CH695623A5 - Kunststoffbauteil sowie Verfahren zur Herstellung desselben. - Google Patents

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Description

CH 695 623 A5
Beschreibung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffbauteil mit einem Grundkörper und mit einer Folie aus einem durchsichtigen oder zumindest durchscheinenden Material, wobei diese Folie zumindest teilweise die Oberfläche des Grundkörpers darstellt, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
[0002] Solche Kunststoffbauteile sind bekannt. Sie werden oft durch sogenanntes Folienhinterspritzen hergestellt. In diesem Verfahren wird ein meistens bereits beispielsweise durch Hohlprägen umgeformtes, dekoriertes und beschnittenes Folienhalbzeug in das Werkzeug einer Spritzgiessmaschine gelegt. Hiernach wird dieses Halbzeug im Werkzeug mit einem Kunststoff hinterspritzt. Durch dieses Verfahren kann man Erzeugnisse erhalten, deren Oberfläche beispielsweise komplex gekrümmt ist, wobei diese Oberfläche zudem noch mehrfarbig, flächig und dauerhaft dekoriert ist. Wenn eine solche Ausführung eines Bauteiles beispielsweise auch in der Dunkelheit ersichtlich sein soll, dann muss man eine äussere Lichtquelle benützen, welche gegen die Frontseite des Bauteiles hin gerichtet ist. Dies kann unter bestimmten Bedingungen recht umständlich und/oder einschränkend sein.
[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, diese sowie noch weitere Nachteile des Standes der Technik zu beheben.
[0004] Diese Aufgabe wird beim Kunststoffbauteil der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definiert ist.
[0005] Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in einem vertikalen Schnitt den vorliegenden Kunststoffbauteil,
Fig. 2 in einem vertikalen Schnitt ein Werkzeug zur Herstellung des Bauteiles gemäss Fig. 1 und Fig. 3 in einer Frontansicht den vorliegenden Bauteil, welcher als ein Stoppschild ausgeführt ist.
[0006] Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem vorliegenden Kunststoffbauteil in einem vertikalen Schnitt. Dieser Kunststoffbauteil weist einen Grundkörper 1 auf, welcher aus einem Kunststoff ist. Es ist von Vorteil, wenn dieser Kunststoff derart ist, dass er sich in einem Spritzgiessprozess verarbeiten lässt.
[0007] Der Kunststoffbauteil weist ferner eine Folie 2 auf, welche der Aussenseite des Grundkörpers 1 zugeordnet ist, und zwar derart, dass sie mit dem Grundkörper 1 einstückig ist. Im dargestellten Fall, welcher nur einen Ab- bzw. Ausschnitt aus dem fertigen Kunststoffbauteil zeigt, überdeckt die Folie 2 einen Abschnitt der Oberfläche des Grundkörpers 1. Die Folie 2 ist im vorliegenden Fall aus einem Material, welches durchsichtig oder zumindest durchscheinend ist. Kunststoffe, welche für die Herstellung solcher Folien 2 geeignet sind, sind allgemein bekannt. An dieser Stelle kann beispielsweise Makrolfolie genannt werden.
[0008] Die dargestellte Folie 2 ist geprägt, und zwar hohlgeprägt. Eine so umgeformte Folie 2 weist Erhebungen 3 und Vertiefungen 4 auf, wobei die Erhebungen 3 oberhalb der ursprünglichen Ebene der Folie 2 liegen können. Die Vertiefungen 4 können unterhalb der ursprünglichen Ebene der Folie 2 liegen. Bei einer anderen Ausführung der umgeformten Folie 2 können die sich in einem Abstand voneinander befindlichen diskreten Erhebungen 3 so hoch sein, dass die Bereiche zwischen den Erhebungen 3 als Vertiefungen 4 betrachtet werden können. Dies kann bei einem der Beispiele für die Herstellung des vorliegenden Bauteiles von Bedeutung sein. Die Dicke jener Abschnitte der Folie 2, welche sich im Bereich der jeweiligen Erhebung 3 und der jeweiligen Vertiefung 4 befinden, ist im Wesentlichen dieselbe wie die Dicke der durch die Hohlprägung nicht verformten Abschnitte 5 der Folie 2. Im Prinzip kann die Folie 2 auch durch Massivprägung oder durch ein anders formgebendes Verfahren umgeformt werden.
