-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines sichtseitig galvanisch beschichteten Kunststoffbauteils mit zumindest einem nicht galvanisch beschichteten Bereich, eine zur Verwendung in dem Verfahren geeignete Folie sowie das Kunststoffbauteil selbst.
-
Galvanisierte Komponenten wie etwa Kunststoffbauteile mit metallischer Beschichtung werden beispielsweise im Fahrzeugbau für Betätigungsflächen oder Zierrahmen im Fahrzeuginterieur verwendet.
-
Aus der
DE 10 2008 032 761 A1 ist ein Bauteil mit wenigstens einem galvanisierten Oberflächenbereich bekannt, der eine nicht galvanisierbare Folie und eine stoffschlüssig mit der Folie verbundene ein- oder mehrkomponentige Kunststoffschicht aus Spritzgussmasse aufweist. Der galvanisierte Oberflächenbereich ist dabei ein Oberflächenbereich der Kunststoffschicht, der zur optischen Aufwertung des Kunststoffbauteils spaltlos an nicht galvanisierte Oberflächenbereiche angrenzt. Bei dem entsprechenden Herstellungsverfahren wird der zu galvanisierende Oberflächenbereich durch Hinterspritzen einer nicht galvanisierbaren Folie mit galvanisierbarer Spritzgussmasse hergestellt und der durch das Hinterspritzen der Folie entstehende Kunststoffkörper einem Galvanisierprozess zugeführt.
-
Für die selektive Metallisierung werden also galvanisierbare Materialien mit nicht galvanisierbaren Materialien im Mehrkomponenten-Spritzguss stoffschlüssig miteinander verbunden. Dabei können beispielsweise im Bereich der Tastenkappen für Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelemente durchleuchtungsfähige Symbole eingebracht werden. Die Galvanomaterialien sind bislang hauptsächlich auf Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (kurz ABS), das ein synthetisches Terpolymer aus den drei unterschiedlichen Monomerarten Acrylnitril, 1,3-Butadien und Styrol ist und zu den amorphen Thermoplasten gehört, beschränkt. ABS ist bisher in seiner Transmission und Reflexion nur bedingt einstellbar. Daher kann der Kontrast zwischen dem Symbol und der galvanischen Schicht, insbesondere im Betrieb bei Tag nicht ausreichend sein, so dass sich die Symbole nur schwer ablesen lassen.
-
Bislang haben galvanisierbare Folien zwar eine hohe Oberflächengüte, sind jedoch opak und somit nicht für die Abbildung von Symbolen geeignet.
-
Daher werden bei einem aus der
DE 102 08 674 A1 bekannten Verfahren galvanisch beschichtete Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelemente mit hinterleuchtbaren Symbolen hergestellt. Hierzu wird ein galvanisierfähiger Kunststoffrohling im Bereich der Symbolfläche auf der Rückseite abgedeckt, woraufhin der Rohling zur Erzeugung einer dünnen Metallschicht chemisch und gegebenenfalls galvanisch vorbehandelt wird. Nach Verlassen des Galvanisierungsbads erfolgt eine Weiterbearbeitung des Rohlings durch partielles Abtragen der Metallschicht mittels Laserablation zur Freilegung des Symbols auf der Oberfläche des durchscheinenden oder transparenten Kunststoffs. Nach erneuter galvanischer Behandlung, bei der der freigestellte Symbolbereich keinen Metallüberzug erhält, wird der restliche Kunststoffkörper durch eine galvanisch abgeschiedene Metallschicht abgedeckt und so mit dem gewünschten metallischen Aussehen versehen, während der freigestellte Bereich durchleuchtbar bleibt.
