DE102005032421A1

DE102005032421A1 - Dekoratives Zierteil und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102005032421A1
Application number: DE200510032421
Authority: DE
Inventors: Alf Dipl.-Ing. Birkenstock
Original assignee: Erbsloeh AG
Current assignee: WKW AG
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2025-07-13
Also published as: DE102005032421B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein dekoratives Zierteil aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper, bei dem ein dünnes Metall-Blechteil den dekorativen Bereich der Oberfläche des Verbundkörpers bildet und ein aus Kunststoff hergestelltes Teil als funktionales Trägerteil des Verbundkörpers dient. Das Zierteil wird durch Hinterspritzen und anschließendes Anodisieren und Verdichten hergestellt und kann damit komplex geformte Konturen besitzen und eine metallisch aussehende Oberfläche aufweisen, die farbig gestaltet ist sowie Muster und Symbole beinhalten kann. Diese Zierteile sind aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit, ihrer UV-Beständigkeit, Kratzfestigkeit und Abriebfestigkeit für Außenbauteile einsetzbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein dekoratives Zierteil bestehend aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper, bei dem ein dünnes Metall-Blechteil den dekorativen Bereich der Oberfläche des Verbundkörpers bildet und ein aus Kunststoff hergestelltes Teil als funktionales Trägerteil des Verbundkörpers dient.

Bekannte Metall-Kunststoff-Verbundkörper werden insbesondere dort eingesetzt, wo ein niedriges Eigengewicht angestrebt wird. Der Spritzgiessprozess ermöglicht dabei die Herstellung komplex geformter Kunststoffteile mit Hinterschneidungen, variablen Wanddicken oder Stegansätzen, so dass ein solches Kunststoffträgerteil verschieden Funktionen des Verbundkörpers übernehmen kann. Hinsichtlich ihres Aussehens erfüllen Kunststoffkörper in der Regel nicht die hohen Anforderungen, die an eine dekorative Oberfläche gestellt werden. Für Zierteile werden Kunststoffkörper daher mit entsprechenden Dekoren an den sichtbaren Oberflächen versehen. So werden beispielsweise beim Spritzgiessen durch Einlegen von bereits dekorierten, umgeformten und beschnittenen Blechhalbzeugen in das Spritzgusswerkzeug dekorative Verbundbauteile hergestellt. Die dekorierten Blechteile bilden am fertigen Bauteil die optische Oberfläche, welche einfarbig, mit Metallic-Effekt, bis hin zu mehrfarbigen Dekoren und mit zusätzlichen Symbolen ausgeführt sein kann. Die Dekorschicht wird durch ein vorheriges Bedrucken des Blechteils erhalten. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, dass die Dekorschicht beim Hinterspritzen leicht beschädigt wird. Darüber hinaus erfüllen bisherige Metall-Kunststoff-Verbundkörper nicht die zusätzlichen Anforderungen hinsichtlich der UV-Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die an Zierteile im Außenbereich, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, gestellt werden.

In der deutschen Patentschrift DE 199 34 545 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Metall-Kunststoff-Verbundteils offenbart. Hierbei wird durch Spritzgiessen ein Formschluss zwischen dem Kunststoff und einer vorbehandelten Metallplatine erzielt. Nachteilig an einem solchen Verfahren ist die unzureichende Verbundfestigkeit zwischen dem Metall und dem Kunststoff und die Notwendigkeit entsprechende Hinterschneidungen für den Formschluss vorzusehen. Darüber hinaus besitzt dieser Metall-Kunststoff-Verbundkörper keine hochdekorative Oberfläche.

Eine hinterschneidungsfreie Ausgestaltung der Verbindung zwischen Metallkomponente und Kunststoffkomponente zeigt die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 46 097 A1 . Hier wird eine Verbindung zwischen Metallkomponente und Kunststoffkomponente mittels eines Haftvermittlers erzielt. Der Haftvermittler wird vor dem Hinterspritzen aufgetragen und durch Erwärmen der Metallkomponente nach dem Spritzgiessen aktiviert. Diese Erwärmung kann mittels Induktion oder Widerstandsheizen erfolgen, z. B. indem das gespritzte Verbundteil dem Spritzgusswerkzeug entnommen wird und durch eine Induktionsspule geführt wird. Dieser Vorgang funktioniert nur reibungslos, wenn bereits eine Formschlussverbindung zwischen dem Blechteil und dem Kunststoffmaterial besteht. Darüber hinaus ist kein Verfahren zur Herstellung eines Zierteils gezeigt.

