-
Die
Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Kunststoffkörper
mit einem mit einer metallischen Beschichtungssubstanz beschichteten
Oberflächenbereich und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
-
Bauteile
mit einem Kunststoffkörper wie Bedienelemente von Betätigungsflächen,
z. B. in Fahrzeugen, werden häufig wenigstens teilweise
metallisch beschichtet, beispielsweise um sie optisch aufzuwerten,
mit Symbolen zu versehen oder ihre Oberfläche widerstandsfähiger
zu machen.
-
Aus
US 20040227688 A1 ist
ein Bauteil bekannt, das unter anderem aus einem mit Metall beschichteten,
elektrisch leitfähigen Material besteht, welches sich aus
Harz und elektrisch leitfähigen Stoffen zusammensetzt.
Ferner ist aus
US
20040227688 A1 ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils
bekannt.
-
Aus
US 20060222824 A1 ist
ein mehrfarbiges, aus Harz geformtes Bauteil für mobile
Geräte bekannt, das aus verschiedenen Harztypen gebildet wird.
Dabei sind verschiedene voneinander getrennte Bereiche einer Oberfläche
des Bauteils mit de gleichen oder verschiedenen Metallen beschichtet.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bauteil mit
einem Kunststoffkörper anzugeben, der zumindest teilweise
metallisch beschichtet ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Bauteils anzugeben.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauteil
mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und ein Verfahren mit
den im Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das
erfindungsgemäße Bauteil weist einen Kunststoffkörper
auf, der aus elektrisch isolierendem Kunststoff besteht und einen
mit einer metallischen Beschichtungssubstanz beschichteten Oberflächenbereich
aufweist. In den Kunststoffkörper ist für jeden zusammenhängenden
Teilbereich des beschichteten Oberflächenbereiches ein
diesem Teilbereich zugeordnetes elektrisch leitfähiges
Kontaktelement eingelassen. Jedes Kontaktelement ist an einem ersten Ende
mit der metallischen Beschichtungssubstanz des jeweiligen Teilbereiches
elektrisch leitend verbunden, verläuft von diesem Teilbereich
durch den Kunststoffkörper zu einer Rückseite
des Bauteils und ist dort an einem zweiten Ende elektrisch kontaktierbar.
-
Jeder
zusammenhängende Teilbereich des metallisch beschichteten
Oberflächenbereiches kann somit vorteilhaft einzeln über
das zweite Ende des ihm zugeordneten Kontaktelementes elektrisch
kontaktiert werden. Dadurch kann jedes Kontaktelement beispielsweise
elektrische Signale von einem ihm zugeordneten Bereich der metallischen
Oberflächenschicht zu einem mit seinem zweiten Ende elektrisch verbundenen
elektronischen System leiten. Unter anderem können zwei
metallisch beschichtete Felder nebeneinander angeordnet und einzeln
kontaktiert werden, so dass ein Schaltkreis durch gleichzeitiges Berühren
beider Felder mit einem Finger geschlossen wird. Auf diese Weise
können berührungsempfindliche Schaltelemente realisiert
werden.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Bauteils wird dessen Kunststoffkörper
durch Spritzgießen aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff
hergestellt und der mit der metallischen Beschichtungssubstanz zu
beschichtende Oberflächenbereich des Kunststoffkörpers
galvanisierbar gemacht. Dabei werden die Kontaktelemente bei dem
Spritzgießen in den Kunststoffkörper eingebracht,
so dass jedes Kontaktelement an seinem ersten Ende den ihm zugeordneten
Teilbereich des zu beschichtenden Oberflächenbereiches des
Kunststoffkörpers berührt. Die metallische Beschichtungssubstanz
wird durch ein Galvanisieren des mit den Kontaktelementen versehenen
Kunststoffkörpers aufgebracht, wobei an jedes Kontaktelement über
dessen zweites Ende eine elektrische Spannung gelegt wird.
-
Dadurch,
dass das Kontaktelement an seinem ersten Ende den ihm zugeordneten
Teilbereich des zu beschichtenden Oberflächenbereiches
berührt, ist es nach dem Galvanisierbarmachen dieses Bereiches
elektrisch leitend mit ihm verbunden. Dadurch kann über
das zweite Ende des Kontaktelementes eine elektrische Spannung an
diesen Bereich gelegt werden. Beim Galvanisieren des Kunststoffkörpers
wird auf diese Weise jeweils eine Spannung an die zu beschichtenden
Oberflächenbereiche gelegt. Dadurch werden nur diese Bereiche
der Oberfläche des Kunststoffkörpers galvanisiert
und somit die Oberfläche selektiv metallisch beschichtet.
