EP0547441B1 - Bedienelemente von Installationsgeräten - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
- H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
-
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- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
Definitions
- the invention relates to control elements made of thermoplastic molding compositions for electrical installation devices, in particular covers, frames, actuation buttons and rockers and rotary knobs.
- thermosets when used for such parts is the high surface scratch resistance, the high resistance to chemical attack, e.g. B. by cleaning agents, and in the climatic stability, for. B. temperature resistance, such parts. This is due to their chemical structure, which leads to a high hardness, as well as to the infusibility and insolubility in solvents.
- thermosets for the production of control elements for electrical installation devices results from the production.
- the starting material for such molded parts are curable molding compounds, which are mixed with one another from curable synthetic resins as binders and fillers and reinforcing materials as resin carriers, and are brought into the final shape with simultaneous application of heat and pressure.
- the molding material is hardened by chemical conversion.
- thermosetting molding compounds behave brittle, so that they break easily when subjected to impact stress. For this reason, it is also not possible to make snap connections with thermosets.
- thermoplastic molding compositions In order to counter the difficulties outlined above, the control elements for electrical installation devices have recently been made predominantly from thermoplastic molding compositions. To put it simply, it can be said that the advantages and disadvantages of thermoplastics are reversed compared to thermosets. Accordingly, there are neither problems in injection molding manufacturing, nor in color selection and surface quality as well as in operation due to its good impact strength.
- thermosets such as scratch resistance, chemical resistance and temperature resistance, of which, however, the scratch resistance is of essential importance with regard to the intended use of the operating elements.
- DE-A-35 09 519 discloses the production of a key body coated with a wear-resistant coating on the metal, the coating of which is applied, either galvanically or without current.
- the key body is made of plastic as an injection molded part and is preferably coated with a chrome layer of 0.1 ⁇ m. In the initial state, the key body is provided with a rough surface for the adhesion of the cover. However, this is undesirable for control elements of electrical installation devices.
- the object of the invention is to provide control elements of the type mentioned at the beginning, the surface of which has improved scratch resistance.
- the surface of the control elements is provided with a hard layer.
- a hard layer which is preferably only provided on the operator-side surface of the control element, can be formed according to a preferred embodiment of the invention by organically modified non-metallic inorganic materials.
- control element is coated only on one side, namely on the operating side, the handling advantage is retained by using thermoplastic material to the extent that, for. B. molded snap hooks as a fastener on the control element maintain their good elastic deformation properties.
- a control element designed according to the invention combines both the advantages of thermoplastics and that of thermosets, since the increase in scratch resistance is also associated with an increase in chemical resistance and thermal resistance.
- the method described requires a pretreatment of the parts to be coated as well as subsequent curing at elevated temperatures, which is out of the question for the operating elements due to the materials used.
- the organically modified non-metallic inorganic material Existing coating applied to the operating side of the control elements by spraying or in an immersion bath and cured in a very short time (less than 1 minute) without significant heating of the parts to be coated, so that the coated control element is then available as a finished part.
- the coating can also be done by screen or pad printing, spinning or with electrostatic lacquer application.
- a quick paint composition that can be hardened within seconds. This is achieved by adding photoinitiators that can be activated by light.
- photoinitiators that can be activated by light.
- lacquer additives in the form of photoinitiators which can be activated by UV radiation, are particularly advantageous.
- these additives reduce the tendency of the coated element to yellowing even after prolonged exposure to sunlight. Yellowing is further prevented or delayed by adding light stabilizers to the coating varnish.
- the energy impact on the coated element can be precisely metered with an excimer lamp because the radiation emission goes out immediately after switching off the power supply, while with conventional radiators the heat output only decreases slowly after switching off.
- photoinitiators adapted in the lacquer, which react in the corresponding wavelength range.
- the selection of the photoinitiators which are added to the coating material is made in accordance with the above explanation in such a way that they only react to UV radiation of a certain wavelength, i.e. H. react within a very narrow frequency range.
- This narrow radiation band is preferably in a range outside the natural UV radiation which comes from sunlight, namely below a wavelength of 300 nm.
- the coating (painting) of operating elements of the installation devices also has the essential advantages that yellowing is prevented or at least delayed if UV-absorbing light stabilizers are added to the coating paint.
- conductive particles can be added to the coating material, which ensure sufficient conductivity on the surface of the operating elements in order to avoid electrostatic charges.
