DE102013215107A1

DE102013215107A1 - Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen für Kraftfahrzeuge mit einer Kunststoff-Formhaut und Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102013215107A1
Application number: DE201310215107
Authority: DE
Inventors: Manfred Brandl
Original assignee: Antolin Straubing GmbH
Current assignee: Antolin Straubing GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: DE102013215107B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen (1) für Kraftfahrzeuge mit einer dekorativen zumindest zweischichtigen Dekorhaut (2) unter Anwendung eines Pulversinter- oder Rotationssinterverfahrens, wobei die Dekorhaut (2) eine Sichtseite (Dekorseite D) und eine Unterseite aufweist, sowie ein Innenverkleidungsteil von Kraftfahrzeugen, mit einer mehrschichtigen Dekorhaut/Dekorlage (2), die in einem Pulversinter- oder Rotationssinterverfahren in einer konturgebenden Werkzeugform hergestellt wird, die eine Dekorseite und eine Unterseite aufweist, wobei die erste die Dekorseite bildende äußere Hautschicht (3) aus einem thermoplastischen Polymermaterial, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) besteht, die eine Schichtdicke von 0,5–0,7 mm, vorzugsweise 0,6 mm, und eine Dichte zwischen 1,15 g/cm3–1,25 g/cm3 aufweist, und einer mit der ersten Hautschicht (3) stoffschlüssig verbundenen die Unterseite bildenden zweiten Hautschicht aus einem thermoplastischen Polymermaterial, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), die eine Schichtdicke von 0,6 mm und eine Dichte zwischen 0,45 g/cm3–0,85 g/cm3, vorzugsweise 0,51 g/cm3 aufweist. Durch das angegebene Verfahren können Prozesskosten bei der Herstellung von Innenverkleidungsteilen eingespart werden. Mit dem erfindungsgemäßen Innenverkleidungsteil wird eine hochwertige Anmutung der Oberfläche sowie eine ansprechende Haptik erreicht, wobei das Innenverkleidungsteil ein geringes Gewicht aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen für Kraftfahrzeuge mit Kunststoffhäuten und insbesondere höherwertigen Kunststoff-Formhäuten, sowie ein Innenverkleidungsteil für Kraftfahrzeuge.
Kunststoffhäute werden häufig im Kraftfahrzeuginnenraum als Dekor für Innenverkleidungsteile beispielsweise für die Instrumententafel, Türverkleidungen, Sonnenblenden usw. eingesetzt. Die weitest gehenden Möglichkeiten zur Darstellung von Oberflächendetails bieten die letztgenannten höherwertigen Kunststoff-Formhäute. Diese sind u.a. durch Sprüh-, Schlickergieß-, Pulversinter- oder Rotationssinterverfahren herstellbar. Hierzu wird auf die Offenbarung der amtlichen Veröffentlichungen EP 0 556 664 A1 , WO 87 00482 A1 verwiesen. Beim Rotationssinterverfahren wird ein Polymer – als Paste, Pulver oder Granulat – in eine beheizte Werkzeugform eingebracht und anschließend wird die Werkzeugform einer Kombination von einer Rotations- und/oder Taumelbewegung unterworfen. Bei diesem Vorgang klebt das Polymer zunächst an der Oberfläche der Innenseite der Werkzeugform an und schmilzt dann auf. Das aufgeschmolzene Polymer verteilt sich im Laufe der Rotations- / Taumelbewegung auf der Oberfläche der Innenseite der Werkzeugform und bildet dort eine Polymerschicht. Die abgekühlte Polymerschicht kann anschließend der Werkzeugform entnommen werden und steht der Weiterverarbeitung zur Verfügung.
Bei der Weiterverarbeitung dieser Formhäute zu einem Innenverkleidungteil wie beispielsweise einer Instrumententafel als Verbundbauteil wird die Formhaut über eine Schaumschicht flächig mit einem Trägerteil verbunden. Diese Verfahren sind ebenfalls bekannt und werden als Hinterschäumverfahren bezeichnet. Instrumententafeln sind mit einer Vielzahl von elektrischen/elektronischen Modulen ausgestattet und weisen auch Airbagmodule auf, die an dem Trägerteil angebunden sind. Um die entsprechende Sicherheit bei einer Kollision gewährleisten zu können, muss die das Airbagmodul bzw. die Airbagdurchtrittsöffnung überspannende Formhaut in diesem Bereich bei einem Auslösen und Entfalten des Airbagsackes definiert und schnell aufreißen. Hierzu sind in die der Sichtseite abgewandten Oberfläche der Formhäute Sollschwächungen eingebracht.
