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Die Erfindung betrifft ein Spritzguss-Schalenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der
WO2007/036577 A1 bekannt ist.
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Spritzguss-Schalenteile aus Kunststoff der hier betrachteten Art sind mit einem Fenster versehen, welches den Durchblick auf dahinterliegende bzw. in einem Gehäuse liegende Displays, Instrumentenanzeigen, Signalgeber u. dgl. ermöglichen. Solche Schalenteile sind dabei häufig im Außenbereich oder in Werkhallen Umgebungs-Beanspruchungen ausgesetzt, denen zunächst einmal mit der Wahl der Materialien Rechnung zu tragen ist. Dabei lässt sich ein Spritzguss-Schalenteil aus verschiedenen im Spritzguss zu verarbeitenden Materialien einschließlich faserverstärkter Materialien, insbesondere glasfaserverstärkter Materialien vorgeben. Beim Material des Fensters kann grundsätzlich Glas wie auch ein transparentes Kunststoffmaterial Anwendung finden, das aber natürlich auch hinsichtlich der Transparenz dauerhaft und widerstandsfähig sein muss.
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Zusätzlich ist aber die Verbindung zwischen Fenster und dem übrigen Spritzguss-Schalenteil durchaus kritisch. Zum einen bietet zwar ein ”Spritzen” eines fertigen Fensters Vorteile mit dem Wegfall besonderer Arbeitsvorgänge und Verbindungsprobleme durch Einkleben oder Einmontieren, stellt aber hinsichtlich des Fertigungsvorganges auch besonders hohe Ansprüche. In dieser Hinsicht ist es wichtig, zum Einspritzvorgang das Fenster exakt und einfach zu positionieren und insgesamt die Voraussetzungen für eine mit dem Formschluss zwischen den Materialien dichte Ausführungsform zu schaffen.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe von einem Spritzguss-Schalenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgehend mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Fenster erhält mit einer Richtkante längs des Dichtstreifens eine eindeutige Positionierhilfe, mit der es einfach in einer Spritzgussform festzulegen ist und die dann auch für den dichtenden Aufgriff des Spritzgusswerkzeugs definierte plane Streifenpositionen ergibt. Dies ist unumgänglich für einen abdichtenden Presssitz des Fensters in dem Spritzgusswerkzeug und damit für eine saubere und fehlerfreie Einlagerung des Fensters im Schalenteil. Es schafft auch eine einfache und positionsgenaue Anordnung des Fensters in Bezug auf das Schalenteil und damit auch in Bezug auf die durch das Fenster zu betrachtenden Anzeigen und Informationen. Diese Positionierungshilfe kann auch für eine automatische maschinelle Bedienung der Spritzgusswerkzeuge genutzt werden.
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Die Richtkante kann als umlaufende Kante ausgebildet sein, um eine mehrseitige Justierung zu erzielen. Insbesondere kann die Richtkante als Innen- oder Außenkante eines Stegs gebildet sein, der rippenartig als geschlossener Ringsteg – etwa mit Rechteckverlauf – gegenüber einem plattenförmigen Fenster aufsteht.
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Die Verzahnungsformen am Außenrand des Fensters sollen zumindest für einen Formschluss, ggf. auch für einen Materialschluss, im Übergang zwischen Fenster und Schalenteil dienen. In dieser Hinsicht kommen durchaus stark durchdrungene Verzahnungsformen in Betracht, wie etwa eine Ausbildung nach Art einer Nut-Feder-Verzahnung oder sogar einer mit Hinterschneidungen versehenen Verzahnung. Auch wenn sich die verwendeten Kunststoffe in ihrem Temperaturdehnungsverhalten abstimmen lassen und wenn die Schrumpfung des Schalenteils nach dem Spritzguss zu einer durchaus gewünschten Pressspannung des Schalenteils auf das Fenster vom Rand her führt, ist eine tiefgreifende Verzahnung von Vorteil. In einer besonders einfachen Ausbildung wird eine Längsprofilierung des Fenster-Außenrandes in Form eines federartigen Stegs für eine Nut-Feder-Verzahnung mit der Spritzgussschale vorgesehen, wobei dann die Spritzgussschale mit häufig undurchscheinendem Material die Nut bildet und das Federprofil des Fensters beidseitig verdeckt. Insofern wird auch eine optisch saubere Grenzziehung zwischen Fenster und Schalenteil erreicht.
