk durch Pressen, Spritzgießen oder Extrudieren beaufschlagt wird. Der zur Bildung der harten Komponente eingesetzte Polyester kann eine hohe Wärmebeständigkeit, gute Lösemittelbeständigkeit, ein ausgezeichnetes Gleitreibungsverhalten und eine geringe Wasseraufnahme besitzen und im Außenbereich der Verbundgegenstände Anwendung finden.
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Eine Dekorationsfolie, die sich aus einer Grundfolie und einer durch eine Harzschicht gebildeten Haftschicht zusammensetzt, sowie ein Verfahren zum Dekorieren in der Form beim Spritzgießen offenbart die
DE 601 02 944 T2 . Das Verfahren sieht vor, die Dekorationsfolie herzustellen und anschließend in den Raum zwischen zwei Gießformhälften einzubringen. Die Gießformhälften werden dann festgeklammert, und sodann wird ein Harz in die durch die Gießformhälften gebildete Form eingespritzt, und zwar derart, dass das Harz mit der Haftschicht der Dekorationsfolie in Kontakt kommt. Nach dem Erstarren des eingespritzten Harzes und dem stoffschlüssigen Verbinden der Dekorationsfolie mit dem eingespritzten Harz ergibt sich ein Dekorationsformteil, das nach dem Trennen der Gießformhälften aus den Form entnommen werden kann.
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Ein streifenartiges Dichtungsprofil, das einen aus einem elastomeren Werkstoff bestehenden Grundkörper aufweist, wird ferner in der
DE 40 35 658 C2 beschrieben. Der Grundkörper ist mit einer reibungsvermindernden, als dünne Kunststoff-Folie ausgebildeten, fest haftenden Gleitschicht überzogen. Der Grundkörper und die Gleitschicht sind durch eine Trägerschicht voneinander getrennt, die aus einem geschäumten, elastischen Kunststoff besteht. Die Trägerschicht und die Gleitschicht sind durch eine Kleberschicht miteinander verbunden. Ferner sind die Trägerschicht und der Grundkörper durch eine Kleberschicht miteinander verbunden. Die Gleitschicht kann aus Polytetrafluorethylen, Polyolefin, vorzugsweise Polyethylen oder Polypropylen, Polyamid oder Polyacrylat bestehen. Die Trägerschicht kann aus geschäumtem Polyacrylat, Polyethylen, Vinylacetat, Polyurethan oder einer Mischpolymerisation der vorgenannten Stoffe bestehen. Der Grundkörper besteht aus Gummi, insbesondere Moosgummi, Pressgummi oder Weichgummi. Die Kleberschicht kann ein Schmelzkleber auf Basis von Acrylat oder ein Kontakt- oder Haftschmelzkleber auf Basis von Acrylat oder Polyurethan sein. Die eine erhöhte Gleitfähigkeit begründende Gleitschicht ist nicht unmittelbar an dem elastomeren Grundkörper, sondern unter Zwischenanordnung der aus geschäumtem Kunststoff bestehenden Trägerschicht befestigt, so dass aufgrund der leicht verformbaren Trägerschicht auch bei Biegungen des Dichtungsprofils eine Faltenbildung oder teilweise Ablösung weitgehend unterbunden wird und der Trägerschicht demnach eine elastische Ausgleichsfunktion zukommt.