Dem Fachmann sind hierbei eine Vielzahl von Verfahren zum Einbringen derartiger Schwächungslinien bzw. Sollschwächungen bekannt. Nachteilig bei diesen Verfahren ist allerdings, dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt zum Erzeugen von derartigen Sollbruchlinien, Schwächungsbereichen im Prozess notwendig ist. Des Weiteren besteht ein Problem in dem Sichtbarwerden dieser Materialschwächungen auf der Dekorseite.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Innenverkleidungsteil für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches eine hochwertige Anmutung der Oberfläche sowie eine ansprechende Haptik aufweist und ein geringes Gewicht hat.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es eine Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen mit einer Kunststoffhaut, insbesondere Instrumententafeln für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem das Innenverkleidungsteil auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist und ein reduziertes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird unter dem ersten Aspekt durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Aufgabe wird unter einem zweiten Aspekt durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausführung der mehrschichtigen Dekorhaut umfasst eine äußere Hautschicht aus einem Kunststoffmaterial wie Polyvinylchlorid (PVC), und eine stoffschlüssig damit verbundene Sperrschicht, die eine geringere Dichte als die äußere Hautschicht aufweist. Durch diese in zwei Schichten mit unterschiedlichen Materialien bestehende flexible Dekorhaut wird eine hochwertige Oberfläche erzielt und eine Gewichtsersparnis erreicht.
Als Material für die Sperrschicht wird vorzugsweise Polyvinylchlorid (PVC) Pulver mit einer Dichte im Bereich von 0,45 g/cm³–0,85 g/cm³, insbesondere 0,51 g/cm³ gewählt. Dieses Material bildet bei dem Sinterverfahren eine aufschäumende Schicht, die wie bereits erläutert eine geringere Dichte als die äußere Hautschicht aufweist. Die Sperrschicht weist auf der der äußeren Hautschicht abgewandten Oberfläche eine raue Oberflächenbeschaffenheit auf. Hierdurch wird bei der Herstellung des Haut-Schaum-Trägerverbunds in dem nachfolgenden Hinterschäumverfahren eine bessere Verbindung zwischen Dekorhaut und Schaum erreicht.
Die Auswahl des Materials für die zweite Hautschicht bietet weiterhin den Vorteil, dass die zum Schaum weisende Schicht die Funktion einer Sperrschicht hat. Hierdurch wird eine Wanderung von „Weichmachern“ aus dem PVC in den Schaum verhindert und zugleich erfolgt keine Versprödung (Alterung) der PVC-Oberfläche.
Die Kombination der beiden Hautschichten der Dekorhaut hinsichtlich der Materialien und der Dicke führt bei einem Vergleich zu bekannten Formhäuten mit gleicher Schichtdicke zum einen zu einer Gewichtsersparnis der Formhaut und ermöglicht zum anderen auch eine optisch hochwertig anmutende Oberfläche. Dieser hochwertige Eindruck der Oberfläche der Dekorhaut wird insbesondere auch über einen längeren Zeitraum im Bereich von Airbagmodulen erzielt. Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass die erfindungsgemäße mehrschichtige Formhaut im Bereich von Airbagmodulen ein optimales Aufreißverhalten/Reißdehnung besitzt. Die äußere Hautschicht, die mit einer Dichte von 1,15 g/cm³–1,25 g/cm³ als Kompaktschicht bezeichnet weden kann, ist im Bereich der Airbagdurchtrittsöffnung nur ca. 0,5 mm dick. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass ein definiertes und schnelles Aufreißen der Dekorhaut im Airbagbereich auch ohne eine Sollschwächung möglich ist. Die zweite Hautschicht mit einer Dicke von ca. 0,6 mm und der Dichte von insbesondere 0,51 cm³ beeinflusst das Aufreißverhalten der Airbagklappe unwesentlich. Aufgrund der nicht erforderlichen zusätzlichen Sollschächungen/Airbagschnitten, kann mit der erfindungsgemäßen Ausführung ein alterunsbedingtes Abzeichnen dieser Schwächungslinien nicht erfolgen. Die Oberflächenoptik bleibt über die gesamte Lebensdauer des Innenverkleidugnsteils über den gesamten Oberflächenbereich des mit der Dekorhaut überspannten Trägerteils gleichbleibend qualitativ hochwertig anmutend.