Zierteile aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper und ein Verfahren zu deren Herstellung werden in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 14 092 A1 beschrieben. Hierzu werden mit einer dekorativen Oberfläche versehene Blechteile, die rückseitig mit einer Kopplungsschicht beschichtet sind, in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und mit einem duroplastischen Kunststoff hinterspritzt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass ausschließlich Zierteile für den Innenbereich erzielt werden können, an die keine hohen Anforderungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit und UV-Beständigkeit gestellt werden können.

Zierteile mit korrosionsbeständigen Oberflächen, die auch eine ausreichende UV-Beständigkeit besitzen, sind bekannt. Dabei handelt es sich um Zierteile aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung, deren Oberfläche einer entsprechenden Oberflächenbehandlung unterzogen wird, nämlich beispielsweise, nach entsprechenden Vorbehandlungen einem elektrolytischen Glänzen und/oder einer anodischen Oxidation, einer elektrolytischen Einfärbung und in jedem Fall einer chemischen Verdichtung. Diese Zierteile werden in der Regel durch Strangpressen hergestellt und durchlaufen mehrere mechanische und chemische Verarbeitungsschritte, was diese Zierteile sehr teuer macht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein preiswertes Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Zierteils zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, Zierteile mit ausreichender UV-Beständigkeit und Korrosionsbeständigkeit für die Anwendung des Zierteile sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich zu erhalten.

Diese Aufgabe wird mit einem Zierteil gemäß Anspruch 1 erfüllt, welches durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 hergestellt wird.

Das dekorative Zierteil besteht dabei aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper, bei dem der dekorativer Bereich der Oberfläche des Verbundkörpers durch ein dünnes, geformtes dekoratives Metall-Blechteil gebildet wird. Zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff besteht eine alterungsbeständige, stoffschlüssige Verbindung. Das aus Kunststoff hergestellte Trägerteil besitzt die für die Funktionen (Befestigung, Verbindung zu anderen Bauteilen) notwendigen Konturen.

Das Metall-Blechteil, welches vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Legierung besteht, besitzt an seiner Außenseite eine Oberfläche, die ein dekoratives, metallisch wirkendes Aussehen aufweist und die verdichtet ist. Das dekorative, metallisch wirkende Aussehen erhält die Außenseite des Metall-Blechteils durch eine chemische Oberflächenbehandlung des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers insbesondere nach dem Hinterspritzen. Eine solche Oberflächenbehandlung kann ein elektrolytisches Glänzen, eine anodische Oxidation, bedarfsweise mit einer anschließenden elektrolytischen Einfärbung und/oder einer Adsorbtionsfärbung, umfassen. Diese Oberflächen werden durch eine Kalt- oder Heißverdichtung gegen Umwelteinflüsse geschützt. Eine solche Oberfläche weist eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit und UV-Beständigkeit für den Einsatz des Zierteils im Außenbereich, beispielsweise als Kraftfahrzeug-Aussenzierteil, auf. Metall-Kunststoff-Verbundteile mit anodisch oxidierten, dekorativen Oberflächenbereichen sind bisher nicht bekannt. Es wurden bereits anodisch vorbehandelte Blechteile einem Spritzgiessprozess zugeführt (JP 2002 302795, WO 2004/055248 A1). Hierbei dient jedoch die Poren aufweisende Oxidschicht der besseren Verankerung und Anbindung des Kunststoffs am Aluminium-Blechteil. Diese Oxidschichten sind nicht verdichtet. Verdichtete Oxidschichten, aber besonders unverdichtete Oxidschichten, überstehen aufgrund der hohen Temperaturen und Drücke beim Spritzgiessen diesen Prozess nicht unbeschadet. Der Einsatz eines anodisch vorbehandelten Blechteils führt daher nicht zu einem als Zierteil verwendbaren Metall-Kunststoff-Verbundkörper.

