-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen von
Kunststoffbauteilen, insbesondere für Kraftfahrzeugkunststoffbauteile,
die eine im wesentlichen glatte Negativform mit einer in eine Teilfläche
eingeprägten Oberflächenstruktur bilden. Unter einer
im wesentlichen glatten Negativform sind solche Oberflächen
zu verstehen, die beim hergestellten Spritzgießteil nach
einer Verchromung glänzend erscheinen, aber auch solche
Oberflächen, die eine gewisse gleichmäßige
Narbenstruktur aufweisen, wie sie beispielsweise bei Lederimitat-Kunststoffoberflächen
zu finden ist.
-
Die
Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieser Spritzgießvorrichtung
zur Herstellung von Bauteilen, insbesondere Kfz-Scheinwerderrahmen, die
nach dem Spritzgießen mit einer Metallschicht überzogen,
insbesondere verchromt werden. Schließlich betrifft die
vorliegende Erfindung ein Spritzgießteil, das mit einer
Vorrichtung der genannten Art hergestellt ist und dessen Oberfläche
verchromt ist.
-
Kraftfahrzeuge,
insbesondere Pkw, werden zum einen durch die Karosserieform sowie
deren technische Ausgestaltung, speziell die Motorisierung geprägt,
jedoch kommt der Oberflächengestaltung von Kraftfahrzeugbauteilen
eine wachsende Bedeutung zu, da sich hierdurch eine Individualisierung
sowie eine optische Aufwertung erzielen lässt.
-
Im
Innenraum eines Fahrzeuges werden seit langem Kunststoffformteile
verwendet, deren Oberfläche eine Narbung aufweist, welche
Assoziationen zu natürlichem Leder erzeugen. Ein hierzu
gängiges Verfahren wird beispielsweise in der
DE 10 2004 049 271 A1 beschrieben.
Die Narbung wird als Negativform durch Ätzung in das Spritzgießwerkzeug
eingeformt, so dass sich beim Spitzgießen des Kunststoffbauteils
diese Narbung als Positivform ausbildet. Um den Eindruck einer matten
Oberfläche aufrecht zu erhalten, wird in dieser Druckschrift
zusätzlich vorgeschlagen, dass das Polypropylen-Kunststoffteil
Narbtäler mit einer matten Oberfläche aufweist,
wohingegen die Kuppen der Narbhügel eine glänzende
Oberflächen besitzt, wodurch sich insgesamt ein matter Gesamteindruck
ergibt, aber gleichzeitig die Oberfläche vor weiterem Aufglänzen
bei Berührung mit harten Gegenständen geschützt
wird.
-
Ein
weiteres, allerdings aufwendiges Verfahren zur Herstellung eines
Kunststoffteils beschreibt die
DE 10 2004 025 571 A1 . Dieses Verfahren sieht vor,
dass das Spritzgießwerkzeug an seiner Forminnenwand mit
einem Prägeprofil versehen wird, eine ungenarbte Schaumstofffolie
in die Spritzgießform nach Vorwärmung eingelegt
wird, die sichtseitige Narbung in die Schaumstofffolie durch Anpressen der
Folie an die Forminnenwand des Formoberteils des Spritzgießwerkzeuges
eingeprägt wird und die sichtseitig genarbte Schaumstofffolie
in dem Spritzgießwerkzeug mit einem thermoplastischen Kunststoff
hinterspritzt wird. Das entnehmbare Kunststoffverbundformteil soll
sich durch ausgezeichnete Optik und Haptik auszeichnen und insbesondere
einen edlen Materialcharakter verleihen.
-
Die
DE 10 2007 061 170
A1 beschreibt ein Verfahren zum Ornamentieren oder Beschriften
einer Fahrzeugbauteiloberfläche durch eine Laserstrahlbehandlung.