Bei dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren können Prozesskosten eingespart werden, da der Zwischenschritt des Einbringens von Sollschwächungen/Airbagschnitten im Bereich von Airbagaustrittsöffnungen am Trägerteil entfallen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Bevorzugte Ausführungsformen des Innenverkleidungsteils bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils für Kraftfahrzeuge mit einer Kunststoff-Formhaut werden nachfolgend beispielshalber beschrieben, wobei veranschaulichend auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein Innenverkleidungsteil,
2 eine perspektivische Ansicht eines Innenverkleidungsteils; und
3 ein Prozessablaufdiagramm des Verfahrens zur Herstellung eines Innenverkleidungsteils.
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Innenverkleidungsteil 1, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Instrumententafel für ein Kraftfahrzeug ist. Wie es aus der Zeichnung zu erkennen ist, ist die Instrumententafel ein räumlich komplex geformtes Bauteil, welches eine Vielzahl von Aussparungen, Durchbrüchen, angeformten Stegen usw. zur Aufnahme und Befestigung von Anzeigemodulen, Bedienelementen, Elektronikmodulen, Lüftungsmodulen, Ablagemodulen, Airbagmodulen usw. aufweist. Die Instrumententafel ist als Verbundbauteil ausgeführt und umfasst eine zweischichtige flexible Dekorlage und ein über eine Schaumschicht damit verbundenes formsteifes Trägerteil (Aufbau siehe 1).
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Querschnitt durch ein als Verbundbauteil ausgeführtes Innenverkleidungsteil 1. Aus dieser Schnittdarstellung lässt sich erkennen, dass die Dekorlage 2 mehrschichtig ausgeführt ist und eine die Sichtseite des Verbundteils bildende äußere Hautschicht 3 und eine daran angeformte zweite Hautschicht 4 umfasst, die nachfolgend als Sperrschicht bezeichnet wird. Diese im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigte zweischichtige Dekorlage 2 ist über eine Schaumschicht 5 flächig mit einem Trägerteil 6 verbunden. Das Verfahren zur Herstellung des in 1 bzw. 2 dargestellten Verbundbauteils ist nachfolgend zu der Darstellung der 3 näher beschrieben.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in einem ersten Verfahrensabschnitt 7 in mehreren Verfahrensschritten eine zweischichtige Kunststoff-Formhaut als Dekorlage 2 hergestellt. Hierbei wird zunächst die äußere Hautschicht 3 der Dekorlage mittels eines bekannten Verfahrens, beispielsweise eines Pulversinter- oder eines Rotationssinterverfahrens hergestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 7a wird dabei das Formwerkzeug bereitgestellt und erhitzt. Das Formwerkzeug weist eine die Kontur des Innenverkleidungsteils bildende Oberfläche auf. Anschließend wird in einem nachfolgenden Schritt 7b das Formwerkzeug auf den Pulverbehälter aufgesetzt und dass die äußere Hautschicht bildende PVC Pulver wird in das Formwerkzeug eingefüllt. Durch ein Verschwenken des Pulverbehälter mit aufgesetztem Formwerkzeug in einem Verfahrensschritt 7c gelangt das PVC Pulver gleichmäßig verteilt auf alle Oberflächenbereiche des Formwerkzeugs und aufgrund des vorgeheizten Formwerkzeugs erfolgt nun ein Angelieren des PVC-Pulvers im Bereich der formgebenden Oberfläche. Als Material für das Pulver wird PVC Pulver eingesetzt. Dieses Material bildet nach dem Sinterverfahren eine Materialschicht mit einer Dichte von 1,15 g/cm³–1,25 g/cm³.
