DE4339909C2

DE4339909C2 - Verfahren zur Herstellung eines hintergrundbeleuchteten Spritzgießteils und Spritzgießteil

Info

Publication number: DE4339909C2
Application number: DE4339909A
Authority: DE
Inventors: George B Rosica; Vance E Smith
Original assignee: Kaumagraph Flint Corp
Current assignee: Kaumagraph Flint Corp
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-11-23
Publication date: 1996-10-17
Anticipated expiration: 2013-11-24
Also published as: ITTO930872A1; ITTO930872A0; IT1261120B; CA2103197A1; GB2281529A; GB9323967D0; DE4339909A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hintergrundbeleuchteten Spritzgießteiles, insbesondere einer Instrumententafel, bei dem ein zunächst flaches Substrat auf zumindest einer Fläche mit Farbe bedruckt wird, daraufhin in eine dreidimensionale Form umgeformt und in einer Spritzgießform angeordnet wird, derart, daß das Substrat mit seiner Vorderfläche mit einer Spritzgießformfläche, die im wesentlichen der Form der Vorderseite des Substrates entspricht, in Anlage gebracht wird, woraufhin die Spritzgießform geschlossen und Kunstharz bzw. ein Kunststoff zur Bildung einer mit der Hinterseite des Substrates verschmolzenen Kunstharzschicht in die Spritzgießform eingespritzt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Instrumententafel, die nach diesem Verfahren hergestellt ist.

Produkte dieses Typs, die beispielsweise aus Kunstharzen bzw. Kunststoffen hergestellt sind und auf einer oder auf mehreren ihrer Oberflächen Aufdrucke oder Prägungen aufweisen, sind seit vielen Jahren durch ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren hergestellt worden, das mit Inmould- Verzierungsprozeß bezeichnet wird. Dieser Prozeß, der mindestens seit 1972 in Gebrauch ist, wurde dazu verwendet, in Polystyrol- und Poly prophylen-Folien bedruckte Teile zu erzeugen, wobei die Folien nach dem Bedrucken abgestanzt und an Druckgußvorrichtungen geschickt wurden, um in dem Inmould-Verfahren zu einem Endprodukt ausgebil det zu werden. Einige dieser Produkte waren beispielsweise Essensbe hälter, Krüge oder Kanister aus Kunststoff. In diesem Verfahren wur den die aufgelegten oder in dem Inmould-Verfahren hergestellten Ver zierungen durch Offset-Druck und/oder durch Siebdruck hergestellt, wobei die Teile flach waren und durch statische Aufladung in der Form gehalten wurden. Da die Auflagen oder in dem Inmould-Verfahren hergestellten Verzierungen keinen vollständigen (hundertprozentige) Farbüberzug aufwiesen, war es möglich, auf die Rückseite dieser Teile zu drucken und dennoch das geschmolzene Kunststoffmaterial mit der Rückseite des Kunststoffsubstrats zu verschmelzen, so daß an der Au ßenseite eine Schicht eines Kunststoffilms zurückbleibt, die die Graphik schützt. In diesem Verfahren mußte der Anguß der Spritzgießform so be schaffen sein, daß die Einleitung des Kunststoffs dort stattfand, wo keine Farbe vorhanden war, da jede in diesem Bereich vorhandene Farbe wegbewegt oder zerstört worden wäre. Die Anhaftung hätte in diesem Fall nur zwischen dem klaren Kunststoffbereich der Auflage und der Preßmasse selbst stattgefunden.

In dem US-Patent Nr. 4,917,927 ist ein Spritzgießverfahren offenbart, das im wesentlichen mit dem obenbeschriebenen Inmould-Verzierungspro zeß übereinstimmt. Das Patent beansprucht als Neuheit den Druck schritt, in dem auf wenigstens eine Seite einer Kunstharzfolie ein farbi ger Film aufgebracht wird, wobei dieser Farbfilm eine oder mehrere Schichten umfaßt, wovon jede eine spezifische minimale Dicke besitzt. Das Patent stellt fest, daß es durch diesen Färbungsprozeß möglich ist, ein Produkt mit Hintergrundbeleuchtung herzustellen. Produkte mit Hintergrundbeleuchtung sind im Stand der Technik wohlbekannt und können eine darauf gedruckte bildliche Darstellung hell erscheinen las sen, wenn diese von vorne beobachtet wird, falls Licht von hinten auf das Produkt auftrifft. Produkte dieses Typs werden etwa bei der Her stellung von Kraftfahrzeug-Instrumententafeln verwendet. Das Patent offenbart den Druck auf eine flache Harzfolie, die in einer Spritzgießform angeordnet ist, in die entsprechend der oben erwähnten Inmould-Tech nik Kunstharz eingespritzt wird.

