DE102005061451A1 - Production of thermoplastic article with colored decorative comprises applying lacquer coating to female mold in injection molding machine, molding article, leaving gap between it and lacquer layer, and injecting colored material into gap - Google Patents

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Abstract

Production of thermoplastic article (18) with a colored decorative layer uses an injection molding machine (10). A lacquer coating (22) is applied to a female mold (20) and the article is molded, leaving a gap between it and the lacquer layer. A colored decorative material (26) is then injected into the gap. An independent claim is included for use of the method to produce plastic sheet for use in the car industry.

Description

Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Bauteil mit einer farbigen Dekorschicht, als auch ein Verfahren zur Herstellung des Bauteils.The The invention relates to a thermoplastic component with a colored Decorative layer, as well as a method for producing the component.

In zunehmendem Umfang werden auf vielen Gebieten der angewandten Technik Bauteile mit einem metallischen Grundkörper durch gleich dimensionierte Bauteile aus Kunststoff ersetzt. Besondere Bedeutung hat dies beispielsweise im Fahrzeugbau, denn bekanntlich lassen sich mit Bauteilen auf Basis von Kunststoffen erhebliche Gewichtsreduzierungen erzielen und zudem stellen Kunststoffe eine kostengünstige Alternative zu den sonst verwendeten metallischen Werkstoffen dar. Schon aus ästhetischen Gründen wird es häufig notwendig sein, die Bauteile mit einer farbigen Dekorschicht zu überziehen. In der Kunststofftechnik wurden hierzu verschiedene Ansätze entwickelt.In Increasing volumes are used in many fields of applied technology Components with a metallic base body by the same dimensioned Replaced plastic components. This has special significance, for example in vehicle construction, because it is well known to be based on components based on Plastics achieve significant weight reductions and also Plastics make a cost-effective Alternative to the otherwise used metallic materials. Already for aesthetic reasons will it often be necessary to coat the components with a colored decorative layer. Various approaches have been developed in plastics technology.

Der Rohling aus Kunststoff kann schlicht mit einem farbigen Lack überzogen werden. Die Lackierung erfordert jedoch einen gesonderten Arbeitsschritt und dazugehöriges Equipment. Zudem ist das Aufbringen einer farbigen Lackschicht bei stark konturierten Bauteilen verfahrenstechnisch aufwendig.Of the Plastic blank can simply be coated with a colored varnish become. However, the painting requires a separate step and related Equipment. In addition, the application of a colored lacquer layer is included highly contoured components procedurally complex.

Anfang der 80er Jahre wurde das sogenannte Inmould-Coating-Verfahren (IMC-Verfahren) entwickelt, bei dem ein duroplastisches, faserverstärktes Material (SMC) mit einer dünnen Beschichtung zu Dekorzwecken versehen wird. Hierbei wird – vorzugsweise nach der Aushärtung des duroplastischen Materials – zunächst eine Werkzeughälfte der Werkzeugform leicht geöffnet und eine der gewünschten Beschichtungsdicke entsprechende Lackmenge in den entstandenen Hohlraum eingebracht. Durch erneutes Schließen des Formwerkzeugs wird der Lack auf der zu beschichtenden Oberfläche des duroplastischen Materials verteilt und anschließend ausgehärtet. EP 0 123 374 A1 beschreibt beispielhaft ein derartiges Verfahren.In the early 1980s, the so-called in-mold coating process (IMC process) was developed, in which a thermosetting, fiber-reinforced material (SMC) is provided with a thin coating for decorative purposes. Here, preferably after curing of the thermosetting material, a mold half of the tool mold is first slightly opened, and a paint quantity corresponding to the desired coating thickness is introduced into the resulting cavity. By re-closing the mold, the paint is distributed on the surface to be coated of the thermoset material and then cured. EP 0 123 374 A1 describes by way of example such a method.

