DE102018217146A1

DE102018217146A1 - Verfahren zur Herstellung eines partiell metallisierten Bauteils aus Kunststoff und Verwendung eines solchen Bauteils

Info

Publication number: DE102018217146A1
Application number: DE102018217146.7A
Authority: DE
Inventors: Till Fiegler; Alexander Wolf; Heinrich-Jochen Blume; Simon Metz; Peter Bolte; Alena Sina Kolbe
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-10-08
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2020-04-09

Abstract

Um ein Bauteil - z. B. einen Tubenring (1) - partiell metallisch zu galvanisieren, wird ein Grundkörper (3) aus einem nicht galvanisierbaren, aber elektrisch leitfähigen Kunststoff hergestellt. Dieser wird mit einem Teilüberzug (4) aus Kunststoff versehen, der galvanisierbar und elektrisch leitfähig ist.Bei der Galvanisierung wird daher nur der Teilüberzug (4) mit einer Metallschicht (5) versehen, die bei einem Einbau des Bauteils in eine größere Baueinheit deren sichtbare Außenfläche bildet.Die Kontaktierung der Kathode des Galvanisierungsbades erfolgt unmittelbar am Grundkörper (3) außerhalb des Teilüberzuges (4), so dass die Metallschicht keine Beeinträchtigung erfährt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines partiell metallisierten Bauteils aus Kunststoff.
Solche Bauteile werden u. a. für die Herstellung von Fahrzeuginnenraumkomponenten - wie Sichtteile, Dekorteile, aber auch Funktionsteile - benötigt. Um z. B. den Ring für einen Tubus herzustellen, wird ein Metallring in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt und mit Kunststoff umspritzt.
Die dafür benötigten Metallringe können aber mit vertretbarem Aufwand nicht toleranzfrei hergestellt werden. Die Toleranzen bewirken entweder eine so genannte Überspritzung oder zu große Kräfte bei der Entnahme des Bauteiles aus der Spritzgussform, was zu einer Beschädigung des Bauteils führt. Dadurch wird der Ausschuss signifikant erhöht, was mit besonders hohen Kosten verbunden ist, weil der teure Metallring im Ausschuss verbleibt und nicht wieder erneut in den Produktionsprozess eingeführt werden kann.
Aus der DE 10 2010 016 973 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei der ein Grundkörper aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoff mit einem galvanisierbaren Kunststoff umspritzt wird. Der dadurch gebildete Überzug des Grundkörpers wird aktiviert, so dass er in der Lage ist, in einem Galvanisierungsprozess Metallpartikel an sich zu binden, wodurch auf ihm eine dünne Metallschicht gebildet wird. Diese erste Schicht dient aber nur als Kathode in einem elektrochemischen Prozess zum Auftragen einer abschließenden dekorativen Metallschicht.
Dieses Verfahren ist aufwändig. Insbesondere muss zum Galvanisieren die erste Schicht elektrisch kontaktiert werden, wobei beim Entfernen dieses Kontaktes Fehlstellen in der dekorativen Metallschicht verbleiben.
Die Erfindung beruht auf der Aufgabe, das Verfahren zur Herstellung eines partiell metallisierten Bauteils aus Kunststoff zu vereinfachen und darüber hinaus eine fehlstellenfreie dekorative Metallschicht zu erhalten.
Zur Lösung sieht die Erfindung die folgenden Schritte vor:

Bereitstellung eines Grundkörpers aus einem nicht galvanisierbaren und elektrisch leitfähigen Kunststoff,
Aufbringen eines galvanisierbaren und elektrisch leitfähigen Kunststoffes auf eine Teilfläche des Grundkörpers zur Herstellung eines Teilüberzuges des Grundkörpers,
Galvanisieren des Grundkörpers in einem Galvanisierungsbad, wobei die Kathode des Galvanisierungsbades den Grundkörper außerhalb des Teilüberzuges kontaktiert.

