DE102006008386A1 - Kunststoffhaut mit eingebundenen Form- oder Zierelementen - Google Patents

Abstract

Ein- oder mehrschichtige Kunststoffhaut als Oberflächenbelag von beschichteten Gegenständen, wobei innerhalb des Kunststoffverbundes der Kunststoffhaut Form- und/oder Zierelemente eingebettet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrschichtige Kunststoffhaut als Oberflächenbelag von beschichteten Gegenständen. Ebenso sind besonders geeignete Verfahren zur Herstellung einer solchen Kunststoffhaut offenbart sowie ein mit einer solchen Kunststoffhaut beschichtetes Verkleidungsteil für den Innenraum eines Kraftfahrzeuges.
• Genarbte, gemusterte, oder fein strukturiert Kunststoffhäute sind als Oberflächen für Gegenstände weithin bekannt und werden z. B. verwendet für die Innenverkleidung in Fahrzeugen, hier oft als relativ weiche unterschäumte Folien mit angenehmer Haptik etwa für die Verkleidung von Armaturenbrettern oder die Innenschalen von Türen etc. In entsprechender Anpassung von Festigkeit und Design werden solche Folien natürlich auch für andere hochwertig beschichtete Waren genutzt.
• Im Stand der Technik sind zur Herstellung solcher Kunststoffhäute verschiedene Verfahren bekannt, zum Beispiel Walz- und/oder Prägeverfahren zur Herstellung von „endlosen" Folienbahnen aus thermoplastischem Kunststoff, oder Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden einzelnen Formhäuten, also von Kunststoff-Formteilen.
• Bei den Walz- und Prägeverfahren wird eine als Bahnenware vorliegende thermoplastische Folie mit Hilfe einer Prägewalze mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche, also etwa einer genarbten „Lederoberfläche" versehen.
• Als werkzeugfallende Formhäute sind hier mehr oder weniger steife Kunststoff-Formteile bezeichnet, die beispielsweise durch verschiedenen Sinter- oder Sprühverfahren in Formwerkzeugen hergestellt werden, bei denen ein oder mehrere flüssige oder pulverförmige Komponenten in eine Form gegeben werden und dort ausreagieren/ aushärten. Werkzeugfallende Formhäute entstehen somit auch durch Rotationssintern, beispielsweise durch Verfahren zur Herstellung so genannter Slush-Häute.
• Bei diesen werkzeugfallenden Verfahren ergibt sich zudem die Möglichkeit, die Oberflächenstruktur/-textur, d.h. die Oberfläche der Kunststoffhaut, also etwa das Erscheinungsbild einer Narbe, und die Geometrie des gesamten Bauteiles in einem einzigen Formprozess während der Herstellung festzulegen. Dazu wird zum Beispiel die Narbstruktur und Bauteilgeometrie als Negativ in eine Werkzeugform gebracht, die Kunststoffhaut durch Sinter- oder Sprühverfahren ausgeformt und danach entnommen.
• Sowohl die Bahnenware als auch die Formhäute werden in der Regel rückseitig mit einer Schicht aus Kunststoffschaum versehen, entweder nach dem Prägen und/oder nach Einbringen/Tiefziehen in die Bauteilform (Bahnenware) oder bereits in der Werkzeugform, in der die Kunststoffhaut hergestellt wurde (Formhäute). Natürlich sind weitere Verfahren, wie etwa Streichverfahren, zur Schaumbeschichtung bekannt. Durch dieses anschließende „Hinterschäumen" erhält man ein bereits recht steifes dreidimensional ausgeformtes Bauteil. Das Hinterschäumen stellt hierbei nur eine Möglichkeit dar, für die Kunststoffhaut eine Trägerstruktur zu bilden. Gleichermaßen ist etwa das Aufkleben von Struktur-Trägerelementen aus hartem Kunststoff bekannt.
• Die EP 1 190 828 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden Schmelzkörpern/Gußkörpern, wie etwa Armaturenbretter, Türverkleidungen oder Handschuhfächer, bei dem eine geteilte Unterform zunächst und mindestens teilweise mit einer elastischen Folie ausgelegt wird, welche die in der Form vorhandene Nähte überdeckt, und welche auf ihrer Innenseite eine Maserung, beispielsweise eine Ledertextur aufweist. Auf die Elastische Folie wird eine reaktive Mischung gesprüht, die dann die Außenhaut des Bauteiles bildet, bevor weitere Verstärkungen oder Schaumlagen mit verschiedenen verschieden Sprüh- oder Schmelz-Formgebungsverfahren aufgebracht werden.
• Üblicherweise werden die Formhäute mit der Trägerstruktur nach dem Herstellungsprozess noch einmal sauber bearbeitet, d.h. evtl. vorhandene Hautränder werden abgeschnitten und bei Armaturenbrettern z. B. dann die nötige Ausnehmungen oder Löcher für Instrumente, Schalter, Zierleistenhalterungen, Radio etc. hergestellt. Danach werden die beispielsweise alle Schalter, Instrumente, Leuchtmittel, Lautsprecher und Signalelemente einzeln in das Armaturenbrett eingebaut und ggf. verdrahtet. Ebenfalls nachträglich angebracht werden Formelemente, wie Griff- oder Ablagemulden, Oberflächenteile mit besonderem Dekor, Zierleisten und deren jeweilige Halterungen.
• Insgesamt sind also noch ein erheblicher Aufwand, eine Reihe von zeit- und kostenintensiven Fertigungsschritten und eine logistische Planung erforderlich bis zur Übergabe eines einbaufertigen Armaturenbrettes, eines Türeinsatzes oder ähnlicher Bauteile mit Form- und/oder Zierelemente an den weiterverarbeitenden Betrieb, hier nämlich an den Fahrzeughersteller.
• Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Kunststoffhaut bereitzustellen, die einerseits solche aufwendigen Schritte der Weiterbearbeitung möglichst reduziert und andererseits eine hohe Bauteilintegration mit einem gefälligen Erscheinungsbild der Kunststoffhaut kombiniert.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Ebenfalls offenbart ist eine Lösung im Hinblick auf geeignete Herstellungsverfahren für eine solche Kunststoffhaut.
• Dabei sind bereits in der Kunststoffhaut bzw. innerhalb des Kunststoffverbundes der Kunststoffhaut Form- und/oder Zierelemente eingebettet. Durch solche Elemente in der Kunststoffhaut entfällt der nachträgliche Einbau derselben in Form von separaten Zierleisten, Griffmulden, etc., die wiederum als Einzelelemente sicher mit der Kunststoffhaut verbunden werden müssten.
• Vorteilhafterweise sind die Form- und/oder Zierelemente an der Außenoberfläche der Kunststoffhaut angeordnet. Damit sind sie von außen sichtbar, was bei Zierelementen erforderlich ist, oder aber für die Insassen eines Fahrzeugs erreichbar, was ja insbesondere für Griffelemente sinnvoll ist.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Form- und/oder Zierelemente in Form von Zierleisten oder -streifen ausgebildet sind. Damit entfällt z. B. bei einem Armaturenbrett der nachträgliche aufwendige Einbau solche Teile, die ja bei der Handhabung oft aufgrund ihrer leichten Konstruktion schnell verbogen werden können.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass innerhalb der Kunststoffhaut Formelemente angeordnet sind, die die Kunststoffhaut partiell verdünnen, vorzugsweise Kunststoffleisten oder Schnüre. Mit Einsatz dieser Elemente lassen sich nämlich auch „Funktionen" einbauen, wie beispielsweise eine verdünnte Rißlinie im Armaturenbrett für ein hinter diesem Bereich positionierten Air-Bag-System. Beim Aufblasen des Air-Bag reißt dann die Kunststoffhaut entlang der Rißlinie auf und gibt den Air-Bag frei.
• Eine vorteilhafte Ausbildung einer solchen Kunststoffhaut besteht darin, dass die Kunststoffhaut als gewalzte und/oder geprägte thermoplastische Endlosfolie ausgebildet ist. Eine solche Endlosfolie kann dann leicht vor oder nach dem Zuschnitt für das anschließende Tiefziehverfahren in einer Bauteilform – zum Beispiel auf ihrer der Bauteilform zugewandten späteren Außenseite – mit entsprechenden Form und/oder Zierelementen versehen werden, die dann in der Wärme des Tiefziehprozesses einschmelzen.
• Eine weitere vorteilhafte Ausbildung einer solchen Kunststoffhaut besteht darin, dass die Kunststoffhaut als werkzeugfallende Formhaut ausgebildet ist. Bei einer solchen Formhaut, die ja im Allgemeinen durch Sinter-, Sprüh-, oder Füllverfahren innerhalb eine Form entsteht, können auf einfache Weise Form und/oder Zierelemente eingebracht werden.
• Dies kann zum Beispiel in besonders vorteilhafter Weise dadurch geschehen, dass ein oder mehrere flüssige oder pulverförmige Kunststoffkomponenten in eine Reaktionsform gegeben werden und dort ausreagieren bzw. aushärten. Die so entstandene Haut wird danach mit einer Schicht aus Kunststoffschaum, vorzugsweise Polyurethanschaum, hinterschäumt und ggf. mit einem Trägergestell verbunden. In einem ersten vorlaufenden Verfahrensschritt werden dabei die Form und/oder Zierelemente in die Reaktionsform eingelegt und dort in ihrem Abstand zur späteren Oberfläche der Kunststoffhaut positioniert.
• Damit sind auf eine einfachste An und Weise die Form und/oder Zierelemente an den exakt vorbestimmbaren Positionen in der Kunststoffhaut eingebunden, formfest und optisch hervorragend in die Oberfläche der Kunststoffhaut integriert.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Herstellungsverfahren besteht darin, dass pulverförmige Kunststoffkomponenten in eine erwärmte Reaktionsform gegeben werden und dort in einem Sinter- oder Slush-verfahren aufgeschmolzen werden, vorzugsweise durch Rotationssintern. Durch den beim Rotationssintern langsamen Aufschmelzprozess des feinpulverigen Granulates bei erhöhter Temperatur ergibt sich ein besonders sicherer Einschluss in bzw. ein sicheres Anschmelzen an die Form und/oder Zierelemente. Üblicherweise befindet sich bei diesem Verfahren ein Kunststoffpulver in der erwärmten und rotierenden Werkzeugform / Reaktionsform und schmilzt dann an den geheizten Wandteilen der Werkzeugform an.
• In der Regel besteht das Formwerkzeug aus einem wechselbaren unteren Werkzeugkasten und einer oberen Werkzeugform. Der unter Werkzeugkasten, welcher jeweils auch das Pulverbett beinhalten, ist lösbar angeordnet in Bezug auf die obere Werkzeugform. Für die Herstellung von Kunststoff-Formhäuten müssen nun die verbundenen Werkzeugteile, d.h. unterer Werkzeugkasten und obere Werkzeugform um eine Rotationsachse gedreht werden. Der mit Kunststoffpulver gefüllte untere Werkzeugkasten, das so genannte „Bucket" rotiert also mit, so dass das Kunststoffpulver über die Innenoberfläche des geheizten oberen Werkzeugformkastens rieselt, damit das Kunststoffpulver beim Rotationssintern an der oberen Werkzeugform (Reaktionsform) anschmilzt und die Form und/oder Zierelemente beim Anschmelzen und Aushärten einbindet.
• Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Kunststoffhaut als Verkleidungsteil für den Innenraum eines Fahrzeuges nutzen, vorzugsweise als Armaturenbrett, wie auch anhand eines Ausführungsbeispieles für eine werkzeugfallende Kunststoffhaut dargestellt, welches die Erfindung näher erläutert. Natürlich lässt sich eine solche Kunststoffhaut auch in hervorragender Weise als Tür-Innenverkleidung eine Kraftfahrzeuges nutzen, oder für Sitz- und Lehnenverkleidungen in Flugzeugen, usw.
• Die 1 zeigt hierzu eine im Rotations-Sinter-Verfahren hergestellte Formhaut 1, nämlich eine so genannte Slush-Haut für ein Armaturenbrett eines PKW, wie sie nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren aus der Schmelz- oder Reaktionsform, d.h. aus der oberen Werkzeugform entnommen wird. Die Kontur des Armaturenbrettes ist dabei bereits deutlich ausgeprägt, so dass die Formhaut ohne weiteres auf eine entsprechend ausgebildete versteifende Unterkonstruktion, einen so genannten Träger aufgebracht werden kann.
• Bei den schraffierten Bereiche 2, 3 der Formhaut handelt es sich um überschüssige Formränder, die in der Nachbearbeitung entfernt werden. Der schraffierte Bereich 4 wird ebenfalls in der Nachbearbeitung ausgeschnitten und bildet dann die Ausnehmung für die später einzusetzenden Anzeigeinstrumente.
• Integriert und in den äußeren Oberflächenbereichen der Formhaut eingeschmolzen sind die Zierleisten 5, 6, und 7. Diese Elemente sind als erste in die Reaktionsform, d.h. in die obere Werkzeugform eines Formwerkzeuges für das Rotations-Sinter-Verfahren eingelegt und dort in so positioniert worden, dass sie im Wesentlichen mit der Oberfläche der Formhaut abschließen bzw. leicht überstehen.

1

Formhaut

2

Überschüssiger Formrand

3

Überschüssiger Formrand

4

Ausnehmung

5

Zierleiste

6

Zierleiste

7

Zierleiste

Claims (9)

1. Ein- oder mehrschichtige Kunststoffhaut als Oberflächenbelag von beschichteten Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kunststoffverbundes der Kunststoffhaut Form- und/oder Zierelemente eingebettet sind.
2. Kunststoffhaut nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form- und/oder Zierelemente an der Außenoberfläche der Kunststoffhaut angeordnet sind.
3. Kunststoffhaut nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form- und/oder Zierelemente in Form von Zierleisten oder -streifen ausgebildet sind.
4. Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kunststoffhaut Formelemente angeordnet sind, die die Kunststoffhaut partiell verdünnen, vorzugsweise Kunststoffleisten oder Schnüre.
5. Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhaut als gewalzte und/oder geprägte thermoplastische Endlosfolie ausgebildet ist.
6. Kunststoffhaut nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhaut als werkzeugfallende Formhaut ausgebildet ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Kunststoffhaut nach Anspruch 6, bei dem ein oder mehrere flüssige oder pulverförmige Kunststoffkomponenten in eine Reaktionsform gegeben werden und dort ausreagieren bzw. aushärten, bei dem die so entstandene Haut danach mit einer Schicht aus Kunststoffschaum, vorzugsweise Polyurethanschaum, hinterschäumt und ggf. mit einem Trägergestell verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Form- und/oder Zierelemente in die Reaktionsform eingelegt und dort in ihrem Abstand zur späteren Oberfläche der Kunststoffhaut positioniert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass pulverförmige Kunststoffkomponenten in eine erwärmte Reaktionsform gegeben werden und dort in einem Sinterverfahren aufgeschmolzen werden, vorzugsweise durch Rotationssintern.
9. Verkleidungsteil für den Innenraum eines Fahrzeuges, vorzugsweise Armaturenbrett, hergestellt aus einer Kunststoffhaut gemäß Anspruch 1 bis 6.