DE4304751C2 - 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 Gegenstandes
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit einer Schaumkunststoffschicht überzogene Gegenstände aus Kunststoff können
auf den verschiedensten Gebieten Verwendung finden. So können sie im Fahrzeug
bereich, beispielsweise im Fahrzeuginnenraum als Ablageschalen, Griffe, Bedien
knöpfe, Verkleidungsteile, Blenden und dgl. Bauteile eingesetzt werden. Jedoch
können sie auch auf anderen Gebieten verwendet werden, beispielsweise für Koffer.
Durch die weiche Schaumkunststoff-Oberflächenschicht wird diesen Bauteilen eine
grifffreundliche, rutschfeste Oberfläche verliehen. Auch ist ein Klappern von Gegen
ständen verhindert, die beispielsweise in einer Ablageschale aufbewahrt werden, die
an ihrer Innenseite mit einer solchen Schaumkunststoffschicht versehen ist.
Bekannte derartige Bauteile, die im Kraftfahrzeugbereich meist aus einem harten
Kunststoff mit einer Oberfläche aus thermoplastischem Kunststoffschaum hergestellt
sind, werden dazu mit einer thermoplastischen Kunststoff-Schaumstoffolie überzo
gen, 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 Teile ist also eine relativ kostspielige
Schaumkunststoffolie erforderlich, ferner mehrere unabhängige Verfahrensschritte.
Zur Herstellung von Fußbett-Sohlen ist es schon bekannt (DE-AS 12 82 294), auf
der der Außenseite eines Fußbett-Bezuges abgewandten Seite schäumbaren
Kunststoff aufzubringen und nach dessen Einbringen in den entsprechenden Form
hohlraum, diesen Hohlraum zu vergrößern. Beim Einspritzen des schäumbaren
Werkstoffs legt sich der verformbare Bezug gegen die Oberfläche eines Formteils
an. Er ist thermisch verformbar und nimmt dabei die Konturen des Formteils an. Die
nach dem Beendigen des Aufschäumens erhaltene Fußbett-Sohle muß eine ge
wisse Elastizität haben, damit sie während des Gehens die Verformungen des
Schuhs mitmachen kann und auch für den Träger des Schuhs komfortabel ist und
möglichst keine Druckstellen erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung eines formstabilen Gegenstandes aus
Kunststoff mit einer Schaumkunststoff-Oberflächenschicht der eingangs erwähnten
Art 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 werden ausreichend stabile Gegenstände
erhalten und die Herstellung der Schaumkunststoff-Oberflächenschicht und das
Aufbringen derselben auf das Kunststoffteil erfolgen in einem einzigen Verfahrens
schritt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist damit sehr kostengünstig. Zugleich wird
auch ein Kunststoffteil mit sehr guten akustischen Eigenschaften und guter Haptik,
also Grifffreundlichkeit, hervorgebracht.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Kunststoffteil besteht 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 ge
genüber der Schaumkunststoff-Schicht aus dem thermoplastischen Eleastomeren
besitzen.
Als thermoplastische Elastomere werden vorzugsweise Elastomere auf Poly
urethanbasis verwendet, beispielsweise Desmopan® oder Elastollan®, Polyester
elastomere, 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 soge
nannte 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 erfin
dungsgemäßen 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 Zwischen
schaltung 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 Gase 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 thermo
plastischen Elastomeren und dem Treibmittel über den Angußkanal 8 und die Öff
nung 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 geschlossene Außenhaut 4 (Fig. 1).
Demgegenüber springt die Schaumreaktion im übrigen Bereich des freien Hohl
raums 13 an, d. h. das Treibmittel wird unter Gasbildung zersetzt, so daß das ge
schmolzene thermoplastische Elastomer aufgeschäumt wird. Da sich dabei ein ho
her Druck in dem Hohlraum 13 aufbaut, kann das gebildete Gas jedoch nicht hinrei
chend expandieren. Demgemäß werden unmittelbar, d. h. innerhalb von wenigen
Sekunden, die beiden Teile 7 und 9 der Form 6 auseinanderbewegt, um den Hohl
raum 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, welche Schaumkunststoffschicht 3 (Fig. 1) gebildet wird. Die
Schmelztemperatur im Inneren der schäumbaren Masse liegt beim Auseinanderbe
wegen 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 dem angußseitigen
Formteil 7 sitzenden Kunststoffteil 2 und andererseits mit der Außenhaut 4 an dem
Schließteil 9. Beim Auseinanderbewegen der Teile 7 und 9 der Form 6 werden da
durch die mit Treibgas gefüllten Poren des geschmolzenen thermoplastischen Ela
stomeren auseinandergezogen, wodurch die Poren entsprechend vergrößert wer
den. 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 Außen
haut keine optischen Fehler und damit ein ansprechendes Aussehen aufweist. Auch
ist die Außenhaut 4 ausreichend stabil, um ein Austreten des geschmolzenen Ela
stomeren beim Auseinanderbewegen der beiden Teile 7 und 9 der Form 6 zu ver
hindern. Dies gilt insbesondere für Polyester-Elastomere.
Die Dicke der Schaumkunststoffschicht 3, die nach dem erfindungsgemäßen Ver
fahren 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, ausge
tauscht 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 Werk
stoffen, so daß sie gemeinsam einschmelzbar sind. Das heißt, das erfindungs
gemäß hergestellte Kunststoffteil ist vollständig recyclierbar, d. h. es kann regranu
liert und als hochwertiger Werkstoff wiederverwendet werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einem teilweise eine
Oberfläche des Gegenstandes bildenden Außenteil, auf das eine Ober
flächenschicht aus einem Schaumkunststoff aus einem thermoplastischen
Elastomeren mit einer Außenhaut aufgebracht wird, wobei das Außenteil in
einer Spritzgußform so angeordnet wird, daß auf der Seite der aufzubringen
den Oberflächenschicht ein Hohlraum freibleibt, in den Hohlraum eine
schäumbare Masse aus dem thermoplastischen Elastomeren und einem
Treibmittel gespritzt und beim Verschäumen der Masse der Hohlraum ver
größert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil ein Kunststoffteil (2) aus einem
steifen Thermoplasten ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als Thermoplast für das Kunststoffteil (2) ABS,
ABS mit PP, POM, PC, PBT, PBT mit PC oder Polyamid verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Elastomeres ein Ela
stomeres auf Polyester-, Polyamid-, Olefin-, Styrol- oder Polyurethanbasis
verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Elastomeres mit einer
Shore A-Härte von weniger als 85 verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß beim Auseinanderbewegen der die Spritz
gußform bildenden Teile (7, 9) der Spritzgußform (6) das Kunststoffteil (2) an
dem einen Teil (7) und die schäumbare Masse an dem anderen Teil (9) haf
tet.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Spritzgußform (6) aus einem angußseiti
gen Teil (7) und einem Schließteil (9) verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
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 thermo
plastischen Elastomeren ausgetauscht wird.
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