-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von optischen
Teilen für
die Kraftfahrzeugbeleuchtung oder -signalgebung sowie für die Beleuchtung
allgemein (Haushalts-, Industrie-, Stadtbeleuchtung usw.).
-
Genauer
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger
optischer Teile durch Einspritzen einer Polymermischung in geschmolzenem Zustand
in eine Gussform in einem einzigen Arbeitsgang.
-
Zur
Herstellung optischer Teile oder sichtbarer Teile, wie etwa Reflektoren
oder Blenden usw., werden für
die Durchführung
derartiger Verfahren thermoplastische oder duroplastische Polymere
verwendet.
-
Die
bei der Durchführung
eines der bekannten Verfahren erzielten Teile weisen jedoch allgemein zahlreiche
Nachteile auf. Je nach dem durchgeführten Spritzverfahren und der
verwendeten Polymermischung ist meistens ein Entgasungseffekt des
die Teile bildenden Polymers und/oder der verwendeten Additive festzustellen.
-
Die
Entgasungsdämpfe
kondensieren anschließend
auf den kältesten
Teilen der verschiedenen optischen Beleuchtungs-, Lichtreflexions-
oder -übertragungsteile.
So kondensieren zum Beispiel in Scheinwerfern die Entgasungsdämpfe, die
von Reflektoren herrühren,
welche durch Einspritzen von Polymerharzen hergestellt sind, auf
den Scheiben der Scheinwerfer. Diese Kondensation führt auf
der Oberfläche
dieser Teile zu einem Mattieren oder Irisieren, was sowohl hinsichtlich
des Erscheinungsbildes des Scheinwerfers als auch hinsichtlich dessen photometrischer
Leistungen vollkommen unerwünscht
ist. Dieses Phänomen
wird oft gemäß der angelsächsischen
Terminologie als "Fogging" bezeichnet.
-
Damit
einhergehend kommt es bei der Entgasung zur Wanderung flüchtiger
Bestandteile, zum Beispiel Additive, nach außen und zur Degradation des
Hauptpolymers, was zu einem vorzeitigen Altern der Teile und zur
Verringerung von deren mechanischer Festigkeit führt.
-
Um
die mechanischen Eigenschaften der erzielten Teile zu verbessern,
werden den Polymeren allgemein zum Beispiel mineralische Füllstoffe und/oder
Faserfüllstoffe
wie Glasfasern zugesetzt. Die Oberflächenbeschaffenheit bzw. das
Erscheinungsbild der auf diese Weise erhaltenen Teile ist jedoch
nicht befriedigend, insbesondere hinsichtlich ihres Glanzes, vor
allem bei einer Verwendung der Teile als Reflektoren.
-
Um
diese Art von Nachteilen zu beheben, ist es erforderlich, relativ
komplexe Techniken einzusetzen, wie etwa die Zweikomponentenspritzgießtechnik,
bei der nacheinander ein thermoplastischer Werkstoff zum Bilden
einer Haut mit guten Oberflächeneigenschaften
und anschließend
ein verstärkter duroplastischer
oder thermoplastischer Werkstoff zum Bilden eines Kerns mit guten
mechanischen Eigenschaften eingespritzt wird (siehe zum Beispiel
die französischen
Patente FR-A-2 758 128 und FR-A-2 643 849).
-
Eine
andere Lösung
besteht darin, die Oberflächenbeschaffenheit
von Teilen, die mit bestimmten verstärkten Thermoplasten spritzgegossen
werden, durch Untermischen einer geringen Menge (10 bis 15 Gew.-%)
Polyethylenterephthalat unter diese Thermoplaste zu verbessern.
-
Aus
dem Dokument EP-B-0 630 955 ist zum Beispiel eine Polyesterharzmischung
bekannt, die Füllstoffe,
insbesondere Aluminiumfüllstoffe,
enthält, und
aus dem Dokument EP-A-0 947 763 ein Reflektor, der eine im Vakuum
aufgetragene Schicht aus Polyimid oder aromatischem Polyamid zum
Verbessern der reflektierenden Eigenschaften benötigt. Weitere Formulierungen
sind auf dem Markt verfügbar und
enthalten flüssige
oder (bei Raumtemperatur) gelöste
Additive oder feste Komponenten, deren Dampfdruck bei Gebrauchstemperatur
ein Entgasungsproblem mit Kondensation in den kältesten Bereichen erzeugt.
