DE60002383T2

DE60002383T2 - Verfahren zum Herstellen einer Vorform

Info

Publication number: DE60002383T2
Application number: DE2000602383
Authority: DE
Inventors: Jack M. Rochester Hills Van Ert; Gregory A. New Hudson LaPorte; John P. Harper Woods Slaven; Xianping Rochester Hills Liu; John F. Jr. Clinton Township Witt
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: International Automotive Components Group LLC
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: DE60002383D1; US6221291B1; EP1031403B1; EP1031403A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Vorformlings unter Verwendung von Kunststoffabfallmaterial.
STAND DER TECHNIK
Ein früheres Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffvorformlings umfasst das Extudieren von frischem Kunstharz, um eine flache Kunststoffbahn zu erstellen, und das Ausstanzen der Kunststoffbahn zur Erstellung des Vorformlings. Weil der Vorformling vollständig aus frischem Kunstharz besteht, ist er in der Herstellung relativ teuer. Weil außerdem die Kunststofffolie ausgestanzt wird, um die gewünschte Gestalt des Vorformlings zu erhalten, ergibt sich erhebliches Verschnitt- oder Abfallmaterial bei diesem Verfahren. Der Vorformling muss auch vor und/oder einem nachfolgendem Formgebungsvorgang erwärmt werden.
Eine weiteres Verfahren zum Herstellen eines Vorfomlings umfasst das Ausstanzen von Fasermateriallagen aus rechteckigen Rohlingen oder zusammenhängenden Materialbahnen. Die Faserschichten, die synthetische und/oder mit Kunstharz imprägnierte Naturfasern enthalten können, werden dann erwärmt und zusammengepresst, um den Vorformling zu bilden. Weil die Faserlagen ausgestanzt werden, um eine gewünschte Gestalt zu erhalten, erzeugt dieses Verfahren ebenfalls Überschuss- oder Abfallmaterial.
US-Patent Nr. 5 807 513 beschreibt ein Verfahren zur Wiederverwendung gebrauchten Verschnitts zur Erstellung neuer Verkleidungspaneele für die Verwendung in Kraftfahrzeugen. Das Verfahren umfasst das Zerkleinern von Herstellungsabfall und Verbraucherabfall in kleine Partikel, um Flusen herzustellen. Die Flusen werden dann mit Wasser und einem Bindemittel gemischt, und das Gemisch wird in eine Plattenform gebracht, in der es zu einer Prepreg-Platte gefonnt wird. Schließlich wird die Prepreg-Platte druckgeformt, um ein fertiges Verkleidungsblech zu bilden. Vergleichbar den obigen Verfahren müssen jedoch die Prepreg-Platten typischerweise geschnitten oder auf andere Weise vor und/oder nach dem Druckformschritt zurechtgetrimmt werden.
Weitere Beispiele bekannter Verfahren zum Wiederverwenden von Kunststoffabfallmaterialien zur Erstellung neuer Verkleidungsbleche und/oder Prepregs für solche Bleche sind in EP 0 566 830 ; EP 0 638 404 ; EP 0 443 051 ; DE 42 15 349 ; JP 06079836 und JP 05111917 beschrieben. In diesen früheren Patenten wird rückgeführtes Kunststoffabfallmaterial dazu verwendet, laminare Platten herzustellen, die dann typischerweise vor dem Formgeben geschnitten und getrimmt werden. Das hergestellte Material (Platten oder Prepregs), typischerweise übereinandergelegte, im allgemeinen durchgehende, laminare Plattenprodukte, kann dann geschnitten und geformt werden. Um das ästhetische Aussehen bei einigen dieser früheren Anordnungen zu verbessern, kann eine laminare Schicht aus frischem Kunststoffmaterial als eine Decklage auf der Abfallmaterialschicht verwendet werden.
Diese bekannten Anordnungen können insbesondere hinsichtlich der Herstellungskosten und der Produktfestigkeit verbessert werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein wünschenswertes Ziel einer Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Vorformlings unter Verwendung von Kunststoffabfallmaterial anzugeben. Ein solches Kunststoffabfallmaterial kann Verbraucher-Abfallkunststoff, Herstellungsabfall oder nach-industrieller Kunststoffabfall, aus Kraftfahrzeugschreddenesten abgetrennter Kunststoff oder jede Kombination dieser Materialien sein.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Teils angegeben, wie im begleitenden Anspruch 1 beschrieben, wobei weitere Merkmale des Verfahrens in den Ansprüchen 2 bis 16 beschrieben sind.
Es wird auch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Vorformlings gemäß dem Verfahren der Erfindung angegeben, wie im begleitenden Anspruch 17 beschrieben. Weitere vorteilhafte, bevorzugte Elemente einer solchen Vorrichtung sind in den begleitenden Ansprüchen 18 bis 22 beschrieben.