Da sowohl der Kunststoff für den Grundkörper als auch der Kunststoff für den Teilüberzug elektrisch leitend sind, kann eine Kontaktierung der Kathode des Galvanisierungsbades am Grundkörper außerhalb des Teilüberzuges erfolgen, so dass der Kontaktpunkt außerhalb der Metallschicht liegt, die beim Galvanisieren auf den Teilüberzug aufgebracht wird. Die Metallschicht wird daher beim Entfernen der Kathode nicht beschädigt und weist daher keine Fehlstellen auf. Kontaktmale im Kontaktpunkt am Kunststoff des Grundkörpers sind nach Wegnahme der Kathode entweder nicht vorhanden oder allenfalls schwach ausgeprägt und sind daher, auch wenn der Bereich später nicht verdeckt sein sollte, nicht wahrnehmbar.
Außerdem kann auf eine doppelte Galvanisierung verzichtet werden, da der Kunststoff selbst stromleitend ist und als Kathode benutzt werden kann.
Galvanisierbar heißt in diesem Zusammenhang, dass der Kunststoff entweder von sich aus geeignet ist, Metallablagerungen haftend zu halten oder nach einer Aktivierung dazu in der Lage ist. Daher muss ggf. ein Schritt der Aktivierung der Oberfläche des Teilüberzuges erfolgen, bevor die Galvanisierung erfolgt. Dabei kann ggf. die frei liegende Oberfläche des Grundkörpers abgedeckt werden, damit der Kunststoff des Grundkörpers nicht aktiviert wird.
Um eine Beschädigung des Kunststoffes des Grundkörpers während der Galvanisierung zu vermeiden, wird ein Kunststoff gewählt, der resistent ist gegenüber dem elektrolytischen Fluid im Galvanisierungsbad.
Um zu vermeiden, dass der Kunststoffteilüberzug sich vom Kunststoff des Grundkörpers löst, ist vorgesehen, dass die Kunststoffe des Teilüberzuges und des Grundkörpers so ausgewählt werden, dass sie beim Aufbringen des einen Kunststoffes auf den anderen eine chemische Verbindung eingehen.
Vorzugsweise wird der Grundkörper in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Auch der Teilüberzug wird in einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei vorzugsweise der Teilüberzug in einem Mehrkomponentenspritzgussverf ahren hergestellt wird. Dazu verbleibt zur Herstellung des Teilüberzuges der Grundkörper als Vorspritzling in der Gussform.
Alternativ kann auch zunächst der Teilüberzug hergestellt werden, der anschließend als Vorspritzling für den Grundkörper dient.
Um den Grundkörper außerhalb des Teilüberzuges mit der Kathode des Galvanisierungsbades verbinden zu können, besitzt der Grundkörper außerhalb des Teilüberzuges eine Kontaktfläche zur Kontaktierung der Kathode.
Wenn der Teilüberzug einen später sichtbaren Bereich des Bauteiles und der Bereich des Grundkörpers außerhalb des Teilüberzuges einen später nicht sichtbaren Bereich des Bauteiles bildet, kann für den Grundkörper ein elektrisch leitender Kunststoff verwendet werden, der nicht unbedingt optisch ansprechend sein muss. Wenn auch der Bereich des Grundkörpers außerhalb des Teilüberzuges später sichtbar sein soll, wählt man einen optisch ansprechenden Kunststoff, z. B. einen mit einer glänzenden oder mattierten Oberfläche, die aber, da die Kathode lediglich an diese angelegt wird, keine Beschädigung erfährt.
Jedenfalls wird in beiden Fällen die Metallisierung des Teilüberzuges durch die Kontaktierung der Kathode nicht beeinträchtigt.
Ein derart hergestelltes Bauteil kann dann zum Einbau in eine größere Einheit verwendet werden, wobei zumindest der Bereich des Grundkörpers außerhalb des Teilüberzuges teilweise von anderen Bauteilen der Einheit verdeckt und daher nicht sichtbar ist, und nur der galvanisierte Teilüberzug eine Außenfläche der Baueinheit bildet und damit sichtbar ist.
Im Folgenden soll anhand eines Ausführungsbeispiels anhand eines sogenannten Tubenringes die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt dazu den Querschnitt durch einen Tubenring 1, der auf den Rand eines Tubus, indem sich z. B. ein Tachometer befindet, aufgesteckt wird. Die äußere Mantelfläche des auf den Tubus aufgesteckten Tubenringes 1 soll metallisiert erscheinen.
Im ersten Schritt wird dazu ein Grundkörper 3 gebildet, der im Wesentlichen schon die abschließende Form des Tubenringes 1 darstellt. Dieser Grundkörper 3 besteht aus einem nicht galvanisierbaren und elektrisch leitfähigen Kunststoff.
Dieser z. B. im Spritzgussverfahren hergestellte Grundkörper 3 wird entweder in der ursprünglichen Spritzgussform oder in einer neuen Spritzgussform teilweise überspritzt, so dass eine Teilfläche des Grundkörpers (hier seine äußere Mantelfläche) mit einem Kunststoffteilüberzug 4 versehen wird. Dieser Teilüberzug 4 deckt insbesondere den später sichtbaren Bereich des Tubenringes 1 ganz oder teilweise ab.
Der Teilüberzug 4 besteht ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, dieser ist aber galvanisierbar.
Je nachdem, welcher Kunststoff für den Teilüberzug 4 gewählt wird, kann unmittelbar nach der Überspritzung die Galvanisierung erfolgen. In einigen Fällen ist es aber notwendig, die Oberfläche des Teilüberzuges 4 zunächst zu aktivieren. Methoden hierzu werden z. B. in der oben genannten Schrift zum Stand der Technik erwähnt.
Zur Aktivierung werden z.B. Palladiumkeime aus einer kolloidalen Lösung aufgebracht, wobei die aufgebrachten Palladiumkeime durch eine Zinkschutzschicht geschützt sein können. Bei diesem Verfahren können die Teile des Grundkörpers 3 abgedeckt werden, die keinen Teilüberzug 4 aufweisen, um sie nicht zu aktivieren. Anschließend wird dann der Grundkörper 3 mit dem Teilüberzug 4 in ein Galvanisierungsbad mit einem elektrolytischen Fluid gebracht, wobei der Grundkörper zuvor an einer Kontaktfläche 6, die in einem Bereich liegt, der nicht mit dem Teilüberzug 4 versehen ist, elektrisch von der Kathode 7 des Galvanisierungsbades kontaktiert wird.
Im Galvanisierungsbad scheidet sich auf dem galvanisierbaren Teilüberzug 4 eine Metallschicht 5 ab, so dass nach Abschluss der Galvanisierung lediglich die Bereiche des Grundkörpers 3, die mit dem Teilüberzug 4 versehen sind, diese Metallschicht 5 aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Tubenring
3: Grundkörper
4: Teilüberzug
5: Metallschicht
6: Kontaktfläche
7: Kathode

