DE10032559A1 - Kunststoffformteil mit einer Armierung sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Ein Kunststoffformteil (10), insbesondere Fahrzeuganbauteil an Fahrzeugkarosserien (11) steht im Gebrauchszustand mit einer Armierung (13) ind Wirkverbindung und ist auf seiner Oberfläche (10a) mit einer Beschichtung versehen. Dadurch, dass die Armierung (13) als elektrisch leitfähiges Element so angeordnet ist, dass die Beschichtung elektrostatisch aufbringbar ist, kann die als Splitterschutz eingesetzte Armierung gleichzeitig als Hilfsmittel für eine elektrostatische Beschichtung ohne zusätzliche leitfähige Schicht genutzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffformteil, insbesondere eine Fahrzeuganbauteil an Karosserien, mit einer Armierung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruches 6.

Stand der Technik

Kunststoffe, wie sie insbesondere im Fahrzeugbau mehr und mehr zur Gewichtseinsparung eingesetzt werden, sind grundsätzlich spröde Werkstoffe, die im Falle eines Crashs auch zum Splittern neigen. Um die damit für die Verkehrsteilnehmer verbundenen Gefahren zu vermindern, wird bisher versucht, die Splitter für den Fall der Fälle mit einem aufgeklebten, textilen Gewebe als Armierung zu binden. Dies geschieht z. B. im "New Bettle".

Andererseits müssen derartige Fahrzeuganbauteile meist schon aus ästhetischen Gründen mit einer äußerlichen Beschichtung, also einer Lackierung versehen werden. Dies erfolgt bisher meist gesondert von der restlichen Karosserie in Lackieranlagen. Die Teile werden dann bei 80°C getrocknet und in der Montage an die Karosserie montiert. Das Beschichten der Teile erfolgt durch pneumatischen Lackauftrag, wobei es keine Rolle spielt, aus welchem Material das zu beschichtende Teil besteht. Der Lack wird ausschließlich mechanisch (durch Druckluftzerstäubung) auf das Trägermaterial aufgebracht. Der Nachteil bei diesem Verfahren ist der schlechte Wirkungsgrad, da ca. 60% bis 70% des verspritzten Lacks nicht auf dem Werkstück landen, sondern als Overspray verloren gehen. Zudem besteht die Gefahr, dass Farbunterschiede zwischen den getrennt voneinander lackierten Teilen auftreten.

Bei der alternativen elektrostatischen Beschichtung wird der Lack nach Verlassen des Sprühorgans - der Zerstäuber - durch Hochspannung typischerweise im Bereich von 60 bis 80 kV elektrisch negativ aufgeladen. Das zu beschichtende Teil bildet den anderen, geerdeten Teil der Spannungsquelle. Dadurch bildet sich ein elektrisches Feld zwischen ionisiertem Lacknebel und Karosserie aus. Die Lackpartikel werden nun entlang der Feldlinien dieses Felds aufgrund der Coulombschen Kräfte zur Karosserie geführt. Der Wirkungsgrad wird dadurch im Vergleich zur pneumatischen Beschichtung erheblich verbessert.

Das elektrostatische Beschichten kann allerdings nur dann funktionieren, wenn das zu beschichtende Teil elektrisch leitfähig ist. Dies ist bei der Verwendung von Kunststoffteilen nicht der Fall. Daher wird bei der Beschichtung von nicht leitenden Teilen vor der eigentlichen Lackierung durch die elektrostatische Anlage eine zusätzliche, elektrisch leitfähige Schicht pneumatisch aufgebracht. Dies erfolgt bisher z. B. durch Zusatz von z. B. Graphit. Diese leitfähige Schicht, die auch Leitprimer genannt wird, kann sowohl vom Zulieferer als auch vom Fahrzeughersteller aufgetragen werden. Wird diese Schicht vom Zulieferer aufgebracht, erhöht sich der Preis eines jeden Teils unmittelbar. Wird sie vom Fahrzeughersteller aufgebracht, erhöhen sich die Produktionskosten insbesondere durch zusätzliches Personal und/oder zusätzliche Anlagen.

Zusammenfassung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die zur Sicherheit erforderliche Armierung gleichzeitig als Hilfsmittel für eine elektrostatische Beschichtung ohne zusätzliche leitfähige Schicht zu nutzen.

Diese Aufgabe wird durch ein Kunststoffformteil mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren zu dessen Herstellung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst.

