Nyssen, Siegfried (Mettener Strasse 57b, Straubing, 94315, DE)
| 1. | Herstellungsverfahren für Kunststoffhäute durch Pulversintern, bei dem Pulver auf ein Abform werkzeug aufgebracht wird, wo es durch Sintern eine Kunststoffhaut bildet, wobei ein Teilbe reich des Abformwerkzeugs zumindest bei einem ersten Bepulverungsschritt durch eine Dichtungs vorrichtung für das Pulver unzugänglich gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformwerkzeug längs einer Berandung des Teilbereichs einen Trennsteg aufweist und dass eine Maske mit einem vorzugsweise aufblas baren Dichtungsrand als Dichtungsvorrichtung dient, wobei die Maske beim ersten Bepulverungs schritt mit dem Dichtungsrand am Trennsteg an liegt und ausschließlich am Abformwerkzeug be festigt wird. |
| 2. | Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Bepulverungs schritt mindestens ein weiterer Bepulverungs schritt folgt, vorzugsweise zur Erzeugung einer Kunststoffschicht mit einer von einer durch den ersten Bepulverungsschritt entstehenden ersten Kunststoffschicht abweichenden Farbe, wobei die Maske für den weiteren Bepulverungsschritt ent fernt wird. |
| 3. | Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trenn steg hinterschnittig ist und dadurch eine zum Teilbereich hin offene Nut bildet, in welcher der Dichtungsrand beim ersten Bepulverungs schritt zu liegen kommt. |
| 4. | Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abform werkzeug zumindest. an einer die entstehende Kunststoffhaut aufnehmenden Oberfläche aus Ni ckel besteht. |
| 5. | Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dich tungsrand der Maske aus Silikon oder einem du roplastischen Elastomer besteht. |
| 6. | Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunst stoffhaut durch verschiedene Narbungen einer die entstehende Kunststoffhaut aufnehmenden Oberflä che des Abformwerkzeugs innerhalb und außerhalb des Teilbereichs Bereiche unterschiedlicher Nar bung erhält. |
| 7. | Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunst stoffhaut durch eine dreidimensionale Kontur ei ner sie beim Pulversintern aufnehmenden Oberflä che des Abformwerkzeugs eine entsprechende drei dimensionale Kontur erhält, wobei gegebenenfalls durch einen dreidimensionalen Verlauf des Trenn stegs auf der Kunststoffhaut eine dementspre chend dreidimensional verlaufende Trennlinie zwischen Oberflächenbereichen verschiedener Far be und/oder Narbung entsteht. |
| 8. | Sinterwerkzeug zur Herstellung von Kunststoff häuten durch Pulversintern, das ein Abformwerk zeug mit einer Oberfläche zur Aufnahme einer entstehenden Kunststoffhaut sowie eine Dich tungsvorrichtung zur Abtrennung eines Teilbe reichs der Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dassdas Abformwerkzeug auf der Oberfläche längs einer Berandung des Teilbereichs einen Trennsteg aufweist und dass die Dichtungsvorrichtung aus geführt ist als Maske mit einem vorzugsweise aufblasbaren Dichtungsrand, welche so an der O berfläche zu befestigen ist, dass der Teilbe reich durch die Maske abgedeckt ist und der Dichtungsrand am Trennsteg anliegt. |
| 9. | Sinterwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Maske in an der Oberfläche befestigtem Zustand ausschließlich am Abform werkzeug befestigt ist. |
| 10. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg hinterschnittig ist und eine zum Teilbereich hin offene Nut bildet, in welcher die Maske in be festigtem Zustand mit dem Dichtungsrand am Trennsteg anliegt. |
| 11. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformwerk zeug eine Schale mit einer Wandstärke von zwi schen 2 mm und 6 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 4 mm, zur Aufnahme der entstehenden Kunst stoffhaut aufweist. |
| 12. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformwerk zeug zweiwandig ist zur Führung eines vorzugs weise flüssigen Heizmittels und/oder Kühlmittels in einem Hohlraum zwischen zwei Wänden. |
| 13. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Pulverkasten aufweist, auf den das Abform werkzeug aufsetzbar ist, wobei das Sinterwerk zeug vorzugsweise um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist. |
| 14. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Abformwerk zeug zumindest an der Oberfläche aus Nickel be steht. |
| 15. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungs rand der Maske aus Silikon oder einem du roplastischen Elastomer besteht. |
| 16. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Maske eine Dicke von zwischen 1 mm und 6 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 4 mm hat und/oder der Dich tungsrand im aufgeblasenen Zustand eine Dicke von zwischen 5 mm und 20 mm, vorzugsweise zwi schen 10 mm und 15 mm hat. |