-
Ein aus der
DE 10 2007 015 625 A1 bekanntes Verfahren zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelementes mit nicht beschichteten Bereichen läuft dabei ohne Unterbrechung des galvanischen Prozesses bis zur Fertigstellung der metallischen Oberfläche ab. Es umfasst zunächst das Fertigen eines Grundkörpers aus einem transparenten oder transluzenten galvanisierbaren Kunststoffmaterial mit einer Vorderseite und einer Rückseite; gefolgt von dem Abdecken oder Abschirmen eines Bereichs der Rückseite zur Vermeidung einer galvanischen Beschichtung in dem Bereich. Sodann wird eine Maskierung in Form des Bereichs auf der Vorderseite aufgebracht und der Grundkörper gehalten und kontaktiert wird, wobei das Kontaktieren außerhalb des Bereichs erfolgt. Schließlich wird ein chemisches und optional galvanisches Vorbehandeln des Grundkörpers nach einem an sich bekannten Verfahren zur Erzeugung einer dünnschichtigen Metallschicht außerhalb des Bereichs durchgeführt, woraufhin die metallische Oberflächenbeschichtung galvanisch fertig gestellt wird.
-
Dabei kann entweder bei einem Grundkörper aus galvanisch behandelbarem Material eine Maskierung aus nicht galvanisierfähigem Material im Bereich der Symbolik aufgebracht werden oder der Grundkörper selbst aus einem nicht galvanisierfähigem Kunststoff hergestellt werden, der dann mit einer galvanisierbaren Oberflächenschicht versehen wird, wobei die Symbolik freigehalten wird oder nachträglich freigestellt wird. Die erstgenannte Maskierung aus nicht galvanisierfähigem Material, das auch farbig sein kann, kann durch Drucken mit einem transparenten oder durchscheinenden Lack oder durch Aufschweißen einer Struktur aus nicht galvanisierfähigem, transparentem Material erfolgen.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den klassischen Mehrkomponenten-Spritzguss mit Laserung der Symbolik für die selektive Galvanisierung von z. B. Tastenkappen im Bereich der Bedien- und Anzeigekomponenten zu ersetzen und eine galvanisierbare Folie so bereitzustellen, dass die Symbole deutlich ablesbar sind, also auch bei Tag einen ausreichenden Kontrast bieten.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine zur Verwendung in dem Verfahren geeignete Folie wird mit den Merkmalen des Anspruchs 7 offenbart.
-
Weiterbildungen des Verfahrens und der Folie sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt.
-
Ferner weist ein Kunststoffbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10 einen verbesserten Kontrast und damit eine bessere Ablesbarkeit am Tag auf.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines sichtseitig galvanisch beschichteten Kunststoffbauteils. Die Sichtseite ist dabei die Vorderseite des Kunststoffbauteils, die dem Betrachter im verbauten Zustand des Kunststoffbauteils zugewandt ist. Dieses sichtseitig galvanisch beschichtete Kunststoffbauteil hat zumindest einen Bereich, der nicht galvanisch beschichtet ist und der insbesondere zu Darstellung einer auch durch- oder hinterleuchtbaren Symbolik vorgesehen ist, wie sie etwa auf Tastenkappen von Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelementen vorliegt. Der nicht galvanisch beschichtete Bereich ist dabei von einer Maskierung aus einem nicht galvanisierbaren Material bedeckt.
-
Zur Durchführung des Verfahrens wird (Schritt a) zunächst eine einschichtige transluzente und galvanisierbare Folie bereitgestellt. Mit dem nicht galvanisierbaren Material, aus dem die Maskierung besteht, wird die Vorderseite der Folie in dem oder den Bereichen bedruckt (Schritt b), der nicht galvanisiert werden soll. Damit wird/werden die Maskierung/en einfach durch ein Druckverfahren auf die Folie aufgebracht. Es folgt nun das Umformen der bedruckten Folie entsprechend einer Zielform des Kunststoffbauteils (Schritt c), wobei die Folie in dem Bereich zur Bauteilform umgeformt wird, der die Maskierung umfasst, so dass später die Maskierung an der vorgesehenen Stelle des Kunststoffbauteils vorliegt. Daraufhin wird die umgeformten Folie mit einem zweiten nicht galvanisierbaren Material hinterspritzt (Schritt d), so dass ein Bauteilrohling erhalten wird. Dieser wird dann gemäß bekannten Prozessen galvanisiert (Schritt e), beispielsweise durch ein kolloidales Verfahren oder Direktmetallisierung, wobei eine metallische Oberflächenbeschichtung auf der Sichtseite des Bauteilrohlings unter Aussparung des maskierten Bereiches erzeugt wird und so das sichtseitig galvanisch beschichtete Kunststoffbauteil erhalten wird.