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In jedem Fall dient die Verzahnung nicht nur einer Fixierung des Fensters im übrigen Schalenteil, sondern vor allem auch der Abdichtung, wenn etwa eine spritzwassergeschützte oder staubgeschützte Ausführung verlangt wird.
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Eine in Bezug auf die Dichtigkeit der Einlagerung des Fensters und die Robustheit und Dauerhaftigkeit der Einformung einschneidende Verbesserung ergibt sich mit einer Maske aus Folie, insbesondere Verbundfolie oder Metallfolie, die den Rand des Fensters abdeckt und im übrigen das Fenster teilweise – mit örtlichen Aussparungen – belegt, um im Innenbereich textlichen oder grafischen Informationen, Skalen usw. ggf. und nach Bedarf Ergänzungen zum Fensterdurchblick bereitzustellen, in jedem Fall aber auch den formschlüssigen Übergang zwischen dem Fenster und dem umgebenden Schalenteil abzudecken.
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In besonders einfacher Weise ist diese Abdeckung mit Hilfe eines Klebers aufzubringen, der nicht nur die Maske hält, sondern auch den formschlüssigen Übergang außenseitig verklebt und überdeckt.
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Es versteht sich bei Vorstehendem, dass das Fenster dabei aus einem durchsichtigen Kunststoffmaterial wie vorzugsweise Polycarbonat (PC) gefertigt sein kann, um etwa im Wärmedehnungsverhalten dicht an die Eigenschaften des umgebenden Schalenteils heranzukommen. Grundsätzlich ist aber auch auf die beschriebene Weise ein Fester aus Glasmaterial in das Schalenteil einzubringen. Das Schalenteil wird aus einem geeigneten robusten und witterungsbeständigen und natürlich auch spritzgussfähigen Kunststoffmaterial gefertigt. Insbesondere kommt hier ein Polyamid (PA) in Betracht, das zur Erhöhung der Robustheit mit einem Glasfaseranteil von 25 oder 30% armiert sein kann.
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Die mit einer Frontfolie vorgesehene Maske wird ebenfalls zweckmäßig aus einem witterungsbeständigen Kunststoff vorgesehen und mit einem geeigneten Kleber, wie einem Acrylat-Kleber, insbesondere Schaum-Kleber (foam-Kleber”), auf die Außen seite von Fenster und umgebendem Schalenteil aufgebracht. Zweckmäßig wird dazu die Oberfläche von Fenster und Schalenteil im Bereich der Maske durch eine Plasmaionisierung vorbehandelt, die die Oberfläche fettfrei und sauber und vor allem auch durch elektrisch-physikalische Verlagerung der Elektronen an die Oberfläche energetisch auflädt, um ein festes und dichtes Aufkleben der Maske zu erreichen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schnittbildliche Schrägansicht durch ein Spritzguss-Schalenteil aus Kunststoff gemäß der Erfindung und
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2 eine zweite, (ergänzte) ergänzte Ausführungsform des Schalenteils, nur anhand der Schnittfläche dargestellt.
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Ein Spritzguss-Schalenteil 1 mit einem Fenster 2 und einer angespritzten Schale 3 ist in 1 zu sehen. Das Fenster kann dabei als vorgefertigtes und beim Spritzguss zuvor einzusetzendes Element aus unterschiedlichen Materialien, grundsätzlich auch aus Glas, bestehen. Im vorliegenden Fall ist das Fenster aus einem klar durchsichtigen Kunststoff, nämlich einem Polycarbonat (PC) gefertigt, wobei sich ein solches thermoplastisches Material seinerseits im Spritzguss dann eben nicht nur als flache Scheibe, sondern durchaus mit vielerlei bedarfsgerechten Ausformungen herstellen lässt. So ist das Fenster an seiner Oberseite 4 zwar plan und flach ausgebildet, zeigt an der Unterseite jedoch beispielsweise stiftförmige Lichtleiter 5 und einen für den Anformvorgang der Schale 3 durchgestalteten Rand 6, auf den nachfolgend im einzelnen noch einzugehen ist.
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Die Schale 3 ihrerseits besteht aus einem spritzgussfähigen Kunststoffmaterial, im vorliegenden Fall aus einem Polyamid mit einer Glasfaserfüllung (25%), womit sich auch langzeitige Ansprüche an die Robustheit, Wetterfestigkeit insbesondere UV-Beständigkeit und ein begrenztes Wärmedehnverhalten realisieren lassen.