-
Für eine Verwendung
auf dem Gebiet der Beleuchtung sind auch aromatische Copolyester
in der Art von flüssigkristallinen
Polymeren (LCP oder Liquid Crystal Polymer) bekannt, welche mineralische
Füllstoffe
enthalten, die es erlauben, die mechanischen Eigenschaften des Fertigprodukts
zu verbessern. Die unterschiedlichen, auf dem Markt verfügbaren Qualitäten der
Füllstoffe
enthaltenden LCPs erlauben es jedoch nicht, die gleichen Reflexionsleistungen
zu erzielen, wie bei einem Reflektor, der zum Beispiel aus einem
duroplastischen Werkstoff, etwa einem BMC (Bulk Moulding Compound
oder Thermodur) oder einem Epoxidharz, oder aus Metall (Blech oder
Aluminium), das vor der Metallisierung mit einem Lack versehen ist,
oder aus einem amorphen Thermoplast ohne Füllstoffe, zum Beispiel Polyetherimid
(PEI), Polycarbonat (PC), Polyethersufon (PES), hergestellt ist
und hierbei die bei dieser Art von Anwendung erforderlichen mechanischen
und thermischen Eigenschaft aufweist.
-
Eine
andere Lösung
zum Verbessern der Oberflächenbeschaffenheit
bestimmter verstärkter Polymere
besteht darin, auf die zu schützenden Oberflächen einen
Lack oder einen Vorbehandlungsauftrag (Vakuum-Polymerüberzug)
aufzubringen, bevor eine reflektierende Metallschicht appliziert
wird. Ein derartiger aus einem Lack gebildeter Vorbehandlungsauftrag
ist in der Technik unter dem Namen Primer bekannt, Eine geeignete
Wahl des Lacks oder des Polymerüberzugs
erlaubt zudem, die Entgasungseffekte der Polymer-Matrize zu beschränken.
-
Die
vorliegende Erfindung gehört
in diesen Kontext und ihr Ziel ist es, ein Verfahren zur Herstellung
von optischen Teilen vorzuschlagen,
- – die keinem
oder nur einem sehr geringen Entgasungseffekt unterliegen,
- – deren
Oberflächenbeschaffenheit
keinen Vorbehandlungsauftrag vor der Metallisierung erfordert, die
ihnen zum Beispiel ein hohes Reflexionsvermögen verleiht,
- – die
darüber
hinaus die gewünschten
mechanischen Eigenschaften haben.
-
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung
von optischen Teilen für
Kraftfahrzeugbeleuchtungs- oder -signalgebungsvorrichtungen durch
Einspritzen einer aus einem Polyesterharz aus flüssigkristallinen Polymeren
(LCP) bestehenden Polymermischung in eine Gussform in einem einzigen
Arbeitsgang, das die folgenden Schritte umfasst:
- – Erwärmen der
Polymermischung, damit diese eine erste vorbestimmte Einspritztemperatur
erreicht, bei er sie sich in geschmolzenem Zustand befindet,
- – Einspritzen
der Polymermischung in eine Kavität, die zwischen den Wänden einer
Gussform gebildet ist,
- – Kühlen der
Wände der
Gussform auf eine zweite vorbestimmte Kühltemperatur,
- – Auswerfen
des abgekühlten
Formteils.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Polymermischung
einen Anteil von weniger als 1 Gew.-% Füllstoffe und Additive enthält.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsform
beträgt
die erste vorbestimmte Einspritztemperatur 320°C bis 360°C.
-
Vorzugsweise
beträgt
die zweite vorbestimmte Kühltemperatur
150°C bis
250°C.
-
In
diesem Fall ist es von Vorteil, dass die zweite vorbestimmte Kühltemperatur
bei etwa 220°C liegt.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt es unmittelbar nach dem Schritt des Auswerfens des abgekühlten Formteils,
den zusätzlichen
Schritt des Metallisierens einer Oberfläche des Formteils auszuführen.
-
Eine
derartige Metallisierung kann durch Verdampfen im Vakuum, durch
Kathodenzerstäubung
oder durch Elektrolyse erfolgen. In letzterem Fall kann die Elektrolyse
ein Beizen umfassen, gefolgt von einer Aktivierung, einer chemischen
Abscheidung einer Metallisierungsschicht und schließlich einer
elektrolytischen Abscheidung einer oder mehrerer Metallisierungsschichten.
-
Weitere
Ziele, Merkmale und Vorzüge
der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels verdeutlicht,
das beispielhaft in nicht einschränkender Weise unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen
angeführt
ist, in denen die einzige Zeichnung schematisch einen Längsschnitt
durch eine Spritzgieß-/Spritzpressmaschine
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
darstellt.
-
Die
einzige Figur zeigt eine Spritzgieß-/Spritzpressmaschine 1 mit
einem Spritzgießzylinder 4,
einer Gussform 6 und einem Trichter 8. Der Spritzgießzylinder 4 weist
im Wesentlichen eine Röhre 10,
eine Schnecke 12, Heizmittel 14 und eine Düse 16 auf.
