DE102005029584A1

DE102005029584A1 - Verfahren zur Herstellung eines Schaumformkörpers

Info

Publication number: DE102005029584A1
Application number: DE102005029584A
Authority: DE
Inventors: Hannes Lüdtke
Original assignee: INTIER AUTOMOTIVE INTERIORS GM; INTIER AUTOMOTIVE INTERIORS GmbH
Current assignee: Magna Interiors Management GmbH
Priority date: 2005-06-25
Filing date: 2005-06-25
Publication date: 2007-01-04
Also published as: DE112006002357A5; WO2007000132A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Schaumformkörpers (6) in einem Schäumformwerkzeug (1), wobei ein durch das Schaumformwerkzeug (1) gebildeter Hohlraum (3) mit einem geeigneten Schaummaterial (4) mit einer geschlossenporigen Außenhaut ausgeschäumt wird, wird nach dem Aushärten des Schaummaterials (4) der ausgeschäumte Hohlraum (3) druckbeaufschlagt, bevor der Schaumformkörper (6) entnommen wird. Vor dem Ausschäumen wird ein Träger (2) in das Schäumformwerkzeug (1) eingebracht. Ein gasförmiges oder flüssiges Druckmedium wird zur Druckbeaufschlagung in den Hohlraum (3) eingebracht. Die Druckbeaufschlagung wird schrittweise oder kontinuierlich bis zu einem vorgegebenen Maximaldruck gesteigert. Auf den Träger (2) wird eine auf die Druckbeaufschlagung des Hohlraums (3) abgestimmte Gegenkraft ausgeübt. Die Hohlräume (3) von zwei benachbart angeordneten Schäumformwerkzeugen (1), wobei die jeweiligen Träger (2) miteinander in Wirkverbindung stehen, können gleichzeitig und gleichmäßig druckbeaufschlagt werden, so dass jeweils ein (2) Träger einer Verlagerung des anderen Trägers (2) entgegenwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumformkörpers mit einer geschlossenporigen Außenhaut in einem Schäumformwerkzeug, wobei ein geeignetes Schaummaterial in einen in dem Schäumformwerkzeug gebildeten Hohlraum eingebracht und aufgeschäumt wird.

Es ist bekannt, beispielsweise Dekorformteile für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen aus geeigneten Kunststoffschäumen herzustellen oder einen formgebenden Träger mit einem Kunststoffschaum zu überziehen, um eine ansprechende Oberflächengestaltung und Haptik des für die Innenverkleidung des Kraftfahrzeugs verwendeten Dekorformteils zu ermöglichen.

Es sind Integralschäume bekannt, deren Oberfläche während des Abbindens des Schaums durch den Kontakt mit dem Schäumformwerkzeug eine Haut ausbilden, welche eine geschlossene und widerstandsfähige Oberfläche bildet. Derartige Integralschäume ermöglichen die Herstellung eines Schaumformkörpers mit im Wesentlichen einem einzigen Verfahrensschritt.

Es ist ebenfalls bekannt, zunächst eine der sichtbaren Außenseite des Dekorformteils angepasste Haut anzufertigen und diese in geeigneter Weise in den Hohlraum des Schäumformwerkzeugs einzulegen, bevor der Hohlraum aufgeschäumt wird. Durch eine geeignete Wahl der zweckmäßigerweise verschiedenen Materialien für die geschlossene und widerstandsfähige Außenhaut sowie für das zum Ausschäumen verwendete Schaummaterial lassen sich die oftmals gegensätzlichen Anforderungen an eine widerstandsfähige Außenhaut in Verbindung mit einen darunter angeordneten weichen Bereich erfüllen.

Die getrennte Herstellung einer Außenhaut ist mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden. Werden Integralschäume verwendet, so muss die Außenhaut während des Abbindens des Integralschaums von diesem gebildet und anschließend aus dem Schäumformwerkzeug entnommen werden. Während dies bei kleinen Dekorformteilen mit einer im Wesentlichen glatten Oberfläche seit längerem erfolgreich durchgeführt werden kann, eignen sich die bekannten Herstellungsverfahren bislang nicht zur Herstellung von größeren Dekorformteilen, insbesondere wenn deren Oberfläche nicht glatt ist.

