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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines zumindest
bereichsweise galvanisierten Kunststoffformteils.
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Solche
Verfahren sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen.
Es besteht dabei insbesondere das Problem, dass beim Spritzgießen von
dickwandigen Bauteilen aufgrund von Volumenschwindungen beim Erstarren
der Schmelze Einfallstellen auf den Oberflächen entstehen. Solche Oberflächenstörungen sind
besonders bei hochglänzenden,
galvanisierten Kunststoffformteilen stark sichtbar und unerwünscht. Derartige
Fehlstellen können
durch eine Reduzierung der Wandstärken der Formteile vermieden
werden, was jedoch die konstruktive Freiheit stark einschränkt. Eine
weitere Möglichkeit,
solche Fehlstellen zu verhindern, ist eine Kontrolle der Volumenschwindung
durch Einstellen eines vorgegebenen Nachdrucks beim Spritzgießen. Die
Erhöhung
des Nachdruckes erhöht
jedoch nachteiligerweise gleichzeitig auch die inneren Spannungen
im Bauteil, was dessen Warmformstabilität reduziert. Gerade bei galvanisierten
Bauteilen kann es durch die reduzierte Warmformstabilität bei erhöhten Temperaturen
zu einer Rissbildung in der galvanischen Schicht und somit zum Versagen
des Bauteils kommen.
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Um
dem Abhilfe zu schaffen, wird zur Herstellung dickwandiger Galvanobauteile
heutzutage zunächst
ein Vorspritzling aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoff durch
Spritzguss gefertigt und dann mit einem dünnen galvanisierbaren Kunststofffilm
umspritzt. Dadurch wird das Entstehen von Einfallstellen vermieden,
wobei allerdings die Entstehung von Belegungsfehlern im Galvanisierungsprozess
in Kauf genommen werden muss, da beim Umspritzen des Vorspritzlings
mit dem dünnen
galvanisierbaren Kunststofffilm aufgrund der spezifischen Fließwege und
der dünnen
Wandstärken
starke Scherungen im galvanisierbaren Kunststoff auftreten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass die Fertigung
komplex geformter spannungsarmer Kunststoffformteile ermöglicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Ein
solches Verfahren zum Herstellen eines zumindest bereichsweise galvanisierten
Kunststoffformteils beruht darauf, dass zunächst ein Grundkörper des
Kunststoffformteils aus einem galvanisierbaren Kunststoff gegossen
wird, wobei die Spritzmasse während
des Spritzgießens
insbesondere mit einem Gasdruck beaufschlagt wird. Diese so genannte Gasinnendrucktechnik
bringt also den nötigen
Druck zum Beheben von Einfallstellen nicht über die Kunststoffschmelze
selbst auf, sondern über
ein Gaspolster, insbesondere aus Stickstoff. Dieses wirkt großflächig auf
die Schmelze ein und verteilt somit den Druck gleichmäßig, was
vorteilhaft die Herstellung von Grundkörpern aus galvanisierbarem
Kunststoff ohne Einfallstellen und mit geringer Eigenspannung ermöglicht.
Die Warmformstabilität
des Grundkörpers und
der später
aufgebrachten Galvanoschicht wird deutlich verbessert.
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Im
zweiten Verfahrensschritt wird der Grundkörper mit einem nicht galvanisierbaren
Kunststoff hinterspritzt. Dadurch werden Kavernen, welche sich im
Rahmen des Gasinnendruckprozesses im Grundkörper bilden können, geschlossen,
so dass die Oberflächenqualität des Kunststoffformteils
verbessert wird. Durch das Hinterspritzen des Grundkörpers mit
einem nicht galvanisierbaren Kunststoff können weiterhin Teilbereiche
des Kunststoffformteils beschichtungsfrei gehalten werden, was insbesondere beim
Einsatz solcher Formteile als Bedienelemente für elektrische Anlagen notwendig
ist.