-
Gegenüber
herkömmlichen Galvanisierungsverfahren, bei denen ein Oberflächenbereich eines
Kunststoffkörpers metallisch beschichtet wird, vereinfacht
und verbessert das erfindungsgemäße Verfahren
die elektrische Kontaktierung des zu beschichtenden Oberflächenbereiches.
Insbesondere erfordert das erfindungsgemäße Verfahren
keine elektrischen Stromstege, die zur elektrischen Kontaktierung
des zu beschichtenden Oberflächenbereiches zu diesem Bereich
gelegt werden müssen. Dadurch werden Ausschusszahlen bei
der Herstellung von Bauteilen reduziert, die bei herkömmlichen
Galvanisierungsverfahren durch Fehlbelegung infolge von durchgebrannten
Stromstegen entstehen.
-
Der
Wegfall von Stromstegen erhöht außerdem die Flexibilität
der Anordnung metallisch beschichteter Teile einer Oberfläche.
Dadurch nimmt die gestalterische Freiheit bei der Beschichtung der Oberfläche
vorteilhaft zu. Bei der Verwendung von transluzentem Kunststoff
können ferner Bauteile erzeugt werden, die hinterleuchtet
werden können, so dass auf der Oberfläche der
Bauteile beispielsweise nachts leuchtende Symbole gezeigt werden
können, ohne dass zur Fertigung verwendete Stromstege sichtbar
werden. Dadurch kann die Wertanmutung von erfindungsgemäß hergestellten
Bedienelementen deutlich gesteigert werden. Bei einer geschickten Anordnung
der Kontaktelemente können zudem mittels eines Werkzeuges
mehrere Symbolvarianten erzeugt werden.
-
Insgesamt
wird durch die Erfindung somit eine Erhöhung der Funktionalität,
Wertanmutung und Gestaltungsvielfalt von galvanisierten Bauteilen
ermöglicht und der Fertigungsprozess derartiger Bauteile
verbessert.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden
anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen
beschrieben. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und
zeigen in:
-
1 schematisch
ein erfindungsgemäßes Bauteil in einer Schnittdarstellung,
-
2 einen
Ausschnitt eines Schnittes durch einen Kunststoffkörper
eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einem in
den Kunststoffkörper eingelassenen Kontaktelement,
-
3 einen
Warnblinkschalter in einer perspektivischen Schnittdarstellung,
und
-
4 einen
Heckscheibenheizungsschalter in einer perspektivischen Draufsicht.
-
Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
-
1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Bauteil 1 in einer
schematischen Schnittdarstellung. Das Bauteil 1 weist einen
Kunststoffkörper 2 aus einem elektrisch isolierenden
Kunststoff auf. Der Kunststoffkörper 2 weist einen
mit einer metallischen Beschichtungssubstanz 4 beschichteten
Oberflächenbereich 3 auf, der sich aus zwei voneinander
getrennten Teilbereichen 3.1, 3.2 zusammensetzt.
-
In
den Kunststoffkörper 2 sind zwei gleichartig ausgebildete
elektrisch leitfähige Kontaktelemente 5.1, 5.2,
auch Pins genannt, eingelassen, die vorzugsweise aus Edelstahl bestehen.
Dabei ist ein erstes Kontaktelement 5.1 einem ersten Teilbereich 3.1 des
Oberflächenbereiches 3 zugeordnet und schließt an
einem ersten Ende 6 bündig mit dem ersten Teilbereich 3.1 ab.
Das zweite Kontaktelement 5.2 ist dem zweiten Teilbereich 3.2 des
Oberflächenbereiches 3 zugeordnet und schließt
an seinem ersten Ende 6 bündig mit dem zweiten
Teilbereich 3.2 ab.
-
Jedes
der Kontaktelemente 5.1, 5.2 ist ferner an seinem
ersten Ende 6 elektrisch leitend mit der metallischen Beschichtungssubstanz 4 des
ihm zugeordneten Teilbereiches 3.1, 3.2 des Oberflächenbereiches 3 verbunden
und verläuft von diesem Teilbereich 3.1, 3.2 durch
den Kunststoffkörper 2 zu einer Rückseite 7 des
Bauteils 1, wo es aus dem Kunststoffkörper 2 heraus
ragt, so dass es an einem zweiten Ende 8 elektrisch kontaktierbar
ist.
-
Die
Kontaktelemente 5.1, 5.2 sind im Wesentlichen
stabförmig ausgebildet, wobei sie im durch den Kunststoffkörper 2 verlaufenden
Bereich jeweils eine Verengung 9 ihres Querschnittes aufweisen.
