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DE19717538C2 - Verfahren zum Herstellen eines Formteils - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Formteils

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DE19717538C2 DE19717538A DE19717538A DE19717538C2 DE 19717538 C2 DE19717538 C2 DE 19717538C2 DE 19717538 A DE19717538 A DE 19717538A DE 19717538 A DE19717538 A DE 19717538A DE 19717538 C2 DE19717538 C2 DE 19717538C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her­ stellen eines Formteils mit einer Basisschicht und einer Deckschicht, bei dem die Basisschicht aus faserverstärkten Kunststoffen und die Deckschicht aus einer Deckfolie bestehen und die Verbindung zwischen diesen beiden Schichten in einem einzigen Heißpreßvorgang hergestellt wird.
In der DE 38 38 199 A1 ist ein Verfahren zum Beschichten von SMC-, BMC- und DMC-Materialien mit Folien offenbart. Die Verbindung zwischen der Trägerschicht und der Deckfolie wird durch eine Umspülung der Ränder der Deckschicht mit SMC- Material aus der Trägerschicht dauerhaft und robust.
In der DE 41 01 106 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen lami­ nierter Formteile offenbart, bei dem in einem Zweischrittver­ fahren zunächst ein Formling aus thermoplastischem Material spritzgegossen wird, der vor seinem vollständigen Aushärten mit Deckschichtmaterial belegt wird und in einem zweiten Preß­ schritt mit diesem verbunden wird.
Weiterhin offenbart die DE 42 24 667 A1 ein Verfahren zur Herstellung mehrlagiger Wandverkleidungen, bei dem die zur Bildung des Trägerteils und des Dekorteils eingesetzten Werk­ stoffe nacheinander in eine beheizbare Form gelegt werden, in der sie dann miteinander verpreßt werden. Vorzugsweise soll zunächst eine Trägerschicht gepreßt werden und in einem zweiten Preßhub eine Dekorschicht aufgebracht werden. Die kennzeichnende Neuerung dieser Druckschrift besteht in der Verwendung einer Temperaturblockschicht, vorzugsweise aus Baumwollfaservlies oder Schaumstoff, um temperaturempfindliche Oberflächenmaterialien vor den notwendigen hohen Temperaturen in der Trägerschicht zu schützen.
In der DE 40 29 910 A1 wird eine Vorrichtung zur automatischen Herstellung großflächiger Formteile aus duroplastischer Preß­ masse offenbart.
Ein mit dieser Maschine denkbarer Verfahrensablauf eignet sich nicht zur Herstellung von zweischichtigen Formteilen, bei denen die Deckschicht aus hochwertigen Dekorationsmaterialien bestehen soll.
Der Artikel in Kunststoffe, 85 (1995), 3, Seiten 319 bis 321 beschreibt den Einsatz von Naturfasern zum Herstellen faser­ verstärkter Kunststoffbauteile und bietet keine Verfahrens­ beschreibung zur Herstellung mehrschichtiger Formteile.
Nachteilig an den bekannten Herstellungsverfahren ist jedoch, daß bisher das Problem nicht zufriedenstellend gelöst ist, ein einfaches Preßverfahren mit nur einem Preßhub einzusetzen, um ein Deckschichtmaterial mit einer Trägerschicht zu verbinden, wobei eine einheitlich herzustellende Trägerschicht aus spritzgießfähigen BMC- oder SMC-Kunststoffen und die dekora­ tive Deckschicht aus verschiedenen Textilien oder Holz­ furnieren bestehen können. Weiterhin wäre es für den Herstel­ lungsprozeß günstig, aber bisher nicht realisiert, wenn gleichzeitig mit dem einzigen Preßhub Tauchkanten an dem Preßwerkzeug selbst das Deckschichtmaterial, zum Beispiel Furniere, auf die Ausmaße der Basisschicht zuschneiden können.
Ein weiteres Verfahren ist aus der EP 0 325 690 B1 bekannt. Bei dem dort dargestellten Verfahren ist es möglich, eine Basislage und eine Deckfurnierlage in einem einzigen Preß­ stanzvorgang zu einem Werkstück mit einer ansprechenden Ober­ fläche zu formen. Bevorzugt besteht die Basislage zumindest teilweise aus Holz oder aus einem aus mehreren Einzellagen geschichteten Basisfurnier. Die Verbindung zwischen Basislage und Deckfurnierlage wird bei dem bekannten Verfahren durch Kunstharzkleber hergestellt. Mit dem bekannten Verfahren er­ hält man Furnierwerkstücke von guter Oberflächenbeschaffenheit und mit einer hohen Verwindungssteifigkeit.
Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist jedoch, daß der Aufbau des Schichtverbundes der jeweils erwünschten Deck­ schicht und dem vorgesehenen Einsatzbereich angepaßt werden muß. Weiterhin ist es erforderlich, Befestigungselemente, mit denen das Formteil zum Beispiel zur Innenverkleidung eines Fahrzeugs angebracht wird, nachträglich an dem verpreßten Formteil anzubringen.
Es ist demnach die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Notwendigkeit für zwei voneinander getrennte Preßhübe dadurch zu umgehen, daß das Material der Trägerschicht von dem der dekorativen Deckschicht durch den zusätzlich eingebrachten Klebefilm zum einen physikalisch abgegrenzt wird, so daß das Deckschichtmaterial während des Preßvorgangs nicht von flüssi­ gen Komponenten der Trägerschicht verschmutzt werden kann, zum anderen eine paßgenaue Klebeverbindung zwischen der Träger- und der Deckschicht hergestellt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Herstellung eines mehrschichtigen Formteils in nur einem Preßvorgang bringt einen vereinfachten Produktionsablauf mit sich. Das erfindungsgemäße Verfahren bietet im Produktionsab­ lauf den Rationalisierungsvorteil, eine einheitliche Basisschicht aus SMC- und BMC-Material mit einem Klebefilm duroplastischer Art auf Basis von Natronkraft- oder Recyclingpapieren, die mit einem Harnstoff-Melamin-Harz- Gemisch imprägniert sind, als Träger für verschiedene hochwertige Dekorationsschichten, wie zum Beispiel Furniere, einsetzen zu können.
In der vorliegenden Erfindung wird die Deckschicht allein durch den eingefügten Klebefilm mit den Komponenten der Trä­ gerschicht verbunden, wobei Tauchkanten der Preßform einge­ setzt werden, um während des einzigen Preßhubes das Deck­ schichtmaterial paßgenau auf die Ausmaße der Trägerschicht zuzuschneiden.
Bei den für den Aufbau der Basisschicht verwendeten SMC-Matten handelt es sich um flächige Gebilde, welche aus ungesättigten Polyesterharzen mit Glasfilamenten bestehen. Vorzugsweise sind LP (Low Profile)-Hochpolymer-Komponenten in stark schwundkom­ pensierter Einstellung als Bestandteil der SMC-Matte vorgese­ hen, weitere Bestandteile sind Additive, wie Trennmittel und Lagerstabilisatoren sowie mineralische Füllstoffe in beliebi­ ger Farbeinstellung. BMC steht für "bulk molding compound". Ein hieraus bestehendes Material kann im quasi flüssigen Zu­ stand in das Werkzeug eingespritzt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten Wärmezufuhr und Druck bis zum vollständigen Aushärten der aushärtbaren Kompo­ nenten aufrechterhalten werden.
Das Verpressen erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 120°C und 160°C, besonders bevorzugt ist der Tempe­ raturbereich zwischen 140°C und 160°C.
Je nach Rahmenbedingungen, wie zum Beispiel der Dicke des Formteils und der verwendeten Temperatur sind verschiedene Zeiträume zum Aushärten der aushärtbaren Materialien erfor­ derlich. Der Zeitraum zum Aushärten variiert daher zwischen da. 30 Sekunden und 5 Minuten, er wird bevorzugt aber zwischen 2 und 3 Minuten liegen.
Als Deckschicht werden bevorzugt Furniere verwendet.
Diese haben vorteilhafterweise eine Dicke zwischen 0,1 Milli­ metern und 0,9 Millimetern, häufig wird die Dicke zwischen 0,4 Millimetern und 0,6 Millimetern liegen.
Es werden bevorzugt Dekorfurniere, zum Beispiel Echtholz­ furniere verwendet.
Es kann weiterhin vorgesehen sein, daß als zusätzliche Zwischenschicht ein Vlies oder Blindfurnier in den Schicht­ verbund eingebracht wird. Hierdurch verbessert sich die Eigensteifigkeit, wodurch sich eine bessere Handhabung der Dekorfurniere, insbesondere wenn es sich um Echtholzfurniere handelt, ergibt.
Auch kann das Einbringen von duroplastischen Harzen, wie Phenolharz oder ähnlichem besondere Vorteile mit sich bringen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be­ steht darin, daß Befestigungselemente, zum Beispiel auf der Rückseite oder an den Seitenkanten des Formteils sogleich bei dem Preßvorgang anformbar sind bzw. eingebettet werden können.
Die Herstellung der Formteile wird vorteilhafterweise in geeigneten Pressen bzw. Werkzeugen stattfinden.
Als Deckschicht können natürliche und/oder künstliche Werk­ stoffe und/oder Kombinationen aus den genannten Materialarten verwendet werden.
Weiterhin ist es möglich, verschiedene Dekorationsmaterialien, wie Stoff, Textil, Kunstleder, Leder, Kunststoff, Papier, papier-ähnliche Stoffe, Metalle und/oder Kombinationen aus diesen Materialien verwenden.
Besonders vorteilhaft erweist sich das Verfahren, wenn die Deckschicht eine der Sichtfläche abgewandte Beschichtung auf­ weist, die ein Einreißen der Deckschicht beim Verpreßvorgang verhindert.
Es können auch verschiedene Deckschichtmaterialien neben­ einanderliegend angeordnet werden.
Das Formteil verbleibt bis zum vollständigen Aushärten in seiner Form, so daß eine unproblematische Entnahme des fertigen Werkstücks erfolgen kann. Das Preßwerkzeug steht dann sogleich für den nächsten Produktionsvorgang zur Verfügung. Durch die günstigen Fließeigenschaften der geschmolzenen Materialien ist es möglich, Befestigungsvorrichtungen direkt beim Preßvorgang anzuformen bzw. einzubetten. Die Verfahrens­ parameter, wie Zeit, Temperatur und Druck beim Preßvorgang können so angepaßt werden, daß das geschmolzene Material auch in kleine Formnestbereiche fließen kann, wodurch das Anformen von Befestigungsvorrichtungen möglich wird. Besondere Vorteile bei der Verwendung von SMC-Matten ergeben sich weiterhin aus ihrer guten Lagerfähigkeit. Auf Rollen gewickelt können vorbereitete SMC-Matten bis zu einem halben Jahr gelagert werden. Weiterhin zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, daß mit kurzen Taktzeiten Formteile von höchster Festigkeit hergestellt werden können, weil die jeweils vorge­ gebenen Faserverstärkungsstrukturen beim Preßvorgang weitge­ hend erhalten bleiben.
Anhand der Zeichnungen soll das erfindungsgemäße Verfahren im folgenden beispielhaft erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein Preßstanzwerkzeug in einer Schnitt­ ansicht senkrecht zu seiner Hauptebene in ge­ öffnetem Zustand mit eingelegter SMC-Matte und Deckschicht vor dem Preßvorgang.
Fig. 2 zeigt das Preßstanzwerkzeug aus Fig. 1 während des Preßvorgangs.
Fig. 1 zeigt ein Preßstanzwerkzeug 2 mit einem beweglichen Stanzwerkzeug 4 und einem Gegenwerkzeug 6. Das Stanzwerkzeug 4 weist eine Stanzfläche 8 auf, das Gegenwerkzeug eine Gegenflä­ che 10. Das Stanzwerkzeug 4 und das Gegenwerkzeug 6 liegen einander mit Stanzfläche 8 und Gegenfläche 10 gegenüber. Zwi­ schen Stanzfläche 8 und Gegenfläche 10 ist in dem in Fig. 1 dargestellten geöffneten Zustand des Preßstanzwerkzeugs 2 ein Zwischenraum 12 dargestellt, welcher das Einlegen einer SMC- Matte 18 sowie einer Deckschicht 20 ermöglicht. Das Gegenwerk­ zeug 6 weist an seiner Gegenfläche 10 Ausnehmungen 14, 16 auf, auf deren Bedeutung im Zusammenhang mit Fig. 2 eingegangen wird.
In Fig. 2 ist dasselbe Preßstanzwerkzeug während des Preßvor­ gangs dargestellt. In diesem Zustand sind SMC-Matte 18 und Deckschicht 20 durch das Pressen der Stanzfläche 8 des Stanz­ werkzeugs 4 gegen die Gegenfläche 10 des Gegenwerkzeugs 6 zu einem Formteil 22 verpreßt. Das während des Preßvorgangs ver­ flüssigte Material ist auch in die Ausnehmungen 14, 16 der Gegenfläche im Gegenwerkzeug eingedrungen, so daß während des Preßvorgangs sogleich Befestigungsvorrichtungen 24, 26, in diesem Fall an der Rückseite des Formteils, angeformt werden.
Im Falle der Verwendung von BMC-Material ist das Preßstanz­ werkzeug 2 mit einem Angußkanal ausgestattet, durch welchen des flüssige Material in das Werkzeug eingebracht wird. Ansonsten erweist sich das Verfahren unter Verwendung von BMC- Material als ebenso vorteilhaft wie bei der Verwendung von SMC-Matten, insbesondere im Hinblick auf die Variabilität der ansonsten eingesetzten Werkstoffe, der Handhabbarkeit des fer­ tig ausgehärteten Formteiles sowie der Möglichkeit, Befesti­ gungsvorrichtungen sogleich anzuformen.
Bezugszeichenliste
2
Preßstanzwerkzeug
4
Stanzwerkzeug
6
Gegenwerkzeug
8
Stanzfläche
10
Gegenfläche
12
Zwischenraum
14
,
16
Ausnehmung
18
SMC-Matte
20
Deckschicht
22
Formteil
24
,
26
Befestigungsvorrichtung

Claims (21)

1. Verfahren zum Herstellen eines Formteils mit einer Basis­ schicht und einer Deckschicht in einem einzigen Preßvorgang in der Wärme, bei dem die Basisschicht aus faserverstärkten Kunststoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbin­ dung zwischen der Basis- und der Deckschicht durch einen zu­ sätzlich eingebrachten Klebefilm erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein duroplastischer Klebefilm auf Basis von Natronkraft- oder Recyclingpapieren, die mit einem Harnstoff-Melamin-Harz-Ge­ misch imprägniert sind, eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Basisschicht eine oder mehrere SMC-Matte(n) oder durch einen Angußkanal in das Werkzeug eingespritztes BMC-Material verwendet wird/werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang bis zum vollständigen Aus­ härten der aushärtbaren Materialien andauert.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang bei einer Temperatur von 120°C bis 160° statt­ findet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang bei einer Temperatur von 140°C bis 160°C stattfindet.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang über einen Zeitraum zwi­ schen 0,5 und 5 Minuten aufrechterhalten wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßvorgang über einen Zeitraum zwi­ schen 2 und 3 Minuten aufrechterhalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einem Furnier gebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Furnier von einer Stärke von 0,1 bis 0,9 Millimeter verwendet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Furnier von einer Stärke von 0,4 bis 0,6 Millimeter verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Dekorfurnier verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Echtholzfurnier verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Schicht ein Vlies oder Blindfurnier eingebracht wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß duroplastische Harze, wie Phenolharze oder dergleichen eingebracht werden.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungselemente beim Preßvorgang an­ geformt oder eingebettet werden.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Deckschicht natürliche und/oder künst­ liche Werkstoffe und/oder Kombinationen aus den genannten Ma­ terialarten verwendet werden können.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Dekorationsmaterialien, wie Stoff, Textil, Kunstleder, Leder, Kunststoff, Papier, papier­ ähnliche Stoffe, Metalle und/oder Kombinationen aus den genannten Materialien verwendet werden können.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine der Sichtfläche abge­ wandte Beschichtung aufweist, die in Einreißen der Deckschicht beim Verpreßvorgang verhindert.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Dekorschichtmaterialien ne­ beneinanderliegend vorgesehen werden.
21. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht und die Basisschicht beim Verpreßvorgang im Kanten- und Randbereich mittels Tauchkanten konturgenau von etwaigen Überständen befreit wird.
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