PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005048553A1 12.04.2007
Titel Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers
Anmelder Bayerische Motoren Werke AG, 80809 München, DE
Erfinder Lesser, Roman, 84030 Ergolding, DE
DE-Anmeldedatum 11.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005048553
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse B29C 44/14(2006.01)A, F, I, 20060117, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B29C 44/06(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   B29C 44/34(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   B29C 71/04(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   B60K 37/00(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   B60R 13/02(2006.01)A, L, I, 20060117, B, H, DE   
Zusammenfassung Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Innenausstattungsteils, umfassend eine Außenschicht und eine formstabile Tragstruktur sowie eine geschäumte Zwischenschicht zwischen Tragstruktur und Außenschicht, wobei der Schichtkörper nach seiner Herstellung mittels Mikrowellenenergie in einem Mikrowellenofen bestrahlt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Innenausstattungsteils, wie Intrumententafel, Türinnenverkleidung, Konsole oder Handschuhfach, umfassend eine Außenschicht und eine formstabile Tragstruktur sowie eine geschäumte Zwischenschicht zwischen Tragstruktur und Außenschicht, dessen Herstellung unter Ablauf chemischer Reaktionen erfolgt.

Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schichtkörper ist beispielsweise mit der DE 39 38 082 A1 bekannt geworden. Danach wird zunächst in einem Formwerkzeug eine Außenhaut erzeugt, auf welche nachfolgend ein mit einem Treibmittel versehenes Material zur Bildung einer geschäumten Zwischenschicht aufgebracht und anschließend das Treibmittel aktiviert wird. Abschließend wird eine Tragstruktur aufgebracht. Die Zwischenschicht besteht aus einem thermoplastischen Polyurethan, welches mittels Kohlendioxid, das durch Hitze aktiviert wird, aufgeschäumt wird.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung derartiger Schichtkörper beschreibt die DE 198 22 113 C1, gemäß der die Herstellung eines Schichtkörpers in einem Formraum eines mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen Formwerkzeugs erfolgt, wobei bei geöffneten Formteilen des Formwerkzeugs die Tragstruktur und die Außenschicht eingebracht und an der Formwand anliegend gehalten werden; zwischen Tragstruktur und Außenschicht wird ein flüssiger Schaumgrundstoff eingebracht. Nachfolgend werden die Formteile des Formwerkzeugs geschlossen und der Schaumgrundstoff expandiert derart, dass die Tragstruktur und die Außenschicht innenseitig zumindest annähern vollständig benetzt werden.

Es hat sich herausgestellt, dass bei der Herstellung derartige Schichtkörper diese nach dem Hinterschäumprozess eine gewisse Entformhärte aufweisen, sich die Endhärte aber erst wesentlich später einstellt. Abhängig vom verwendeten Schaumsystem wurden Aushärtzeiten von etwa 24 bis 72 Stunden beobachtet. Eine Weiterverarbeitung der Schichtkörper kann daher nicht unmittelbar im Anschluss an den Hinterschäumprozess erfolgen, sondern es muss eine Nachhärtzeit von ca. 30 Min. abgewartet werden, was in einem kontinuierlichen Fertigungsprozess einen Pufferspeicher erforderlich macht. Dieser Pufferspeicher verursacht Kosten und erhöht den Platzbedarf der Fertigungsanlage, die Bauteildurchlaufzeit verlängert sich und die Flexibilität ist reduziert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers bereit zu stellen, das eine Reduktion der Bauteildurchlaufzeit und damit eine erhöhte Flexibilität sowie verringerte Kosten und einen verringerten Platzbedarf ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß der zugrunde liegenden Idee nach Herstellung des Schichtkörpers noch ablaufende chemische Reaktionen beschleunigt werden. Durch diese Erwärmung wird das Erreichen der Endhärte beschleunigt.

Besonders zu bevorzugende Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Schichtkörper mittels Mikrowellenenergie beaufschlagt wird. Die Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie erfolgt zweckmäßigerweise durch Einleitung von Mikrowellenstahlen in den Schichtkörper in einem Mikrowellenofen.

Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In einem Formwerkzeug wird eine Außenschicht zur späteren Weiterverarbeitung zu einem Schichtkörper, beispielsweise einer Intrumententafel, einer Türinnenverkleidung, einer Konsole oder einem Handschuhfach, hergestellt. Das Formwerkzeug weist zumindest eine Formschale mit einem im Wesentlichen konkaven Formraum auf, deren Form zumindest annähernd ein Formnegativ der sichtseitigen Oberfläche des herzustellenden Schichtkörpers darstellt. Die Oberfläche der Formschale weist eine Oberflächenstruktur auf, beispielsweise ein negatives Relief einer Leder- oder Textiloberfläche.