Es wird weiterhin ein Vorformling angegeben, der in Übereinstimmung mit dem Verfahren hergestellt ist, und zur Verwendung bei der Herstellung eines Teils, wie im begleitenden Anspruch 21 beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Merkmale eines solchen Vorformlings in den begleitenden Ansprüchen 23 bis 34 beschrieben sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Vorformlings für die Verwendung bei der Herstellung eines Teils das selektive Aufbringen von frischem Kunststoff an diskreten Stellen innerhalb des Rohlings. Auf diese Weise kann frischer Kunststoff selektiv in Bereichen des Vorformlings aufgebracht werden, die zusätzliche Festigkeit erfordern und/oder bei denen Inkonsistenzen im Rohmaterial nicht zulässig sind.
Das Verfahren kann auch das selektive Anbringen von Armierungsfasern im Rohling beinhalten.
Zur Erfindung gehört weiterhin ein Verfahren zum Erstellen eines Vorformlings zur Verwendung bei der Herstellung eines Teils, das einen Teileumriss hat, umfassend das Anordnen von Kunststoffabfallmaterial innerhalb eines unverfestigten Rohlings, der einen im gewünschten Umriss des Vorformlings und des Teileumrisses entsprechenden Umriss hat, das selektive Anordnen von Armierungsmaterial innerhalb des unverestigten Rohlings für zusätzliche Festigkeit; das Erwärmen des unverfestigten Rohlings und das Komprimieren des unverfestigten Rohlings zur Bildung des Vorformlings.
Dieses richtet sich auf die Nachteile des Standes der Technik durch Schaffung eines Verfahrens zum Erstellen eines Vorformlings, das vorzugsweise das Anordnen von Kunststoffabfallmaterial innerhalb eines unverfestigten Rohlings umfasst, der einen einem gewünschten Umriss des Vorformlings entsprechenden Umriss hat. Daher vermindert dieses Verfahren Überschuss- oder Schnittmaterialien im Vergleich zu bekannten Verfahren.
Weil der Vorformling Kunststoffabfallmaterial enthält, ist er außerdem und allgemeiner weniger teuer herzustellen, als Vorformlinge, die nur aus frischem Kunstharz bestehen.
Zusätzlich wird ein Verfahren zum Herstellen eines Teils beschrieben, das einen Teileumriss hat, das enthält: Bereitstellen eines Rahmens, der einen ersten Haltebereich bestimmt; Anordnen einer Form nahe dem Rahmen derart, dass ein Teil der Form sich in den ersten Haltebereich erstreckt, wobei der Teil der Form einen zweiten Haltebereich bestimmt; innerhalb des ersten Haltebereichs das selektive Aufbringen von frischem Kunstharz innerhalb des zweiten Haltebereichs; das Entfernen der Form von dem ersten Haltebereich; das Aufbringen von Kunststoffabfallmaterial innerhalb des ersten Haltebereichs mit dem frischen Kunstharz zur Bildung eines unverfestigten Rohlings; das Erwärmen des Rohlings und das Komprimieren des Rohlings.
Vorzugsweise umfasst der Schritt des Komprimierens des Rohlings das Komprimieren des Rohlings zur Bildung eines verfestigten Vorformlings. Weiterhin hat der erste Haltebereich vor zugsweise einen Umriss, der einen gewünschten Umriss des Vorformlings und des Teileumrisses entspricht, um Abfallmaterialien, die bei der Bildung des Vorformlings entstehen, zu vermindern.
Es wird auch ein Verfahren zum Erstellen eines Vorformlings zur Verwendung bei der Herstellung eines Teils, das einen Teileumriss hat, beschrieben, das umfasst: das Anbringen einer ersten Armierungslage nahe einer ersten Oberfläche; das selektive Aufbringen von Kunststoffabfallmaterial auf der ersten Armierungslage, um eine Abfallkunststoffmaterialschicht zu bilden, die einen Umriss hat, der einem gewünschten Umriss des Vorformlings und des Teileumrisses entspricht; das Anbringen einer zweiten Armierungslage auf dem Kunststoffabfallmatrial; das Erwärmen der Armierungslagen und der Kunststoffabfallmateriallage; das Komprimieren der Armierungslagen und der Kunststoffabfallmateriallage.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Teil-Vorformling angegeben, der nach einem der obigen Verfahren hergestellt ist. Gemäß einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Erstellen eines Vorformlings und/oder Teils angegeben.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, die im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung eines Vorformlings und zum Formgeben des Vorformlings zur Erstellung eines Teils, wobei die Vorrichtung einen Vorformlingsrahmen, eine Fliessform, erste und zweite Materialaufbringvorrichtungen, erste und zweite Nivellierklingen, eine geheizte Plattenanordnung, eine Form und ein Förderband enthält;
2 ist eine schematische Schnittansicht des auf einem Förderband angeordneten Rahmens;
3 ist eine schematische Schnittansicht der auf dem Rahmen angeordneten Form;
