DE102013109361A1

DE102013109361A1 - Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements aus Kunststoff mit hinterleuchtbarer Symbolik; metallisiertes Bedienelement

Info

Publication number: DE102013109361A1
Application number: DE102013109361.2A
Authority: DE
Inventors: Arlene Frehner; Christian Hettinger; Carsten Brockmann
Original assignee: KUNSTSTOFFTECHNIK BERNT GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFFTECHNIK BERNT GmbH
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2015-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements (30; 30‘), umfassend wenigstens die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Kunststoffrohlings (10), welcher wenigstens einen Bereich (11) aus einem Kunststoff umfasst, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich auf dem Kunststoffrohling (10) erzeugbar ist; b) Vorbehandeln des Kunststoffrohlings (10) mit Vorbehandlungsschritten so, dass die Oberfläche des Kunststoffs dieses Bereiches (11) galvanisierbar wird; c) Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht (20) auf dem galvanisierbaren Bereich (11) des Kunststoffrohlings (10) und Ausbilden einer Symbolik (21) innerhalb dieser Dekor-Metallschicht (20), wobei ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings (10) innerhalb der Symbolik (21) wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht (20) ist; und d) Aufbringen einer transparenten Schutzschicht (40; 40‘) wenigstens auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21). Ferner betrifft die Erfindung ein mit diesem Verfahren hergestelltes Bedienelement (30; 30‘) mit einer Schutzschicht (40; 40‘) im Bereich der Symbolik (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements, bei dem eine Dekor-Metallschicht auf einen vorbehandelten Kunststoffrohling aufgebracht wird. Dabei wird in dieser Dekor-Metallschicht eine Symbolik ausgebildet, innerhalb welcher der vorbehandelte Kunststoff frei liegt. Die Erfindung betrifft ferner ein so hergestelltes Bedienelement.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Oberfläche von Kunststoffbauteilen zu metallisieren, um ihnen insbesondere aus dekorativen Gründen ein ansprechendes Äußeres zu verleihen. Dies wird beispielsweise für Bedienelemente in Kraftfahrzeugen wie Griffe, Tasten, Knöpfe und Schaltknaufe, aber auch für Zierleisten, Lautsprecher, etc. durchgeführt. Auch im Bereich der Haushaltsgeräte werden derartige Kunststoffbauteile oftmals eingesetzt.
Dabei werden im Wesentlichen zwei Verfahren zur Erzeugung von metallisierten Bauteilen aus Kunststoff angewendet. Diese basieren entweder auf der Metallisierung eines aus einem Kunststoff gefertigten Bauteils mittels PVD-Verfahren (PVD – physical vapour deposition), oder auf der Galvanisierung eines Elements aus Kunststoff mittels elektrochemischer Verfahren. Beide Verfahren erlauben grundsätzlich, haltbare Metallbeschichtungen auf Bauteile aus Kunststoff aufzubringen. Bis zum heutigen Tag ist es jedoch problematisch, mittels PVD-Verfahren beispielsweise Bedienelemente so zu metallisieren, dass die auf dem Kunststoffteil abgeschiedene Metallschicht eine ausreichende Abriebfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Auch weisen mittels PVD-Verfahren metallisierte Kunststoffteile aufgrund der geringen Schichtdicken der aufgebrachten Metallschichten nicht den häufig gewünschten „Cold-Touch“-Effekt auf, d.h. die Haptik des metallisierten Kunststoffteils entspricht nicht der eines Metallteils. Die Galvanisierung von Kunststoffbauteilen hat sich daher insbesondere im Bereich der Bedienelemente in Kraftfahrzeugen als vorteilhaft erwiesen.
Darüber hinaus kann es erforderlich sein, ein Kunststoffbauteil nur teilweise zu metallisieren, weil einige Bereiche metallisch wirken sollen, während dies für andere Bereiche nicht der Fall ist. Dies kann technische und/oder optische Gründe haben. Es sind verschiedene Verfahren zur partiellen bzw. selektiven Galvanisierung von Kunststoffbauteilen bekannt, wobei ein Ansatz vorsieht, die Oberfläche des Kunststoffbauteils partiell unterschiedlich vorzubereiten, damit eine Metallisierung anschließend in einem bestimmten Bereich stattfindet, während sie in einem anderen Bereich nicht stattfindet.
Beispielsweise beschreibt die Patentschrift DE 102 08 674 B4 ein Verfahren zur Herstellung von Bedien, Dekor- oder Anzeigeelementen mit hinterleuchtbaren Symboliken, bei dem ein Bereich eines Kunststoffbauteils zuerst abgedeckt wird, um in diesem Bereich eine Galvanisierung des Kunststoffs zu verhindern. Die Abdeckung kann beispielsweise durch einen Aufkleber oder einen sogenannten Stopplack erfolgen, und der so abgedeckte Bereich hat die Form der zu erstellenden Symbolik. Anschließend wird zunächst eine dünne Metallschicht aufgebracht, die jedoch im Bereich der vorherigen Abdeckung wieder leicht entfernt werden kann. Dies kann mittels Laserablation erfolgen. Daraufhin kann im verbleibenden Bereich der Metallschicht durch Galvanisieren die metallische Oberflächenbeschichtung fertiggestellt werden, wobei die Symbolik erhalten bleibt.
Bei einem anderen Ansatz wird ein Bauteil aus verschiedenen Kunststoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgebaut, um eine selektive Galvanisierung zu ermöglichen. Hierzu sei beispielhaft die Offenlegungsschrift DE 10 2006 037 535 A1 genannt, die ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung aus einem Hartkunststoffbauteil und einem Weichkunststoffbauteil offenbart. Dabei wird als Material für das Weichkunststoffbauteil ein Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin verwendet, das gegenüber Chromschwefelsäure resistent ist.
Die selektive Galvanisierung aufgrund von unterschiedlichen Eigenschaften der in einem Bauteil verwendeten Kunststoffe kann auch für zwei oder mehr Hartkunststoffe eingesetzt werden, wobei derartige Verbundbauteile beispielsweise in einem Mehrschussverfahren hergestellt werden können. Beispielsweise kann es sich bei einem Kunststoff um ein nicht galvanofähiges Material wie Polykarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylenterephthalat (PET) handeln, während als galvanofähiges Material typischerweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder ein ABS/PC-Blend eingesetzt wird. Das Bauteil wird dann so ausgeformt, dass sich an seiner Oberfläche wenigstens zwei unterschiedliche Kunststoffe befinden, welche die Galvanisierbarkeit der zugehörigen Bereiche festlegen.
Um Kunststoffe wie beispielsweise ABS oder ein ABS/PC-Blend galvanisierbar zu machen, wird der jeweilige Kunststoff entsprechend vorbehandelt, was beispielsweise wenigstens das Beizen und anschließende Bekeimen mit Palladiumkeimen beinhalten kann. Hierdurch wird die Oberfläche des Kunststoffes aktiviert und kann galvanisiert werden. Eine solche Galvanisierung von Kunststoffbauteilen durch eine bestimmte Vorbehandlung hat sich als vorteilhaft erwiesen und kann prozesstechnisch verlässlich durchgeführt werden. Ferner erfüllen die resultierenden Kunststoffbauteile bei entsprechender Ausführung die in den verschiedenen Anwendungsgebieten vorgegebenen Anforderungen, wobei wichtig ist, dass sich die Metallschicht dabei nicht aufgrund von Umwelteinflüssen vom Kunststoff löst.
