DE102009013447A1

DE102009013447A1 - Spritzguss-Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Bauteilen sowie Kunststoff-Bauteil als Gehäuseabdeckung

Info

Publication number: DE102009013447A1
Application number: DE200910013447
Authority: DE
Inventors: Karsten Simshäuser; Helmut Fischer; Ingo Höfner
Original assignee: KUNSTSTOFF und ELEKTROTECHNIK; KUNSTSTOFF- und ELEKTROTECHNIK GmbH; Rafi GmbH and Co KG
Current assignee: KUNSTSTOFF und ELEKTROTECHNIK; KUNSTSTOFF- und ELEKTROTECHNIK GmbH; Rafi GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Bei einem Spritzguss-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen (1) aus Kunststoff, insbesondere von Gehäuseabdeckungen für elektrisch zu steuernde Geräte, soll durch dieses auf möglichst kostengünstige Weise und mit einfachen technischen Hilfsmitteln, eine in die Wand (2) des Bauteils (1) eingeformte Symbolik zur Betriebssteuerung von Schaltern oder von elektrischen Geräten zur Verfügung gestellt sein, wobei das die in die Wand (2) des Bauteils (1) eingeformte Symbolik ausschließlich dann von außen sichtbar ist, wenn dies vom Benutzer gewünscht wird, und wobei gleichzeitig die Oberflächenstruktur der Gehäuseabdeckung durch die eingearbeitete Symbolik nicht beeinträchtigt ist. Die wird durch den Verfahrensschritt: - Einprägen einer oder mehrerer Vertiefungen (11) in eine Wand (2) des Bauteils (1), bevor die Molekularstruktur des Bauteils (1) ausgehärtet ist, die von der Innenseite (6) in Richtung der Außenseite (3) des Bauteils (1) verlaufen, bei gleichzeitiger Erzeugung von einer oder mehrerer Linien (17) in die Oberfläche (16) der Vertiefung (11), wodurch durch die Linien (17) in Alleinstellung oder gemeinsam ein Symbol, eine Zahl, ein Buchstabe oder ein Wort gebildet ist bzw. sind, erreicht; vgl. Figur 1.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzguss-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen aus Kunststoff, insbesondere von Gehäuseabdeckungen für elektrisch zu steuernde Geräte sowie auf ein Bauteil aus Kunststoff, das insbesondere zur Abdeckung dieser Gehäuse verwendet ist.
Derartige Gehäuseabdeckungen, die üblicherweise als starre Kunststoffschalen ausgestaltet sind und im Spritzguss-Verfahren hergestellt werden, sind seit Jahrzehnten auf dem Markt und dienen dazu, Gehäuse von elektrisch zu betreibenden Geräten zu verschließen. üblicherweise sind in solche Gehäuseabdeckungen Öffnungen eingearbeitet, in die mechanisch oder elektrisch zu betätigende Schalter eingesetzt sind. Zur Bedienung dieser Schalter, die als Kipp-, Drehschalter oder dgl. betätigbar sind, ist es notwendig, die Betriebsstellung bzw. die ausgewählte Funktionsposition des Schalters zu erkennen. Zu diesem Zweck sind oftmals in die Oberfläche der Gehäuseabdeckung nach dessen Aushärtung eine Vielzahl von Linien, beispielweise mittels Laserstrahlen, eingearbeitet, durch die ein entsprechendes Funktionssymbol gebildet ist.
Darüber hinaus ist es oftmals wünschenswert, wenn der momentane Betriebszustand des Gerätes visuell erkennbar ist.
Des Weiteren ist es bekannt, Folien auf die Außenseite der Gehäuseabdeckung aufzukleben, durch die die entsprechende Funktionssymbolik des Schalters wiedergegeben ist.
