DE19609191A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von folienbeschichteten Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bzw. zur Nachbearbeitung von teilweise folienbeschich­ teten Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2. Weiter be­ trifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Nachbearbei­ tung von teilweise folienbeschichteten Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff mit überstehendem Folien­ rand gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14 sowie ein teilweise mit einer angespritzten Folie beschichte­ tes Spritzgußformteil gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 23.

Mit Folien kaschierte Kunststoffteile finden bereits in großem Umfang Verwendung, insbesondere bei der Ferti­ gung von Kraftfahrzeugen als Kunststoffaußenteile, wie beispielsweise Zier- und Schutzleisten für Türen und andere Karosserieteile, Stoßfänger oder Außenspiegel jedoch zum Beispiel auch als Teile von Möbeln oder Kü­ cheneinrichtungen sowie als Gehäuse im Bereich der Un­ terhaltungselektronik, wobei thermoplastische Kunst­ stoffe neben Polyurethan am häufigsten verwendet wer­ den. Grundsätzlich können folienbeschichtete thermo­ plastische Formteile überall dort eingesetzt werden, wo ein Teilbereich einer Oberfläche und insbesondere eine Sichtfläche eine von der Eigenfarbe des Formteils ab­ weichende Farbe oder eine Textur erhalten soll, deren Negativ sich nicht oder nur unter hohen Kosten unmit­ telbar auf der Oberfläche einer Formhälfte eines Form­ werkzeugs herstellen läßt. Weitere Einsatzgebiete für Folien auf Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff finden sich beispielsweise dort, wo wegen einer schlech­ ten Haftung oder Haltbarkeit oder wegen fehlender Lackiereinrichtungen des Formteilherstellers kein Farb­ auftrag möglich ist.

Da nachträglich angebrachte Folien zumeist keine aus­ reichende Haftung aufweisen oder bei ihrer Anbringung erhebliche zusätzliche Kosten verursachen, werden die Folien bevorzugt bereits während der Herstellung der Formteile auf diese aufgebracht. Dazu wird die Folie vor der Formgebung des Formteils zwischen die beiden Form­ hälften eines geöffneten Spritzgußwerkzeugs einlegt, wobei ihr Rand zur Stabilisierung beim Schließen der Form um das Formnest herum in der Trennfläche zwischen den Formhälften eingeklemmt und festgehalten wird. Die Folie wird dabei so ausgerichtet, daß ihre gefärbte oder texturierte Oberfläche auf der von einer Einspritz­ düsenöffnung abgewandten Seite liegt. Anschließend wird der Kunststoff in das Formnest injiziert, ggf. unter Zufuhr von Gas ins Innere des Formteils, wobei er auf die Rückseite der Folie auftrifft, die Folie gegen die gegenüberliegende Wand des Formnests drückt und sich beim Erstarren einstückig mit der Folie verbindet.

Nach dem Erstarren wird die Form geöffnet und das Form­ teil entnommen. Da das Formteil in diesem Zustand noch einen Anguß aufweist und außerdem der zuvor zwischen den Formhälften eingespannte Folienrand über das Form­ teil übersteht, muß das Formteil nach einem anschlie­ ßenden Abkühlen und Erstarren noch nachbearbeitet wer­ den, bevor es ausgeliefert oder weiteren Bearbeitungs­ schritten unterzogen werden kann.

Bei der Nachbearbeitung wurde der Folienrand bisher von Hand oder automatisch durch Abschneiden oder auch durch Stanzen entlang einer Linie abgetrennt, welche beim Formen der Trennfläche der Formhälften gegenüberliegt. Diese Linie läßt man beim Konzipieren des Formteils im allgemeinen mit einer Kante zusammenfallen, welche den äußeren Rand der Sichtfläche des Formteils bildet. Da­ bei kann es jedoch vorkommen, daß sich der Rand der Fo­ lie geringfügig vom Formteil löst, was insbesondere bei Kunststoffaußenteilen von Kraftfahrzeugen unter dem Einfluß der Witterung beginnend vom äußeren Rand der Sichtfläche aus nachfolgende großflächigere Ablösungen zur Folge haben kann. Besonders beim manuellen Abtren­ nen ist außerdem nie sichergestellt, daß der Schnitt völlig geradlinig verläuft und eine saubere Kante ge­ bildet wird.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sichtbare Ablösungen der Folie und unsauber beschnittene Kanten bei Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen ver­ mieden werden können.

Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Verfahrenerfin­ dung dadurch gelöst, daß bei der Nachbearbeitung minde­ stens ein Teil des Folienrandes auf einen noch unbe­ schichteten Oberflächenbereich des Formteils auflami­ niert wird, welcher an den bereits beschichteten Ober­ flächenbereich angrenzt. Der Erfindung liegt der Gedan­ ke zugrunde, daß sich durch diese Maßnahme die Randkan­ te der Folie vom äußeren Rand der Sichtfläche des Form­ teils weg an eine nicht sichtbare und durch das Form­ teil selbst geschützte Stelle verlegen läßt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Trennlinie zwischen dem be­ schichteten und unbeschichteten Oberflächenbereich wie üblich entlang einer Kante verläuft, welche die Sicht­ fläche des Formteils begrenzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Folienrand über diese Trennkante des Formteils umgelegt, so daß er sie umgreift, und auf einen an die Trennkante anschließenden Oberflächenbereich des Form­ teils, vorzugsweise auf einer nicht sichtbaren Rück- und/oder Stirnseite auflaminiert. Dadurch wird die Rand­ kante der Folie von der besonders exponierten Trennkan­ te am Rand der Sichtfläche des Formteils weg verlegt und dadurch insbesondere bei Kunststoffaußenteilen von Kraftfahrzeugen die Haltbarkeit und Witterungsbestän­ digkeit verbessert. Wenn es sich bei der an die Kante angrenzenden Fläche um eine schmale Stirnfläche des Formteils handelt, wie beispielsweise eine obere oder untere Stirnfläche eines Stoßfängers mit C-förmigem Profil, wird der Folienrand zweckmäßig auch über die gegenüberliegende Kante der Stirnfläche umgelegt, so daß sein über die Stirnfläche hinausgehender Teil im wesentlichen parallel zu der Folie in einem an die Stirnfläche angrenzenden beschichteten Oberflächenbe­ reich verläuft. Das Auflaminieren des Folienrandes, d. h. das Herstellen einer einstückigen Verbindung zwi­ schen diesem und dem Formteil erfolgt auch in diesem Fall über die gesamte Breite des umgelegten Folienran­ des.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Folienrand ohne einen vorherigen Auftrag eines Haftmittels oder Klebers auf das Formteil aufgeschweißt wird. Das Aufschweißen kann grundsätzlich dadurch erfolgen, daß man eine temperaturstabile Folie verwendet, die man nach einem Erwärmen des thermopla­ stischen Kunststoffs des Formteils im Randbereich gegen daßelbe andrückt. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht allerdings vor, daß für die Beschich­ tung eine Folie verwendet wird, die sich speziell für ein nachträgliches Aufschweißen des Folienrandes eignet und mindestens eine dem Formteil zugewandte, bei Wärme­ zufuhr schmelzende oder sich erweichende Trägerschicht und mindestens eine bei Wärmezufuhr stabile Deck- oder Lackschicht umfaßt. Während die Trägerschicht ebenfalls aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen kann, werden für die Deckschicht warmstabile Fluorpolymere bevorzugt.

Da der über das Formteil überstehende Folienrand rela­ tiv breit ist, um beim Formen eine stabile Einspannung zwischen den Formhälften zu gewährleisten, wird er ge­ mäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung vor dem Auflaminieren beschnitten. Beim Be­ schneiden erhält der Folienrand eine vorgegebene, an das jeweilige Formteil angepaßte Breite. Außerdem kann er im Bereich von Ecken im Verlauf der Kante des Form­ teils schräg abgeschnitten oder ausgestanzt werden, wenn ein Übereinanderlaminieren des Folienrandes in diesem Bereich unerwünscht ist. Bei langgestreckten schmalen Formteilen kann der Folienrand an den Schmal­ seiten auch ganz abgetrennt und nur an den Längsseiten auflaminiert werden. Das Zuschneiden des Folienrandes auf eine vorgegebene Breite wird erleichtert, wenn der Folienrand gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausge­ staltung der Erfindung zuvor an der Kante des Formteils etwas in Richtung des unbeschichteten Oberflächenbe­ reichs umgebogen wird, vorzugsweise um etwa die Hälfte des Winkels, der erforderlich ist, um ihn gegen den un­ beschichteten Oberflächenbereich anzudrücken.

Um eine gleichbleibende und wiederholbare Ausrichtung des Formteils beim Zuschneiden und Auflaminieren des Folienrandes sicherzustellen, wird dieses vorzugsweise zuvor in eine Ausnehmung einer Formteilhalterung einge­ legt, deren Gestalt an die Gestalt des beschichteten Oberflächenteils angepaßt ist, so daß an den Rändern des Formteils nur der Folienrand über die Ausnehmung übersteht.

Der an das Formteil angrenzende beschnittene Teil des Folienrandes wird anschließend gegen das Formteil ange­ drückt und Energie zugeführt, um ihn mit dem Formteil zu verschweißen. Eine anschließende Abkühlung unter Aufrechterhaltung des Andrucks bis zum vollständigen Wiedererstarren des thermoplastischen Kunststoffs des Formteils bzw. des Materials der Trägerschicht der Fo­ lie stellt sicher, daß sich die hergestellte Verbindung zwischen dem Folienrand und dem Formteil nicht wieder löst.

Dort, wo der Folienrand zum Auflaminieren über zwei Kanten umgelegt wird, beispielsweise im Bereich einer schmalen Stirnseitenfläche, erfolgt das Auflaminieren vorzugsweise in zwei Schritten. Zuerst wird der an den beschichteten Oberflächenbereich angrenzende Teil des Folienrandes über die erste Kante umgelegt und auf die Stirnfläche auflaminiert und anschließend wird der ver­ bleibende Rest des Folienrandes gegen einen an die Stirnfläche angrenzenden unbeschichteten Oberflächenbe­ reich angedrückt und unter Energiezufuhr mit diesem verschweißt.

Im Hinblick auf die Vorrichtung zur Nachbearbeitung von teilweise folienbeschichteten Formteilen aus thermopla­ stischem Kunststoff mit überstehendem Folienrand wird zur Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, diese mit einer Einrichtung zum Auflaminieren minde­ stens eines Teils des überstehenden Folienrandes auf einen noch unbeschichteten Oberflächenbereich des Form­ teils auszustatten. Gemäß einer vorteilhaften Ausge­ staltung der Erfindung umfaßt diese Laminiereinrichtung mindestens eine Einrichtung zum Andrücken und Ver­ schweißen des Folienrandes mit dem Formteil.

Vor der Laminiereinrichtung ist vorzugsweise noch eine Einrichtung zum Zuschneiden des Folienrandes auf eine vorgegebene Breite vorgesehen, welche zweckmäßig ein oder mehrere Messer umfaßt.

Um sowohl beim Zuschneiden als auch beim Auflaminieren des Folienrandes eine gleichbleibende und wiederholbare Ausrichtung der Formteile sicherzustellen, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Formteilhalterung mit einer Aufnahme zum Einlegen der Formteile vorgesehen, die relativ zur Laminier- und Zuschneideeinrichtung beweglich ist. Grundsätzlich kann die Laminier- und Zuschneideeinrichtung ortsfest und die Formteilhalterung entlang von Führungen beweg­ lich sein, jedoch ist insbesondere bei langen Teilen aus Platzgründen eine umgekehrte Anordnung vorteilhaf­ ter.

Das Umlegen oder Umbiegen des Folienrandes, der nach dem Formen im wesentlichen in einer Ebene um das Form­ teil herum nach außen absteht, erfolgt bevorzugt in zwei oder mehr Schritten mit Hilfe einer Führung für den Folienrand, die vorzugsweise zwei oder mehr hinter­ einander angeordnete Führungsrollen umfaßt. Ein Teil der Führungsrollen ist zweckmäßig vor der Zuschneide­ einrichtung angeordnet und ein anderer Teil zwischen der Zuschneideeinrichtung und der Laminiereinrichtung.

Hinter der Laminiereinrichtung befindet sich zweckmäßig eine Kühleinrichtung, um den aufgeschweißten Folienrand schnell abzukühlen. Die Kühleinrichtung kann eine mit Druckluft beaufschlagbare Düse umfassen, deren Öffnung in Richtung des Folienrandes weist. Weiter umfaßt die Kühleinrichtung zweckmäßig eine oder mehrere Andruck­ rollen, um den Folienrand bis zum Festwerden der Schweißverbindung gegen das Formteil anzudrücken.

Um eine Nachbearbeitung von Formteilen mit unterschied­ licher Breite oder Höhe zu ermöglichen, sieht eine wei­ tere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, daß mindestens ein Teil und vorzugsweise alle gegen das Formteil oder den Folienrand anliegenden oder dagegen angedrückten oder mit dem Folienrand in Eingriff tre­ tenden Einrichtungen der Nachbearbeitungsvorrichtung oder Elemente dieser Einrichtungen senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung mit mindestens einem Freiheitsgrad und vorzugsweise mit zwei Freiheitsgraden verstellbar sind.

Eine Nachbearbeitung von Formteilen, welche in Bewe­ gungsrichtung gekrümmte Begrenzungsflächen aufweisen, kann weiter dadurch ermöglicht werden, daß sämtliche gegen das Formteil oder den Folienrand anliegenden oder dagegen angedrückten oder mit dem Folienrand in Ein­ griff tretenden Einrichtungen der Nachbearbeitungsvor­ richtung oder Elemente dieser Einrichtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung mit mindestens einem Freiheitsgrad und vorzugsweise mit zwei Freiheitsgraden beweglich ge­ lagert sind und mit Hilfe einer Andrückeinrichtung bis zum Anschlagen gegen eine oder mehr Anschlagflächen der jeweils verwendeten Formteilhalterung verschiebbar sind. Als Andrückeinrichtung können dabei sowohl Druck­ federn als auch Pneumatik- und Hydraulikantriebe ver­ wendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine erfin­ dungsgemäße Vorrichtung zur Nachbearbeitung von teilweise folienbeschichteten Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff mit überstehendem Folienrand;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1 in vergrößerter detaillierter Darstellung;

Fig. 4 eine detaillierte Seitenansicht der Zuschnei­ deeinrichtung der Vorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer ortsfesten Formteilhalterung der Vorrichtung;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 der Fig. 7 mit in die Formteilhalterung eingelegtem Form­ teil;

Fig. 9 bis 13 ganz oder teilweise dargestellte Quer­ schnittsansichten von folienbeschichteten Kunst­ stoffaußenteilen für Kraftfahrzeuge.

Die in den Fig. 1 bis 8 dargestellte Vorrichtung dient zur Nachbearbeitung von Spritzgußformteilen 2 aus thermoplastischem Kunststoff, welche im Zuge des Spritz­ gießens in einem nicht dargestellten Formwerkzeug auf ei­ nem Teil 4 ihrer Oberfläche mit einer Folie 6 beschich­ tet worden sind. In der Vorrichtung wird ein nach dem Spritzgießen über das Formteil 2 überstehender, im we­ sentlichen ebener Folienrand 8 an zwei entgegengesetz­ ten Längsseitenrändern des Formteils 2 an einer die Trennkante bildenden Kante 10 des Formteils 2 umgebogen und anschließend auf eine geeignete Breite zugeschnit­ ten, bevor er unter weiterem Umbiegen gegen einen an die Kante 10 angrenzenden, noch unbeschichteten Ober­ flächenbereich 12 des Formteils 2 angedrückt und auf diesen auflaminiert oder aufgeschweißt wird (Fig. 8). Die Formteile 2 werden zur Nachbearbeitung jeweils in eine stationäre Formteilhalterung 14 eingelegt und an­ schließend ein gegenüber der Formteilhalterung 14 ver­ schiebbar gelagerter Teil der Vorrichtung in Richtung des Pfeils P über die Formteilhalterung 14 hinwegbewegt (Fig. 1), wobei die genannten Verfahrensschritte nach­ einander durchgeführt werden.

Die Vorrichtung umfaßt eine ortsfeste Grundplatte 16, auf deren Oberseite 18 die Formteilhalterung 14 lösbar befestigt ist. Auf der Grundplatte 16 sind in gleichem Abstand von der Oberseite 18 zwei parallele zylindri­ sche Führungen 20 angebracht, auf denen mit Hilfe von Linearlagern 22 ein Schlitten 24 in Längsrichtung der Formteilhalterung 14 hin- und herverschiebbar gelagert ist (Fig. 3 und 4). Entgegen der Bewegungsrichtung des Schlittens 24 bei der Nachbearbeitung der Formteile 2 (Pfeil P in Fig. 1) trägt dieser hintereinander zwei vordere Führungsrollen 26 zum Aufrichten des Folienran­ des 8, eine Niederhalterolle 28 zum Festhalten des Form­ teils 2 in der Formteilhalterung 14, eine Zuschneide­ einrichtung 30 zum Zuschneiden des Folienrandes 8, eine weitere Niederhalterolle 34, zwei hintere Führungsrol­ len 36 zum Umbiegen des Folienrandes 8 in die Nähe des unbeschichteten Oberflächenbereichs 12, zwei Andrück­ rollen 38 zum Andrücken des Folienrandes 8 gegen den Oberflächenbereich 12, eine Laminier- oder Schweißein­ richtung 40 und eine Kühleinrichtung 42 (Fig. 1 und 2), wobei diese Elemente zusammen eine Nachbearbeitungsein­ heit bilden.

Die Länge der Führungen 20 ist so bemessen, daß sich der Schlitten 24 in beiden Richtungen über die entge­ gengesetzten Stirnenden 44, 46 der Formteilhalterung 14 hinaus verschieben läßt, bis sich die gesamte auf dem Schlitten 24 angeordnete Nachbearbeitungseinheit jen­ seits derselben befindet.

Die vorzugsweise aus Aluminium bestehende Formteilhal­ terung 14 weist auf ihrer Oberseite eine nach oben offe­ ne Ausnehmung 48 auf, deren Gestalt so an das Formteil 2 angepaßt ist, daß dessen beim Spritzgießen mit der Folie 6 beschichteter Oberflächenteil 4 flächig gegen die Innenseite der Ausnehmung 48 anliegt. Die Ausneh­ mung 48 ist in einen oberen Teil 50 der Formteilhalte­ rung 14 eingeformt, der im Gegensatz zum unteren, der Grundplatte 16 zugewandten Teil 52 keine gleichbleiben­ de Breite aufweist, sondern in Längsrichtung des Form­ teils 2 dessen seitlichen Abmessungen folgt, wobei das obere Ende seiner entgegengesetzten vertikalen Seiten­ flächen 54 stets genau mit der beim Spritzgießen an der Trennfuge der Formhälften angeordneten umlaufenden Trennkante 10 des Formteils 2 zusammenfällt, so daß der an die Trennkante 10 angrenzende Folienrand 8 nach au­ ßen über die Ausnehmung 48 übersteht und sich leicht bearbeiten läßt (Fig. 8).

Der obere Teil 50 und der untere Teil 52 der Formteil­ halterung 14 sind an ihren beiden Stirnenden 44, 46 über das Ende der Ausnehmung 48 hinaus etwas verlän­ gert. Bei Formteilen 2 mit einem abgeschrägten hinteren Ende ist das hintere Stirnende 44 des oberen Teils 50 zweckmäßig entsprechend der Abschrägung des Formteils 2 abgeschrägt, um die Bearbeitung der Oberfläche der Aus­ nehmung 48 zu erleichtern. In Verlängerung des oberen Teils 50 der Formteilhalterung 14 ist dort eine Platte 56 auf den unteren Teil 52 aufgeschraubt, welche eine an die Abschrägung angepaßte Stirnfläche aufweist und das hintere Stirnende des Formteils 2 in der Ausnehmung 48 festhält.

Die Befestigung der Formteilhalterung 14 an der Grund­ platte 16 erfolgt mit Hilfe von mehreren Befestigungs­ bolzen (nicht dargestellt), die entlang der Formteil­ halterung 14 die Grundplatte 16 von unten her durchset­ zen und in nach unten offene Gewindebohrungen 60 der Formteilhalterung 14 eingeschraubt sind (Fig. 8). Zwi­ schen der Formteilhalterung 14 und der Grundplatte 16 ist eine Abstandshalterplatte 62 angeordnet, die im Be­ reich der Befestigungsbolzen Bohrungen aufweist und de­ ren Breite der Breite des unteren Teils 52 der Formteil­ halterung 14 entspricht.

Die beiden vorderen Führungsrollen 26 sind um vertikale Drehachsen 64 drehbar gelagert. Die Führungsrollen 26 weisen einen zylindrischen unteren Teil 66 und einen nach oben verjüngten kegelstumpfförmigen oberen Teil 68 auf, der an den unteren Teil 66 angrenzt und einstückig mit diesem verbunden ist, wobei der Außendurchmesser des unteren zylindrischen Teils 66 dem maximalen Durch­ messer des kegelstumpfförmigen oberen Teils 68 an des­ sen unterem Ende entspricht (Fig. 3). Die Führungsrol­ len 26 sind auf Haltebolzen 70 gelagert, die mit ihrem erweiterten Kopf und einem daran anschließenden zylin­ drischen Schaftteil 74 von unten her in eine Stufenboh­ rung 72 der Führungsrollen 26 eingreifen. Ein vorderer, mit einem Außengewinde versehener Schaftteil 76 mit verringertem Durchmesser steht nach oben über jede Füh­ rungsrolle 26 über und ist in eine nach unten offene Gewindebohrung 80 einer Rollenhalterung 82 eingeschraubt. Die Rollenhalterung 82 ist quer zur Bewegungsrichtung des Schlittens 24 horizontal verschiebbar gelagert und weist einen nach außen überstehenden Führungsausleger 84 mit quadratischem Querschnitt auf, der in eine ent­ sprechend angepaßte Führungsausnehmung 86 in einem am Schlitten 24 angeflanschten Halteblock 88 eingreift. Die Führungsausnehmung 86 wird von einer quer zur Bewe­ gungsrichtung verlaufenden Nut im Halteblock 88 gebil­ det, die durch eine aufgeschraubte Platte 94 verschlos­ sen ist.

In eine unter der Führungsausnehmung 86 angeordnete Bohrung 90 des Halteblocks 88 ist eine vorgespannte Schraubenfeder 96 eingesetzt, welche die Rollenhalte­ rung 82 und die Führungsrolle 26 nach innen in Richtung der Formteilhalterung 14 drückt, bis die Führungsrolle 26 mit ihrem zylindrischen unteren Teil 66 gegen eine der beiden als Anschlagfläche dienenden vertikalen Sei­ tenflächen 54 des oberen Teils 50 der Formteilhalterung 14 anschlägt. Die Stärke der Abstandshalterplatte 62 ist dabei so gewählt, daß sich die umlaurende Kante zwi­ schen dem unteren zylindrischen Teil 66 und dem oberen kegelstumpfförmigen Teil 68 der Führungsrolle 26 genau in der Höhe der Trennkante 10 des Formteils 2 befindet. Dadurch wird der überstehende Folienrand 8 an der Trenn­ kante 10 schräg nach oben in eine Richtung umgebogen, in der er zu dem an die Trennkante 10 angrenzenden un­ beschichteten Oberflächenbereich 12 auf der Rückseite des Formteils 2 im wesentlichen senkrecht ist, so daß er sich mit Hilfe der Zuschneideeinrichtung 30 gut auf eine vorgegebene Breite zuschneiden läßt.

Die Zuschneideeinrichtung 30 besteht im wesentlichen aus zwei austauschbaren Messern 98, die lösbar an je­ weils einer Messerhalterung 100 befestigt sind. Die beiden nebeneinander angeordneten Messerhalterungen 100 umfassen jeweils zwei Klemmbacken 102, 104, zwischen denen die Messer 98 gehalten werden, so daß ihre Schneid­ kanten im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Mit­ telebene 106 der Vorrichtung über der Formteilhalterung 14 angeordnet sind. Die Schneidkanten weisen dabei schräg nach vorne in Richtung der vorderen Führungsrol­ len 26 (Fig. 4), wobei sie zu dem schräg nach oben ge­ bogenen Folienrand 8 im wesentlichen senkrecht sind (Fig. 3). Während die beiden unteren Klemmbacken 104 starr an den Messerhalterungen 100 angebracht sind, sind die beiden oberen Klemmbacken 102 jeweils über eine Befestigungsschraube 106 mit der unteren Klemm­ backe 102 verschraubt, welche zum Festklemmen der Mes­ ser 98 festgezogen wird.

Die beiden Messerhalterungen 100 sind in einem starr mit dem Schlitten 24 verbundenen Rahmen 110 höhenver­ stellbar gelagert, so daß sich der Folienstreifen 8 auf eine gewünschte Breite zuschneiden läßt. Die Höhenver­ stellung der Messerhalterungen 100 erfolgt jeweils mit Hilfe einer vertikalen Stellschraube 112 mit einem obe­ ren gerändelten Kopf 114, die in einer Bohrung 116 in einem oberen Querträger 118 des Rahmens 110 drehbar und in axialer Richtung unverschiebbar gehalten wird und an ihrem unteren Ende ein Außengewinde 122 aufweist, das mit einem entsprechenden Innengewinde im unteren End­ teil 120 einer vertikalen Stufenbohrung 124 der Messer­ halterung 100 im Eingriff steht. Um die Stellschraube 112 herum ist eine Schraubendruckfeder 126 in die Stu­ fenbohrung 124 eingesetzt, welche sich mit ihrem unte­ ren Ende gegen die Messerhalterung 100 und mit ihrem oberen Ende gegen den Querträger 118 abstützt und die Messerhalterung 100 auf der Stellschraube 112 spielfrei stellt.

Zur Führung der Messerhalterungen 100 weist der Rahmen 110 in seinen beiden seitlichen Schenkeln 128 vertikale Schlitze 130 auf, in welche jeweils ein entsprechend geformter Führungsvorsprung 132 der Messerhalterungen 100 eingreift. Die beiden Messerhalterungen 100 sind in seitlicher Richtung jeweils mit Hilfe einer Stellschrau­ be 134 verstellbar, welche durch ein vertikales Land­ loch 136 im benachbarten seitlichen Schenkel 128 von außen her in eine horizontale Gewindebohrung 138 der Messerhalterungen 100 eingeschraubt ist.

Die vertikalen seitlichen Schenkel 128 des Rahmens 110 weisen weiter jeweils zwei einander paarweise gegen­ überliegende horizontale Drehlager 140 für die Achsen 142 der Niederhalterollen 28 und 34 auf, welche vor bzw. hinter den Messern 98 angeordnet sind und das Formteil 2 in die Ausnehmung 48 der Formteilhalterung 14 drücken.

Der obere Querträger 118 des Rahmens 110 ist Teil einer Griffplatte 142, die zwischen den oberen Enden der Schenkel 128 festgeschraubt ist und am vorderen und hinteren Ende jeweils einen horizontalen Haltegriff 144 aufweist, an dem sich der Schlitten 24 auf den Führun­ gen 20 gegenüber der Grundplatte 16 und der Formteil­ halterung 14 verschieben läßt.

In ähnlicher Weise wie die vorderen Führungsrollen 26 sind auch die beiden hinteren Führungsrollen 36 an den entgegengesetzten Längsseiten der Formteilhalterung 14 um vertikale Drehachsen 146 drehbar gelagert, wobei ihre Rollenhalterungen in horizontalen Führungsausneh­ mungen geführte Führungsausleger aufweisen und von Schraubendruckfedern in Richtung der Formteilhalterung 14 gedrückt werden, so daß ihr unterer zylindrischer Teil 152 auf den vertikalen Seitenflächen von deren oberem Teil 50 abrollt (nicht dargestellt).

Im Unterschied zu den vorderen Führungsrollen 26 ist der obere Teil 150 der hinteren Führungsrollen 36 vom zylindrischen unteren Teil 152 aus nach oben zu konisch erweitert, so daß der Folienrand 8 an den gegenüberlie­ genden Längsseiten des Formteils 2 weiter in Richtung des an die Trennkante 10 angrenzenden unbeschichteten Oberflächenbereichs 12 zu gebogen wird (Fig. 1 und 2). Die dahinter angeordneten Andrückrollen 38 sind drehbar auf dem Schlitten 24 gelagert, wobei ihre Drehachsen 156 entsprechend der Neigung des Oberflächenbereichs 12 schräggestellt und in einem solchen Abstand vom Ober­ flächenbereich 12 angeordnet sind, daß der Folienrand 8 an beiden Längsseitenrändern des Formteils 2 gegen die­ ses angedrückt wird.

Die Laminiereinrichtung 40 besteht im wesentlichen aus zwei massiven Heizelementen 158, welche an beiden Längs­ seitenrändern des Formteils 2 angeordnet sind. Die Heiz­ elemente 158 weisen im Inneren angeordnete Heizwendeln 160 auf (Fig. 6), können alternativ aber auch als Ultra­ schall- oder Laserstrahlschweißelemente ausgebildet sein. Der hintere, in Richtung der Kühleinrichtung 42 weisende Teil der Heizelemente 158 ist mit seiner in Richtung des Formteils 2 weisenden Unter- bzw. Innen­ seite 162 an dessen Querschnittsform angepaßt (Fig. 6). Demgegenüber ist im vorderen Teil der Heizelemente 158 zwischen deren Unter- und Innenseite 162 und dem Ober­ flächenbereich 12 des Formteils 2 bzw. der Seitenfläche 54 der Formteilhalterung 14 eine Einführschräge 166 vorgesehen, der sich von der Vorderseite 164 der Heiz­ elemente 158 aus nach hinten verjüngt. Diese Einführ­ schräge 166 verhindert ein Hängenbleiben des Folienran­ des 8, falls dieser einmal etwas nach oben oder zur Seite überstehen sollte.

Die Temperatur im Inneren der Heizelemente 158 ist der­ art gewählt, daß der Folienrand 8 im hinteren Teil der Heizelemente 158 mit dem an die Trennkante 10 angren­ zenden Oberflächenbereich 12 des Formteils 2 ver­ schweißt wird.

Die hinter den Heizelementen 158 angeordnete Kühlein­ richtung 42 besteht im wesentlichen aus zwei weiteren Andrückrollen 168 mit einer entsprechenden Anordnung wie die Andrückrollen 38. Die Andrückrollen 168 pressen den Folienrand 8 und den an die Trennkante 10 angren­ zenden Oberflächenbereich 12 noch einmal in erwärmtem Zustand aufeinander, bevor durch zwei hinter den An­ drückrollen 168 angeordnete Luftdüsen 170 zur Abkühlung Luft auf denjenigen Teil des Folienrandes d geblasen wird, der unter der Andrückrolle 168 hervortritt.

Zur Anpassung an die sich ändernde Breite des Formteils 2 (Fig. 7) sind die Andrückrollen 38, die Heizelemente 158, die Andrückrollen 168 und die Luftdüsen 170 in ho­ rizontaler Richtung verschiebbar auf dem Schlitten 24 gelagert. Die nicht dargestellten Halterungen dieser Elemente können beispielsweise mit Anschlagrollen ver­ sehen sein und durch Federkraft, bzw. eine Pneumatik oder Hydraulik beaufschlagt gegen die Seitenflächen 54 der Formteilhalterung gedrückt werden, in ähnlicher Weise wie für die Führungsrollen 26 ausführlich be­ schrieben wurde.

Um das Verschweißen des Folienrandes d mit dem Formteil 2 aus thermoplastischem Kunststoff zu erleichtern, wer­ den zum Beschichten des Formteils 2 beim Spritzgießen Folien 6 eingesetzt, die einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Die Folien 6 umfassen mindestens eine tem­ peraturstabile Deckschicht und eine bei Wärmezufuhr schmelzende Trägerschicht, die auf der dem Formteil zu­ gewandten Seite der Deckschicht angeordnet ist. Die Ei­ genschaften der Deckschicht und der Trägerschicht sind so gewählt, daß sich die Trägerschicht in der Nähe des Schmelzpunktes des thermoplastischen Materials er­ weicht, während die Deckschicht bei dieser Temperatur im wesentlichen keine Formänderung wie Schrumpfen oder Faltenbildung zeigt. Dadurch wird erreicht, daß sich der Folienrand 8 ohne Beeinträchtigung der Materialei­ genschaften der Deckschicht und ohne die Gefahr eines Anhaftens an den Heizelementen 158 flächig mit dem an die Trennkante 10 angrenzenden Oberflächenbereich 12 verbindet.

Während die Deckschicht vorzugsweise aus einer oder mehreren Lagen eines oder mehrerer unterschiedlicher Fluorpolymere besteht, zum Beispiel einer eingefärbten inneren Lackschicht und einer äußeren Klarlackschicht, besteht die Trägerschicht zweckmäßig aus einem thermo­ plastischen Kunststoff, wobei das Kunststoffmaterial der Trägerschicht und dasjenige des Formteils überein­ stimmen können, um gleiche Schmelzpunkte zu erzielen.

Die Fig. 9 bis 13 zeigen Querschnitte durch einige als Zier- oder Schutzleisten an Kraftfahrzeugen verwen­ dete nachbearbeitete Formteile 2 aus thermoplastischem Kunststoff, die während der Formgebung in einen Spritz­ gußwerkzeug auf einem als Sichtfläche dienenden Teil ihrer Oberfläche 4 mit einer Folie 6 beschichtet worden sind, deren überstehender Rand 8 bei der anschließenden Nachbearbeitung auf eine vorgegebene Breite zugeschnit­ ten und vor und/oder nach dem Zuschneiden auf einen an die Trennkante 10 angrenzenden unbeschichteten Oberflä­ chenbereich 12 umgelegt oder umgebogen und durch Ver­ schweißen mit dem Formteil 2 auf diesen auflaminiert wurde.

Während der Folienrand 8 bei den in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils nur über die Trennkante 10 umgelegt und diese umgreifend auf ei­ nen daran angrenzenden ebenen Oberflächenbereich 12 auflaminiert wurde, wie oben in Verbindung mit der Vor­ richtung beschrieben, erfolgt das Umlegen, Andrücken und Auflaminieren des Folienrandes 8 bei den in den Fig. 11 bis 13 dargestellten Ausführungsbeispielen in zwei Schritten. Nach dem Umbiegen und Zuschneiden des Folienrandes 8 wird zuerst der an die Oberfläche 4 an­ grenzende Teil des Folienrandes 8 gegen eine an die Trennkante 10 angrenzende Stirnfläche 9 des Formteils 2 angedrückt und mit dieser verschweißt. Nach der Abküh­ lung der Schweißverbindung wird dann der Rest des Fo­ lienrandes über eine der Trennkante 10 gegenüberliegen­ de Kante 11 der Stirnfläche 9 umgelegt und nach einem Andrücken auf einen an die Stirnfläche 9 angrenzenden unbeschichteten Oberflächenbereich 13 auflaminiert, so daß die an die Stirnfläche 9 angrenzenden Teile der Fo­ lie 6 im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Das heißt, bei diesen Ausführungsbeispielen besteht der Oberflächenbereich 12 aus zwei durch eine Kante 11 ge­ trennten Teilen 9, 13.

Die Randkanten des Folienrandes 8 befinden sich damit bei sämtlichen Ausführungsbeispielen auf einer nicht sichtbaren Rückseite des Formteils 2, welche bei den dargestellten Kunststoffaußenteilen von Kraftfahrzeugen zudem vor Witterungseinflüssen geschützt ist.

Während die in den Fig. 9, 10 und 11 dargestellten Formteile 2 im Inneren einen Hohlraum 15 aufweisen, der durch Injizieren von Gas ins Innere des Formteils 2 während des Spritzgießens geschaffen wurde, sind die in den Fig. 12 und 13 dargestellten Formteile ohne Gas­ injektion hergestellt worden.

Claims (28)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus ther­ moplastischem Kunststoff, welche auf einem Teil ih­ rer Oberfläche mit einer Folie beschichtet sind, insbesondere zur Herstellung von folienbeschichte­ ten Kunststoffaußenteilen von Kraftfahrzeugen, bei dem die Folie mit ihrem über ein Formnest überste­ henden Rand zwischen zwei Formhälften eines Spritz­ gußwerkzeugs eingespannt, danach der thermoplasti­ sche Kunststoff in das Spritzgußwerkzeug injiziert und nach dem Erstarren des Kunststoffs das Formteil mit dem überstehenden Folienrand aus diesem entnom­ men wird, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend mindestens ein Teil des Folienrandes (8) auf einen noch unbeschichteten Oberflächenteil (12) des Form­ teils (2) auflaminiert oder aufgeschweißt wird.

2. Verfahren zur Nachbearbeitung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff, welche auf einem Teil ihrer Oberfläche mit einer bei der Formgebung der Formteile einstückig mit diesen verbundenen Folie beschichtet sind, deren Rand über das Formteil übersteht, insbesondere zur Nachbearbeitung von fo­ lienbeschichteten Kunststoffaußenteilen von Kraft­ fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Folienrandes (8) auf einen noch unbe­ schichteten Oberflächenbereich (12) des Formteils (2) auflaminiert oder aufgeschweißt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Folienrand (8) vor dem Auflami­ nieren beschnitten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) auf eine vorgegebene Breite zugeschnitten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) über eine zwischen dem beschichteten und dem unbeschichteten Oberflächenbereich (4 bzw. 8) angeordnete Kante (10) umgelegt und die Kante (10) umgreifend auf den an die Kante (10) angrenzenden unbeschichteten Oberflächenbereich (12) auflaminiert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) auf eine nicht sichtbare Rückseite des Formteils (2) aufla­ miniert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) über zwei Kanten (10, 11) einer Stirnfläche (9) des Formteils (2) umgelegt und nacheinander auf die Stirnfläche (9) und einen daran angrenzenden unbeschichteten Oberflächenbereich (13) auflaminiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) mit dem Formteil (2) verschweißt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) vor dem Zu­ schneiden in Richtung des unbeschichteten Oberflä­ chenbereichs (12) des Formteils (2) umgebogen wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) nach dem Zu­ schneiden gegen den unbeschichteten Oberflächenbe­ reich (12) des Formteils (2) angedrückt und erwärmt und mit dem Formteil (2) verschweißt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (2) mindestens im Bereich des mit ihm verschweißten Folienrandes (8) unter Andrücken desselben gekühlt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) bei langgestreckten Formteilen (2) an zwei entgegenge­ setzten Längsseitenrändern auf das Formteil (2) auflaminiert und an den zwischen den Längsseiten­ rändern angeordneten Schmalseitenrändern abgetrennt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Formteil (2) zum Auf­ laminieren des Folienrandes (8) in eine an die Form seiner folienbeschichteten Oberfläche (4) angepaßte Aufnahme (48) einer Formteilhalterung (14) gelegt wird.

14. Vorrichtung zur Nachbearbeitung von Formteilen aus thermoplastischem Kunststoff, welche auf einem Teil ihrer Oberfläche mit einer bei der Formgebung der Formteile einstückig mit diesen verbundenen Folie beschichtet sind, deren Rand über das Formteil übersteht, insbesondere zur Herstellung von Kunst­ stoffaußenteilen von Kraftfahrzeugen, gekennzeich­ net durch eine Laminiereinrichtung (40) zum Aufla­ minieren mindestens eines Teils des überstehenden Folienrandes (8) auf einen noch unbeschichteten Oberflächenbereich (12) des Formteils (8).

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine vor der Laminiereinrichtung (40) angeordnete Zuschneideeinrichtung (30) zum Zuschneiden des Fo­ lienrandes (8) auf eine vorgegebene Breite.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (26, 36) zum Umbiegen des Folienrandes (8) in Richtung des unbeschichteten Oberflächenbereichs (12).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß jeweils ein Teil der Führungseinrichtung (26, 36) vor oder hinter der Zuschneideeinrichtung (30) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Laminiereinrichtung (40) eine Heizeinrichtung mit mindestens einem Heizelement (158) umfaßt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß die Laminiereinrichtung (40) Ultraschall- oder Laserschweißelemente umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, gekennzeich­ net durch eine hinter der Heizeinrichtung angeord­ nete Kühleinrichtung (42).

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, ge­ kennzeichnet durch mindestens eine vor der Lami­ niereinrichtung angeordnete Andrückrolle (38).

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der gegen das Formteil (2) oder den Folienrand (8) an­ liegenden oder dagegen angedrückten oder mit dem Folienrand (8) in Eingriff tretenden Einrichtungen der Nachbearbeitungsvorrichtung oder Elemente die­ ser Einrichtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung mit mindestens einem Freiheitsgrad verstellbar ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der gegen das Formteil (2) oder den Folienrand (8) an­ liegenden oder dagegen angedrückten oder mit dem Folienrand (8) in Eingriff tretenden Einrichtungen der Nachbearbeitungsvorrichtung oder Elemente die­ ser Einrichtungen senkrecht zur Bewegungsrichtung mit mindestens einem Freiheitsgrad beweglich gela­ gert und mit Hilfe einer Andrückeinrichtung bis zum Anschlagen gegen eine oder mehr Anschlag­ flächen der Formteilhalterung (14) verschiebbar ist.

24. Spritzgußformteil aus thermoplastischem Kunststoff, welches auf einem Teil seiner Oberfläche mit einer bei seiner Formgebung angespritzten Folie beschich­ tet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rand (8) der Folie (6) mindestens auf einem Teil seiner Län­ ge über eine Kante (10) des Formteils (2) umgelegt ist und diese umgreift, wobei er auf einen an die Kante (10) angrenzenden unbeschichteten Oberflä­ chenbereich (12) auflaminiert ist.

25. Spritzgußformteil nach Anspruch 24, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Folienrand (8) mit dem Oberflä­ chenbereich (12) verschweißt ist.

26. Spritzgußformteil nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß sich die äußeren Randkanten von zwei an entgegengesetzten Seitenrändern des Form­ teils (2) auflaminierten Teilen des Folienrandes (8) im wesentlichen gegenüberliegen.

27. Spritzgußformteil nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Folienrand (8) über zwei Kanten (10, 11) einer Stirnfläche (9) des Formteils (2) umgelegt ist, wobei die an die Stirnfläche (9) angrenzenden Teile der Folie (6) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

28. Spritzgußformteil nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (6) min­ destens eine dem Formteil (2) zugewandte, bei Wär­ mezufuhr schmelzende oder sich erweichende Träger­ schicht und mindestens eine bei Wärmezufuhr stabile Deckschicht umfaßt.