4 ist eine schematische Schnittansicht der Form und des Rahmens, die unter der ersten Materialaufbringvorrichtung angeordnet sind, und zeigt die erste Materialaufbringvorrichtung, die Material in die Form einbringt;
5 ist eine schematische Schnittansicht der Form und des Rahmens, die unter einer ersten Nivellierklinge angeordnet sind, und zeigt die erste Nivellierklinge, wie sie Überschussmaterial von der Form entfernt;
6 ist eine schematische Schnittansicht der Form und des Rahmens, und zeigt die von dem Rahmen abgenommene Form;
7 ist eine schematische Schnittansicht des Rahmens, der unter der zweiten Materialauftragvorrichtung angeordnet ist, und zeigt die zweite Materialauftragvorrichtung, wie sie Material in den Rahmen einbringt;
8 ist eine schematische Schnittansicht des Rahmens, der unter der zweiten Nivellierklinge angeordnet ist, und zeigt, die die zweite Nivellierklinge überschüssiges Material von dem Rahmen entfernt;
9 ist eine schematische Schnittansicht des Rahmens und zeigt, wie eine obere Schicht, die innerhalb des Rahmens und über dem Material angeordnet ist, das durch die ersten und zweiten Materialauftragvorrichtungen angeordnet ist;
10 ist eine schematische Schnittansicht des Rahmens, der zwischen ersten und zweiten Platten der Plattenanordnung angeordnet ist, und zeigt die ersten und zweiten Platten, die die Material innerhalb des Rahmens zusammendrücken, um einen Vorformling zu bilden;
11 ist eine schematische Schnittansicht des Rahmens, des Vorformlings und der Plattenanordnung und zeigt den von dem Vorformling entfernten Rahmen;
12 ist eine schematische Schnittansicht des Vorformlings und eines Deckmaterials, das zwischen ersten und zweiten Formteilen der Form angeordnet ist;
13 ist eine schematische Schnittansicht der Form mit den ersten und zweiten Formteilen in geschlossener Stellung;
14 ist eine Vorderansicht eines Türplattenvorformlings, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
15 ist eine Schnittansicht des Türplattenvorformlings längs der Linie 15-15 von 14;
16 ist eine Schnittansicht ähnlich 15 einer zweiten Ausführungsform des Türplattenvorformlings;
17 ist eine Schnittansicht ähnlich 15 einer dritten Ausführungsform des Türplattenvorformlings; und
18 ist eine Schnittansicht ähnlich 15 eines Türplattenvorformlings, bei dem frisches Kunstharzmaterial aufgetragen ist und der keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
BESTE AUSFÜHRUNGSART DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren zum Formen von Teilen unter Verwendung von Kunststoffverschnitt- oder -abfallmaterialien an. Solche Kunststoffabfallmaterialien können Verwender-Abfallkunststoffe, beispielsweise solche, die von Müllplätzen und Haushaltsabfällen gesammelt wurden, sein; Herstellungsprozessabfälle oder nach-industrielle Kunststoffabfälle; Kunststoffe, die aus Kraftfahrzeugschredderanlagen abgetrennt wurden (ASR) oder jede Kombination dieser Materialien. Diese Kunststoffabfallmaterialien sind im allgemeinen komplexe Gemische aus vielen verschiedenen Abfallmaterialien, thermoplastische Materialien, gehärtete thermofixierende Materialien; Papier; Metalle, Fasermaterialien, Schäume, Glas; Gummi, Flüssigkeitsreste und Schmutz. Vorzugsweise enthalten diese Kunststoffabfallmaterialien wesentliche Mengen an thermoplastischen Materialien und sind von Quellen verfügbar, wie KW Plastic of Bloomfield Hills, Michigan (Verbraucherabfallkunststoffe); Washington Penn Plastic Co., Inc. aus Washington, Pennsylvania (Verbraucherabfallkunststoffe und nach industrielle Abfallkunststoffe); und Recovery Plastics International L.L.C. aus Salt Lake City, Utah (Kunststoffe aus ASR abgetrennt). Alle vorgenannten Kunststoffabfallmaterialien werden nachfolgend gemeinsam als Kunststoffabfallmaterial bezeichnet.
Das Verfahren nach der Erfindung umfasst die Erstellung von Vorformlingen und das Druckformen der Vorformlinge zur Erzeugung von Fertigteilen, wie Türplatten, Innenraumauskleidungen, Verpackungskisten und Sitzrückenlehnen für Kraftfahrzeuge. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Ausführung des Verfahrens. Die Vorrichtung 10 enthält vorzugsweise einen Vorformlingrahmen 12, eine Fliessform 14, erste und zweite Materialauftragvorrichtungen 16 bzw. 18, eine oder mehrere Nivelliervorrichtungen, wie erste und zweite Nivellierklingen 20 bzw. 22, eine erwärmte Verfestigungszelle oder Plattenanordnung 24 und eine Form 26. Die Vorrichtung 10 enthält vorzugsweise weiterhin einen Träger, wie beispielsweise ein Förderband 28, zum Transportieren des Rahmens 12 zwischen den Materialauftragvorrichtungen 16 und 18 und der Plattenanordnung 24.