| 17. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg eine Höhe von zwischen 2 mm und 7 mm, vorzugs weise zwischen 3 mm und 5 mm und/oder eine Brei te von zwischen 1 mm und 6 mm, vorzugsweise zwi schen 2 mm und 4 mm hat. |
| 18. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut eine Tiefe von zwischen 0,2 mm und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 1 mm hat. |
| 19. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche innerhalb und außerhalb des Teilbereichs unter schiedliche Narbungen aufweist. |
| 20. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche eine dreidimensionale Kontur hat. |
| 21. | Sinterwerkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennsteg einen dreidimensionalen Verlauf hat. |
| 22. | Kunststoffteil, das an einer Oberfläche eine mit einem Herstellungsverfahren nach einem der An sprüche 1 bis 7 hergestellte Kunststoffhaut auf weist, wobei die Kunststoffhaut vorzugsweise in nerhalb mindestens eines Bereichs eine Oberflä che anderer Farbe und/oder anderer Narbung sowie mindestens eine Kunststoffschicht weniger auf weist als außerhalb dieses Bereichs. |
| 23. | Kunststoffteil nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kunststoffhaut hinterschäumt ist, vorzugsweise mit Polyurethan, wobei das Kunststoffteil besonders vorzugsweise einen um schäumten oder angeschäumten Träger aufweist. |
| 24. | Kunststoffteil nach Anspruch 22, dadurch gekenn zeichnet, dass die Kunststoffhaut hinterspritzt ist, vorzugsweise mit einer Polypropylen enthal tenden Hinterspritzmasse. |
Gattungsgemäße Herstellungsverfahren dienen zur Her- stellung von üblicherweise weichen Kunststoffhäuten, welche als Oberflächendekore für Kunststoffformteile, wie z. B. Kraftfahrzeug-Innenverkleidungen, insbeson- dere Instrumententafeln, Verwendung finden können. Um ein solches Kunststoffformteil zu bilden, können der- artige Kunststoffhäute hinterspritzt oder hinter- schäumt werden und dabei gegebenenfalls mit einem
Träger als zusätzlichem Bauteil in Verbindung ge- bracht werden. Bei üblichen Pulversinterverfahren wird ein Abformwerkzeug mit einer Form, die einer für die Kunststoffhaut bzw. ein entsprechendes Kunst- stoffformteil gewünschten Form entspricht, durch Hei- zen auf eine Temperatur gebracht, die über dem Schmelzpunkt eines verwendeten Kunststoffs liegt, und auf einen Pulverkasten aufgesetzt, der den Kunststoff in Form von Pulver enthält. Anschließend kann der Pulverkasten und das Abformwerkzeug so gedreht wer- den, dass das Pulver in das Abformwerkzeug fällt, wo es durch Sintern, eventuell nach mehrfacher Wiederho- lung beschriebener Schritte, die Kunststoffhaut bil- det. Nicht aufgeschmolzene Pulverreste können jeweils nach einer weiteren Drehung von Pulverkasten und Ab- formwerkzeug in den Pulverkasten zurückfallen.
Bei jüngeren Anwendungen von Kunststoffhäuten als O- berflächendekore werden bereichsweise unterschiedli- che Oberflächeneigenschaften gewünscht, insbesondere eine Absetzung von Teilbereichen durch eine andere Farbe. Um das mit einem Pulversinterverfahren be- schriebener Art zu erreichen, ist es bekannt, einen Teilbereich des Abformwerkzeugs während eines ersten Bepulverungsschritts für das Pulver unzugänglich zu machen, so dass eine erste Kunststoffschicht ent- steht, welche diesen Teilbereich ausspart, und dann einen zweiten Bepulverungsschritt mit einem anderen Kunststoff folgen zu lassen, bei dem auch der Teilbe- reich bepulvert wird und eine zweite Kunststoff- schicht gewünschter, von der ersten Kunststoffschicht abweichender Oberflächeneigenschaften entsteht. Ein Aussparen des Teilbereichs beim ersten Bepulverungs- schritt wird bei entsprechenden Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik dadurch erreicht, dass ei- ne eventuell aufblasbare Dichtung längs einer den
Teilbereich begrenzenden Trennlinie auf das Abform- werkzeug oder auf einen längs der Trennlinie auf dem Abformwerkzeug angeordneten Trennsteg aufgedrückt wird. Dazu sind diese Dichtungen auf einer Berandung einer zusätzlichen Wand des Pulverkastens angeordnet, wodurch eine die entstehende Kunststoffhaut aufneh- mende Oberfläche des Abformwerkzeugs in verschiedene Bereiche unterteilt wird. Für den ersten Bepulve- rungsschritt hält man dann mindestens einen der Be- reiche frei von Pulver, für den zweiten Bepulverungs- schritt verwendet man üblicherweise einen anderen Pulverkasten, der dann keine derartige Dichtung aufweisen muss.