Konkret sollen bereits fertig bezogenen Kfz-Sitze nachträglich
mit einer Beschriftung oder Ornamentierung versehen werden, wozu
ein Laserscanner verwendet wird. Durch Variation der Laserstrahlparameter
wie die Laserleistung, Fokussierung bzw. Fokuslage, den Fokusdurchmesser,
die Strahlfrequenz, die Pulsfrequenz sowie die Geschwindigkeit und
die Pulsweite sollen unterschiedliche Markierungen in Textilstoffen,
Leder, Kunststoff oder auch Metall eingeprägt werden. Auch
wenn durch den verwendeten Scanner eine gewisse Automatisierung
möglich ist, besteht ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens
in dem hohen Fertigungsaufwand.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Spritzgießen
von Kunststoffbauteilen sowie deren Verwendung anzugeben, womit
eine höhere Produktivität erreicht wird und womit ein
Spritzgießformteil hergestellt wird, dessen Oberfläche
besondere optische Effekte bietet.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1, deren Verwendung
nach Anspruch 5 sowie das Spitzgießteil nach Anspruch 6
gelöst.
-
Der
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine
Oberflächenstruktur aus mehreren parallel laufenden regelmäßigen
lang gestreckten dreidimensionalen Formen im Spritzgießwerkzeug
eingeprägt ist. Die Formen sind im Querschnitt halbkreis-,
halboval-, sinus- oder trapezförmig oder dreieckig und
in der Draufsicht im Wesentlichen rechteckig oder sich zu einem
Ende spitzwinklig verjüngend ausgebildet. Beim Spritzgießen prägt
sich diese Negativkontur als Positivkontur im gefertigten Spritzgussteil
ab, wobei die genannten Oberflächenstrukturen (als Teilfläche)
einen dreidimensionalen Raumeindruck verschaffen, der sich durch
die unterschiedlichen Neigungswinkel der Oberflächen ergibt,
die sich mit einer gewissen Regelmäßigkeit wiederholen.
Anstelle willkürlicher Berg- und Tal-Profile, wie sie bei üblichen
künstlich genarbten Oberflächenstrukturen auftauchen,
wird nach der vorliegenden Erfindung in Teilflächenbereichen
eine regelmäßige Struktur angestrebt, bei der die
eingeprägten Raumformen parallel verlaufende Längsachsen
haben. Im Positiv-Teil, d. h. im fertig gestellten Spritzgießteil
treten die Längsachsen als erhaben ausgebildete Grate auf,
zu denen beidseitig abfallende Flanken mit geradem oder gekrümmtem Querschnittsprofil
verlaufen. Ein in der Spritzgießvorrichtung hergestelltes
Spritzgießformteil, das anschließend verchromt
wird, besitzt aufgrund des Chromüberzugs eine glänzende,
spiegelähnliche Oberfläche, die in Teilbereiche
durchbrochen ist, worin die Reflexion aufgrund der unterschiedlich
geneigten Flächen beispielsweise bidirektional gestreut wird.
Die Regelmäßigkeit der im fertigen Spritzgießteil
eingeprägten Konturen, die insbesondere durch deren parallele
Längserstreckung in Verbindung mit einer identischen Querschnittsgeometrie
geprägt wird, vermittelt dem Betrachter einen räumlichen
Eindruck. Die Fertigungstiefe der regelmäßigen
Oberflächenstruktur, die durch den Abstand der jeweils höchsten
zu den niedrigsten Punkten bestimmt ist, liegt zwischen 20 μm
und 200 μm, vorzugsweise bei 50 μm bis 100 μm.
-
Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besitzen die dreidimensionalen
Formen an ihren jeweiligen Enden abgeschrägte Flächen,
so dass sich eine „lang gestreckte, rechteckförmige
Pyramide” mit einem oberen Grat statt einer Spitze ergibt.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung können jedoch auch anstelle
der spitz auslaufenden Grate pyramidenstumpfartige Abflachungen
ausgebildet werden, wobei jedoch die Breite dieser Abflachungen deutlich
kleiner ist als die projizierte Länge der abfallenden Seitenflanken.
-
Die
parallel zueinander angeordneten dreidimensionalen Formen können
sich an ihren langen Seitenlinien entweder unmittelbar berühren
oder in geringem Abstand von maximal 0,1 mm zueinander angeordnet
sein. Möglich sind auch Formgestaltungen, bei denen einzelne
Gruppen abgebildet werden, d. h. eine Reihe von dreidimensionalen
Formen, die sich an den Seitenflächen berühren,
wozu parallel, aber in geringem Abstand eine weitere oder mehrere weitere
separate Gruppen von Formen angeordnet sind.
