DE4304751A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines KunststoffteilsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung eines Kunststoffteils nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Derartige mit einer Schaumkunststoffschicht überzogene
Kunststoffteile können auf den verschiedensten Gebieten
Verwendung finden. So können sie im Fahrzeugbereich,
beispielsweise im Fahrzeuginnenraum als Ablageschalen,
Griffe, Bedienknöpfe, Verkleidungsteile, Blenden und dgl.
Bauteile eingesetzt werden. Jedoch können sie auch für
andere Gegenstände verwendet werden, beispielsweise Koffer.
Durch die weiche Schaumkunststoff-Oberflächenschicht wird
diesen Bauteilen eine grifffreundliche, rutschfeste
Oberfläche verliehen. Auch ist ein Klappern von
Gegenständen verhindert, die beispielsweise in einer
Ablageschale aufbewahrt werden, die an ihrer Innenseite mit
einer solchen Schaumkunststoffschicht versehen ist.
Die bekannten Kunststoffteile, die im Kraftfahrzeugbereich
meist aus einem harten Kunststoff mit einer Oberfläche aus
thermoplastischem Kunststoffschaum hergestellt sind, werden
dazu mit einer thermoplastischen Kunststoff-Schaumstoffolie
überzogen, die auf einer Seite mit einer kompakten
Trägerschicht versehen ist. Die Schaumkunststoffolie wird
z. B. durch Tiefziehen auf das Kunststoffteil aufgebracht
und mit diesem durch einen Klebstoff verbunden oder in eine
Form tiefgezogen und mit einem harten Kunststoff
hinterspritzt. Für die Herstellung der bekannten, mit einer
Schaumkunststoffschicht versehenen Kunststoffteile ist also
eine relativ kostspielige Schaumkunststoffolie
erforderlich, ferner mehrere unabhängige
Verfahrensschritte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines
Kunststoffteils mit einer Schaumkunststoff-
Oberflächenschicht wesentlich zu vereinfachen.
Dies wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1
gekennzeichnete Verfahren erreicht. In den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
wiedergegeben.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die
Herstellung der Schaumkunststoffoberflächenschicht und das
Aufbringen derselben auf das Kunststoffteil in einem
einzigen Verfahrensschritt. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist damit sehr kostengünstig. Zugleich wird ein
Kunststoffteil mit sehr guten akustischen Eigenschaften und
guter Haptik, also Grifffreundlichkeit, hervorgebracht.
Das erfindungsgemäße Kunststoffteil besteht vorzugsweise
aus einem steifen Thermoplasten, insbesondere aus ABS
(Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer), Gemischen von ABS
mit PC (Polycarbonat), PBT (Polybutylenterephthalat),
Gemischen von PBT mit PC, Polyamid, Polypropylen (PP) oder
Polyoxymethylen (POM). Die Haftung von PP zu Elastomeren
auf Styrolbasis oder auf Olefinbasis ist besonders gut.
Diese Thermoplaste werden deswegen vorgezogen, weil sie
eine gute Haftung gegenüber der Schaumkunststoff-Schicht
aus dem thermoplastischen Elastomeren besitzen.
Als thermoplastische Elastomere werden vorzugsweise
Elastomere auf Polyurethanbasis verwendet, beispielsweise
Desmopan® oder Elastollan®, Polyesterelastomere, wie
Hytrel® oder Arnitel®, oder Polyamid-Elastomere,
insbesondere PEBA (Polyetherblockamid) oder Elastomere auf
Styrolbasis, wie "Thermolast" der Gummiwerke Kraiburg.
Ferner sind thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis
einsetzbar, wie EPDM/PP-Verschnitte, z. B. Santoprene®,
oder allgemein sogenannte TE-V, also vernetzte
Kautschukpartikel.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils
schematisch:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ablageschale, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist; und
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Spritzgußvorrichtung zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der
Spritzgußform im Schnitt.
Gemäß Fig. 1 besteht die Ablageschale 1 aus einem
Kunststoffteil 2 aus einem Thermoplasten, wobei auf die
Innenseite der Schale 1 direkt, also ohne Zwischenschaltung
einer Klebstoffschicht, eine Oberflächenschicht 3 aus einem
geschäumten thermoplastischen Elastomer aufgebracht ist.