Zudem wird die Verwendung des Zierteils im Außenbereich dadurch möglich, dass eine alterungsbeständige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff besteht. Diese Verbundfestigkeit zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff wird durch einen wärme- und chemikalienbeständigen Haftvermittler bewirkt. Bei der Verwendung eines Aluminium-Blechteils und bei Einsatz von beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer als wärmebeständigen Kunststoff wird ein Haftvermittlersystem auf Acrylat-Basis bevorzugt.

Das Metall-Blechteil kann aus unterschiedlichen Materialien bestehen, beispielsweise Aluminium, Stahl oder Kupfer. Das Material wird je nach Verwendungszweck und nach Umformgrad für die Herstellung des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers ausgewählt. Bevorzugt werden Aluminium und Aluminium-Legierungen. So kann das Metall-Blechteil aus einer relativ harten AlCuMg-Legierung (2xxx) bzw. AlMn-Legierung (3xxx) oder aus einem relativ weichen Aluminiummaterial (1xxx) bzw. einer AlMgSi-Legierung (6xxx) bzw. AlMg-Legierung (5xxx) oder auch aus einer AlZnMg-Legierung (7xxx) bestehen. Wird der Metall-Kunststoff-Verbundkörper nach dem Eloxieren (anodischen Oxidieren) eingefärbt, beispielsweise durch elektrolytisches Einfärben oder Adsorbtionsfärben, so werden AlMgSi-Legierungen bevorzugt.

Für das Kunststoffteil werden wärmebeständige Kunststoffe ausgewählt, insbesondere Thermoplaste, besonders bevorzugt Mischpolymere aus Acrylnitril-Butadien-Styrol. Dieses Copolymer ist beim Spritzgiessen durch die dort angewendeten Drücke und Temperaturen leicht formbar. Es ist wärmebeständig und damit gegenüber den Oberflächenbehandlungstemperaturen beständig. Zur Angleichung der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoffizienten des Metall-Blechteils und des Kunststoff-Teils im Metall-Kunststoff-Verbundkörper wird dem Copolymer-Granulat vor dem Spritzgiessen ein Anteil von Glasfasern zugesetzt. Dieses Copolymer ist des Weiteren gegenüber den Chemikalien, die bei der chemischen Oberflächenbehandlung des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers verwendet werden, beständig. Insbesondere behält dieser Kunststoff beim Anodisierschritt seine Form bei. Die Oberflächenbehandlungen müssen auf die Art des Kunststoffs eingestellt sein, so ist beispielsweise die Art der Verdichtung (heiss, kalt) auf den verwendeten Kunststoff abzustimmen.

In gleicher Weise wie der Kunststoff muss auch der Haftvermittler chemikalienbeständig sein. Darüber hinaus muss der Haftvermittler auf die Fügepartner abgestimmt sein und sicherstellen, dass der Verbund zwischen Kunststoff und Metall alterungsbeständig ist. Es kommen verschiedene wärmeaktivierbare Haftvermittler bzw. Klebstoffe in Frage. Nachweislich haben sich Haftvermittler auf der Basis von Acrylat für solche Anwendungen bewährt.

Die Außenseite des Metall-Blechteils kann neben einer glänzenden oder eingefärbten Oberfläche, erzeugt durch die Oberflächenbehandlung nach dem Spritzgiessen, auch auf andere Weise zusätzlich dekoriert sein, nämlich durch mechanisches Aufrauen, Bürsten, Schleifen, Polieren oder Einbringen von Vertiefungen bzw. Erhöhungen, die einen Schriftzug oder ein Muster darstellen. Die Aufrauung der Außenseite des Metall-Blechteils kann vor dem Hinterspritzen, beispielsweise durch Anwendung Sandstrahlen erfolgen. In gleicher Weise können einerseits Vertiefungen bzw. Erhöhungen durch Prägen oder Dessinieren vor der Beschichtung des Metall-Blechteils mit dem Haftvermittler in das Blechteil eingebracht werden. Andererseits ist es jedoch auch möglich, die Vertiefungen bzw. Erhöhungen während des Hinterspritzens einzubringen. Dazu muss die entsprechende Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges, an die das Blechteil beim Hinterspritzen gedrückt wird, entsprechende komplementäre Erhöhungen bzw. Vertiefungen aufweisen.