Das beschriebene Herstellungsverfahren bringt ver- schiedene Nachteile mit sich. Es erfordert einen aus- gesprochen aufwendig gestalteten Pulverkasten mit mindestens einer zusätzlichen Wand und einer darauf aufgesetzten Dichtung, für die sehr enge geometrische Toleranzen einzuhalten sind, um eine wirksame Abde- ckung des Teilbereichs des Abformwerkzeugs zu errei- chen. Selbst bei einem Werkzeug hoher Präzision sind Abdichtungsmängel praktisch nicht auszuschließen, beispielsweise durch ein nicht ganz exakt auf den Pulverkasten aufgesetztes Abformwerkzeug, wodurch es beim ersten Bepulverungsschritt zu Pulververschlep- pungen kommen kann. Schon bei Trennlinien einfacher Geometrie ist damit eine Produktion von Ausschuss fast unvermeidbar. Sehr problematisch wird ein Her- stellungsverfahren nach dem Stand der Technik, sobald eine Trennlinie zwischen Oberflächenbereichen ver- schiedener Eigenschaften einer dreidimensionalen Kon- tur folgen soll. Schon leichte Krümmungen, wie sie beispielsweise an Hutzen von Instrumententafeln vor- liegen können, führen zu einer Ausschussproduktion von etwa 20%.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein gättungsgemäßes Herstellungsverfahren und ein ent- sprechendes Sinterwerkzeug zu entwickeln, mit dem die genannten Nachteile vermieden werden können. Insbe- sondere soll möglichst einfach eine sichere, Pulver- verschleppungen verhindernde Abtrennung eines Teilbe- reichs des Abformwerkzeugs für einen ersten Bepulve- rungsschritt auch bei komplizierteren Oberflächengeo- metrien des Abformwerkzeugs und dreidimensionalen Verläufen einer Berandung des Teilbereichs möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Herstellungsverfahren und ein Sinterwerkzeug nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 8 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An- spruchs 1 bzw. 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteran- sprüche.
Durch den längs einer üblicherweise in sich geschlos- senen Berandung des Teilbereichs verlaufenden Trenn- steg wird es möglich, den Teilbereich für den ersten Bepulverungsschritt mit einer Maske abzudecken, die ausschließlich am Abformwerkzeug befestigt wird. Die Maske, die nicht notwendigerweise jeder Oberflächen- kontur des Abformwerkzeugs exakt folgen muss, wird dazu mit ihrem Dichtungsrand, vorzugsweise einem auf- blasbaren Wulst, am Grenzsteg anliegend auf das Ab- formwerkzeug aufgeklemmt, so dass sie durch den Trennsteg gehalten wird. So wird eine ausgesprochen effektive Abdichtung des Teilbereichs mit einem sehr einfachen Sinterwerkzeug erreicht. Insbesondere kann ein einfacher Pulverkasten ohne zusätzliche Merkmale verwendet werden. Ohne großen Aufwand und bei gegen-
über dem Stand der Technik deutlich reduzierten Aus- wirkungen toleranzbedingter Abweichungen wird durch die effektive Abdichtung beim ersten Bepulverungs- schritt eine Pulververschleppung in den Teilbereich hinein sicher vermieden, auch wenn die Berandung des Teilbereichs einer dreidimensionalen Kontur folgt.
Lässt man dem ersten Bepulverungsschritt nach Entfer- nen der Maske einen weiteren Bepulverungsschritt mit einem anderen, sich beispielsweise in Farbe oder me- chanischen Eigenschaften unterscheidenden Kunststoff folgen, lassen sich so unter effektiver Vermeidung von Ausschuss Kunststoffhäute herstellen, die in ei- nem Teilbereich entsprechend abweichende Eigenschaf- ten haben, wobei verglichen mit dem Stand der Technik allgemeinere Verläufe von Trennlinien zwischen Berei- chen verschiedener Farbe oder sonstiger Eigenschaften möglich sind. Dabei kann ein einzelner hier als Be- pulverungsschritt bezeichneter Herstellungsschritt ein Aufbringen von Pulver auf das erwärmte Abform- werkzeug, ein Aufschmelzen und ein Entfernen über- schüssigen Pulvers auch in mehrfacher Abfolge bein- halten, beispielsweise durch wiederholte Drehung von Pulverkasten und Abformwerkzeug.