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Im
letzten Verfahrensschritt wird schließlich das Kunststoffformteil
galvanisch beschichtet, wobei nur die zugänglichen Oberflächen des
Grundkörpers aus
galvanisierbarem Kunststoff tatsächlich
eine Beschichtung erhalten. Insgesamt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
die Warmformstabilität
des Kunststoffformteils verbessert, mehr gestalterische Freiräume bei
der Formgebung des Teiles geschaffen, die Prozesssicherheit des
Galvanisierens verbessert, die Eigenspannungen des Kunststoffformteils
reduziert und die Oberflächengüte des Kunststoffformteils
verbessert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens ist die Wandstärke
des Grundkörpers
größer als
die Wandstärke
des in Schritt b) durch Hinterspritzen erzeugten Teils des Kunststoffformteils.
In Abkehr vom Stand der Technik wird also nicht ein dünnwandiges galvanisierbares
Teil angespritzt, sondern vielmehr das galvanisierbare Teil dickwandig
ausgeführt.
Dadurch werden insbesondere Eigenspannungen im galvanisierbaren
Teil des Kunststoffformteils reduziert, was die Prozesssicherheit
des Galvanisierens erhöht.
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Das
Kunststoffformteil ist bevorzugt als Bedienelement für eine Kraftwagenkomponente
ausgebildet. Der Grundkörper
bildet dabei in einer bevorzugten Ausführungsform die Bedienfläche des
Bedienelementes aus. Diese ist also galvanisierbar, wodurch die
Optik und Haptik der Oberfläche
qualitativ verbessert wird.
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Der
in Schritt b) des Verfahrens durch Hinterspritzen erzeugte Teil
des Kunststoffformteiles bildet bevorzugterweise weiterhin die Rückseite
des Bedienelementes aus. In diesem Bereich ist also keine Beschichtung
vorhanden. Dies spart zunächst
Kosten beim Beschichten, da auf unnötige Beschichtungen in nicht
sichtbaren Bereichen verzichtet werden kann. Weiterhin ist damit
sichergestellt, dass die Rückseite
des Bedienelementes, welche in der Regel mit elektrischen Komponenten
der Kraftwagenkomponente in Kontakt steht, nicht leitfähig ist,
so dass die Betriebssicherheit des Bedienelementes und damit der
gesamten Kraftwagenkomponente verbessert wird.
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Im
Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen
näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
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1a bis
c drei Herstellungsschritte eines als Wippschalter ausgebildeten
Kunststoffformteils nach dem Stand der Technik;
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2a bis 2c eine
schematisierte Darstellung der in 1a bis
c gezeigten Herstellungsschritte nach dem Stand der Technik;
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3 eine
Seitenansicht eines nach dem Stand der Technik gefertigten Kunststoffformteils
mit Angussbereich und
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4a bis c eine schematische Darstellung der
Herstellungsschritte eines Kunststoffformteils mit einem Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bei
der Herstellung von Kunststoffformteilen nach dem Stand der Technik
ist es üblich,
zunächst, wie
in 1a dargestellt, einen relativ dickwandigen Grundkörper 10 durch
Spritzguss zu erstellen. Dieser besteht aus einem nicht galvanisierbaren
Material, wie beispielsweise Polycarbonat. Durch die dickwandige
Fertigung des Grundkörpers
wird sichergestellt, dass sich an der Oberfläche des Grundkörpers 10 keine
Einfallstellen bilden. Im Folgenden, in 1b gezeigten
Verfahrensschritt wird an den Grundkörper 10 ein dünnwandiger
Bereich 12 aus einem galvanisierbaren Kunststoff, wie beispielsweise
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS) und ABS-PC, angespritzt.
Im letzten Verfahrensschritt wird schließlich, wie in 1c gezeigt,
das fertige Kunststoffformteil 14 durch Galvanisieren des
galvanisierbaren Bereichs 12 erzeugt. Der Grundkörper 10 bleibt
dabei unbeschichtet.