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010016973 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines partiell metallisierten Bauteils aus Kunststoff mit den Schritten Bereitstellung eines Grundkörpers (3) aus einem nicht galvanisierbaren und elektrisch leitfähigen Kunststoff, Aufbringen eines galvanisierbaren und elektrisch leitfähigen Kunststoffes auf eine Teilfläche des Grundkörpers zur Herstellung eines Teilüberzuges (4) des Grundkörpers (3), Galvanisieren des Grundkörpers (3) in einem Galvanisierungsbad, wobei die Kathode (7) des Galvanisierungsbades den Grundkörper (3) außerhalb des Teilüberzuges (4) kontaktiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Grundkörpers (3) resistent ist gegenüber dem elektrolytischen Fluid im Galvanisierungsbad.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffe des Teilüberzuges (4) und des Grundkörpers (3) so gewählt sind, dass sie beim Aufbringen des einen Kunststoffes auf den anderen eine chemische Verbindung eingehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilüberzug (4) in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilüberzug (4) in einem Mehrkomponentenspritzgussverfahren hergestellt wird, wobei zur Herstellung des Teilüberzuges (4) der Grundkörper (3) als Vorspritzling für den Teilüberzug (4) dient.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) in einem Mehrkomponentenspritzgussverfahren hergestellt wird, wobei zur Herstellung des Grundkörpers (3) der Teilüberzug (4) als Vorspritzling für den Grundkörper (3) dient.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) außerhalb des Teilüberzuges (4) eine Kontaktfläche (6) zur Kontaktierung der Kathode (7) aufweist.
Verwendung eines Bauteiles, das in einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 hergestellt worden ist, zum Einbau in eine größere Einheit, wobei zumindest ein Teil der Außenfläche des Bauteils sichtbar bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass die sichtbare Außenfläche aus dem galvanisierten Teilüberzug (4) besteht.