Je nach Anwendungszweck ist das Metall-Blechteil des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers ein planares, ein zweidimensional geformtes bzw. ein dreidimensional geformtes Blechteil. Wird das Blechteil für den Metall-Kunststoff-Verbundkörper umgeformt, was vor oder während des Hinterspritzens erfolgen kann, so werden vorzugsweise Metall-Blechteile mit einer Dicke von 0,2 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 0,6 mm, verwendet. Geringere Dicken des Metall-Blechteils < 0,2 mm, sogenannte Metallfolien, werden ausschließlich für Metall-Kunststoff-Verbundkörper eingesetzt, die für den Innenbereich vorgesehen werden, beispielsweise als Zierteile im Kraftfahrzeuginnenraum, als Zierteile und Blenden für elektronische Geräte oder Haushaltsgeräte, da für diese eine geringere Oxidschichtdicke ausreicht. Für Zierteile im Außenbereich des Kraftfahrzeugs sind solche Zierteile mit Metallfolien nicht geeignet, da beim Eloxieren ein Durchoxidieren der Metallfolie auftreten kann. Aus diesem Grunde werden für diese Zierteile Blechteile mit einer etwas größeren Dicke > 0,2 mm verwendet. Der Einsatz von Blechteilen mit Dicken > 1 mm wird für Metall-Kunststoff- Verbundkörper vorgesehen, bei denen das Metall-Blechteil nicht oder nur geringfügig umgeformt werden muss.
Das vorbeschriebene, dekorative Zierteil, bestehend aus einem Kunststoff-Metall-Verbundkörper, wird auf folgende Weise hergestellt. Entsprechend dem Anwendungszweck als Kraftfahrzeug-Außenzierteil, Kraftfahrzeug-Innenzierteil, dekoratives Zierteil oder Blende für elektronische Geräte, Haushaltsgeräte oder andere Geräte bzw. Verkleidungen, wird ein Metall-Blechteil aus einem entsprechenden Material ausgewählt, das Blechteil mechanisch und/oder chemisch vorbehandelt und ein entsprechender Zuschnitt hergestellt. Die chemische Vorbehandlung des Blechteils kann beispielsweise Reinigen und Entfetten beinhalten, um insbesondere die Oberfläche der Innenseite des Blechteils für die Beschichtung mit dem Haftvermittler vorzubereiten. Des Weiteren kann das Blechteil mechanisch Verarbeitungsschritten unterzogen werden, um gewünschte Oberflächendesigns für die Außenseite des Blechteils zu erzielen. So kann diese Außenseite des Blechteils mechanisch aufgeraut, gebürstet, geschliffen, poliert werden, eine Prägung erhalten oder es wird ein dessiniertes Blechteil benutzt. Bedarfsweise kann das Blechteil vorgeformt werden, beispielsweise durch Biegen, Tiefziehen oder medienunterstüzte Umformungsprozesse.
Nach der Vorbehandlung des Blechteils wird dieses Blechteil auf seiner Innenseite gleichmäßig mit dem wärmeaktivbaren Haftvermittler benetzt. Dieser Haftvermittler wird vor dem Spritzgiessprozess durch Wärmeeinwirkung aktiviert.
Das Planare oder vorgeformte Blechteil wird in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt. Die mit dem Haftvermittler benetzte Innenseite des Blechteils zeigt dabei in Richtung des zu füllenden Formhohlraums des Werkzeuges. Die Außenseite eines geformten Blechteils liegt an einer Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges an. Bei Planaren oder noch nicht endgültig ausgeformten Blechteilen weist die Außenseite beim Einlegen in Richtung der Formhälfte, an die das Blechteil beim Hinterspritzen dann angedrückt wird. Das Blechteil ist durch die Wärmeeinwirkung bei der Aktivierung des Haftvermittlers vorgewärmt, kann im Bedarfsfall einer weiteren Vorwärmung unterzogen werden. Die Wärmeeinbringung erhöht das Umformvermögen des Blechteils.