So werden beispielsweise Instrumententafeln bislang nicht in nennenswertem Umfang aus einem Integralschaum hergestellt, da Instrumententafeln eine vergleichsweise komplexe Formgebung aufweisen und deren Oberfläche oftmals eine Narbung zeigt, welche beispielsweise die Oberfläche von natürlichem Leder imitieren soll. Es hat sich gezeigt, dass derart großflächige Schaumformkörper auch bei Verwendung eines Trennmittels oftmals an dem Schäumformwerkzeug anhaften und regelmäßig nur unter Aufwendung von großen Kräften entnommen werden können. Darüber hinaus führt jeder unvorhergesehene Kontakt der Außenhaut des Integralschaumformkörpers mit der oftmals scharfkantigen und abrasiven Narbung an der Innenseite des Schäumformwerkzeugs zu einer Beschädigung der Oberfläche. Insbesondere bei Dekorformteilen für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen führen sichtbare Beschädigungen der Außenhaut des Dekorformteils dazu, dass dieses nicht mehr verwendet werden kann und damit wertlos geworden ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demzufolge, ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumformkörpers so auszugestalten, dass der Schaumformkörper möglichst einfach herstellbar ist und sich in einfacher Weise aus dem Schäumformwerkzeug entnehmen lässt, um die Gefahr einer sichtbaren Beschädigung der Oberfläche des Schaumformkörpers zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass nach dem Aushärten des Schaummaterials der ausgeschäumte Hohlraum druckbeaufschlagt wird, bevor der Schaumformkörper entnommen wird. Auf Grund der geschlossenporigen Außenhaut des Schaumformkörpers führt eine Druckbeaufschlagung in dem aufgeschäumten Hohlraum zu einem Zusammendrücken des Schaumformkörpers und bewirkt dadurch auch eine Ablösung der Außenhaut des Schaumformkörpers von dem umgebenden Schäumformwerkzeug.

Die Druckbeaufschlagung kann sowohl bei der Verwendung von Integralschäumen als auch bei der Verwendung von einer in einem vorangehenden Verfahrensschritt erzeugten und in dem Hohlraum angeordneten Außenhaut erfolgen, da der Schaumformkörper lediglich eine geschlossene Oberfläche aufweisen muss, um bei der Druckbeaufschlagung komprimiert zu werden. Es ist für das Verfahren unerheblich, ob diese geschlossene Außenhaut während des Ausschäumens gebildet oder in einem getrennten Verfahrensschritt erzeugt und anschließend mit dem Schaummaterial verbunden wird. Es können auch weitere Materialschichten an der geschlossenen Außenhaut anhaften oder mit dieser verbunden sein, wie beispielsweise Farbschichten oder Lackschichten, die vor dem Ausschäumen des Hohlraums auf der Innenseite des Schäumformwerkzeugs aufgetragen wurden und sich während des Ausschäumens und Abbindens des Schaummaterials mit der Außenhaut verbinden.

Selbst wenn noch nicht alle Bereiche der Außenhaut des Schaumformkörpers sich vollständig von dem Schäumformwerkzeug abgelöst haben, so führt die Druckbeaufschlagung zu einer erheblichen Verminderung des Anpressdrucks des in dem Hohlraum aufgeschäumten Schaummaterials an das Schäumformwerkzeug und verringert dadurch die für eine Entnahme des Schaumformkörpers aus dem Schäumformwerkzeug aufzuwendende Kraft. Bei einer ausreichenden Druckbeaufschlagung wird der Schaumformkörper so weit zusammengedrückt, dass kein Eingriff mehr zwischen seiner Außenhaut und der Narbung des Schäumformwerkzeugs besteht.