Insbesondere im Automobilbereich werden oftmals Bedienelemente eingesetzt, die auf diese Weise erzeugt wurden, wobei in einer durch Galvanisierung erzeugte Dekor-Metallschicht eine Symbolik ausgebildet ist. Vorzugsweise ist diese Symbolik hinterleuchtbar, so dass die Funktion des Bedienelementes auch im Dunkeln ablesbar ist. Im Bereich der Symbolik befindet sich somit keine Dekor-Metallschicht, sondern der durchleuchtbare Kunststoff des Bedienelementes liegt in diesem Bereich frei.
Für derartige mit einer Symbolik versehene Bedienelemente hat sich jedoch in der Langzeitnutzung gezeigt, dass es im Bereich der Beschriftung zu Beschädigungen der Dekor-Metallschicht kommen kann. Dabei wurde vereinzelt festgestellt, dass sich die Ränder oder Spitzen der in die Dekor-Metallschicht eingebrachten Symbole leicht nach oben aufstellen. So kann es bei der Betätigung des Bedienelementes zu Verhakungen mit Handschuhen oder Ähnlichem kommen, wodurch sich diese Bereiche der Metallschicht ablösen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements aus Kunststoff insbesondere mit hinterleuchtbarer Symbolik bereitzustellen, welches bei der Nutzung keine derartigen Ablösungen von Bereichen der Metallschicht zeigt. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines solchen metallisierten Bedienelements.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2–10. Ferner wird die Aufgabe durch ein Bedienelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Bedienelements ergeben sich aus den Ansprüchen 12–18.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements und umfasst wenigstens die folgenden Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen eines Kunststoffrohlings, welcher wenigstens einen Bereich aus einem Kunststoff umfasst, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich auf dem Kunststoffrohling erzeugbar ist;
b) Vorbehandeln des Kunststoffrohlings mit Vorbehandlungsschritten so, dass die Oberfläche des Kunststoffs dieses Bereiches galvanisierbar wird;
c) Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht auf dem galvanisierbaren Bereich des Kunststoffrohlings und Ausbilden einer Symbolik innerhalb dieser Dekor-Metallschicht, wobei ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings innerhalb der Symbolik wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht ist; und
d) Aufbringen einer transparenten Schutzschicht wenigstens auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik.

Durch die Schutzschicht auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik ist dieser effektiv gegen Umwelteinflüsse geschützt, die beim Gebrauch des Bedienelements zu einem Ablösen der Dekor-Metallschicht führen könnten. Bei der DekorMetallschicht kann es sich insbesondere um ein Schichtpaket aus mehreren Einzelschichten handeln, deren obere Metallschicht dem Dekor des Bedienelementes dient, d.h. es insbesondere als Metallteil wirken lässt.
Das unerwünschte Ablösen einer solchen Dekor-Metallschicht kann dadurch begünstigt werden, dass der darunter liegende Kunststoff durch die Vorbehandlungsschritte für die Galvanisierung eine aktivierte Oberfläche für alle möglichen chemische Stoffe erhält. Auf diese aktivierte Oberfläche können Umwelteinflüsse und chemische Stoffe stärker einwirken, als dies bei einem unbehandelten Kunststoff der gleichen Art der Fall wäre.
Die genannten Vorbehandlungsschritte werden durchgeführt, um die Oberfläche des Kunststoffs galvanisierbar zu machen. Insbesondere bei Kunststoffen wie beispielsweise Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder ein ABS/Polykarbonat-Blend hat sich dies als vorteilhaft erwiesen. Die Vorbehandlungsschritte können dann wenigstens das Beizen, Aufrauhen und/oder Aufquellen umfassen, wobei insbesondere das Beizen zu einer stark aktivierten Oberfläche führt.
Der so aktivierte Kunststoff ist jedoch nicht vollständig mit der Dekor-Metallschicht bedeckt, sondern liegt im Bereich der Symbolik frei, damit diese hinterleuchtbar ist. Dieser frei liegende Bereich des Kunststoffs kann somit aufgrund der Aktivierung seiner Oberfläche durch Inhaltsstoffe von Handschweiß, Seifen, Handcremes, etc. an den Fingern eines Nutzers, welcher ein Bedienelement betätigt, angegriffen werden. Beim Betätigen eines Bedienelements können diese Stoffe nicht nur auf der Dekor-Metallschicht haften bleiben, sondern dringen auch über die innerhalb der Symbolik frei liegende Kunststoffoberfläche in diesen ein. Hierdurch können Polymerketten im Kunststoff abgebaut werden, was wenigstens bereichsweise zu einer Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes führen kann. Versuche mit Bedienelementen ohne erfindungsgemäße Schutzschicht haben beispielsweise gezeigt, dass der Kunststoff hierdurch in den Randbereichen der Symbolik aufquellen bzw. delaminieren kann. Dadurch hebt sich auch die darauf befindliche Dekor-Metallschicht an den Kanten zur Symbolik hin leicht an, so dass sie nach oben absteht. Insbesondere im Bereich von spitzen Ecken kann dies dazu führen, dass Teile der Dekor-Metallschicht abreißen.
Die erfindungsgemäße Schutzschicht schützt den Kunststoff im Bereich der Symbolik vor dem Eindringen von schädigenden Stoffen und somit indirekt die Dekor-Metallschicht vor derartigen Beschädigungen. Dabei kann auch von einer Passivierung der Kunststoffoberfläche gesprochen werden, da der vormals aktivierte Kunststoff durch die Schutzschicht nun nicht mehr so empfänglich gegenüber Chemische Stoffe und Umwelteinflüssen ist. Der Kunststoff wird nicht angegriffen und behält so seine mechanischen Eigenschaften, so dass er seine Ausprägung insbesondere in den Randbereichen der Symbolik nicht verändert. Selbst bei potenziell schädigenden Stoffen, welche sich beim Betrieb eines Bedienelementes vorzugsweise in diesen Randbereichen des Symbolik ansammeln, führt dies nicht dazu, dass der Kunststoff dort delaminiert.
Durch die Transparenz der Schutzschicht wird die Funktionalität des Bedienelements ferner nicht beeinträchtigt. Insbesondere bleibt so eine Hinterleuchtbarkeit des Bedienelements im Bereich der Symbolik voll erhalten.