WO 95/13177A1 beschreibt ein Spritzgussverfahren, bei dem man eine Spritzgießmaschine bereitstellt und in dieser eine Beschichtungsmasse in Form von Kunststofflack einbringt. Die Spritzgießmaschine hat eine Werkzeugform, in der ein thermoplastisches Bauteil bereitstellt und die so ausgelegt ist, dass ein spaltartiger Hohlraum zwischen dem Bauteil und einer benachbarten Fläche der Werkzeugform entsteht. Die Spritzgießmaschine wird zum Einspritzen des Lackes in den Hohlraum veranlasst. Der Lack überzieht anschließend die Oberfläche des thermoplastischen Bauteils.WHERE 95 / 13177A1 describes an injection molding process in which a injection molding machine provides and in this a coating material in the form of plastic paint brings. The injection molding machine has a mold in which a thermoplastic component provides and which is designed so that a gap-like cavity between the component and an adjacent surface of the tool shape is created. The injection molding machine is caused to inject the paint into the cavity. The paint covers subsequently the surface of the thermoplastic component.

Bekannt ist ferner das sogenannte Inmould-Coating-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen mit farbiger Dekorschicht. Zunächst wird eine Lackschicht in eine Werkzeugform eingebracht und anschließend mit einem Thermoplast, zum Beispiel mit PUR, unterformt. Aufgrund der hohen Druck- und Schergeschwindigkeiten beim Einspritzen des Thermoplasts sind die Anforderungen an die Lackschicht jedoch hoch.Known is also the so-called in-mold coating process for the production of components with a colored decorative layer. First, a varnish layer introduced into a mold and then with a thermoplastic, for example with PUR, underformed. Due to the high pressure and shear rates When injecting the thermoplastic are the requirements of the Lacquer layer, however, high.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bereitzustellen, das zumindest einen alternativen, gegebenenfalls auch verbesserten Zugang zu thermoplastischen Bauteilen mit einer farbigen Dekorschicht ermöglicht.Of the The present invention is based on the object, a method provide at least one alternative, if appropriate also improved access to thermoplastic components with a colored decorative layer allows.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Bauteils mit einer farbigen Dekorschicht nach Anspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte:

  • (i) Bereitstellen einer Spritzgieß-Maschine mit einer aus einer Patrize und ersten Matrize zusammensetzbaren Werkzeugform;
  • (ii) Auftragen einer Lackschicht in der ersten Matrize;
  • (iiii) Vor, nach oder während des Schritts (ii): Bereitstellen eines thermoplastischen Bauteils in der Werkzeugform der Spritzgieß-Maschine, wobei die Werkzeugform so ausgebildet ist, dass zwischen dem Bauteil und der an der ersten Matrize haftenden Lackschicht ein Hohlraum verbleibt; und
  • (iv) Einspritzen eines farbigen Dekormaterials in den Hohlraum zwischen dem thermoplastischen Bauteil und der Lackschicht.
This object is achieved by the method for producing a thermoplastic component with a colored decorative layer according to claim 1. The method according to the invention comprises the steps:
  • (i) providing an injection molding machine having a tool mold assemblable from a male and female dies;
  • (ii) applying a paint layer in the first die;
  • (iiii) before, after, or during step (ii): providing a thermoplastic component in the mold of the injection molding machine, the mold being configured to leave a cavity between the component and the resist layer adhered to the first mold; and
  • (iv) injecting a colored decorative material into the cavity between the thermoplastic component and the lacquer layer.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich in einem Arbeitsablauf ein thermoplastisches Bauteil mit einer farbigen Dekorschicht herstellen, dessen Oberfläche mit Lackschicht bedeckt ist. Eine nachträgliche Lackierung entfällt.With the method according to the invention let yourself in a workflow a thermoplastic component with a colored Make decorative layer whose surface covered with varnish layer is. An afterthought Painting is eliminated.