-
Diese
Ausgestaltung führt im fertigen Spritzgießteil
zu dem Ergebnis, dass im Bereich des Abstandes der einzelnen dreidimensionalen
Formen oder Gruppen von Formen eine ebene Reflektionsfläche
erscheint, die als „blanke” Teilfläche
die matter wirkende Oberflächenstruktur unterbricht.
-
In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
kann zudem vorgesehen sein, dass die dreidimensionalen Formen eine
größere Oberflächenrauigkeit als die
Umgebungsfläche besitzen. Auf diese Art und Weise wird
der Kontrast der unterschiedlichen Reflexionen von Flächenteilen,
die keine dreidimensionalen Formen aufweisen zu den dreidimensionalen
Formen verstärkt.
-
Nach
einer vorzugsweisen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird
die geschilderte Spritzgießvorrichtung zur Fertigung von
Bauteilen, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerferrahmen verwendet,
die nach dem Spritzgießen mit einer Metallschicht überzogen
werden, insbesondere verchromt werden. Aus optischen Gründen,
aber auch um einen niedrigen cW-Wert zu gewährleisten,
werden Halte rungen für Kfz-Scheinwerfer bzw. das Scheinwerferglas,
langgestreckt gebaut. Solche Halterungen sind Spritzgießteile,
die aus optischen Gründen verchromt sind. Die von außen
sichtbare Fläche ist relativ groß, wodurch ein
eintöniger optischer Eindruck entstehen kann, dem eine
erfindungsgemäße Teilflächenausprägung
entgegenwirkt. Die relativ feingliedrig gehaltenen dreidimensionalen
Formen, deren Einzelbreite 1 mm nicht überschreitet, lässt
sich sowohl für die Schaffung von Streifenformen bzw. der
Ausbildung von mehreren Streifengruppen, aber auch zur Ausprägung
von Ornamenten, Zahlen oder Buchstaben in stilisierter Form benutzen.
-
Zur
Herstellung der Vorrichtung zum Spritzgießen wird zunächst
eine Stahlplatte mit einem Laser bearbeitet, der die gewünschten
beschriebenen lang gestreckten dreidimensionalen Formen einprägt. Über
im Prinzip nach dem Stand der Technik bekannte Verfahren wird diese
Formgebung auf eine Vorrichtung zum Spritzgießen als Negativform übertragen.
Beim Befüllen dieser Spritzgießvorrichtung mit
einem thermoplastischen Kunststoff nimmt dieser die eingeprägte
Form an, die nach Aushärtung des Kunststoffs im gefertigten
Kunststoffteil verbleibt.
-
Weitere
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in
den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen, jeweils in einer schematischen
Anordnung:
-
1 bis 8 Jeweils
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße dreidimensionale
Form.
-
Sämtliche
in den 1 bis 8 dargestellten Oberflächenstrukturen
sind in einem Spritzgussteil eingeprägt, das mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt und
anschließend verchromt ist. Die dreidimensionalen Formen
bestehen jeweils aus lang gestreckten Erhöhungen, die im
Querschnitt dreieckig (1 bis 3) halbkreisförmig
(4 und 5), aber auch oval, dem Verlauf
einer Sinushalbwelle folgend oder auch trapezförmig ausgebildet
sein können.
-
In 1 sind
24 nebeneinander liegende einzelne langgestreckte Formen 10 angeordnet,
die jeweils einen mittleren Grad 11 besitzen, zu dem beidseitig
geneigte Flä chen 12 und 13 abfallen,
die jeweils eben ausgebildet sind. Endseitig sind abgeschrägte,
unter einer 45°-Neigung verlaufende Endflächen 14 vorhanden.
Jede Form 10 hält zu der benachbarten Form einen
geringen Abstand 15 ein, der eben ausgebildet ist und der
deutlich kleiner ist als die halbe Breite einer Form 10.
-
Die
Formen 10 können entweder gleich lang oder wie
in 1 dargestellt unterschiedlich lang ausgebildet
sein oder eine unterschiedliche Länge besitzen, die in
dem in 1 dargestellten Fall kontinuierlich abnimmt.
-
2 zeigt
eine ähnliche Formgestaltung wie nach 1,
wobei jedoch die einzelnen Formen 10 breiter und auch mit
größerer Höhe ausgeprägt sind.
Ebenso ist der Abstand 16 zwischen benachbarten Formen
größer als der Abstand 15 nach 1.
Die Länge der Formen 10 ändert sich kaum. Vom
Gesamteindruck her erscheinen die linke und die rechte Grenzlinie 17 und 18 leicht
gekrümmt, wohingegen die Grenzlinien 19 nach 2 geradlinig verlaufen.
-
Die
Ausführungsvariante nach 3 zeigt jeweils
Formen 20, die paarweise nebeneinander angeordnet sind.
Diese paarweise Anordnung ergibt sich zum einen dadurch, dass die
kurzen Seitenlinien einer jeden Form 20 an den beiden Enden
auf einer Linie liegen und zum anderen dadurch, dass der Abstand 21 zwischen
jedem Paar der Formen größer gewählt
ist als der Abstand 22 zwischen zwei Formen 20 eines
Paares.
-
Die
Ausführungsformen nach 4 und 5 zeigen
Formen 30 mit jeweils gekrümmten Oberflächen,
wobei in den dargestellten Ausführungsbeispielen die gewählte
Krümmung von Form 30 zu Form 30 und entlang
ihrer Längsachse jeweils konstant ist. Unterschiede zwischen
der Ausgestaltung nach 4 und 5 ergeben
sich insofern wie sich die einzelnen Formen nach 4 an
den jeweiligen Fußlinien berühren, wohingegen
die einzelnen Formen 30 nach 5 einen
geringen Abstand zueinander haben. Die Flächenstücke
zwischen den Formen 30 bzw. 20 oder 10,
die als Abstandsmaße erscheinen, sind jeweils eben ausgebildet.
-
Die
Ausgestaltung nach 6 ähnelt der Ausgestaltung
nach 3, allerdings mit der Maßgabe, dass in 6 jeweils
2 Gruppen von Tripeln 40 von Paaren 41 mit dreieckförmiger
Querschnittsform die Oberflächengestaltung bilden. Zwischen
den Tripeln 40 ist ein relativ großer Abstand
vorgesehen.
-
7 und 8 zeigen
weitere Variationsmöglichkeiten der Formen, die in den
dargestellten Ausführungsbeispielen zwar im Querschnitt
dreieckförmig ausgebildet sind, jedoch sind die einzelnen Formen 50 zwar
im Querschnitt dreieckförmig, jedoch mit zur einen Seite
hin abnehmender Breite ausgestaltet. Insgesamt ergibt sich in der
Draufsicht ein etwa trapezförmiger Verlauf, bei dem die
rechte Seite einen senkrechten Abschluss 54 zeigt, wohingegen
die gegenüberliegende Seite einen abgeschrägten
Flächenbereich 53 besitzt. An der linken Seite
berühren sich die jeweiligen dreieckförmigen Formen 50.
-
Bei
der Ausführungsvariante nach 8 sind dieselben
Formen 50 jedoch mit der Maßgabe verwendet, dass
die Formen um 180° verdreht angeordnet sind, so dass insgesamt
eine rautenförmige Ausgestaltung aus einzelnen Formen 50 erhalten wird,
die jeweils in einem konstanten Abstand 51 zum Nachbarn
angeordnet sind.
-
Außerhalb
der in 1 bis 8 dargestellten dreidimensionalen
Formen ist das Spritzgießteil im Wesentlichen mit einer
glatten, spiegelnden, weil verchromten Oberfläche ausgebildet,
deren Reflexionsverhalten durch die dreidimensionalen Formen 10, 20, 30, 40 und 50 deutlich
verändert wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergibt
sich eine nahezu unendliche Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten,
die im Rahmen einer Serienfertigung mittels Spritzgießen
und anschließendem Verchromen auf Scheinwerferhalterungen
oder ähnliche Bauteile übertragen werden kann.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es jedoch ebenso möglich,
solche Spritzgießvorrichtungen zum Herstellen von Kunststoffbauteilen
auszugestalten, die eine im Wesentlichen regelmäßig
erscheinende genarbte Oberfläche besitzen, welche durch
die eingeprägten 3D-Formen unterbrochen ist. Die feingliedrige
Ausbildung der 3D-Form wird mittels der Lasertechnik ermöglicht,
welche exakte Konturierung erlaubt.
-
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 102004049271
A1 [0004]
- - DE 102004025571 A1 [0005]
- - DE 102007061170 A1 [0006]