-
Zwar ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, aus einer mit einer Maskierung bedruckten Folie lediglich ein Kunststoffbauteil herzustellen, vorteilhaft ist jedoch durch das Aufbringen einer Vielzahl von Maskierungen beim Bedrucken der Vorderseite der planaren Folie die gleichzeitige Herstellung von mehreren Kunststoffbauteilen möglich, wobei in Schritt c) die bedruckte Folie mit den Maskierungen entsprechend der Zielformen der Kunststoffbauteile umgeformt wird. Dabei können gleichartige Maskierungen und Zielformen für gleiche Kunststoffbauteile verwendet werden. Es ist aber auch denkbar, verschiedenartige Maskierungen und Zielformen unterschiedlicher Kunststoffbauteile zu schaffen. Die Folie wird dann entsprechend so umgeformt, dass die jeweilige Maskierung in der zugehörigen Bauteilform liegt.
-
Besonders in dem Fall, in dem eine Vielzahl von Maskierungen zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren Kunststoffbauteilen aufgebracht werden, aber auch bei lediglich einem zu fertigenden Kunststoffbauteil, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Zuschneiden der Folie (Schritt c1) entsprechend dem einen oder den mehreren aus der Folie zu fertigenden Kunststoffbauteilen. Der Zuschnitt der Folie erfolgt vorzugsweise nach dem Umformen (Schritt c). Dabei wird ein Folien-Zuschnitt erhalten, der die Zielform des Kunststoffbauteils und die Maskierung aufweist, der dann entsprechend Schritt d) hinterspritzt wird, so dass der Bauteilrohling vorliegt, der dann galvanisiert werden kann. Der Zuschnitt der bedruckten Folie kann gegebenenfalls auch vor dem Umformen erfolgen, wonach die ungeformten Folienzuschnitte entsprechend der Bauteilzielform umgeformt werden.
-
Bei der transluzenten galvanisierbaren Folie kann es sich z. B. um eine einschichtige ABS-Folie handeln, die vorder- und rückseitig dieselben Eigenschaften aufweist. ABS ist zumindest bedingt durchleuchtfähig ist und dessen Transmittivität nimmt mit zunehmender Schichtdicke ab. Daher ist die Dicke der ABS-Folie begrenzt, um ein durch die Maskierung des nicht galvanisierten Bereichs gebildetes Symbol bei Hinter- oder Durchleuchtung noch deutlich erscheinen zu lassen.
-
Generell ist es zwar denkbar, dass bei Umformen der bedruckten Folie entsprechend der Zielform des Kunststoffbauteils der Bereich, der nicht galvanisiert wird und der mit der Maskierung versehen ist, nicht umgeformt wird, sondern in einem ebenen Bauteilbereich zu liegen kommt, vorzugsweise jedoch kann es sich bei dem nicht galvanisierbaren Material der Maskierung um ein verformbares Material handeln, das der Umformung der Folie folgt. Die auf die Folie mittels Drucken auf die Vorderseite der Folie aufgebrachte Maskierung kann dabei ein- oder mehrfarbig sein, es können transluzente, deckende oder lichtstreuende Kunststoffmaterialien, Lacke, Farben etc. verwendet werden, die auch in mehreren Druckstufen appliziert werden können. Auch kann die Maskierung eine abschließende Schutzschicht aufweisen, die den darunter liegenden (Farb-)Druck schützt.