Unabhängig von der Verwendung eines Integralschaums oder einer gesondert angefertigten Außenhaut erleichtert eine Druckbeaufschlagung des aufgeschäumten Hohlraums insbesondere bei geringfügigen Hinterschneidungen oder sehr kleinen Entformungswinkeln die Entnahme des Schaumformkörpers aus dem Schäumformwerkzeug. Es ist dabei nicht in allen Fällen erforderlich, dass die Außenhaut bereits vollständig von dem Schäumformwerkzeug abgelöst wurde, da bereits durch eine bereichsweise Ablösung der Außenhaut bzw. Verminderung des Anpressdrucks des aufgeschäumten Schaumformkörpers an das Schäumformwerkzeug die vollständige Entformung und Entnahme des Schaumformkörpers erleichtert wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor dem Ausschäumen ein Träger in das Schäumformwerkzeug eingebracht wird und der durch den Träger und das Schäumformwerkzeug gebildete Hohlraum ausgeschäumt und nach dem Aushärten des Schaummaterials druckbeaufschlagt wird, bevor der Träger mit dem aufgeschäumten Schaummaterial entnommen wird. Insbesondere bei größeren Dekorformteilen für die Innenverkleidung eines Kraftfahrzeugs ist es üblich, einen Träger aus einem formgebenden, stabilen Material mit einem Überzug aus Schaumstoff zu verbinden, dessen sichtbare Außenseite eine geschlossene und widerstandsfähige Oberfläche aufweist. Beispielsweise lässt sich erfindungsgemäß bei den bekannten Herstellungsverfahren derartiger Instrumententafeln die Entformung und Entnahme des in dem Schäumformwerkzeug angeordneten Trägers mit dem damit verbundenen Schaumformkörper erleichtern. Auf diese Weise können auch komplex gestaltet Instrumententafeln unter Verwendung eines Integralschaums hergestellt werden, ohne dass die gesonderte Anfertigung einer in das Schäumformwerkzeug einzulegenden Außenhaut erforderlich wird. Darüber hinaus weisen Instrumententafeln oftmals geringfügige Hinterschneidungen und geringe Entformungswinkel auf, so dass unabhängig von dem verwendeten Schaummaterial eine Entnahme derartiger Schaumformkörper samt der damit verbundenen Träger erleichtert wird.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass ein gasförmiges bzw. ein flüssiges Druckmedium zur Druckbeaufschlagung in den Hohlraum eingebracht wird. Das verwendete Druckmedium könnte im einfachsten Fall Luft sein, die am Rand des Schaumformteils zwischen dem Träger und dem Schäumformwerkzeug in den Hohlraum eingeblasen wird. Durch eine geeignete Vorgabe der Strömungsrichtung und des Einströmungsdrucks kann versucht werden, einen Spalt zwischen dem Schäumformwerkzeug und der daran anliegenden Außenhaut des Schaumformkörpers zu erzeugen und die Ablösung des Schaumformkörpers von dem Schäumformwerkzeug zu unterstützen. Anstelle von Druckluft kann auch jedes andere geeignete gasförmige oder flüssige Druckmedium verwendet werden. Neben den mechanischen Eigenschaften des Druckmediums, wie beispielsweise dessen Kompressibilität oder Kriechvermögen, sollten auch die abrasiven oder chemischen Eigenschaften berücksichtigt werden, so dass keine unerwünschte Beeinträchtigung der Außenhaut des Schaumformkörpers, beispielsweise durch chemische Reaktionen etc., zu befürchten ist.

Einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zu Folge ist vorgesehen, dass die Druckbeaufschlagung schrittweise oder kontinuierlich bis zu einem vorgegebenen Maximaldruck gesteigert wird. Insbesondere bei einem zunächst noch bestehenden Eingriff der Außenhaut in die Narbung des Schäumformwerkzeugs ist es vorteilhaft, beginnend mit einer zunächst geringen Druckbeaufschlagung eine kontrolliert ansteigende Druckbeaufschlagung durchzuführen. Auf diese Weise wird ein schlagartiges Ablösen großflächiger Bereiche der Außenhaut vermieden, was zu einer unerwünschten Beschädigung der Außenhaut während des Ablösevorgangs führen könnte. Auch kann die Druckbeaufschlagung in Abhängigkeit von der Formgebung des Schaumformkörpers angepasst und gesteuert werden, um durch einen langsamen Druckaufbau bei komplexen Formgebungen eine gleichmäßige Druckverteilung entlang der Außenhaut zu begünstigen.