Der Kunststoff wird in das Spritzgusswerkzeug eingespritzt, füllt den Formhohlraum aus und drückt gegebenenfalls das noch nicht an der Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges anliegende Blechteil in die gewünschte Form. Beim Spritzgiessen bildet sich also das Kunststoff-Trägerteil des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers und wird durch die Reaktion des wärmeaktivierbaren Haftvermittlers bei den herrschenden Temperaturbedingungen eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kunststoff und Blechteil erzielt. Gleichzeitig kann bedarfsweise eine Umformung des planaren oder noch nicht in die endgültige Form gebrachten Blechteils erfolgen.
Das Metall-Kunststoff-Verbundteil wird nach dem Abkühlen dem Werkzeug entnommen und gegebenenfalls Blechteilüberstände entfernt. Anschließend wird das Verbundteil einer chemischen Oberflächenbehandlung zugeführt, die ein anodisches Glänzen und/oder anodisches Oxidieren und/oder Färbeverfahren und in jedem Fall einen Verdichtungsschritt umfasst. Ein anodisches Glänzen wird insbesondere bei Blechteilen aus Aluminiumglänzlegierungen (1xxx-Legierung) zur Erzielung eines besonders hohen Glanzeffektes vorgesehen. Um die Glanzwirkung dauerhaft zu erhalten, wird ein Anodisierschritt angeschlossen. Zierteile mit Blechteilen aus anderen Aluminiumlegierungen werden ebenfalls einer anodischen Oxidation unterzogen. Die anodische Oxidation kann in verschiedenen Elektrolyten, mit unterschiedlichen Stromarten und unter verschiedenen Arbeitsbedingungen durchgeführt werden. Diese Verfahrensbedingungen sind bekannt und müssen daher hier nicht näher ausgeführt werden. Bei der anodischen Oxidation erhält das Blechteil eine poröse Deckschicht. Die Schichtdicke dieser porösen Deckschicht ist abhängig von den Anodisierbedingungen. Für Zierteile, die der Außenatmosphäre ausgesetzt werden, müssen Schichtdicken von mindestens 20 μm und für andere Zierteile mindestens 10 μm vorgesehen werden. Wird ein Färbeverfahren angeschlossen, können Farbstoffe (anorganische, organische, Metalle) in den Poren, nämlich den Porengrund oder an den Porenwänden, der porösen Deckschicht ein- oder abgelagert werden. Das Einfärben kann dabei durch Tauchen, elektrolytisches Einfärben, Adsorbtionsfärben oder durch ein Mehrstufenverfahren erfolgen. Alle Oxdidschichten müssen zum Schutz einer Verdichtung unterzogen werden. Dies kann eine Kalt-, Warm-, Heißverdichtung oder eine mehrstufige Verdichtung sein. Während der vorbeschriebenen Oberflächenbehandlung reagiert der Haftvermittler aus, d.h. die letzten reaktiven Zentren des Haftvermittlers gehen eine Reaktion ein, so dass der Haftverbund anschließend durch weitere vergleichbare Temperatureinflüsse nicht angreifbar ist.
Durch das vorbeschriebene Verfahren wird ein dekoratives Zierteil aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper erhalten, bei dem das dünne Metall-Blechteil den dekorativen Bereich der Oberfläche darstellt und das Kunststoff-Teil als funktionales Trägerteil dient. Die dekorative Oberfläche wurde dabei durch eine Vorbehandlung des Blechteils vor dem Hinterspritzen (Strahlen, Bürsten, Schleifen, Polieren, Reinigen) und eine Oberflächenbehandlung nach der Herstellung des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers, nämlich Glänzen, Anodisieren, Färben und Verdichten erzielt. Besitzt das Metall-Blechteil an seiner Außenseite Erhöhungen oder Vertiefungen in Form eines Schriftzuges oder Musters, können diese bereits vor der Beschichtung mit Haftvermittler in das Metall-Blechteil eingebracht werden, beispielsweise durch Prägen oder Dessinieren. Solche Erhöhungen oder Vertiefungen können jedoch auch während des Hinterspritzens in das Metall-Blechteil eingeformt werden, wenn die Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges entsprechende Einformungen besitzt. Feine Schriftzüge lassen sich vorteilhafterweise nach der chemischen Oberflächenbehandlung vorsehen. Wird durch die chemische Oberflächenbehandlung eine gefärbte Oxidschicht erhalten, lässt sich mittels eines Lasers ein Schriftzug in diese Oxidschicht einbringen, wobei der Laser entweder den Farbstoff an den Stellen des vorzusehenden Schriftzuges verbrennt oder eine chemische Umwandlung des Farbstoffes an diesen Stellen bewirkt. Zum Schutz der Oberfläche des Blechteils sollte der Metall-Kunststoff-Verbundkörper anschließend einer weiteren Verdichtung unterzogen werden.
