DE202020106865U1

DE202020106865U1 - Galvanisch dekoriertes Bauteil

Info

Publication number: DE202020106865U1
Application number: DE202020106865.2U
Authority: DE
Original assignee: Gerhardi Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: Gerhardi Kunststofftechnik GmbH
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-01-19
Anticipated expiration: 2030-12-01
Also published as: WO2022111999A1

Abstract

Galvanisch dekoriertes Bauteil, welches im Spritzgießverfahren aus einem galvanisierbaren Kunststoff hergestellt ist und das eine Vorderseite (1) und eine Rückseite (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine vertiefte Geometrie (7) in das Bauteil eingebracht ist, die eine umlaufend geschlossene Kontur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein galvanisch dekoriertes Bauteil, welches im Spritzgießverfahren aus einem galvanisierbaren Kunststoff hergestellt ist und das eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist.
In der Automobilindustrie werden verschiedene und unterschiedlich dekorierte Kunststoffbauteile zur optischen Aufwertung eingesetzt. Herkömmliche Oberflächentechnologien solcher oberflächendekorierter Bauteile sind das Fertigen undekorierter Kunststoffoberflächen durch Spritzguss, das Lackieren der Kunststoffoberflächen, das Narben und Ätzen der abzubildenden Werkzeugoberflächen und Abformen dieser durch Kunststoffspritzguss, das Galvanisieren der Kunststoffoberfläche, das Dekorieren im Spritzgießwerkzeug durch IMD (In Mold Dekoration), wobei eine auf eine Trägerfolie aufgedruckte Bedruckung im Spritzgießprozess von einer Trägerfolie abgeformt wird, das Hinterspritzen von bedruckten und teilweise verformten und konturfolgend gestanzten Folieninserts durch die FIM Technologie (Film Insert Molding) sowie das Metallfolienhinterspritzen.
Neben all diesen klassischen Oberflächentechnologien erfreut sich die Darstellung metallischer Oberflächen an Kunststoffbauteilen gegenwärtig großer Beliebtheit, suggeriert diese Oberfläche doch wie keine andere eine hochwertige und robuste Anmutung.
Neben den mit Echtmetall dekorierten Bauteilen, also verblendete, gefügte oder hinterspritzte Bauteile mit dünnen Edelstahl- oder Aluminiumblechen, werden auch besonders bevorzugt metallisch beschichtete Kunststoffbauteile als Dekorelemente eingesetzt.
Eine Beschichtungsart mit der es möglich ist optisch metallische Oberflächen zu erzielen ist z.B. die Gasphasenabscheidung, zu der das PVD-Verfahren (Physical-Vapor-Deposition) sowie deren modifizierte Technologien gehören, beispielsweise CVD (Chemical-Vapor-Deposition) und PeCVD (Plasma-enhanced Chemical-Vapor-Deposition) und weitere. Hierbei werden dünne Metallschichten in einer evakuierten Vakuumkammer auf einem Kunststoffbauteil abgeschieden. Das abzuscheidende Material liegt in fester Form vor. Das verdampfte Material bewegt sich durch die Beschichtungskammer und trifft auf das zu beschichtende Bauteil, wo es durch Niederschlag zur Schichtausbildung kommt. Zwar ist das PVD-Verfahren generell geeignet metallische Schichten darzustellen; als problematisch hat sich jedoch erwiesen, dass die sehr dünne Metallbeschichtung nicht ohne eine zusätzliche Schutzschicht eine hinreichende Festigkeit gegen Abrieb und Korrosion aufweist. Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine Schutzschicht, beispielsweise ein Klarlacksystem, zu applizieren. Um eine ausreichende Grundhaftung auf das abzuscheidenden Kunststoffbauteil zu erzielen, ist in der Regel auch die Lackierung eines Haftvermittlers notwendig.
Auch durch Aufbringen einer Lackierung aus speziellen Lacksystemen kann neuerdings eine chromoptisch anmutende Oberfläche geschaffen werden.