Um einer unbeabsichtigten Verlagerung des Trägers im Schäumformwerkzeug entgegenzuwirken ist vorgesehen, dass auf den Träger eine auf die Druckbeaufschlagung des Hohlraums abgestimmte Gegenkraft ausgeübt wird. Üblicherweise verwendete Haltevorrichtungen, mit welchen der Träger bei bekannten Herstellungsverfahren in dem Schäumformwerkzeug gehalten und anschließend daraus entnommen wird, sind nicht ohne weiteres dafür ausgelegt, den durch die zusätzliche Druckbeaufschlagung erzeugten Kräften standzuhalten. Einer Verlagerung des Trägers wird deshalb durch die zusätzlich ausgeübte Gegenkraft entgegengewirkt, um eine unerwünschte Bewegung des Schaumformkörpers während der Druckbeaufschlagung und der dadurch bewirkten allmählichen Ablösung der Außenhaut von dem Schäumformwerkzeug auszuschließen und dadurch die Gefahr einer sichtbaren Beschädigung der Außenhaut zu verringern.

Es ist vorgesehen, dass durch die Druckbeaufschlagung des Hohlraums eine Zylinder-Kolbeneinrichtung oder eine Membrane betätigt wird, mit welcher die Gegenkraft auf den Träger ausgeübt wird. Auf diese Weise könnte mit einfachen Mitteln sichergestellt werden, dass die durch die Druckbeaufschlagung auf den Träger ausgeübten Kräfte durch eine identische Gegenkraft kompensiert werden können.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Hohlräume von zwei benachbart angeordneten Schäumformwerkzeugen gleichzeitig und gleichmäßig druckbeaufschlagt werden und die jeweiligen Träger miteinander in Wirkverbindung stehen, so dass jeweils ein Träger einer Verlagerung des anderen Trägers entgegenwirkt. Zusätzliche Vorrichtungen zur Steuerung und Ausübung eine auf den Träger ausgeübten Gegenkraft sind dann nicht erforderlich.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens wird nachfolgend näher erläutert, welches in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:
1 ein Schäumformwerkzeug und einen darin angeordneten Träger, die einen Hohlraum bilden, in welchen bereits ein zum Ausschäumen verwendetes Schaummaterial eingefüllt wird,
2 das in 1 dargestellte Schäumformwerkzeug nach dem vollständigen Abbinden und Verhärten des Schaummaterials,
3 eine beginnende Druckbeaufschlagung des Hohlraums in dem Schäumformwerkzeug,
4 einen vollständig druckbeaufschlagten Hohlraum in dem Schäumformwerkzeug und
5 die Entnahme des Trägers mit dem damit verbundenen Schaumformkörper aus dem Schäumformwerkzeug.
In den 1–5 wird anschaulich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Ein Schäumformwerkzeug 1 und ein darin angeordneter Träger 2 bilden einen Hohlraum 3. Der Träger 2 bildet die Grundform für eine Instrumententafel, die zur Verbesserung der Optik und der Haptik mit einem Schaummaterial überzogen werden soll. In den Hohlraum 3 wird ein Schaummaterial 4 eingefüllt und aufgeschäumt.
2 zeigt eine Momentaufnahme nach dem vollständigen Abbinden und Verhärten des Schaummaterials 4 in dem Hohlraum 3. Das verwendete Schaummaterial 4 ist ein Integralschaum, der während des Abbindevorgangs an der Kontaktfläche zu einer Innenseite 5 des Schäumformwerkzugs 1 verhärtet und eine geschlossene und widerstandsfähige Außenhaut für einen Schaumformkörper 6 bildet. Die Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1 ist mit einer Narbung versehen, die eine natürlichem Ledermaterial ähnelnde Oberflächengestaltung der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 bewirkt.
Würde anstelle des Integralschaums ein anderes Schaummaterial 4 verwendet werden, so könnte in einem zusätzlichen vorausgehenden Verfahrensschritt das gesonderte Herstellen einer geschlossenen Außenhaut aus gegebenenfalls anderem Material erforderlich werden. Die geschlossene Außenhaut müsste dann vor dem Einbringen und Aufschäumen des verwendeten Schaummaterials 4 an der Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1 angeordnet werden.
