DE10028109A1 - Verfahren zur Herstellung von Mehrschichtformkörpern - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers bereit, das einen Schritt des Einbringens eines Hautmaterials mit mindestens einer Schaumschicht zwischen ein Paar von positiven und negativen Formhälften, einen Schritt der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen das Hautmaterial und die Formoberfläche von einer der positiven und negativen Formhälften, einen Schritt des Laminierens des Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus dem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats und einen Schritt der Bildung einer Vertiefung im Hautmateriallaminierungsbereich umfasst, wobei die Dicke, t (mm), der Schaumschicht im Hautmaterial vor den Formen 0,6 R oder weniger beträgt, wobei R den minimalen Radius (mm) der Vertiefung auf der Laminierungsseite des Hautmaterials des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich des Mehrschichtformkörpers darstellt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei Herstellung eines Mehrschichtformkörpers mit einer Vertiefung auf der Seite des Hautmaterials im Hautmateriallaminierungsbereich das Ausnutzen einer vorteilhaften Eigenschaft, des Spritzformens und Spritzpressformens, nämlich der Fähigkeit des Laminierens eines Hautmaterials auf die Oberfläche des Substrats gleichzeitig mit dem Formen eines Substrats, wodurch ein Mehrschichtformkörper ohne Falten auf der Oberfläche des Hautmaterials und mit zufriedenstellendem Aussehen erhalten wird, auch wenn ein ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines durch Laminieren eines Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus einem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats gebildeten Mehrschichtformkörpers.

Ein Mehrschichtformkörper, der durch Laminieren eines Hautmaterials mit einer Schaumschicht auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus einem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats gebildet wurde, wird weitverbreitet auf verschiedenen industriellen Fachgebieten, einschließlich Kraftfahrzeuginnenteilen (zum Beispiel Türverkleidung und Instrumententafel) und Innen- und Außenteilen von elektrischen Haushaltsgeräten verwendet.

Als übliches Verfahren zur Herstellung eines vorstehend beschriebenen Mehr­ schichtformkörpers sind ein Verfahren, in dem ein Hautmaterial unter Verwendung eines Klebstoffs auf einen Formkörper (Substrat) geklebt oder laminiert wurde, der vorher aus einem thermoplastischen Harz mit verschiedenen Verfahren, wie Spritzformen und Spritzpressformen, gebildet wurde, und ein Verfahren, in dem ein Hautmaterial zwischen ein Paar von Formhälften eingebracht und dann ein geschmolzenes thermoplastisches Harz zugeführt wird, um es zu gewünschter Form zu formen, während das Hautmaterial auf mindestens einem Teil der Oberfläche des Substrats laminiert wird, bekannt.

Jedoch ist das erstere ein problematisches und kompliziertes Herstellungsverfahren mit Gefahren für die Gesundheit des Menschen und die Umwelt durch in den Klebstoffen enthaltene Lösungsmittel, während bei letzteren ein Zusammendrücken der Schaumschicht im Hautmaterial durch die Kraft erfolgt, mit der das Hautmaterial fest gegen die Oberfläche der Formhälfte gedrückt wird, wenn ein in die Formen zugeführtes geschmolzenes thermoplastisches Harz geformt wird, was Falten auf der Oberfläche des Hautmaterials eines erhaltenen Formkörpers ergibt, insbesondere bei Herstellung eines Produkts mit Vertiefungen auf der Hautmaterialseite im Hautlaminierungsteil, was zu schlechtem Aussehen führt, obwohl es insofern vorteilhaft ist, als das Hautmaterial auf die Oberfläche des Substrats gleichzeitig mit dem Formen des Substrats laminiert werden kann.

Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers mit einer Vertiefung auf der Hautmaterialseite im Hautmateriallaminierungsbereich bereitzustellen, bei dem von einer vorteilhaften Eigenschaft des Spritzformens und Spritzpressformens Gebrauch gemacht werden kann. Dies ist die Fähigkeit, ein Hautmaterial auf die Oberfläche des Substrats gleichzeitig mit dem Formen des Substrats ohne Bildung von Falten auf der Oberfläche des Hautmaterials zu laminieren, auch wenn ein Hautmaterial mit einer Schaumschicht verwendet wird. Diese Aufgabe wurde durch den Befund gelöst, dass die Beziehung zwischen der Dicke der Schaumschicht im eingebrachten Hautmaterial und dem minimalen Radius R der Vertiefung auf der Laminierungsseite des Hautmaterials des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich des Mehrschichtformkörpers äußerst wichtig ist.

So stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mehr­ schichtformkörpers bereit, umfassend einen Schritt des Einbringens eines Hautmaterials mit mindestens einer Schaumschicht zwischen ein Paar von positiven und negativen Formhälften, einen Schritt der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen das Hautmaterial und die Formoberfläche von einer der positiven und negativen Formhälften, einen Schritt des Laminierens des Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus dem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats und einen Schritt der Bildung einer Vertiefung im Hautmateriallaminierungsbereich, wobei die Dicke, t (mm), der Schaumschicht im Hautmaterial vor den Formen 0,6 R oder weniger beträgt, wobei R den minimalen Radius (mm) der Vertiefung auf der Laminierungsseite des Hautmaterials des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich des Mehrschicht­ formkörpers darstellt.

In der Beschreibung und den folgenden Patentansprüchen sind, wenn es der Zu­ sammenhang nicht anders erfordert, der Begriff "umfassen" und Abwandlungen, wie "umfasst" und "umfassend", so zu verstehen, dass sie eine angegebene ganze Zahl oder einen Schritt oder eine Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten einschließen, aber eine andere ganze Zahl oder einen Schritt oder eine Gruppe von ganzen Zahlen oder Schritten nicht ausschließen.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt eines in der Erfindung verwendeten Hautmaterials.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt eines anderen in der Erfindung verwen­ deten Hautmaterials.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf einen Mehrschichtformkörper mit vollständig laminiertem Hautmaterial und einer Vertiefung auf der Hautmateriallaminierungsseite des Substrats.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt nur des Substratbereichs, wenn der in Fig. 3 gezeigte Mehrschichtformkörper entlang der Linie A-A geschnitten wird.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt nur des Substratbereichs, wenn der in Fig. 3 gezeigte Mehrschichtformkörper entlang der Linie B-B geschnitten wird.

Fig. 6 bis 9 zeigen schematische Schnitte von Formhälften, die im erfin­ dungsgemäßen Herstellungsverfahren verwendet werden.

Fig. 10 zeigt einen schematischen Schnitt eines Mehrschichtformkörpers, in dem ein Hautmaterial auf der gesamten Oberfläche eines Substrats laminiert ist.

Fig. 11 zeigt einen schematischen Schnitt eines Mehrschichtformkörpers, in dem ein Hautmaterial auf einem Teil eines Substrats laminiert ist.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers gemäß der Erfindung wird nachstehend beschrieben.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann jedes Verfahren sein, mit der Maßgabe, dass es ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers ist, das einen Schritt des Einbringes eines Hautmaterials mit mindestens einer Schaumschicht zwischen ein Paar von positiven und negativen Formhälften, einen Schritt der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen das Hautmaterial und die Formober­ fläche von einer der positiven und negativen Formhälften, einen Schritt des Laminierens des Hautmaterials auf mindestens einem Teil der Oberfläche eines aus dem thermoplasti­ schen Harz hergestellten Substrats und einen Schritt des Bildens einer Vertiefung im Hautmateriallaminierungsbereich umfasst. Das Verfahren selbst ist nicht besonders beschränkt, aber es ist in der Erfindung wichtig, dass die Dicke, t (mm), der Schaum­ schicht im Hautmaterial vor den Formen 0,6 R oder weniger beträgt, wobei R den minima­ len Radius (mm) der Vertiefung auf der Hautmateriallaminierungsseite des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich des Mehrschichtformkörpers darstellt.

In einem Hautmaterial mit mindestens einer Schaumschicht, das in der Erfindung verwendet wird, ist die Schaumschicht nicht besonders beschränkt, und kann zum Beispiel ein steifer oder halbsteifer Polyurethanschaum, ein Polypropylenschaum, ein Poly­ ethylenschaum und ein Polyvinylchloridschaum sein. Während eine solche Schaumschicht jede Dichte (Expansionsvergrößerung) aufweisen kann, wird ein Urethanschaum mit einer Dichte von 0,02 bis 0,08 g/cm³ vorzugsweise verwendet.

Bei Verwendung eines Hautmaterials ist entscheidend, dass die Dicke t (mm) der Schaumschicht im Hautmaterial 0,6 R oder weniger beträgt, wobei R den minimalen Radius (mm) der Vertiefung gemäß nachstehender Definition auf der Hautmateriallaminierungsseite des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich eines gewünschten Mehrschichtformkörpers darstellt. Die Dicke wird so gewählt, dass sie die vorstehend beschriebene Beziehung, abhängig von der Form des gewünschten Mehrschichtformkörpers, erfüllt.

