DE102007041982A1

DE102007041982A1 - Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kunststoffhohlkörpers und Kunststoffformteil

Info

Publication number: DE102007041982A1
Application number: DE102007041982A
Authority: DE
Inventors: Christian Jachmann; Hans-Joachim Hayn; Thomas Stasch; Toralf Dipl.-Ing. Keydel; Christoph Claire Le
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Hohlkörpers (1) aus Kunststoff, wobei der Hohlkörper mittels eines Injektionsverfahrens geformt wird und auf wenigstens einen Teil der Außenseite des Hohlkörpers (1) wenigstens eine Schicht (3) aus einem weicheren Kunststoff aufgebracht wird. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Formung mittels Wasserinjektion durchgeführt wird, durch die ein Hohlkanal (7) in einem Grundkörper (2) erzeugbar ist. Der bevorzugte Anwendungsfall ist ein Zuziehgriff (1) für eine Fahrzeugtür.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kunststoffhohlkörpers sowie ein Kunststoffformteil mit den Merkmalen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.
Aus der DE 10 2005 062 825 A1 ist bekannt, einen Hohlkörper aus Kunststoff mittels Gasinjektion herzustellen. Um die Haptik des Formkörpers zu verbessern, wird dieser anschließend einem Zweikomponentenspritzgießverfahren unterworfen oder mit einem Gießelastomer überflutet. Auf diese Weise wird der Formkörper mit einer Weichkomponente umspritzt oder beschichtet. Die Gasinjektion und das Aufbringen der Oberflächenschicht erfolgen in einem quasi-kontinuierlichen Prozess. Es wird lediglich nach dem Gasinjektionsverfahren so lange gewartet, bis der Kunststoff eine ausreichende Festigkeit bzw. Steifigkeit durch eine ausreichende Abkühlzeit erlangt hat. Hierbei kann die Zeit des Umsetzens des Formteils von einem Werkzeug in ein anderes ebenfalls zum Abkühlen genutzt werden.
Aufgabe ist es nunmehr, ein solches Herstellverfahren zu verbessern und ein verbessertes Formteil zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und denen des Anspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, ein Kunststoffformteil mittels einer Wasserinjektion herzustellen und mit einem zweiten, weicheren Material zwecks Erzielung einer weicheren Haptik zu ummanteln. Durch diese Maßnahme können im Fertigungsprozess die Zykluszeiten deutlich herabgesetzt werden, weil Wasser den in der Spritzform sich verfestigenden Kunststoff wesentlich wirkungsvoller kühlt als Gas. Wegen der Inkompressibilität von Wasser ergibt sich für den Herstellvorgang eine verbesserte Prozesskontrolle Außerdem ist Wasser gegenüber Gasen wie beispielsweise Stickstoff kostengünstiger verfügbar.
Insgesamt erhöht sich damit das optische Erscheinungsbild des Formteils. Es wird ein haptisch ansprechendes Formteil erreicht, das insbesondere als Griffelement für Kraftfahrzeugtüren, insbesondere als Haltegriff oder als Zuziehgriff, verwendet werden kann.
Die Unteransprüche weisen vorteilhafte Ausführungen des Wasserinjektionsverfahrens auf. Hierzu wird zudem auf die DE 10 2004 058 058 A1 verwiesen und der gesamte Offenbahrungsgehalt dieser Schrift mit aufgenommen.
Hervorzuheben ist jedoch auch die Gestaltung eines Kunststoffformteils, das bevorzugt durch Wasserinjektionstechnik hergestellt ist und mit den Merkmalen gemäß den Ansprüchen 8 bis 12 insbesondere im Hinblick auf leichte Montierbarkeit einerseits und auf eine verbesserte Ergonomie für Fahrzeugnutzer andererseits weitergebildet ist.
