-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer Oberfläche, insbesondere mit einer Sichtseite, und einer auf wenigstens einem begrenzten Bereich der Oberfläche angeordneten galvanisch erzeugten Metallschicht sowie ein nach diesem Verfahren hergestelltes Bauteil und die Verwendung eines solchen Bauteils.
-
Derartige Verfahren sind beispielsweise bekannt aus den Druckschriften
DE 10208674 A1 und
DE 10 2007 015 625 A1 derselben Anmelderin. In diesen Druckschriften werden Verfahren beschrieben, bei denen Bauelemente aus einem galvanisierbaren Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Auf der Sichtseite der Bauteile werden Bereiche erzeugt, die nicht galvanisierbar sind. Dies erfolgt entweder durch einen mehrkomponentigen Spritzguss, bei dem galvanisierbare und nicht galvanisierbare Kunststoffe kombiniert werden, oder die Oberfläche des galvanisierbaren Kunststoffs wird mit einem nicht galvanisierbaren Lack abgedeckt, sodass im Galvanikprozess dieser Teil der Oberfläche frei bleibt. Bei diesem Verfahren ist es insbesondere das Ziel, ein Bauteil herzustellen, das auf einem Großteil der Oberfläche eine galvanische Beschichtung aufweist und so den optischen und haptischen Eindruck eines Metallbauteils erweckt, während in den ausgesparten Bereichen ein durchleuchtbares oder nicht durchleuchtbares Symbol ausgespart wird. Diese Technik ist insbesondere bei Bedienknöpfen in Kraftfahrzeugen etabliert.
-
Es gibt einen Bedarf an Bauelementen, die hauptsächlich zu dekorativen Zwecken in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, und zwar in Form von Blenden, Dekorleisten und dergleichen. Solche Bauteile werden an der Sichtseite mit Folien versehen, die bedruckt werden können und dann den optischen Eindruck zum Beispiel von Holz oder Kohlefasergewebe erzeugen können. Die Folien sind entsprechend der erforderlichen Oberflächenkrümmung plastisch vorgeformt und können oberflächlich gehärtet sein, um einen dauerhaft ansprechenden optischen Eindruck zu vermitteln. Diese Folien werden dann im Spritzgussverfahren hinterspritzt so dass ein die Folie tragendes Bauteil entsteht, das beispielsweise Elemente zur Verklipsung tragen kann. Die so erzeugten Spritzgussbauteile werden dann in einen zuvor galvanisierten Rahmen montiert, so dass das fertige dekorative Bauteil entsteht und beispielsweise in einer Öffnung eines Armaturenbretts oder einer Fahrzeugtür als Verkleidung montiert werden kann. Die Herstellung dieser Bauteile ist aufwändig, da die Bauteile zunächst einzeln hergestellt werden müssen und dann mit sehr engen Toleranzen zusammengefügt werden müssen, um die fertige Blende zu erzeugen. Beschädigungen der Oberflächen, die nicht zuletzt beim Zusammenfügen der Bauteile zu einer fertigen Blende vorkommen können, führen dazu, dass die betroffenen Teile nicht verwendbar sind. Auch können zusammengesetzte Baugruppen im Fahrzeug Knarz- und Knackgeräusche verursachen.
-
Der gattungsbildende Stand der Technik ist aus dem Patent
US 6,764,626 B2 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, eine Polycarbonatfolie (PC-Folie) bereichsweise mit ABS zu umspritzen und dann selektiv zu galvanisieren. Die PC-Folie bleibt dann in diesem Fall frei von der Beschichtung. Diese Technik ist für eine serienmäßige Anwendung derzeit nicht gut geeignet. Die Bauteile weisen keine ausreichende Kratzbeständigkeit sowie Chemikalienbeständigkeit auf.
-
Es besteht deshalb ein Bedarf daran, solche Bauteile mit einer Sichtseite und einer bereichsweise galvanisierten Oberfläche zu erzeugen, die in der Herstellung und in der Handhabung einfacher und dauerhafter sind. Damit gehen eine geringere Teilevielfalt und geringere Kosten einher.
