DE102021004549A1

DE102021004549A1 - Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021004549A1
Application number: DE102021004549.1A
Authority: DE
Inventors: Stephanie Göhl; Berthold Esders; Lukas Albert; Arno Laubrock; Edward Ziebko
Original assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2023-03-09

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands, wobei der Gegenstand einen Glaskörper aufweist, der zumindest teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff übergangslos umspritzt ist, und wobei der Glaskörper mit einer Laserinnengravur versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gegenstand einen Glaskörper aufweist, der zumindest teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff übergangslos umspritzt ist, und wobei der Glaskörper mit einer Laserinnengravur versehen ist.
In der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 200 13 727 U1 wird ein Glaskörper mit einem inneren Hohlraum beschrieben. Der Hohlraum wird über eine Zugangsöffnung mit Dekorationsgegenständen und mit einer transparenten Trägermasse ausgefüllt. Ein dabei an der Zugangsöffnung verbleibender Restraum wird mit einem vergußfähigen transparenten Kunststoff, beispielsweise einem Polyurethan, ausgefüllt. Es wird zudem vorgeschlagen, an der Außen- und/oder Innenseite des Glaskörpers und/oder der transparenten Kunststoffversiegelungen mindestens ein Schrift- oder Bildzeichen durch einen Druck oder eine Gravur anzubringen. Der Gegenstand ähnelt damit einem Objekt aus massivem Glas.
Der nach dem nachfolgend beschriebenen Verfahren hergestellte Gegenstand ist für den Gebrauch in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Das Interieur von Kraftfahrzeugen erhält zunehmend sogenannte Stilikonen aus Glas. Mitunter sollen diese Glasbauteile eine Laserinnengravur aufweisen.
Die Verwendung von dekorativen Gegenständen aus Glas in einem Kraftfahrzeug ist problematisch, da normales, nicht gehärtetes Glas die Sicherheitsanforderungen bei Crash-Tests nicht erfüllen kann. Andererseits ist mit Sicherheitsglas keine Laserinnengravur möglich.
Es stellte sich die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines glasartig wirkenden dekorativen Gegenstands zu schaffen, der für eine Laserinnengravur geeignet ist und der zudem die Sicherheitsanforderungen in einem Kraftfahrzeug erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verfahrensmerkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Die Erfindung sieht vor, einen Glaskörper mit einem Polyurethan oder einem anderen transparenten Kunststoff optisch übergangslos zu umspritzen. Dieses ermöglicht den Einsatz von nicht gehärtetem Glas bei gleichzeitiger Erfüllung der üblichen Sicherheitsanforderungen in einem Kraftfahrzeug. Die Verwendung von nicht gehärtetem Glas ist notwendig, um eine Laserinnengravur zu ermöglichen. Hierdurch ist es möglich Symbole oder Informationen in dem Glaselement sichtbar zu machen.
Vorteilhafterweise kann eine weitgehende oder auch vollständige Ummantelung des Glaskörpers mittels des Kunststoffmaterials vorgesehen werden. Dieser Aufbau macht es möglich, ein Glasbauteil, das ideal für die Laserinnengravur geeignet ist, mit einer 3D-Kontur zu umschließen. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass man nicht erkennen kann, dass sich ein Glasbauteil in dem Kunststoffmaterial befindet.
Das Verfahren ermöglicht so, auf einfache Weise, glasähnliche, facettenartige Strukturen in einem Spritzgussverfahren herzustellen. Dieses ist deutlich günstiger als eine gleichaussehende Umsetzung in Glas, wo deutlich mehr Prozessschritte notwendig wären, um ein solches Bauteil herzustellen.
Das Kunststoffmaterial kann vorteilhaft ein Polycarbonat (PC), Polymethacrylmethylimid (PMMI) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) oder ein Epoxidharz sein. Besonders vorteilhaft ist es, als Kunststoffmaterial ein Polyurethan (PU) vorzusehen.
Äußerst vorteilhaft ist, dass durch eine Verfahrensvariante auch unregelmäßig geformte Glaskörper durch den Einschluss in das Kunststoffmaterial mit einer Lasergravur versehen werden können.
Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Verfahren auch die Vorteile, das Glas vor äußeren Einwirkungen zu schützen und Gewicht einzusparen.
Des Weiteren ermöglicht das Verfahren die Integration von Funktionalisierungen beispielsweise durch Aufsputtern oder Aufdrucken von leitfähigen Strukturen. Diese Strukturen sind tagsüber sichtbar und können nachts über eine zusätzliche Lichteinkopplung beleuchtet werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert werden. Es zeigen