Für die Ergonomie und das optische Erscheinungsbild von herausgehobener Bedeutung ist eine Weiterbildung gemäß Anspruch 8, nach der ein bevorzugt durch Wasserinjektion – gegebenenfalls aber auch durch Gasinjektion – erzeugter Hohlkanal zwei äußere, in einem Winkel zueinander angeordnete Wandungen aufweist, deren dem Winkel abgekehrte Enden durch wenigstens eine als Versteifungsrippe wirkende Stützwandung miteinander verbunden sind. Diese rechtwinklig oder spitzwinklig aufeinander zulaufenden Wandungen sind zur Verbesserung der Haptik mit der zweiten weicheren Kunststoffschicht bedeckt. Dabei erstreckt sich die zweite weichere Kunststoffschicht wenigstens bis zu den beiden Enden der die Wandungen verbindenden Versteifungsrippe. Bevorzugt ist diese Versteifungsrippe auch zur Aufnahme einer Abdeckblende hergerichtet, die beispielsweise durch Verklipsung oder anderweitige Verrastungselemente an dem Kunststoffformteil befestigbar ist. Insbesondere die Kombination der in den Patentansprüchen 8 und 9 angegebenen Merkmale sorgt dafür, dass der sich aus der weiteren Kunststoffschicht und dem Abdeckelement ergebende Fugenverlauf so angeordnet werden kann, dass bei einem als Zuziehgriff ausgelegten Kunststoffformteil die potentiellen Handkontaktflächen mit einer fugenlosen und daher haptisch angenehmen Oberfläche ausgeführt werden können. Darüber hinaus kann dieser Bereich auch leichter rein gehalten werden, weil durch Griffkontakt entstehende Verschmutzungen von einer ebenen Fläche leichter entfernbar sind als aus einer Fuge heraus.
Verbunden mit sehr guten haptischen Eigenschaften erhält man ein optisch hervorragendes Erscheinungsbild insbesondere dann, wenn der Fugenverlauf zwischen der weiteren Kunststoffschicht und dem Abdeckelement so gestaltet ist, dass bei einem in Einbaulage (mit X-Achse in Fahrzeuglängsrichtung, Y-Achse in Fahrzeugquerrichtung und Z-Achse senkrecht zu den beiden vorgenannten Achsen als Fahrzeughochachse) befindlichen Zuziehgriff die Fuge an der Außenkontur des Zuziehgriffs eine gedachte Tangente definiert, die um die Senkrechte (Z-Achse) maximal um 45°, bevorzugt jedoch weniger als 30° geneigt ist. Für einen im Wesentlichen oval- oder kreisförmig gestalteten Querschnitt des Zuziehgriffs ergibt sich damit ein Fugenverlauf, der im Wesentlichen außerhalb des potenziellen Hand-Kontaktbereiches zwischen Hand und Zuziehgriff verläuft. Darüber hinaus kann bei einer das Abdeckelement umrandenden Fuge ein weiterer Fugenabschnitt in einen für den Fahrzeuginsassen unsichtbaren Bereich verlegt werden, sodass auch auf diese Weise Zuziehgriffe mit hoher Designqualität darstellbar sind.
Eine gute Montierbarkeit bei gleichzeitig hoher Belastungsmöglichkeit ergibt sich gemäß Patentanspruch 12 dadurch, dass an dem Kunststoffformteil ein aus dem Abdeckelement und/oder der weiteren Kunststoffschicht herausragendes schwertartiges Flanschteil angeformt ist, welches in einen korrespondierenden Aufnahmeabschnitt einer Innenverkleidung einsteckbar und dort durch Formschluss oder Schraubverbindungen befestigt werden kann. Dieses schwertartige Flanschteil ist bevorzugt mit Versteifungsrippen ausgeführt und weist bevorzugt keinen Hohlkanal auf, sodass letzterer bezogen auf die Gesamtanforderungen an das Bauteil Zuziehgriff möglichst klein gehalten werden kann und damit der Herstellungsprozess möglichst stabil beherrschbar ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
1: als beschichteten Kunststoffhohlkörper einen in einer Fahrzeugtür verbaubaren Zuziehgriff in Einbaulage, dargestellt als Draufsicht aus der Fahrzeugquerrichtung
2: eine Ansicht gemäß Schnitt II-II in 1 und
3: in einer Perspektivdarstellung die potenzielle Sicht eines Fahrzeuginsassen auf eine Zuziehgriff in Einbaulage.