Vorzugsweise erfolgt das Bereitstellen des Bauteils im Schritt (iii) derart, dass unter Verwendung derselben Patrize der Spritzgieß-Maschine jedoch mit einer zweiten Matrize eine für das thermoplastische Bauteil benötigte zweite Werkzeugform bereitgestellt wird. Ferner wird eine Thermoplastmasse in der Spritzgieß-Maschine bereitgestellt und anschließend durch Spritzgießen der Thermoplastmasse in die zweite Werkzeugform das Bauteil hergestellt wird. Die Herstellung des thermoplastischen Bauteils als auch das Aufbringen der farbigen Dekorschicht kann demnach in einem gemeinsamen Arbeitsprozess durchgeführt werden.Preferably the provision of the component takes place in step (iii) that using the same male of the injection molding machine but with a second die one for the thermoplastic component needed second mold is provided. Furthermore, a thermoplastic material in the injection molding machine provided and then by injection molding the thermoplastic material is produced in the second tool mold the component. The production of the thermoplastic component as well as the application The colored decorative layer can therefore be in a joint work process carried out become.

Für das Bauteil kommt jedes thermoplastische Material in Betracht, das eine ausreichende Steifigkeit und Festigkeit für die jeweilige Verwendung des Bauteils aufweist. Eventuell vorhandene Oberflächenstörungen, wie z. B. durch Glasfaserverstärkung, werden durch das Dekormaterial geglättet.For the component Any thermoplastic material that has sufficient rigidity can be considered and strength for having the particular use of the component. Any existing surface defects, such as B. by glass fiber reinforcement, are smoothed by the decorative material.

Als Dekormaterial werden – speziell für großflächige Bauteile – bevorzugt leichtfließende thermoplastische Elastomere, wie zum Beispiel TPU, eingesetzt. Weiterhin können auch Vorprodukte von Thermoplasten Einsatz finden, deren Polymerisation im geschlossenen Werkzeug durch beispielsweise thermische Behandlung vor oder während des Einspritzvorgangs ausgelöst wird. Dem Dekormaterial werden herkömmliche, für Kunststoffe geeignete Farbstoffe beigemengt. Das Dekormaterial ist weiterhin ausgelegt, an der Lackschicht und dem thermoplastischen Bauteil zu haften und diese damit miteinander zu verbinden. Der Fachmann wird in Kenntnis der Materialeigenschaften des Lacks und des Thermoplast aus seinem Fachwissen heraus oder anhand weniger Versuche eine Wahl des Dekorstoffes treffen können.When Decor material will be - especially for large-area components - preferred easyflowing thermoplastic elastomers, such as TPU used. Farther can also use intermediates of thermoplastics whose polymerization in a closed mold by, for example, thermal treatment before or during of the injection process triggered becomes. The decor material is added to conventional, suitable for plastics dyes. The decor material is further designed, on the lacquer layer and to adhere to the thermoplastic component and thus with each other connect to. The person skilled in the art becomes aware of the material properties of the varnish and the thermoplastic out of his expertise or can make a choice of decorative material based on a few experiments.

Die Lackschicht besteht vorzugsweise aus einem kratzfesten, transparenten oder zumindest partiell transparenten Material. Partiell transparent meint hier, dass zumindest ein Farbton des Bauteils durch die darunter liegende farbige Dekorschicht mitgeprägt wird.The Paint layer is preferably made of a scratch-resistant, transparent or at least partially transparent material. Partially transparent means here that at least one shade of the component through the underneath lying colored decorative layer is coined.

Das Auftragen der Lackschicht in der ersten Matrize erfolgt vorzugsweise mittels Sprühtechnik unter Verwendung eines Flüssiglacks.The Applying the lacquer layer in the first die is preferably carried out by means of spraying technology Use of a liquid paint.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise Verwendung im (Personen-) Fahrzeugbau, insbesondere zur Herstellung einer spritzgegossenen, thermoplastischen Kunststoffbeplankung, mit einer farbigen, kratzfesten Dekorschicht.The inventive method is preferably used in (passenger) vehicle construction, in particular for producing an injection-molded, thermoplastic plastic sheeting, with a colored, scratch-resistant decorative layer.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenes oder erhältliches thermoplastisches Bauteil mit einer farbigen Dekorschicht stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar. Das Bauteil unterscheidet sich von dem aus dem Stand der Technik Bekannten durch seinen Aufbau: Zuunterst ein als Träger agierendes thermoplastisches Bauteil, darauf eine mit dem Bauteil in Verbindung stehende Schicht aus dem farbigen Dekormaterial und schließlich obenauf eine mit der farbigen Dekorschicht verbundene Lackschicht.One obtained by the process according to the invention or available thermoplastic component with a colored decorative layer provides a further aspect of the invention. The component distinguishes from the known from the prior art by its structure: At least one as a carrier acting thermoplastic component, one with the component related layer of the colored decor material and finally on top a paint layer bonded to the colored decorative layer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Spritzgieß-Maschine zur Herstellung eines thermoplastischen Bauteils; 1 a schematic representation of an injection molding machine for producing a thermoplastic component;