Verglichen mit einer Herstellung zweifarbiger oder sich anderweitig bereichsweise in Oberflächeneigen- schaften unterscheidender Kunststoffteile aus mehre- ren zusammengesetzten Teilen hat eine Verwendung ei- ner mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren her- gestellten Kunststoffhaut mit in zumindest einem Teilbereich abweichender Oberflächeneigenschaft den Vorteil, dass eine einteilige Ausführung möglich ist, wodurch eine Ursache für unerwünschtes Klappern oder Quietschen ausgeschlossen werden kann. Gegenüber an- deren Möglichkeiten, Kunststoffteile mit zweifarbigen weichen Oberflächen herzustellen, wie durch teilwei-
ses Lackieren der Oberfläche oder durch Verschweißen zweier einfarbiger Kunststoffhautteile hat die Erfin- dung den Vorteil eines erheblich reduzierten Auf- wands.
Abgesehen von einer Herstellung zweifarbiger oder an- derweitig bereichsweise in ihren Eigenschaften wech- selnder Kunststoffhäute ist das beschriebene Verfah- ren auch von Vorteil für eine Herstellung von Kunst- stoffhäuten mit Aussparungen. Verglichen mit einem nachträglichen Ausschneiden oder Ausstanzen eines auszusparenden Teilbereichs können mit dem hier be- schriebenen Herstellungsverfahren in einem solchen Fall ganz beträchtliche Mengen an Material eingespart werden.
Vorgeschlagen wird also ein vorteilhaftes Herstel- lungsverfahren für Kunststoffhäute durch Pulversin- tern, bei dem Pulver auf ein Abformwerkzeug aufge- bracht wir, wo es durch Sintern eine Kunststoffhaut bildet, wobei ein Teilbereich des Abformwerkzeugs zu- mindest bei einem ersten Bepulverungsschritt durch eine Dichtungsvorrichtung für das Pulver unzugänglich gemacht wird und die als Maske ausgeführte Dichtungs- vorrichtung für den ersten Bepulverungsschritt mit einem vorzugsweise aufblasbaren Dichtungsrand an ei- nem längs einer Berandung des Teilbereichs verlaufen- den Trennsteg angelegt wird, wobei die Maske dadurch bei typischen Ausführungen der Erfindung ausschließ- lich am Abformwerkzeug befestigt wird. Das Aufbringen des Pulvers auf das Abformwerkzeug kann durch eine Drehung des Abformwerkzeugs-typischerweise gemein- sam mit einem Pulverkasten-unter Ausnutzung der Schwerkraft und/oder einer Zentrifugalkraft gesche- hen.
Eine noch sicherere Befestigung der Maske auf dem Ab- formwerkzeug kann man bei dem beschriebenen Herstel- lungsverfahren erzielen, wenn der Trennsteg hinter- schnittig ist, so dass er durch einen Überhang zum Teilbereich hin eine nach dorthin offene Nut bildet.
Zum Anbringen der Maske auf dem Abformwerkzeug kann dann der Dichtungsrand in diese Nut eingebracht wer- den, so dass er in der Nut am Trennsteg anliegt und ein Entgleiten der Maske durch eine damit formschlüs- sige Verbindung verhindert wird.
Als Material für die Maske eignet sich Silikon beson- ders gut, dessen elastische Eigenschaften ein Befes- tigen der Maske auf dem Abformwerkzeug erleichtern und das, insbesondere wenn die Maske einen aufblasba- ren Dichtungsrand hat, eine sehr gute Abdichtung des Teilbereichs erlaubt. Zum Aufblasen des Dichtung- rands kann die Maske eine vorzugsweise abkoppelbare Zuführung für Druckluft oder dergleichen aufweisen.
Das Abformwerkzeug, das durch eine entsprechende dreidimensionale Konturierung einer die entstehende Kunststoffhaut aufnehmenden Oberfläche die Herstel- lung einer für eine spätere Verwendung als Oberflä- chendekor eines Formteils geeignet vorgeformten Kunststoffhaut mit gegebenenfalls einer abhängig vom gewählten Verlauf des Trennstegs ebenfalls einer dreidimensionalen Kontur folgenden Trennlinie zwi- schen Oberflächenbereichen verschiedener Eigenschaf- ten erlaubt, kann zur Aufnahme der entstehenden Kunststoffhaut eine die Kontur vorgebende Schale mit einer Wandstärke von zwischen 2 mm und 6 mm aufwei- sen. Bei einer Wandstärke der Schale von zwischen 2 mm und 4 mm erhält man einen besonders guten Kompro- miss von hinreichend hoher Stabilität und gleichzei- tig nicht zu hoher Wärmekapazität, wodurch ein auf-
wandsarmes Erwärmen und Abkühlen zum Bepulvern, Sin- tern und anschließenden Aushärten möglich wird.