[0009] Die Folie 2 kann mit zweidimensionalen Motiven versehen sein, beispielsweise mit Symbolen, Bildern usw. Diese Motive befinden sich mit Vorteil an der Innen- bzw. Hinterseite, d.h. an der dem Grundkörper 1 des Bauteiles zugewandten Seite der Folie 2. Denn durch eine solche Anordnung der Motive sind diese beispielsweise gegen Abrieb und sonstige negativen Einflüssen durch das aussen liegende Material der Folie 2 geschützt. Zur Erzielung besonderer Effekte kann auch eine Mehrschichtfolie benützt werden usw.
[0010] Der Kunststoffbauteil weist ferner eine Lumineszenzvorrichtung 10 auf, welche im dargestellten Fall eine Elektro-lumineszenz-Vorrichtung ist. Im Nachstehenden wird diese Vorrichtung auch nur EL-Vorrichtung 10 genannt. Diese EL-Vorrichtung 10 ist zwischen dem Grundkörper 1 und der Folie 2 angeordnet. Die EL-Vorrichtung weist zwei flächenhafte Elektroden 11 und 12 auf, welche sich in einem Abstand voneinander befinden. Ein Dielektrikum 13 ist zwischen den Elektroden 11 und 12 angeordnet. Dieses Dielektrikum ist derart, dass es leuchten kann, wenn eine Spannung an die Elektroden 11 und 12 der EL-Vorrichtung angelegt wird.
[0011] Im dargestellten Fall umfasst der Kunststoffbauteil auch eine Quelle 15, welche an die Elektroden 11 und 12 der Elektrolumineszenz-Vorrichtung 10 angeschlossen ist und welche die Elektrolumineszenz-Vorrichtung 10 mit elektrischer Energie speisen kann. Zu dieser Quelle 15 gehört ein elektronischer Teil, nämlich ein Wandler 16, welcher eine verhältnismässig niedrige Gleichspannung von beispielsweise 12 V in eine für den Betrieb der EL-Vorrichtung 10 erforderliche und verhältnismässig hohe Wechselspannung umwandelt. Dieser Wandler 16 ist im dargestellten Fall im Kunststoff des
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Grundkörpers 1 eingelassen. Sonst kann die Energiequelle 15 bzw. der Wandler 16 im Grundkörper 1 des Kunststoffbauteiles nur teilweise eingelassen sein oder dieser kann als eine vom Kunststoffbauteil unabhängige Einheit vorliegen. Von der Rückseite des Wandlers 16 stehen im dargestellten Fall zwei Pins 17 und 18 ab, welche aus dem Material des Grundkörpers 1 teilweise ragen. An die aus dem Grundkörper 1 ragenden Abschnitte der Pins 17 und 18 können die Pole einer Gleichspannungsquelle, z.B. eines Akkumulators (nicht dargestellt) angeschlossen sein.
[0012] Im Inneren des Grundkörpers 1 sind Leiter 21 und 22 schematisch angedeutet, welche sich zwischen dem Wandler 16 und der EL-Vorrichtung 10 erstrecken. Das eine Ende des jeweiligen Verbindungsleiters 21 bzw. 22 ist an den Wandler 16 angeschlossen. Das andere Ende des jeweiligen Verbindungsleiters 21 bzw. 22 ist an eine der Elektroden 11 bzw. 12 der EL-Vorrichtung 10 elektrisch leitend angeschlossen. Der Verlauf und der Anschluss der Verbindungsleiter 21 und 22 an die jeweilige Elektrode 11 bzw. 12 werden in jedem Anwendungsfall den bei diesem Anwendungsfall herrschenden Umständen angepasst und deswegen genügt es, dass diese Leiter 21 und 22 in Fig. 1 und 2 bloss angedeutet sind. Im dargestellten Fall ist der erste Verbindungsleiter 22 an die äussere Elektrode 11 der EL-Vorrichtung 10 angeschlossen. Der zweite Verbindungsleiter 21 ist an die innenliegende Elektrode 12 der EL-Vorrichtung 10 angeschlossen. Die flächenhaften Elektroden 11 und 12 der EL-Vorrichtung 10 erstrecken sich über jenen Bereich des Grundkörpers 1 des Kunststoffbauteiles, welcher Licht abstrahlen soll.