-
Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Merkmale weiterer Verfahrensschritte ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
-
Weil bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer Oberfläche und einer auf einem begrenzten Bereich der Oberfläche angeordneten galvanisch erzeugten Metallschicht und den folgenden Verfahrensschritten:
- a) Bereitstellen eines Zuschnitts einer Folie mit einer Sichtseite und einer Rückseite, die aus einem Kunststoff mit einer nicht galvanisierbaren Oberfläche gefertigt ist;
- b) Einlegen der Folie in ein Spritzgusswerkzeug;
- c) Einspritzen eines galvanisierbaren Kunststoffs zumindest in einem Bereich der Rückseite und/oder in einem Randbereich der Folie;
- d) Entformen des Bauteils;
- e) Galvanisieren des Bauteils,
zusätzlich vorgesehen ist, die Folie zumindest auf ihrer Sichtseite mit einer Beschichtung zur Erhöhung der Kratzbeständigkeit und Medienbeständigkeit zu versehen, kann die Folie bereits vor dem Galvanisieren für die spätere beabsichtigte Verwendung präpariert werden. Aufwändige Nachbearbeitungen des fertigen Spritzgussteils zur Erhöhung der Kratzbeständigkeit sind dann nicht notwendig. Außerdem können nahezu beliebige Kunststoffe für die Herstellung der Folie verwendet werden, da diese ihre hier wesentliche Eigenschaft durch die Beschichtung bekommen.
-
Die Oberflächenbeschichtung, auch „Hardcoat“ genannt, wird in der Herstellung der Folie aufgebracht. Diese kann dann beispielsweise rückseitig bedruckt werden, anschließend vorgeformt werden durch Thermoformen oder Hochdruckformen (high pressure forming). Der Zuschnitt wird dann beispielsweise ausgestanzt und dann der Hardcoat durch Wärme und/oder UV-Strahlung gehärtet, wobei die Aushärtung auch nach dem Spritzgießvorgang erfolgen kann. Danach kann der Vorformling im Spritzgießwerkzeug hinterspritzt und nach dem Entformen galvanisiert werden.
-
Unter einem „Zuschnitt“ ist im Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung nicht nur eine ebene Folie zu verstehen, sondern auch ein aus einer ebenen Folie hergestellter dreidimensional geformter Formling für das Spritzgussverfahren, ein sogenannter Einleger.
-
Bevorzugt wird die Folie vor dem Zuschneiden mit einem Dekor bedruckt. Die Folie wird dann bis in die beim Zuschneiden erzeugten Randbereiche gleichmäßig und ohne Randeffekte mit einer Dekoroberfläche ausgestattet.
-
Es wird weiter bevorzugt, dass die Folie vor dem oben genannten Schritt c, dem Einspritzen eines galvanisierbaren Kunststoffs zumindest in einem Bereich der Rückseite und/oder einem Randbereich der Folie, plastisch vorgeformt wird. Durch diesen Schritt werden mechanische Spannungen im späteren komplettierten Bauteil minimiert.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zu dem bereichsweisen Einspritzen eines galvanisierbaren Kunststoffs auch das Einspritzen eines transparenten oder transluzenten nicht galvanisierbaren Kunststoffs vorgesehen. Es handelt sich dann um ein Zwei- oder Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, bei dem das mit der Folie verbundene Spritzgussmaterial bereichsweise galvanisierbar ist, um einen entsprechenden optischen Eindruck und eine entsprechende Oberflächenqualität zu erzeugen, in anderen Bereichen aber durchleuchtbar ist, um eine Innenraumbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs, Betätigungssymbole oder Informationssymbole erzeugen zu können. Dabei kann es insbesondere auch vorgesehen sein, dass der nicht galvanisierbare, transluzente oder transparente Kunststoff in einem Bereich der Rückseite der Folie angeordnet wird. Wenn dieser Kunststoff hinterleuchtet oder durchleuchtet wird, ergibt sich die Möglichkeit, die Folie bei ausgeschalteter Beleuchtung mit einem Holzdekor, einem Karbonfaserdekor oder einer ähnlichen Oberflächengestaltung zu versehen, die bei ausgeschalteter Beleuchtung eine einheitliche Sichtseite bietet, während bei eingeschalteter Hintergrundbeleuchtung im Dunkeln auf der Folie Schriftzüge, Symbole oder andere grafische Elemente erzeugt werden können. Weiter besteht vorteilhaft die Möglichkeit, das Bauteil nach dem Galvanisieren zumindest an der Sichtseite noch zu hydrophobieren und/oder zu versiegeln, damit die Anhaftung von Verschmutzungen an der Oberfläche im Gebrauch minimiert wird. Schließlich kann vorgesehen sein, dass im Schritt c der Randbereich der Folie an seinem äußeren Umfang von dem galvanisierbaren Kunststoff umgeben wird, sodass die Sichtseite der Folie ohne Absatz an die Oberfläche des eingespritzten Kunststoffs anschließt, der Randbereich also flächig und bündig an die Folie angeformt wird. Im anschließenden Galvanikprozess ergibt sich dann eine präzise, konturenscharfe Umrandung der im Prozess nicht galvanisierten Folie.