Der Rahmen 12 bestimmt einen ersten Haltebereich 29 zur Aufnahme und zum Halten unverfestigten, darin aufgetragenen Materials und zum Halten des Materials während der Verfestigung durch die Plattenanordnung 24. Der erste Haltebereich 29 hat vorzugsweise einen Umriss, der im wesentlich ähnlich einem gewünschten Umriss eines mit dem Rahmen 12 zu erstellenden Vorformlings ist. Weiterhin ist der Umriss des ersten Haltebereichs 29 vorzugsweise im wesentlichen ähnlich einem vorbestimmten Umriss eines aus dem Vorformling zu erstellenden Fertigteils. Die Form 14 ist dazu eingerichtet, auf dem Rahmen 12 montiert zu werden und bestimmt einen zweiten Haltebereich 30 zum Aufnehmen und Halten darin aufgetragenen Materials. Alternativ kann die Form 14 mehrere Haltebereiche bestimmen. Während der Rahmen 12 und die Form 14 aus jedem geeigneten Material hergestellt sein können, bestehen sie in einer bevorzugten Ausführungsform aus mit TEFLON® beschichteten Stahl.
Die erste Materialauftragvorrichtung 16 ist vorzugsweise mit einer Quelle (nicht gezeigt) für frisches Kunstharz, wie Polypropylen, verbunden, und sie ist so gestaltet, dass sie das Kunstharz innerhalb des Haltebereichs 30 der Form 14 aufträgt. Das Kunstharz kann jede geeignete Konfiguration haben, beispielsweise in Form von Granalien, Perlen und/oder Pellets, und es dient vorzugsweise als Verstänkungsmaterial zur Verfestigung des erhaltenen Vorformlings. Die erste Materialauftragvorrichtung 16 kann auch mit einer Quelle (nicht dargestellt) von Armierungsfasern, wie Sisal, Flachs, Jute, Gambo und/oder Glas verbunden sein. Die zweite Materialauftragvorrichtung 18 ist mit einer Quelle (nicht gezeigt) für Kunststoffabfallmaterial verbunden und ist so gestaltet, dass sie das Kunststoffabfallmaterial innerhalb des ersten Haltebereichs 29 des Rahmens 12 aufträgt. Das Kunststoffabfallmaterial kann jede geeignete Konfiguration haben, beispielsweise in Form von Granalien, Perlen, Pellets, Flocken, Schnitzel, Fasern und/oder andere Partikelarten, und die Partikel haben vorzugsweise eine Länge oder einen Durchmesser von weniger als 0,25 Zoll (etwa 6,35mm). Die zweite Materialauftragvorrichtung 18 kann auch mit einer Quelle (nicht gezeigt) für Armierungsfasern, wie Sisal, Flachs, Jute, Gambo und/oder Glas verbunden sein. Die ersten und zweiten Nivellierklingen 20 und 22 können dazu verwendet werden, überschüssiges Material aus der Form 14 bzw. dem Rahmen 12 zu entfernen.
Die erwärmte Plattenanordnung 24 enthält eine bewegliche erste oder obere Platte 31, die vorzugsweise in den Rahmen 12 einführbar ist, und eine zweite oder untere Platte 32, die beweglich sein kann, oder auch nicht. Vorzugsweise werden beiden Platten 31 und 32 in jeder geeigneten Weise auf eine ausreichende Temperatur erwärmt, um das Kunstharzmaterial und/oder das Kunststoffabfallmaterial zu erweichen.
Die Form 26 enthält erste und zweite Formteile 34 und 36 zum Zusammendrücken und Formgeben des dazwischen angeordneten Materials. Die Fonnteile 34 und 36 können temperaturgeregelt sein, um das dazwischen angeordnete Material zu erwärmen und/oder zu kühlen.
Das Förderband 28 hat erste und zweite Seiten 37 und 38 und hat vorzugsweise klebfreies Material, wie beispielsweise TEFLON®, so dass die erste Seite 37 im Wesentlichen nicht klebt. Altemativ kann der Träger aus einem im Wesentlichen nicht klebenden Film bestehen, wie beispielsweise einem Film, der TEFLON® enthält, oder der Träger kann jede geeignete Konfiguration haben, die ausreichend ist, das innerhalb des Rahmens 12 aufgetragene Material zu tragen. Beispielsweise kann der Träger eine Mullschicht, eine pertorierte Folie, ein Gitter, eine Plattenoberfläche oder eine Formoberfläche sein.
Die 2 bis 13 zeigen den Formzyklus zum Erstellen eines Vorformlings und das Druckformen des Vorformlings zur Bildung eines Fertigteils gemäß der Erfindung. Zunächst wird der Rahmen 12 auf das Förderband 28 gesetzt, und eine erste oder untere Schicht 39 wird in den Rahmen 12 eingebracht, wie in 2 gezeigt. Die untere Schicht 39 hilft vorzugsweise beim Tragen des in den Rahmen 12 aufgetragenen Materials, und sie kann jede geeignete Konfiguration haben, wie beispielsweise ein Kunststofffilm oder eine Mullschicht. Weiterhin kann die untere Schicht 39 Armierungsmaterialien enthalten, wie beispielsweise Natur- und/oder Kunstfasern, und sie kann als eine Armierungsschicht wirken zur Verstärkung des sich ergebenden Vorforrnlings und des Fertigteils. Die untere Schicht 39 kann eine vorgeformte Schicht sein, die auf eine gewünschte Gestalt geschnitten oder in anderer Weise gebracht wurde, oder die untere Schicht 39 kann durch Abscheiden von Materialien in den Rahmen 12 gebildet werden. Alternativ kann die untere Schicht 39 weggelassen werden, wenn sie bei einer speziellen Anwendung nicht erforderlich ist. Die Form 14 wird dann auf den Rahmen 12 aufgebracht, wie in 3 gezeigt.