Gemäß eines weiteren Verfahrensschrittes 7d wird in dem Zustand, in dem die äußere Hautschicht 3 noch angeliert bzw. flüssig ist, die zweite Hautschicht 4 als Sperrschicht ebenfalls in dem oben beschriebenen Pulversinter oder Rotationssinterverfahren hergestellt. Hierfür wird das beheizte Formwerkzeug mit an der formgebenden Oberfläche befindlichem angelierten, angeschmolzenen Pulver auf einen zweiten Pulverbehälter aufgesetzt. Das Formwerkzeug wird weiterhin beheizt und der Pulverbehälter mit aufgesetztem Formwerkzeug wird wie zuvor bereits beschrieben derart verschwenkt, dass das in dem zweiten Pulverbehälter befindliche Pulver aus einem thermoplastischen Polymermaterial auf das die äußere Hautschicht bildende angeschmolzene Pulver gelangt. Als Material für das Pulver zur Bildung der Sperrschicht wird hierbei ebenfalls PVC Pulver eingesetzt. Dieses Pulvermaterial bildet nach dem Sinterverfahren eine Materialschicht mit einer Dichte im Bereich von 0,45 g/cm³–0,85 g/cm³, vorzugsweise mit einer Dichte von 0,51 g/cm³. Aufgrund des vorgeheizten Formwerkzeugs und der an der Oberfläche des Formwerkzeugs angelierten äußeren Hautschicht erfolgt nun ein Angelieren des Pulvers aus dem weiteren Verfahrensschritt 7d im Bereich der formgebenden Oberfläche. An der Oberfläche des Formwerkzeugs bildet sich unter Angelieren und Aushärten die zweischichtige flexible Dekorlage als sogenannte zweischichtige Slushhaut. Die erste, äußere Hautschicht kann dabei mit einer mittleren Dicke von 0,5–0,7 mm, vorzugsweise 0,6 mm hergestellt werden. Die zweite Hautschicht der Dekorschicht, die als Sperrschicht bezeichnet wird, wird dabei vorzugsweise mit einer mittleren Schichtdicke von 0,6 mm hergestellt werden.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt 7e wird das Werkzeug abgekühlt.
Nach dem Abkühlen wird die Kunststoff-Formhaut in einem Verfahrensschritt 7f aus dem Werkzeug entnommen.
In einem weiteren Verfahrensabschnitt 8 wird mittels bekannter Verfahren ein Trägerteil 6 als Kunststoffbauteil hergestellt.
Nach der Entnahme der zweischichtigen Dekorhaut 2 wird diese nachfolgend (ohne den zusätzlichen Zwischenschritt des Einbringens von Sollschwächungen im Bereich von Airbagdurchtrittsöffnungen) in einem Hinterschäumverfahren 9 zu dem Verbundbauteil als Haut-Schaum-Träger-Verbund weiterverarbeitet.
Hinterschäumverfahren sind dem Fachmann allgemein bekannt und finden Anwendung, um eine vorgefertigte Kunststoff-Formhaut mittels eines Schaums auf einem starren Träger/ Trägerteil 6 oder einer ähnlichen starren Trag- oder Stützstruktur fest anzuordnen. Insbesondere werden Hinterschäumverfahren angewendet zur Herstellung von Instrumententafeln aus einem Haut-Schaum-Träger-Verbund. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der EP 1 862 290 A2 bekannt.
Zum Hinterschäumen werden die Kunststoff-Formhaut 2, die hier zweischichtig ausgeführt ist und der Kunststoff-Träger 6, der in dem separaten Verfahrensschritt 8 hergestellt wurde, in bekannter Weise in dem aus Werkzeugunterteil und Werkzeugoberteil bestehenden Haltewerkzeug aufgenommen. Hierbei liegt die becherförmig vertiefte Kunststoff-Formhaut 2 unterhalb des Kunststoff-Trägers 6 mit der Sichtseite auf dem Werkzeugunterteil auf. In den Spalt zwischen Kunststoff-Formhaut 2 und Kunststoff-Träger 6 wird anschließend ein flüssiger, Schaum bildender und aushärtender Kunststoff wie beispielsweise ein reaktives Polyurethan PU eingefüllt. Beim Hinterschäumen wird der Kunststoff-Träger 6 mit dem geforderten Spaltmaß über der Kunststoff-Formhaut 2 fest gegen den Schaumdruck gehalten. Der durch die chemische Reaktion aufschäumende Kunststoff breitet sich in dem Spalt zwischen Kunststoff-Formhaut 2 und Kunststoff-Träger 6 aus und härtet im weiteren Verlauf aus.