Die Armierung ist jetzt zugleich ein elektrisch leitfähiges Element, das der Beschichtungsanlage auch bei dem Kunststoffformteil eine elektrische Leitfähigkeit "vortäuscht" und damit die elektrostatische online-Beschichtung bzw. Lackierung ermöglicht. Die elektrostatische Lackierung arbeitet damit im großen und ganzen ähnlich wie bei der Lackierung von Ganzmetall-Teilen bzw. Metallkarosserien, unabhängig ob Grundierung, Basecoat oder Clearcoat aufgetragen wird. Auch entfallen die bisher möglichen Colour-Matching-Probleme. Auf einen gesonderten Lackier-Arbeitsgang kann damit ebenso verzichtet werden wie auf einen Leitprimerauftrag, so dass die Herstellung günstiger wird. Gleichzeitig schützt die Armierung im Beschädigungs- oder Crash-Fall vor Verletzungen.

Es kommt dabei nicht darauf an, wie und wo im Formteil das elektrisch leitfähige Element angebracht wird. Es kann nach der Formgebung oberflächlich angebracht werden oder als Einlegeteil im Formgebungsprozess dem Kunststoffteil zugeführt werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Kunststoffformteil mit einer Metallfolie als Armierung,

Fig. 2 ein Kunststoffformteil mit einer eingelegten Armierung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine Karosserie 11, die über eine Erdung 12 geerdet ist und an der als zu Kunststoffformteil 10 ein Kotflügel vorgesehen ist. Erkennbar ist das auf der Innenseite 10b des Kotflügels als Metallfolie oder Metallgitter 13 angeordnete leitfähige Element. Wenngleich im folgenden die Erfindung anhand dieses Ausführungsbeispiels, also anhand einer Fahrzeugkarosserie mit daran angebautem Kotflügel als zu beschichtendem Teil erläutert wird, versteht sich von selbst, dass auch andere Teile auch außerhalb des Kfz-Bereichs mit einem derartigen Verfahren elektrostatisch beschichtet werden können. Darüber hinaus kann das Kunststoffformteil 10 selbst oder über einen Tragkörper geerdet sein, so dass der Anbau an der Fahrzeugkarosserie nicht zwingend erforderlich ist.

Das Kunststoffformteil 10 ist ein Fahrzeuganbauteil an Fahrzeugkarosserien 11 wie z. B. Kotflügel, Stoßstangen, Türen, Motorhauben oder Kofferraumdeckel, das im Gebrauchszustand mit einer Armierung 13 in Wirkverbindung steht und auf seiner Oberfläche 10a mit einer Beschichtung versehen ist. Die Armierung hat zunächst die Aufgabe einer Versteifung des Kunststoffs auch dann zu gewährleisten, wenn dieser z. B. bei einem Crash splittern sollte. Die Splitter werden damit im Verbund gehalten. Gleichzeitig ist die Armierung 13 aber auch als elektrisch leitfähiges Element so angeordnet, dass die Beschichtung in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage automatisch aufbringbar ist. Um nämlich diese Kunststoffformteile 10 beschichten bzw. lackieren zu können, muss vor dem Einbringen in die Beschichtungsanlage ihre elektrische Leitfähigkeit erst geschaffen und/oder zumindest erhöht werden. Das geschieht durch die Auf- oder Einbringung des leitfähigen Elements als Armierung. Wird das Kunststoffformteil über diese Armierung geerdet, können beim elektrostatischen Beschichten die Coulombschen Kräfte "getäuscht" werden. Durch die Anordnung des leitfähigen Elements hinter der Oberfläche wird die Oberfläche 10a beschichtet, wie dies bei Ganzmetallteilen oder metallischen Karosserien der Fall ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem leitfähigen Element um eine metallische Fläche, die etwa der Kontur des Kunststoffformteils 10 entspricht. Grundsätzlich kommt es jedoch nicht darauf an, aus welchem Material das leitfähige Element besteht, sofern lediglich sichergestellt ist, dass durch seine Anordnung das Vorliegen eines elektrisch leitfähigen Teils vorgetäuscht wird.

