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WO2009077400A2 - Verfahren zum herstellen von formteilen - Google Patents

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WO2009077400A2
WO2009077400A2 PCT/EP2008/067177 EP2008067177W WO2009077400A2 WO 2009077400 A2 WO2009077400 A2 WO 2009077400A2 EP 2008067177 W EP2008067177 W EP 2008067177W WO 2009077400 A2 WO2009077400 A2 WO 2009077400A2
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WO
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decorative
typeface
tool
printing
molding
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PCT/EP2008/067177
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Markus Betsche
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KraussMaffei Technologies GmbH
Original Assignee
KraussMaffei Technologies GmbH
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Publication date
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    • B29C45/14688—Coating articles provided with a decoration

Definitions

  • the invention relates to a method for producing molded parts according to the preamble of claim 1.
  • a method for producing coated plastic moldings in which a composite plastic molding is produced.
  • the composite plastic molding has at least one layer of a web material and a plastic body.
  • a web material is first placed between mold halves of an open injection mold. Subsequently, the web material is deformed by closing the tool. The deformed web material is held by means of negative pressure on one side or overpressure on the other side.
  • Plasticized plastic is injected into a residual tool cavity and the tool is opened to a predetermined position.
  • the web material may optionally have a decor, for example for furniture surfaces. This method has proven particularly useful in the production of a design that is essentially identical with respect to the surface decoration.
  • DE 10 2004 050 290 A1 discloses a method and a device for producing differently coated plastic moldings.
  • decorative films are prepared, which are produced individually before the injection molding process outside the tool.
  • Such a decorative film is inserted into the opened tool and back-injected by means of a plasticized plastic compound.
  • Various decorative films are stored in different storage containers provided and are inserted by an industrial robot as needed in the injection mold.
  • This method has also proven itself, but it is necessary to further reduce the number of reservoirs and the cost of preparing decorative films. In particular, the limited number of different decors and / or codes should be avoided.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for the production of molded parts, with which it is possible, without stocking of prefabricated decorative films of different types to produce moldings on which an individual appearance and / or individual identification can be applied.
  • it should allow the process to produce shaped parts with the batch size 1 individually designed or coded.
  • a free choice of the decoration / the label to be guaranteed immediately before the production of the molding.
  • molded parts should be produced in any order.
  • reaction times to customer requests regarding component design should be accelerated.
  • the inventive method is characterized in that a decorative or typeface image to be produced is applied by means of a printing process directly in the mold cavity on at least a portion of a forming portion of the mold cavity.
  • a printing process directly in the mold cavity on at least a portion of a forming portion of the mold cavity.
  • Essential to the invention is thus that the decorative or typeface, which is ultimately mounted on the molded part to be produced within the open tool is generated.
  • the method differs significantly from the prior art, are provided in the decorative films outside of the tool with decor and placed with applied decor image in a tool and back-injected.
  • certain printing media for.
  • printing varnishes which are suitable for such an application in the tool without the marbling and smearing effects occurring.
  • Particularly suitable for this purpose are pressure-resistant and temperature-resistant lacquers, in particular acrylic lacquers Base of polymethyl methacrylates. These paints combine in the tool during injection molding or pressing back with plastic melt or plasticized plastic mass during cooling with this, so that the printed image after cooling of the molding is firmly and inseparably connected to the molding and this characterizes, decorated or otherwise designed.
  • a computer-controlled or computer-aided customizable printing method is used, which z. B. in the manner of an ink jet printing method, works in the manner of a thermal transfer printing process or in the manner of a pad printing process.
  • the decorative or typeface image is an individual or unique pattern or a pictogram, or that the decorative or typeface image is a serial number, batch number or otherwise code that codes and identifies the molded article.
  • photos of objects or persons for example, which are introduced by means of printing processes into the tool cavity of the mobile telephone shell, can be generated on customer-specific and person-individualized mobile telephone housing shells. It is also very advantageous, for example, for documentation and security reasons, to associate each manufactured plastic part with an individual serial number, so that a subsequent documentation forgery-proof and with little effort is possible.
  • the method according to the invention is suitable for all plastic molding processes and forming processes for molded parts.
  • the process of the invention is preferably designed as a plastic injection molding or plastic injection molding process.
  • this method is also conceivable for other raw masses to be processed, provided that sufficiently resistant printing media / lacquers or the like are or will be available in future with regard to the temperature and pressure loading. From the inventive principle, this method is also under the above condition for the manufacture of moldings from z. As metal or glass used.
  • the decorative or typeface image is applied to a carrier medium which is located in the tool cavity.
  • a carrier medium may be, for example, a release film or a carrier film for the decorative or typeface image, which is located in the tool cavity in the opened tool.
  • the film remains in the mold after the spray or injection-press process.
  • the decorative or typeface image on the foil loosens during the production process and combines with the plasticized plastic mass or the plastic melt.
  • the foil inserted in the tool acts as a separating film or separating medium.
  • the film remains after the manufacturing process of the molding on the molding and is cohesively with this prevented.
  • the decorative or typeface is thus located on the finished molded part between the carrier film and the molded part body, so that the carrier film can act as a scratch protection for the decorative or typeface image of the finished molded part.
  • the carrier medium a textile fabric, a carpet or leather or similar mats and / or sheet-like flat body.
  • a further possible embodiment of the method according to the invention provides that first of all a decorative or typeface image is applied to a partial region of a tool cavity, which is covered by means of a cover film prior to the injection of the flowable raw material (plastic melt, plasticized plastic compound).
  • the carrier film is located on the finished molding between the decorative or typeface and the molding body.