-
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beziehen sich darauf, dass das Bedrucken in Schritt b) einfach mittels Siebdruck, insbesondere einem speziellen Rastersiebdruck erfolgen kann, mit dem die galvanisierbare Vorderseite der Folie mit den Maskierungen bedruckt wird. Bei der Umformung in Schritt c) kann es sich um Thermo- oder Hochdruckformen (HPF) der bedruckten Folie handeln, wobei durch Film Insert Molding (FIM) eine freie Formgebung bis zu komplexen 3D-Strukturen möglich ist. Besonders das von Bayer MaterialScience entwickelte HPF-Verfahren, bei dem die Folie unterhalb der Erweichungstemperatur mit Höfe von Druckluft (20 bis 300 bar) verformt wird, bietet eine hohe Positionsgenauigkeit der aufgedruckten Symbole, da die Verzerrung konstant ist und durch einen Zerrdruck ausgeglichen werden kann. Zudem können beim HPF Hitzeschäden der Folie, die eventuell beim Thermoformen auftreten können, vermieden werden. Allerdings können mittels Thermoformen größere Verstreckungsgrade und eine bessere Ausformschärfe speziell in Eckbereichen des Kunststoffbauteils erzielt werden.
-
Bei dem nicht galvanisierbaren Material zum Hinterspritzen in Schritt d) kann es sich ebenfalls um einen Kunststoff handeln.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine transluzente Folie, die zur Herstellung eines vorderseitig galvanisch beschichteten Kunststoffbauteils mit zumindest einem nicht galvanisch beschichteten Bereich, der eine Maskierung aus einem nicht galvanisierbaren Material aufweist, geeignet ist, und mit der das obige Verfahren durchgeführt werden kann. Die galvanisierbare Folie ist verformbar und ist auf der Vorderseite mit der zumindest einen Maskierung aus dem nicht galvanisierbaren Material bedruckt.
-
Die erfindungsgemäße Folie kann aus einem galvanisierfähigen transluzenten Kunststoffmaterial, insbesondere aus ABS, mit begrenzter Dicke bestehen, um der gesamten Folie eine ausreichende Transluzenz zu verleihen, da ABS von Natur aus nur bedingt durchleuchtfähig ist und dessen Transmittivität entsprechend mit zunehmender Schichtdicke abnimmt. Alternativ dazu kann die Folie lediglich eine zum Erhalten einer galvanisierfähigen Oberfläche vorbehandelte Seite, die die Vorderseite bildet, aufweisen.
-
Schließlich bezieht sich ein Gegenstand der Erfindung auf das aus der Folie unter Verwendung des Verfahrens hergestellte sichtseitig galvanisch beschichtete Kunststoffbauteil, das insbesondere ein Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelement insbesondere eines Kraftfahrzeugs sein kann. Das Kunststoffbauteil mit zumindest einem nicht galvanisch beschichteten Bereich, der eine Maskierung aus einem nicht galvanisierbaren Material aufweist, umfasst eine mit einem zweiten nicht galvanisierbaren Material hinterspritze Folie, deren Sichtseite unter Aussparung der Maskierung galvanisch beschichtet ist. Bei dem verwendeten Folienmaterial handelt es sich um die vorgenannte transluzente Folie, die die Maskierung aufweist, die durch einen ein- oder mehrfarbigen, transluzenten, deckenden oder lichtstreuenden Druck bereitgestellt wird. Dadurch wird die durch die Maskierung gebildete Abbildung bzw. Symbolik kontrastreicher und hebt sich besser von der umgebenden metallisch beschichteten Oberfläche des Kunststoffbauteils ab und kann so auch bei Tag gut abgelesen werden. Ferner kann die dargestellte Abbildung bzw. Symbolik durch die auf die planare Folie gedruckte Maskierung auch ein komplexer ein- oder mehrfarbiger Grafikdruck sein, der insbesondere eine fotorealistische oder 3D-Grafik ist.