Die Schutzschicht wird vorzugsweise wenigstens im Bereich der Symbolik auf den Kunststoff aufgebracht und schließt diesen möglichst dicht ab, d.h. sie grenzt an die die Symbolik umgebende Dekor-Metallschicht an. In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Schutzschicht dazu ausschließlich auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik aufgebracht. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die übrige Dekor-Metallschicht abgedeckt wird, bevor die Schutzschicht aufgebracht wird, so dass diese das Bauteil nur im Bereich der Symbolik beschichtet. Hierzu können Schablonen wie beispielsweise Aufkleber verwendet werden, welche die Dekor-Metallschicht abdecken und nur die Symbolik frei lassen. Ferner kann die Dekor-Metallschicht beispielsweise auch so vorbehandelt werden, dass die Schutzschicht auf dieser nicht haften bleibt.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Schutzschicht mittels einer Flüssigkeit im Bereich der Symbolik aufzubringen, indem diese mit einer Pipette in den Beschriftungsbereich dosiert wird und dabei der Kapillareffekt ausgenutzt wird.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Schutzschicht sowohl auf den frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik als auch auf die Dekor-Metallschicht aufgebracht. Dies ist unter Umständen prozesstechnisch einfacher durchzuführen als die erste Ausführungsform, da keine Abdeckung von bestimmten Bereichen erfolgen muss, sondern die Schutzschicht vollflächig auf das Bedienelement aufgebracht werden kann. Die Schutzschicht erfüllt jedoch auch hier ihren Zweck, nämlich den Kunststoff im Bereich der Symbolik abzudecken. Allerdings kann die Schutzschicht dann je nach Ausführung das optische Erscheinungsbild der darunter liegenden Dekor-Metallschicht nachteilig beeinflussen. Weiterhin kann der Cold-Touch-Effekt, wie er heutzutage beispielsweise bei metallisierten Bedienelementen im Automobilbereich angestrebt wird, durch die Schutzschicht auf der Dekor-Metallschicht verloren gehen oder zumindest negativ beeinträchtigt werden. Daher ist die Schutzschicht vorzugsweise so ausgeführt, dass sie das (optische bzw. haptische) Erscheinungsbild der darunter liegenden Dekor-Metallschicht möglichst wenig beeinflusst. Dies kann beispielsweise durch das Material der Schutzschicht, aber auch durch eine geringe Dicke der Schutzschicht, erreicht werden.
Die Schutzschicht kann um die Symbolik herum jedoch auch wieder von der Dekor-Metallschicht entfernt werden. Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, dass die Schutzschicht von der Dekor-Metallschicht wenigstens teilweise wieder entfernt wird, z.B. durch Polieren. Ferner könnte die Schutzschicht beispielsweise auch durch ein Passivierbad auf das Bauteil aufgebracht und in einer anschließenden Spüle wieder von der Dekor-Metallschicht entfernt werden.
Falls vorgesehen ist, dass die Schutzschicht auf der Dekor-Metallschicht verbleibt, kann ihre Dicke so gewählt werden, dass sie das Erscheinungsbild der Dekor-Metallschicht möglichst wenig beeinflusst. Hierzu kann die Schutzschicht von vorne herein mit der erforderlichen Maximaldicke D auf die Dekor-Metallschicht aufgebracht werden. Beispielsweise haben sich maximale Schichtdicken D zwischen 0,2 und 0,5 µm, bevorzugt von etwa 0,3 µm, als vorteilhaft erwiesen. Die Dicke von Dekor-Metallschichten beispielsweise aus Chrom liegt typischerweise bei etwa 0,3 µm und bei einer ebenso dicken Schutzschicht auf der Chromschicht hat sich gezeigt, dass der Cold-Touch-Effekt noch erhalten bleibt. Je nach Material der Schutzschicht sind jedoch geringere Schichtdicken zu bevorzugen.
Die Schutzschicht kann ferner auch mit einer höheren Dicke auf die Dekor-Metallschicht und die Symbolik aufgebracht werden, was unter Umständen die Aufbringung erleichtert. Anschließend kann die Dicke der Schutzschicht dann auf der Dekor-Metallschicht auf eine Dicke von beispielsweise 0,3 µm oder weniger reduziert werden. Die Dicke der Schutzschicht auf dem Kunststoff innerhalb der Symbolik wäre dann in beiden Fällen um die Dicke der Dekor-Metallschicht größer als diese Dicke D, aber auf der Dekor-Metallschicht würde sich nur eine sehr dünne Schutzschicht befinden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Schutzschicht wieder vollständig von der Dekor-Metallschicht zu entfernen. Die Reduzierung der Dicke der Schutzschicht auf Werte unter 0,5 µm oder sogar auf etwa Null kann beispielsweise durch abwischen und/oder polieren durchgeführt werden.
Die Schutzschicht kann durch verschiedene Aufbringungsmethoden erzeugt werden, wobei auch verschiedene Materialien für die Schicht eingesetzt werden können. Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Nanobeschichtung bzw. Nanoversiegelung erwiesen. Bei dieser Beschichtung/Versiegelung wird eine Lösung mit Nanostrukturen auf die Oberfläche des Kunststoffs aufgebracht. Die Nanostrukturen erzeugen die gewünschte Eigenschaft der so behandelten Oberfläche, indem sie sich molekular mit der Oberfläche verbinden. Dies wird oftmals auch als Nanoformierung einer Oberfläche bezeichnet. Beispielsweise kann so eine glatte Oberfläche ausgebildet werden, von der Wasser und Schmutzpartikel abperlen bzw. nicht an der so behandelten Oberfläche haften bleiben. Als Nanomaterialien/Nanostrukturen werden dabei solche Stoffe definiert, deren Größe 100 nm oder weniger beträgt. Insbesondere werden durch die geringe Größe der Materialien ihr Verhalten und ihre Materialeigenschaften beeinflusst.
Für die vorliegende Erfindung hat eine derartige Nanobeschichtung den Vorteil, dass sie den darunter liegenden Kunststoff schützt, da sie ihn gegenüber von außen eindringenden Stoffen versiegelt. Ferner werden Stoffe von der Nanobeschichtung leichter wieder abgerieben, wenn ein Nutzer ein Bedienelement nur leicht säubert oder auch nur wiederholt berührt. Dabei versiegeln die Nanostrukturen die zuvor aktivierte Oberfläche des Kunststoffes, indem sie diese glätten. Nanoversiegelungen für Kunststoffe haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie das Erscheinungsbild einer darunter liegenden Fläche nicht oder nur geringfügig beeinträchtigen. Sie sind aufgrund der enthaltenen Nanostrukturen transparent und in so dünner Schichtdicke aufbringbar, so dass bei einem Bedienelement mit Dekor-Metallschicht insbesondere der Cold-Touch-Effekt des Bedienelementes erhalten bleibt, auch wenn sich die Schutzschicht bis auf die Dekor-Metallschicht erstreckt, welche die Symbolik umgibt. Ferner können wasserfeste, relativ abriebstabile und/oder UV-beständige Nanoversiegelungen gewählt werden.
Eine solche Nanobeschichtung kann lösemittelbasiert sein, wobei die jeweiligen Nanostrukturen beispielsweise in einem Lösungsmittel wie Wasser oder Alkohol gelöst sind, das nach dem Auftragen verdunstet. Als Nanostrukturen können beispielsweise polymere Nanocomposite zur Anwendung kommen. Alternativ zu einer Nanoversiegelung kann als Beschichtung jedoch auch ein Klarlack, insbesondere mit einem Härter eingesetzt werden. Es handelt sich somit um einen 2-Komponentenlack (2K-Lack). Beispielsweise kann es sich bei der Schutzschicht um eine Schicht aus 2K-PUR Klarlack, einem zugehörigen Härter und 50% Verdünner handeln. Bei dem Klarlack handelt es sich vorzugsweise um einen hoch abriebfesten Lack. Ein Herstellungsverfahren kann dann vorsehen, dass der Klarlack nach der Aufbringung etwa 5 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und dann etwa 30 Minuten bei etwa 80° getrocknet wird.
