DE4215914A1 - Producing thin moulded thermoplastic skins for use in car components - by spraying charged powdered polymer on to thin heated earthed metal tool, fusing coating to form uniform skin, cooling and stripping off - Google Patents

Abstract

A dry thermoplastic powder is applied in minimum sufficient thickness on to the surface of a metal mould which is the negative of the shape required; the powder is deposited on all the relevant parts of the mould tool and is there fused into a continuous skin; the kin formed and the tool are cooled, and the finished skin is removed. The powder is applied to a stationary earthed tool on its readily accessible side; the tool concerned is thin and has a low thermal capacity, and the powder is electrostatically charged and sprayed on with compressed air. ADVANTAGE - The method can have short production cycles. It can produce uniform thickness skins free from thin or thick spots. It is flexible in that differently shaped skins can be produced without having to complete re-set up etc. It can be used for long periods without needing maintenance.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von räum­ lich geformten Kunststoffhäuten nach dem Oberbegriff von An­ spruch 1, wie es beispielsweise aus der EP-OS 218 043 als be­ kannt hervorgeht. Ein modifiziertes, vorbekanntes Verfahren dieser Art zeigt die DE-PS 31 37 425, bei dem die gebildete Haut direkt in dem Formwerkzeug weiterverarbeitet wird. Diese Verfahrensweise wird auch slush-moulding-Verfahren genannt.The invention relates to a method for producing space Lich shaped plastic skins according to the generic term of An Proverb 1, as for example from EP-OS 218 043 as be knows emerges. A modified, previously known method this type shows DE-PS 31 37 425, in which the formed Skin is processed directly in the mold. These The procedure is also called slush molding.

Beim herkömmlichen slush-moulding-Verfahren wird das Formwerk­ zeug auf der Seite des Pulverauftrages dichtend mit einem Pul­ verkasten mit einem Pulvervorrat darin aufgespannt. Nachdem dann das Formwerkzeug auf die erforderliche Temperatur (ca. 230°C) gebracht worden ist, wird der Pulverkasten samt Formwerk­ zeug eine längere Zeit lang räumlich geschwenkt und gedreht, so daß alle zu beschichtenden Partien des Formwerkzeuges mit dem frei in dem Pulverkasten herumpurzelnden Kunststoffpulver in ausreichenden und wiederholten Kontakt gelangen. Dabei schmilzt das Pulver an das Formwerkzeug unter Bildung der gewünschten Kunststoffhaut an. Nachdem sich eine ausreichend starke Kunst­ stoffhaut auch an den erfahrungsgemäß dünnsten Stellen gebildet hat, wird die Schwenkbewegung abgeschaltet, der Pulverkasten in eine solche Position gebracht, in der das überschüssige Pulver in den Pulverkasten zurückfällt und dann das heiße Formwerkzeug vom Kasten gelöst, um es gemeinsam mit der gebildeten Kunst­ stoffhaut abzukühlen, damit diese vom Formwerkzeug abgezogen werden kann. Nachteilig an dieser bekannten Verfahrensausge­ staltung ist folgendes:In the conventional slush molding process, the molding is used stuff on the side of the powder application sealing with a pul cased with a powder supply in it. After this then the mold to the required temperature (approx. 230 ° C)  has been brought, the powder box including molding for a long time spatially swiveled and rotated, so that all parts of the mold to be coated with the plastic powder tumbling freely in the powder box sufficient and repeated contact. This melts the powder to the mold to form the desired one Plastic skin. Having a sufficiently strong art  fabric skin is also formed at the thinnest places, as experience has shown the swivel movement is switched off, the powder box in brought such a position in which the excess powder falls back into the powder box and then the hot mold detached from the box to share it with the educated art cool the fabric skin so that it is removed from the mold can be. A disadvantage of this known method design is as follows:

• - Es ist eine Dichtungsvorrichtung zum dichtenden Anklemmen des Formwerkzeuges an den Pulverkasten erforderlich.- It is a sealing device for sealing clamping of the mold to the powder box is required.
• - Ferner ist ein komplizierter und teurer Mechanismus zum räumlichen Verschwenken von Pulverkasten und Formwerkzeug nötig.- Furthermore, a complicated and expensive mechanism for spatial pivoting of powder box and mold necessary.
• - Aufgrund der aufwendigen und mechanisch belastenden Hand­ habung des Formwerkzeuges in der geschilderten Art muß das Formwerkzeug sehr stabil sein, was notwendigerweise die Wärmespeicherkapazität des Formwerkzeuges erhöht; dies bedingt lange Aufheiz- und Abkühlzeiten bei jedem neuen Hautbildungsprozeß, so daß die Fertigungszeiten relativ lang sind.- Due to the complex and mechanically stressful hand must have the mold in the manner described the molding tool must be very stable, which is necessary increases the heat storage capacity of the mold; this requires long heating and cooling times for everyone new skin formation process, so the manufacturing times are relatively long.
• - Damit das Pulver an dem Formwerkzeug anschmilzt, muß es mit einem gewissen Druck angepreßt werden, was einen ge­ wissen Mindestvorrat an Pulver in dem Kasten voraussetzt, beispielsweise etwa 100 kg. Dieses Pulver erhitzt sich nach einer gewissen Anzahl von Hautbildungszyklen, bei­ spielsweise nach etwa 10 bis 20 Zyklen und es muß für das Pulver eine Abkühlpause eingelegt werden, widrigenfalls das Pulver im Vorratskasten verklumpen würde.- So that the powder melts on the mold, it must be pressed with a certain pressure, which a ge know minimum supply of powder in the box assumes for example about 100 kg. This powder heats up after a certain number of skin formation cycles, at for example after about 10 to 20 cycles and it must be for that Powder can be taken to cool off, otherwise the powder would clump in the storage box.
• - Die Dicke der Kunststoffhaut ist nicht gezielt steuerbar; zur Vermeidung von unzulässig dünnen Stellen müssen an anderen Stellen sehr dicke Wandstärken in Kauf genommen werden.- The thickness of the plastic skin can not be controlled specifically; in order to avoid impermissibly thin places in other places, very thick walls are accepted will.
• - Um andere Werkstücke produzieren zu können, muß der Pul­ verkasten zur Aufnahme anderer Formwerkzeuge umgerüstet werden; ein Mischbetrieb für unterschiedliche Werkstücke auf einer bestimmten Anlage ist ohne Umrüstarbeiten nicht möglich.- To be able to produce other workpieces, the Pul retrofit box to accommodate other molds  will; a mixed operation for different workpieces on a certain system is not without retrofitting possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäß zugrunde ge­ legte Verfahren dahingehend zu verbessern, daßThe object of the invention is that the generic ge put procedures to improve that

• - kürzere Fertigungszeiten für die Kunststoffhäute erziel­ bar sind,- Achieved shorter manufacturing times for the plastic skins are cash,
• - eine in der Wandstärke gleichmäßige Kunststoffhaut ohne Dünnstellen und ohne Dickstellen herstellbar ist,- A plastic skin even in the wall thickness without Can be made thin and without thick sections,
• - in flexibler Weise unterschiedliche Formwerkzeuge ver­ wendet und unterschiedlich geformte Kunststoffhäute in gemischter Fertigung ohne Umrüstarbeiten hergestellt wer­ den können und- Ver different molds in a flexible manner turns and differently shaped plastic skins in mixed production without conversion work can and
• - ein Dauerbetrieb ohne erzwungene Wartepausen ermöglicht wird.- Continuous operation without forced waiting times becomes.