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Das Schalenteil soll im vorliegenden Fall dazu bestimmt sein, auf ein (nicht dargestelltes) Untergehäuse beispielsweise aus robustem Leichtmetall-Druckguss aufgesetzt, Geräte und Instrumente unter rauen Bedingungen, insbesondere auch im Außenbereich, zu umschließen und zu schützen. Die Spritzguss-Formgebung für die angespritzte Schale 3 ermöglicht dabei anwendungsgerechte Gestaltungen mit einer selbstversteifenden dreidimensionalen Ausgestaltung, bei der auch beispielsweise das Fenster 2 anwendungsgerecht für einen gewünschten Durchblick, leicht schräg ansteigend in die angespritzte Schale 3 in einer tiefergelegten Mulde 7 gelagert ist. Dabei schließen die (außenseitigen) Oberflächen von Fenster 2 und Schale 3 plan und bündig aneinander, ohne schmutzanfällige und schwer zu säubernde Kanten und Absätze, an. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Spritzgussschalenteils 1 ist ein im Profil in der Schnittebene zu erkennende Dichtungsnut 8 vorgesehen, in die eine umlaufende Dichtung (nicht dargestellt) zur Anlage gegen passende Dichfflächen eines Gehäuses vorgesehen sind.
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Das Fenster 2 weist einen randseitigen nach außen überstehenden federartigen Steg 9 auf, der allerdings oberseitig (und unterseitig) von anschließendem Material der Schale 3 abgedeckt und somit unsichtbar ist.
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Auf der Unterseite ist an den Außenrand anschließend ein Dichtstreifen 10 als planer Flächenstreifen ausgebildet, dem auf der Oberseite 4 des Fensters ein (angesichts der durchgehend planen Oberfläche 4) nicht von der Flächensstruktur begrenzter planer Dichtstreifen 11 gegenüberliegt. Diese planen Dichtstreifen sind bedeutsam für einen Spritzgussvorgang, bei dem das Fenster 2 in eine zumindest zweigeteilte Spritzgussform eingelegt wird, bei der präzise gearbeitete Anlagenflächen des Werkzeugs bei dem für den Spritzguss vorgesehenen Schließdruck dicht auf die Dichtfläche 10 und 11 drücken und den Übertritt von Material der angespritzten Schale 3 auf die Ober- oder Unterseite des Fensters ausschließen. Der Spritzgussvorgang wird damit exakt auf das Umspritzen des Randes beschränkt, der mit seiner Verzahnungsform nach Art eines Steges einen formschlüssigen (ggf. auch noch stoffschlüssigen) Übergang zwischen Fenster und Schale erzielt.
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Die Position des zuvor in das Spritzgusswerkzeug einzulegenden Fensters ist zu definieren und einzuhalten. Dies gilt nicht nur angesichts der leichten Winkelstellung zwischen dem Fenster und dem angespritzten Schalenteil 3, sondern insbesondere auch hinsichtlich der präzisen Position zwischen den Dichtstreifen des Fensters und den Anlagestreifen des Werkzeugs. Fertigungstechnisch sind dabei auch umständliche Kontroll- und Justierarbeiten zu vermeiden. Dementsprechend weist das Fenster 2 unterseitig einen Steg 12 auf, der senkrecht zur Oberfläche 4 des Fensters 2 Richtkanten 13, 14 bietet, mit denen sich das Fenster beim Einsetzen in das Spritzgusswerkzeug passgenau positionieren und halten lässt.
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Es versteht sich, dass die Richtkanten nicht unbedingt, wie hier, beidseitig an einem Steg ausgebildet sein müssen, sondern dass für die Positionierung auch eine einseitige Richtkante, etwa innenseitig als Richtkante 13 oder außenseitig als Richtkante 14, ausreichen kann. Die Richtkanten müssen auch nicht umlaufend ausgebildet sein, aber zumindest Anlageflächen in zwei unterschiedlichen Richtungen parallel zur Oberfläche bieten können. Eine umlaufende Formgebung ist aber aus verschiedenen Gesichtspunkten unter Einschluss der Steifigkeit, der einfachen Handhabung und auch der Formgestaltung vorteilhaft.
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Die komplexere Fenster-Gestaltung der vorliegenden Art mit einem Steg lässt sich natürlich in einem spritzfähigen Kunststoff leichter vorgeben als bei einem Glasfenster. Das im Spritzgussverfahren hergestellte Fenster 2 hat randseitig zwischen den Dichtstreifen 10 und 11 eine größere Dicke, welche die nach außen gerichtete Verzahnungsform ermöglicht. Damit wird aber auch die Richtkante 13 an der Innenseite des Stegs 12 als Übergang zu dem dünnerwandigen Innenbereich des Fensters 2 höher ausgebildet und dient bevorzugt als Richtkante beim Einsetzen in ein Werkzeug. Diese Gestaltungsfreiheit ermöglicht auch die integral angeformten stiftartigen Lichtleiter 5, die mit einer Endfläche beispielsweise dicht über einer Signallampe enden und das Licht dann ohne große Streuverluste und ohne optische Paralaxe bis zur Oberfläche 4 des Fensters leiten.
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In 2 sind die Schnittflächen durch ein Spritzguss-Schalenteil 15 wiedergegeben, das auf dem Schalenteil 1 nach 1 aufbaut und somit die Übernahme der entsprechenden Bezugszeichen aus 1 übernimmt. Dabei ist auch eine Dichtung 16, eingelegt in die Nut 8, zu erkennen.
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Wesentlicher ist allerdings, dass das Spritzguss-Schalenteil 15 mit einer Maske 17 versehen ist, die den Rand des Fensters 2 mit der Nut-Feder-Verzahnung im gesamten umlaufenden Randbereich abdeckt. Diese Maske dient dazu, Beschriftungen, Markierungen, Skalen usw. für ausgesparte Sichtfenster aufzunehmen. Im allgemeinen wird die Maske 17 nicht einfach aus einem umlaufenden, lediglich den Rand des Fensters und den angrenzenden Bereich der angespritzten Schale 3 bedeckenden Rahmen bestehen. Häufiger wird eine Gestaltung der Maske in der Form vorzusehen sein, bei der zu den zu betrachtenden Anzeigen Öffnungen innerhalb der Maske ausgespart und wörtlich und/oder bildlich auf der Maske erläutert sind.
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Die Maske kann aus einer Folie, insbesondere einer Kunststoff- oder Verbundfolie bestehen. Grundsätzlich sind auch Metallfolien hierfür verwendbar. Neben den durch die Maske mit den Öffnungen und Bedruckungen vorzusehenden Informationen dient die Maske aber erheblich dem Schutz der Verbindung zwischen dem Fenster 2 und der angespritzten Schale 3 gegen Witterungseinflüsse. Dabei wird auch und vor allem die Dichtigkeit der formschlüssigen Verzahnung der Fenster 2 und angespritztem Schalenteil 3 in Bezug auf eine regelmäßig erforderte spritzwasergeschützte und staubgeschützte Ausführungsform verbessert. Die Maske wirkt dabei nicht nur einer Zerstörung der Materialien im kritischen Übergangsbereich durch Witterungseinflüsse entgegen, die insbesondere langzeitige Folgen erwarten lässt, sondern liefert auch einen direkten Beitrag zur Abdichtung. Eine solche Maske ist vorzugsweise nach dem Spritzgussvorgang für die Schale 3 durch Kleben aufzubringen, wenngleich ein Anspritzen an das Fenster bei dessen Herstellungsvorgang nach Art eines In-line-Molding der grundsätzlich denkbar wäre. Dies könnte dann auch zu einer unmittelbaren Verbindung von Maske mit dem der angespritzten Schale 3 bei deren Spritzgussformung führen.
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In der Regel wird aber ein nachträgliches Aufkleben der Maske 17 vorzusehen sein, wozu auch im Kunststoffbereich wirksame Kleber wie etwa Acrylat-Kleber zur Verfügung stehen, die sich dauerelastisch auch dichtend in den Verzahnungsbereich zwischen Fenster 2 und angespritzter Schale 3 hineinschmiegen. Eine für die Klebeverbindung besonders vorteilhafte Ausführung sieht eine (gesäuberte und) energetisch aufgeladene Oberfläche des Schalenteils 1 zumindest für den Bereich der Maske 17 vor, der durch eine Plasmaionisierungsbehandlung erzielt wird. In jedem Fall liefert die Abdeckung mit Hilfe der Maske 17 einen wesentlichen Beitrag zur Staubdichtigkeit und zum Spritzwasserschutz des Schalenteils in dem kritischen Fensterbereich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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