In einer anderen Ausführungsform kann die Schutzschicht aus wenigstens zwei Lackschichten gebildet werden. Die erste Schicht wird durch einen Grundierlack erzeugt, der mit einem Härter und Verdünner gemischt wird. Das Mischungsverhältnis kann 100 Teile Klarlack zu 52 Teilen Härter und 70% Verdünner betragen. Diese Grundierschicht wird nach der Aufbringung erneut etwa 5 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und dann etwa 30 Minuten bei etwa 80° getrocknet. Auf die so erzeugte Grundierschicht wird die vorgenannte Schicht aus hoch abriebfestem 2K-PUR-Klarlack, Härter und Verdünner aufgebracht und ebenfalls 5 Minuten bei Raumtemperatur abgelüftet und dann etwa 60 Minuten bei etwa 80° getrocknet. Das Mischungsverhältnis kann hierbei 100 Teile Lack zu 42 Teilen Härter und 50% Verdünner betragen.
Darüber hinaus kann der Klarlack vor dem Härten auch von dem Bauteil abgerakelt werden, um auf der Dekor-Metallschicht keine zu dicke Schicht aufzubringen. Ferner kann ein Tampondruckverfahren eingesetzt werden, bei dem Klarlack zuerst auf ein Klischee aufgebracht wird, in dem die Symbolik durch Vertiefungen ausgebildet ist. Der Klarlack dringt in diese Vertiefungen ein und der übrige Klarlack kann auch hier von der Oberfläche des Klischees abgerakelt werden. Anschließend wird ein Tampon auf das Klischee gedrückt, so dass dieser den Klarlack aufnimmt. Mit dem so vorbereiteten Tampon kann dann Klarlack direkt in die Vertiefungen der Symbolik innerhalb der Dekor-Metallschicht gedruckt werden. Anschließend kann der Lack UV-gehärtet werden. Derartige Tampondruckverfahren eignen sich insbesondere zum Hineindrucken in Vertiefungen und können somit vorteilhaft dazu eingesetzt werden, eine Schutzschicht gezielt nur im Bereich der Symbolik auf den dort frei liegenden Kunststoff aufzubringen.
Um die Schutzschicht aufzubringen, kann das metallisierte Bedienelement beispielsweise auch in das funktionelle Material der Schutzschicht eingetaucht werden, welches vorzugsweise in einem Lösungsmittel gelöst ist. Das vorzugsweise gelöste Material der Schutzschicht kann ferner auf das Bedienelement aufgesprüht und/oder mit einem Hilfsmittel auf das Bedienelement aufgetragen werden. Nach dem Eintauchen und/oder Aufsprühen kann vorgesehen sein, dass anschließend ein Abtropf- und/oder Trocknungsvorgang stattfindet. Als Hilfsmittel zum Auftragen der Schutzschicht kann beispielsweise ein Tuch oder Lappen eingesetzt werden. Dieser kann auch zum Entfernen der Schutzschicht von der Dekor-Metallschicht durch Abreiben bzw. Polieren eingesetzt werden, wobei zwischen dem Auftragen und Polieren der Beschichtung eine Trocknungszeit erforderlich sein kann. Die Schutzschicht kann jedoch nicht nur auf der Dekor-Metallschicht poliert werden, sondern das Polieren kann auch auf der Schutzschicht im Bereich der Symbolik stattfinden. Ferner können wiederholt Teilschichten aufgebracht werden, um eine resultierende Schutzschicht mit einer bestimmten Dicke zu erzeugen.
Neben einer manuellen Durchführung dieser Beschichtungsvorgänge können diese auch automatisiert werden. Beispielsweise kann der Vorgang in einen automatisierten Kamerainspektionsprozess integriert werden. Die Bauteile werden darin zuerst vereinzelt und für die Ausbildung der Schutzschicht ein Paste mit geeigneter Dosierung aufgebracht. Anschließend durchlaufen die Bauteile beispielsweise eine Polierstufe, in der die Schutzschicht durch Polieren teilweise oder vollständig von der Dekor-Metallschicht abgetragen wird. Daraufhin erfolgt die Kamerainspektion und die Verpackung der Teile.
Die Symbolik kann im Schritt c) auf verschiedene Arten in der Dekor-Metallschicht ausgebildet werden. Beispielsweise kann sie nach der Aufbringung der Dekor-Metallschicht in diese eingelasert werden. Ferner kann der galvanisierbare Kunststoff auch vor der Aufbringung der Dekor-Metallschicht bereichsweise abgedeckt werden, so dass im Bereich der Symbolik kein Metall abgeschieden wird. Vorzugsweise wird die Ausbildung der Symbolik jedoch bereits in einem früheren Schritt vorbereitet. Beispielsweise kann hierzu vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren zwischen den Schritten b) und c) wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

– Chemisches oder physikalisches Abscheiden einer elektrisch leitfähigen ersten Metallschicht auf dem galvanisierbaren Bereich des Kunststoffrohlings;
– Strukturieren der ersten Metallschicht durch partielles Abtragen zur Ausbildung wenigstens einer Symbolik;
– Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht auf der strukturierten ersten Metallschicht.

Das partielle Abtragen der ersten Metallschicht kann ebenfalls durch Lasern erfolgen. Auf diese Weise werden anschließend nur diejenigen Bereiche galvanisiert, auf denen die erste Metallschicht verblieben ist, so dass sich bei der Aufbringung der Dekor-Metallschicht die Symbolik ausbildet. Auch dies ist als Ausbilden einer Symbolik im Sinne der Erfindung zu verstehen. Auch wenn die Symbolik bereits in einem vorherigen Schritt eingebracht bzw. vorbereitet wurde, bildet sie sich abschließend aus, wenn die Dekor-Metallschicht aufgebracht wird.
Von der Erfindung umfasst ist ferner ein metallisiertes Bedienelement. Dieses Bedienelement umfasst einen Kunststoffrohling, welcher wenigstens einen Bereich aus einem Kunststoff aufweist, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich erzeugt wurde, wobei auf dem galvanisierbaren Bereich eine Dekor-Metallschicht aufgebracht ist, welche mit einer Symbolik versehen ist. Im Bereich der Symbolik ist ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht. Das Bedienelement zeichnet sich dadurch aus, dass eine transparente Schutzschicht wenigstens auf diesem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik aufgebracht ist.
Diese Schutzschicht bringt die zuvor beschriebenen Vorteile mit sich. Das Bedienelement weist so eine längere Haltbarkeit aus, wobei sich die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs insbesondere im Bereich der Symbolik bei Benutzung des Bedienelementes nicht negativ verändern. Insbesondere kommt es zu keiner Delamination des Kunststoffs, was ansonsten ein Anheben der darüber befindlichen Dekor-Metallschicht zur Folge haben kann.
Entsprechend seiner Herstellung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sich die Schutzschicht in einem Ausführungsbeispiel des Bedienelementes ausschließlich auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik befinden. Alternativ kann sich die Schutzschicht sowohl auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik als auch auf der Dekor-Metallschicht befinden. Die Dicke der Schutzschicht auf der Dekor-Metallschicht kann dann vorzugsweise unterhalb von 0,5 µm, besonders bevorzugt unterhalb von 0,3 µm liegen, um das Erscheinungsbild der Dekor-Metallschicht nicht negativ zu beeinträchtigen.