Diese vielfältige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank des Aufsprü­ hens eines elektrostatisch aufgeladenen Pulvers mittels eines beweglichen Pulversprühorganes können Pulvererwärmungen des Pulvervorrates und dementsprechend Abkühl-Wartezeiten ebenso vermieden werden, wie das umständliche Anschließen eines Pul­ verkastens mit all seinen nachteiligen Folgen hinsichtlich Dichtproblem, starre Bindung an bestimmte Formwerkzeuge, kom­ plizierter Bewegungsapparat und stabile, d. h. massereiche und thermisch träge Ausführung des Formwerkzeuges. Letzters kann im Gegenteil sehr leicht und somit rasch aufheizbar bzw. abkühlbar ausgebildet werden, wodurch die Fertigungszeit wesentlich re­ duziert wird. Das Bewegungsprogramm für das bewegliche Sprüh­ organ kann dem jeweiligen Formwerkzeug angepaßt und mit ihm gezielt eine überall gleichmäßige Schichtstärke aufgetragen werden, so daß Dünnstellen einerseits und unkontrollierbare Dickstellen in Zwickelbereichen andererseits vermieden werden können. Auch können ohne jegliche Umrüstung die unterschied­ lichsten Formwerkzeuge mit ein und demselben Sprühorgan ein­ gesprüht werden. Beim manuellen Aufsprühen ist dies ohnehin keine Frage; beim Aufsprühen mittels Roboter braucht lediglich ein vorab gespeichertes Bewegungsprogramm aufgerufen zu werden, welches selbsttätig durch eine entsprechende Kennung des Form­ werkzeuges erfolgen kann. Weitere Vorteile der Erfindung liegen in dem Wegfall des komplizierten Bewegungsapparates für das Schwenken und Drehen des Pulverkastens sowie das ständige ge­ genseitige Abdichten von Formwerkzeug und Pulverkasten.This diverse task is inventively by the kenn Drawing features of claim 1 solved. Thanks to the spray an electrostatically charged powder by means of a Movable powder spray can heat the powder Powder stocks and accordingly cooling waiting times as well can be avoided, such as the cumbersome connection of a Pul encased with all its adverse consequences in terms of Sealing problem, rigid bond to certain molds, com duplicated musculoskeletal system and stable, d. H. massive and thermally slow execution of the mold. Last can in On the contrary, it is very light and can therefore be quickly heated or cooled are trained, whereby the manufacturing time is substantially right is induced. The movement program for mobile spraying organ can be adapted to the respective mold and with it specifically applied a uniform layer thickness everywhere be so that thin spots on the one hand and uncontrollable Thick areas in gusset areas on the other hand can be avoided  can. The difference can also be made without any retrofitting most common molds with one and the same spraying element be sprayed. With manual spraying, this is anyway no question; when spraying with a robot only needs to be called up a previously saved movement program, which automatically by means of a corresponding identification of the shape tool can be done. Further advantages of the invention lie in the elimination of the complicated musculoskeletal system for that Swiveling and rotating the powder box and the constant ge mutual sealing of mold and powder box.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran­ sprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert; dabei zeigen die Fig. 1 bis 4 eine Abfolge unter­ schiedlicher Arbeitsschritte bei der Herstellung einer Kunst­ stoffhaut in der hier geschilderten Verfahrensweise.Appropriate embodiments of the invention can be found in the claims at under. Otherwise, the invention is explained with reference to an embodiment shown in the drawings; thereby, Figs. 1 to 4, a sequence among schiedlicher steps in producing a plastic skin in the here described procedure.

Das in den Figuren dargestellte Formwerkzeug 1 ist auf seiner nicht zu beschichteten Rückseite mit einem Abschirmkasten 2 überdeckt, in welchem mehrere auf die Wandung des Formwerkzeu­ ges 1 gerichtete Strahlungsstäbe 3 angeordnet sind, die auf ihrer von dem Formwerkzeug 1 abgewandten Seite mit einem Strah­ lungsreflektor 4 überdeckt sind. Das Formwerkzeug 1 kann also bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel von seiner Rückseite her durch Strahlungswärme aufgeheizt werden. Dank einer sehr gerin­ gen Wandstärke s, die beispielsweise im Bereich von 1 bis 2 mm liegen kann, ergibt sich eine sehr geringe Werkzeugmasse und dementsprechend auch sehr kurze Aufheiz- und Abkühlungszeiten. Über eine Erdung 5 ist das Formwerkzeug auf Potential Null ge­ legt. Das Formwerkzeug 1 mit seinem rückseitigen Abschirmkasten 2 ist - zumindest in den einzelnen Arbeitsstationen - stillste­ hend gehaltert. Allenfalls zwischen ortsfesten Arbeitsstationen kann es geradlinig oder auf einer Kreisbahn weitergeschoben werden. In der in Fig. 1 dargestellten Beschichtungsstation ist das Formwerkzeug auf der Beschichtungsseite weiträumig frei zugänglich, was durch den Bewegungspfeil 8 angedeutet ist. In diesem Bewegungsraum ist ein bewegliches Sprühorgang 6 zum pneumatischen Pulverauftrag angebracht, welches an eine Span­ nungsquelle 7 zur elektrostatischen Aufladung des zu beschich­ tenden Pulvers angeschlossen ist. Derartige elektrostatische und pneumatisch wirksame Pulversprühorgane sind bekannt, so daß hier nicht näher darauf eingegangen zu werden braucht.The molding tool 1 shown in the figures is covered on its rear side, which is not to be coated, with a shielding box 2 , in which a plurality of radiation rods 3 directed towards the wall of the molding tool 1 are arranged, which on their side facing away from the molding tool 1 have a radiation reflector 4 are covered. In the exemplary embodiment shown, the mold 1 can thus be heated from the rear by radiant heat. Thanks to a very small wall thickness s, which can be, for example, in the range of 1 to 2 mm, the tool mass is very low and, accordingly, the heating and cooling times are very short. With a grounding 5 , the mold is set to zero potential. The molding tool 1 with its rear shielding box 2 is - at least in the individual workstations - held still. At most, it can be moved between stationary work stations in a straight line or on a circular path. In the coating station shown in FIG. 1, the molding tool is freely accessible on the coating side, which is indicated by the movement arrow 8 . In this movement space, a movable spray 6 for pneumatic powder application is attached, which is connected to a voltage source 7 for electrostatic charging of the powder to be coated. Such electrostatic and pneumatically effective powder spray devices are known, so that it need not be discussed in more detail here.

