DE102021132227A1

DE102021132227A1 - Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil

Info

Publication number: DE102021132227A1
Application number: DE102021132227.8A
Authority: DE
Inventors: Claus Müller; Manfred Schwartz; Marcos Adler; Christoph Jäger
Original assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Current assignee: Resrg Automotive Se & Co Kg De
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht (M) auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil (1), umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeuges (2) zur Herstellung des Kunststoffteils (1), wobei das Spritzgusswerkzeug (2) wenigstens zwei Werkzeughälften (3, 4) aufweist, die zwischen sich eine Kavität (5) ausbilden, wobei diese Kavität (5) und die Ausformungen der Werkzeughälften (3, 4) die Gestalt des auszubildenden Kunststoffteils (1) vorgeben; Aufbringen einer Maskierungsschicht (M) auf wenigstens eine der Werkzeughälften (3), wobei das Aufbringen auf demjenigen Bereich (6) oder auf denjenigen Bereichen (6) der Werkzeughälfte (3) erfolgt, welcher den späteren Abschnitt (7) oder welche die späteren Abschnitte (7) des Kunststoffteils (1) ausbildet oder ausbilden, der oder die die Maskierungsschicht (M) aufweisen soll oder sollen; Schließen der Werkzeughälften (3, 4) und Einspritzen oder Eingießen eines fließfähigen, das Kunststoffteil (1) bildenden, Kunststoffes (P) in die Kavität (5) des Spritzgusswerkzeuges (2); Verfestigen oder Erstarren lassen des Kunststoffs (P), um das Kunststoffteil (1) auszubilden; Übertragen der Maskierungsschicht (M) auf den Abschnitt (7) oder auf die Abschnitte (7) des gebildeten Kunststoffteils (1), indem das Material und/oder der Aufbau der Maskierungsschicht (M) so gewählt ist, dass die Maskierungsschicht (M) eine größere Anhaftung zu dem gebildeten Kunststoffteil (1) aufweist als zu der Oberfläche der Werkzeughälfte (3), sodass bei der Entnahme des Kunststoffteils (1) aus dem Spritzgusswerkzeug (2) die Maskierungsschicht (M) ganz oder teilweise von der Werkzeughälfte (3) auf den oder die zur Maskierung vorgesehenen Abschnitt (7) oder Abschnitte (7) des Kunststoffteils (1) übertragen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren erfolgt das Aufbringen einer Maskierungsschicht erst nach dessen Herstellung, indem eine entsprechende Maskierungsschicht beispielsweise auf die zu maskierenden Abschnitte des Kunststoffteils aufgesprüht oder aufgestrichen wird. Hierzu müssen die Kunststoffteile in der Regel in Bearbeitungsstationen eingespannt werden, was sich negativ auf die Fertigungszeit der Kunststoffbauteile in der industriellen Herstellung auswirkt. Insbesondere bei einer Sprühapplikation besteht zudem die Gefahr, dass die Maskierungsschicht auch auf Bereiche gelangt, die nicht geschützt werden sollen. Wenn die Kunststoffbauteile nachträglich lackiert werden, führt dies regelmäßig zu Ausschuss, da die eigentlich zu lackierenden Bereiche entsprechend ungewollt frei von Lack bleiben.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe ein Verfahren zum Aufbringen einer Maskierungsschicht auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil anzugeben, das gegenüber dem Stand der Technik mit weniger Verfahrensschritten durchführbar ist, und hierbei eine verringerte Entstehung von Fehlmaskierungen aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil, umfassend die folgenden Schritte:

- Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeuges zur Herstellung des Kunststoffteils, wobei das Spritzgusswerkzeug wenigstens zwei Werkzeughälften aufweist, die zwischen sich eine Kavität ausbilden, wobei diese Kavität und die Ausformungen der Werkzeughälften die Gestalt des auszubildenden Kunststoffteils vorgeben;
- Aufbringen einer Maskierungsschicht auf wenigstens eine der Werkzeughälften, wobei das Aufbringen auf demjenigen Bereich oder auf denjenigen Bereichen der Werkzeughälfte erfolgt, welcher den späteren Abschnitt oder welche die späteren Abschnitte des Kunststoffteils ausbildet oder ausbilden, der oder die die Maskierungsschicht aufweisen soll oder sollen;
- Schließen der Werkzeughälften und Einspritzen oder Eingießen eines fließfähigen, das Kunststoffteil bildenden, Kunststoffes in die Kavität des Spritzgusswerkzeuges;
- Verfestigen oder Erstarren lassen des Kunststoffs, um das Kunststoffteil auszubilden;
- Übertragen der Maskierungsschicht auf den Abschnitt oder auf die Abschnitte des gebildeten Kunststoffteils, indem das Material und/oder der Aufbau der Maskierungsschicht so gewählt ist, dass die Maskierungsschicht eine größere Anhaftung zu dem gebildeten Kunststoffteil aufweist als zu der Oberfläche der Werkzeughälfte, sodass bei der Entnahme des Kunststoffteils aus dem Spritzgusswerkzeug die Maskierungsschicht ganz oder teilweise von der Werkzeughälfte auf den oder die zur Maskierung vorgesehenen Abschnitt oder Abschnitte des Kunststoffteils übertragen wird.