Die Schutzschicht kann ein Klarlack sein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich jedoch um eine Nanobeschichtung, welche Nanostrukturen wie beispielsweise polymere Nanocomposite enthält. Ferner wurde der Kunststoff vorzugsweise durch Vorbereitungsschritte vorbehandelt, welche wenigstens das Beizen, Aufrauhen und/oder Aufquellen der Oberfläche des Kunststoffs umfassen.
Insbesondere kann es sich bei dem verwendeten Kunststoffrohling um einen Mehrkomponenten-Kunststoffrohling handeln, der partiell galvanisiert wurde. Das Bedienelement kann dann mit einem Verfahren mit wenigstens den folgenden Verfahrensschritten hergestellt werden:

– Erzeugen eines Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings, welcher wenigstens einen ersten Bereich aus einem ersten Kunststoff und einen zweiten Bereich aus einem zweiten Kunststoff umfasst, wobei der erste Kunststoff des ersten Bereiches ein Kunststoff ist, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich erzeugbar ist, während der zweite Kunststoff des zweiten Bereiches ein Kunststoff ist, mit dem durch die gleichen Vorbehandlungsschritte gleichzeitig kein galvanisierbarer Bereich erzeugbar ist;
– Vorbehandeln des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings mit Vorbehandlungsschritten so, dass die Oberfläche des ersten Kunststoffs des ersten Bereiches galvanisierbar wird, während die Oberfläche des zweiten Kunststoffs des zweiten Bereiches durch die gleichen Vorbehandlungsschritte nicht galvanisierbar wird;
– Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht auf dem galvanisierbaren Bereich des Kunststoffrohlings und Ausbilden einer Symbolik innerhalb dieser Dekor-Metallschicht, wobei ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings innerhalb der Symbolik wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht ist; und
– Aufbringen einer transparenten Schutzschicht wenigstens auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik.

Auf diese Weise werden die Bereiche des Kunststoffrohlings, welche aufgrund der Art des gewählten Kunststoffs durch die Vorbehandlungsschritte nicht galvanisierbar wurden, nicht mit einer Dekor-Metallschicht beschichtet. Die Symbolik kann dabei entsprechend der zuvor im Zusammenhang mit einem Kunststoffrohling aus nur einem Kunststoff genannten Ausführungsformen eingebracht werden.
Auch gelten die Ausführungsformen der Schutzschicht und deren Vorteile analog auch für ein mit diesem Verfahren hergestelltes Bedienelement. Von der Erfindung umfasst ist somit auch ein partiell metallisiertes Bedienelement, welches einen Mehrkomponenten-Kunststoffrohling umfasst. Dieser Mehrkomponenten-Kunststoffrohling weist wenigstens einen ersten Bereich aus einem ersten Kunststoff und einen zweiten Bereich aus einem zweiten Kunststoff auf, wobei der erste Kunststoff des ersten Bereiches ein Kunststoff ist, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich erzeugt wurde, während der zweite Kunststoff des zweiten Bereiches ein Kunststoff ist, mit dem durch die gleichen Vorbehandlungsschritte gleichzeitig kein galvanisierbarer Bereich erzeugt wurde. Auf dem galvanisierbaren Bereich ist eine Dekor-Metallschicht aufgebracht, welche mit einer Symbolik versehen ist. Im Bereich der Symbolik ist ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht. Auch dieses Bedienelement zeichnet sich dadurch aus, dass eine transparente Schutzschicht wenigstens auf diesem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik aufgebracht ist.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Von den Abbildungen zeigt:
1a einen schematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines partiell galvanisierbaren Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings;
1b einen Mehrkomponenten-Kunststoffrohling gemäß 1a nach dem selektiven Galvanisieren mit eingebrachter Symbolik;
1c eine Aufsicht auf einen galvanisierten Mehrkomponenten-Kunststoffrohling gemäß 1b;
2 einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements mit vollständiger Schutzschichtabdeckung; und
3 einen schematischen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienelements mit einer Schutzschicht nur im Bereich der Symbolik.
Der 1a ist ein schematischer Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines partiell galvanisierbaren Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 zu entnehmen, welcher zur Herstellung eines partiell metallisierten Bedienelements verwendet werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung bei Mehrkomponenten-Kunststoffrohlingen und somit auch nicht auf partiell galvanisierte Bedienelemente beschränkt. Es kann auch ein normaler Kunststoffrohling verwendet werden, der aus einem einzigen Kunststoff besteht, welcher galvanisiert werden kann und wird. Im Folgenden wird die Erfindung daher nur exemplarisch anhand eines partiell galvanisierten Bedienelementes beschrieben.
Bei dem Kunststoffrohling 10 handelt es sich um einen beispielsweise kreisrunden und dabei hohlen Knopf, der in einem Kraftfahrzeug beispielsweise als Start-Stop-Knopf verwendet werden kann. Dabei sollen wenigstens die Außenflächen des hohlzylinderförmigen Knopfes durch Galvanisieren mit einer metallischen Schicht versehen werden, wobei sich diese Metallschicht auch in das Innere des hohlen Knopfes erstreckt, jedoch auf der Rückseite der Druckfläche des Knopfes keine Metallisierung erfolgen soll. Auf der Frontseite der Druckfläche des Knopfes kann sich dann bereichsweise keine Metallschicht befinden, um so eine Symbolik auszubilden, die aus dem Inneren des Knopfes hinterleuchtet werden kann, da der Kunststoffrohling vorzugsweise transparent oder zumindest transluzent ist. Eine solche Symbolik ist exemplarisch in der Aufsicht der 1c. gezeigt.
Der Knopf wird dazu vor der Galvanisierung als Mehrkomponenten-Kunststoffrohling aus unterschiedlichen Kunststoffen hergestellt. Ein erster Kunststoff ist dabei galvanisierbar und aus diesem Kunststoff werden diejenigen Bereiche des Rohlings ausgeformt, die später beispielsweise mit Chrom metallisiert werden sollen. Dieser erste Bereich 11 des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 ist in den 1a und 1b auch mit dem Buchstaben „G“ gekennzeichnet, um ihn als galvanisierbaren Bereich zu kennzeichnen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um die Frontseite der Druckfläche des Knopfes 30 und die umlaufende Seitenwand des runden Knopfes.
Auf der Innenseite des hohlen Rohlings 10 ist aus einem zweiten Kunststoff ein zweiter, flächiger Bereich 12 ausgebildet, der aufgrund der Eigenschaften des hierfür gewählten Kunststoffes nicht galvanisierbar ist. Dieser Bereich 12 wird somit beim Galvanisieren nicht mit einer metallischen Schicht überzogen, sondern bleibt frei. Der zweite Bereich 12 des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 ist in den 1a und 1b auch mit den Buchstaben „NG“ gekennzeichnet, um ihn als nicht-galvanisierbaren Bereich zu kennzeichnen. Dabei können aus dem nicht-galvanisierbaren Kunststoff auch ein oder mehrere Rastelemente 13 ausgeformt sein, mit denen der Knopf an einem anderen Bauteil anbringbar ist.