Zum Herstellen einer der Form des Formwerkzeuges 1 entsprechen­ den Kunststoffhaut wird das Formwerkzeug zunächst mittels der Strahlungsstäbe 3 von der Rückseite her aufgewärmt, bis es eine oberhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffpulvers liegende Temperatur, beispielsweise 230°C erreicht hat. Diese Tempera­ tur ist dank der geringen Wärmespeicherkapazität des Formwerk­ zeuges sehr rasch erreicht, so daß sehr bald mit dem Aufsprühen des Pulvers begonnen werden kann. Dank der elektrostatischen Aufladung des Pulvers und dank der pneumatischen Richtungsge­ bung des Pulvers durch das Sprühorgan kann das Formwerkzeug 1 sehr gezielt und gleichmäßig mit Kunststoffpulver beschichtet werden, welches an der Oberfläche des Formwerkzeuges anschmilzt und eine Haut bildet. An etwaigen Dünnstellen innerhalb der Haut wird aufgrund der gegenpoligen elektrostatischen Ladung zwischen Pulver und Formwerkzeug das Pulver bevorzugt angezo­ gen, so daß sich auch die Dünnstelle schließt. Auch ohne Anzu­ schmelzen hält sich eine gewisse Schicht von Kunststoffpulver an der Beschichtungsseite des Formwerkzeuges.To produce one of the shape of the mold 1 corresponding to the plastic skin, the mold is first heated by means of the radiation rods 3 from the rear until it has reached a temperature above the melting temperature of the plastic powder, for example 230 ° C. This tempera ture is achieved very quickly thanks to the low heat storage capacity of the molding tool, so that spraying on of the powder can begin very soon. Thanks to the electrostatic charging of the powder and thanks to the pneumatic direction of the powder through the spray element, the mold 1 can be coated very specifically and evenly with plastic powder, which melts on the surface of the mold and forms a skin. At any thin spots within the skin, the powder is preferentially attracted due to the opposite polar electrostatic charge between the powder and the mold, so that the thin spot also closes. Even without melting, a certain layer of plastic powder remains on the coating side of the mold.

Ist auf diese Weise eine ausreichend dicke Kunststoffhaut bzw. Pulverschicht aufgetragen, so kann auch von der Auftragsseite her Wärme in das aufgesprühte Pulver eingetragen werden, um auch von der Aufsprühseite her das Pulver beschleunigt zum Schmelzen zu bringen und die Hautbildung zu beschleunigen. Dies ist in Fig. 2 durch die Strahlungsstäbe 10 und den Strahlungs­ schirm 9 angedeutet. Anstelle von Strahlungswärme kann zumin­ dest in einem fortgeschrittenen Prozeß des Schmelzvorganges die Zufuhr von Schmelzwärme auch durch Heißluft erfolgen, die bei­ spielsweise zwischen den Strahlungsstäben hindurchgeleitet wer­ den könnte.If a sufficiently thick plastic skin or powder layer is applied in this way, heat can also be applied to the sprayed-on powder from the application side in order to accelerate the melting of the powder and accelerate skin formation from the spray-on side as well. This is indicated in Fig. 2 by the radiation rods 10 and the radiation screen 9 . Instead of radiant heat, at least in an advanced process of the melting process, the supply of melting heat can also be carried out by hot air which, for example, could be passed between the radiation rods.