2 eine schematische Darstellung einer ersten Matrize, die zur Umsetzung des Verfahrensschritts (ii) benötigt wird und 2 a schematic representation of a first die, which is needed to implement the method step (ii) and

3 eine schematische Darstellung der Spritzgieß-Maschine zur Umsetzung der Verfahrensschritte (iii) und (iv). 3 a schematic representation of the injection molding machine for implementing the method steps (iii) and (iv).

1 zeigt in schematischer Weise eine Spritzgieß-Maschine 10, die zur Herstellung eines thermoplastischen Bauteils verwendet werden kann. Die Spritzgieß-Maschine 10 beinhaltet einen hier schematisch dargestellten zweiten Schneckenextruder 12, eine Patrize 14 und eine zweite Matrize 16. Die Patrize 14 und die zweite Matrize 16 stellen zusammengesetzt eine zweite Werkzeugform für das herzustellende thermoplastische Bauteil bereit und in die in 1 dargestellte geschlossene Werkzeugform wird mit Hilfe des zweiten Schneckenextruders 12 der Thermoplast gegossen. Nach dem Aushärten des eingespritzten Materials steht ein thermoplastisches Bauteil 18 für die weitere Bearbeitung bereit. 1 schematically shows an injection molding machine 10 that can be used to make a thermoplastic component. The injection molding machine 10 includes a second screw extruder schematically shown here 12 , a patrix 14 and a second template 16 , The patrix 14 and the second template 16 assembled provide a second mold for the thermoplastic component to be manufactured and in the in 1 shown closed tool shape is using the second screw extruder 12 the thermoplastic is poured. After curing of the injected material is a thermoplastic component 18 ready for further processing.

Gleichzeitig, vor oder während des Spritzgießens des thermoplastischen Bauteils 18 wird in eine erste Matrize 20 eine Lackschicht 22 eingebracht. Dies kann insbesondere unter Verwendung eines Flüssiglacks, der aufgesprüht wird, geschehen. Der Lack sollte kratzbeständig und zumindest partiell transparent sein. Die Lackschicht 22 wird mit Unterstützung der eingestellten Werkzeugtemperatur angeliert oder ausgehärtet.Simultaneously, before or during the injection molding of the thermoplastic component 18 gets into a first die 20 a paint layer 22 brought in. This can be done in particular by using a liquid paint which is sprayed on. The paint should be scratch resistant and at least partially transparent. The paint layer 22 is annealed or cured with the support of the set tool temperature.

Anschließend wird die zweite Matrize 16 mit der ersten Matrize 20 ausgetauscht (siehe 3). Die erste Matrize 20 ist dabei so ausgebildet, dass zwischen dem bereits spritzgegossenen thermoplastischen Bauteil 18 und der an der zweiten Matrize 20 haftenden Lackschicht 22 ein Hohlraum verbleibt. In diesem Hohlraum wird mittels eines ersten Schneckenextruders 24 ein farbiges Dekormaterial 26 eingespritzt. Das farbige Dekormaterial 26 bindet fest mit dem thermoplastischen Bauteil 18 und der Lackschicht 22 ab. Anschließend wird das Werkzeug geöffnet und das fertige Bauteil entnommen.Subsequently, the second template 16 with the first die 20 exchanged (see 3 ). The first die 20 is designed so that between the already injection-molded thermoplastic component 18 and the second template 20 adhesive lacquer layer 22 a cavity remains. In this cavity is by means of a first screw extruder 24 a colored decor material 26 injected. The colored decor material 26 firmly bonds with the thermoplastic component 18 and the paint layer 22 from. Subsequently, the tool is opened and removed the finished component.