Die herkömmlichen Techniken waren nicht dazu geeignet, dreidimen sionale geprägte Produkte des in den Zeichnungen gezeigten Typs her zustellen. Die Fachleute haben nämlich geglaubt, daß es nicht möglich wäre, die Form und die Konfiguration dieses Typs unter gleichzeitiger Schaffung eines annehmbaren dekorativen Aussehens zu erhalten. Es ist angenommen worden, daß während des Inmould-Prozesses des Standes der Technik das Produkt verformt würde und dadurch das de korative Aussehen verschlechtert würde. Spezielle Spritzgießtechniken, die im folgenden beschrieben werden, erlauben jedoch die Verwendung ei nes Druckgusses mit geschmolzenem Harz, um dreidimensionale Pro dukte zu formen, die für eine Hintergrundbeleuchtung geeignet sind und deren dekoratives Aussehen nicht verschlechtert ist. Außerdem wird im folgenden die Entwicklung von monomeren Harzen offenbart, die als Alternative zu dem Thermoplast-Druckguß vor Ort polymeri siert werden können und viele der Probleme beseitigen, die mit dem Spritzen von geschmolzenem Kunststoff auf ein gedrucktes Substrat ver bunden sind. Eine solche Entwicklung ist das METTON®-Flüssiggieß harz. METTON® ist ein eingetragenes Warnzeichen der Hercules Inc. (Herculesplaza, Wilmington, Delaware 19894-0001) für eine geschützte Mischung aus Polydizyklopentadienen (PDCPD), wobei dieses Wort zu sammenfassend den Stoff bezeichnet, der durch Polymerisation von Di zyklopentadien (DCPD) erhalten wird. Das METTON®-Flüssiggießharz umfaßt den Mischvorgang einer "A"-DCPD-Komponente mit einer "B"-DCPD-Komponente in einem Spritzgießhohlraum. Die A- und B-DCPD- Komponenten polymerisieren vor Ort und erzeugen bei einer Reakti onstemperatur von ungefähr 170°C bis ungefähr 200°C Polydizyklo pentadien. METTON®-Harze besitzen den Vorteil, daß beim Flüssig gießen von Kunststoffteilen weniger Energie als beim Thermoplast- Spritzgießverfahren erforderlich ist. Außerdem ist die Polymerisations-Re aktionstemperatur von PDCPD niedriger als die Schmelztemperatur von Thermoplast-Polymeren, wobei bei der Herstellung von hinter grundbeleuchteten Produkten dünnere Substrate sowie Farbschichten, die weniger wärmeverformbar sind, verwendet werden können.

Ein Verfahren und eine Instrumententafel der eingangs genannten Art sind aus der DE 42 37 588 A1 bekannt. Hierbei wird ein mehrfarbig bedrucktes Polycarbonat in eine Spritzgießform eingelegt, in die nachfolgend ein über seinen Schmelzpunkt erhitztes Kunstharz eingespritzt wird, um mit der Hinterseite des Substrats zu verschmelzen und eine Kunstharzschicht zu bilden. Dazu wird Polycarbonat verwendet, das zunächst auf eine Temperatur von etwa 371°C erhitzt werden muß und nachfolgend unter sehr hohem Druck in die Spritzgießform eingespritzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines hintergrundbeleuchteten Spritzgießteiles anzugeben, durch das derartige Spritzgießteile mit vermindertem Ausschuß und vereinfachter Prozeßsteuerung zu fertigen sind, sowie eine verbesserte hintergrundbeleuchtete Instrumententafel zu schaffen, die in einfacher Weise herzustellen ist und eine verbesserte Beleuchtbarkeit der Symbole bietet.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwei fließfähige Monomerharzkomponenten gleichzeitig in die Spritzgießform eingespritzt werden, um vor Ort zu polymerisieren, daß das Substrat auf seine Hinterseite über der Fläche, die mit Farbe bedruckt ist, mit einem Spritzgießformvorsprung abgedeckt wird und eine Aussparung in der Kunstharzschicht über dieser Fläche geformt ist.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Instrumententafel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kunstharzschicht aus einem Mehrkomponentenflüssiggießharz besteht und durch Polymerisation mit dem Substrat verschmolzen ist, und daß über der Kunstharzschicht über der Fläche des Substrats, auf der eine Farbschicht aufgetragen ist, eine Aussparung für den Durchtritt von Licht vorgesehen ist.

Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte:

(1) Bereitstellen eines flachen Substrats, das aus einem durchsichtigen Kunstharz hergestellt ist;
(2) Bedrucken der Vorderseite des Substrats unter Verwendung einer formbaren Farbe;
(3) Vorstanzen des bedruckten Substrats, um Einführlöcher für ein Formungswerkzeug herzustellen, wobei dieser Stanzschritt beispiels weise durch Abstanzen in einer Schermaschine ausgeführt werden kann;
(4) Formen des bedruckten Substrats in eine dreidimensionale Gestalt, vorzugsweise durch einen Kaltformungsprozeß, um dadurch die inneren Spannungen der inneren Form zu reduzieren;
(5) Bereitstellen einer Spritzgießform mit einer ersten Oberfläche, welche im wesentlichen dieselbe Konfiguration wie das geformte Substrat be sitzt;
(6) Abstanzen des geformten Substrats, so daß es bei minimaler Preß passung an die Spritzgießoberfläche angepaßt ist und das Teil in der Spritzgieß form aufgrund seiner Konfiguration angeordnet werden kann; und
(7) Anordnen des geformten Substrats in der Spritzgießform gegen die erste Spritzgießformoberfläche und Einspritzen von Kunstharz in den hinter dem geformten Substrat befindlichen Spritzgießhohlraum, wobei das eingespritzte Kunstharz mit dem geformten Substrat verschmilzt.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Verschmelzen des Schrittes (7) durch Einspritzen eines geschmolzenen Kunstharzes wie etwa durchsichtigen Polycarbonats in den hinter dem geformten Substrat befindlichen Spritzgießhohlraum durch mehrere Eingußkanäle er zielt. In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verschmelzen des Schrittes (7) durch gleichzeitiges Einleiten von zwei Lösungen von flüssigem DCPD direkt hinter das geformte Substrat durch mehrere Eingüsse und durch Polymerisieren der DCPD- Lösungen vor Ort in dem Spritzgießhohlraum erzielt.

Die obigen Prozesse erzeugen einteilige, permanent haftende, geprägte Produkte, die die dreidimensionale Konfiguration des geformten Substrats besitzen.