Das Abformwerkzeug oder die im vorhergehenden Absatz beschriebene Schale kann aus Nickel hergestellt sein, einem Material, das dafür besonders geeignet ist, weil es ein leichtes Ablösen der fertigen Kunststoff- haut vom Abformwerkzeug unter Vermeidung von Schäden erlaubt. Von Vorteil ist ferner neben der guten Wär- meleitfähigkeit von Nickel auch die Möglichkeit einer besonders einfachen Herstellung eines entsprechenden Abformwerkzeugs. Eine solche Nickelschale kann z. B. durch galvanische Abscheidung oder durch Nickeldampf- auftragung auf einer Abscheideform erzeugt werden.
Auch der Trennsteg auf dem Abformwerkzeug lässt sich dabei sehr einfach realisieren, beispielsweise indem man ein fertiges Stegprofil aus Nickel so in die Ab- scheideform einbringt, dass sich abscheidendes Nickel auf das Stegprofil aufwächst, wobei das Stegprofil den Trennsteg des fertigen Sinterwerkzeugs bildet.
Eine andere Möglichkeit bietet ein Aufschweißen des Trennstegs aus Nickel auf einen plan geschliffenen Stegstumpf. Auch andere Metalle ähnlicher Eigenschaf- ten wie z. B. Kupfer kommen für das Abformwerkzeug in Frage, bei anderen Herstellungsmethoden für das Ab- formwerkzeug auch als Legierungen.
Eine zweckmäßige Weiterentwicklung des beschriebenen Sinterwerkzeugs sieht vor, dass das Abformwerkzeug zweiwandig ist, also z. B. zwei ähnlich geformte Scha- len in einem geringen Abstand voneinander aufweist.
Ein dadurch entstehender Hohlraum zwischen den zwei Schalen kann zur Führung eines Heizmittels dienen, wodurch sich eine zum Sintern erforderliche Erwärmung des Abformwerkzeugs sehr praktisch erreichen. lässt, wozu andernfalls aufwendige weitere Verfahrensschrit-
te wie z. B. ein Einbringen des Abformwerkzeugs in ei- nen Heizofen nötigen wären. Als Heizmittel eignet sich beispielsweise Öl. Für ein Abkühlen des Abform- werkzeugs nach dem Bepulvern zum Aushärten der Kunst- stoffhaut kann auf gleiche Weise kaltes Öl oder ein anderer vorzugsweise flüssiger und Korrosion vermei- dender Stoff als Kühlmittel dienen.
Zweckmäßigerweise kombiniert man das Abformwerkzeug mit einem Pulverkasten, auf den das Abformwerkzeug möglichst dicht aufsetzbar ist. Zur Vereinfachung des beschriebenen Herstellungsverfahrens kann das Sinter- werkzeug um eine horizontale Achse drehbar gelagert sein, beispielsweise durch eine Anordnung des Abform- werkzeugs in einem Drehrahmen.
Wenn man die die entstehende Kunststoffhaut aufneh- mende Oberfläche des Abformwerkzeugs innerhalb und außerhalb des Teilbereichs mit unterschiedlichen Nar- bungen ausführt, kann man mit dem beschriebenen Her- stellungsverfahren Kunststoffhäute erzeugen, die sich in scharf begrenzten Bereichen nicht nur in ihrer Farbe oder anderen Materialeigenschaften wie z. B. haptischen Eigenschaften unterscheiden, sondern in diesen Bereichen auch unterschiedliche Oberflächen- narbungen aufweisen. Eine die Oberfläche eines Kunst- stoffteils in verschiedene Bereiche gliedernde Wir- kung kann dadurch noch verstärkt werden. Möglich ist natürlich auch der Fall, dass das Abformwerkzeug nur innerhalb oder nur außerhalb des Teilbereichs genarbt ist, man erhält dann bereichsweise genarbte und be- reichsweise glatte Kunststoffhäute.