Als nächstes werden der Rahmen 12 und die Form 14 unter die erste Materialauftragvorrichtung 16 durch das Förderband 28 gebracht, und Kunstharz wird selektiv innerhalb der Form 14 durch die erste Materialauftragvorrichtung 16 aufgebracht, wie in 4 gezeigt, um einen Kunstharzbereich 14 zu bilden. Die erste Materialauftragvorrichtung 16 kann auch selektiv Armierungsfasern mit dem Kunstharz aufbringen. Alternativ können Armierungsfasem durch eine getrennte Vorrichtung aufgebracht werden, oder sie können wahlweise innerhalb oder benachbart dem Kunstharzbereich 40 in jeder bekannten Weise angebracht werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Faserschichten aus einer zusammenhängenden Fasermaterialbahn ausgeschnitten werden, und die Faserschichten können über, unter und/oder in den Kunstharzbereich 40 angeordnet werden. Gemäß 5 wird dann die erste Nivellierklinge 20 dazu ver wendet, überschüssiges Kunstharz und/oder Armierungsfasern von der Form 14 zu entfernen. Vorteilhafterweise können die von der ersten Nivellierklinge 20 entfernten Materialien in einem nachfolgenden Formzyklus zur Bildung eines weiteren Vorformlings wieder verwendet werden. Alternativ kann Kunstharz selektiv aufgebracht oder ansonsten an einer oder mehreren diskreten Stellen ohne Verwendung einer Form angebracht werden.
Als nächstes wird die Form 14 vom Rahmen 12 entfernt, wie in 6 gezeigt. Gemäß 7 wird der Rahmen 12 dann unter die zweite Materialauftragvorrichtung 18 durch das Förderband 28 gebracht, Kunststoffabfallmaterial wird selektiv in den Rahmen 12 durch die zweite Materialauftragvorrichtung 18 aufgetragen, um einen Kunststoffabfallmaterialbereich 41 zu bilden. Die zweite Materialauftragvorrichtung 18 kann wahlweise auch Arrnierungsfasern zusammen mit dem Kunststoffabfallmaterial aufbringen. Alternativ können Armierungsfasern durch eine getrennte Vorrichtung aufgebracht werden, oder sie können selektiv innefialb oder benachbart dem Kunststoffabfallmaterialbereich 41 in jeder bekannten Art aufgetragen werden. Beispielsweise können eine oder mehrere Faserschichten aus einer Fasermaterialbahn ausgeschnitten werden, und die Faserschichten können über, unter und/oder in dem Kunststoffabfallmaterialbereich 41 angeordnet werden. Als nächstes kann die zweite Nivellierklinge 22 dazu verwendet werden, überschüssiges Kunststoffabfallmaterial und/oder Armierungsfasern von dem Rahmen 12 zu entfernen, wie in 8 gezeigt. Vorteilhafterweise werden die von der zweiten Nivellierklinge 22 in einem nachfolgenden Formzyklus zur Bildung eines weiteren Vorformlings wieder verwendet.
Eine zweite oder obere Schicht 42 wird dann in den Rahmen 12 und über das Kunstharz- oder Kunststoffabfallmaterial aufgebracht, wie in 9 gezeigt. Die obere Schicht 42 hilft beim Halten des Kunstharzes und des Kunststoffabfallmaterials innerhalb des Rahmens 12, und sie kann jede geeignete Konfiguration haben, wie beispielsweise ein Kunststofffilm oder eine Mullschicht. Weiterhin kann die obere Schicht 42 Armierungsmaterialien, wie Natur- und/oder Kunstfasern enthalten und kann als eine Armierungsschicht zur Verstärkung des sich ergebenden Vorformlings und Teils dienen. Die obere Schicht 42 kann eine vorgeformte Schicht sein, die in eine gewünschte Gestalt geschnitten und in anderer Weise erstellt ist, oder die obere Schicht 42 kann durch Abscheiden von Materialien innerhalb des Rahmens 12 gebildet sein. Alternativ kann die obere Schicht 42 weggelassen werden, wenn sie bei einer speziellen Anwendung nicht benötigt wird. Als eine weitere Alternative können mittlere Schichten über und/oder unter dem Kunstharz und/oder dem Kunststoffabfallmaterial angeordnet sein. Als eine noch weitere Alternative kann der Rahmen 12 aus dem Prozess weggelassen werden, und das Kunststoffabfallmaterial und/oder andere Materialien können selektiv aufgetragen oder in anderer Weise auf dem Förderband 28 oder anderer geeigneter Oberfläche angeordnet werden, wie beispielsweise einer Platte oder einer Formoberfläche, um einen gewünschten Umriss eines resultierenden Vorformlings zu bestimmen, welcher Umriss vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich einem vorbestimmten Umriss eines Fertigteils ist, das mit dem Vorformling hergestellt wird. Vor dem Verfestigungsschritt, der unten beschrieben wird, werden die Materialien, die innerhalb des Rahmens 12 aufgetragen oder in anderer Weise angebracht worden sind oder auf eine geeignete Oberfläche abgeschieden oder in anderer Weise angeordnet wurden, als unverfestigter Rohling bezeichnet.