Als nachteilig bei der Einformung der Linien in die Oberfläche der Gehäuseabdeckung mittels Laserstrahlen hat sich herausgestellt, dass diese permanent von außen sichtbar sind. Ein Ausleuchten dieser Symbolfelder von innen nach außen ist nicht möglich, da die Wandstärke des Gehäuses lichtundurchlässig ist.
Bei dem Aufkleben von Folien im Bereich der Schalteröffnungen ist als weiterer Nachteil anzusehen, dass nach einer gewissen Betriebsdauer die Folien abnutzen oder gar vollständig von der Oberfläche der Gehäuseabdeckung abgelöst werden, so dass die ausgewählte Schalterposition nicht mehr zuverlässig einer bestimmten Betriebsstellung zugeordnet werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Spritzguss-Verfahren der eingangs genannten Gattung derart weiterzubilden, dass durch dieses auf möglichst kostengünstige Weise und mit einfachen technischen Hilfsmitteln, eine in die Wand des Bauteils eingeformte Symbolik zur Betriebssteuerung von Schaltern oder von elektrischen Geräten zur Verfügung gestellt ist, dass die in die Wand des Bauteils eingeformte Symbolik ausschließlich dann von außen sichtbar ist, wenn dies vom Benutzer gewünscht wird, und dass gleichzeitig die Oberflächenstruktur der Gehäuseabdeckung durch die eingearbeitete Symbolik nicht beeinträchtigt ist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einer ersten Alternative des Herstellungsverfahrens in eine Wand des Bauteils eine oder mehrere Vertiefungen eingeprägt werden, bevor die Molekularstruktur des Bauteils ausgehärtet ist, wobei die Vertiefung von der Innenseite in Richtung der Außenseite des Bauteils verläuft, wobei gleichzeitig eine oder mehrere Linien in die Oberfläche der Vertiefung erzeugt werden, durch die Linien geschaffen sind, durch die in Alleinstellung oder gemeinsam ein Symbol, eine Zahl, ein Buchstabe oder ein Wort gebildet ist und bei einer zweiten Alternative des Herstellungsverfahrens wird in die Wand des Bauteils eine oder mehrere Vertiefungen erzeugt, bevor die Molekularstruktur des Bauteils ausgehärtet ist, wobei die Vertiefung von der Innenseite in Richtung der Außenseite der Gehäuseabdeckung verläuft, um nach der Erzeugung der Vertiefung in deren Oberfläche eine oder mehrere Linien einzuprägen, wodurch durch die Linien gemeinsam oder in Alleinstellung ein Symbol, eine Zahl, ein Buchstabe oder ein Wort gebildet ist bzw. sind.
Das derart hergestellte Bauteil aus Kunststoff weist folglich eine oder mehrere in der Wand des Bauteils eingearbeitete Vertiefungen auf, die im montierten Zustand des Bauteils von innen nach außen verläuft bzw. verlaufen, wobei die Wandstärke des Bauteils im Bereich der Vertiefung ganz oder teilweise transparent oder semitransparent für Lichtwellen ausgestaltet ist.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Vertiefung unmittelbar vor dem Aushärten der Molekularstruktur des aus Kunststoff hergestellten Bauteils eingeformt ist, sind keine weiteren zusätzlichen Herstellungsschritte notwendig, denn die Molekularstruktur des Bauteils ist bereits derart fest, dass in das Formengehäuse an vorgegebenen Positionen angeordnete Durchgänge geöffnet werden können, um beispielsweise mittels eines Prägestempels oder dergleichen eine Vertiefung in die Wand des Bauteils einzuformen.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Prägestempel zwei unterschiedliche Prägeebenen aufweist, denn dadurch kann in einem einzigen Prägeschritt die Vertiefung geschaffen werden und gleichzeitig werden die Linien, die anschließend die Symbole bilden, in die Wand des Bauteils eingeformt. Es ist jedoch auch möglich, diese beiden Verfahrensschritte zu separieren und zunächst die Vertiefung und anschließend in die Oberfläche der Vertiefung die Linien einzuformen.
Das Bauteil kann anschließend aushärten und ist nach dem Aushärtevorgang für die Montage geeignet, denn weitere Einformungen von Symbolen oder das Aufkleben von Folien oder dergleichen entfällt.
Des Weiteren ist die nach außen weisende Oberfäche der Gehäuseabdeckung durch die eingeformte Vertiefung und den Linien nicht verändert, so dass der Betrachter von außen nicht erkennt, dass in die Wand des Bauteils eine Vertiefung eingeformt ist.
Die Linien zur Bildung von Symbolen können im montierten Zustand durch eine Leuchtdiode von innen nach außen beleuchtet werden, so dass der Betrachter die Symbole im beleuchteten Zustand ohne weiteres erkennt. Eine solche Ausleuchtung kann der Betriebsstellung des Schalters oder des Gerätes angepasst werden, um deren Bedienbarkeit zu erleichtern.
Um die eingeformten Linien zu vergrößern, wird der Prägestempel in Vibration versetzt.
Zur Verdichtung der Kunststoffmasse sind die vier Seitenwände des Prägestempel in dieser Bewegungsrichtung verjüngend ausgestaltet, so dass die Vertiefung damit korrespondierende Verläufe der Seitenwände aufweist. Durch diese konstruktive Maßnahme wird die aus der Vertiefung gedrückte Kunststoffmasse leichter zur Seite geschoben.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Verfahrensablauf zur Herstellung eines Kunststoff-Bauteils sowie das derart hergestellte Bauteil dargestellt, die nachfolgend näher erläutert werden. Im Einzelnen zeigt:
1 den Verfahrensablauf zur Herstellung eines Bauteiles aus Kunststoff, in dem eine Vertiefung mit zwei unterschiedlichen Einprägetiefen vorhanden ist, die durch einen Prägestempel gebildet sind, im Schnitt,
2 den Prägestempel gemäß 1 in perspektivischer Ansicht,
3a das gemäß 1 fertiggestellte und von innen beleuchtete Bauteil, in Draufsicht von außen,
3b das Kunststoff-Bauteil gemäß 3a im montierten Zustand, im Schnitt und
4 den Verfahrensablauf nach 1 mit einem Prägestempel dessen vier Seitenwände in Bewegungsrichtung verjüngend ausgebildet sind.
In den 1 und 2 ist ein Bauteil 1 aus Kunststoff dargestellt, das im Spritzgussverfahren hergestellt wird. Das Bauteil 1 dient als Abdeckschale für elektrisch zu betreibende Geräte.
Unmittelbar bevor die Molekularstruktur des Bauteiles 1 aushärtet, werden in vorgegebenen Bereichen in eine das Bauteil 1 bildende Spritzgussform 7 eingearbeitete Durchgangsöffnungen 8 freigegeben, durch die ein auf das Bauteil 1 einwirkender Prägestempel 12 eingeschoben werden kann, dessen vier Seitenwände parallel zu der Bewegungsrichtung verlaufen.
Durch den Prägestempel 12 soll in eine Wand 2 des Bauteils 1 eine oder mehrere Vertiefungen 11 eingeformt werden. Um in die Wand 2 unterschiedliche Eindringtiefen 15 bzw. 16 zu erreichen, weist der Prägestempel 12 zwei Prägeebenen 13 bzw. 14 auf, die in unterschiedlichen Niveauhöhen angeordnet sind. Durch den Prägestempel 12 und dessen beiden Prägeebenen 13 und 14 werden demnach die beiden unterschiedlichen Eindringtiefen 15 und 16 erzeugt; die Wandstärke, die der ersten Eindringtiefe 15 zugeordnet ist, ist somit größer bemessen als die Wandstärke, die im Bereich der zweiten Eindringtiefe 16 in der Wand 2 des Bauteils 1 verläuft.
Es ist auch möglich mit zwei unterschiedlichen Prägestempeln 12 zunächst die Vertiefung 11 mit der ersten Eindringtiefe 15 und nachfolgend mittels des zweiten Prägestempels 12 die zweite Eindringtiefe 16 zu erzeugen.
Insbesondere 2 kann entnommen werden, dass die zweite Einprägeebene 14 des Prägestempels 12 aus einer Vielzahl von Linien 17 gebildet ist, durch die das Wort „RAFI” in die Oberfläche der Vertiefung 11 eingeprägt ist. Um eine möglichst breite Linienführung zu erreichen, kann der Prägestempel 12 in Vibration versetzt werden, während durch diesen die Linien 17 eingeformt werden.
In den 3a und 3b ist die Einbausituation des Bauteils 1 gezeigt; im Bereich der Innenseite 6 des Bauteils 1 ist dabei eine Leiterplatte 5 angeordnet, mit der eine Leuchtdiode 4 elektrisch verbunden ist. Die Leuchtdiode 4 ist unterhalb und fluchtend zu der Vertiefung 11 befestigt, so dass die von dieser abgestrahlten Lichtwellen 18 in Richtung des Bauteils 1 verlaufen. Dabei ist die Wandstärke der unbearbeiteten Wand 2 sowie die Wandstärke der ersten Eindringtiefe 15 derart groß bemessen, dass die von der Leuchtdiode 4 abgestrahlten Lichtwellen 18 von diesen reflektiert werden und folglich wieder in die Innenseite 6 des Bauteils 1 abgestrahlt sind. Die Lichtwellen 18 gelangen ausschließlich durch die Wandstärke der zweiten Eindringtiefe 16 auf die Außenseite 3 des Bauteils 1, so dass der durch die Linien 17 gebildete Schriftzug „RAFI” ausgeleuchtet ist und somit von außen erkannt werden kann, wenn die Leuchtdiode 4 in Betrieb ist.
Die Außenseite 3 des Bauteils 1 ist demnach plan ausgestaltet und es sind keinerlei in diese eingearbeitete Öffnungen, Durchbrechungen oder dergleichen vorzusehen bzw. in die Außenseite 3 sind keine Linien mittels Laserstrahlen einzuarbeiten. Die Oberflächenstruktur der Außenseite 3 bleibt daher unverändert und die in der zweiten Eindringtiefe 16 eingeformten Linien 17 sind von außen nicht erkennbar, wenn die Leuchtdiode 4 abgeschaltet ist.
Durch 4 ist gezeigt, dass der zur Einformung der Vertiefung 11 verwendete Prägestempel 12 vier sich in Bewegungsrichtung des Prägestempels 12 verjüngende Seitenwände 19 aufweist. Die Querschnittsfläche des Prägestempels 12 ist folglich trapezförmig.
Aufgrund dieser Ausgestaltung sind die der Ver1iefung 19 zugeordneten Seitenwände 19 ebenso trapezförmig und verjüngen sich von der Innenseite 6 in Richtung der Außenseite 3.

Claims

Spritzguss-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen (1) aus Kunststoff, insbesondere von Gehäuseabdeckungen für elektrisch zu steuernde Geräte, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: – Einprägen einer oder mehrerer Vertiefungen (11) in eine Wand (2) des Bauteils (1), bevor die Molekularstruktur des Bauteils (1) ausgehärtet ist, die von der Innenseite (6) in Richtung der Außenseite (3) des Bauteils (1) verlaufen, bei gleichzeitiger Erzeugung von einer oder mehrerer Linien (17) in die Oberfläche (16) der Vertiefung (11), wodurch durch die Linien (17) in Alleinstellung oder gemeinsam ein Symbol, eine Zahl, ein Buchstabe oder ein Wort gebildet ist bzw. sind.