Am weitesten verbreitet und industriell etabliert ist allerdings die galvanische Abscheidung von Metallen auf Kunststoffbauteilen. Dabei werden die Bauteile zunächst im Spritzgießverfahren, beispielsweise aus butadienhaltigen Copolymerisaten hergestellt, beispielsweise aus ABS oder ABS/PC. Nach dem SpritzgießVorgang werden die Bauteile chemisch vorbehandelt, um auf ihnen anschließend autokaltalytisch eine erste dünne Metallschicht abzuscheiden, in der Regel eine dünne Nickel- oder Kupferschicht. Im weiteren Galvanikprozess werden dann elektrolytisch weitere Metallschichten abgeschieden, bis abschließend meist mit einer abgeschiedenen Chromschicht der Galvanisierprozess beendet ist.
Durch die galvanische, also elektrochemische Abscheidung in Elektrolyten wird aber, im Gegensatz zu einer oberflächlichen Dekoration mit Folien bzw. Metallfolien, durch Lackieren oder auch im Gegensatz zur PVD Beschichtung, gleichzeitig immer die Bauteilrückseite mitbeschichtet. Gerade hinsichtlich der gewünschten Schonung von Ressourcen stellt diese ungewünschte Mitbeschichtung der Bauteilrückseite in der Regel einen Nachteil dar. Auch in Bezug auf mechanische Verbindungen der Bauteile mit anderen Komponenten des Fahrzeugs, beispielsweise durch Verclipsen, sowie zur Befestigung z.B. durch Verschweißen, ist diese galvanische Abscheidung meist nachteilig.
Sind außerdem nachträgliche Lichtanwendungen gewünscht, bedarf es einer Behandlung der sonst auch galvanisierten, metallisierten Rückseite des Bauteiles. Hier kann bei wenigen Stückzahlen oder bei Musterteilen die abgeschiedene Chromschicht nach dem Galvanikprozess mechanisch entfernt werden. Bei Großserien ist diese Nachbehandlung jedoch meist zu teuer.
Eine andere Möglichkeit die Bauteilrückseiten chrom- bzw. metallfrei zu halten ist die Verwendung einer überspritzten Folie aus einem galvanoinerten Material, zum Beispiel Polycarbonat. Die Folie wird dabei in der Regel nach der Geometrie des Bauteils verformt, gestanzt und anschließend als Folieninsert in die Kavität der Spritzgießform eingelegt. Die Folie ist kompatibel zum eingesetzten Galvanikmaterial aus ABS bzw. ABS/PC.
Eine weitere Möglichkeit ist das Lackieren der Bauteilrückseite mit einem galvanoinerten Lacksystem. Hier kann entweder ein Ring um die später zu durchleuchtenden Bereiche gelegt werden oder es wird die gesamte Bauteilrückseite vollflächig Lackiert.
Jede der genannten Maßnahmen ist zwar für sich genommen geeignet, eine galvanische Beschichtung der Bauteilrückseite zu vermeiden bzw. die Beschichtung nach dem Galvanikprozess wieder zu entfernen; jedoch bedarf es immer einer zusätzlichen Bearbeitung des Bauteils und verursacht somit Mehrkosten.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein galvanisch dekoriertes Bauteil zu schaffen, bei dem die Bauteilrückseite unbeschichtet ist, ohne dass es hierfür einer zusätzlichen Bearbeitung bedarf. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Mit der Erfindung ist ein galvanisch dekoriertes Bauteil geschaffen, bei dem die Bauteilrückseite unbeschichtet ist, ohne dass es hierfür einer zusätzlichen Bearbeitung bedarf. Durch die in das Bauteil eingebrachte, vertiefte Geometrie, ist eine Galvanisierung des Bereichs zwischen der Geometrie verhindert. Im Grund der vertieften Geometrie kommt es bei der Vorbehandlung des Bauteils zu keiner oder nur zu einer geringen und wirkungslosen Anbeizung, zu keiner oder nur zu einer geringen und wirkungslosen Aktivierung und zu keiner oder nur zu einer geringen und für die nachfolgenden elektrolytischen Ablagerungsprozesse nicht ausreichenden Ablagerung von Nickel und anderen Metallen. Daher fehlt es im Grund der geometrischen Struktur an einer stromführenden Schicht, weshalb im weiteren Galvanikprozess die von der Geometrie eingeschlossenen Bereiche chrom- bzw. metallfrei bleiben.
Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

1 die schematische Darstellung eines galvanisch dekorierten Bauteils nach der Erfindung im Querschnitt;
2 die Draufsicht auf die Rückseite des galvanisch dekorierten Bauteils nach 1.