Mit den obenbeschriebenen Ausführungsformen sind einige wichtige Parameter verbunden. Die Dicke des Substratmaterials muß ausrei chend groß sein, damit die Farben sowohl gegenüber der Wärme des geschmolzenen Harzes als auch gegenüber der Reaktionswärme der polymerisierenden DCPD-Lösungen in dem beschriebenen speziellen Verfahren isoliert sind. Außerdem muß die in dem Prozeß verwendete Farbe eine formbare Hochtemperaturfarbe sein, die den Beanspruchun gen sowohl durch die Formgebung als auch durch die Wärme des ge schmolzenen Harzes und durch die Polymerisationswärme der beiden DCPD-Lösungen während des Inmould-Verfahrens widerstehen kann. Ferner sollte die Spritzgießwerkzeug-Fläche (der Bereich, mit dem die Vor derseite der Prägung auf dem Werkzeug aufliegt) auf Temperaturen gehalten werden, die für die jeweils verwendete Ausführungsform des Schmelzvorgangs typisch sind. Wenn die Verschmelzung unter Verwendung von geschmolzenem Harz erzielt wird, sollte die Spritzgieß werkzeug-Fläche auf einer Temperatur von ungefähr 21° bis 43°C ge halten werden, ferner sollte das geschmolzene Harz 371°C nicht über steigen. Außerdem sollte ein Einguß, der in den Spritzgießhohlraum ge schmolzenes Harz zuführt, keinen Bereich versorgen, der größer als 12,9 cm² ist. Wenn die Schmelzung unter Verwendung einer Polymeri sation vor Ort erzielt wird, sollte die Spritzgießwerkzeug-Fläche auf einer Temperatur von ungefähr 20° bis 44°C gehalten werden. Ferner sollte der hintere Bereich des Spritzgießwerkzeuges (Bereich, der den Spritzgießhohl raum hinter dem Substrat bildet) auf ungefähr 60° bis 80°C gehalten werden und eine Einrichtung aufweisen, die eine DCPD-Polymerisation über dem Bereich verhindert, der im Endprodukt hintergrundbeleuchtet werden soll, da PDCPD kein durchsichtiges Polymer ist. Außerdem sollten die beiden DCPD-Lösungen unmittelbar vor dem Einspritzen in die Spritzgießform auf einer Temperatur von ungefähr 30° bis 35°C gehalten werden.

Der wichtige Vorteil der obenbeschriebenen Verfahren besteht darin, daß sie dreidimensional geformte Produkte erzeugen können. Ferner machen es die Verwendung der Kaltformung und die nachfolgende Verschmelzung des Harzes zu einem geformten Substrat möglich, ein Produkt mit verringerten inneren Spannungen zu erzeugen. Mit den herkömmlichen Verfahren kann dieses Ergebnis nicht erhalten werden. Ferner wurde es im erwähnten US-Patent Nr. 4,917,927 als unmöglich angesehen, direkt auf das bedruckte, geprägte Substrat einzuspritzen, weil ein geschmolzenes Harz wegen seiner hohen Temperatur und der Wärme die Prägung zerstören würde. Erfindungsgemäß versorgen je doch bei Verwendung der Ausführungsform mit geschmolzenem Harz die Eingüsse einen Bereich hinter dem geformten Substrat, der nur 12,9 cm² beträgt, so daß es möglich ist, die Wärme und den Druck im Spritzgießhohlraum zu verringern und dennoch direkt auf die Prägung einzu spritzen. Bei Verwendung der Ausführungsform mit Polymerisation vor Ort ist die Flüssigharz-Reaktionstemperatur niedriger als die Temperaturen des herkömmlichen Thermoplast-Spritzgießharzes, so daß es möglich ist, die Prozeßwärme und die Prozeßdrücke zu reduzieren und flüssiges Harz direkt auf die Prägung und senkrecht zu deren Oberflä che einzuspritzen. Der Vorteil des direkten Einspritzens eines Harzes in jeder der Ausführungsformen besteht darin, daß es nicht notwendig ist, ein Polymerharz durch Druckerhöhung in sämtliche Bereiche zu zwingen. Die neue Angußanordnung macht es außerdem möglich, die Spritzgießform einfacher zu entwerfen, da nicht die Einschränkung besteht, daß die Eingüsse so angeordnet sein müssen, daß verhindert wird, daß Material auf der geprägten Fläche auf eine Weise auftrifft, die diese Prägung beschädigen oder zerstören würde. Durch die Vorformung des bedruckten, geprägten Substrats und durch Bereitstellen eines Spritzgieß werkzeugs ist es außerdem nicht notwendig, Spritzgießdrücke zu verwenden, um ein Produkt mit einer dreidimensionalen Konfiguration zu erzeugen.

Die erwähnte zweite Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein dreidimensionales Mischprodukt, das einteilige, diskrete gedruckte Symbole besitzt, die beleuchtet werden können, wenn das Produkt hin tergrundbeleuchtet wird. Das Produkt umfaßt ein Kunstharzsubstrat mit einer komplexen dreidimensionalen und unregelmäßigen geometrischen Gestalt, in der wenigstens eine Öffnung definiert ist. Hierbei ist auf wenigstens eine Oberfläche des Substrats wenigstens eine Farbschicht gedruckt, welche verschiedenfarbige Farben enthält und diskrete Sym bole schafft. Ferner ist mit dem vorgeformten Substrat eine Harzschicht verschmolzen. Die Harzschicht-Rückseite besitzt einteilige vorsprin gende Bereiche, außerdem ist in der Harzschicht wenigstens eine Öff nung definiert, die der Öffnung des Substrates entspricht. Die Farben und die verschmolzene Harzschicht sind so angeordnet, daß auf das Substrat gedruckte diskrete Symbole beleuchtet werden, wenn auf die Rückseite der Harzschicht Licht gestrahlt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, die sich auf bevorzugte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung beziehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungs formen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Frontaufriß eines geprägten Spritzgußprodukts, das durch einen Druckguß mit geschmolzenem Harz gemäß der vorlie genden Erfindung hergestellt ist;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 2a eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 2 von einem Kreis umgebenen Bereichs;