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Als nachteilig hat es sich bei den bekannten Herstellungsverfahren erwiesen, dass nach der Herstellung eines Formteils der Dichtung als weitere Schritte das Aufbringen einer Klebstoffschicht sowie das anschließende Aufbringen einer reibungsvermindernden Schicht und zum Teil zusätzliche Fixiermaßnahmen erforderlich sind. Dies erfordert einen umfangreichen Einsatz von Maschinen und Personal, der zu relativ hohen Fertigungskosten führt. Zudem stellt sich die Fixierung der reibungsvermindernden Oberfläche bei gekrümmt geformten Formteilen, beispielsweise mit dreidimensionaler Kontur, schwierig dar, da die Fixierung oft durch Aufdrücken oder Anrollen erfolgt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, die ein mit einer reibungsvermindernden Oberfläche versehenes Formteil aufweist, zu schaffen, das eine einfache und kostengünstige Fertigung unter Berücksichtigung der vielfältigen geometrischen Ausbildungen der Formteile ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, während des Spritzgießvorganges zur Fertigung des Formteils der Dichtung ein in das Spritzgießwerkzeug eingelegtes und mit einer reibungsvermindernden Oberfläche versehenes Band zu hinterspritzen. Das Band kann so entsprechend den geforderten Eigenschaften hinsichtlich Aufbau, Dicke, Material, Elastizität und Oberflächenbeschaffenheit vor dem Spritzgießprozess separat gebildet werden. Aufgrund der stoffschlüssigen Verbindung des Bandes mit der Spritzgießmasse und damit mit dem Formteil ist eine nachträgliche Aufbringung der reibungsvermindernden Oberfläche hinfällig, so dass eine einfache Fertigung mit einem nur wenige Arbeitsschritte umfassenden Verfahren möglich ist.
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Vor dem Spritzgießvorgang wird das Band in das Spritzgießwerkzeug eingelegt und fixiert, beispielsweise mittels eines Vakuums. Das Band kann dabei derart in dem Spritzgießwerkzeug zu liegen kommen, dass seine reibungsvermindernde Oberfläche an einem Werkzeugteil des Spritzgießwerkzeugs anliegt. Anschließend wird die heiße Spritzgießmasse in das Spritzgießwerkzeug eingeführt, wodurch das eingelegte Band hinterspritzt wird. Hierbei wird die heiße Spritzgießmasse das Band erwärmen oder anschmelzen und sich beim Abkühlen fest mit dem Band verbinden. So entsteht bereits durch den Spritzgießprozess ein mit einer reibungsvermindernden Oberfläche versehenes Formteil, beispielsweise für die Dichtung eines Kraftfahrzeugs.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Band um ein sogenanntes Flockband. Dieses gestaltet sich üblicherweise derart, dass eine folienartige Grundschicht mit einer Beflockung, beispielsweise Polymerflocken, versehen ist. Die Beflockung ist über eine Klebstoffschicht an der Grundschicht fixiert.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, geringe Fertigungskosten, eine gute Qualität der reibungsvermindernden Oberfläche und eine zuverlässige Befestigung der reibungsvermindernden Oberfläche an dem Formteil der Dichtung erzielen.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auch gekrümmt geformte Formteile einfach, dauerhaft und in allen Bereichen lagegenau mit der reibungsvermindernden Oberfläche versehen werden können.
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Das Band weist eine Grundschicht, eine Deckschicht und eine zwischen der Grundschicht und der Deckschicht angeordnete Klebstoffschicht auf, wobei die Grundschicht während des Spritzgießprozesses stoffschlüssig mit der Spritzgießmasse verbunden wird und die Deckschicht die reibungsvermindernde Oberfläche bildet. Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich mit einem derart gestalteten Band zweckmäßig durchführen, da die Grundschicht einerseits als Trägermaterial für die Klebstoffschicht und Deckschicht und andererseits als Bindeglied zur Fixierung des Bandes an dem Formteil dient. So können die einzulegenden Bänder vorab separat in großen Mengen und mit unterschiedlichen Eigenschaften leicht hergestellt werden, um dann entsprechend den Anforderungen hinsichtlich der Reibungsverminderung und Dichtfunktion ausgewählt und in das Spritzgießwerkzeug eingelegt zu werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Deckschicht durch eine Faserschicht gebildet wird, wobei die Faserschicht vorzugsweise Fasern einer Länge von ca. 0,1 mm bis ca. 0,8 mm aufweist. Als Fasern können grundsätzlich Kunst- oder Naturfasern verwendet werden.
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Vorteilhafterweise enthalten die Fasern Polyester, um so eine gute Fixierung in der Klebstoffschicht zu erreichen.
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Alternativ kann die Deckschicht durch eine Lackschicht oder eine, insbesondere einkomponentige, Gleitfolie gebildet werden. Dadurch können ebenfalls geeignete Gleiteigenschaften der reibungsvermindernden Oberfläche zur Verfügung gestellt werden.
