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DE102005032664A1 - Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils - Google Patents

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Hans-Jörg Dahmen
Winfried Kohl
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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, umfassend die folgenden Schritte: DOLLAR A (a) Einbringen einer ersten und einer zweiten Folie aus Kunststoff in eine erste Kavität eines Spritzgießwerkzeugs DOLLAR A (b) Einspritzen eines ersten thermoplastischen Kunststoffs in den Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Folie DOLLAR A (c) Entformen des gemäß Schritt (b) hergestellten ersten Formteils und Einbringen des ersten Formteils sowie wenigstens eines zweiten Formteils in eine zweite Kavität des Spritzgießwerkzeugs DOLLAR A (d) Einspritzen eines zweiten thermoplastischen Kunststoffs in die zweite Kavität zum Verbinden des ersten und des zweiten Formteils.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils mittels Spritzgießen oder Spritzprägen.
  • Optische Bauteile, z.B. Scheiben im Automobilbau, werden vorwiegend aus Glas hergestellt, da sie sehr gute Oberflächeneigenschaften, z.B. eine hohe Kratzfestigkeit, aufweisen. Diese Bauteile sind mit hohen Materialkosten verbunden und weisen ein geringes Integrationspotential auf. Dies bedeutet, dass die Bauteile nur mit erheblichem Aufwand mit anderen Formteilen verbunden werden können.
  • Es ist aber auch bereits bekannt, optische Bauelemente aus transparentem thermoplastischem Kunststoff herzustellen. Diese sind nicht nur leichter und günstiger, sondern können auch erheblich einfacher mit weiteren Formteilen, wie Metall- oder Kunststoffteilen, verbunden werden. Die Kratzfestigkeit von Oberflächen aus transparentem thermoplastischem Kunststoff, muss jedoch durch eine Schutzschicht, z.B. aus Lack, erhöht werden.
  • Derartige Verbundbauteile aus einem optischen Formteil aus transparentem thermoplastischem Kunststoff werden nach dem Stand der Technik in aufwändigen Verfahren mit mehreren separaten Schritten sowie in mehreren separaten Vorrichtungen hergestellt. Beispielsweise wird zunächst eine Scheibe aus transparentem Kunststoff mittels Spritzgießen hergestellt. Die Scheibe wird anschließend mit einem geeigneten Lack zur Erhöhung der Kratzfestigkeit der Scheibenoberflächen beschichtet. In einem dritten Schritt wird die beschichtete Scheibe in einem weiteren Spritzgießwerkzeug z.B. mit einer Dichtung versehen oder mit einem weiteren Formteil wie z.B. einer Führungsschiene verbunden.
    •
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils bereitzustellen, welches wenigstens aus einem beidseitig mit einer Folie beschichteten Kunststoff-Formteil und einem weiteren Formteil besteht. Das Verfahren soll möglichst einfach und in wenigen Schritten durchführbar sein.
  • Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, umfassend die folgenden Schritte
    • (a) Einbringen einer ersten und einer zweiten Folie aus Kunststoff in eine erste Kavität eines Spritzgießwerkzeugs
    • (b) Einspritzen eines ersten thermoplastischen Kunststoffs in den Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Folie
    • (c) Entformen des gemäß Schritt (b) hergestellten ersten Formteils und Einbringen des ersten Formteils sowie wenigstens eines zweiten Formteils in eine zweite Kavität des Spritzgießwerkzeugs
    • (d) Einspritzen eines zweiten thermoplastischen Kunststoffs in die zweite Kavität zum Verbinden des ersten und des zweiten Formteils.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einem Spritzgießwerkzeug mit mindestens zwei Kavitäten durchgeführt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden vereinfachend die Begriffe Spritzgießen bzw. Spritzgießwerkzeug verwendet, die jedoch das Spritzprägen bzw. Spritzprägewerkzeug einschließen.
  • Die erste und zweite Folie sind vorzugsweise transparent und bestehen bevorzugt aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder einem Polycarbonat-Polymethylmethacrylat-Blend. Die beiden Folien können entweder aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Kunststoffen sein. Die Folien weisen vorzugsweise eine Dicke von 0,1 bis 1 mm auf.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die erste und die zweite Folie vor dem Einbringen in das Spritzgießwerkzeug gemäß Schritt (a) umgeformt, beschnitten, beschichtet und/oder bedruckt. Vorzugsweise werden die erste und zweite Folie mit einem Lack oder einer Schicht aus PMMA beschichtet. Insbesondere eignen sich Hardcoat-Lacke, wie z.B. Siloxan-Lacke oder UV-härtbare Lacke. Für das Beschichten von Folien sind Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt. Das Beschichten der ersten und zweiten Folie mit einer Schicht aus PMMA kann beispielsweise mittels Coextrusion erfolgen. Lacke können beispielsweise mittels Sprühen aufgetragen werden. Je nach Art der Beschichtung können die Folien nach dem Beschichten nicht mehr umgeformt werden, sodass das Umformen vor dem Beschichten erfolgen muss. Das Umformen erfolgt beispielsweise mittels Tiefziehen. Die Folien können zusätzlich vor dem Beschichten und dem Tiefziehen mit Siebdruckfarben bedruckt werden.
  • Die erste und zweite Folie werden gemäß Schritt (a) in eine erste Kavität eines Spritzgießwerkzeugs eingebracht. Sie werden derart eingebracht, dass sie in der Kavität auf Abstand gehalten werden. Das Fixieren der beiden Folien in der Kavität erfolgt in der nach dem Stand der Technik bekannten Weise, z.B. mechanisch, elektrostatisch oder mittels Vakuum.
  • Die erste und zweite Folie können beispielsweise im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet werden. Durch den Abstand zwischen der ersten und zweiten Folie bildet sich in der Kavität ein Hohlraum aus, in den im Schritt (b) ein erster thermoplastischer Kunststoff eingespritzt wird. Dadurch wird ein erstes Formteil gebildet, welches gemäß Schritt (c) entformt wird.
  • Grundsätzlich kann die Form des ersten Formteils beliebig sein. Zum Beispiel kann das erste Formteil scheibenförmig, plattenförmig oder topfförmig sein, wobei die Scheibe oder Platte beispielsweise eben, gewölbt oder gekrümmt sein kann. Das erste Formteil kann über seine gesamte Fläche die gleiche Dicke oder aber in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Dicken aufweisen. Für die Herstellung eines scheibenförmigen Formteils kann die Dicke 3 bis 6 mm betragen.
  • Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten thermoplastischen Kunststoff um einen transparenten Kunststoff. Der erste thermoplastische Kunststoff ist besonders bevorzugt ein Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), transparentes Polyamid (PA), Cyclo-Olefin-Copolymner (COC). Es kann jedoch für ein nicht transparentes erstes Formteil auch jeder andere thermoplastische Kunststoff verwendet werden, der sich für das Spritzgießen oder Spritzprägen eignet.
  • Nach dem Entformen wird das erste Formteil in eine zweite Kavität des Spritzgießwerkzeugs eingebracht (Schritt (c)). Das Umsetzen des ersten Formteils kann nach bekannten Verfahren, wie sie beispielsweise beim Mehrfarbenspritzgießen angewendet werden, erfolgen. Typische Verfahren sind einerseits das Umsetzen mit Drehteller, Wendeplatte, Schiebekavität oder Indexplatte oder vergleichbare Verfahren, bei denen das erste Formteil auf dem Kern verbleibt. Andererseits sind aus dem Stand der Technik Verfahren zum Umsetzen eines Formteils bekannt, bei denen das Formteil, z.B. mit Hilfe eines Handhabungssystems, aus einer Kavität entnommen und in eine andere Kavität eingelegt wird.
  • Außerdem wird wenigstens ein zweites Formteil in die zweite Kavität eingebracht. Das zweite Formteil kann ein beliebiges Formteil aus Kunststoff und/oder Metall sein. Ist das erste Formteil eine transparente Scheibe, die z.B. im Automobilbau eingesetzt wird, kann das zweite Formteil eine Führungsschiene aus Stahl, Aluminium, Polyamid, insbesondere gefülltes Polyamid, oder Polycarbonat sein.
  • Zum Verbinden des ersten und des zweiten Formteils wird in die zweite Kavität des Spritzgießwerkzeugs ein zweiter thermoplastischer Kunststoff eingespritzt. Der zweite thermoplastische Kunststoff kann z.B. Thermoplastisches Polyurethan (TPU), Thermoplastisches Polyethylen (TPE), PC-Blends oder PVC sein.
    •

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, umfassend die folgenden Schritte (a) Einbringen einer ersten und einer zweiten Folie aus Kunststoff in eine erste Kavität eines Spritzgießwerkzeugs (b) Einspritzen eines ersten thermoplastischen Kunststoffs in den Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Folie (c) Entformen des gemäß Schritt (b) hergestellten ersten Formteils und Einbringen des ersten Formteils sowie wenigstens eines zweiten Formteils in eine zweite Kavität des Spritzgießwerkzeugs (d) Einspritzen eines zweiten thermoplastischen Kunststoffs in die zweite Kavität zum Verbinden des ersten und des zweiten Formteils.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Folie vor dem Einbringen in das Spritzgießwerkzeug gemäß Schritt (a) verformt, beschnitten, beschichtet und/oder bedruckt werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Folie aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder einem Polycarbonat-Polymethylmethacrylat-Blend bestehen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste thermoplastische Kunststoff transparent ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste thermoplastische Kunststoff Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), transparentes Polyamid (PA) oder Cyclo-Olefin-Copolymner (COC) ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Formteil aus Kunststoff und/oder Metall besteht.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite thermoplastische Kunststoff Thermoplastisches Polyurethan (TPU), Thermoplastisches Polyethylen (TPE), PC-Blends oder PVC ist.
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