Spritzguss-Verfahren zur Herstellung von Bauteilen (1) aus Kunststoff, insbesondere von Gehäuseabdeckungen für elektrisch zu steuernde Geräte, gekennzeichnet durch die nachfolgend ablaufenden Verfahrensschritte: – Erzeugen einer oder mehrerer Vertiefungen (11) in eine Wand (2) des Bauteils (1), bevor die Molekularstruktur des Bauteils (1) ausgehärtet ist, die von der Innenseite (6) in Richtung der Außenseite (3) des Bauteils (1) verlaufen und – Einprägen von einer oder mehreren Linien (17) in die jeweiligen Oberflächen (16) der Vertiefung (11) wodurch durch die Linien (17) gemeinsam oder in Alleinstellung ein Symbol, eine Zahl, ein Buchstaben oder ein Wort gebildet ist bzw. sind.
Spritzguss-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Vertiefung (11) ein Prägestempel (12) eingesetzt ist, der zwei unterschiedlich bemessene Prägeebenen (13, 14) aufweist.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die erste niveauniedrigere Prägeebene (13) des Prägestempels (12) eine erste Eindringtiefe (15) in die Wand (2) des Bauteils (1) und durch die zweite niveauhöhere Prägeebene (14) des Prägestempels (12) eine zweite Einprägtiefe (16) in die Wand (2) des Bauteils (1) erzeugt ist, die dünnwandiger als die erste Eindringtiefe (15) bemessen ist.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zweite Prägeebene (14) erzeugte Einprägetiefe (16) in der Wand (2) des Bauteils (1) derart bemessen ist, dass durch diese Lichtwellen (18) aus der Innenseite (6) des Bauteils (1) auf die Außenseite (3) durchtreten und dass die aus der Innenseite (6) abgestrahlten Lichtwellen (18) durch die erste Eindringtiefe (15) abgeschirmt sind.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prägestempel (12) und/oder das Bauteil (1) während der Prägestempel (12) die Linien (17) einstanzt oder einformt in Vibration versetzt ist bzw. sind.
Spritzgussverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Prägestempel (12) erzeugten Seitenwände (19) der Vertiefung (11) in Richtung der Außenseite (3) verjüngend ausgebildet werden.
Bauteil (1) aus Kunststoff, das insbesondere zur Abdeckung von Gehäusen verwendet ist und nach einem oder mehreren der vorgenannten Verfahrensansprüche hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wand (2) des Bauteils (1) mindestens eine Vertiefung (11) vorgesehen ist, die in montiertem Zustand des Bauteils (1) von der Innenseite (6) in Richtung der Außenseite (3) verläuft, und dass die Wandstärke des Bauteils (1) im Bereich der Vertiefung (11) ganz oder teilweise transparent oder semitransparent für Lichtwellen (18) ausgestaltet ist.
Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Wand (2) des Bauteils (1) eingearbeitete Vertiefung (11) aus zwei Eindringtiefen (15, 16) besteht, die in unterschiedlichen Niveauhöhen verlaufen, und dass die erste Eindringtiefe (15) eine Wandstärke aufweist, die lichtundurchlässig ist, und dass die Wandstärke der zweiten Eindringtiefe (16) für Lichtwellen transparent oder semitransparent ausgestaltet ist.
Bauteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vertiefung (11) eine oder mehrere Linien (17) eingeformt sind, durch die ein Symbol, eine Zahl, ein Wort oder ein Buchstabe gebildet ist und durch die die zweite Eindringtiefe (16) erzeugt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Vertiefung (11) zur Ausleuchtung der in das Bauteil (1) eingearbeiteten zweiten Eindringtiefe (16) eine Leuchtdiode (4) oder dergleichen angeordnet ist, vorzugsweise fluchtend zu der Vertiefung (11).
Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die der Vertiefung (11) abgewandte Außenseite (3) des Bauteils (1) plan ausgestaltet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (19) der jeweiligen Vertiefung (11) von der Innenseite (6) in Richtung der Außenseite (3) verjüngend ausgebildet sind.