Die Form des dekorativen Zierteils, bestehend aus einem dünnen Metall-Blechteil und dem Kunststoff-Trägerteil, wird im wesentlichen durch den Spritzgiessprozess erzeugt, zumindest das Kunststoffteil wird bei diesem Prozess gebildet. Wie bereits oben beschrieben, kann beim Spritzgiessen gleichzeitig ein Blechteil umgeformt werden. Durch die Ausbreitung des warmen Kunststoffs im Formhohlraum wird das Umformvermögen des Blechteils gefördert. Das vorher planare oder vorgeformte Blechteil legt sich an eine Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges an und erhält eine komplementäre Form zu der Form der Formhälfte des Spritzgusswerkzeuges. Dieser Umformvorgang kann bereits beim Schließen des Spritzgusswerkzeuges beginnen, in dem das Blechteil bereits in Richtung der Formhälfte gedrückt wird, an die es sich später während des Spritzgiessens vollständig anlegt. Für diese Umformung des Blechteils beim Hinterspritzen ist ein hoher Umformgrad erforderlich. Dieser Umformgrad wird durch die Dehnung des Werkstoffs eingestellt. Entweder erbringt der Ausgangswerkstoff die erforderlichen Dehnwerte oder es muss ein Glühprozess des Blechteils vor der Beschichtung mit Haftvermittler erfolgen, um das notwendige Umformvermögen einzustellen. Des Weiteren muss die Blechwandstärke auf den entsprechenden Umformprozess abgestimmt werden. Bei hohen Umformgraden sind Wandstärken < 1 mm bevorzugt.
Das dekorative Zierteil, bestehend aus einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper, besitzt eine alterungsbeständige, stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff. Diese Klebeverbindung wird mittels eines Haftvermittlers erzielt, der auf die Innenseite des Metall-Blechteils gleichmäßig aufgetragen wird und vor dem Hinterspritzen aktiviert wird. Diese Aktivierung erfolgt für eine definierte Zeit bei Temperaturen unterhalb der Reaktionstemperatur des Haftvermittlers. Hierbei bestimmt das jeweilige Haftvermittlungssystem die Temperatur- und Halteparameter. Die Aktivierung wird entweder direkt im Spritzgusswerkzeug vorgenommen, beispielsweise mittels eines IR-Strahlers oder aber das beschichtete Metall-Blechteil wird vor dem Einlegen in das Spritzgusswerkzeug durch einen Umluftofen geführt. In diesem Fall muss die Zuführung des erwärmten Blechteils in das Spritzgusswerkzeug zügig vorgenommen werden. Eine Reaktion des Haftvermittlers zur Entstehung der stoffschlüssigen Verbindung erfolgt erst beim Hinterspritzen. Auf Grund der kurzen Verweilzeit im Spritzgusswerkzeug und dem sich rasch anschließenden Abkühlen des Metall-Kunststoff-Verbundkörpers zum Entnehmen des Verbundkörpers aus dem Werkzeug, wird diese Reaktion in der Regel nicht beendet. Diese Reaktion des Haftvermittlers wird jedoch bei der nachfolgenden chemischen Oberflächenbehandlung beendet, so dass eine stoffschlüssige Verbindung entsteht und nicht durch Alterung ein Versagen des Haftverbundes (Adhäsionsbruch) eintreten kann. Darüber hinaus ist es im Bedarfsfall möglich neben einer stoffschlüssigen Verbindung beim Hinterspritzen zusätzlich eine Formschlussverbindung zu bilden.
Durch das vorgenannte Verfahren werden hochdekorative, preiswerte Zierteile erhalten, die aufgrund ihrer Korrosionsbeständigkeit, ihrer UV-Beständigkeit, Kratzfestigkeit und Abriebfestigkeit für Außenbauteile eingesetzt werden können. Die Zierteile können komplex geformte Konturen besitzen und eine metallisch aussehende Oberfläche aufweisen, die farbig gestaltet ist sowie Muster und Symbole beinhalten kann.