Fig. 3 eine Draufsicht eines bedruckten Substrats gemäß der vorlie genden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines geformten Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des Spritzgießvor gangs mit geschmolzenem Harz gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 6 eine diagrammartige Ansicht des in Fig. 5 gezeigten Spritzgieß vorgangs mit geschmolzenem Harz;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Po lymerisation vor Ort gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine diagrammartige Ansicht des in Fig. 7 gezeigten Spritzgieß vorgangs mit Polymerisation vor Ort;

Fig. 9 einen Frontaufriß eines geprägten Spritzgußprodukts, das durch ei nen Spritzgießvorgang mit Polymerisation vor Ort gemäß der vor liegenden Erfindung hergestellt ist;

Fig. 10 eine Schnittansicht längs der Linien 10-10 in Fig. 9; und

Fig. 10a eine vergrößerte Detailansicht des in Fig. 10 von einem Kreis umgebenen Bereichs.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens dient ein erster Schritt dazu, ein flaches Substrat aus einem Kunst harz wie etwa aus Polycarbonat bereitzustellen. Das Substrat ist in Fig. 3 allgemein mit 10 bezeichnet.

Der nächste Schritt in diesem Verfahren dient dazu, das gewünschte Muster auf die Vorderseite 12 des Substrats 10 unter Verwendung von formbarer Farbe zu drucken. Geeignete Farben, die verwendet werden können, sind verdünnte Polyesterfarben, die auf Kunstharzen wie etwa Polycarbonat haften. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist ein gedrucktes Muster, das allgemein mit 14 bezeichnet ist, in einer rechteckigen Konfiguration vorgesehen. Im Druckschritt werden mehrere Druckdurchläufe ausge führt, wobei in jedem Durchlauf eine einzelne Farbe aufgebracht wird. Die verschiedenen Farben werden außerdem auf in Fig. 3 gezeigte kreisförmige Bereiche aufgebracht, die sich oberhalb des gedruckten Musters 14 befinden, wobei diese Bereiche 16 keinen Teil des fertigen Produkts bilden, wie später beschrieben wird. Außerdem werden an Positionen, die sich um das gedruckte Muster 14 befinden, mehrere Markierungen 18 für Einführungslöcher gedruckt, wie aus Fig. 3 her vorgeht.

Der nächste Schritt ist der Abstanz- oder Scherschritt, in dem das ge druckte Substrat 10 in Rechtecke vorgestanzt wird, wobei (an den Markierungen 18) mehrere Einführungslöcher ausgestanzt werden. Dieser Schritt erzeugt ein bedrucktes Teil, das dazu vorbereitet ist, in einem Formungswerkzeug verwendet zu werden, wobei es so geformt ist, daß es in das Werkzeug einpaßbar ist und Einführungsstifte des Werkzeuges eingeführt werden können. Dieser Schritt wird vorzugs weise in einer Schermaschine ausgeführt.

Der nächste Schritt ist der Formungsschritt, in dem das vorgestanzte bedruckte Substrat in eine dreidimensionale Gestalt geformt wird, etwa wie das in Fig. 4 gezeigte geformte Substrat 20. Der Formungsschritt wird vorzugsweise durch einen Kaltformungsprozeß ausgeführt, um dadurch die inneren Spannungen der inneren Form zu reduzieren. In diesem Schritt wird die flache Folie in einer Formpresse angeordnet, die ihren Formungszyklus durchläuft, um die Folie in die gewünschte dreidimensionale Gestalt zu formen, wobei die Gestalt wie in Fig. 4 gezeigt eine unregelmäßige geometrische Gestalt sein kann, die Öff nungen festlegt und eine gebogene Konfiguration einschließlich ei nes Paars von stumpfen Winkeln und vorstehenden oder konkaven Be reichen umfaßt.

Im nächsten Schritt wird das geformte Substrat in eine Konfiguration geschnitten, daß es in die in dem danach auszuführenden Spritzgießschritt verwendete Spritzgießform paßt, derart, daß die Konfiguration des geform ten Substrats 20 dazu dient, es an seinem Ort festzuhalten. Somit muß das geformte Substrat 20 so zugeschnitten werden, daß es bei minima ler Preßpassung in das Spritzgießwerkzeug paßt.

Der nächste Verfahrensschritt ist der Einspritzteil-Spritzgießschritt. In der Ausführungsform des Druckgusses mit geschmolzenem Harz wird das geformte Substrat 20 in den Hohlraum 32 des Spritzgießwerkzeuges 30 ge genüber der vorderen Spritzgießfläche 34 angeordnet, anschließend wird die Spritzgießform geschlossen, um das Substrat 20 in einer Position zu halten, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Das Spritzgießwerkzeug 30 schafft einen Hohl raum 32, der eine erste Oberfläche 34 besitzt, die dieselbe Konfigura tion wie diejenige des geformten Substrats 20 hat. Das Spritzgießwerkzeug 30 ist aus einer vorderen Hälfte 36 und aus einer hinteren Hälfte 38 gebildet, die aneinander befestigt sind, um zwischen sich den Spritzgießhohl raum 32 zu definieren. Die hintere Spritzgießhälfte 38 ist mit drei Eingüssen 41, 42, 43 versehen, durch die das Kunstharz auf die Bodenfläche des Hohlraums 32 eingeleitet wird. Die drei Eingüsse 41, 42 und 43 er strecken sich in einer zum Spritzgießhohlraum 32 im wesentlichen senkrech ten Richtung.

Nach der Anordnung des geformten Substrats 20 in dem Hohlraum 32 wird ein durchsichtiges, geschmolzenes Polycarbonatharz in den hinter dem geformten Substrat befindlichen Spritzgießhohlraum-Zwischenraum eingespritzt. Dieser Schritt wird durch Einleiten des geschmolzenen Harzes auf den Boden des Hohlraums 32 direkt hinter dem geformten Substrat durch die drei Eingüsse 41, 42 und 43 erzielt, welche wie oben beschrieben so konstruiert und angeordnet sind, daß jeder Einguß 41, 42 und 43 geschmolzenes Harz nur einem Bereich des Spritzgießhohl raums 32 zuführt, der nicht größer als 12,9 cm² ist. Fig. 6 veranschau licht die Strömung des geschmolzenen Harzes im Hohlraum 32 nach oben.