Diese Verengungen 9 verankern die Kontaktelemente 5.1, 5.2 in
dem Kunststoffkörper 2 und wirken somit vorteilhaft
einem Herausrutschen der Kontaktelemente 5.1, 5.2 aus
dem Kunststoffkörper 2 entgegen.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
eines Bauteils 1 wird der Kunststoffkörper 2 aus
dem elektrisch isolierenden Kunststoff spritzgegossen, wobei gleichzeitig
die Kontaktelemente 5.1, 5.2 in den Kunststoffkörper 2 derart
eingebracht werden, dass jedes Kontaktelement 5.1, 5.2 an
seinem ersten Ende 6 den ihm zugeordneten Teilbereich 3.1, 3.2 des
zu beschichtenden Oberflächenbereiches 3 berührt.
-
Die
Beschichtung des Oberflächenbereiches 3 mit der
metallischen Beschichtungssubstanz 4 erfolgt durch einen
Galvanisierungsprozess. Da der Kunststoffkörper 2 aus
elektrisch isolierendem Kunststoff besteht, werden zunächst
die Teilbereiche 3.1, 3.2 des zu beschichtenden
Oberflächenbereiches 3 für den eigentlichen
Galvanisierprozess aktiviert, d. h. galvanisierbar gemacht. Dazu
werden auf die Teilbereiche 3.1, 3.2 elektrisch
leitfähige Partikel, vorzugsweise Kupfer- und/oder Nickelpartikel,
aufgebracht, so dass die Teilbereiche 3.1, 3.2 elektrisch leitfähig
und damit für den eigentlichen Galvanisierprozess aktiviert
werden.
-
Für
eine derartige Aktivierung der Teilbereiche 3.1, 3.2 eignen
sich verschiedene auf dem Gebiet der Kunststoffgalvanisierung bereits
bekannte Verfahren. Bei vielen dieser Verfahren werden die zu aktivierenden
Teilbereiche 3.1, 3.2 zunächst aufgeraut.
Die aufgerauten Teilbereiche 3.1, 3.2 werden anschließend
häufig außenstromlos vernickelt oder verkupfert,
indem zunächst in die aufgerauten Teilbereiche 3.1, 3.2 Palladiumkeime
eingelagert werden, an denen sich dann in einem chemischen Nickel- oder
Kupferbad Nickel oder Kupfer anlagert.
-
Dabei
können die zu aktivierenden Teilbereiche 3.1, 3.2 auf
verschiedene Weisen aufgeraut werden. In einem dazu verwendbaren
bekannten Verfahren wird beispielsweise zunächst der mit
den Kontaktelementen 5.1, 5.2 versehene Kunststoffkörper 2 lackiert.
Anschließend wird der Lack von den Teilbereichen 3.1, 3.2 abgetragen.
Die lackfreien Teilbereiche 3.1, 3.2 werden dann
chemisch durch Beizen aufgeraut. Von den noch lackierten Oberflächenbereichen kann
schließlich optional der Lack ebenfalls abgetragen werden.
Anstelle einer Lackierung der nicht aufzurauenden Oberflächenbereiche
können diese auch mittels einer Maskentechnik abgedeckt
werden.
-
Alternativ
können die Teilbereiche 3.1, 3.2 beispielsweise
durch Laserbestrahlung aufgeraut werden.
-
Nach
der Aktivierung der Teilbereiche 3.1, 3.2 wird
die metallische Beschichtungssubstanz 4 durch einen Galvanisierungsprozess
auf den Oberflächenbereich 3 aufgebracht. Dazu
wird an jedes Kontaktelement 5.1, 5.2 eine elektrische
Spannung gelegt, indem das zweite Ende 8 des Kontaktelementes 5.1, 5.2 über
einen elektrischen Kontakt 10.1, 10.2 mit einer
nicht dargestellten elektrischen Spannungsquelle elektrisch verbunden
wird.
-
Da
die Kontaktelemente 5.1, 5.2 an ihrem ersten Ende 6 jeweils
einen der aktivierten Teilbereiche 3.1, 3.2 berühren,
wird dadurch auch eine elektrische Spannung an die aktivierten Teilbereiche 3.1, 3.2 gelegt.
Beim Galvanisierungsprozess lagert sich durch die anliegende elektrische
Spannung metallische Beschichtungssubstanz 4 an den aktivierten Teilbereichen 3.1, 3.2 und
den an der Vorderseite 11 des Bauteils 1 liegenden
Oberflächen 12.1, 12.2 der Kontaktelemente 5.1, 5.2 ab,
während die übrigen Bereiche der Oberfläche
der Vorderseite 11 des Bauteils 1 unbeschichtet
bleiben, da sie nicht für das Galvanisieren aktiviert wurden.