Durch Integration des Schritts der Übertragung der Maskierungsschicht in den Herstellungsprozess (Urformprozess) des Kunststoffteils wird zum einen ein nachfolgender Beschichtungsprozess vermieden. Zum anderen kann die Maskierungsschicht automatisch nur auf dem späteren Abschnitt oder den späteren Abschnitten des Kunststoffteils ausbildet werden, der oder die die Maskierungsschicht aufweisen soll oder sollen, da nur die entsprechenden Bereiche der Werkzeughälfte mit dieser transferienbaren bzw. transferierbaren Maskierungsschicht versehen sind.
Das Material der Maskierungsschicht kann folgende Komponenten umfassen:

(a) 50 bis 98,8 Gew.-% eines strahlenhärtbaren Acrylat-Oligomers;
(b) 1 bis 20 Gew.-% eines Radikalphotoinitiators oder einer Kombination aus wenigstens zwei unterschiedlichen Radikalphotoinitiatoren;
(c) 0,1 bis 48,9 Gew.-% eines Monomeren und/oder Oligomeren, das unterschiedlich zu dem Oligomer von (a) ist, ausgewählt aus strahlenhärtbaren Acryl-, Methacryl- und / oder Vinylderivaten und deren Mischungen;
(d) 0,1 bis 10 Gew.-% wenigstens eines Additivs, ausgewählt aus einem fluorhaltigen Tenside und / oder einer Mischung aus einem modifizierten Alkoxylat;
(e) und zum Rest sonstige Zusatzstoffe und/oder Verunreinigungen;

Die Strahlungshärtung kann insbesondere durch UV-Strahlung erfolgen. Neben dem genannten Material auf strahlhärtbarer Basis kann das Material der Maskierungsschicht auch auf Basis eines polymeren Schmelzklebstoffes realisiert sein. Besonders bevorzugt sind die Klebstofftypen der Fa. Bühnen, dabei ganz besonders die Produkte U-333, U-3631 und C41404 (jeweils zum Stand der Anmeldung). Weiter bevorzugt sind die Klebstofftypen der Fa. 3M (zum Stand der Anmeldung), dabei ganz besonders das Produkt 3M Hot Melt Adhesive 3731-B, oder die Klebstofftypen SIKAMELT-050 (zum Stand der Anmeldung) der Fa. SIKA Automotive GmbH, Hamburg, und JOWAT 239.75, 264.00 und 239.70 oder Jowatherm EP 16299.60 (jeweils zum Stand der Anmeldung) der Fa. JOWAT SE, Detmold.
Das Aufbringen der Maskierungsschicht kann bevorzugt per Rakeldüse oder Spritzdüse erfolgen. Alternativ oder in Kombination kann die Maskierungschicht aufgesprüht, aufgepinselt, aufgerakelt oder aufgegossen werden.
Zwischen der Maskierungsschicht und der Werkzeughälfte kann wenigstens eine zusätzliche Trennschicht vorgesehen sein. Diese Trennschicht kann zumindest in demjenigen Bereich oder in denjenigen Bereichen - welcher den späteren Abschnitt oder welche die späteren Abschnitte des Kunststoffteils ausbildet oder ausbilden, der oder die die Maskierungsschicht aufweisen soll oder sollen - die Oberfläche der Werkzeughälfte bilden. Die Trennschicht kann erleichtern, dass die Maskierungsschicht eine größere Anhaftung zu dem gebildeten Kunststoffteil aufweist als zu der Oberfläche der Werkzeughälfte. Die Trennschicht selbst kann hierbei mehrschichtig aufgebaut sein.
In einer Variante kann die Trennsicht dauerhaft mit der Werkzeughälfte verbunden sein. Hierdurch lässt sich insbesondere eine gleichmäßigere und definiertere Oberfläche generieren.
Das Kunststoffteil kann in einem weiteren Schritt mit einer Lackschicht oder mit mehreren Lackschichten versehen werden. Nachfolgend kann die Maskierungsschicht und eventuell auf der Maskierungsschicht befindliche Teile der Lackschicht oder der Lackschichten von dem Kunststoffteil entfernt werden.
Das Kunststoffteil kann ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges sein. Das Verkleidungsteil kann eine Stoßfängerverkleidung oder eine Schwellerverkleidung oder eine Kotflügelverkleidung oder eine Türverkleidung oder eine Dachverkleidung oder eine Spoilerverkleidung sein.
Teil der Erfindung ist ferner ein Kunststoffteil, hergestellt nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen erläutert. Es zeigen schematisch:

1 eine dreidimensionale Ansicht eines Kunststoffteils;
2 bis 9 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnitten durch ein Spritzgusswerkzeug;
10 bis 11 den Ablauf einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Querschnitten durch ein Spritzgusswerkzeug;
12 bis 14 Lackierschritte als Ergänzung der in 2 bis 11 beschriebenen Verfahren.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Kunststoffteils 1, wobei das Kunststoffteil 1 ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges, nämlich eine Stoßfängerverkleidung ist. Auf dem Kunststoffteil 1 ist auf zwei Abschnitten 7 eine Maskierungsschicht M aufgebracht. Die Abschnitte 7 des Kunststoffteils 1 sollen nicht mit einer Lackschicht P versehen und für die spätere Verwendung frei von Lack bleiben. Diese Abschnitte 7 müssen eine Transparenz für z.B. Radarstrahlung, einen Lidarsensor oder eine hinter der Stoßfängerverkleidung angeordnete Kamera behalten (entsprechend ist das Material des für das Kunststoffteil verwendeten Kunststoffs entsprechend der verwendeten oder empfangenen elektromagnetischen Strahlung transparent oder teiltranspparent), sodass hier kein Lack aufgebracht werden darf.
Die Maskierungsschicht M wurde durch das im folgenden beschriebene Verfahren aufgebracht:

Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht M auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil 1, umfassend die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeuges 2 zur Herstellung des Kunststoffteils 1, wobei das Spritzgusswerkzeug 2 wenigstens zwei Werkzeughälften 3, 4 aufweist (vgl. 2), die zwischen sich eine Kavität 5 ausbilden, wobei diese Kavität 5 und die Ausformungen der Werkzeughälften 3, 4 die Gestalt des auszubildenden Kunststoffteils 1 vorgeben (vgl. 3);
- - Aufbringen einer Maskierungsschicht M auf wenigstens eine der Werkzeughälften 3, wobei das Aufbringen auf demjenigen Bereich 6 oder auf denjenigen Bereichen 6 der Werkzeughälfte 3 erfolgt, welcher den späteren Abschnitt 7 oder welche die späteren Abschnitte 7 des Kunststoffteils 1 ausbildet oder ausbilden, der oder die die Maskierungsschicht M aufweisen soll oder sollen (vgl. 4 und 5);
- - Schließen der Werkzeughälften 3, 4 (vgl. 6) und Einspritzen oder Eingießen eines fließfähigen, das Kunststoffteil 1 bildenden, Kunststoffes P in die Kavität 5 des Spritzgusswerkzeuges 2 (vgl. 7);
- - Verfestigen oder Erstarren lassen des Kunststoffs P, um das Kunststoffteil 1 auszubilden (vgl. 8);
- - Übertragen der Maskierungsschicht M auf den Abschnitt 7 oder auf die Abschnitte 7 des gebildeten Kunststoffteils 1, indem das Material und/oder der Aufbau der Maskierungsschicht M so gewählt ist, dass die Maskierungsschicht M eine größere Anhaftung zu dem gebildeten Kunststoffteil 1 aufweist als zu der Oberfläche der Werkzeughälfte 3, sodass bei der Entnahme des Kunststoffteils 1 aus dem Spritzgusswerkzeug 2 die Maskierungsschicht M ganz oder teilweise von der Werkzeughälfte 3 auf den oder die zur Maskierung vorgesehenen Abschnitt 7 oder Abschnitte 7 des Kunststoffteils 1 übertragen wird (vgl. 9).

Das Material der Maskierungsschicht M umfasst folgende Komponenten:

In den 10 und 11 ist in einer Variante dargestellt, dass zwischen der Maskierungsschicht M und der Werkzeughälfte 3 wenigstens eine zusätzliche Trennschicht S vorgesehen ist, die zumindest in demjenigen Bereich 6 oder in denjenigen Bereichen 6 die Oberfläche der Werkzeughälfte 3 bildet. Diese Trennsicht S kann dauerhaft mit der Werkzeughälfte 3 verbunden sein.
In der 12 und 13 ist als Ergänzung der vorstehend beschriebenen Verfahren dargestellt, dass das Kunststoffteil 1 in einem weiteren Schritt mit einer Lackschicht P oder mit mehreren Lackschichten P versehen wird. In 12 ist der Lackierschritt noch nicht vollendet und die Maskierungsschicht M auf einem der Abschnitte 7 noch teilweise erkennbar. In 13 ist das Kunststoffteil 1 dann auf der sichtbaren Außenfläche vollständig mit einer Lackschicht P oder mit mehreren Lackschichten P versehen.
In der 14 ist erkennbar, dass nachfolgend die Maskierungsschicht M und eventuell auf der Maskierungsschicht M befindliche Teile der Lackschicht P oder der Lackschichten P von dem Kunststoffteil 1 entfernt werden. Wie gefordert sind dann die Abschnitte 7 frei von Lack.
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