  • the film with which the printed image is covered in the tool can be optimized in terms of its adhesion properties to the molded part material and to decorative or typeface material and thus an improved connection between the decorative image and the molded part body can be produced ,
  • the printing medium for.
  • the printing varnishes are applied over a large area and in particular have chemical properties that facilitate the detachment of the finished molded part of the horrkavtician.
  • the printing medium acts in addition to the formation of the decorative or typeface image as a separation medium or release agent between the molding of the horrkavtician.
  • electrically conductive patterns or patterns can be applied to a component if electrically conductive ink is used for the printing medium.
  • a heatable mirror carrier or, for example, heatable window panes and / or lens panes of a motor vehicle can be produced.
  • This embodiment of the method according to the invention is particularly suitable for producing fully and semi-transparent molded parts and electrically controllable, darkened molded parts.
  • Activation of the surface can, for. B. by laser or plasma treatment or by flame treatment. Here are broken up by the introduced energy bonds, which then make new connections with the carrier again.
  • the method according to the invention is suitable for use in a so-called multi-component production process for plastic molded parts.
  • a transparent molded body first component
  • a transparent molded body second component
  • another molded part is applied, overmolded or back-injected.
  • This molding is then considered as a second component.
  • a molded part which is formed from two components, for example, two different materials, between which a decorative or typeface is embedded.
  • This embodiment is particularly suitable for components in which the first component is a transparent surface or a transparent surface layer. In this case, in particular the applied decorative or typeface on the finished component is visible.
  • the method of this multi-component embodiment is also suitable for materials of the first and second components, which are not transparent.
  • a decorative or typeface image is embedded between two non-transparent, ie opaque, plastics and is thus not visible on the finished molded part.
  • Such species of embedded, invisible images or writings can serve as an authenticity feature, for example for combating claims resulting from counterfeiting, in particular for security-relevant components.
  • FIG. 1 shows schematically a flow diagram of a method according to the invention.
  • a method according to the invention for producing molded parts is designed, for example, as a plastic injection molding process and runs cyclically from the typical process, with a status of the process being selected for the description of this example as the start of the cyclical process, in which an opened tool (step 100) is in an empty, ready-to-operate state an injection molding machine is used.
  • Such an injection molding tool consists of at least two mutually movable mold halves, which enclose a tool cavity between them.
  • the cavity of the mold is to be understood as meaning a cavity in which, by means of an injection process or by means of an extrusion process, flowable raw material, e.g. Plastic melt or plasticized plastic is injected and injected by filling the mold cavity to form a molded part or pressed.
  • Such an open tool has, for example, metallic mold surfaces and often has a three-dimensional contour in shaping areas.
  • a decorative and / or typeface image is now applied to the wall of the tool cavity on at least one subarea of shaping sections of the molding tool by means of a printing method (step 200).
  • the up- Carrying the printed image is done for example by means of an inkjet, thermal transfer or pad printing process.
  • a printhead can be moved by motor in the manner of a commercial inkjet printer along linear guides and can apply a printed image by means of a suitable printing medium to the subregion of the mold cavity in question.
  • the part of the tool cavity to be imprinted has a 3-dimensional contour, e.g. B. relief-like structure, it is particularly advantageous to perform an ink jet print head, for example by means of an industrial robot with a constant distance to the printing surface of the Malawivmaschine so that a sharp print image is formed.
  • Acrylic coatings based on polymethylmethacrylate have proven to be suitable printing media in particular. Such coatings have a high resistance to compression deformation under high temperature action, as they typically prevail in a plastic injection molding tool. By means of such a printing process in the tool cavity "into" it is possible to completely save a stockpiling of suitably pre-printed insert films or Einlageitatimedien.
  • the tool is closed (step 300). Due to possibly existing suitable tempering, z. B. cooling or Aufflower Superioren in the field of decorative printing manages the printed image to dry quickly or cure.
  • a plasticized plastic material eg. B.
  • the melt of the molding combines with the paint of the printed image to form a one-piece component.
  • the tool opened step 600
  • the molded part taken along with the decorative or typographic imprint (step 700).
  • the area in which a decorative or typeface imprint is to take place for the next molded part can be tempered by means of suitable tempering devices to temperatures suitable for printing image application.
  • a pre-hardening and / or curing of the introduced pressure medium can be achieved.
  • Such curing can also be effected by UV radiation.
  • the principle according to the invention is not left when the pressure in the open mold is applied to a film and the film is back-injected in the manner of a transfer decoration.
  • the film serves as a release agent fortician. It is equally possible to leave the printed film on the molded part, so that it optionally forms a scratch-resistant layer for the molded part.
  • the decorative or typeface image is applied directly to the mold cavity and a film is applied between the printed image and the molded part in order to avoid a flow of the printed image.
  • a connection between the pressure, the protective film and the molded part takes place during cooling during injection molding by temperature and pressure.
  • a pad printing method is only limited suitable for creating individual print images.
  • a variety of print images could be generated using suitable pad printing stamps on a turret, i. H. a stamp turret, wherein certain printing stamps are selected and used by machine.
  • a mobile phone tray with a personal photo or a personal graphic representation or also of individualizable inventory codes of commercially used devices eg. B. mobile phones.
  • Another advantage of the It is invention that the method is possible in a simple and cost-effective manner in already existing plant technology based on a multi-component system.
  • the invention proposes to give the printing ink or the printing matrix (the printing medium) additional properties, in which, for example, electrically conductive paint for the production of heatable parts or so-called LCD colors are added, by means of which the electrical signal generated Moldings are darkened or transparent again switchable.
  • the printing ink can be patterned by means of a laser, as is usual in the production of prototypes.
  • the resulting miniature grid on the component increases the interaction at the interface between the printed image and the molded part, so that on the one hand a defined refraction of light for the production of anti-reflective parts is possible or a higher mechanical bond between the printed image and the molded part can be achieved ,