Das Hautmaterial wird fest gegen die Oberfläche der Formhälfte gepresst und die Schaumschicht wird komprimiert, wenn ein in die Formhälften zugeführtes geschmolzenes thermoplastisches Harz geformt wird. Dabei führt eine Dicke t (mm) der Schaumschicht im verwendeten Hautmaterial, die mehr als 0,6 R beträgt, zu einer Erholung der Schaumschicht von ihrer vorher komprimierten Form, wobei vorkommen kann, dass die Seite der Oberfläche des Hautmaterials lose wird und so eine Faltenbildung auftritt.

Während für das in der Erfindung verwendete Hautmaterial entscheidend ist, dass es eine vorstehend beschriebene Schaumschicht aufweist, kann das Hautmaterial aus nur einer solchen Schaumschicht bestehen oder weiter mit einer Hautschicht laminiert oder mit einer Auskleidungsschicht ausgekleidet sein.

Eine Hautschicht kann zum Beispiel ein gewebter oder gestrickter Stoff, wie Mokett und ein Trikot, ein Faservlies, wie nadelgestanzter Teppich, eine Metallfolie, eine aus einem synthetischen Harz, wie einem thermoplastischen Harz und/oder einem thermoplastischen Elastomer hergestelltes flächiges Erzeugnis (Blatt oder Folie) sein.

Eine Auskleideschicht kann zum Beispiel eine aus einem Faservlies oder einem synthetischen Harz hergestelltes flächiges Erzeugnis (Blatt oder Folie) sein.

Eine ein Faservlies bildende Faser kann zum Beispiel eine natürliche Faser, wie Baumwolle, Wolle, Seide und Leinen, oder eine synthetische Faser, wie Polyamid, Poly­ ester und Nylon, sein, die allein oder mit verschiedenen Verfahren gemischt gesponnen verwendet wird, wobei ein in der Erfindung zu verwendendes Faservlies gebildet wird, und ebenfalls veranschaulicht werden nadelgestanzte, thermisch gebundene, spinngebun­ dene, schmelzgeblasene und spitzenartige Arten von Faservliesen.

Eine aus einem synthetischen Harz hergestelltes Blatt oder Folie kann zum Bei­ spiel ein Blatt oder Folie sein, die aus einem thermoplastischen Harz, wie Polypropylen und Polyethylen, oder einem thermoplastischen Elastomer, wie einen polyolefinischen thermoplastischen Elastomer hergestellt sind. Ein Material mit der Fähigkeit des Schmelzens mit dem verwendeten thermoplastischen Harz als Substrat wird vorzugsweise verwendet.

Ein in der Erfindung verwendetes thermoplastisches Harz kann jedes thermopla­ stische Harz sein, das üblicherweise im Extrusionsformen, Spritzformen und Pressformen verwendet wird, und schließt zum Beispiel ein gewöhnliches thermoplastisches Harz, wie Polyethylen, Polypropylen, Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymer, Polystyrol, Polyamid, wie Nylon, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Acrylharz und Styrol-Butadien- Blockcopolymer, ein thermoplastisches Elastomer, wie EPM und EPDM, ein Gemisch davon oder eine daraus hergestellte Polymerlegierung, die expandierbar oder nicht expandierbar sein können, ein.

Ein vorstehend beschriebenes thermoplastisches Harz kann, falls erforderlich, auch eine verstärkende Faser, wie eine üblicherweise verwendete Glasfaser, sowie einen Füllstoff, wie verschiedene anorganische oder organische Füllstoffe, zusätzlich zu verschiedenen üblicherweise verwendeten Zusätzen, einschließlich eines Pigments, Gleitmittels, Antistatikmittels und Stabilisators, enthalten.