Um für den ersten Bepulverungsschritt eine sichere Befestigung der Maske und damit eine gute Abdeckung des Teilbereichs zu gewährleisten, ist der Trennsteg
vorzugsweise mit einer Höhe von zwischen 2 mm und 7 mm auszuführen. Ein zu hoher Trennsteg ist zu vermei- den, damit kein zu großer Materialüberschuss an der Trennlinie der fertigen Kunststoffhaut entsteht. Be- sonders gute Ergebnisse erzielt man bei einer Höhe des Trennstegs von zwischen 3 mm und 5 mm. Die durch einen, hinterschnittigen Trennsteg gebildete Nut kann für ein sicheres Einklemmen der Maske eine Tiefe von zwischen 0,2 mm und 2 mm haben, vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 1 mm, damit bei einem weiteren Bepulve- rungsschritt ohne Maske für eine Erzeugung einer lü- ckenlosen Kunststoffhaut auch die Nut vom Pulver er- reicht wird. Für eine möglichst scharfe Trennlinie zwischen den verschiedenen Bereichen der entstehenden Kunststoffhaut soll der Trennsteg nicht zu breit sein. Ein dabei immer noch hinreichend stabiler Trennsteg kann eine Breite von zwischen 1 mm und 6 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 4 mm haben.
Der Dichtungsrand der Maske ist vorteilhafterweise dem Trennsteg entsprechend zu dimensionieren. In auf- geblasenem Zustand kann der Dichtungsrand z. B. einen Durchmesser von zwischen 5 mm und 20 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 15 mm haben. In anderen Bereichen dagegen kann die Maske auch eine geringere Dicke ha- ben, wobei aber darauf zu achten ist, dass auf die Maske fallendes Pulver dort nicht aufschmelzen soll, was sich durch eine wiederum nicht zu dünne Maske verhindern lässt. Möglich ist zur Vermeidung eines Sinterns des auf die Maske fallenden Pulvers auch ei- ne Anordnung eines Wärmeschilds auf der Maske, damit ist eine Dicke der Maske von bis zu 20 mm zweckmäßig.
Zur Bildung eines Kunststoffteils, beispielsweise ei- ner Instrumententafel oder eines anderen Innenver- kleidungsteils für Kraftfahrzeuge, mit einer mit dem
beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellten Kunststoffhaut als Oberflächendekor kann die Kunst- stoffhaut hinterschäumt werden. Als Hinterschäummasse ist thermoplastisches Polyurethan besonders gut ge- eignet. Beim Hinterschäumen kann die Kunststoffhaut mit einem im gleichen Arbeitsschritt umschäumten oder angeschäumten Träger, üblicherweise einem Kunststoff- träger, in Verbindung gebracht werden, der dem Kunst- stoffteil eine erhöhte Stabilität und Tragfähigkeit verleiht. Eine dabei entstehende Schaumschicht hinter der Kunststoffhaut hat vorzugsweise eine Dicke von 3 mm und 10 mm, damit lassen sich Kunststoffteile rea- lisieren, die weder zu schwer noch zu empfindlich sind.
Die Erfindung wird anhand von in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt Fig. 1 zwei aufeinander folgende Verfahrensschritte eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfah- rens, wobei ein Sinterwerkzeug und eine ent- stehende Kunststoffhaut als Querschnitt ge- zeigt sind, und Fig. 2 ebenfalls als Querschnitt ein Sinterwerkzeug zur Herstellung einer Kunststoffhaut für ei- ne Instrumententafelverkleidung.
In der Fig. 1 ist ein Abformwerkzeug 1 zu erkennen, das einen hinterschnittigen Trennsteg 2 aufweist, wo- bei der Trennsteg 2 eine geschlossene Umrandung eines Teilbereichs auf dem Abformwerkzeug 1 bildet. Der Trennsteg 2 hat eine Höhe 3 von etwa 4 mm, eine Brei- te 4 von etwa 3 mm und bildet durch einen Überhang zum Teilbereich hin eine Nut 5 mit einer Nuttiefe 6
von ungefähr 0,5 mm. Das Abformwerkzeug 1 selbst, von dem in der Figur nur ein Ausschnitt zu sehen ist, be- steht aus Nickel und hat eine Wandstärke 7 von etwa 3 mm. Das Abformwerkzeug 1 bildet insgesamt eine scha- . lenartige, offene Form mit einer Oberflächenkontur, die einer für eine herzustellende Kunststoffhaut ge- wünschten Kontur entspricht. Maßgeblich ist dafür im Normalfall eine von einem Kunststoffformteil vorgege- bene Oberflächenkontur, für welches die Kunststoff- haut als Oberflächendekor dienen soll. Auch der Trennsteg 2 kann einen Verlauf, in den abgebildeten Querschnitten im Wesentlichen senkrecht zur Abbil- dungsebene, haben, der einer dreidimensionalen Kontur folgt.