Gemäß 10 wird der Rahmen 12 dann zwischen die oberen und unteren Platten 31 bzw. 32 gebracht, und die obere Platte 31 wird in Richtung auf die untere Platte 32 bewegt, um das Kunstharz, das Kunststoffabfallmaterial und die Armierungsfasern, falls verwendet, und die oberen und unteren Schichten 39 und 42, wenn verwendet, zu erwärmen. Das Kunstharz und das Kunststoffabfallmaterial werden unter Hitze und Druck verfestigt, und sie werden mit den Armieurngsfasern und den oberen und unteren Schichten 39 und 40 verbunden, um einen verfestigten Rohling oder Vorformling 43 zu bilden, der vorzugsweise einen Umriss hat, der im Wesentlichen ähnlich einem gewünschten Umriss des fertigen Teils ist. Wie in 10 gezeigt, ist die obere Platte 31 so gestaltet, dass sie von dem Rahmen 12 aufgenommen wird. Alternativ kann, wenn der Rahmen 12 im Prozess keinen Einsatz findet, die obere Platte jede geeignete Gestalt haben, die ausreichend ist, das Kunstharz, das Kunststoffabfallmaterial und andere Materialien gegen die untere Platte 32 zu drücken.
Der Rahmen 12 wird dann angehoben, wie in 11 gezeigt, und der Vorformling 43 wird von der Plattenanordnung 24 freigegeben. Ein Luftvorhang kann verwendet werden, um beim Freigeben des Vorformlings 43 aus der Plattenanordnung 24 zu helfen, wie in der Technik bekannt.
Weiterhin kann der Vorformling mit einer Schicht aus Kunststoffabfallmaterial gebildet werden, das sandwichartig zwischen zwei Verstärkungsschichten angeordnet ist, die Armierungsmaterialien, wie beispielsweise Naturfasern, enthalten können.
Als nächstes wird der Vorformling 43 zwischen die Formteile 34 und 36 gebracht, wie in 12 gezeigt. Ein Deckmaterial 44, das Materialien, Tuch, Vinyl, thermoplastisches Polyolefin und/oder Leder enthalten kann, kann ebenfalls zwischen den Formteilen 34 und 36 angeordnet werden. Wie in 13 gezeigt, werden dann die Formteile 34 und 36 aufeinander zu bewegt, um den Vorformling 43 und das Deckmaterial 44 zusammenzudrücken und zu formen, um dadurch ein fertiges Teil eines vorbestimmten Umrisses zu erstellen. Dieser Schritt ist in der Technik als Druckformen bekannt. Vorteilhafterweise kann der Vorformling 43 vor und/oder während des Druckformvorgangs keine zusätzliche Erwärmung erfordern, wenn der Vorformling 43 bald nach dem Verfestigungsschritt druckgeformt wird. Für relativ einfache Teile, die ein Deckmaterial haben, das den während des oben beschriebenen Verfestigungsschritts entwickelten Wärme- und Druckeinflüssen standhalten kann, oder für Teile, die ohne jegliches Deckmaterial versehen sind, können der Verfestigungsschritt und der Druckformschritt gleichzeitig entweder durch die Plattenanordnung 24, die Form 26 oder jede geeignete Druckanordnung ausgeführt werden. Weil der Umriss des Vorformlings 43 vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich dem vorbestimmten Umriss des fertigen Teils ist, ist, wenn überhaupt, nur minimales Beschneiden und/oder Trimmen des Vorformlings 43 erforderlich. Als Folge führt das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu weniger Überschuss- oder Abfallmaterial im Vergleich zu bekannten Verfahren bei der Herstellung von Vorformlingen und Fertigteilen aus den Vorformlingen.
Die 14 und 15 zeigen einen Türplattenvorformling 146, der nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, zur Verwendung bei der Herstellung einer fertigen Türplatte. Der Vorformling 146 hat erste und zweite Bereiche 148 bzw. 150, die selektiv angebrachtes frisches Kunstharz enthalten, und einen dritten Bereich 152, der selektiv angebrachtes Kunststoffabfallmaterial enthält. Die ersten und zweiten Bereiche 148 und 150 entsprechen jenen Bereichen, die relativ hohe Anforderungen stellen, wie beispielsweise eine Armlehnenstelle und/oder Befestigungspunkte. Durch selektives Anordnen des frischen Kunstharzes in den ersten und zweiten Bereichen 148 bzw. 150 können die Leistungseigenschaften, wie Festigkeit und Dauerhaftigkeit, in diesen Bereichen optimiert werden. Weiterhin sind durch Verwendung des weniger teuren Kunststoffabfallmaterials im Rest des Vorformlings 146 die Gesamtkosten des Vorformlings im Vergleich zu Vorformlingen, die vollständig aus frischem Kunstharz bestehen, vermindert.