In der Erfindung wird der Beziehung zwischen der Dicke der Schaumschicht im eingebrachten Hautmaterial und dem minimalen Radius R der Vertiefung auf der Hautmateriallaminierungsseite des Substrats im Hautmateriallaminierungsbereich des ge­ wünschten Mehrschichtformkörpers Bedeutung beigemessen. Es kann jedes Verfahren, wie Spritzformen oder Kompressionsformen, verwendet werden, sofern es ein Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers ist, das einen Schritt des Einbringens eines Hautmaterials mit mindestens einer Schaumschicht zwischen ein Paar von positiven und negativen Formhälften, einen Schritt der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen das Hautmaterial und die Formoberfläche einer der positiven und negativen Formhälften, einen Schritt des Laminierens des Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus dem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats und einen Schritt der Bildung einer Vertiefung im Hautmateriallaminie­ rungsbereich umfasst. Vorzugsweise wird ein Kompressionsformverfahren verwendet, in dem Formhälften während der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes nicht geschlossen sind und dann die Formhälften nach oder gleichzeitig mit Beenden der Zuführung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes geschlossen werden. Gegenüber dem Spritzformen, bei dem ein Hautmaterial direkt der Wärme und dem Druck eines zugeführten geschmolzenen thermoplastischen Harzes ausgesetzt wird, wird bei dem zuvor genannten Verfahren die Möglichkeit einer Schädigung des Hautmaterials verringert.

Ein Kompressionsformen, das ein veranschaulichendes Herstellungsverfahren der Erfindung ist, wird nachstehend veranschaulicht, um das Verfahren der vorliegenden Er­ findung in Bezug auf die Zeichnungen zu erklären.

Sowohl Fig. 1 als auch Fig. 2 zeigen Schnitte durch Ausführungsformen des in der Erfindung verwendeten Hautmaterials (1). Das Hautmaterial in Fig. 1 besteht aus einer Hautschicht (2) und einer Schaumschicht (3) und das Hautmaterial in Fig. 2 besteht aus einer Hautschicht (2), einer Schaumschicht (3) und einer Auskleidungsschicht (4).

Fig. 3 zeigt eine ebene Ansicht eines Mehrschichtformkörpers mit einem voll­ ständig laminierten Hautmaterial und einer Vertiefung im Hautmateriallaminierungsbe­ reich des Substrats. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt nur des Substrats, wenn der in Fig. 3 gezeigte Mehrschichtformkörper entlang einer Linie A-A geschnitten wird. Fig. 5 zeigt einen Querschnitt nur des Substrats, wenn der in Fig. 3 gezeigte Mehrschichtformkörper entlang einer Linie B-B geschnitten wird.

Auf der Hautmateriallaminierungsseite des Substrats werden im Hautmateriallaminierungsbereich des Mehrschichtformkörpers eine oder mehrere Vertiefungen gebildet. Diese Vertiefungen weisen an ihren Kanten, das heißt an den in Fig. 4 und 5 mit R1, R2, R3 bzw. R4 bezeichneten Stellen eine gekrümmte (bogenartige) Form auf, die auf die Krümmung an den entsprechenden Teilen der Formhälften zurückgeht (siehe Fig. 6). Der Radius R ist der Radius des Kreises, der sich aus der Weiterführung des bogenartigen Bereichs ergibt. Wenn die Vertiefung symmetrisch ist, das heißt wenn alle Krümmungen gleich sind, dann stellen alle Radien (R1, R2, R3 und R4 in den Fig. 4 und 5) den "minimalen Radius" gemäß der Erfindung dar. Sind dagegen die Krümmungen unterschiedlich, dann ist diejenige, die sich zum Kreis mit dem kleinsten Radius vervollständigt, die im Sinne der Erfindung maßgebende. Der minimale Radius R (mm), der in der/den Vertiefung(en) vorkommt, und die Dicke, t (mm), der Schaumschicht im Hautmaterial zur Herstellung des Mehrschichtformkörpers stehen in der durch t ≦ 0,6 R wiedergegebenen Beziehung.

Fig. 6 zeigt ein Hautmaterial (1) mit einer Schaumschicht, das zwischen einem Paar von positiven und negativen Formhälften (5, 6) eingebracht ist, die noch nicht ge­ schlossen sind.

Zum Einbringen des Hautmaterials kann dieses auf der Formseite einer der Formhälften angebracht oder unter Verwendung von z. B. Nadeln an der positiven oder negativen Formhälfte selbst oder an einem Hautmaterialbefestigungsrahmen, der um eine Formhälfte angebracht ist, befestigt werden.

Das Hautmaterial kann abhängig von der Produktform vorerwärmt oder vorge­ formt werden.

Fig. 7 zeigt ein zwischen einem Hautmaterial, das bereits zwischen die Formhälf­ ten eingebracht wurde, und der Formseite einer Formhälfte (die Formseite der positiven Formhälfte in dieser Figur) zugeführtes geschmolzenes thermoplastisches Harz (7).