Claims

Dekoratives Zierteil bestehend aus einem Kunststoff-Metall-Verbundkörper, bei dem ein dünnes Metall-Blechteil den dekorativen Bereich der Oberfläche des Verbundkörpers bildet und ein aus Kunststoff hergestelltes Teil als funktionales Trägerteil des Verbundkörpers dient, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Blechteil aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist, dessen Innenseite mit dem Kunststoff-Trägerteil verbunden ist und dessen Außenseite eine Oberfläche besitzt, die ein dekoratives, metallisch wirkendes Aussehen aufweist und verdichtet ist, das Kunststoffteil aus einem wärmebeständigen Kunststoff besteht und eine alterungsbeständige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff besteht, die durch Aktivierung eines wärme- und chemikalienbeständigen Haftvermittlers vor dem Hinterspritzen und durch Reaktion des Haftvermittlers beim Herstellen des Verbundes durch Hinterspritzen sowie durch Reaktion des Haftvermittlers bei der nachfolgenden chemischen Oberflächenbehandlung bewirkt worden ist.
Dekoratives Zierteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Blechteil aus einer relativ harten AlCuMg-Legierung (2xxx) bzw. AlMn-Legierung (3xxx) oder aus einer relativ weichen Aluminium-Legierung (1xxx) bzw. AlMgSi-Legierung (6xxx) bzw. AlMg-Legierung (5xxx) oder aus einer AlZnMg-Legierung (7xxx) besteht.
Dekoratives Zierteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Metall-Blechteils mechanisch aufgerauht, gebürstet, geschliffen, poliert ist oder Vertiefungen bzw. Erhöhungen besitzt, die einen Schriftzug oder ein Muster bilden.
Dekoratives Zierteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in das Metall-Blechteil eingebrachte Muster ein Prägemuster oder ein Dessinmuster ist.
Dekoratives Zierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Blechteil ein planares Blechteil oder ein in eine zwei- oder dreidimensionale Form gebrachtes Blechteil ist.
Dekoratives Zierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil eine Dicke von 0,2 bis 1 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 0,6 mm, aufweist.
Dekoratives Zierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff-Metall-Verbundkörper chemisch behandelt worden ist, wodurch das Blechteil eine geglänzte und/oder anodisch oxidierte und/oder gefärbte und kalt und/oder heißverdichtete äußere Oberfläche aufweist.
Dekoratives Zierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil aus einem Thermoplasten, vorzugsweise aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, mit Gewichtsanteilen an Glasfasern besteht.
Dekoratives Zierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die alterungsbeständige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoff mittels eines wärmeaktivierbarer Haftvermittlers, vorzugsweise mittels eines Haftvermittlers auf Acrylat-Basis, bewirkt worden ist.
Verfahren zum Herstellen eines dekorativen Zierteils durch Hinterspritzen eines mit Haftvermittler beschichteten Metall-Blechteils mit einem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass – der beim Hinterspritzen gebildete Metall-Kunststoff-Verbundkörper anschließend einer chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird, wobei die Außenseite des Metall-Blechteils eine Oberfläche erhält, die ein dekoratives, metallisch wirkendes Aussehen aufweist und verdichtet ist und – wobei eine alterungsbeständige Verbindung zwischen dem Metall-Blechteil und dem Kunststoffteil durch Aktivierung des Haftvermittlers mittels Wärmeeinwirkung vor dem Hinterspritzen und Reaktion des Haftvermittlers beim Hinterspritzen und Reaktion des Haftvermittlers bei der chemischen Oberflächenbehandlung bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – ein planares oder vorgeformtes Blechteil auf seiner einen Seite, der Innenseite, mit einem wärmeaktivierbaren Haftvermittler benetzt wird, – das Blechteil so in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt wird, dass die benetzte Innenseite des Blechteils in Richtung des zu füllenden Formhohlraumes des Werkzeuges zeigt, – das Spritzgusswerkzeug geschlossen wird und anschließend bei hohen Spritzdrücken und hohen