Man erkennt in 1 als beschichtetes Kunststoffformteil einen insgesamt mit 1 bezeichneten Zuziehgriff, dessen wesentliche Elemente hier ein Grundkörper 2 aus einer ersten spritzfähigen Kunststoffkomponente (beispielsweise ABS oder PC) und eine zweite weichere Kunststoffschicht 3 (beispielsweise TPU) aus einer zweiten Kunststoffkomponente sowie ein Abdeckelement 4 sind. Materialeinheitlicher Bestandteil des von der weiteren Kunststoffschicht 3 und dem Abdeckelement 4 partiell abgedeckten Grundträgers 2 ist ein schwertartiges Flanschteil 5, das in ein hier nur mit Strichlinien angedeutetes Türinnenverkleidungsteil 6 eines hier nicht weiter dargestellten Fahrzeuges eingesteckt ist.
2 zeigt einen bevorzugt durch Wasserinjektion – gegebenenfalls aber auch durch Gasinjektion – hergestellten Hohlkanal 7, der hier im Wesentlichen durch zwei äußere, in einem Winkel zueinander angeordnete Wandungen 8 und 9 begrenzt ist, deren dem Winkel abgekehrte Enden 10 und 11 durch wenigstens eine als Versteifungsrippe wirkende Stützwandung 12 miteinander verbunden sind. Das hier zweischichtig ausgebildete Abdeckelement 4 ist an dem Grundkörper 2 beispielsweise im Bereich der Stützwandung 12 durch Verclipsung befestigt und bildet zumindest im Bereich einer potenziellen Handkontaktzone zusammen mit der weiteren Kunststoffschicht 3 einen Stoßfugenabschnitt 13, an den zur Außenkontur des Zuziehgriffes 1 gedanklich eine Tangente T angelegt ist. Der Stoßfugenabschnitt 13 ist auf dem Umfang des hier im Querschnitt ovalförmigen Zuziehgriffs 1 bevorzugt an eine Stelle verlegt, die für die Tangente zu einer Orientierung führt, die maximal gegenüber der Senkrechten, also der Z-Achse, um 45°, bevorzugt jedoch um weniger als 30° geneigt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Stoßfugenabschnitt 13 außerhalb der potenziellen Handkontaktzone des Fahrzeuginsassens liegt.
Zur Veranschaulichung dieses Sachverhalts ist mit strichpunktierten Linien schematisch der Endbereich einer menschlichen Hand 14 angedeutet. Man erkennt in 2 auch, dass die weiche Kunststoffschicht 3 über die Stützwandung 12 hinaus bis in einen unteren Bereich 15 des Grundkörpers 2 hineingeführt ist, sodass sich zwischen dem Abdeckelement 4 und der weichen Kunststoffschicht 3 ein weiterer Fugenabschnitt 16 ergibt, der aus der normalen Sitzposition des Fahrzeuginsassen heraus nicht erkennbar ist.