Das als Ausführungsbeispiel gewählte Bauteil ist vorzugsweise zum Einsatz im Automobilbau vorgesehen. Es ist aus nur einem Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt (sog. 1 K-Bauteil). Bei dem Kunststoff kann es sich um jeden galvanisierbaren Kunststoff handeln, vorzugsweise ABS (Acrylnitril-Butadien-StyrolCopolymerisat) oder ABS-PC.
Das Bauteil weist eine Vorderseite 1 auf, welche üblicherweise die Ansichtsseite des Bauteils nach dessen Montage im Fahrzeug bildet. Das Bauteil weist zudem eine Rückseite 2 auf. Das Bauteil ist massiv ausgebildet. Es kann aber auch zwischen Vorderseite 1 und Rückseite 2 mit einem Hohlraum versehen sein, der zur Erhöhung der Stabilität mit Rippen versehen sein kann. An dem Bauteil sind Seitenwände 4 ausgebildet, die die Vorderseite 1 und die Rückseite 2 miteinander verbinden.
Auf der Rückseite 2 ist das Bauteil mit mindestens einem Befestigungselement 5 versehen, welches die stabile Anbringung des Bauteils an anderen Komponenten des Fahrzeugs ermöglicht. Hierbei kann es sich um Laschen handeln, mit denen ein Verclipsen ermöglicht ist. Es kann sich aber auch um Schweißlaschen handeln, mit denen das Bauteil mit anderen Kunststoffkomponenten verschweißt werden kann.
Auf der Rückseite 2 ist das Bauteil zudem mit mindestens einer Galvaniklasche 6 versehen, welche zur elektrischen Kontaktierung während des Galvanikprozesses dient. Durch die elektrische Kontaktierung, die die Kathode bildet, kann sich das an der Anode befindliche und auf das Bauteil aufzubringende Metall während des elektrolytischen Bades auf dem Bauteil ablegen.
Auf der Rückseite 2 ist eine vertiefte Geometrie 7 in das Bauteil eingebracht, die nach Art einer Nut ausgebildet ist. Sie weist eine umlaufend geschlossene Kontur auf. Es handelt sich um einen geschlossenen Streckenzug. Dieser kann (kreis)ringförmig sein. Die vertiefte Geometrie 7 kann auch nach Art eines Polygons ausgebildet sein, beispielsweise nach Art eines Vierecks, Fünfecks usw. Auch andere Formen sind möglich. Aufgrund der als umlaufend geschlossene Kontur ausgebildeten vertieften Geometrie 7 ist ein eingeschlossener Bereich 8 bzw. eine Insel hervorgerufen, welche von der vertieften Geometrie 7 begrenzt ist. Die vertiefte Geometrie 7 hat sehr geringe Abmessungen. Vorzugsweise hat die Geometrie 7 eine Tiefe von 0,2 bis 0,75 mm, bevorzugt von 0,35 bis 0,5 mm, und eine Breite von 0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt von 0,1 bis 0,2 mm.
Das Bauteil ist mit einer Galvanikschicht 9 versehen. Wie aus 1 ersichtlich, erstreckt sich die Galvanikschicht 9 von der Vorderseite 1 über die Seitenwände 4 bis an die Geometrie 7 auf der Rückseite 2 des Bauteils.
Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen vertieften Geometrie 7 in Form eines geschlossenen Streckenzugs hat folgende Wirkung: Bekanntermaßen sind üblicherweise Kunststoffe nicht elektrisch leitfähig. Daher muss die Oberfläche des Kunststoffbauteils für eine anschließende elektrolytische Beschichtung erst mit einer gut haftenden, elektrisch leitfähigen Schicht überzogen werden. Der erste Schritt in der Galvanisierung von Kunststoffen ist daher das Aufrauen der Oberfläche. Dies erfolgt üblicherweise durch Beizen, was mit Hilfe einer flüssigen Medien, bspw. einer Beize, Säure oder Lauge erfolgt.