EP 1629960 [0007]

Claims

Verfahren zum in-situ Aufbringen einer Maskierungsschicht (M) auf ein spritzgegossenes Kunststoffteil (1), umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Spritzgusswerkzeuges (2) zur Herstellung des Kunststoffteils (1), wobei das Spritzgusswerkzeug (2) wenigstens zwei Werkzeughälften (3, 4) aufweist, die zwischen sich eine Kavität (5) ausbilden, wobei diese Kavität (5) und die Ausformungen der Werkzeughälften (3, 4) die Gestalt des auszubildenden Kunststoffteils (1) vorgeben; - Aufbringen einer Maskierungsschicht (M) auf wenigstens eine der Werkzeughälften (3), wobei das Aufbringen auf demjenigen Bereich (6) oder auf denjenigen Bereichen (6) der Werkzeughälfte (3) erfolgt, welcher den späteren Abschnitt (7) oder welche die späteren Abschnitte (7) des Kunststoffteils (1) ausbildet oder ausbilden, der oder die die Maskierungsschicht (M) aufweisen soll oder sollen; - Schließen der Werkzeughälften (3, 4) und Einspritzen oder Eingießen eines fließfähigen, das Kunststoffteil (1) bildenden, Kunststoffes (P) in die Kavität (5) des Spritzgusswerkzeuges (2); - Verfestigen oder Erstarren lassen des Kunststoffs (P), um das Kunststoffteil (1) auszubilden; - Übertragen der Maskierungsschicht (M) auf den Abschnitt (7) oder auf die Abschnitte (7) des gebildeten Kunststoffteils (1), indem das Material und/oder der Aufbau der Maskierungsschicht (M) so gewählt ist, dass die Maskierungsschicht (M) eine größere Anhaftung zu dem gebildeten Kunststoffteil (1) aufweist als zu der Oberfläche der Werkzeughälfte (3), sodass bei der Entnahme des Kunststoffteils (1) aus dem Spritzgusswerkzeug (2) die Maskierungsschicht (M) ganz oder teilweise von der Werkzeughälfte (3) auf den oder die zur Maskierung vorgesehenen Abschnitt (7) oder Abschnitte (7) des Kunststoffteils (1) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Maskierungsschicht (M), folgende Komponenten umfasst: (a) 50 bis 98,8 Gew.-% eines strahlenhärtbaren Acrylat-Oligomers; (b) 1 bis 20 Gew.-% eines Radikalphotoinitiators oder einer Kombination aus wenigstens zwei unterschiedlichen Radikalphotoinitiatoren; (c) 0,1 bis 48,9 Gew.-% eines Monomeren und/oder Oligomeren, das unterschiedlich zu dem Oligomer von (a) ist, ausgewählt aus strahlenhärtbaren Acryl-, Methacryl- und / oder Vinylderivaten und deren Mischungen; (d) 0,1 bis 10 Gew.-% wenigstens eines Additivs, ausgewählt aus einem fluorhaltigen Tenside und / oder einer Mischung aus einem modifizierten Alkoxylat; (e) und zum Rest sonstige Zusatzstoffe und/oder Verunreinigungen; wobei die Summe der Gewichtsanteile der Komponenten (a), (b), (c), (d) und (e) zusammen 100 Gew.-% ergibt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierungsschicht aufgrund der vorhandenen oder freiwerdenden Wärme des fließfähigen Kunststoffes seine Festigkeit oder Härte vergrößert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Maskierungsschicht (M) und der Werkzeughälfte (3) wenigstens eine zusätzliche Trennschicht (S) vorgesehen ist, die zumindest in demjenigen Bereich (6) oder in denjenigen Bereichen (6) die Oberfläche der Werkzeughälfte (3) bildet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennsicht (S) dauerhaft mit der Werkzeughälfte (3) verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (1) in einem weiteren Schritt mit einer Lackschicht (P) oder mit mehreren Lackschichten (P) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend die Maskierungsschicht (M) und eventuell auf der Maskierungsschicht (M) befindliche Teile der Lackschicht (P) oder der Lackschichten (P) von dem Kunststoffteil (1) entfernt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil ein Verkleidungsteil eines Kraftfahrzeuges ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verkleidungsteil eine Stoßfängerverkleidung oder eine Schwellerverkleidung oder eine Kotflügelverkleidung oder eine Türverkleidung oder eine Dachverkleidung oder eine Spoilerverkleidung ist.
Kunststoffteil, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche.