DE19960384B4

DE19960384B4 - Kunststoffformteile für Säulenverkleidungen von Kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE19960384B4
Application number: DE1999160384
Authority: DE
Inventors: Willi Mirth; Peter Kockler
Original assignee: IBS Brocke GmbH and Co KG
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: DE19960384A1

Abstract

Kunststoffformteil für Säulenverkleidungen von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoff (2) in dem ganz oder teilweise mindestens eine Schicht eines offenporigen Werkstoffes (1) angeordnet ist, wobei dieser offenporige Werkstoff (1) von dem thermoplastischen Kunststoff (2) durchspritzt und umspritzt ist.

Description

Gegenstand der Erfindung sind Kunststofformteile für Säulenverkleidungen für Säulen von Kraftfahrzeugen.

Aus den Dokumenten DE 1 704 642 und DE 28 54 544 sind faserverstärkte Formteile bekannt.

Das Dokument US 5,582,789 beschreibt ein hinterspritztes Kunststoffformteil, bei dem ein thermoplastischer Kunststoff zwischen einem Plastikfilm und einem Vinylfilm eingespritzt wurde, wobei der Vinylfilm ebenfalls hinterspritzt wurde. Weiterhin enthält das hinterspritzte Kunststoffformteil sogar einen offenporigen Werkstoff, nämlich eine Schaumstoffschicht.

Das Dokument DE 27 38 304 beschreibt eine Armaturentafel wobei auf einen Formpresskörper eine Schaumstoffschicht aufgeschäumt wird und eine rückseitig an dem Formpresskörper angeordnete Matte mittels des Schaumstoffes mit dem Formpresskörper verklebt wird.

Kunststofformteile werden insbesondere bei Innenverkleidungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Man verwendet derartige Formteile beispielsweise für Türinnenverkleidungen, Armaturenblenden und zur Verkleidung der A-, B-, C- und D-Säulen von Kraftfahrzeugen.

An die Kunststofformteile für diese Innenverkleidungen werden zunehmend höhere Anforderungen gestellt. So ist es beispielsweise üblich geworden zum Schutz von Insassen von Kraftfahrzeugen Aufprallsysteme insbesondere Airbags in Kraftfahrzeuge einzubauen. Diese Airbags werden im allgemeinen im Frontbereich des Kraftfahrzeuges insbesondere im Lenkrad oder im vorderen Armaturenbrett integriert. Mittlerweile werden jedoch auch zusätzliche Seitenaufprallsysteme, sogenannte Seitenairbags, in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Diese sind beispielsweise in den Türverkleidungen, Seitenverkleidungen der Sitze oder auch in den Säulenverkleidungen von Kraftfahrzeugen integriert.

Beim explosionsartigen Aufblasen der Rückhaltesysteme werden erhebliche Kräfte frei. Es ist daher notwendig bestimmte Teile des Fahrzeuginnenbereiches so zu gestalten, daß es möglichst nicht zu einem Splittern dieser Fahrzeugteile beim Auslösen des Airbags kommt. Derartige umherfliegende Splitter oder Teile würden nämlich die Verletzungsgefahr für die Insassen wieder erhöhen und könnten zusätzlich auch die Wirksamkeit der aufblasbaren Rückhaltesysteme gefährden. So könnte es beispielsweise durch die Splitter zum Zerschneiden der entsprechenden Airbags kommen, so daß diese sich nicht mit ihrer vollen Funktionsfähigkeit entfalten können.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von Innenverkleidungen unter denen auch integrierte Aufprallsysteme angebracht werden können.

Im Stand der Technik werden hinterspritzte Kunststofformteile als Innenverkleidungen verwendet. Diese Kunststofformteile werden im Spritzgießverfahren hergestellt, indem ein Dekormaterial in einem Verfahrensschritt mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hinterspritzt wird.

In der nicht vorveröffentlichten DE 197 29 780.3 der Anmelderin werden Kunststofformteile als Säulenverkleidung für Säulen von Kraftfahrzeugen für integrierte Airbags vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich um Kunststofformteile mit dekorativer Oberfläche, wobei das Kaschierungsmaterial rückseitig mit einem porösen Vlies belegt ist. Dieses poröse Vlies besteht aus ungewebten Fasern von geeigneten Thermoplasten oder Glasfasern. Dieses Vlies ist fest mit dem eingesetzten Kaschierungsmaterial verbunden. Beim Hinterspritzen nimmt das poröse Vlies teilweise das Kunststoffmaterial auf, wodurch eine bessere Verbindung des Vliesmaterials sowie auch indirekt des Kaschierungsmaterials mit dem hinterspritzten Kunststoff ermöglicht wird.

Diese Säulenverkleidung wird hergestellt, indem das rückseitig mit einem Vlies belegte Kaschierungsmaterial in ein Spritzgußwerkzeug eingelegt wird und dieses Material mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hinterspritzt wird. Beim Hinterspritzen wird die Kaschierungsmaterial-Vlies-Doppelschicht durch den Druck des thermoplastischen Materials tiefgezogen und in der entsprechenden Spritzgußform geformt.

Der Vorteil dieser Kunststofformteile ist, daß ein Splittern dieser Verkleidungen bei dem explosionsartigen Öffnen des Airbags stark verringert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Vliesschicht vom Kunststoff teilweise durchdrungen ist, und sonst beim Bruch des Kunststofformteils entstehende Kunststoffsplitter von der Vliesschicht festgehalten werden, bzw. erst gar nicht entstehen.

Nachteile bei Kunststofformteilen, die in der DE 197 29 780.3 beschrieben sind, ergeben sich daraus, daß das Vliesmaterial zur Entfaltung dieser Wirkung zumin dest teilweise aus anderen Materialien bestehen muß als das thermoplastische Material mit dem das Vlies hinterspritzt wird. Unterschiedliche Materialien weisen jedoch auch unterschiedliche Eigenschaften auf. Diese kommen besonders beim Erkalten der Kunststofformteile nach dem Hinterspritzvorgang zum Tragen. Hierbei kommt es zu einem Verzug dieser Teile. Dieser Verzug des Kunststofformteiles entsteht dadurch, daß die beiden unterschiedlichen Materialien einer unterschiedlichen Schrumpfung beim Erkalten des Kunststofformteiles unterworfen sind. Weiterhin ist die Festigkeit der Formteile besonders bei tiefen Temperaturen nicht ausreichend.

In der nicht vorveröffentlichten DE 198 33 337.4 der Anmelderin werden hinterspritzte Kunststofformteile für Säulenverkleidungen beschrieben, die aus einer mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hinterspritzten Schicht besteht, wobei an die Schicht rückseitig ein offenporiger Werkstoff angeordnet ist und dieser von dem thermoplastischen Kunststoffmaterial durchspritzt ist. Die Einarbeitung des offenporigen Werkstoffes verringert die Neigung eines Verzuges beim Erkalten der Teile, bei gleichzeitig höherer Flexibilität.

Die Nachteile dieser Kunststoffteile ergeben sich aus der Notwendigkeit kostenintensiv weiterhin Schichtmaterialien zum Hinterspritzen verwenden zu müssen.

Die technische Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, ein Kunststofformteil für Fahrzeuginnenverkleidungen bereitzustellen, das beim Erkalten nach dem Hinterspritzen keinen Verzug aufweist, sowie größere Flexibilität bei gleichzeitiger größerer Stabilität insbesondere bei tiefen Temperaturen besitzt und kostengünstiger herzustellen ist.

Diese technische Aufgabe wird gelöst durch ein Kunststofformteil für Säulenverkleidungen von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoff 2 in dem ganz oder teilweise mindestens eine Schicht eines offenporigen Werkstoffes 1 angeordnet ist, wobei dieser offenporige Werkstoff 1 von dem thermoplastischen Kunststoffmaterial 2 durchspritzt und umspritzt ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der offenporige Werkstoff elastisch oder unelastisch. Vorzugsweise beträgt die Porengröße des offenporigen Werkstoffes 1 bis 10 mm.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der offenporige Werkstoff 1 aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, Glasfasern, Draht, Kunststoff, Naturfaser oder Gemische derselben.

Das Material des offenporigen Werkstoffes 1 kann dabei den gleichen Schmelzpunkt aufweisen wie das Kunststoffmaterial 2. Der Schmelzpunkt des offenporigen Werkstoffes 1 kann aber auch höher oder niedriger sein als der Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials 2, mit dem der offenporige Werkstoff 1 durchspritzt und umspritzt ist. Es wurde nämlich überraschenderweise festgestellt, daß das Material des offenporigen Werkstoffes beim Spritzvorgang selbst dann nicht so stark schmilzt, daß der offenporige Werkstoff im thermoplastischen Kunststoffmaterial aufginge, selbst wenn der Schmelzpunkt des Materials des offenporigen Werkstoffes gleich oder niedriger ist als der des thermoplastischen Kunststoffmaterials. Damit bleibt die Integrität des offenporigen Werkstoffes im fertigen Kunststofformteil nach dem Spritzvorgang auch dann erhalten, wenn der Schmelzpunkt des Materials des offenporigen Werkstoffes gleich oder niedriger ist als der des ihn umgebenden thermoplastischen Kunststoffmaterials.

Besonders bevorzugt, bestehen ein oder mehrere Bestandteile des offenporigen Werkstoffes 1 aus Materialien, deren Schmelzpunkte höher, niedriger oder gleich dem Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials 2 sind, mit dem der offenporige Werkstoff 1 durchspritzt und umspritzt ist.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind Leitermittel in dem Kunststofformteil fest integriert, wobei vorzugsweise die Leitermittel stellenweise oder über die ganze Länge in der Struktur des offenporigen Werkstoffes 1 angeordnet sind. Diese Leitermittel werden beim Spritzgießvorgang in das Kunststofformteil eingebracht. Die Leitermittel werden dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe elektrische Leitungen, Glasfasern, Lichtleiter oder Kombinationen derselben.

Das erfindungsgemäße Kunststofformteil wird in einem Spritzgießverfahren hergestellt, indem mindestens eine Schicht eines offenporigen Werkstoffes 1 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt wird und mit einem thermoplastischen Material 2 durchspritzt und umspritzt wird. Dabei ist die Porengröße des offenporigen Werkstoffes 1 so beschaffen, daß das flüssige thermoplastische Kunststoffmaterial 2 eindringen kann. Das so hergestellte Kunststofformteil ist nun von dem offenporigen Werkstoff durchdrungen. Dabei kann während des Herstellungsverfahrens der offenporige Werkstoff 1 so stark komprimiert werden, daß er im fertigen Kunststofformteil nur ein Bruchteil seiner ursprünglichen Dicke besitzt. Der Vorteil der gegenseitigen Durchdringung von offenporigem Werkstoff 1 und thermoplastischem Kunststoffmaterial 2 ist, daß dies einem Verzug beim Erkalten des Kunststofformteiles entgegenwirkt, da nun innerhalb des gesamten Kunststofformteiles die gleichen Kräfte wirken. Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß keine Schichten wie Folien oder Vliese mehr hinterspritzt werden und somit eingespart werden können, was die Herstellungskosten der Kunststofformteile senkt.

Zudem ist es möglich nur einen Teil des offenporigen Werkstoffes zu durchspritzen, so daß sich nach dem Spritzgießen der nicht durchspritzte Teil des offenporigen Werkstoffes auf seine ursprüngliche Größe ausdehnen kann.

Weiterhin ist von Vorteil, daß die Stellen des Kunststofformteiles, die mit einem offenporigen Werkstoff durchdrungen sind, eine besonders hohe Flexibilität aufweisen. Dadurch lassen sich die Kunststofformteile beim Einbau stärker biegen, und daher auch an problematischen Stellen wesentlich besser einbauen.

Zudem ist es vorteilhaft durch Integration eines offenporigen Werkstoffes 1 in ein Kunststofformteil gezielt eine Sollbruchstelle 3 einführen zu können. Dazu wird vor dem Hinterspritzen nur in dem Bereich ein offenporiger Werkstoff 1 in das Werkzeug eingelegt, in dem eine Sollbruchstelle 3 des herzustellenden Kunst stofformteiles angeordnet sein soll. Der Bereich des Kunststofformteiles, der von dem offenporigen Werkstoff 1 durchdrungen ist, stellt den flexiblen Sollbruchbereich 3 dar. Eine solche Sollbruchstelle 3 könnte beispielsweise dem erleichterten Aufreißen des Kunststofformteiles bei der Auslösung eines Airbags dienen.

Die Flexibilität des Kunststofformteiles bzw. der Sollbruchstelle läßt sich durch die Art des verwendeten offenporigen Werkstoffes einstellen. Durch die geeignete Auswahl des offenporigen Werkstoffes kann dieser auch als Verstärkung verwendet werden. Damit wird die Stabilität des Kunststofformteiles erhöht.