Das Verfahren zur Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes kann ein internes Zufuhrverfahren, in dem ein geschmolzenes Harz über einen in einer Formhälfte bereitgestellten Kanal in eine Höhlung eingespritzt wird, oder ein externes Zufuhrverfahren sein, in dem ein geschmolzenes Harz aus einer geeigneten Zufuhrvorrichtung außerhalb der Formhälfte in eine Höhlung zugeführt wird. Das interne Zufuhrverfahren ist im Hinblick auf Handhabbarkeit und Kühlung des zugeführten geschmolzenen Harzes bevorzugt.

Fig. 8 zeigt die positive und negative Formhälfte, die nach der vorstehend beschriebenen Zufuhr des geschmolzenen thermoplastischen Harzes geschlossen wurden. Durch das Schließen der Form wurde das thermoplastische Harz geformt und gleichzeitig das Hautmaterial auf ihm als Substrat laminiert.

Die Form wird in dieser Figur in vertikaler Richtung geschlossen. Die Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt. Das Schließen der Formhälften kann z. B. auch in horizontaler Richtung erfolgen.

Wenn ein geschmolzenes thermoplastisches Harz mit einem internen Zufuhrver­ fahren zugeführt wird, kann das Schließen der Form nach der Zuführung des geschmolze­ nen thermoplastischen Harzes begonnen werden oder nach Beendigung der Zuführung oder gleichzeitig mit der Zuführung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes durch­ geführt werden. Es kann gleichzeitig mit der Beendigung oder nach der Beendigung der Zuführung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes beendet sein.

Nach Beendigung des Schließens der Form wird das geschmolzene thermoplastische Harz gekühlt und in den Formhälften verfestigt, die geschlossen gehalten werden. Danach werden die Formhälften geöffnet (Fig. 9), um den Formkörper herauszu­ nehmen, wobei ein Mehrschichtformkörper erhalten wird, in dem ein Hautmaterial (1) auf der Oberfläche des aus thermoplastischem Harz hergestellten Substrats (7) laminiert ist, wie in Fig. 10 gezeigt.

Während in Fig. 10 ein Gegenstand mit einem auf der gesamten Oberfläche eines Substrats laminierten Hautmaterial veranschaulicht ist, kann auch ein Mehrschichtformkörper mit einem nur auf einem Teil der Oberfläche eines Substrats laminierten Hautmaterial, wie in Fig. 11 angegeben, hergestellt werden. Dies erfolgt durch geeignete Wahl der Form eines Produkts und der Laminierungsstellung, der entsprechenden Zuführungsstellung und/oder der Größe des Hautmaterials.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht bei Herstellung eines Mehrschicht­ formkörpers mit einer Vertiefung auf der Hautmaterialseite im Hautmateriallaminie­ rungsbereich die Ausnutzung der Vorteile des Spritzformens und Spritzpressformens. Dies ist die Möglichkeit ein Hautmaterial auf die Oberfläche eines Substrats gleichzeitig mit dessen Formung zu laminieren, so dass ein Mehrschichtformkörper ohne Falten auf der Oberfläche des Hautmaterials und mit zufriedenstellendem Aussehen erhalten wird, auch wenn ein Hautmaterial mit einer Schaumschicht verwendet wird.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers, umfassend einen Schritt des Einbringens eines Hautmaterials mit mindestens einer Schaumschicht zwischen ein Paar von positiven und negativen Formhälften, einen Schritt der Zuführung eines geschmolzenen thermoplastischen Harzes zwischen das Haut­ material und die Formoberfläche von einer der positiven und negativen Form­ hälften, einen Schritt des Laminierens des Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche eines aus dem thermoplastischen Harz hergestellten Substrats und einen Schritt der Bildung einer Vertiefung im Hautmateriallaminierungsbereich, wobei die Dicke, t (mm), der Schaumschicht im Hautmaterial vor den Formen 0,6 R oder weniger beträgt, wobei R den minimalen Radius (mm) der Vertiefung auf der Laminierungsseite des Hautmaterials des Substrats im Hautmateriallami­ nierungsbereich des Mehrschichtformkörpers darstellt.

2. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers nach Anspruch 1, wobei die Schaumschicht ein Urethanschaum ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtformkörpers nach Anspruch 1, wobei die Zuführung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes durchgeführt wird, während die Formhälften nicht geschlossen sind, und das Laminieren des Hautmaterials auf mindestens einen Teil der Oberfläche des Substrats durch Schließen der Formhälften nach oder gleichzeitig mit Beenden der Zuführung des geschmolzenen thermoplastischen Harzes durchgeführt wird.