[0013] Die dargestellte EL-Vorrichtung 10 ist ähnlich bzw. gleich wie die Folie 2 geprägt, und zwar hohlgeprägt. Eine so umgeformte EL-Vorrichtung 10 weist Erhebungen 23 und Vertiefungen 24 auf, wobei die Erhebungen 23 oberhalb der ursprünglichen Ebene der EL-Vorrichtung 10 liegen. Die Vertiefungen 24 liegen unterhalb der ursprünglichen Ebene der EL-Vorrichtung 10. Die Dicke jener Abschnitte der EL-Vorrichtung 10, welche sich im Bereich der jeweiligen Erhebung 23 und der jeweiligen Vertiefung 24 befinden, ist im Wesentlichen dieselbe wie die Dicke der durch die Hohlprägung nicht verformten Abschnitte 25 der EL-Vorrichtung 10. Im Prinzip kann die EL-Vorrichtung 10 der umgeformten Folie 2 auch in ihrem ursprünglichen, d.h. planen Zustand zugeordnet sein. Hierbei ist es zweckdienlich, wenn die EL-Vorrichtung 10 der dem Grundkörper 1 zugewandten Fläche der Folie 2, d.h. zwischen dieser Folie 2 und dem Grundkörper 1 angeordnet ist.
[0014] Fig. 2 zeigt ein Werkzeug 30, in welchem die in Fig. 1 gezeigte EL-Vorrichtung 10 durch Hinterspritzen hergestellt werden kann. Dieses Werkzeug 30 hat einen Unterteil 31 und einen Oberteil 32, welche aufeinander passen und welche in einer an sich bekannten Weise zueinander beispielsweise schwenkbar oder geradlinig verschiebbar geführt werden, wenn dieses Werkzeug 30 geöffnet und geschlossen werden soll. Im unteren Formteil 31 befindet sich ein erster Gesenkeinsatz 33 und im oberen Formteil 32 befindet sich ein zweiter Gesenkeinsatz 34. Der Verlauf der Oberfläche der Höhlung im jeweiligen Gesenkeinsatz 33 bzw. 34 entspricht dem Verlauf der gewünschten Oberfläche jener Hälfte des Kunststoffbauteiles, welche durch den betreffenden Gesenkeinsatz 33 bzw. 34 hergestellt werden soll.
[0015] Im Zusammenhang mit Fig. 1 ist der Verlauf der Oberflächen der Folie 2 bereits beschrieben. Der Verlauf der Oberfläche der Höhlung im oberen Gesenkeinsatz 34 muss dem Verlauf der äusseren Oberfläche der Folie 2 entsprechen. Der Verlauf der Oberfläche der Höhlung im unteren Gesenkeinsatz 33 ist im vorliegenden Fall etwas willkürlich gewählt worden, weil der Grundkörper 1 vor allem als Träger des Systems aus der Folie 2 und der EL-Vorrichtung 10 dienen soll.
[0016] Die Folie 2 wird vor dem Einlegen in die Spritzgiessform 30 geprägt. Im dargestellten Fall ist die Umformung der Folie 2 durch Hohlprägen erreicht worden. Auch die Lumineszenzvorrichtung 10 wird vor dem Einlegen in die Spritzgiessform geprägt. Dabei erhält die EL-Vorrichtung 10 eine derartige Form, dass die vorspringenden Bereiche 23 der Lumineszenzvorrichtung 10 im Hohlraum der vorspringenden Bereiche 3 der Folie 2 Platz finden können, und dass die vertieften Bereiche 4 der Folie 2 im Hohlraum der vertieften Bereiche 24 der Lumineszenzvorrichtung 10 Platz finden können. Es ist jedoch auch eine Ausführung des vorliegenden Bauteiles denkbar, bei der die Lumineszenzvorrichtung 10 unverformt der Innenseite der Folie zugeordnet ist. Oder die Form der Lumineszenzvorrichtung 10 kann der Form der Folie 2 nur in groben Zügen folgen.
[0017] Im auf die Prägung folgenden Schritt wird die Lumineszenzvorrichtung 10 der Innen- bzw. Hinterseite der Folie 2 zugeordnet und so werden sie zusammen in die Höhlung des oberen Gesenkes 34 im geöffneten Werkzeug 30 gelegt. Hiernach wird das Werkzeug 30 geschlossen und durch eine Öffnung 35 im Werkzeug 30, welche ungefähr auf der Höhe der Trennebene 36 des Werkzeuges 30 liegt, Kunststoff hinter die EL-Vorrichtung 10 gespritzt. Nach dem Öffnen des Werkzeuges 30 liegt dann das Produkt gemäss Fig. 1 vor.
[0018] Beim Herstellen dieses Bauteiles kann man jedoch auch so vorgehen, dass die Folie 2 und dann die EL-Vorrichtung 10 einzeln und nacheinander in das Werkzeug 30 eingelegt werden. Zunächst wird die Folie in die Höhlung des oberen Gesenkes 34 gelegt, dann wird die EL-Vorrichtung 10 auf diese Folie 2 gelegt und erst dann wird die EL-Vorrichtung 10 hinterspritzt.
[0019] Man kann bei der Herstellung des vorliegenden Bauteiles auch in der folgenden Weise vorgehen. Zunächst wird die Folie 2 bereitgestellt. Dies bedeutet, dass die Folie 2 zunächst in ihrer unverformten, d.h. praktisch planen Form vorliegt. Wenn erforderlich oder gewünscht, dann wird die Folie 2 in diesem Zustand mit Motiven versehen werden, gefärbt usw. Diese Folie 2 dient im Weiteren als Trägermaterial für die EL- Vorrichtung 10.
[0020] Auf einer der Grossflächen dieses Trägermaterials 2 wird jetzt eine erste Schicht abgelagert, welche aus einem elektrisch leitenden Material ist. Dieses Material kann ein metallisches Material oder ein leitender Kunststoff sein. Diese Schicht stellt die erste Elektrode 11 der EL-Vorrichtung 10 dar. Auf diese Elektrodenschicht 11 wird eine weitere Schicht 13
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aufgetragen, welche aus dem bereits genannten dielektrischen Material ist. Auf der freien Oberfläche dieser dielektrischen Schicht 13 wird schliesslich eine dritte Schicht abgelagert. Diese dritte Schicht ist wiederum aus einem elektrisch leitenden Material und sie stellt die dem Inneren des Kunststoffbauteiles zugewandte Elektrode 12 der EL-Vorrichtung 10 dar. Ein solches Paket 45, in welchem die EL-Vorrichtung 10 auf der Folie 2 fest haftet, wird jetzt tiefgezogen bzw. wie dargelegt geprägt.
[0021] Wenn der Kunststoffbauteil gemäss Fig. 1 hergestellt wird, dann wird jetzt die Speisequelle 15 dem Paket 45 zugeordnet. Dabei geht es vor allem darum, dass der eine Verbindungsleiter 21 beispielsweise mit der ersten Elektrode 11 und der zweite Verbindungsleiter 22 mit der anderen Elektrode 12 der EL-Vorrichtung 10 verbunden wird. Nachdem die Lage des elektronischen Blocks 16 gegenüber dem Paket 45 fixiert worden ist, wird das Paket 45 in das Werkzeug 30, ähnlich wie vorstehend beschrieben, gelegt und mit dem Kunststoff 1 hinterspritzt.
[0022] Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Anwendung des vorliegenden Kunststoffbauteiles. Ein Stoppschild kann als ein solcher Kunststoffbauteil ausgeführt sein. Der achteckige Mittelteil 40 dieses Schildes, welcher mit dem Wort STOP versehen und bekanntlich rot ist, kann aus der Folie 2 sein. Diese kann rot sein und an deren Hinterseite derselben befindet sich die EL-Vorrichtung 10. Das Wort STOP stellt das zweidimensionale Motiv des Kunststoffbauteiles dar. Die EL-Vorrichtung 10 ist nur dieser Folie 2 zugeordnet und somit nicht dem Rest 41 der quadratischen Fläche des Schildes. Die Pins 17 und 18 der EL-Vorrichtung 10 sind an einen Sensor (nicht dargestellt) angeschlossen, welcher die Geschwindigkeit von herannahenden Fahrzeugen misst. Falls die Geschwindigkeit des Fahrzeuges in einem vorgegebenen Abstand vom STOP-Schild nicht gebührend herabgesetzt wird, so veranlasst der Sensor in einer an sich bekannten Weise, dass elektrische Energie über die Pins 17 und 18 dem STOP-Schild intermittierend zugeführt wird. Dies hat zur Folge, dass das Stoppzeichen beginnt zu blinken, um den Fahrer daran zu erinnern, dass er die Geschwindigkeit seines Fahrzeuges herabsetzen soll.

Claims (11)

Patentansprüche
1. Kunststoffbauteil mit einem Grundkörper (1) und mit einer Folie (2) aus einem durchsichtigen oder zumindest durchscheinenden Material, wobei diese Folie zumindest teilweise die Oberfläche des Grundkörpers darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lumineszenzvorrichtung (10) vorgesehen ist.
2. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzvorrichtung (10) eine Elektrolumineszenz-Vorrichtung ist und dass sich diese Vorrichtung zwischen der Folie (2) und dem Grundkörper (1) befindet.
3. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) zwei flächenhafte Elektroden (11,12) aufweist, welche sich in einem Abstand voneinander befinden, dass sich ein Dielektrikum (13) zwischen den Elektroden befindet, dass dieses Dielektrikum derart ist, dass es leuchten kann, wenn eine Spannung an die Elektroden angelegt ist, dass die Folie (2) der Aussenseite einer der Elektroden der Elektrolu-mineszenz-Vorrichtung (10) zugeordnet ist und dass die andere Elektrode der Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) dem Grundkörper zugeordnet ist.
4. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) eine Quelle (15) umfasst, welche an die Elektroden (11,12) der Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) angeschlossen ist und welche die Elektrolumineszenz-Vorrichtung mit elektrischer Energie versorgen kann.
5. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (15) einen Wandler (16) umfasst, welcher eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt, dass der Ausgang dieses Wandlers an die Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) angeschlossen ist und dass der Wandler (16) zumindest teilweise im Material des Grundkörpers (1) des Kunststoffbauteiles eingelassen ist.
6. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (2) mit Motiven versehen ist und/ oder dass die Folie (2) geprägt, insbesondere hohlgeprägt ist.
7. Kunststoffbauteil nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolumineszenz-Vorrichtung (10) geprägt, insbesondere hohlgeprägt ist.
8. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffbauteiles nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Folie (2) direkt die Lumineszenzvorrichtung (10) in einem mehrschichtigen Verfahren aufgetragen wird, dass ein solches Paket (45) aus den genannten Schichten (2, 10) tiefgezogen bzw. geprägt wird und dass dieses Paket (45) in ein Werkzeug (30) gelegt und mit dem Kunststoff (1) hinterspritzt wird.
9. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffbauteiles nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lumineszenzvorrichtung (10) auf die dem Inneren des Bauteiles zugewandte Oberfläche der Folie (2) gelegt wird, dass diese zwei Bestandteile des Kunststoffbauteiles zusammen in eine der Hälften (32) eines Spritzgiesswerkzeuges (30) gelegt werden, derart, dass die gegliederte Aussenseite der Folie in den Vertiefungen der Werkzeughälfte (32) liegt, und dass die Lumineszenzvorrichtung (10) mit Kunststoff (1) hinterspritzt wird.
10. Verfahren zur Herstellung des Kunststoffbauteiles nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (2) in eine der Hälften (32) eines Spritzgiesswerkzeuges (30) gelegt wird, dass die Lumineszenzvorrichtung (10) auf die
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von der Werkzeughälfte (32) abgewandte Oberfläche der Folie (2) gelegt wird und dass die Lumineszenzvorrichtung (10) mit Kunststoff (1) hinterspritzt wird.
11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einlegen in die Spritzgussform die Folie (2) oder/und die Lumineszenzvorrichtung (10) geprägt, insbesondere hohlgeprägt werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102014203000A1 (de) * 2014-02-19 2015-08-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines mit Licht durchstrahlbaren Verkleidungsteils sowie ein Leucht- und Verkleidungsteil

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