Das obenbeschriebene Verfahren erzeugt ein einteiliges, permanent haftendes, geprägtes Produkt, das die dreidimensionale Gestalt des ge formten Substrats 20 besitzt, wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, wel che das geprägte Spritzgußprodukt 50 veranschaulichen. Das Produkt 50 um faßt daher eine das geformte Substrat 20 umfassende vordere Wand, die mehrere bedruckte Schichten 52 enthält, die auf die vordere Fläche 12 des Substrats 10 aufgebracht sind, sowie eine das durchsichtige Po lycarbonatharzsubstrat 54 enthaltende hintere Wand.

In den Fig. 1 und 2, in denen ein neuartiges Produkt gemäß der vorlie genden Erfindung im einzelnen offenbart ist, ist ein dreidimensionales Mischprodukt 50 mit einteiligen, diskreten Symbolen, die beleuchtbar sind, wenn das Produkt von hinten mit Licht bestrahlt wird, gezeigt. Das Kunstharzsubstrat 20 besitzt eine komplexe dreidimensionale und unregelmäßige geometrische Gestalt, die drei kreisförmige Öffnungen 61, 62 und 63 sowie eine im allgemeinen rechteckig geformte Öffnung 64 definiert. Wie oben erläutert, ist das Substrat 20 vorgeformt und besitzt eine vordere Fläche und eine hintere Fläche, wie am besten aus Fig. 2a ersichtlich ist.

Das Substrat besitzt wenigstens eine Farbschicht, die auf wenigstens eine Oberfläche desselben gedruckt ist. Insbesondere enthält die Farb schicht verschiedenfarbige Farben, die diskrete Symbole erzeugen, wie in den Fig. 1, 2 und 2a gezeigt ist.

Das Produkt 50 umfaßt außerdem eine Kunstharzschicht 54, die mit dem vorgeformten Substrat 20 verschmolzen ist und eine vordere Flä che und eine hintere Fläche besitzt. Die vordere Fläche der Kunstharz schicht 54 ist an die hintere Fläche des Substrats 20 angepaßt. Die hin tere Fläche der Kunstharzschicht 54 besitzt einteilige vorspringende Bereiche, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Außerdem definiert die Kunstharz schicht 54 vier Öffnungen, die den vier Öffnungen 61 bis 64 im Substrat 20 jeweils entsprechen.

Die Farben und die Harzschicht 54 sind so angeordnet, daß die auf das Substrat 20 gedruckten diskreten Symbole beleuchtet werden, wenn auf die hintere Fläche der Harzschicht 54 Licht gestrahlt wird, wie aus ei ner Betrachtung der Fig. 1, 2 und 2a hervorgeht.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind die Öffnungen 61 bis 63 im vor geformten Substrat 20 mittels eines abgerundeten Bereichs des Substrats 20 gebildet, der von der vorderen Fläche desselben nach hin ten vorsteht. Der die Öffnung 61 bildende abgerundete Bereich des Substrats 20 enthält einen nach hinten sich erstreckenden Bereich und einen eine abgerundete Kante bildenden gekrümmten Bereich, wobei der nach hinten sich erstreckende Bereich mit dem gekrümmten Be reich verbunden ist, um die Öffnung 61 zu bilden. Die Öffnungen 62 und 63 besitzen denselben Aufbau wie die Öffnung 61.

Aus einer Betrachtung der Fig. 1 und 2 geht außerdem hervor, daß das Produkt 50 so geformt ist, daß es zwei stumpfe Winkel bildet, die mit 66 und 68 bezeichnet und am besten in Fig. 2 erkennbar sind.