Nach dem Galvanisieren bildet sich dann auf dem Bereich 11 des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings eine Dekor-Metallschicht 20 aus, wie es in der 1b gezeigt ist. An der Frontseite 14 der Druckfläche des Bauteils, die in der Darstellung nach unten gerichtet ist, ist in der Dekor-Metallschicht 20 eine Symbolik 21 ausgeformt. Sind beide Kunststoffe des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 lichtdurchlässig, kann der Knopf von der Rückseite 15 hinterleuchtet werden, wodurch die Symbolik 21 auf der metallischen Frontseite 14 leuchtet und auch im Dunkeln gut erkennbar ist.
Bei dem Mehrkomponenten-Kunststoffrohling 10 handelt es sich beispielsweise um ein sogenanntes 2K-Bauteil, welches mittels geeigneter Spritzgussverfahren aus zwei verschiedenen Kunststoffkomponenten hergestellt wird. Bevorzugt wird dabei eine solche Abfolge bei der Herstellung der beiden Komponenten 11, 12 des Grundkörpers eingehalten, bei der zuerst diejenige Kunststoffkomponente gespritzt wird, deren Kunststoffmaterial bei höherer Temperatur verarbeitet werden muss, also im Allgemeinen den höheren Schmelzpunkt aufweist. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird dann die bei einer niedrigeren Temperatur zu verarbeitende, zweite Kunststoffkomponente an die vorzugsweise bereits vollständig erstarrte erste Kunststoffkomponente angespritzt. Im Fall eines Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 für einen Knopf kann beispielsweise zuerst der nicht-galvanisierbare Bereich 12 hergestellt werden, bevor der galvanisierbare Bereich 11 an den erstarrten Bereich 12 angespritzt wird.
Weiterhin hat sich das als In-Mould Decoration(IMD)-Verfahren bekannte Spritzgussverfahren ebenfalls als geeignet zur Herstellung des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 erwiesen. Im Rahmen eines solchen IMD-Verfahrens wird eine Folie aus einem galvanisierbaren Kunststoff in eine Spritzgussform eingelegt und nachfolgend mit einem nicht galvanisierbaren Kunststoff hinterspritzt. Je nach Formgebung des Grundkörpers bzw. Materialeigenschaften der Folie ist es aber auch denkbar, zur Ausbildung der nicht galvanisierbaren Rückseite des Grundkörpers eine Folie aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoff in eine Spritzgussform einzulegen und diese mit einem galvanisierbaren Kunststoff zu hinterspritzen, wobei die aus dem Kunststoff bestehende Komponente im fertigen Grundkörper die galvanisierbare Oberfläche des Grundkörpers ausbildet. Letztere Variante des Verfahrens bietet den Vorteil, dass die Oberfläche eines spritzgegossenen Kunststoffteils zu metallisieren ist, wozu im Stand der Technik deutlich mehr Erfahrungswerte existieren als zur Metallisierung von Kunststofffolien.
Als besonders geeigneter Kunststoff zur Ausbildung des nicht-galvanisierbaren Bereiches 12 hat sich Polykarbonat (PC) erwiesen. Dieses Material weist neben der Tatsache, dass es praktisch nicht an den nachfolgenden Prozessschritten für die Galvanisierung teilnimmt, den Vorteil auf, dass es sich besonders gut als Lichtleiter eignet. Darüber hinaus lässt sich PC gut mit lichtstreuenden Partikeln dotieren, wodurch sich insbesondere bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings als beleuchtetes Bedienelement eine besonders homogene Lichtverteilung erzielen lässt.
Als besonders geeignete Kunststoffe zur Ausbildung des galvanisierbaren Bereiches 11 hingegen haben sich die Werkstoffe Polyamid, ABS (ABS – Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder ein ABS/Polykarbonat-Blend erwiesen. Eine hochbelastbare mechanische Verbindung zwischen den Teilkomponenten 11, 12 des Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings 10 ergibt sich, wenn die galvanisierbare Komponente 11 aus einem ABS/Polykarbonat-Blend besteht und die nicht-galvanisierbare Komponente 12 aus Polykarbonat, da Polykarbonat eine gute Haftung beispielsweise zu ABS oder PC/ABS hat. Wird für die galvanisierbare Komponente 11 ein Polyamid verwendet, so hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn beispielsweise durch geeignete Formgebung der beiden Teilkomponenten 11 und 12 eine zusätzliche mechanische Verkrallung zwischen beiden bewirkt wird.
Geeignete Vorbehandlungsschritte und der Prozess der Galvanisierung eines Mehrkomponenten-Kunststoffrohlings zur Ausbildung eines hinterleuchtbaren Bedienelementes sind der Patentanmeldung DE 10 2010 016 973 der Anmelderin zu entnehmen, auf deren zugehörige Beschreibung hiermit vollständig Bezug genommen wird. Ein möglicher Prozess zur Aufbringung einer Dekor-Metallschicht auf einen Mehrkomponenten-Kunststoffrohling soll daher im Folgenden nur durch seine wesentlichen Grundzüge erläutert werden.
Wird für den galvanisierbaren Bereich 11 auf ABS bzw. ein ABS/Polykarbonat-Blend zurückgegriffen, wird der Kunststoff vor der Metallisierung einer chemischen Behandlung unterzogen, welche die Rauigkeit der Oberfläche erhöht. Beispielsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Butadienanteile des ABS-Kunststoffs zumindest teilweise aus der Oberfläche des galvanisierbaren Kunststoffes herausgelöst werden. Dies kann beispielsweise mittels einer chemischen Behandlung zumindest des galvanisierbaren Bereiches 11, bevorzugt aber des gesamten Kunststoffrohlings, z.B. mittels eines Beizvorgangs in einem Chromschwefelsäurebad durchgeführt werden.
Wird hingegen auf einen galvanisierbaren Kunststoff aus Polyamid zurückgegriffen, so kann hier die Oberflächenrauigkeit vor dem Aufbringen der Metallisierung erhöht werden, indem zumindest der galvanisierbare Bereich aus Polyamid, bevorzugt aber wiederum der gesamte Kunststoffrohling, auf geeignete Weise chemisch vorbehandelt wird, um ein Aufquellen der Polyamidschicht zu bewirken.
Anschließend wird aus einer Elektrolytlösung eine Schicht aus Palladiumkeimen auf dem galvanisierbaren Bereich 11 abgeschieden. Dieser Verfahrensschritt wird häufig als „Aktivieren der Oberfläche“ des zu galvanisierenden Bauteils bezeichnet. Es ist beispielsweise bekannt, zum Aktivieren der Oberfläche Palladiumkeime aus einer kolloidalen Lösung auf den galvanisierbaren Bereich aufzubringen, wobei das Palladium im kolloidalen Aktivator bereits in metallischer Form verteilt vorliegt. Zur Aktivierung können jedoch beispielsweise auch Silberkeime verwendet werden.
Aufgebrachte Palladiumkeime können durch eine Zinn-Schutzkolloid-Schicht geschützt sein, wobei es sich hierbei als vorteilhaft erwiesen hat, wenn vor dem nachfolgenden Aufbringen der ersten Metallschicht auf die aktivierte galvanisierbare Schicht eine die Palladiumkeime gegebenenfalls abdeckende Zinn-Schutzkolloid-Schicht entfernt wird. Dieser Vorgang, der auch als „Stripping“ bezeichnet wird, kann beispielsweise durch Waschen der aktivierten galvanisierbaren Oberfläche des Grundkörpers vorgenommen werden.
Ferner können für die Aktivierung mit Palladiumkeimen neben kolloidalen Aktivatoren auch ionogene Aktivatoren verwendet werden. Als ionogener Aktivator wird beispielsweise eine salzsaure Lösung mit 0,5 bis 2 g/l PdCl₂ eingesetzt, in der sich nicht nur Pd2⁺-Ionen, sondern auch komplexe Ionen, wie [PdCl₄]^2–, [PdCl₃]^– und [PdCl]⁺, befinden. Zur Keimbildung müssen die Pd-Ionen zum Palladiumatom reduziert werden, was mittels einer Reduktionslösung erfolgen kann.
Nachfolgend wird auf der kolloidal oder ionogen aktivierten Oberfläche des Grundkörpers auf chemischem, nicht elektrochemischem Wege (d.h. stromlos) in einem geeigneten Metallbad eine erste Metallschicht, bevorzugt aus Nickel oder Kupfer, als erste Metallschicht abgeschieden (sogenannte „chem. Nickel“ bzw. „chem. Kupfer“). Als Alternative zur chemischen Abscheidung der ersten Metallschicht steht eine Abscheidung mittels physikalischen Verfahren zur Verfügung, wobei dies insbesondere mittels PVD-Verfahren (PVD – physical vapour deposition) erfolgen kann.
Diese erste Metallschicht kann geeignet strukturiert werden, um beispielsweise auf einem Start-Stop-Knopf eine Symbolik auszubilden. Die chemisch oder physikalisch abgeschiedene erste Metallschicht weist in der Regel eine Dicke von einem Mikrometer oder darunter auf, so dass sie gut beispielsweise mittels Laserablation oder mittels Lithographie, d.h. mittels strukturiert aufgebrachtem Schutzlack, sowie nachfolgendem Ätzen der Metallschicht und Abwaschen des Schutzlacks strukturiert werden kann.
Bevorzugt werden zumindest die Prozessschritte „Aktivieren der Oberfläche“, „Aufbringen der ersten Metallschicht (chemisch Nickel/chemisch Kupfer)“ und „Strukturieren der ersten Metallschicht zur Ausbildung der Symbolik“ in weniger als 24 h durchlaufen, um eine Passivierung der reaktiven Oberfläche des chemisch Nickel/chemisch Kupfer zu vermeiden.
Falls die stromlos abgeschiedene erste Metallschicht eine nur geringe Stromtragfähigkeit aufweist, was nachteilig für die nachfolgenden elektrochemischen Verfahrensschritte wäre, kann optional bei geringen Strömen eine erste Metallschicht z.B. aus Kupfer oder Nickel auf galvanischem Wege auf der ersten Metallschicht abgeschieden werden (sogenanntes „Vor-Kupfer“ bzw. „Vor-Nickel“), wobei dies sowohl vor als auch nach der Strukturierung der ersten Metallschicht möglich ist.
Zur Fertigstellung des metallisierten Bauteils wird nachfolgend die Dicke der ersten Metallschicht mittels eines galvanischen, d.h. elektrochemischen Verfahrens, erhöht. In der Regel wird hierzu auf die erste Metallschicht eine erste Zwischenschicht aus Kupfer abgeschieden, die aufgrund ihrer hohen Duktilität eine Brücke bildet zwischen dem Kunststoff-Grundkörper, der eine hohe Elastizität aufweist, und einer in einem nachfolgenden Prozessschritt auf der Oberfläche des Bedienelements abgeschiedenen Dekor-Metallschicht aus einem harten Dekormetall wie Nickel und Chrom. Diese erste Zwischenschicht aus Kupfer kann eine Schichtdicke von 10 bis 40 Mikrometern und darüber aufweisen. In der Regel wird der Galvanikprozess zur Abscheidung der ersten Zwischenschicht aus Kupfer so eingestellt, dass auf allen zugleich im Galvanikbad beschichteten Bedienelementen eine Schichtdicke dieser ersten Zwischenschicht von zumindest 20 Mikrometern sichergestellt ist.
Oftmals wird auf der ersten Zwischenschicht aus Kupfer noch eine zweite metallische Zwischenschicht abgeschieden, um die Korrosionsbeständigkeit der Metallbeschichtung zu erhöhen. Auch kann diese zweite Zwischenschicht die Haftung der auf der Oberfläche des Bedienelements aufgebrachten Dekor-Metallschicht auf der ersten Zwischenschicht erhöhen. Schließlich kann auch die Optik der Dekor-Metallschicht durch geeignete Wahl des Materials der zweiten Zwischenschicht gezielt beeinflusst werden. Besonders bewährt hat sich die Aufbringung einer zweiten Zwischenschicht aus Nickel. Dabei kann diese zweite Zwischenschicht insbesondere aus Rissnickel, Mattnickel, Halbglanznickel oder Glanznickel bestehen und ihrerseits nochmals in Zwischenschichten unterteilt sein. So hat sich bei mechanisch besonders stark beanspruchten Bedienelementen wie z.B. dem Schaltkauf des Gangwahlhebels eines Getriebes oder bei Bedienelementen, die dem Angriff korrosiver Medien wie Handschweiß besonders stark ausgesetzt sind, ein Schichtaufbau bestehend aus einer auf die erste Zwischenschicht aus Kupfer aufgebrachten Schicht aus Rissnickel und einer auf deren Oberfläche abgeschiedenen Schicht aus Matt-, Halbglanz oder Glanznickel bewährt. Die Rissnickelschicht trägt zu einer wesentlichen Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit des gesamten Schichtaufbaus bei, wobei als ursächlich hierfür ein kontrollierter Korrosionsangriff an der Rissnickelschicht angesehen wird. Aber auch die Haftung der Dekor-Metallschicht wird durch diese Zwischenschicht nochmals erhöht. Die Schichtdicke der zweiten Zwischenschicht beträgt typischerweise zwischen 5 und 30 Mikrometern, bevorzugt beträgt sie 10 Mikrometer und darüber, was insbesondere bei einer zweiten Zwischenschicht aus Nickel der Fall ist.
Nachfolgend wird auf der ersten Zwischenschicht aus Kupfer bzw. der optionalen zweiten Zwischenschicht aus Nickel galvanisch eine Schicht aus einem Dekormetall abgeschieden, bei welchem es sich beispielsweise um Chrom oder auch um Nickel handeln kann. Hierbei wird auf die an sich bekannten Verfahren zur Ausbildung einer Halbglanz- bzw. Glanznickelschicht (Aludesign), einer Rissnickelschicht oder einer Glanzchromschicht zurückgegriffen. Typische Schichtdicken dieser Dekor-Metallschicht liegen im Allgemeinen zwischen 100 Nanometern und wenigen Mikrometern, im Fall von Chrom bevorzugt bei zumindest 300 Nanometern.
Allerdings können auch verkürzte Verfahren zum Einsatz kommen, bei denen das Bauteil nach der Bekeimung ohne chemisch Nickel, Beschleuniger und Vorkupfer in einen sogenannten Primer gefahren wird, um dann mit Strom Kupfer aufzubringen.