Das vorzugsweise metallische, elektrisch leitfähige Element kann mit dem Kunststoff des Kunststoffformteils 10 einen Verbundwerkstoff bilden, genau so gut kann jedoch erst nach der Formgebung des Kunststoffformteils dieses mit dem elektrisch leitfähigen Element beschichtet werden. In Fig. 1 ist das leitfähige Element eine Metallfolie oder ein Metallgitter, das vorzugsweise auf der der Oberfläche 10a gegenüberliegenden Innenseite 10b des Kunststoffformteils 10 aufgebracht ist. Auch die Metallfolie kann als Gitterfolie ausgebildet sein, da es für die die Funktionsweise der elektrostatischen Beschichtung lediglich auf die Materialmenge an leitfähigem Material und damit z. B. auf die Maschenweite des Gitters und die prozentualen Hinterlegung (mehr als 70%) der zu beschichtenden Oberfläche 10a ankommt. Die Metallfolie kann innenseitig an das Kunststoffteil 10 aufgeklebt oder auflackiert sein. Vorzugsweise handelt es sich um eine aluminisierte oder matallisierte Folie wie z. B. eine Aluminium/Kunststofffolie. Alternativ kann das leitfähige Element, z. B. ein Metallgitter auch zumindest teilweise in das Kunststoffteil 10 eingebettet sein, wie dies Fig. 2 verdeutlicht.

Die Herstellung eines derart beschichtbaren Kunststoffformteils 10 erfolgt dadurch, dass das Kunststoffformteil 10 mit einer elektrisch leitfähigen Armierung 13 versehen wird, die bei weiteren Verfahrenschritten zugleich die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffformteils 10 für eine elektrostatische Beschichtung erhöht. Vorzugsweise wird die metallische Armierung 13 bei der Formgebung des Kunststoffformteils 10 diesem zugeordnet wird, wenngleich eine Metallfolie auch noch erst kurz vor dem Lackiervorgang aufgebracht, also z. B. aufgeklebt werden kann. Für eine weitestgehende Automatisierung ist jedoch der Anbringung der Metallfolie oder des Metallgitters bei oder gar während der Formgebung der Vorzug zu geben. Die Armierung 13 wird so z. B. als Metallfolie oder Metallgitter mit dem Kunststoffformteil 10 verklebt oder auf diese aufgetragen, was vorzugsweise in der Form beim Formgebungsprozess geschieht.

Alternativ kann zur Herstellung eines Kunststoffformteils gemäss Fig. 2 die Armierung 13 beim Formgebungsverfahren des Kunststoffformteils 10 als Einlegeteil in die Form eingebracht werden und anschließend z. B. umspritzt werden.

Die Beschichtung selbst kann dann mit üblichen Lacken und Grundierungen in einer elektrostatischen Beschichtungsanlage erfolgen, wobei die Wirksamkeit des leitfähigen Elements unabhängig von vorausgehenden Arbeitsschritten bei allen Arbeitsschritten, also beim Aufbringen von Grundierung, Basecoat oder Clearcoat gleichermaßen wirksam bleibt.

Claims (9)

1. Kunststoffformteil (10), insbesondere Fahrzeuganbauteil an Fahrzeugkarosserien (11), das im Gebrauchszustand mit einer Armierung (13) in Wirkverbindung steht und auf seiner Oberfläche (10a) mit einer Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (13) als elektrisch leitfähiges Element so angeordnet ist, dass die Beschichtung elektrostatisch aufbringbar ist.

2. Kunststoffformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische, elektrisch leitfähige Element mit dem Kunststoff des Kunststoffformteils (10) einen Verbundwerkstoff bildet.

3. Kunststoffformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element eine bzw. ein vorzugsweise auf der der Oberfläche (10a) gegenüberliegenden Innenseite (10b) des Kunststoffformteils (10) aufgebrachte Metallfolie bzw. Metallgitter ist.

4. Kunststoffformteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie eine innenseitig an das Kunststoffteil (10) aufgeklebte oder auflackierte, aluminisierte oder metallisierte Folie ist.

5. Kunststoffformteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leitfähige Element zumindest teilweise in das Kunststoffteil (10) eingebettet ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines beschichtbaren Kunststoffformteils nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffformteil (10) mit einer elektrisch leitfähigen Armierung (13) versehen wird, die bei weiteren Verfahrenschritten zugleich die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffformteils (10) für eine elektrostatische Beschichtung erhöht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Armierung (13) bei der Formgebung des Kunststoffformteils (10) diesem zugeordnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (13) als Metallfolie oder Metallgitter mit dem Kunststoffformteil (10) verklebt oder auf diese aufgetragen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Armierung (13) beim Formgebungsverfahren des Kunststoffformteils (10) als Einlegeteil in die Form eingebracht wird.