In der Ausführungsform mit Polymerisation vor Ort wird das geformte Substrat 20 im Hohlraum 132 des Spritzgießwerkzeugs 130 gegenüber der vorderen Spritzgießfläche 134 angeordnet, anschließend wird die Spritzgießform geschlossen, um das Substrat 20 in der in Fig. 7 gezeigten Position zu halten. Das Spritzgießwerkzeug 130 stellt einen Hohlraum 132 bereit, der eine erste Fläche 134 umfaßt, die dieselbe Konfiguration wie diejenige des geformten Substrates 20 besitzt. Das Spritzgießwerkzeug 130 ist aus ei ner vorderen Hälfte 136 und aus einer hinteren Hälfte 138 gebildet, die aneinander befestigt sind, um zwischen sich den Spritzgießhohlraum 132 zu definieren. Die hintere Spritzgießformhälfte 138 ist mit Eingüssen 141, 142 und 143 versehen, durch die auf die Bodenfläche des Hohlraums 132 DCPD-Lösungen eingeleitet werden. Die drei Eingüsse 141, 142 und 143 erstrecken sich in einer zum Spritzgießhohlraum 132 senkrechten Rich tung. Nach der Anordnung des geformten Substrats 20 im Hohlraum 132 werden auf die Bodenfläche des Hohlraums 132 direkt hinter dem geformten Substrat durch die drei Eingüsse 141, 142 und 143 wie in Fig. 7 gezeigt gleichzeitig die METTON®-"A"-DCPD-Lösung und die METTON®-"B"-DCPD-Lösung im Verhältnis 1 : 1 eingespritzt. Fig. 8 erläutert die Strömung der kombinierten Monomer-Lösungen nach oben im Hohlraum 132. Ein wichtiger Aspekt des Spritzgießschrittes ist in den Fig. 4 und 8 gezeigt: Das PDCPD ist nicht lichtdurchlässig; daher ist es wichtig, daß die Polymerisation der DCPD-Lösungen hinter den jenigen Bereichen des Substrats 20 verhindert wird, die im Endprodukt hintergrundbeleuchtet werden sollen, wie etwa die Bereiche 71, 72, 73, 74 und 75, die in Fig. 4 gezeigt sind. Um die Polymersation über die sen Bereichen zu verhindern, besitzt die hintere Hälfte 138 der Spritzgieß form 130 Vorsprünge, die sich von der hinteren Hälfte 138 der Spritzgieß form 130 erstrecken, um mit dem hinteren Bereich des geformten Substrats 20 in Kontakt zu gelangen, um die Bereiche 71 bis 75 wäh rend des Polymerisationsschrittes abzudecken. Diese Vorsprünge sind in Fig. 8 als Spritzgießformvorsprünge 81, 82, 83, 84 und 85 gezeigt, die die Bereiche 71, 72, 73, 74 bzw. 75 auf dem Substrat 20 während der Polymerisation in der Spritzgießform 130 abdecken. Die Vorsprünge 81 bis 85 verhindern die Polymerisation über den jeweiligen Bereichen 71 bis 75, wobei sie Spalte in dem trüben PDCPD hinterlassen und damit eine Hintergrundbeleuchtung der Bereiche 71 bis 75 zulassen, wenn auf die Rückseite des Endprodukts Licht gestrahlt wird. Während des Spritzgieß schrittes in der Ausführungsform mit Polymerisation vor Ort sollte die vordere Hälfte 136 des Spritzgießwerkzeuges 130 auf einer Temperatur von ungefähr 20° bis 44°C gehalten werden. Die hintere Hälfte 138 des Spritzgießwerkzeuges sollte auf einer Temperatur von ungefähr 60° bis 80°C gehalten werden. Die "A"-DCPD-Lösung und die "B"-DCPD-Lösung sollten unmittelbar vor dem Einspritzen in den Spritzgießhohlraum 132 auf einer Temperatur von ungefähr 30° bis 35°C gehalten werden. Die Polymerisations-Reaktionstemperatur beträgt ungefähr 170° bis 200°C, wobei die Polymerisationsreaktionsrate ungefähr 1 ,5 kg/s beträgt.

Das obenbeschriebene Verfahren erzeugt ein einteiliges, permanent haftendes geprägtes Produkt mit dreidimensionaler Gestalt des geform ten Substrats 20, wie aus den Fig. 9 und 10 hervorgeht, die das gepräg te Spritzgußprodukt 150 erläutern. Das Produkt 150 umfaßt somit eine das geformte Kunstharzsubstrat 20 umfassende vordere Wand, die mehrere bedruckte Schichten 52 enthält, die auf die vordere Fläche 12 des Substrats 20 aufgebracht sind, sowie eine das PDCPD 154 umfassende hintere Wand mit Spalten in dem PDCPD 154 über denjenigen Berei chen der bedruckten Schichten 52, die wie etwa der Spalt 84A in den Fig. 10 und 10a hintergrundbeleuchtet werden sollen und während des Spritzgießschrittes durch einen Spritzgießformvorsprung (hier 84) geschaffen werden.

In den Fig. 9 und 10, in denen ein neuartiges Produkt gemäß der vor liegenden Erfindung im Detail offenbart ist, ist ein dreidimensionales Mischprodukt 150 mit einteiligen, diskreten Symbolen, die bei einer Hintergrundbeleuchtung des Produkts beleuchtet werden können, ge zeigt. Das Kunstharzsubstrat 20 besitzt eine komplexe dreidimensionale und unregelmäßige geometrische Form, die drei kreisförmige Öffnun gen 61, 62 und 63 sowie eine im allgemeinen rechteckige Öffnung 64 definiert. Wie oben beschrieben, wird das Substrat 20 vorgeformt und besitzt eine vordere Fläche und eine hintere Fläche, wie am besten aus Fig. 10a ersichtlich ist.

Das Substrat besitzt wenigstens eine Farbschicht, die auf wenigstens eine der Oberflächen desselben gedruckt ist. Insbesondere enthält die Farbschicht verschiedenfarbige Farben, die diskrete Symbole erzeugen, wie in den Fig. 9, 10 und 10a gezeigt ist.

Das Produkt 150 umfaßt außerdem eine Kunstharzschicht 154, die mit dem vorgeformten Substrat 20 verschmolzen ist und eine vordere Flä che und eine hintere Fläche besitzt. Die vordere Fläche der Kunstharz schicht 154 ist an die hintere Fläche des geformten Substrats 20 ange paßt. Die hintere Fläche der Kunstharzschicht 154 besitzt einteilige vorspringende Bereiche, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Außerdem definiert die Kunstharzschicht 154 vier Öffnungen, die den vier Öffnungen 61 bis 64 im Substrat 20 jeweils entsprechen. Die Farben und die Harz schicht 154 sind so angeordnet, daß auf das Substrat 20 gedruckte dis krete Symbole beleuchtet werden, wenn auf die hintere Fläche der Harzschicht 154 Licht gestrahlt wird, wie aus einer Betrachtung der Fig. 9, 10 und 10a und aus der obigen Beschreibung der Spalte in der Harzschicht 154 über den aus dem Hintergrund zu beleuchtenden Be reichen hervorgeht.

Wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt, sind die Öffnungen 61 bis 63 in dem vorgeformten Substrat 20 durch einen abgerundeten Bereich des Substrats 20 gebildet, der von der vorderen Fläche desselben nach hin ten vorsteht. Der die Öffnung 61 bildende abgerundete Bereich des Substrats 20 enthält einen nach hinten sich erstreckenden Bereich und einen eine abgerundete Kante bildenden gekrümmten Bereich, wobei der nach hinten sich erstreckende Bereich mit dem gekrümmten Be reich verbunden ist, um die Öffnung 61 zu bilden. Die Öffnungen 62 und 63 besitzen denselben Aufbau wie die Öffnung 61.