Die Schaumstoffschicht 3 weist eine geschlossene Außenhaut
4 auf, die beispielsweise eine genarbte Struktur besitzen
kann.
Gemäß Fig. 2 weist die Spritzgußvorrichtung einen heizbaren
Zylinder 5 auf, in dem sich das geschmolzene
thermoplastische Elastomere, versetzt mit einem
Treibmittel, befindet, sowie die Spritzgußform 6. Als
Treibmittel kann beispielsweise Hydrocerol, oder eine
andere unter dem Einfluß von Wärme oder Katalysatoren, CO2,
N2 oder andere Gasse abspaltende Verbindung verwendet
werden.
Die Spritzgußform 6 besteht aus dem Teil 7 mit dem
Angußkanal 8 und dem Schließteil 9 mit dem Vorsprung 10.
Das angußseitige Teil 7 und das Schließteil 9 schließen den
Formhohlraum 11 ein, in dem das Kunststoffteil 2 (Fig. 1)
angeordnet ist. Das Kunststoffteil 2 ist mit einer auf den
Angußkanal 8 ausgerichteten Öffnung 12 versehen. Das
Kunststoffteil 2 füllt den Formhohlraum 11 nur teilweise
aus, so daß ein Hohlraum 13 frei bleibt.
Aus dem Zylinder 5 wird die schäumbare Masse aus dem
geschmolzenen thermoplastischen Elastomeren und dem
Treibmittel über den Angußkanal 8 und die Öffnung 12 in dem
Kunststoffteil 2 in den freien Hohlraum 13 gepreßt, so daß
dieser aufgefüllt wird. Da die Form 6 Raumtemperatur
aufweist, jedenfalls eine Temperatur, die deutlich unter
dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Elastomeren und der
Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegt, bildet die
schäumbare Masse an dem Schließteil 8, einschließlich dem
in den Formhohlraum 11 ragenden Vorsprung 10 die
geschlossenen Außenhaut 4 (Fig. 1).
Demgegenüber springt die Schaumreaktion im übrigen Bereich
des freien Hohlraums 13 an, d. h. das Treibmittel wird unter
Gasbildung zersetzt, so daß das geschmolzene
thermoplastische Elastomer aufgeschäumt wird. Da sich dabei
ein hoher Druck in dem Hohlraum 13 aufbaut, kann das
gebildete Gas jedoch nicht hinreichend expandieren.
Demgemäß werden unmittelbar, d. h. innerhalb von wenigen
Sekunden, die beiden Teilen 7 und 9 der Form 6
auseinanderbewegt, um den Hohlraum 13 zu vergrößern. Das
durch Zersetzung des Treibmittels gebildete Gas kann damit
expandieren, so daß ein Schaum mit hinreichend großen Poren
und damit eine ausreichend dicke, weiche
Schaumkunststoffschicht 3 (Fig. 1) gebildet wird. Die
Schmelzetemperatur im Inneren der schäumbaren Masse liegt
beim Auseinanderbewegen der Teile 7 und 9 der Form 6 noch
oberhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels, das
nun seine Wirkung voll entfalten kann. Gemäß Fig. 1 tritt
an der senkrechten Fläche S keine Unterstützung der
Schaumwirkung auf.
Manche thermoplastische Elastomere sind nur schwer
schäumbar. Auf der anderen Seite haftet die schäumbare
Masse einerseits an dem fest in den angußseitigen Formteil
7 sitzenden Kunststoffteil 2 und andererseits mit der
Außenhaut 4 an den Schließteil 9. Beim Auseinanderbewegen
der Teile 7 und 9 der Form 6 werden dadurch die mit
Treibgas gefüllten Poren des geschmolzenen
thermoplastischen Elastomeren auseinandergezogen, wodurch
die Poren entsprechend vergrößert werden. Dabei hat sich
gezeigt, daß thermoplastische Elastomere mit einer
niedrigen Shore A-Härte von weniger als 85 einerseits
meistens zwar schwer schäumbar sind, andererseits aber
besonders gut an dem metallischen Schließteil 9 haften.