Aufgrund der sehr geringen Abmessungen der vertieften Geometrie 7 gelingt es den Medien der Vorbehandlung nicht, das in der Geometrie 7 befindliche Luftpolster herauszudrücken bzw. die Geometrie 7 komplett zu füllen bzw. zu fluten. Dadurch kommt es im Grund der Geometrie 7 zu keiner Anbeizung und zu keiner Aktivierung. Die Geometrie 7 bleibt damit zumindest in ihrem Grund unbehandelt.
Das gleiche gilt für den weiteren Galvanikprozess. Auch dabei gelingt es den Metallen nicht, das Luftpolster aus der Geometrie 7 herauszudrücken. Folglich gelangen keine Metalle in den Grund der Geometrie 7. Sollten dennoch Metalle bis in den Grund vordringen, können sie aufgrund der nicht erfolgten Beizung nicht in der Geometrie 7 anhaften. In Folge dessen fehlt im Grund der Geometrie 7 eine stromführende (Metall-)Schicht. Das hat im Weiteren zur Folge, dass es nicht zu einer Ablagerung von Nickel und den anderen Metallen in den von der Geometrie 7 eingeschlossenen Bereichen 8 bzw. Inseln kommt. Die Inseln bzw. Bereiche 8 sind nach dem Galvanisieren des Bauteils chrom- bzw. metallfrei.
Mit der Erfindung ist ein im Kunststoffspritzguss hergestelltes Bauteil geschaffen, welches im Ausführungsbeispiel auf der Rückseite 2 mit einer vertieften Geometrie 7 mit sehr geringen Abmessungen versehen ist. In der nach Art einer Nut ausgebildeten Geometrie 7 erfolgt aufgrund ihrer Gestaltung keine chemische Vorbehandlung und anschließend keine galvanisch abgeschiedene Metallbeschichtung. Die Geometrie 7 unterbricht somit eine Galvanik-Beschichtung in denjenigen Bereichen 8 des Bauteils, welche vollumfänglich von der Geometrie 7 umgeben sind.
Die erfindungsgemäße Technik ist bei allen Bauteilen anwendbar, um Ressourcen, insbesondere Metalle, zu sparen. Die Geometrie 7 kann dabei in einfacher Weise vom formgebenden Spritzgießwerkzeug, bspw. durch eines Steges im Werkzeug, geschaffen werden. Der Steg bildet dann im Bauteil die Geometrie bzw. Nut aus. Je weiter die Geometrie 7 in den Bereich der Seitenwände 4 verlegt wird, desto größer ist der nach der Galvanisierung geschaffene unbeschichtete Bereich 8. In diesem umschlossenen Bereich 8 bildet sich keine Metallschicht aus.

Claims

Galvanisch dekoriertes Bauteil, welches im Spritzgießverfahren aus einem galvanisierbaren Kunststoff hergestellt ist und das eine Vorderseite (1) und eine Rückseite (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine vertiefte Geometrie (7) in das Bauteil eingebracht ist, die eine umlaufend geschlossene Kontur aufweist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) in die Rückseite (2) des Bauteils eingebracht ist.
Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) ringförmig ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) nach Art eines Polygons ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) nach Art eines Vierecks ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) nach Art einer Nut ausgebildet ist.
Bauteil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) eine Tiefe von 0,2 bis 0,75 mm, bevorzugt von 0,35 bis 0,5 mm hat.
Bauteil nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vertiefte Geometrie (7) eine Breite von 0,05 bis 0,5 mm, bevorzugt von 0,1 bis 0,2 mm hat.