Aus einer Betrachtung der Fig. 9 und 10 geht außerdem hervor, daß das Produkt 150 so geformt ist, daß zwei stumpfe Winkel geschaffen werden, die allgemein mit 166 und 168 bezeichnet sind und am besten in Fig. 10 sichtbar sind.

Im folgenden werden besondere Beispiele der vorliegenden Erfindung angegeben.

Beispiel 1

Die Teile werden siebenfach auf eine Polycarbonatfolie mit einer Flä che von 55,9 cm×78,7 cm und einer Dicke von 0,51 mm gedruckt, wobei der gesamte Druckvorgang auf der vorderen Fläche stattfindet. Im folgenden ist eine Liste der Durchläufe und der Spezifikationen für diese Durchläufe angegeben:

Die ausgewählten Farben sind sämtlich verdünnte Polyesterfarben, die auf Polycarbonat anhaften können und von einem Typ sind, der sowohl den Beanspruchungen der Formungsschritte als auch den Beanspru chungen der Temperatur des im folgenden beschriebenen Harzein spritzschrittes widerstehen kann.

Während des Druckprozesses werden die Teile abgedeckt, um einen Kratz- und Lösungsmittelwiderstand zu schaffen.

Nach dem Druck werden die Teile in Rechtecke geschnitten, um sie jeweils in einem Hohlraum-Formungswerkzeug zu verwenden. In die Teile werden gleichzeitig Einführungslöcher eingestanzt, woraufhin die Teile für die Verwendung in der Formungspresse bereit sind.

Der Formungsschritt wird in einem Werkzeug mit einem einzigen Hohlraum ausgeführt. Jedes Teil wird auf den Werkzeug-Einführstiften angeordnet, indem die Stifte in die im voraus ausgestanzten Einfüh rungslöcher eingeschoben werden, woraufhin das Teil geformt wird. Der Formungsvorgang umfaßt die folgenden Schritte:

1. Das Werkzeug wird auf dem Wechseltisch angeordnet, der in die Presse bewegt wird.
2. Es wird eine "Langsamschließ"-Technik verwendet, um die Ma schine auf die Konfiguration des Werkzeuges einzustellen.
3. Dann werden die Drücke auf 1814 kg eingestellt.
4. Anschließend werden die Teile auf dem Werkzeug angeordnet, wozu die Einführungsstifte verwendet werden.
5. Dann werden die Teile zweimal durch den Formungszyklus ge schickt und anschließend entnommen.

Im nächsten Schritt, d. h. im Stanzschritt, werden die Teile durch La serschneiden in eine gewünschte Größe geschnitten, so daß sie in das Spritzgießwerkzeug gut hineinpassen. Nach dem Schneiden werden die Teile von Hand in dem Spritzgießwerkzeug angeordnet, wobei die Konfiguration der Form dazu dient, das Teil an seiner Position zu halten. Hierbei ist darauf zu achten, daß das Teil bündig im Formungswerkzeug sitzt. Der Werkzeugkopf, auf dem die Prägung sitzt, wird unter Verwendung von Kühlleitungen auf 21°C gekühlt, während die Temperatur des ge schmolzenen Polycarbonatharzes 371°C beträgt und dessen Druck 1463 kg/cm² (500 psi) beträgt. Dann wird das Harz in den Spritzgießhohlraum hinter dem gedruckten Teil eingespritzt. Während der Operation wer den die Drücke und die Temperaturen im Spritzgießprozeß so niedrig wie möglich gehalten, um die Wahrscheinlichkeit eines Absackens der Farbe zu reduzieren.

Dann wird das Teil aus der Spritzgießform entnommen und auf seiner Rück seite mit Ausnahme der graphischen Bereiche abgedeckt. Dadurch wird die Möglichkeit von Gasblasen verringert.

Dann wird jedes Teil daraufhin untersucht, ob es ausgeliefert werden kann.

Beispiel 2

Die Teile werden siebenfach auf eine Polycarbonatfolie mit einer Flä che von 55,9 cm×78,4 cm und einer Dicke von 0,51 mm gedruckt, wobei der gesamte Druckvorgang auf der vorderen Fläche stattfindet. Im folgenden ist eine Liste der Durchläufe und der Spezifikationen für die Ausführung dieser Durchläufe angegeben:

Die Farben sind sämtlich verdünnte Polyester-Farben, die an dem Po lycarbonat haften können und von einem Typ sind, der den Beanspru chungen sowohl der Formungsschritte als auch der Temperatur in dem im folgenden beschriebenen Schritt der Polymerisation vor Ort wider stehen kann.

Während des Druckprozesses werden die Teile abgedeckt, um einen Kratz- und einen Lösungsmittelwiderstand zu schaffen.

Nach dem Druck werden die Teile in Rechtecke gestanzt, um in einem Formungswerkzeug mit einem einzigen Hohlraum verwendet zu wer den. Gleichzeitig werden in die Teile auch die Einführungslöcher ein gestanzt, woraufhin die Teile für die Formungspresse bereit sind.

Der Formungsschritt wird in einem Werkzeug mit einem einzigen Hohlraum ausgeführt. Jedes Teil wird auf den Werkzeugeinführungs stiften angeordnet, indem die Stifte in die vorher ausgestanzten Einfüh rungslöcher eingeschoben werden, woraufhin das Teil geformt wird. Der Formungsvorgang umfaßt die folgenden Schritte:

1. Das Werkzeug wird auf dem Wechseltisch angeordnet, der in die Presse eingeführt wird.
2. Es wird eine "Langsamschließ"-Technik verwendet, um die Ma schine auf die Konfiguration des Werkzeuges einzustellen.
3. Anschließend werden die Drücke auf 1814 kg eingestellt.
4. Dann werden die Teile unter Verwendung der vorhandenen Ein führungsstifte auf dem Werkzeug angeordnet.
5. Anschließend werden die Teile zweimal durch den Formungszy klus geschickt und dann entnommen.