-
Es kann auch vorteilhaft sein, einen zweiten, opaken und nicht galvanisierbaren Kunststoff im Bereich der Rückseite der Folie einzuspritzen. Dieser zweite Kunststoff kann ein Hart- oder Weichkunststoff sein, der für eine flexiblere und stabilere Befestigung des Bauteils, eine bessere Geräuschdämpfung oder als Dichtung dienen kann. Der zweite Kunststoff kann auch als Rand von dem Bauteil abstehen und dann zum Vernähen von Textilien oder Leder dienen.
-
Durch die besondere Dauerhaltbarkeit des so hergestellten Bauteils eignet es sich zur Verwendung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, weil es zum Beispiel durch Kontakt mit der Haut eines Passagiers nicht korrodiert. Auch ist das Bauteil besonders unempfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen. Weiter ist es vorteilhaft, derart hergestellte Bauteile als Dekorelemente im Außenbereich von Kraftfahrzeugen zu verwenden, da dort auftretende Beanspruchungen im Betrieb und bei der Reinigung des Fahrzeugs ebenfalls innerhalb eines üblicherweise auftretenden Umfangs nicht zu einer Beschädigung des Bauteils führen. Gleiches gilt bei der Verwendung als Element eines elektronischen Geräts.
-
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung schematisch dargestellt und beschrieben.
-
Es zeigen:
- 1: einen schematischen Aufbau im Querschnitt eines Bauteils, welches aus zwei Komponenten (Folie und galvanisierbarer Kunststoff) gefertigt ist; sowie
- 2: einen schematischen Querschnitt ähnlich 1, jedoch mit einem zusätzlichen nicht galvanisierbaren, durchleuchtbaren Kunststoff als dritter Komponente.
-
In der 1 ist schematisch ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Bauteil in einem Querschnitt von der Seite dargestellt. Das Bauteil ist in diesem Fall aus einer Folie 1 und einem mit der Folie 1 verbundenen galvanisierbaren Kunststoff 2 gefertigt.
-
Die Folie 1 besteht aus einem nicht beschichtbaren und galvanoresistenten Kunststoff oder aus einem anderen Kunststoff mit einer nicht beschichtbaren und galvanobeständigen Beschichtung. Bevorzugt wird eine Folie aus ABS mit einer zumindest einseitigen kratzbeständigen Beschichtung aus PVDF, PTFE, Acrylaten, PUR, PUA oder Compounds/Mischungen in Kombination ggf mit. Additivierungen für UV-Beständigkeit. Nicht vorbehandeltes ABS ist galvanisierbar. Der Kunststoff 2 ist ein galvanisierbarer Kunststoff, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird als Kunststoff 2 entsprechend ABS eingesetzt.
-
Eine mögliche Oberflächenbeschichtung zur Erhöhung der Kratzbeständigkeit wird von der AKZO NOBEL COATINGS INC., USA, unter der Produktnummer 807171 und dem Produktnamen FLUOREX CLEAR PVDF/ACRYLIC angeboten.
-
Die Folie 1 weist in der 1 oben eine Sichtseite 3, eine der Sichtseite 3 abgewandte Rückseite 4 und einen umlaufenden Rand 5 auf. Die Folie 1 ist von der Sichtseite 3 oder der Rückseite 4 her mit einem Dekor oder einer Symbolik bedruckt.
-
In dem Verfahren wurde die Folie 1 so in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt, dass die Sichtseite 3 nicht dem Formhohlraum zugewandt ist. Der umlaufende Rand 2 und die Rückseite 4 sind zu dem Formhohlraum hin jedoch ganz oder teilweise offen. Der Kunststoff 2 wurde dann im Verfahren in den Formhohlraum eingespritzt, in den zuvor die bedruckte, zugeschnittene und gegebenenfalls plastisch vorgeformte Folie 1 eingelegt wurde. Der Kunststoff 2 umgibt die Folie dann an der Rückseite 4 und an den Rändern 5, nicht jedoch im Bereich der Sichtseite 3.
-
Das Spritzgussverfahren ermöglicht es bei geeigneter Verfahrensführung, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Folie 1 und dem Kunststoff 2 zu erzielen, insbesondere ohne verbleibende Hohlräume oder Lufteinschlüsse. Die Gestaltung der Spritzgussform ist in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass die Oberseite 3 der Folie 1 bündig und ohne Absatz an die parallel zur Oberfläche 3 verlaufende Oberseite des Kunststoffs 2 am Rand 5 anschließt. An dieser Stelle werden bei diesem Ausführungsbeispiel keine Absätze oder Stufen gebildet. Die Oberfläche ist im Übergang zwischen der Folie 1 und dem Kunststoff 2 im Rahmen der Fertigungstoleranzen glatt.
-
Das in 1 dargestellte Bauteil kann nach der Entformung aus dem Spritzgusswerkzeug unmittelbar und ohne weitere Bearbeitung galvanisiert werden, eventuell kann es jedoch zuvor noch entgratet werden. Zum Galvanisieren wird das Bauteil elektrisch kontaktiert und in ein entsprechendes Galvanikbad gegeben, wo der Kunststoff 2 an seiner äußeren Oberfläche galvanisch mit einer Metallschicht, beispielsweise Chrom, überzogen wird. Die Metallschicht lagert sich an der äußeren Oberfläche des Kunststoffs 2 ab, genauer gesagt an einer Unterseite 7, an einem Randbereich 8 und an einer Sichtseite 9. Die Sichtseite 9 des Kunststoffs 2 umgibt wie ein Rand umlaufend die Sichtseite 3 der Folie 1. Die Metallabscheidung auf der Oberseite 9 des Kunststoffs 2 bildet also von der Sichtseite her einen metallischen Rand, der die Folie 3 einrahmt. Diese Gestaltung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren an einem mehrkomponentigen Bauteil erzielt, ohne dass nach dem Galvanisieren einzelne Bauelemente zusammengefügt werden müssen.
-
In der 2 ist ein anderes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Bauteil veranschaulicht. Gleiche oder gleich wirkende Elemente tragen die gleichen Bezugsziffern wie in der 1.
-
Das Bauteil nach 2 weist wie in 1 die Folie 1 mit der Sichtseite 3, der Rückseite 4 und dem Randbereich 5 auf. Auch hier ist die Folie 1 aus ABS gefertigt und an der Sichtseite 3 bedruckt. Die Folie 1 ist durchscheinend. Diese Eigenschaft ist bei dem Bauteil aus 1 unerheblich. In dem Ausführungsbeispiel der 2 wird sie jedoch genutzt.
-
Der Kunststoff 2 ist nur teilweise auf die Rückseite 4 der Folie 1 aufgespritzt. Er begrenzt mit einem inneren Rand 10 einen Bereich auf der Rückseite 4 der Folie 1, auf dem der galvanisierbare Kunststoff 2 nicht aufgebracht ist. Der Bereich an der Rückseite 4, der innerhalb des Randes 10 des Kunststoffs 2 liegt, ist hingegen mit einem transparenten oder transluzenten Kunststoff 11 gefüllt, der wie die Folie 1 nicht galvanisierbar ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kunststoff 11 ebenfalls ein Polycarbonat.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Bauteils nach 2 wird ein Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren angewendet, bei dem die Folie 1 in den Formhohlraum eingelegt wird, sodass die Sichtseite 3 der Folie 1 nicht dem Formhohlraum zugewandt ist. Dann werden die Kunststoffe 2 und 11 in den Formhohlraum eingespritzt und umgeben gemeinsam die Folie 1 an der Rückseite 3 und im Randbereich 5, wie die bereits zur 1 beschrieben wurde.