Bei nach dem Stand der Technik in einem Pulversinter- oder Rotationssinterverfahren hergestellter Slushhäute, die als Dekorlage ein an einem Trägerteil oder Strukturbauteil angeordnetes Airbagmodul überspannen, erfolgt in einem weiteren Zwischenschritt im Bereich der Airbagdurchtrittsöffnung das Einbringen einer Sollschwächung in die Dekorlage von der der Sichtseite abgewandten Seite. Hierzu sind dem Fachmann auch in Abhängigkeit von Dekormaterial und Dicke der Dekorschicht unterschiedliche Verfahren zum Einbringen einer derartigen Sollschwächung bekannt. Aufgrund der obenstehend beschriebenen vorteilhaften Ausführung der zweischichtigen Dekorhaut 2, kann hier allerdings auf eine Sollschwächung verzichtet werden. Die ausgewählten Materialien und die entsprechenden Schichtdicken der Dekorhaut reißen bei einer Aktivierung des Airbags auch ohne zuvor in die Dekorschicht eingebrachte Airbagschnitte sicher, schnell und zuverlässig im Bereich der Kanten des Durchbruchs in dem Trägerteil auf und ermöglichen den Austritt des aufgeblasenen Airbagsackes in den Fahrzeuginnenraum.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0556664 A1 [0002]
WO 8700482 A1 [0002]
EP 1862290 A2 [0028]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Innenverkleidungsteilen (1) für Kraftfahrzeuge mit einer dekorativen zumindest zweischichtigen Dekorhaut (2) unter Anwendung eines Pulversinter- oder Rotationssinterverfahrens, wobei die Dekorhaut (2) eine Sichtseite (Dekorseite D) und eine Unterseite aufweist, mit den nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen und Erhitzen einer Werkzeugform mit einer die Kontur des Innenverkleidungsteils (1) bildenden Oberfläche b) Einfüllen eines ersten Pulvers aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterials in die beheizte Werkzeugform c) Bilden einer ersten angelierten Schicht des Kunststoffmaterials an der konturgebenden Oberfläche mit einer Schichtdicke zwischen 0,5 und 0,7 mm d) Einfüllen eines zweiten Pulvers eines thermoplastischen Kunststoffmaterials auf die angelierte erste Schicht, e) Anformen bzw. Sintern einer zweiten Schicht aus dem eingefüllten Pulver in einem weiteren Schmelzzyklus an die im Schritt c) gebildete erste Schicht, wobei die zweite Schicht eine Schichtdicke von ca. 0,6 mm aufweist f) Abkühlen der Werkzeugform g) Herausnehmen der in den zuvor genannten Schritten gebildeten zweischichtigen Kunststoffhaut aus der Werkzeugform.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Schicht der Dekorhaut (3) aus einem Polyvinylchlorid (PVC) Pulver mit einer Dichte zwischen 1,15 g/cm³–1,25 g/cm³ hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Schicht der Dekorhaut (4) aus einem Polyvinylchlorid (PVC) Pulver mit einer Dichte zwischen 0,45 g/cm³–0,85 g/cm³, insbesondere 0,51 g/cm³ hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin nachfolgend die in den Verfahrensschritten a)–g) hergestellte Dekorhaut (2) ohne ein Einbringen von Sollschwächungen auf der Unterseite der Dekorhaut (2) mit einem Kunststoff-Träger (6) in einem Hinterschäumverfahren zu einer Haut-Schaum-Träger-Verbund, insbesondere einer Instrumententafel weiter verarbeitet wird.
Innenverkleidungsteil (1) von Kraftfahrzeugen, mit einer mehrschichtigen Dekorhaut/Dekorlage (2), die in einem Pulversinter- oder Rotationssinterverfahren in einer konturgebenden Werkzeugform hergestellt wird, die eine Dekorseite und eine Unterseite aufweist, wobei die erste die Dekorseite bildende äußere Hautschicht (3) aus einem thermoplastischen Polymermaterial, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC) besteht, die eine Schichtdicke von 0,5–0,7 mm, vorzugsweise 0,6 mm, und eine Dichte zwischen 1,15 g/cm³–1,25 g/cm³ aufweist, und einer mit der ersten Hautschicht (3) stoffschlüssig verbundenen die Unterseite bildenden zweiten Hautschicht aus einem thermoplastischen Polymermaterial, insbesondere Polyvinylchlorid (PVC), die eine Schichtdicke von 0,6 mm und eine Dichte zwischen 0,45 g/cm³–0,85 g/cm³, vorzugsweise 0,51 g/cm³ aufweist.
Innenverkleidungsteil (1) von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 5, weiterhin aufweisend eine Schaumschicht (5) aus einem thermoplastischen Polymer, insbesondere aus einem Polyurethan (PU) und ein Trägerteil (6), wobei die Schaumschicht (5) zwischen der Dekorlage (2) und dem Trägerteil (6) angeordnet ist und die Verbindung zwischen den Schichten stoffschlüssig ist.
Innenverkleidungsteil (1) von Kraftfahrzeugen nach Anspruch 6, wobei das Innenverkleidungsteil (1) eine Instrumententafel ist und in dem Trägerteil (6) eine Airbagdurchtrittsöffnung vorgesehen ist und die zweischichtige Dekorlage (2) zumindest die Airbagdurchtrittsöffnung überspannt.