Vor einer Entformung und Entnahme des mit dem Träger 2 verbundenen Schaumformkörpers 6 aus dem Schäumformwerkzeug 1 wird die gesamte Anordnung in eine nicht dargestellte Druckkammer gebracht. Der den Schaumformkörper 6 enthaltende Hohlraum 3 wird durch Einbringen eines geeigneten Druckmittels druckbeaufschlagt. Die Druckbeaufschlagung bewirkt ein zunehmendes Zusammendrücken des Schaumformkörpers 6 in dem Hohlraum 3 und führt zu einer allmählichen Ablösung der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 von der Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1. Da diese Ablösebewegung des Schaumformkörpers 6 im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1 erfolgt ist eine sichtbare Beschädigung der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 nahezu ausgeschlossen.
Bei einer langsam zunehmenden Druckbeaufschlagung lösen sich zunächst Randbereiche des Schaumformkörpers 6 von dem Schäumformwerkzeug 1 (3), bis zunehmend größere Bereiche der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 sich von dem Schäumformwerkzeug 1 abheben und schließlich ein durchgehender Spalt zwischen der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 und dem Schäumformwerkzeug 1 entsteht (4). Durch geeignete Trennmittel auf der Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1 und Bindemittel auf der Außenseite des Trägers 2 wird sichergestellt, dass sich der Schaumformkörper 6 bevorzugt, beziehungsweise ausschließlich von dem Schäumformwerkzeug 1 und nicht von dem Träger 2 löst.
Sobald ein ausreichender Spalt zwischen der Außenhaut des Schaumformkörpers 6 und der Innenseite 5 des Schäumformwerkzeugs 1 erzeugt wurde und damit eine vollständige Entformung des Schaumformkörpers 6 aus dem Schäumformwerkzeug 1 stattgefunden hat, kann damit begonnen werden, den Träger 2 samt dem damit verbundenen Schaumformkörper 6 aus dem Schäumformwerkzeug 1 zu entnehmen, wie es in 5 dargestellt ist. Um ein unerwünschtes Ausdehnen des Schaumformkörpers 6 während der Entnahme des Trägers 2 aus dem Schäumformwerkzeug 1 zu verhindern wird der erzeugte Druck während der Entnahme des Trägers 2 bis vorzugsweise zu seiner vollständigen Entnahme aus dem Schäumformwerkzeug 1 aufrechterhalten.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Schaumformkörpers mit einer geschlossenporigen Außenhaut in einem Schäumformwerkzeug, wobei ein geeignetes Schaummaterial in einen in dem Schäumformwerkzeug gebildeten Hohlraum eingebracht und aufgeschäumt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aushärten des Schaummaterials (4) der ausgeschäumte Hohlraum (3) druckbeaufschlagt wird, bevor der Schaumformkörper (6) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausschäumen ein Träger (2) in das Schäumformwerkzeug (1) eingebracht wird und der durch den Träger (2) und das Schäumformwerkzeug (1) gebildete Hohlraum (3) aufgeschäumt und nach dem Aushärten des Schaummaterials (4) druckbeaufschlagt wird, bevor der Träger (2) mit dem aufgeschäumten Schaummaterial (4) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasförmiges Druckmedium zur Druckbeaufschlagung in den Hohlraum (3) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Druckmedium zur Druckbeaufschlagung in den Hohlraum (3) eingebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung schrittweise oder kontinuierlich bis zu einem vorgegebenen Maximaldruck gesteigert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Träger (2) eine auf die Druckbeaufschlagung des Hohlraums (3) abgestimmte Gegenkraft ausgeübt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckbeaufschlagung des Hohlraums (3) eine Zylinder-Kolbeneinrichtung oder eine Membrane betätigt wird, mit welcher die Gegenkraft auf den Träger (2) ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräume (3) von zwei benachbart angeordneten Schäumformwerkzeugen (1) gleichzeitig und gleichmäßig druckbeaufschlagt werden und die jeweiligen Träger (2) miteinander in Wirkverbindung stehen, so dass jeweils ein (2) Träger einer Verlagerung des anderen Trägers (2) entgegenwirkt.