Aus der Darstellung in 3 ist noch ein Befestigungsdom 17 ersichtlich, der gemeinsam mit dem schwertartigen Flanschteil 5 dafür sorgt, dass der Zuziehgriff 1 bei leichter Montierbarkeit solide mit der Türinnenverkleidung 6 des hier nicht weiter dargestellten Fahrzeugs verbunden werden kann. Von besonderer Bedeutung ist hier auch, dass die Gestaltung des Hohlkanals 7 so ausgeführt ist, dass dieser sich lediglich im Bereich unterhalb der weichen Kunststoffschicht 3 befindet und damit explizit nicht in den unteren Flanschteil 5 hineingeführt wird. Auf diese Weise wird für den Zuziehgriff die Länge des Hohlkanals 7 kleinstmöglich gehalten, sodass die Zykluszeit minimiert und die Prozesssicherheit erhöht wird. Die Ausdehnung des Hohlkanals 7 wird mit anderen Worten also auf diejenigen Bereiche des Zuziehgriffs 1 beschränkt, die zur Darstellung einer hervorragenden Haptik notwendigerweise mit der weichen Kunststoffschicht 3 bedeckt werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Hohlkörpers (1) aus Kunststoff, wobei der Körper (1) mittels eines Injektionsverfahrens geformt wird und auf wenigstens einen Teil der Außenseite des Hohlkörpers (1) wenigstens eine Schicht (3) aus einem weicheren Kunststoff aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formung mittels Wasserinjektion durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) aus weicherem Kunststoff im Zweikomponentenspritzgießverfahren oder durch Überfluten mit einem Gießelastomer aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Schritte für das Wasserinjektionsverfahren: (a) Einbringen einer Kunststoffschmelze in eine eine Kontur des herzustellenden Hohlkörpers (1) zumindest teilweise abbildenden Kavität eines Spritzgießwerkzeugs; (b) Injektion von Wasser über einen ersten Anschnitt des Spritzgießwerkzeugs in die eingebrachte Kunststoffschmelze, so dass durch die eindringende Flüssigkeit ein Hohlkanal (7) innerhalb der Schmelze geformt und die überschüssige Kunststoffschmelze zusammen mit der Flüssigkeit über einen zweiten Anschnitt aus der Kavität in eine mit dieser verbundenen Nebenkavität abgeführt wird; (c) Ausbringung der Restflüssigkeit aus der Kavität; (d) Verfestigenlassen der Kunststoffschmelze bis zur Bildung eines festen Formteils; (e) Entformen des Formteils aus der Kavität des Spritzgießwerkzeugs, (f) wobei die Abführung der Kunststoffschmelze und der Flüssigkeit im Wesentlichen tangential zu der Strömungsrichtung der Kunststoffschmelze und der Flüssigkeit im sich formenden Hohlkanal (7) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektion der Kunststoffschmelze und die Injektion des Wassers im Wesentlichen an entgegengesetzten Endendes sich formenden Hohlkanals (7) erfolgen.
Verfahren nach einem Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt (b) zweimal angewendet wird, wobei die Flüssigkeit bei der zweiten Anwendung mit einem höheren Druck beaufschlagt wird als bei der ersten Anwendung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (1) zumindest teilweise abgekühlt und für das Aufbringen der Schicht (3) aus weicherem Kunststoff umgesetzt wird.
Kunststoffformteil mit einem Hohlkanal (7), das wenigstens auf einem Teil seiner Außenseite eine zweite weichere Kunststoffschicht aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mittels eines Wasserinjektionsverfahrens oder Gasinjektionsverfahrens geformt ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – der Hohlkanal (7) zwei äußere, in einem Winkel zueinander angeordnete Wandungen (8, 9) aufweist, deren dem Winkel abgewandte Enden (10, 11) durch wenigstens eine als Versteifungsrippe wirksame Stützwandung (12) miteinander verbunden sind, – die Wandungen (8, 9) durch die zweite weitere Kunststoffschicht (3) wenigstens bis zu den beiden Enden der Stützwandung (12) reichend bedeckt sind.
Kunststoffformteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwandung (12) zur Aufnahme eines Abdeckelementes (4) hergerichtet ist.
Kunststoffformteil nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Gestalt eines Zuziehgriffes (1) für eine Fahrzeugtür geformt ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Abdeckelement (4) die weitere Kunststoffschicht (3) ein Fugenabschnitt (13) gebildet ist, der bei einem in Einbaulage befindlichen Zuziehgriff (1) an dessen Außenkontur eine gedachte Tangente T definiert, die um die Senkrechte (Z-Achse) maximal 45°, bevorzugt weniger als 30° geneigt ist.
Kunststoffformteil nach wenigstens einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Grundkörper (2) des Kunststoffformteils ein aus dem Abdeckelement (4) und/oder der weiteren Kunststoffschicht (3) herausragendes schwertartiges Flanschteil (5) angeformt ist, welches in einen korrespondierenden Aufnahmeabschnitt einer Innenverkleidung (6) einer Fahrzeugtür einsteckbar ist.