Diese Eigenschaft des Kunststofformteiles, die durch Einarbeiten des offenporigen Werkstoffes hervorgerufen wird, liegt zugrunde, daß auch nach dem Spritzgießen, wenn auch stark komprimiert, noch die Struktur des offenporigen Werkstoffes bestehen bleibt. Die Aufrechterhaltung dieser Integrität des offenporigen Werkstoffes wird durch spezifische Einstellungen der Bedingungen beim Spritzgießen erreicht, so daß der durchspritzte und umspritzte offenporige Werkstoff nicht schmilzt und damit nicht im flüssigen thermoplastischen Material aufgeht, auch wenn der Schmelzpunkt des Materials des offenporigen Kunststoffes gleich oder niedriger ist, als der des thermoplastischen Kunststoffmaterials. Beim Spritzgießen trifft das thermoplastische Kunststoffmaterial auf das kältere Material des offenporigen Werkstoffes. Dieser wird zwar an der Oberfläche angelöst, jedoch nicht vollständig geschmolzen. Die Energie des thermoplastischen Materials wird durch den Temperaturunterschied zum Material des offenporigen Werkstoffes abgebaut. Es entstehen dadurch Isolationseffekte, die verhindern, daß der offenporige Werkstoff völlig schmilzt.

Die Integrität des offenporigen Werkstoffes im fertigen Kunststofformteil bleibt daher erhalten. Andernfalls wäre das Kunststoffprodukt dann kein Verbundstoff und hätte nicht die oben beschriebenen Eigenschaften.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Figuren beispielhaft näher erläutert.
1 zeigt das Schichtmaterial vor dem Spritzgießen
2 zeigt einen Ausschnitt des Kunststofformteiles
3 zeigt einen Ausschnitt des Kunststofformteiles mit Sollbruchstelle.
1 zeigt den offenporigen Werkstoff 1 vor dem Spritzgießen.
2 zeigt ein Kunststofformteil, das aus einem mit thermoplastischen Kunststoffmaterial 2 umspritzten und durchspritzten offenporigen Werkstoff 1 besteht. Der offenporige Werkstoff 1 ist ganz von thermoplastischem Kunststoffmaterial 2 durchdrungen und durch das Spritzgießverfahren stark komprimiert.
3 zeigt ein Kunststofformteil, das aus einem mit thermoplastischen Kunststoffmaterial 2 besteht. Die Stelle des Kunststofformteiles, die einen offenporigen Werkstoff 1 enthält, stellt den Bereich der höheren Flexibilität, die Sollbruchstelle 3, dar. An dieser Stelle ist der offenporige Werkstoff 1 von dem thermoplastischem Kunststoffmaterial 2 durchdrungen.

1: offenporiger Werkstoff
2: Kunststoffmaterial
3: Bereich der höheren Flexibilität = Sollbruchstelle

Claims

Kunststoffformteil für Säulenverkleidungen von Kraftfahrzeugen bestehend aus einem thermoplastischen Kunststoff (2) in dem ganz oder teilweise mindestens eine Schicht eines offenporigen Werkstoffes (1) angeordnet ist, wobei dieser offenporige Werkstoff (1) von dem thermoplastischen Kunststoff (2) durchspritzt und umspritzt ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Werkstoff elastisch oder unelastisch ist.
Kunststoffformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Porengröße des offenporigen Werkstoffes 1 bis 10 mm beträgt.
Kunststoffformteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Werkstoff (1) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe thermoplastisches Kunststoffmaterial, Glasfaser, Draht, Kunststoff, Naturfaser oder Gemische derselben.
Kunststoffformteil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der offenporige Werkstoff (1) aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials (2), mit dem der offenporige Werkstoff (1) durchspritzt und umspritzt ist.
Kunststoffformteil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Bestandteile des offenporigen Werkstoffes (1) aus Materialien bestehen, deren Schmelzpunkte höher, niedriger oder gleich dem Schmelzpunkt des Kunststoffmaterials (2) sind, mit dem der offenporige Werkstoff (1) durchspritzt und umspritzt ist.
Kunststoffformteil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Leitermittel beim Hinterspritzen in das Kunststoffformteil fest integriert werden, wobei vorzugsweise die Leitermittel stellenweise oder über die ganze Länge in der Struktur des offenporigen Werkstoffes (1) angeordnet sind.
Kunststoffformteil nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitermittel ausgewählt sind aus der Gruppe elektrische Leitungen, Glasfasern, Lichtleiter oder Kombinationen derselben.
Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einlegen mindestens eines offenporigen Werkstoffes (1) in ein Spritzgießwerkzeug dieser offenporige Werkstoff (1) mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial (2) durchspritzt und umspritzt wird.