1 einen Glaskörper gemäß einer ersten Verfahrensvariante,
2 einen Glaskörper gemäß einer zweiten Verfahrensvariante,
3 einen Glaskörper in einem Spritzgießwerkzeug,
4 einen umspritzen Glaskörper in einem Spritzgießwerkzeug,
5 die Laserinnengravur eines Glaskörpers gemäß der zweiten Verfahrensvariante,
6 einen gemäß der zweiten Verfahrensvariante hergestellten ersten dekorativen Gegenstand im Querschnitt,
7 einen gemäß der zweiten Verfahrensvariante hergestellten zweiten dekorativen Gegenstand im Querschnitt.

Nachfolgend erläutert werden zwei Varianten eines Verfahrens zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands für ein Kraftfahrzeug. Bei beiden Varianten besteht der Gegenstand aus einem Glaskörper 1, 1', der zumindest teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff übergangslos umspritzt ist, und der mit einer Laserinnengravur 2 versehen ist. Darüber können weitere optionale Bearbeitungen an dem Glaskörper 1, 1' vorgesehen werden.
Das Verfahren beginnt mit der Bereitstellung eines Glaskörpers 1, 1` aus einem ungehärteten Glas. In den Figuren ist dieser rein beispielhaft als ein einfacher zylinderförmiger Rundstab dargestellt. Selbstverständlich kann ein real verwendete Glaskörper 1, 1' auch eine komplexere, insbesondere auch skulpturhafte Form aufweisen.
Für den ersten Schritt der ersten Verfahrensvariante ist es erforderlich, dass gemäß der 1 der Glaskörper 1 zumindest eine ebene Fläche 5 aufweist, durch die hindurch ein Laserstrahl 13 in das Innere des Glaskörpers 1 hinein fokussiert werden kann, um im Glaskörper 1 eine Laserinnengravur 2 zu erzeugen. Die ebene Fläche 5 kann dabei entweder ein planes Teilstück der Mantelfläche 7 des Glaskörpers 1 sein oder gegebenenfalls auch durch eine ebene Stirnfläche 4 des Glaskörpers 1 gebildet sein.
Optional kann auf die Mantelfläche 7 des Glaskörpers 1 zusätzlich eine Laseraußengravur, eine Bedruckung 8, eine Aufsputterung oder eine Kombination daraus aufgebracht werden. Bei einer Bedruckung 8 kann es sich um einen funktionalen oder optischen Druck handeln. Es kann auch eine Folie aufgebracht werden, die einen funktionalen Druck enthält. Das Aufbringen kann durch Laminieren oder Bonden erfolgen.
Ein Teil der Bedruckung 8 kann bis zu einem Endstück 6 des Glaskörpers 1 geführt sein, das als Lichtleiter/Lichteinkoppelelement verwendet wird und das von einer nachfolgenden Umspritzung des Glaskörpers 1 mit einem Kunststoffmaterial 3 freigehalten wird. Im Falle einer Funktionalisierung mittels einer Folie wird der Folienkontakt ebenfalls zum Endstück 6 hin nach außen geführt.
Um eine nachfolgende Umspritzung oder Umflutung des Glaskörpers 1 mit einem Kunststoffmaterial (dargestellt in den 3 und 4) zu ermöglich, muss eine Abdichtung im Spritzgießwerkzeug 10 realisiert werden.
Hierzu wird ein Abdichtkörper 12 aus Silikon, Polyurethan oder einem anderen elastischen Material, etwa in Form eines Dichtrings, auf den Glaskörper 1 aufgeschoben oder alternativ durch einen 3K-Prozess mit einem thermoplastischen Kunststoff angespritzt.
Der Abdichtkörper 12 dient zum einen dazu, den Glaskörper 1 in dem Spritzgießwerkzeug 10 zu positionieren und zum anderen dazu den Glaskörper 1 vor mechanischer Zerstörung durch das Spritzgießwerkzeug 10 zu schützen.
Als Glaskörper 1 kommt vorzugsweise ein Glaszylinder in Betracht. Dieser ist günstig herzustellen und einfach mit einem ringförmigen Abdichtkörper 12 zu umschließen. Weiterhin ist ein zylinderförmiger Glaskörper 1 relativ unempfindlich hinsichtlich innerer Spannungen, die an eckigen Glasbauteilen schnell zu Rissen führen.
Der Glaskörper 1, 1' mit dem Abdichtkörper 12 wird in ein Spritzgießwerkzeug 10 eingesetzt (3). Das nicht zu umspritzende Endstück 6 verbleibt dabei außerhalb des Spritzgießwerkzeugs 10, wobei der Abdichtkörper 12 den Raum zwischen Werkzeughälften 10a, 10b des Spritzgießwerkzeugs 10 abdichtet.
Danach, dargestellt in der 4, wird der sich im Inneren des Spritzgießwerkzeugs 10 befindliche Teil des Glaskörpers 1, 1' mit einem thermoplastischen Kunststoff 3, vorzugsweise mit einem thermoplastischen Polyurethan umspritzt oder umflutet. Nach dem Verfestigen des Kunststoffs 3 kann der fertige Gegenstand dem Spritzgießwerkzeug 10 entnommen werden.
Der umgebende Kunststoff 3 ist so gewählt, dass er vorzugsweise den gleichen oder zumindest einen annähernd gleichen Brechungsindex aufweist wie der Glaskörper 1, 1'. Daher ist am fertigen Gegenstand der Übergang zwischen dem Glaskörper 1, 1' und dem Kunststoff 3 für das menschliche Auge nicht zu erfassen.
Die zweite Verfahrensvariante beginnt mit einem Glaskörper 1' gemäß der 2. Auch dieser Glaskörper 1' kann eine Bedruckung 8 aufweisen. Der Glaskörper 1' kann eine beliebige, auch unregelmäßige Form aufweisen und benötigt insbesondere keine ebenen Flächen, durch die hindurch eine Laserinnengravur erfolgen kann.
Nach dem Anfügen eines Abdichtkörpers 12 wird auch dieser Glaskörper 1', wie in den 3 und 4 dargestellt, in ein Spritzgießwerkzeug 10 eingesetzt und mit einem Kunststoff 3 umspritzt oder umflutet.
Eine Laserinnengravur 2 des Glaskörpers 1' erfolgt hier in einem nachfolgenden Schritt, der in der 5 schematisch dargestellt ist, durch die verfestigte Kunststoffumspritzung 11, 11' hindurch.
Zwei beispielhafte mögliche Querschnittsformen eines dekoraktiven Gegenstands sind in den 6 und 7 dargestellt. In der 6 besitzt der Gegenstand aufgrund der Form der Kunststoffumspritzung 11 eine mehreckige und speziell sechseckige Querschnittsform. In der 7 ist die Querschnittsform des Gegenstands im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. In beiden Fällen bilden die Außenkonturen der Kunststoffumspritzungen 11, 11' mindestens eine ebene Fläche 5', 5" aus.
Wie die 5 skizzenhaft zeigt, werden zur Herstellung einer Laserinnengravur 2 durch die mindestens eine ebene Fläche 5', 5" hindurch Laserstrahlen 13 auf eine oder mehrere Fokusebenen 9 im Inneren des Glaskörpers 1 gebündelt. Die Laserstrahlen 13 werden hierbei sowohl durch die Kunststoffumspritzung 11, 11' als auch durch den Glaskörper 1' geführt.
Hierbei ist es vorteilhaft, dass beide Werkstoffe den gleichen oder einen annähernd gleichen Brechungsindex aufweisen. Die Ummantelung mit einem Kunststoff 3 hat dabei den Vorteil einer optimalen Fokusausrichtung, die allein über die nichtebene Mantelfläche 7 eines beispielsweise zylindrischen Glaskörpers 1' nahezu unmöglich wäre.
Bezugszeichenliste

1, 1': Glaskörper
2: Laserinnengravur
3: Kunststoff(material)
4: Stirnfläche
5, 5', 5": ebene Fläche
6: Endstück
7: Mantelfläche
8: Bedruckung
9: Fokusebenen
10: Spritzgießwerkzeug
10a, 10b: Werkzeughälften
11, 11': Kunststoffumspritzung
12: Abdichtkörper
13: Laserstrahl

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

DE 20013727 U1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gegenstand einen Glaskörper (1, 1') aufweist, der zumindest teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff (3) übergangslos umspritzt ist, und wobei der Glaskörper (1, 1') mit einer Laserinnengravur (2) versehen ist, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte: a) der Glaskörper (1), der mindestens eine ebenen Fläche (5) aufweist, wird bereitgestellt, b) der Glaskörper (1) wird durch seine ebene Fläche (5) hindurch mit einer Laserinnengravur (2) versehen, c) der Glaskörper (1) wird mit einem elastischen Abdichtkörper (12) abschnittsweise umlaufend umschlossen, d) der Glaskörper (1) wird mittels des Abdichtkörper (12) in einem Spritzgießwerkzeug (10) positioniert, e) der Glaskörper (1) wird innerhalb des Spritzgießwerkzeug (10), ganz oder teilweise, mit dem transparenten thermoplastischen Kunststoff (3) umspritzt oder umflutet.
Verfahren zur Herstellung eines dekorativen Gegenstands für ein Kraftfahrzeug, wobei der Gegenstand einen Glaskörper (1, 1') aufweist, der zumindest teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff (3) übergangslos umspritzt ist, und wobei der Glaskörper (1, 1') mit einer Laserinnengravur (2) versehen ist, gekennzeichnet durch die Abfolge folgender Verfahrensschritte: a) ein beliebig geformte Glaskörper (1') wird bereitgestellt, b) der Glaskörper (1') wird mit einem elastischen Abdichtkörper (12) abschnittsweise umlaufend umschlossen, c) der Glaskörper (1') wird mittels des Abdichtkörper (12) in einem Spritzgießwerkzeug (10) positioniert, d) der Glaskörper (1') wird ganz oder teilweise mit einem transparenten thermoplastischen Kunststoff (3), der den gleichen Brechungsindex wie der Glaskörper (1') aufweist, derart umspritzt oder umflutet, dass die verfestigte Kunststoffumspritzung (11, 11') mindestens eine ebene Fläche (5', 5'') aufweist, e) der Glaskörper (1') wird durch die ebene Fläche (5', 5") der verfestigten Kunststoffumspritzung (11, 11') hindurch mit einer Laserinnengravur (2) versehen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (3) ein Polyurethan ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial (3) ein Polycarbonat, Polymethacrylmethylimid, Polymethylmethacrylat oder ein Epoxidharz ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Glaskörper (1') ein Glaszylinder ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserinnengravur (2) auf mehreren Fokusebenen (9) innerhalb des Glaskörpers (1') durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endstück (6) des Glaskörpers (1, 1') aus dem Kunststoffmaterial (3) herausgeführt ist und einen Lichtleiter ausbildet
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Umspritzung auf der Mantelfläche (7) des Glaskörpers (1, 1') eine dekorative und/oder funktionale Bedruckung (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckung (8) eine kapazitive oder induktive Sensorik ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bedruckung (8) mindestens eine lichtemittierende Farbe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bedruckung (8) mindestens ein elektrisches lichtemittierendes Element sowie elektrische Zuleitungen zu dem elektrischen lichtemittierenden Element ausbildet.