Da die Außenhaut 4 des thermoplastischen Elastomeren sich
an dem Schließteil 9 sehr schnell abkühlt, ist keine
Schlierenbildung zu beobachten, so daß die Außenhaut keine
optischen Fehler und damit ein ansprechendes Aussehen
aufweist. Auch ist die Außenhaut 4 ausreichend stabil, um
ein Austreten des geschmolzenen Elastomeren beim
Auseinanderbewegen der beiden Teile 7 und 9 der Form 6 zu
verhindern. Dies gilt insbesondere für Polyester-
Elastomere.
Die Dicke der Schaumkunststoffschicht 3, die nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren erzielt wird, kann bis zu 20 mm
und mehr betragen. Im allgemeinen liegt die Dicke der
weichen Schaumkunststoffschicht 3 jedoch bei 3 bis 10 mm.
Zweckmäßigerweise wird das Kunststoffteil 2 aus einem
steifen Thermoplasten mit der gleichen Vorrichtung
spritzgegossen, abgesehen davon, daß eine Form 6 mit einem
Formhohlraum verwendet wird, der dem Kunststoffteil 2
entspricht. Die Spritzgußform 6 für das Kunststoffteil 2
wird nach dem Erstarren des Kunststoffteils 2 geöffnet,
worauf das angußseitige Teil 7 oder das Schließteil 9 gegen
ein anderes angußseitiges Teil 7 oder ein anderes
Schließteil, nämlich das Schließteil 9, ausgetauscht wird,
so daß die in Fig. 2 gezeigte Anordnung vorliegt. Dann
entspricht das erfindungsgemäße Verfahren dem sog.
"Zweifarben-Spritzguß". Beim Austausch des Schließteils
gegen das Schließteil 9 bleibt das Kunststoffteil 2 im
angußseitigen Teil 7 haften.
Durch Verwendung eines Thermoplasten für das Kunststoffteil
2 bestehen sowohl das Kunststoffteil 2 wie die
Schaumkunststoffschicht 3 aus thermoplastischen
Werkstoffen, so daß sie gemeinsam einschmelzbar sind. Das
heißt, das erfindungsgemäß hergestellte Kunststoffteil ist
vollständig recyclierbar, d. h. es kann regranuliert und als
hochwertiger Werkstoff wiederverwendet werden.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffteils, auf
das eine Oberflächenschicht aus einem Schaumkunststoff
aus einem thermoplastischen Elastomeren mit einer
Außenhaut aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kunststoffteil in einer Spritzgußform (6) so
angeordnet wird, daß auf der Seite der aufzubringenden
Oberflächenschicht ein Hohlraum (13) freibleibt, in den
Hohlraum (13) eine schäumbare Masse aus dem
thermoplastischen Elastomeren und einem Treibmittel
gespritzt und beim Verschäumen der Masse der Hohlraum
(13) vergrößert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Vergrößerung des Hohlraums (13) beim Verschäumen
der Masse die die Spritzgußform (6) bildenden Teile
(7, 9) auseinanderbewegt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
beim Auseinanderbewegen der Teile (7, 9) der
Spritzgußform (6) das Kunststoffteil (2) an dem einen
Teil (7) und die schäumbare Masse an dem anderen Teil
(9) haftet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Spritzgußform (6) aus einem
angußseitigen Teil (7) und einem Schließteil (9)
verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kunststoffteil (2) in einer Spritzgußform aus einem
angußseitigen Teil (7) und einem Schließteil
spritzgegossen und die Spritzgußform nach dem Erkalten
des Kunststoffteils (2) geöffnet wird, worauf das
angußseitige Teil oder das Schließteil der
Spritzgußform für das Kunststoffteil (2) gegen das
angußseitige Teil oder das Schließteil (9) zum
Spritzgießen und Verschäumen der schäumbaren Masse aus
dem thermoplastischen Elastomeren ausgetauscht wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (2) aus
einem steifen Thermoplasten besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
als Thermoplast für das Kunststoffteil (2) ABS, ABS mit
PP, POM, PC, PBT, PBT mit PC oder Polyamid verwendet
wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches
Elastomeres ein Elastomeres auf Polyester-, Polyamid-,
Olefin-, Styrol- oder Polyurethanbasis verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
ein thermoplastisches Elastomeres mit einer Shore A-
Härte von weniger als 85 verwendet wird.
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