Auf ein so hergestelltes Kunststoffbauteil 30 wird erfindungsgemäß eine Schutzschicht 40 so aufgebracht, dass sie wenigstens den Kunststoff 11 im Bereich der Symbolik 21 bedeckt. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Schutzschicht 40 ist schematisch in 2 gezeigt, wobei diese Schutzschicht 40 nicht nur die Symbolik 21 bedeckt, sondern auch die gesamte Außenseite der Dekor-Metallschicht 20. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann herstellungsbedingt auch die Metallschicht im Inneren des Bauteils 30 mit der Schutzschicht 40 versehen sein. Ferner kann die Schutzschicht 40 auch auf die Frontseite 14 des Knopfes 30 beschränkt sein. In jedem Fall bedeckt die Schutzschicht 40 den frei liegenden Kunststoff 11 innerhalb der Symbolik 21 vorzugsweise vollständig und bedeckt wenigstens auch Teile der Dekor-Metallschicht 20.
Um das Erscheinungsbild der Dekor-Metallschicht 20 nicht durch die Schutzschicht 40 zu beeinträchtigen, liegt die Dicke D der Schutzschicht 40 auf der Dekor-Metallschicht 20 vorzugsweise unterhalb von 0,5 µm, besonders bevorzugt unterhalb von 0,3 µm. In einer weiteren Ausführungsform eines Bedienelementes 30‘ befindet sich die Schutzschicht 40‘ dagegen nur im Bereich der Symbolik 21. Eine solche Ausführungsform ist in der 3 gezeigt. Die Dekor-Metallschicht 20 selbst weist somit keine Schutzschicht auf, sondern bleibt frei von dieser. Zumindest bleibt sie frei von dieser Art Schutzschicht, es können jedoch ergänzend auch andersartige Schutzschichten auf die Metallschicht 20 aufgebracht sein. In den Randbereichen der Symbolik 21 kann sich dabei ferner auch Material der Schutzschicht 40‘ auf der Dekor-Metallschicht 20 befinden, wenn dies beispielsweise herstellungsbedingt nicht zu vermeiden ist.
Ferner muss die Dicke der Schutzschicht 40‘ innerhalb der Symbolik 21 nicht der Dicke der Dekor-Metallschicht 20 entsprechen, sondern sie kann auch geringer sein, wie es bei dem Bedienelement gemäß der 3 der Fall ist.
Bezugszeichenliste

10: Kunststoffrohling, Mehrkomponenten-Kunststoffrohling
11: Teilkomponente, galvanisierbarer Bereich (G)
12: Teilkomponente, nicht-galvanisierbarer Bereich (NG)
13: Rastelement
14: Frontseite, Druckfläche eines Knopfes
15: Rückseite der Druckfläche eines Knopfes
20: Dekor-Metallschicht
21: Symbolik
30, 30‘: Bedienelement, Knopf, Kunststoffbauteil
40, 40‘: Schutzschicht

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 B4 [0005]
DE 102006037535 A1 [0006]
DE 102010016973 [0058]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines metallisierten Bedienelements (30; 30‘), umfassend wenigstens die folgenden Verfahrensschritte: a) Bereitstellen eines Kunststoffrohlings (10), welcher wenigstens einen Bereich (11) aus einem Kunststoff umfasst, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich auf dem Kunststoffrohling (10) erzeugbar ist; b) Vorbehandeln des Kunststoffrohlings (10) mit Vorbehandlungsschritten so, dass die Oberfläche des Kunststoffs dieses Bereiches (11) galvanisierbar wird; c) Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht (20) auf dem galvanisierbaren Bereich (11) des Kunststoffrohlings (10) und Ausbilden einer Symbolik (21) innerhalb dieser Dekor-Metallschicht (20), wobei ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings (10) innerhalb der Symbolik (21) wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht (20) ist; und d) Aufbringen einer transparenten Schutzschicht (40; 40‘) wenigstens auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) im Wesentlichen auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21) und auf die Dekor-Metallschicht (20) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) von der Dekor-Metallschicht (20) wenigstens teilweise wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) auf die Dekor-Metallschicht (20) mit einer Dicke D von weniger als 0,5 µm, insbesondere von weniger als 0,3 µm, aufgebracht wird, oder die Dicke der Schutzschicht (40; 40‘) nach dem Aufbringen auf eine Dicke von weniger als 0,5 µm, insbesondere auf weniger als 0,3 µm, reduziert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) durch eine Nanobeschichtung erzeugt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) aufgebracht wird, indem das Bedienelement (30; 30‘) in das Material der Schutzschicht (40; 40‘) eingetaucht, das Material der Schutzschicht (40; 40‘) auf das Bedienelement (30; 30‘) aufgesprüht und/oder das Material der Schutzschicht (40; 40‘) mit einem Hilfsmittel auf das Bedienelement (30; 30‘) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es zwischen den Schritten b) und c) wenigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst: – Chemisches oder physikalisches Abscheiden einer elektrisch leitfähigen ersten Metallschicht auf dem galvanisierbaren Bereich (11) des Kunststoffrohlings (10); – Strukturieren der ersten Metallschicht durch partielles Abtragen zur Ausbildung wenigstens einer Symbolik (21); – Elektrochemisches Abscheiden zumindest einer Dekor-Metallschicht (20) auf der strukturierten ersten Metallschicht.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Kunststoffs durch Vorbehandlungsschritte wenigstens in Form von Beizen, Aufrauhen und/oder Aufquellen in eine Oberfläche gewandelt wird, die galvanisierbar ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff Polyamid, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder ein ABS/Polykarbonat-Blend ist.
Metallisiertes Bedienelement (30; 30‘), umfassend einen Kunststoffrohling (10), welcher wenigstens einen Bereich (11) aus einem Kunststoff aufweist, mit dem durch Vorbehandlungsschritte ein galvanisierbarer Bereich erzeugt wurde, wobei auf dem galvanisierbaren Bereich (11) eine Dekor-Metallschicht (20) aufgebracht ist, welche mit einer Symbolik (21) versehen ist, wobei ein vorbehandelter Kunststoff des Kunststoffrohlings (10) im Bereich der Symbolik (21) wenigstens teilweise frei von der Dekor-Metallschicht (20) ist und eine transparente Schutzschicht (40; 40‘) wenigstens auf der frei liegenden Kunststoffoberfläche im Bereich der Symbolik (21) aufgebracht ist.
Bedienelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schutzschicht (40; 40‘) im Wesentlichen auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21) befindet.
Bedienelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schutzschicht (40; 40‘) auf dem frei liegenden Kunststoff im Bereich der Symbolik (21) und auf der Dekor-Metallschicht (20) befindet.
Bedienelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Schutzschicht (40; 40‘) auf der Dekor-Metallschicht (20) unterhalb von 0,5 µm, insbesondere unterhalb von 0,3 µm, liegt.
Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) ein Klarlack ist.
Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) Nanostrukturen enthält.
Bedienelement nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (40; 40‘) polymere Nanocomposite enthält.
Bedienelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff durch Vorbereitungsschritte vorbehandelt wurde, welche wenigstens das Beizen, Aufrauhen und/oder Aufquellen der Oberfläche des Kunststoffs umfassen.