Die Vorformling 146 hat weiterhin einen Umriss 153, der vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich dem gewünschten Umriss der fertigen Türplatte ist. In einem nachfolgenden Formvorgang können eine oder mehrere Deckmaterialien an den Vorformling 146 angeheftet werden, und dieser kann in die Form der fertigen Türplatte gebracht werden. Weil der Umriss 153 des Vorformlings 146 im Wesentlichen ähnlich dem gewünschten Umriss der fertigen Türplatte ist, ist, wenn überhaupt, nur minimales Beschneiden und/oder Trimmen des Vorformlings 146 notwendig.
16 zeigt eine zweite Ausführungsform 240 des Türplattenvorformlings, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Der Vorformling 240 hat erste und zweite Scrim-Schichten 242 bzw. 244, die über und unter den ersten, zweiten und dritten Bereichen 148, 150 bzw. 152 angeordnet sind, und eine Faserschicht 246. Die Scrim-Schichten 242 und 244 bieten zusätzliche Festigkeit für den Vorformling 240 und können helfen, ein Verwerfen des Vorformlings 240 während und/oder nach einem nachfolgenden Formvorgang zu verhindern. Während die Scrim- Schichten 242 und 244 jedes geeignete Material enthalten können, bestehen sie doch vorzugsweise aus Polyethylentherephtalat. Die Faserschicht 246 bietet ebenfalls zusätzliche Festigkeit für den Vorformling 240 und enthält vorzugsweise Naturfasern, wie Sisal, Flachs, Gambo und/oder Jute.
17 zeigt eine dritte Ausführungsform 340 eines Türplattenvorformlings, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. Der Vorformling 340 enthält erste und zweite Kunststofffilme 342 bzw. 344, die über und unter den ersten, zweiten und dritten Bereichen 148, 150 bzw. 152 angeordnet sind. Die Kunststofffilme 342 und 344 bilden im Wesentlichen homogene äußere Kunststoffoberflächen relativ hoher Qualität am Vorformling 340. Weiterhin dienen die Kunststofffilme 342 und 344 vorzugsweise dem Einschließen von Verunreinigungen und/oder Gerüchen, die bei dem Kunststoffabfallmaterial auftreten können. Während die Kunststofffilme 342 und 344 jedes geeignete Kunststoffmaterial enthalten können, sind sie doch vorzugsweise aus Polypropylen.
18 zeigt einen Türplattenvorformling, der keinen Teil der beanspruchten Erfindung bildet und außerhalb des Umfangs der Ansprüche liegt. Der Vorformling 440 enthält eine Mittenschicht 442 aus Kunststoffabfallmaterial, erste und zweite Faserschichten 444 bzw. 446 und erste und zweite Kunststofffilme 448 bzw. 450. Die Faserschichten 444 und 446 bieten ausreichende Festigkeit für den Vorformling 440 bei einer speziellen Anwendung, so dass kein frisches Kunstharzmaterial notwendig ist. Ähnlich der Faserschicht 246 des Vorformlings 240 enthalten die Faserschichten 444 und 446 vorzugsweise Naturfasern, wie Sisal, Flachs, Gambo und/oder Jute. Die Kunststofffilme 448 und 450 sind in der Funktion und in der Zusammensetzung ähnlich den Kunststofffilmen 343 und 344 des Vorforrnlings 340.

Claims

Verfahren zum Ausbilden eines Teils, wobei das Verfahren umfasst: selektives Aufbringen von Abfall-Kunststoffmaterial in einem ersten Bereich (41) eines nichtverfestigten Rohlings; wahlweises Aufbringen von Verstärkungsmaterial in einem zweiten, separaten Bereich (40) des Rohlings, wobei der erste und der zweite Bereich seitlich angeordnete, aneinandergrenzende Gebiete einer Schicht des Rohlings umfassen; Erhitzen des Rohlings; und Pressen des Rohlings.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verstärkungsmaterial frisches Harz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, das des Weiteren das Positionieren einer Form (14) nahe an einem Rahmen (12) umfasst, der einen ersten Haltebereich (29) aufweist, so dass ein Teil der Form (14) sich in den ersten Haltebereich (29) hinein erstreckt, wobei der Teil der Form (14) einen zweiten Haltebereich (30) innerhalb des ersten Haltebereiches (29) aufweist und wobei das selektive Aufbringen von frischem Harz das Aufbringen des frischen Harzes in dem zweiten Haltebereich (30) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, das des Weiteren das Entnehmen der Form (14) aus dem ersten Haltebereich (29) umfasst, und wobei das selektive Aufbringen von Abfall-Kunststoffmaterial das Aufbringen von Abfall-Kunststoffmaterial in dem ersten Halbereich (29) mit dem selektiv aufgebrachten frischen Harz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, das des Weiteren das Positionieren des Rahmens (12) nahe an einem Träger (28) vor dem selektiven Aufbringen des frischen Harzes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Träger (28) ein Film ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Träger eine Gitterstoffschicht ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Träger (28) ein Förderband ist.