- dust deposits favored by electrostatic charging through the addition of conductive particles in the paint, which reduce the surface resistance of the elements, are avoided.
- such a covering with a conductive hard layer also gives the possibility of simultaneously using the operating elements as a shield against electrical and / or electromagnetic fields.
Landscapes
- Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Lock And Its Accessories (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft Bedienelemente aus thermoplastischen Formmassen für elektrische Installationsgeräte, insbesondere Abdeckungen, Rahmen, Betätigungstasten und Wippen sowie Drehknöpfe.
- Die Bedienelemente von elektrischen Installationsgeräten, wie z. B. Abdeckungen, Rahmen und Betätigungselemente, wurden bisher überwiegend aus Duroplasten hergestellt. Der Vorteil von Duroplasten bei der Verwendung für derartige Teile besteht in der hohen Oberflächen-Kratzfestigkeit, der hohen Beständigkeit gegen Chemikalienangriff, z. B. durch Reinigungsmittel, und in der Klimafestigkeit, z. B. Temperaturbeständigkeit, derartiger Teile. Dies beruht auf ihrer chemischen Struktur, welche zu einer hohen Härte, sowie zur Unschmelzbarkeit und Nichtlöslichkeit in Lösungsmitteln führt.
- Ein gravierender Nachteil bei der Verwendung von Duroplasten für die Herstellung von Bedienelementen für elektrische Installationsgeräte ergibt sich durch die Herstellung. Ausgangsmaterial für solche Formteile sind härtbare Formmassen, welche aus härtbaren Kunstharzen als Bindemittel sowie Füll- und Verstärkerstoffen als Harzträger miteinander vermischt in eine Form gegeben und darin unter gleichzeitiger Zuführung von Hitze und Druck in die Endform gebracht werden. Dabei erfolgt durch chemische Umwandlung die Härtung des Formstoffes.
- Hierdurch bedingt resultiert ein hoher Verschleiß der Preßformen, was die Fertigungskosten in die Höhe treibt. Ferner ist aufgrund der erforderlichen Beimengungen von Füll- und Verstärkerstoffen als Harzträger die wünschenswerte Farbauswahl eingeschränkt, ebenso wie die Brillanz der Oberfläche. Auch ist die Erzeugung einer Oberflächen-Strukturierung schwierig und führt zu erhöhten Anforderungen an die Preßformen.
- Schließlich verhalten sich derartige Teile, die aus duroplastischen Formmassen hergestellt sind, spröde, so daß sie bei Schlagbeanspruchung leicht brechen. Aus diesem Grunde ist es ferner nicht möglich, Schnappverbindungen mit Duroplasten zu realisieren.
- Um den vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten zu begegnen, werden neuerdings die Bedienelemente für elektrische Installationsgeräte überwiegend aus thermoplastischen Formmassen hergestellt. Vereinfacht kann man sagen, daß bei Thermoplasten die Vorteile und Nachteile im Vergleich mit Duroplasten vertauscht sind. Demgemäß bestehen weder Probleme bei der Fertigung im Spritzgießverfahren, noch bei der Farbauswahl und der Oberflächengüte sowie im Betrieb wegen guter Schlagzähigkeit.
- Demgegenüber stehen die Nachteile des Fehlens der bei Duroplasten bekannten Vorteile wie Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Temperaturbeständigkeit entgegen, von denen jedoch die Kratzfestigkeit im Hinblick auf den Gebrauchszweck der Bedienelemente von wesentlicher Bedeutung ist.
- In der DE-A-35 09 519 ist die Herstellung eines mit einer verschleißfesten Beschichtung am Metall überzogenen Tastenkörpers offenbart, dessen Beschichtung, galvanisch oder stromlos aufgebracht wird. Der Tastenkörper ist als Spritzgußteil aus Kunststoff gefertigt und vorzugsweise mit einer Chromschicht von 0,1µm überzogen. Für die Haftung des Überzuges ist der Tastenkörper im Ausgangszustand mit einer rauhen Oberfläche versehen. Dies ist allerdings für Bedienelemente von elektrischen Installationsgeräten unerwünscht.
- Hiervon ausgehend hat die Erfindung die Aufgabe, Bedienelemente der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Oberfläche eine verbesserte Kratzfestigkeit aufweist.
- Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Danach ist vorgesehen, daß die Oberfläche der Bedienelemente mit einer Hartschicht versehen ist. Eine solche Hartschicht, die bevorzugt nur an der bedienseitigen Oberfläche des Bedienelementes vorgesehen ist, kann gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung durch organisch modifizierte nicht metallische anorganische Werkstoffe gebildet sein.
- Wenn das Bedienelement, wie vorstehend ausgeführt, nur einseitig, nämlich auf der Bedienseite beschichtet wird, bleibt der Handhabungsvorteil durch Einsatz von thermoplastischem Material insoweit erhalten, als z. B. angeformte Schnapphaken als Befestigungselement am Bedienelement ihre guten elastischen Verformungseigenschaften beibehalten.
- Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Bedienelement verbindet in sich sowohl die Vorteile von Thermoplasten als auch die von Duroplasten, da mit der Erhöhung der Kratzfestigkeit auch eine Erhöhung des Chemikalienwiderstandes und der thermischen Beständigkeit verbunden ist.
- Als wesentlicher Punkt ist bei einer Beschichtung zu beachten, daß neben der Maßhaltigkeit, die für einwandfreie Funktion erforderlich ist, auch das Aussehen, das ggf. in Zusammenhang mit einem bestimmten Design steht, maßgeblich für die Verwendbarkeit der Bedienelemente ist.
- Ein Verfahren und ein Lack zur Herstellung kratzfester Beschichtungen ist aus der DE-OS 34 07 087 bekannt geworden. Die darin offenbarte Lehre ist jedoch auf Bedienelemente der erfindungsgemäßen Art nicht anwendbar, da sowohl die zuvor erwähnten Aspekte der Maßhaltigkeit und des ästhetischen Aussehens als auch Aspekte einer rationellen Fertigung die dort beschriebene Verfahrensweise nicht zulassen.
- Das beschriebene Verfahren erfordert eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Teile als auch eine anschließende Aushärtung bei erhöhten Temperaturen, was für die Bedienelemente aufgrund der verwendeten Werkstoffe nicht in Betracht kommt.
- Andererseits kommt ein Aushärten bei abgesenkten Temperaturen und dafür längeren Behandlungszeiten ebenfalls nicht in Betracht, da durch die so erhöhte Fertigungsdauer je Teil sich der Fertigungsaufwand unangemessen erhöhen würde und eine kostengünstige Fertigung unmöglich machen würde.
- Gemäß der Erfindung wird die aus organisch modifiziertem nicht metallischen anorganischem Material bestehende Beschichtung jeweils auf die Bedienseite der Bedienelemente mittels Spritzen oder im Tauchbad aufgebracht und ohne nennenswerte Erwärmung der zu beschichtenden Teile in sehr kurzer Zeit (weniger als 1 Minute) ausgehärtet, so daß anschließend das beschichtete Bedienelement als Fertigteil verfügbar ist. Die Beschichtung kann auch mittels Sieb- oder Tampondruck, Schleudern oder mit Elektrostatik-Lackauftrag erfolgen.
- Um die Lackbeschichtung in einen wirtschaftlich optimierten Fertigungsablauf integrieren zu können, ist eine schnelle im Sekundenbereich aushärtbare Lackzusammensetzung erforderlich. Dieses wird durch den Zusatz von durch Licht aktivierbaren Photoinitiatoren erreicht. Für die Beschichtung von Bedienelementen, aber auch von Abdeckrahmen und Gehäusen von Installationsgeräten sind Lackzusätze in Form von Photoinitiatoren (sog. Starter), die durch UV-Bestrahlung aktiviert werden können, von besonderem Vorteil. Neben der gewünschten schnellen Aushärtung reduzieren diese Zusätze die Vergilbungstendenz des beschichteten Elementes auch nach längerer Einwirkung von Sonnenlicht. Eine weitere Verhinderung bzw. Verzögerung des Vergilbens ergibt sich durch Zusatz von Lichtschutzmitteln zum Beschichtungslack.
- Als Energiequelle für die UV-Bestrahlung der lackierten Elemente zum Zweck einer schnellen Aushärtung ist die Verwendung von schmalbandigen, selektiven UV-Strahlern, z. B. einer als Excimer-Lampe bekannten Ausführung, sehr vorteilhaft.