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Die 2a bis c zeigen den gleichen Prozess noch
einmal in schematischer Schnittdarstellung. Der in 2a gezeigte
Grundkörper 10 wird, wie
in 2b dargestellt mit einer galvanisierbaren Schicht 12 umspritzt,
auf welche wie in 2c ersichtlich,
die galvanische Beschichtung 16 aufgebracht wird.
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Durch
die dünnwandige
Ausführung
des galvanisierbaren Bereichs 12 ergeben sich jedoch, wie in 3 ersichtlich,
Probleme. 3 zeigt eine Seitenansicht eines
Formteils 14 vor dem Galvanisieren, wobei der Angussbereich 18,
also der Bereich durch den die galvanisierbare Spritzmasse zugeführt wird, noch
nicht entfernt wurde. In der Spritzgussform ergibt sich so ein extrem
langer Fließweg
d, wobei die Spritzmasse durch das Fließen entlang des Fließweges d
aufgrund der geringen Wandstärken
des galvanisierbaren Bereichs 12 starken Scherungen unterliegt.
Dies reduziert die Warmformstabilität des resultierenden Kunststoffformteils 14,
wobei es bei Erwärmung
insbesondere zu Rissbildungen in der galvanischen Schicht 16 kommt.
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4a bis c zeigen eine schematische Darstellung
der Herstellungsschritte eines Kunststoffformteils 20 mittels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird hierbei, wie in 4a ersichtlich, zunächst ein galvanisierbarer Kunststoff 22 durch
Spritzguss zu einem Grundkörper
für das
Formteil 20 geformt. Während des
Spritzgießens
wird der Grundkörper 22 durch
einen Gasdruck p in Richtung des Pfeiles 24 beaufschlagt.
Hierdurch kommt es zur Bildung von Kavernen 26 im Grundkörper 22,
welche die Qualität
des Formteils nachteilig beeinflussen. Die Kavernen werden jedoch,
wie in 4b dargestellt im folgenden Schritt
durch Hinterspritzen des Grundkörpers 22 mit einem
nicht galvanisierbaren Kunststoffbereich 28 ausgefüllt. Durch
die Druckbeaufschlagung während des
Spritzens des Grundkörpers 22 des
Kunststoffformteils 20 wird die Bildung von Einfallstellen
vermieden. Durch das Hinterspritzen mit dem nicht galvanisierbaren
Kunststoff 28 werden zunächst Anbindungsflächen für eventuelle
elektrische Komponenten geschaffen, in welchen das Kunststoffformteil 20 an
seiner Oberfläche
nicht leitend sein darf. Weiterhin werden vorteilhaft die im ersten
Schritt gebildeten Kavernen ausgefüllt. Im letzten Verfahrensschritt wird
schließlich,
wie in 4c gezeigt das Kunststoffformteil 20 noch
galvanisch beschichtet, wobei die galvanische Oberflächenschicht 30 nur
die zugänglichen
Oberflächen
des Grundkörpers 22 aus
galvanisierbarem Kunststoff bedeckt. Durch die große Wandstärke des
Grundkörpers 22 aus
galvanisierbarem Kunststoff ist dieser besonders eigenspannungsarm,
weshalb es auch bei Temperaturerhöhung nicht zu Rissbildungen
in der galvanischen Beschichtung 30 kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren
vermeidet so vorteilhaft gleichzeitig die Bildung von Einfallstellen
und die Bildung von Wärmerissen
in der galvanischen Beschichtung 30. Durch die hohen Wandstärken des
Grundkörpers 22 werden
zudem zusätzliche
gestalterische Freiheiten geschaffen, welche das Formen von aufwändigeren
Kunststoffformteilen 20 erlaubt als die nach dem Stand
der Technik üblichen
Verfahren.
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- 10
- Grundkörper
- 12
- Dünnwandiger
Bereich
- 14
- Kunststoffformteil
- 16
- Beschichtung
- 18
- Angussbereich
- 20
- Kunststoffformteil
- 22
- Kunststoff
- 24
- Pfeil
- 26
- Kaverne
- 28
- Kunststoffbereich
- 30
- Oberflächenschicht
- d
- Fließweg
- p
- Gasdruck