Verfahren nach Anspruch 4, das des Weiteren das Aufbringen von Naturfasern in dem ersten Haltebereich (29) vor dem Schritt des Erhitzens umfasst, so dass die Fasern einen Teil des nichtverfestigten Rohlings bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, das des Weiteren das Positionieren einer Gitterstoftschicht (39 oder 42) in dem ersten Halteabschnitt (29) vor dem Schritt des Erwännens umfasst, so dass die Gittestoffschicht (39 oder 42) einen Teil des nichtverfestigten Rohlings bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, das des Weiteren das Positionieren eines Kunststofffilms (39 oder 42) in dem ersten Haltebereich (29) vor dem Schritt des Erwärmens umfasst, so dass der Kunststofffilm (39 oder 42) einen Teil des nichtverfestigten Rohlings bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, wobei das Pressen des Rohlings das Pressen des Rohlings zum Herstellen eines verfestigten Vorformlings (43) umfasst, und wobei der erste Haltebereich (29) einen Umriss hat, der einem gewünschten Umriss des Vorformlings (43) und einem Teilumriss entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren das Positionieren des Vorformlings (43) zwischen zwei Formteilen (34, 36) und das Bewegen eines Formteils (34) auf den anderen Formteil (36) zu umfasst, um den Vorformling (43) zu formen und so das Teil auszubilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 13, das des Weiteren das Aufbringen von verstärkenden Fasern in dem ersten Haltebereich (29) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 14, das des Weiteren das Aufbringen von verstärkenden Fasern in dem zweiten Haltebereich (30) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Bereich (41) des nichtverfestigten Rohlings einen Umriss hat, der dem gewünschten Umriss eines Vorformlings (43) für das Teil entspricht.
Vorrichtung (10) zum Ausbilden eines Vorformlings (43) zum Einsatz bei der Erzeugung eines Teils, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Rahmen (12), der einen ersten Haltebereich (29) zum Aufnehmen und Halten von darin aufgebrachtem Material aufweist; eine Form (14), die nahe an dem Rahmen (12) entfernbar so positioniert werden kann, dass sich ein Teil der Form (14) in dem ersten Haltebereich (29) hinein erstreckt, wobei der Teil der Form (14) einen zweiten Haltebereich (30) zum Aufnehmen und Halten von darin aufgebrachtem Material aufweist; eine erste Material-Aufbringvorrichtung (16) zum Aufbringen von verstärkendem Material in dem zweiten Haltebereich (30); und eine zweite Material-Aufbringvorrichtung (18) zum Aufbringen von Abfall-Kunststoffmaterial in dem ersten Haltbereich (29).
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das verstärkende Material frisches Harz umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, die des Weiteren eine erste Planiereinrichtung (20) zum Entfernen von überschüssigem Harz von der Form (14) umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18 oder 19, die des Weiteren eine zweite Planiereinrichtung (22) zum Entfernen von überschüssigem Abfall-Kunststoffmaterial von dem Rahmen (12) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, die des Weiteren eine beheizte Plattenanordnung (24) zum Pressen des Harzes und des Abfall-Kunststoffmaterials zum Ausbilden des Vorformlings (43) umfasst.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, die des Weiteren ein Förderband (28) zum Transportieren des Rahmens (12) zwischen den Materialaufbringvorrichtungen (16) und (18) umfasst.
Vorformling (43) zum Einsatz bei der Herstellung eines Teils, wobei der Vorformling (43) umfasst: einen ersten Bereich (41), der selektiv aufgebrachtes Abfall-Kunststoffmaterial enthält; einen zweiten, separaten Bereich (40), der selektiv aufgebrachtes verstärkendes Material enthält; und wobei der erste und der zweite Bereich seitlich angeordnete, aneinandergrenzende Gebiete einer Schicht des Vorformlings umfassen.
Vorformling (43) nach Anspruch 23, wobei das verstärkende Material frisches Harz umfasst.
Vorformling (43) nach Anspruch 24, wobei der erste Bereich (41) den zweiten Bereich (40) umgibt.
Vorformling (43) nach Anspruch 23, 24 oder 25, der des Weiteren einen Umriss hat, der einem gewünschten Umriss des Teils entspricht.
Vorformling (43) nach einem der Ansprüche 23 bis 6, der des Weiteren eine Gitterstoffschicht (39) umfasst, die unterhalb des ersten und des zweiten Bereiches (41 und 40) angeordnet ist.
Vorformling (43) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, der des Weiteren einen Kunststoffilm (39) umfasst, der unterhalb des ersten und des zweiten Bereiches (41 und 40) angeordnet ist.
Vorformling (43) nach einem der Ansprüche 23 bis 28, der des Weiteren eine erste und eine zweite Schicht (39 und 42) umfasst, die den ersten und den zweiten Bereich (41 und 40) einschließen.
Vorformling (43) nach Anspruch 29, wobei eine der Schichten (39 und 42) eine Gitterstoffschicht ist.
Vorformling (43) nach Anspruch 29, wobei eine der Schichten (39 und 42) ein Kunststofffilm ist.
Vorformling (43) nach Anspruch 29, wobei eine der Schichten (39 und 42) Naturfasern umfasst.
Vorformling (43} nach Anspruch 29, wobei eine der Schichten (39 und 41) Kunstfasern umfasst.
Vorformling (43) nach Anspruch 29, wobei jeder Bereich (40 und 41) sich zwischen den Schichten (39 und 42) erstreckt.