-
Nach dem Aushärten kann das in 2 dargestellte Bauteil entformt und galvanisiert werden. Dabei wird die Metallschicht im Galvanisiervorgang aber wiederum nur auf dem Kunststoff 2 abgeschieden, also im Bereich von dessen Rückseite 7, am umlaufenden Rand 8 und an der etwa ringförmigen Vorderseite 9, die die Sichtseite 3 der Folie 1 umgibt. Der Kunststoff 11 bleibt unbeschichtet. Es ergibt sich dadurch ein Bauteil, das von der Sichtseite her das auf der Sichtseite 3 der Folie 1 angebrachte Dekor zeigt, welches an dem ringförmigen Bereich 9 der Vorderseite des Kunststoffs 2 mit einer galvanischen Beschichtung versehen ist, so dass der Betrachter von der Sichtseite her das Dekor der Folie 1 mit einem umlaufenden metallischen Rahmen sieht.
-
Der Kunststoff 11 kann aber im Gegensatz zu der Ausführungsform nach 1 hinterleuchtet werden, sodass das von einer weitgehend beliebig gestalteten Lichtquelle erzeugte Licht durch den Kunststoff 11 und die Folie 1 hindurchtritt und zumindest bei Dunkelheit von der Sichtseite 3 her sichtbar ist. Besondere Konturen der durchleuchteten Bereiche können einerseits durch die Gestaltung der Spritzgussform erzeugt werden, indem der Bereich, in dem der zweite Kunststoff 11 eingespritzt wird, entsprechend gestaltet wird, während der restliche Bereich von dem galvanisierbaren und vorzugsweise nicht durchscheinenden Kunststoff 2 abgedeckt wird. Es kann aber andererseits auch vorgesehen sein, dass die Folie 1 bereits auf ihrer Sichtseite 3 oder ihrer Rückseite 4 entsprechend bedruckt ist, um beispielsweise einen begrenzten und grafisch gestalteten Bereich freizustellen, der durchleuchtet werden kann. So kann z. B. auf der Sichtseite 3 ein Schriftzug mit durchleuchtbaren Buchstaben oder Zahlen und opaker Umgebung oder Umrandung aufgedruckt werden, der bei rückseitiger Beleuchtung durch den Kunststoff 11 hindurch sichtbar wird.
-
Eine vorteilhafte Verwendung eines derart hergestellten Bauteils mit einer im Bereich der Sichtseite 3 dekorierten Folie 1 und einem umlaufenden Rand mit einer metallischen Beschichtung besteht im Bereich der Ausstattung von Kraftfahrzeuginnenräumen. Dort werden vielfach Blenden als Zierelemente angebracht, die in entsprechende Ausschnitte von Türverkleidungen, Armaturentafeln oder Instrumententrägern eingesetzt werden. Hier ist auch besonders die Ausführungsform nach 2 vorteilhaft, da Beleuchtungseffekte in Kraftfahrzeugen erwünscht sein können.
-
In den 1 und 2 ist nicht dargestellt, dass die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Bauteile im Rahmen der Möglichkeiten im Spritzgussverfahren vielfältige Formen aufweisen können. So können beispielsweise Verkleidungselemente hergestellt werden, die unterhalb der Fensteröffnung in Kraftfahrzeugtüren über die gesamte Länge der Tür verlaufen, deren Länge also deutlich größer ist als ihre Abmessung quer zu der Längserstreckung. Die Folie 1 kann eben sein, sie kann aber auch in eine oder zwei Richtungen gekrümmt sein, um an den Konturverlauf des Trägers angepasst zu sein, in den das Bauteil bei der späteren Verwendung eingesetzt wird. Der Randbereich 9 des galvanisierbaren Kunststoffs 2 kann umlaufend von gleichförmiger Breite sein, sodass die Folie 1 nach dem Galvanisieren von einem gleichmäßig breiten metallischen Rand umgeben ist. Die Breite kann aber auch variieren.
-
Außerdem wird in der Praxis der Kunststoff 2 und gegebenenfalls auch der Kunststoff 11 mit weiteren Funktionselementen versehen sein, wie z. B. mit Haken, Laschen oder Klips, die zur Befestigung oder sonstigen mechanischen Behandlung des Bauteils oder anderer Elemente an dem Bauteil dienen können (z. B. Lichtleiter).
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 10208674 A1 [0002]
- DE 102007015625 A1 [0002]
- US 6764626 B2 [0004]