Auf die Oberfläche der Formschale wird ein lichtstabiles, aliphatisches Polyurethanreaktionsgemisch mit wenigsten einem Polyisocyanat und wenigsten einem Polyol gesprüht, das vorzugsweise in einer wasserdispergierten Zusammensetzung vorliegt und gegebenenfalls ein Farbmittel und/oder ein wärmeaktivierbares Vernetzungsmittel umfasst. Zur Bildung der Außenschicht werden mehrere derartige Sprühschichten übereinander gelegt, die sich miteinander verbinden. Alternativ kann die Außenschicht auch in einem einzigen Sprühvorgang hergestellt werden und/oder das Außenschichtmaterial auch auf andere Weise auf die Formwerkzeugoberfläche aufgebracht werden, beispielsweise durch Gießen, Slushen oder Einspritzen. Zur besseren Entformbarkeit der fertigen Außenschicht kann das Formwerkzeug vor Aufbringung des Außenschichtmaterials mit einem Trennmittel versehen werden.

Nachdem die Außenschicht eine ausreichende Festigkeit erreicht hat, wird mit ihr verbunden eine geschäumte Zwischenschicht erzeugt. Dies kann im selben Werkzeug erfolgen, in dem die Außenschicht hergestellt wurde oder in einem weiteren Werkzeug, in das die Außenhaut überführt wurde. Zur Erzeugung der geschäumten Zwischenschicht wird vorzugsweise ein Polyurethan-Reaktionsgemisch, umfassend wenigstens ein Polyisocyanat und wenigstens ein Polyol sowie ein Treibmittel, verwendet. Dabei kann entweder die Zwischenschicht innenseitig auf der Außenhaut erzeugt werden und nachfolgend eine Tragstruktur aufgebracht werden oder die Zwischenschicht kann in einem Formwerkzeug gleich zwischen Außenschicht und Tragstruktur erzeugt werden.

Nachfolgend wird der Schichtkörper mit Mikrowellenstrahlung beaufschlagt. Dabei erfolgt durch die Stahlungsbeaufschlagung eine Beschleunigung der chemischen Reaktion und eine schnellere Ausgasung flüchtiger Bestandteile, entsprechend schneller erreicht das Bauteil eine ausreichende Härte zur Weiterverarbeitung.

Die Strahlungseinbringung, welche auch eine Erwärmung des Schichtkörpers zufolge hat, erfolgt mittels Mikrowellenenergie in einem Mikrowellenofen, wobei zur gleichmäßigen Erwärmung des Sandwichaufbaus ein eine Mikrowellenstrahlung erzeugendes Magnetron und die Außenschicht relativ zueinander bewegt werden können. Der Mikrowellenofen umfasst zweckmäßigerweise mehrere Stellen zur Einkopplung von Mikrowellenstrahlung. Der Gesamtverbund wird beispielsweise ca. 20-30 s bei einer Mikrowellenleistung von ca. 700-900 W behandelt und erwärmt sich dabei auf eine Temperatur von etwa 50-70°C, sodass noch ablaufende chemische Reaktionen beschleunigt werden. Wesentlich ist dabei, dass die Erwärmung zwar die Erkennung von Fehlstellen fehlerhafter Außenschichten ermöglicht, fehlerfreie Außenschichten jedoch keine thermische Schädigung erfahren und die Taktzeit des Erwärmungsschrittes zumindest annähernd mit der Taktzeit bei der Außenhautherstellung korreliert.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Weiterverarbeitung des Schichtkörpers bereits sehr bald nach dem Hinterschäumprozess, ohne dass eine längere Nachhärtzeit abgewartet werden muss. Der Fertigungsprozess kann kontinuierlich ablaufen, so dass ein Pufferspeicher entbehrlich ist oder zumindest erheblich verkleinert werden kann. Dadurch können Kosten gesenkt und der Platzbedarf der Fertigungsanlage verringert werden, die Bauteildurchlaufzeit reduziert sich und eine größere Flexibilität wird erreicht.

Die erfindungsgemäß hergestellten Schichtkörper werden beispielsweise Kraftfahrzeug-Innenausstattungsteilen, wie Intrumententafeln, Türinnenverkleidungen, Konsolen oder Handschuhfächern, weiter verarbeitet, wobei die Bauteilfestigkeit nach Erwärmung im Mikrowellenofen insbesondere für eine mechanische Weiterbearbeitung, wie Stanzen oder Fräsen, ausreichend ist.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Innenausstattungsteils, umfassend eine Außenschicht und eine formstabile Tragstruktur sowie eine geschäumte Zwischenschicht zwischen Tragstruktur und Außenschicht, dessen Herstellung unter Ablauf chemischer Reaktionen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass nach Herstellung des Schichtkörpers noch ablaufende Reaktionen beschleunigt werden. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtkörper mittels Mikrowellenenergie beaufschlagt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie in einem Mikrowellenofen erfolgt.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com