Temperaturen Kunststoff in den Formhohlraum gespritzt wird, wobei gleichzeitig eine Umformung des Blechteils, eine Bildung eines Kunststoffteils sowie eine Verbindungsbildung zwischen Blechteil und Kunststoffteil zu einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper erfolgt, – der Metall-Kunststoff-Verbundkörper dem Spritzgusswerkzeug entnommen wird und – der Metall-Kunststoff-Verbundkörper anschließend einer chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass – ein geformtes Blechteil auf seiner einen Seite, der Innenseite, mit einem wärmeaktivierbaren Haftvermittler benetzt wird, – das Blechteil so in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt wird, dass die benetzte Innenseite des Blechteils in Richtung des zu füllenden Formhohlraumes des Werkzeuges zeigt und die Außenseite des Blechteils an einer Formhälfte anliegt, – das Spritzgusswerkzeug geschlossen wird und anschließend bei hohen Spritzdrücken und hohen Temperaturen Kunststoff in den Formhohlraum gespritzt wird, wobei eine Bildung eines Kunststoffteils sowie eine Verbindungsbildung zwischen Blechteil und Kunststoffteil zu einem Metall-Kunststoff-Verbundkörper erfolgt, – der Metall-Kunststoff-Verbundkörper dem Spritzgusswerkzeug entnommen wird und – der Metall-Kunststoff-Verbundkörper anschließend einer chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall-Blechteil aus Aluminium und/oder einer Aluminiumlegierung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Beschichtung mit Haftvermittler das Metall-Blechteil auf seiner Außenseite mechanisch und/oder chemisch vorbehandelt und zugeschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberfläche der Außenseite des Metall-Blechteils Vertiefungen eingebracht werden, die einen Schriftzug oder ein Muster bilden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass durch Prägen oder Dessinwalzen in die Oberfläche der Außenseite des Metall-Blechteils das Muster eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Außenseite des Metall-Blechteils gebürstet, geschliffen, aufgeraut und/oder poliert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass des Metall-Blechteils einem Reinigungs-, Entfettungs- und/oder Beizverfahren unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall-Blechteil seine zur Umformung im Spritzgusswerkzeug notwendigen Dehnungswerte durch einen Glühprozess vor der Beschichtung mit Haftvermittler erhält.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall-Blechteil mit einer glatten Außen- und Innenseite eingesetzt wird und bei der Einspritzung des Kunststoffes das glatte Blechteil neben der Formgebung zusätzlich Vertiefungen bzw. Erhöhungen auf seinen Oberflächen erhält, die ein Muster oder einen Schriftzug darstellen.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformung des ebenen Metall-Blechteils mit dem Schließen des Spritzgusswerkzeuges beginnt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff Thermoplaste, vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Copolymere, eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kunststoff vor dem Einspritzen in das Spritzgusswerkzeug ein Anteil an Glasfasern zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler vor der Kunststoffeinspritzung aktiviert wird, indem unmittelbar vor dem Einlegen in das Spritzgusswerkzeug das mit Haftvermittler auf der Innenseite benetzte Blechteil in einem Umwälzofen erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler vor der Kunststoffeinspritzung aktiviert wird, indem das mit Haftvermittler auf der Innenseite benetzte Blechteil im Spritzgusswerkzeug vor dem Schließen des Spritzgusswerkzeuges mittels eines IR-Strahlers erwärmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein wärmebeständiger und chemikalienbeständiger Haftvermittler eingesetzt wird, vorzugsweise ein Haftvermittler auf Acrylat-Basis.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler sowohl während der anodischen Oxidation und/oder elektrolytischen Färbung als auch während der Verdichtung des Aluminium-Kunststoff-Verbundkörpers weiterreagiert und eine alterungsbeständige Verbindung im Aluminium-Kunststoff-Verbundkörper bewirkt.