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Um eine gezielte Anpassung des Bandes an die Kontur der Werkzeugteile des Spritzgießwerkzeugs zu erreichen, wird erfindungsgemäß die Grundschicht vor dem Einlegen des Bandes in das Spritzgießwerkzeug durch Warmumformen mit einer vorbestimmten Form versehen. Diese Form kann entsprechend der Kontur der Werkzeugteile ausgebildet sein.
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Zweckmäßigerweise weist die Grundschicht eine Dicke von ca. 1,0 mm auf. Eine derartige Grundschicht eignet sich für das Warmumformen und stellt eine verstärkte Trägerschicht dar. Alternativ oder zusätzlich kann eine verstärkte Trägerschicht durch einen spritzgegossenen Einleger, der die geforderte dreidimensionale Kontur aufweist, gebildet werden. Das Flockband wird in diesem Fall mit dem Einleger stoffschlüssig verbunden, und anschließend wird der Einleger zusammen mit dem Flockband in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet und hinterspritzt.
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Für die Grundschicht sollte ein Material ausgewählt werden, welches unter Berücksichtigung der Verfahrensbedingungen, wie zum Beispiel Temperatur und Druck, und insbesondere im Hinblick auf den Werkstoff der Spritzgießmasse geeignet ist, den Stoffschluß zwischen der Grundschicht und der Spritzgießmasse herzustellen. Zweckmäßigerweise umfasst die Grundschicht Polyolefin.
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Die sich durch das Vorsehen von Grundschicht, Deckschicht und Klebstoffschicht ergebende Sandwichbauweise kann in Bedarfsfall durch ein Band ersetzt werden, dass aus einem im wesentlichen homogenen Werkstoff besteht.
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Zur Gewährleistung eines praxisgerechten Spritzgießprozesses umfasst die Spritzgießmasse vorteilhafterweise Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM). Alternativ kann die Spritzgießmasse ein thermoplastisches Elastomer (TPE), vorzugsweise ein vulkanisiertes thermoplastisches Elastomer (TPV), beinhalten. Von Vorteil ist es ferner, wenn die zweckmäßigerweise aus TPE oder TPV bestehende Spritzgießmasse beim Einführen in das Spritzgießwerkzeug eine Temperatur im Bereich von ca. 160°C bis ca. 260°C, vorzugsweise im Bereich von ca. 190°C bis ca. 210°C, aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigen schematisch:
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1 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug vor einem Spritzgießprozess in geöffneter Stellung mit einem eingelegten Band;
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2 einen Schnitt durch ein Formteil der erfindungsgemäßen Dichtung nach dem Spritzgießprozess;
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3 einen Querschnitt durch das Band gemäß 1 und
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4 einen Querschnitt durch das Formteil gemäß der Linie IV-IV in 2.
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1 zeigt ein Spritzgießwerkzeug 7 mit einem ersten Werkzeugteil 9 und einem zweiten Werkzeugteil 10 vor dem Spritzgießprozess zur Herstellung einer Dichtung. In der dargestellten geöffneten Stellung wird als erster Verfahrensschritt ein Band 2 mit dem in 3 gezeigten Aufbau in das erste Werkzeugteil 9 eingelegt.
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Wie aus 3 zu erkennen ist, weist das Band 2 eine Grundschicht 6, eine Klebstoffschicht 5 und eine Deckschicht 4 auf, wobei die Deckschicht 4 eine reibungsvermindernde Oberfläche 3 bildet und als Deckschicht 4 eine Flockschicht mit einer Beflockung aus Polyester-Fasern vorgesehen ist. Die Klebstoffschicht 5 dient zur Fixierung der Deckschicht 4 an der Grundschicht 6. Die Grundschicht 6 hat eine Dicke von ca. 1,0 mm und besteht aus Polyolefin. Die Grundschicht 6 wird als Trägerschicht für die Klebstoffschicht 5 und zur Befestigung des Bandes 2 an dem Formteil 1 der Dichtung verwendet und kann durch einen Einleger zusätzlich verstärkt sein.
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Das Einlegen des Bandes 2 in das erste Werkzeugteil 9 erfolgt derart, dass die Deckschicht 4 zum ersten Werkzeugteil 9 hin ausgerichtet ist und zumindest teilweise auf dem ersten Werkzeugteil 9 im Bereich einer Anlagefläche 11 aufliegt. Daraus ergibt sich, dass die Grundschicht 6 in Richtung des zweiten Werkzeugteils 10 zeigt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Deckschicht 4 und somit die reibungsvermindernde Oberfläche 3 nach dem Spritzgießprozess eine Aussenfläche des Formteils 1 bildet.
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Im weiteren Verfahren wird das Spritzgießwerkzeug 7 in seine geschlossene Stellung gebracht und das Band 2 mittels eines Vakuums an dem ersten Werkzeugteil 9 fixiert. Zur Erzeugung des Vakuums weist das erste Werkzeugteil 9 mehrere Kanäle 12 auf, die mit einer Pumpe 13 verbunden sind. Hierdurch läßt sich ein Unterdruck erzeugen, der das Band 2 zumindest abschnittsweise an das erste Werkzeugteil 9 ansaugt und dadurch passgenau fixiert.
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Nach dem Fixieren des Bandes 2 in dem Spritzgießwerkzeug 7 erfolgt das Einführen einer heißen Spritzgießmasse 8 aus TPE mit einer Temperatur im Bereich von ca. 190°C bis ca. 210°C und unter einem vorbestimmten Druck in den die Form des Formteils 1 bestimmenden Hohlraum des Spritzgießwerkzeugs 7. Die Verfahrensparameter Druck und Temperatur sowie die Materialien der Spritzgießmasse 8 und der Grundschicht 6 sind so gewählt, dass die Spritzgießmasse 8 während des Spritzgießprozesses stoffschlüssig mit der Grundschicht 6 und damit das Band 2 mit dem Formteil 1 verbunden wird. Hierbei wird die Oberfläche der Grundschicht 6 beziehungsweise deren oberflächennaher Bereich durch die heiße Spritzgießmasse 8 so erwärmt oder angeschmolzen, dass ein Stoffschluß zwischen der Grundschicht 6 und der Spritzgießmasse 8 entsteht.
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Ein auf diese Weise geschaffener Materialverbund wird durch das nachfolgende Abkühlen dauerhaft gefestigt. Nach Erstarren der Spritzgießmasse 8 wird das Spritzgießwerkzeug 7 geöffnet und das fertiggestellte Formteil 1 mit der reibungsvermindernden Oberfläche 3 in Form der Deckschicht 4 entnommen.
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Das derart gefertigte Formteil 1 mit aufgebrachtem Band 2 stellt 2 in einem Querschnitt dar. 4 zeigt dazu einen vergrößerten Ausschnitt des zugehörigen Schichtaufbaus. Daraus ist die stoffschlüssige Verbindung zwischen der Grundschicht 6 und der Spritzgießmasse 8 ersichtlich.
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Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Dichtung mit dem Formteil 1 zeichnet sich durch eine einfache und kostengünstige Herstellung aus. Dies liegt insbesondere daran, dass die reibungsvermindernde Oberfläche 3 während des Spritzgießprozesses mit dem durch die Spritzgießmasse 8 zu bildenden Formteil 1 verbunden wird. So entfällt eine nachträgliche Anbringung der reibungsvermindernden Oberfläche 3 auf das Formteil 1. Zudem ist eine passgenaue Anordnung der reibungsvermindernden Oberfläche 3 auf dem Formteil 1 möglich. So wird den unterschiedlichen Anforderungen an das Formteil 1 und deren reibungsvermindernde Oberfläche 3 Rechnung getragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Formteil
- 2
- Band
- 3
- reibungsvermindernde Oberfläche
- 4
- Deckschicht
- 5
- Klebstoffschicht
- 6
- Grundschicht
- 7
- Spritzgießwerkzeug
- 8
- Spritzgießmasse
- 9
- erstes Werkzeugteil
- 10
- zweites Werkzeugteil
- 11
- Anlagefläche
- 12
- Kanal
- 13
- Pumpe