Für den in der Fig. 1 oben dargestellten Verfahrens- schritt wird eine Maske 8 aus Silikon mit einem auf- blasbaren Dichtungsrand 9 so auf dem Abformwerkzeug 1 befestigt, dass die Maske 8 den Teilbereich, der vom Trennsteg 2 umgeben ist, abdeckt. Die Maske 8 wird dabei ausschließlich am Abformwerkzeug 1 befestigt und dazu mit dem Dichtungsrand 9 in die Nut 5 ge- klemmt. Durch ein Aufblasen des Dichtungsrands 9/der damit einen Durchmesser von etwa 10 mm bekommt, er- hält man eine sichere Befestigung der Maske 8 auf dem Abformwerkzeug 1 und eine gute Abdichtung zwischen dem Dichtungsrand 9 und der Nut 5 bzw. dem Trennsteg 2. Die Maske 8, die eine dem Teilbereich entsprechen- de Form hat, hat abgesehen vom dickeren Dichtungsrand eine Dicke von etwa 3 mm.
Durch das Herstellungsverfahren, von dem in der Fig.
1 zwei Verfahrensschritte dargestellt sind, kann man eine Kunststoffhaut herstellen, die in einem Teilbe- reich eine andere Farbe hat als außerhalb des Teilbe- reichs oder sich auch in anderen Eigenschaften wie
z. B. haptischen Eigenschaften innerhalb des Teilbe- reichs abhebt. Dazu wird die Maske 8 für einen ersten Bepulverungsschritt auf dem Abformwerkzeug 1 befes- tigt, wie es in der Fig.'1 oben dargestellt ist. Nach einem Heizen des Abformwerkzeugs 1 auf eine Tempera- tur von etwa 250°C, beispielsweise durch Beblasen mit Heißluft einer Temperatur von etwa 400°C, wird das Abformwerkzeug 1 mit der Maske 8 auf einen in der Fi- gur nicht abgebildeten Pulverkasten aufgesetzt. Der Pulverkasten enthält Kunststoff für den ersten Bepul- verungsschritt in Pulverform, wobei der Schmelzpunkt dieses Kunststoffs unterhalb der Temperatur des auf- geheizten Abformwerkzeugs 1 liegt. Durch eine Drehung des Pulverkastens mit dem aufgesetzten Abformwerkzeug 1 um etwa 180° um eine horizontale Achse, um welche das Sinterwerkzeug für diesen Zweck drehbar gelagert ist, bewirkt, dass das Pulver auf das Abformwerkzeug 1 fällt, wo es aufgrund der hohen Temperatur des Ab- formwerkzeugs 1 durch Sintern eine erste Kunststoff- schicht 10 bildet. Der durch die Maske 8 abgedeckte Teilbereich bleibt dabei frei von Kunststoff. Nach einer weiteren Drehung um etwa 180° fällt überschüs- siges Pulver zurück in den Pulverkasten. Eine eventu- elle einfache oder mehrfache Wiederholung beschriebe- ner Schritte gibt der ersten Kunststoffschicht 10 ei- ne gewünschte Dicke. Der in der Fig. 1 oben darge- stellte Verfahrensschritt zeigt das Abformwerkzeug 1, die Maske 8 und die erste Kunststoffschicht 10 nach den bis jetzt beschriebenen Schritten.
Anschließend wird die Maske 8 entfernt, wozu der Dichtungsrand 9 entleert werden kann. Es folgt ein zweiter Bepulverungsschritt, der dem eben beschriebe- nen ersten Bepulverungsschritt gleicht, wobei aber ein anderer Kunststoff verwendet wird, der sich von dem für den ersten Bepulverungsschritt verwendeten
Kunststoff z. B. durch eine andere Farbe unterschei- det. Durch die jetzt fehlende Maske 8 wird jetzt auch der zunächst abgedeckte Teilbereich auf dem Abformwerkzeug 1 vom Pulver erreicht.
Zweckmäßigerweise kann man für den zweiten Bepulverungsschritt einen anderen Pulverkasten verwenden, der dem zuerst verwendeten Pulverkasten gleicht, aber Pulver eines anderen Kunststoffs enthält. Beim zweiten Bepulverungsschritt entsteht eine zweite Kunststoffschicht 11, die außerhalb des Teilbereichs eine Verbindung mit der ersten Kunst- stoffschicht 10 eingeht, innerhalb des Teilbereichs aber eine einzelne Lage bildet. Der in der Fig. 1 un- ten dargestellte Verfahrensschritt zeigt das Abformwerkzeug 1, die erste Kunststoffschicht 10 und die zweite Kunststoffschicht 11 zu diesem Zeitpunkt.