-
Selbstverständlich können in einem Kunststoffbauteil auch mehr als eine Maskierung zur Darstellung einer oder mehrere Symbole vorgesehen sein, beispielsweise kann das Kunststoffbauteil einen hinter- oder durchleuchtbaren Schriftzug aufweisen, der dann mehrere Maskierungen in Form von Buchstaben erfordert.
-
So wird eine galvanisierbare Folie, die dazu insbesondere aus ABS besteht, sichtseitig mit einem speziellen Rastersiebdruck beispielsweise einem digitalen Siebdruck mit der gewünschten Grafik/Symbolik in den entsprechenden Bereichen bedruckt. Das so hergestellte Symbol erfüllt auch geltende Anforderungen für Bedien- und Anzeigekonzepte, die verwendete Druckfarbe (bzw. Lack oder anderes, nicht galvanisierbares Kunststoffmaterial) folgt der Umformung der Folie zu der Bauteilzielform und ist so beständig, dass sie schadlos durch den Galvanisierprozess geführt werden kann, ohne dass eine Schichtabscheidung an den beduckten Bereichen entsteht. Die Farbe kann für eine ideale Lichttransmission eingestellt sein.
-
Die bislang im Stand der Technik zum Bedrucken der (gewölbten) Kunststoffbauteilen verwendete Tampondrucksysteme zum Aufbringen der Maskierung sind dazu nicht oder nur eingeschränkt geeignet. Ferner können mittels Tampondruck nur einfarbige Symbole erzeugt werden, während erfindungsgemäß sogar fotorealistische Grafiken abgebildet werden können. Dies kann auch in mehreren Druckstufen, gegebenenfalls mit einer Schutzschicht und sehr feiner geometrischer Ausgestaltung der Randbereiche erfolgen. Während die Bauteilgeometrie bei der bislang verwendeten Tampondruckvariante auf leichte Wölbungen beschränkt ist, da das farblich dekorierte Stempelkissen nicht in starke Vertiefungen eingeführt werden kann, kann mit der FIM-Technik, insbesondere dem Thermo- und Hochdruckformen eine wesentlich freiere Formgebung der Teile bis zu 3D realisiert werden.
-
So bietet die Erfindung einen besseren Tag-Kontrast des in dem Kunststoffbauteil umfassten Symbols, insbesondere durch eine freie Farbauswahl, sowie eine bessere Chemikalienbeständigkeit im Bereich der Symbolik. Die Erzeugung fotorealistischer Grafiken sowie mehr Freiheitsgrade bei der Lieferantenauswahl erweitern die Vorteile. Zudem ist eine deutliche Kostenreduktion möglich, da mit Siebdruck und Thermo- bzw. Hochdruckformen Standardverfahren eingesetzt werden
-
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitenden Figuren dargelegt. Der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung dient der Unterstützung der Beschreibung und dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Die Figuren sind lediglich eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine Abfolge des herkömmlichen Herstellungsprozesses eines Kunststoffbauteils mit einem nicht galvanisch beschichteten Bereich in vier Abbildungen in schematischer Seitenschnittansicht,
-
2 eine Abfolge des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses eines Kunststoffbauteils mit einem nicht galvanisch beschichteten Bereich in vier Abbildungen in schematischer Seitenschnittansicht.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Herstellung eines sichtseitig galvanisch beschichteten Kunststoffbauteils mit wenigstens einem nicht galvanisch beschichteten Bereich, der zur Durch- beziehungsweise Hinterleuchtung eines ablesbaren Symbols vorgesehen ist. Bei den Bauteilen kann es sich daher beispielsweise um Bedien-, Dekor- oder Anzeigeelemente, etwa Tastenkappen handeln.
-
Herkömmlicherweise erfolgt dabei, wie in 1 skizziert, zunächst die Herstellung eines Bauteilrohlings aus Kunststoff, der aus einem galvanisierbaren Bereich 30, etwa aus ABS, und einer diesen Bereich zu dem Bauteil erganzenden beispielsweise hinterspritzten Kunststoffstruktur 40, etwa aus Polycarbonat besteht. Die hinterspritzte Struktur 40 lässt einen Bereich an der Oberseite der ABS-Struktur frei, der später den durch-, beziehungsweise den hinterleuchtbaren Bereich des Bauteils bildet. Die zweite Abbildung zeigt eine erste, auf die ABS-Schicht galvanisierte Schicht 50, aus der wie in der dritten Abbildungen zu sehen, selektiv ein Bereich bis zu der ABS-Schicht beispielsweise mittels Laser, siehe Linie L in der Abbildung, entfernt wird, um den durchleuchtbaren Bereich freizustellen. Hiernach erfolgt, wie in der vierten Abbildung zu sehen, das anschließende Galvanisieren und Aufbringen der äußeren metallischen Schicht 51, die dem Bauteil das gewünschte Erscheinungsbild verleiht. Der nicht galvanisierte Bereich ist hier unmaskiert, im alternativen Verfahren des Stands der Technik ist jedoch auch, wie eingangs beschrieben, das Aufbringen einer Maskierung auf das Bauteil in dem durchleuchtbaren Bereich vorgesehen.
-
Erfindungsgemäß hingegen wird, wie die 2 verdeutlicht, die Maskierung 2 aus dem nicht galvanisierbaren Material bereits auf die transluzente galvanisierbare Folie 3 aufgebracht.
-
Die Maskierung 2 hat Form und Farbe der gewünschten Symbolik, sie kann auch mehrere Farben umfassen, wie durch den zweischichtigen Aufbau der Maskierung 2 angedeutet. Dadurch, dass die Maskierung 2 auf die ebene Folie 3 aufgedruckt wird, kann beispielsweise ein Siebdruckverfahren verwendet werden, mit dem sich jede beliebige Grafik auch mehrfarbig, auch in mehreren Druckstufen realisieren lässt, und so die Gestaltungsmöglichkeiten deutlich erweitert werden. Die zweite Abbildung von 2 zeigt nun die entsprechend der Zielform des Bauteils umgeformte Folie 3, wobei die Maskierung 2 positionsgenau an der vorgesehenen Stelle zur Bildung des durchleuchtbaren Bereichs 2 des Bauteils zu liegen kommt.
-
Anders als in der 2 dargestellt, kann eine Folienbahn mit einer Vielzahl von Maskierungen bedruckt werden, die dann entsprechend in einem Umformschritt beispielsweise mittels Thermo- oder Hochdruckformen entsprechend der Bauteilzielform geformt werden, so dass jeweils die Maskierung in dem zur Durchleuchtung vorgesehenen Bereich des Bauteils positioniert ist. Nach der Umformung erfolgt dann das Zuschneiden, wobei die geformten Folienabschnitte entsprechend dem daraus zu fertigenden Bauteilen ausgeschnitten werden. Die dritte Abbildung der 2 zeigt den Bauteilrohling 1a, der durch Hinterspritzen der geformten Folie 3 mit einer Kunststoffspritzmasse, die nicht galvanisierbar ist, erhalten wird. Durch die hinterspritzte Kunststoffstruktur 4 wird der Folienzuschnitt 3 zu dem Bauteilrohling 1a ergänzt, der nun lediglich noch galvanisiert werden muss, um das fertige sichtseitig galvanisch beschichtete Kunststoffbauteil 1 zu erhalten, das in der letzten Abbildung zu sehen ist. Dieses weist üblicherweise eine untere Galvanisierungsschicht 5a auf, auf der die finale Galvanoschicht 5b, die dem Bauteil 1 sein metallisches Erscheinungsbild verleiht, aufgalvanisiert ist.
-
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 102008032761 A1 [0003]
- DE 10208674 A1 [0006]
- DE 102007015625 A1 [0007]