-
2 zeigt
einen Ausschnitt eines Schnittes durch einen Kunststoffkörper 2 eines
erfindungsgemäßen Bauteils 1 mit einem
in den Kunststoffkörper 2 eingelassenen elektrisch
leitfähigen Kontaktelement 5.1. Zur Verankerung
in dem Kunststoffkörper 2 weist das Kontaktelement 5.1 in
seinem in dem Kunststoffkörper 2 verlaufenden
Bereich eine Verengung 9 seines Querschnittes auf. Das
Kontaktelement 5.1 schließt an der Vorderseite 11 des
Bauteils 1 bündig mit der Oberfläche
des Kunststoffkörpers 2 ab und ragt an der Rückseite 7 des
Bauteils 1 aus dem Kunststoffkörper 2 heraus.
-
3 zeigt
ein als Warnblinkschalter 1.1 ausgestaltetes erfindungsgemäßes
Bauteil 1 in einer perspektivischen Schnittdarstellung.
-
Der
Warnblinkschalter 1.1 weist einen Kunststoffkörper 2 auf
und ist auf seiner Vorderseite 11 teilweise mit metallischer
Beschichtungssubstanz 4 derart beschichtet, dass die beschichtete
Fläche aus zwei dreieckigen Rahmen besteht, die zusammen ein
Warnblinkschaltersymbol bilden. Dabei ist die einen ersten dieser
Rahmen bildende metallische Beschichtungssubstanz 4 mit
einem ersten Kontaktelement 5.1 elektrisch verbunden, das,
wie oben anhand der 1 beschrieben, in den Kunststoffkörper 2 eingelassen
ist und an der Rückseite 7 des Warnblinkschalters 1.1 aus
dem Kunststoffkörper 2 heraus ragt. Entsprechend
ist die einen zweiten dieser Rahmen bildende metallische Beschichtungssubstanz 4 mit
einem zweiten Kontaktelement 5.2 elektrisch verbunden,
das ebenfalls in den Kunststoffkörper 2 eingelassen
ist und an der Rückseite 7 des Warnblinkschalters 1.1 aus
ihm heraus ragt.
-
Vorzugsweise
besteht der Kunststoffkörper 2 des Warnblinkschalters 1.1 aus
einem transluzenten Kunststoff. Dies hat den Vorteil, dass er durch
Hinterleuchten nachts beleuchtet werden und somit von einem Bediener
nachts besser wahrgenommen werden kann.
-
Ferner
sind die Kontaktelemente 5.1, 5.2 in diesem Ausführungsbeispiel
bevorzugt über ihre zweiten Enden 8 an einen elektrischen
Schaltkreis angeschlossen, so dass der Schaltkreis durch gleichzeitiges
Berühren der beiden dreieckigen Rahmen des Warnblinkschaltersymbols
mit einem Finger geschlossen wird. Auf diese Weise kann ein Warnblinklicht
durch Berühren des Warnblinkschalters 1.1 eingeschaltet
werden.
-
4 zeigt
ein als Heckscheibenheizungsschalter 1.2 ausgestaltetes
erfindungsgemäßes Bauteil 1 in einer
perspektivischen Draufsicht.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel weist die Vorderseite 11 des
Heckscheibenheizungsschalters 1.2 ein aus metallischer
Beschichtungssubstanz 4 gebildetes Heckscheibenheizungsschaltersymbol
auf.
-
Auch
in diesem Ausführungsbeispiel ist der Kunststoffkörper 2 des
Heckscheibenheizungsschalters 1.2 bevorzugt transluzent
ausgeführt, so dass der Heckscheibenheizungsschalter 1.2 bei
Nacht durch Hinterleuchten besser wahrgenommen werden kann.
-
- 1
- Bauteil
- 1.1
- Warnblinkschalter
- 1.2
- Heckscheibenheizungsschalter
- 2
- Kunststoffkörper
- 3
- Oberflächenbereich
- 3.1,
3.2
- Teilbereiche
- 4
- Beschichtungssubstanz
- 5.1,
5.2
- Kontaktelemente
- 6
- erstes
Ende eines Kontaktelementes
- 7
- Rückseite
eines Bauteils
- 8
- zweites
Ende eines Kontaktelementes
- 9
- Verengung
- 10.1,
10.2
- elektrischer
Kontakt
- 11
- Vorderseite
eines Bauteils
- 12.1,
12.2
- Oberflächen
von Kontaktelementen
-
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
-
- - US 20040227688
A1 [0003, 0003]
- - US 20060222824 A1 [0004]