Im nächsten Schritt, d. h. im Schneideschritt werden die Teile mittels eines Lasers in eine gewünschte Größe geschnitten, so daß sie genau in das Spritzgießwerkzeug passen.

Nach dem Schneiden werden die Teile mit Hand in das Spritzgießwerkzeug eingesetzt, wobei die Konfiguration der Form dazu dient, die Teile an ihrem Ort festzuhalten. Es ist darauf zu achten, daß das Teil bündig im Formwerkzeug sitzt. Der Werkzeugkopf, auf dem die Prägung sitzt, wird unter Verwendung von Heizleitungen auf 60° bis 80°C erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten, während die METTON®-"A"- DCPD-Monomerlösung und die METTON®-"B"-DCPD-Monomerlö sung vor dem Einspritzen auf 30°C bis 35°C gehalten werden. Dann werden die beiden Monomerlösungen gleichzeitig hinter das bedruckte Teil in den Spritzgießhohlraum eingespritzt.

Dann wird das Teil aus der Spritzgießform entnommen und an seiner Rück seite mit Ausnahme der graphischen Bereiche maskiert. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Gasblasen reduziert.

Schließlich wird jedes Teil daraufhin untersucht, ob es für die Ausliefe rung geeignet ist.

Obwohl in der vorangehenden Beschreibung zur Erläuterung der Prin zipien der Erfindung bevorzugte Ausführungsformen derselben voll ständig beschrieben worden sind, kann der Fachmann selbstverständ lich Abwandlungen, Ersetzungen und Änderungen ausführen, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der durch die folgenden Pa tentansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines hintergrundbeleuchteten Spritzgießteiles, insbesondere einer Instrumententafel, bei dem ein zunächst flaches Substrat auf zumindest einer Fläche mit Farbe bedruckt wird, daraufhin in eine dreidimensionale Form umgeformt und in einer Spritzgießform angeordnet ist, derart, daß das Substrat mit seiner Vorderfläche mit einer Spritzgießformfläche, die im wesentlichen der Form der Vorderseite des Substrats entspricht, in Anlage gebracht wird, woraufhin die Spritzgießform geschlossen und Kunstharz unter Bildung einer mit der Hinterseite des Substrats verschmolzenen Kunstharzschicht in die Spritzgießform eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei fließfähige Monomerharzkomponenten gleichzeitig in die Spritzgießform (130) eingespritzt werden, um vor Ort zu polymerisieren, daß das Substrat (20) auf seiner Hinterseite über der Fläche (71 bis 75), die mit Farbe bedruckt ist, mit einem Spritzgießformvorsprung (81 bis 84) abgedeckt wird und eine Aussparung (81A bis 84A) in der Kunstharzschicht über dieser Fläche (71 bis 75) geformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vordere Spritzgießformfläche (136), an der das Substrat (20) mit seiner Vorderseite anliegt, während des Spritzgießvorganges auf einer Temperatur voo 20°C bis 44°C, die hintere Spritzgießformhälfte (138) auf eine Temperatur von 60°C bis 80°C und die beiden Monomerharzkomponenten vor dem Einspritzen auf einer Temperatur von 30°C bis 35°C gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Dizyklopentadien(DCPD)-Komponenten eingespritzt werden, die vor Ort zu Polydizyklopentadien (PDCPD) polymerisieren.

4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (20) in einem Kaltformprozeß umgeformt wird.

5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat (20) mehrere, mehrfarbige Farbschichten (52) aufgebracht werden, die mit dem Substrat (20) umformbar sind.

6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit einer Preßpassung in die Spritzgießform (130) eingesetzt und mit der Spritzgießfläche in Anlage gebracht wird.

7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Monomerharzkomponenten (DCPD) durch mehrere Eingüsse (41 bis (43) direkt auf die Rückseite des Substrats (20) in einer dazu im wesentlichen senkrechten Richtung eingespritzt werden.

8. Instrumententafel mit hintergrundbeleuchteten Symbolen, mit einem dreidimensional geformten Substrat, zumindest einer Farbschicht, die auf wenigstens eine Fläche des Substrats aufgebracht ist und ein hintergrundbeleuchtbares Symbol bildet, und einer Kunstharzschicht, die mit ihrer Vorderseite an die Rückseite des Substrats angepaßt und mit dem Substrat verschmolzen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzschicht (154) aus einem Mehrkomponenten- Flüssiggießharz besteht und durch Polymerisation mit dem Substrat (20) verschmolzen ist, und daß in der Kunstharzschicht (154) über der Fläche (71 bis 75) des Substrats (20), auf die eine Farbschicht (52) aufgebracht ist, eine Aussparung (81A bis 84A) für den Durchtritt von Licht vorgesehen ist.

9. Instrumententafel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzschicht (154) aus Polydizyklopentadien (PDCPD) besteht.

10. Instrumententafel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (20) aus Polycarbonat besteht, wobei die Farbschichten (52) aus verdünnten Polyesterfarben bestehen.

11. Instrumententafel nach zumindest einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Öffnung (61 bis 64) sich durch das Substrat (20) und die Kunstharzschicht (154) erstreckt, wobei ein Abschnitt des Substrats (20) von dessen Vorderseite nach hinten vorspringt und die Öffnung (61 bis 64) begrenzt.

12. Instrumententafel nach Anspruch (11), dadurch gekennzeichnet, daß der vorspringende Bereich des Substrats (20) einen sich nach hinten erstreckenden Bereich sowie einen eine abgerundete Kante bildenden gekrümmten Bereich besitzt, wobei der sich nach hinten erstreckende Bereich mit dem gekrümmten Bereich verbunden ist und die Öffnung (61 bis 64) bildet.

13. Instrumententafel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (61 bis 63) kreisförmig ist.

14. Instrumententafel nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (64) im wesentlichen rechteckig ist.