- Gegenüber üblichen Breitband-UV-Strahlern, z. B. Quecksilber-Hochdruck-Lampen, kann mit einer Excimer-Lampe die Energieeinwirkung auf das beschichtete Element genau dosiert werden, da hierbei sofort nach dem Abschalten der Spannungsversorgung die Strahlenaussendung erlischt, während bei üblichen Strahlern die Wärmeabgabe nach dem Abschalten nur langsam abnimmt.
- Für die Aushärtung mit selektiven UV-Energie-Quellen ist es zweckmäßig bzw. erforderlich, in den Lack angepaßte Photoinitiatoren einzumischen, die in dem entsprechenden Wellenlängen-Bereich reagieren. Die Auswahl der Photoinitiatoren, die dem Beschichtungsmaterial zugemischt werden, erfolgt gemäß vorstehender Erläuterung derart, daß sie nur auf UV-Strahlung bestimmter Wellenlänge, d. h. innerhalb eines sehr schmalen Frequenzbereiches, reagieren. Vorzugsweise liegt dieses schmale Strahlungsband in einem Bereich außerhalb der natürlichen UV-Strahlung, die vom Sonnenlicht herrührt, nämlich unterhalb von 300 nm Wellenlänge.
- Das Beschichten (Lackieren) von Bedienelementen der Installationsgeräte bringt neben Kratzfestigkeit, Chemikalienbeständigkeit und Klimafestigkeit noch den wesentlichen Vorteile mit sich, daß Vergilbung verhindert oder zumindest verzögert wird, wenn dem Beschichtungslack UV-absorbierende Lichtschutzmittel zugesetzt werden.
- Durch diese Maßnahmen ist weitestgehend eine Beeinflussung der Hartschicht im Gebrauch infolge Lichteinwirkung verhindert, d. h., neben der erhöhten Kratzfestigkeit und Chemikalienbeständigkeit ergibt sich darüberhinaus auch ein Vergilbungsschutz, welcher insbesondere bei den weitverbreitet eingesetzten hellfarbigen Bedienelementen von Bedeutung ist aber auch bei tiefdunklen Bedienelementen, welche infolge Lichteinfluß grau werden.
- In weiterer Verbesserung der Erfindung können dem Beschichtungsmaterial leitfähige Partikel zugesetzt werden, die eine ausreichende Leitfähigkeit an der Oberfläche der Bedienelemente gewährleisten, um elektrostatische Aufladungen zu vermeiden. Hierdurch werden Staubablagerungen, begünstigt durch elektrostatische Aufladung durch Zusatz von Leitpartikeln im Lack, die den Oberflächenwiderstand der Elemente verringern, vermieden.
- Zusätzlich ist durch einen derartigen Belag mit einer leitfähigen Hartschicht auch die Möglichkeit gegeben, die Bedienelemente gleichzeitig als Abschirmung gegen elektrische und/oder elektromagnetische Felder einzusetzen.
- Schließlich ist darüberhinaus die Möglichkeit geboten, die vorgesehene Hartbeschichtung mit optischen Oberflächeneffekten oder -strukturen zu gestalten, was durch spezielle Beschichtungsverfahren oder durch Zugabe bestimmter Lackzusätze erreicht wird.
Claims (8)
- Bedienelemente für elektrische Installationsgeräte aus thermoplastischen Formmassen, insbesondere Abdeckungen, Rahmen und Betätigungselemente, dadurch gekennzeichnet, daß die bedienseitigen Oberflächen der Bedienelemente mit einer Hartschicht aus organisch modifizierten nicht-metallischen anorganischen Werkstoffen gebildet ist, welche aus einem mit Photoinitiatoren durchmischten Lack besteht, der durch Bestrahlung mit schmalbandigem UV-Licht ausgehärtet ist.
- Bedienelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack mittels Spritzen aufgebracht ist.
- Bedienelemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack im Tauchbad aufgebracht ist.
- Bedienelemente nach einem der vorherigen Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß der Lack Photoinitoren aufweist, die zur Aushärtung auf UV-Strahlung geringer Wellenlänge, insbesondere mit λ ≤ 300 nm, ansprechen.
- Bedienelemente nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Hartschicht leitfähige Bestandteile aufweist.
- Bedienelemente nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Hartschicht Farbpigmente enthält.
- Bedienelemente nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartschichtoberfläche strukturiert ist.
- Bedienelemente nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartschicht Lichtschutzmittel aufweist.
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