-
Eine
flüssigkristalline
Polymermischung LCP, im Handel zum Beispiel unter der Bezeichnung "Thermx LCP LN 001" erhältlich,
und im Wesentlichen frei von mineralischen Füllstoffen oder Faserstoffen
und Additiven, wird in Form von Granulaten in den Trichter 8 eingebracht
und gelangt vom Trichter 8 in die Röhre 10 und wird anschließend in
dieser durch die Schnecke 12 weiterbefördert. Die Mischung wird in
der Röhre 10 zur
Gussform 6 transportiert. Durch die an den Wänden der
Röhre 10 angeordneten
Heizmittel 14 wird die Mischung erwärmt und zum Schmelzen gebracht,
das heißt
sie wird flüssig
oder pastös.
-
Der
Ausdruck "im Wesentlichen
frei von Füllstoffen" besagt, dass die
Mischung keine Füllstoffe enthält oder
in einem sehr geringen Verhältnis,
und in jedem Fall weniger als 1 Gew.-%.
-
Die
Gussform umfasst einen Stempel 18 und eine Matrize 20.
Der Stempel 18 und die Matrize 20 sind derart
miteinander verbunden, dass zwischen diesen in einer speziellen
und genau bestimmten Position ein Raum angeordnet ist, der eine
Kavität 22 bildet.
-
Ist
die Matrize 20 feststehend, so ist der Stempel 18 beweglich
und umgekehrt. Genauer gesagt begrenzt der Stempel 18 die
Kavität 22 mit
einer konvexen Formseite 24, und die Matrize 20 begrenzt die
Kavität 22 mit
einer konkaven Formseite 26.
-
Während des
Schritts des Füllens
wird die Mischung in geschmolzenem Zustand durch die Düse 16 in
die Kavität 22 gespritzt.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren
beträgt
die Einspritztemperatur in Höhe
der Röhre
320°C bis
360°C. Darauf
folgt ein Schritt des Abkühlens,
während
dem sich die Temperatur des Gussteils der der Gussform annähert, die
durch ein Kühlmittel
in der Nähe
der Kavität 22 gekühlt wird.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung beträgt
die Temperatur der Gussform 150°C bis
250°C. Vorzugsweise
beträgt
die Temperatur der Gussform annähernd
220°C. Das
abgekühlte
Formteil ist somit steif genug, um den beim Auswerfen wirkenden
Kräften
standzuhalten, die hierbei auftreten können.
-
Aufgrund
dieser Verarbeitungsbedingungen ist es möglich, eine dünne Außenschicht
aus Harz aus flüssigkristallinen
Polymeren mit einer sehr guten Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.
-
Wie
in der einzigen Figur zu erkennen ist, haben die hergestellten Formteile,
zum Beispiel Reflektoren, eine geringe Dicke in Bezug auf ihre Länge und/oder
ihrer Breite. Typischerweise beträgt die Dicke derartiger Teile
weniger als einen Millimeter.
-
Nachdem
das auf diese Weise hergestellte Formteil ausgeworfen ist, kann
es direkt metallisiert werden, um ihm die gewünschten reflektierenden Eigenschaften
zu verleihen, ohne dass das Aufbringen eines Vorbehandlungsauftrags,
etwa eines "Primers" oder einer im Vakuum
oder durch eine andere Behandlung aufgetragenen Polymerschicht erforderlich ist.
-
Eine
derartige Metallisierung kann gemäß einer der im Stand der Technik
angewandten Techniken ausgeführt
werden, wie zum Beispiel eine Metallisierung durch Verdampfen im
Vakuum, eine Metallisierung durch Kathodenzerstäubung oder eine Metallisierung
durch Elektrolyse (zum Beispiel Verchromung). Die Metallisierung
durch Elektrolyse kann ein Beizen mit einem Säurebad umfassen, gefolgt von
einer Aktivierung, anschließend
einer chemischen Abscheidung einer Metallisierungsschicht und schließlich einer
elektrolytischen Abscheidung einer oder mehrerer Metallisierungsschichten.
-
Da
die gemäß diesem
vorstehend beschriebenen Verfahren erzielten Teile im Wesentlichen
frei von Füllstoffen
und Additiven sind, kommt es bei der Verwendung dieser Teile unter
extremen Bedingungen, wie sie in einer Beleuchtungsvorrichtung herrschen,
zu keinem Entgasungseffekt. Die erzielten Teile besitzen die gewünschten
Eigenschaften und ihre Oberflächenbeschaffenheit
ist derart, dass sie vor einer Metallisierung keinerlei Vorbehandlungsauftrag
benötigen.
-
Die
vorliegenden Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend
beschriebene Ausführungsform
beschränkt,
sie vermag Gegenstand zahlreicher Varianten zu sein, wie in den
Patentansprüchen
beschrieben. So kann zum Beispiel die Ausgangspolymermischung sehr
geringe Mengen eines feuerfesten Mittels enthalten, das nicht als
Füllstoff
oder Additiv im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen wird.