Die erste Kunststoffschicht 10 und die zweite Kunststoffschicht 11 bilden zusammen eine Kunststoffhaut, welche, vorzugsweise nach einem Ab- kühlen des Abformwerkzeugs 1, vom Abformwerkzeug 1 abgenommen werden kann. Die fertige Kunststoffhaut hat durch die Abdeckung des Teilbereichs eines ersten Bepulverungsschritt eine zweifarbige Oberflächen- struktur oder eine sich in anderen Eigenschaften in mindestens einem Teilbereich abhebende Oberfläche.
Wenn das Abformwerkzeug 1 innerhalb oder außerhalb des Teilbereich eine unterschiedlich genarbte Ober- fläche hat, lässt sich eine weitere Kontrastierung verschiedener Bereiche auf der Kunststoffhaut durch unterschiedliche Narbungen realisieren.
Ein dem anhand der Figur 1 beschriebenen Herstel- lungsverfahren verwandtes Verfahren erhält man, wenn man den zweiten Bepulverungsschritt weglässt. Man be- kommt damit eine Kunststoffhaut, die eine im Teilbe- reich entsprechende Aussparung aufweist. Entsprechen- de Kunststoffhäute können z.. B. Verwendung finden als
Dekore für Verkleidungsteile, welche ein Feld frei- lassen sollen. Durch eine Verwendung des hiermit be- schriebenen Herstellungsverfahrens erübrigt sich in dem Fall ein nachträgliches Ausschneiden oder Aus- stanzen der Aussparung, wodurch sich unnötige Materi- alverluste vermeiden lassen bei zumindest einer deut- lichen Reduzierung eines sonst unvermeidlich großen Stanzabfallvolumens.
Zur Herstellung eines Kunststoffformteils mit einer wie beschrieben hergestellten Kunststoffhaut als O- berflächendekor kann man die Kunststoffhaut z. B. mit Polyurethan hinterschäumen, zweckmäßigerweise bei gleichzeitiger Umschäumung eines Kunststoffträgers.
Durch das beschriebene Herstellungsverfahren kann das fertige Kunststoffformteil eine dann beispielsweise zweifarbige zweifarbige Oberfläche haben mit einer Trennlinie zwischen Bereichen verschiedener Farbe, welche, falls das gewünscht ist, problemlos auch eine komplizierte und insbesondere einer dreidimensionalen Kontur folgende Geometrie haben kann.
In Fig. 2 ist ein vollständiges Abformwerkzeug 1 mit einer für einen ersten Bepulverungsschritt aufgesetz- te Maske 2 als Querschnitt abgebildet. Das Abform- werkzeug 1 und die Maske 2 sind Bestandteil eines Sinterwerkzeugs zur Herstellung einer Kunststoffhaut, die als Oberflächendekor für eine Instrumententafel- verkleidung dienen soll. Die Kunststoffhaut erhält dabei durch ein Verfahren der zuvor beschriebenen Art in einem durch die Maske 2 abgedeckten Bereich eine andere Farbe als außerhalb dieses Bereichs. Auch in dieser Figur ist ein aufblasbarer Dichtungsrand 9 der Maske 2, die wie im zuvor beschriebenen Fall aus Si- likon gefertigt ist, zu sehen. Wie die Figur zeigt, muss die Maske in auf dem Abformwerkzeug 1 befestig-
tem Zustand nicht notwendigerweise jeder Kontur des Abformwerkzeugs 1 folgen. Die Maske 2 ist wieder durch Einklemmen in eine hier nicht sichtbare Nut 5, welche durch einen ebenfalls hier nicht erkennbaren hinterschnittigen Trennsteg 2 gebildet wird, auf dem Abformwerkzeug 1 befestigt. Das Abformwerkzeug 1, ei- ne durch ein Elektroformverfahren in einer Galvano- schale hergestellte Nickelform mit einer Wandstärke von etwas 3 mm, hat eine Form, die in etwa einer fer- tigen Instrumententafelverkleidung entspricht. Der abgebildete Querschnitt entspräche bei einem fertigen Kraftfahrzeug einer in Fahrtrichtung senkrecht ste- henden Ebene im Bereich einer in der Figur links lie- genden Hutze, die zur Abdeckung von Instrumenten dient.
Next Patent: COMPOSITE WEBS AND CLOSURE SYSTEMS