1010
Spritzgieß-MaschineInjection molding machine
1212
zweiter Schneckenextrudersecond Screw extruder
1414
Patrizepunch
1616
zweite Matrizesecond die
1818
thermoplastisches Bauteilthermoplastic component
2020
erste Matrizefirst die
2222
Lackschichtpaint layer
2424
erster Schneckenextruderfirst Screw extruder
2626
Dekormaterialdecorative material

Claims (4)

Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Bauteils (18) mit einer farbigen Dekorschicht, umfassend die Schritte: (i) Bereitstellen einer Spritzgieß-Maschine (10) mit einer aus einer Patrize (14) und ersten Matrize (20) zusammensetzbaren Werkzeugform; (ii) Auftragen einer Lackschicht (22) in der ersten Matrize (20); (iiii) Vor, nach oder während des Schritts (ii): Bereitstellen eines thermoplastischen Bauteils (18) in der Werkzeugform der Spritzgieß-Maschine (10), wobei die Werkzeugform so ausgebildet ist, dass zwischen dem Bauteil (18) und der an der ersten Matrize (20) haftenden Lackschicht (22) ein Hohlraum verbleibt; und (iv) Einspritzen eines farbigen Dekormaterials (26) in den Hohlraum zwischen dem thermoplastischen Bauteil (18) und der Lackschicht (22).Method for producing a thermoplastic component ( 18 ) with a colored decorative layer, comprising the steps of: (i) providing an injection molding machine ( 10 ) with one from a patrix ( 14 ) and first die ( 20 ) composable tool shape; (ii) applying a lacquer layer ( 22 ) in the first die ( 20 ); (iiii) before, after or during step (ii): providing a thermoplastic component ( 18 ) in the mold of the injection molding machine ( 10 ), wherein the tool mold is designed such that between the component ( 18 ) and at the first die ( 20 ) adherent lacquer layer ( 22 ) a cavity remains; and (iv) injecting a colored decorative material ( 26 ) in the cavity between the thermoplastic component ( 18 ) and the lacquer layer ( 22 ). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bereitstellen des thermoplastischen Bauteils (18) im Schritt (iii) derart erfolgt, dass unter Verwendung derselben Patrize (14) der Spritzgieß-Maschine (10), jedoch mit einer zweiten Matrize (16), eine für das thermoplastische Bauteil (18) benötigte zweite Werkzeugform bereitgestellt wird, eine Thermoplastmasse in der Spritzgieß-Maschine (10) bereitgestellt wird und anschließend durch Spritzgießen der Thermoplastmasse in die zweite Werkzeugform das Bauteil (18) hergestellt wird.Method according to claim 1, wherein the provision of the thermoplastic component ( 18 ) in step (iii) such that using the same male ( 14 ) of the injection molding machine ( 10 ), but with a second template ( 16 ), one for the thermoplastic component ( 18 ) required second mold is provided, a thermoplastic material in the injection molding machine ( 10 ) is provided and then by injection molding of the thermoplastic material in the second tool mold the component ( 18 ) will be produced. Thermoplastisches Bauteil mit einer farbigen Dekorschicht erhaltend oder erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2.Thermoplastic component with a colored decorative layer conserved or available by a method according to one of claims 1 or 2. Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Herstellung eines thermoplastischen Bauteils mit einer farbigen Dekorschicht für den Fahrzeugbau, insbesondere zur Herstellung einer spritzgegossenen, thermoplastischen Kunststoffbeplankung mit einer farbigen und kratzfesten Dekorschicht.Use of the method according to one of claims 1 or 2 for producing a thermoplastic component with a colored Decorative layer for vehicle construction, in particular for producing an injection-molded, Thermoplastic plastic sheeting with a colored and scratch-resistant decorative layer.
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