Wenn dann das Pulver vollständig zu einer Haut zusammengeschmol­ zen ist, können die außenseitigen Strahlungsstäbe 10 entfernt und die innenseitigen Strahlungsstäbe 3 abgeschaltet werden. Die gebildete Haut kann nun auf möglichst rasche Weise abge­ kühlt werden, was in Fig. 3 durch den beweglichen Brausekopf 11 angedeutet ist, mit dem Kühlwasser auf die gebildete Haut aufgesprüht werden kann. Es ist auch denkbar, Kühlluft durch den Abschirmkasten 2 hindurchzuleiten und so das Formwerkzeug 1 auch von der Rückseite her auf zwangskonvektive Weise abzuküh­ len.Then when the powder is completely melted into a skin, the outside radiation rods 10 can be removed and the inside radiation rods 3 can be switched off. The skin formed can now be cooled as quickly as possible, which is indicated in FIG. 3 by the movable shower head 11 , with which cooling water can be sprayed onto the skin formed. It is also conceivable to pass cooling air through the shielding box 2 and thus to cool the mold 1 also from the rear in a forced convective manner.

Sobald das Formwerkzeug 1 und die gebildete Kunststoffhaut 12 ausreichend tief, beispielsweise auf 30 bis 40°C abgekühlt sind, hat die Kunststoffhaut genügend Stabilität, so daß sie aus dem Formwerkzeug abgezogen werden kann, was in Fig. 4 an­ gedeutet ist.As soon as the mold 1 and the plastic skin 12 formed are sufficiently deep, for example cooled to 30 to 40 ° C., the plastic skin has sufficient stability so that it can be removed from the mold, which is indicated in FIG. 4.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen von räumlich geformten Kunst­ stoffhäuten für die anschließende Weiterverarbeitung zu hin­ terschäumten Kraftfahrzeug-Innenausbauteilen, insbesondere zu Instrumententafeln, bei dem auf einem der Negativform der her­ zustellenden Kunststoffhaut entsprechenden, metallischen Form­ werkzeug thermoplastischer Kunststoff in Form eines trockenen pulvers in einer bestimmten Mindestlagenstärke und in allen Bereichen der späteren Kunststoffhaut niedergeschlagen und unter Wärmeeinwirkung auf dem Formwerkzeug zu einer geschlos­ senen Haut zusammengeschmolzen wird, bei dem anschließend die gebildete Kunststoffhaut und das Formwerkzeug abgekühlt werden und die fertige Kunststoffhaut vom Formwerkzeug abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Niederschlagen des Kunststoffpulvers bei

• - stillstehendem,
• - dünnwandig und mit niedriger Wärmespeicherkapazität aus­ gebildeten,
• - hautseitig weiträumig frei zugänglichen und
• - elektrisch auf Null-Potential gelegtem, also geerdetem Formwerkzeug erfolgt,
• - wobei das Kunststoffpulver elektrostatisch aufgeladen und pneumatisch augesprüht wird.

1. A process for the production of spatially shaped plastic skins for subsequent processing to foamed automotive interior components, in particular for instrument panels, in which on a plastic mold corresponding to the negative form of the plastic skin to be produced, thermoplastic material in the form of a dry powder in a specific one Minimum layer thickness and in all areas of the later plastic skin is deposited and melted under the action of heat on the mold to form a closed skin, in which the plastic skin and the mold are then cooled and the finished plastic skin is removed from the mold, characterized in that the precipitation of the Plastic powder at

• - stationary,
• - Thin-walled and with low heat storage capacity from formed
• - freely accessible on the skin side
• - the mold is electrically grounded, i.e. grounded,
• - The plastic powder is electrostatically charged and sprayed pneumatically.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffpulver auf das bereits vorgewärmte Formwerk­ zeug aufgesprüht wird.2. The method according to claim 1, characterized, that the plastic powder on the pre-heated molding stuff is sprayed on. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach ausreichendem pulverauftrag auf das Formwerkzeug der Pulverschicht auch von der Auftragsseite her Schmelzwärme zu­ geführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that after sufficient powder application on the mold the Powder coating also heats up heat from the order side to be led. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auftragsseitige Schmelzwärmezufuhr durch heiße Gase, insbesondere heiße Luft und/oder durch Wärmestrahlung erfolgt.4. The method according to claim 3, characterized, that the order-side supply of melting heat by hot gases, in particular hot air and / or by heat radiation. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das am Formwerkzeug vorgesprühte, in der Luft schwebende Kunststoffpulver mit einem ständigen Luftzug fortgetragen, diese Luft aufgefangen und das Kunststoffpulver daraus zur Wiederverwendung ausgefiltert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the sprayed on the mold, floating in the air Plastic powder carried away with a constant draft, this air is caught and the plastic powder from it Reuse is filtered out.