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen mit einem öffnungsfähigen und schließfähigen Werkzeug, wobei eine fließfähige Rohmasse im Werkzeug eine Soll-Form erhält und anschließend abgekühlt wird, wobei vor dem Einbringen der fließfähigen Rohmasse zumindest auf einem Teilbereich eines formgebenden Abschnitts des geöffneten Werkzeugs mittels eines Druckverfahrens eine Dekor- oder Schriftbild aufgebracht wird, wobeidas aufgebrachte Dekor- oder Schriftbild nach dem Abkühlen der fließfähigen Rohmasse fest und untrennbar mit dem Formteil verbunden ist.

Description

Verfahren zum Herstellen von Formteilen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 115 547 Bl ist ein Verfahren zum Herstellen von beschichteten Kunststoffformteilen bekannt, bei dem ein Verbundkunststoffformteil hergestellt wird. Das Verbundkunststoffformteil besitzt mindestens eine Lage eines Bahnmaterials und einen Kunststoffkörper . Hierbei wird zunächst ein Bahnmaterial zwischen Werkzeugformhälften eines geöffneten Spritzgießwerkzeuges gelegt. Anschließend wird das Bahnmaterial durch Schließen des Werkzeugs verformt. Das verformte Bahnmaterial wird mittels Unterdruck auf der einen oder Überdruck auf der anderen Seite gehalten. In eine Restwerkzeugkavität wird plastifizierter Kunststoff eingespritzt und das Werkzeug bis zu einer vorgegebenen Stellung geöffnet. Das Bahnmaterial kann ggf. ein Dekor beispielsweise für Möbeloberflächen besitzen. Dieses Verfahren hat sich insbesondere bei der Herstellung einer hinsichtlich des Oberflächendekors im Wesentlichen identischen Gestaltung bewährt. Mit dem offenbarten Verfahren ist es allerdings nur sehr umständlich möglich, Bauteile, die sich zwar nicht hinsichtlich ihrer Form unterscheiden, jedoch ein bauteilspezifisches, individuelles Dekor aufweisen sollen, herzustellen . Aus der DE 10 2004 050 290 Al ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von unterschiedlich beschichteten Kunststoffformteilen bekannt. Bei diesem Verfahren werden Dekorfolien vorbereitet, die bauteilindividuell vor dem Spritzgussvorgang außerhalb des Werkzeuges hergestellt werden. Eine derartige Dekorfolie wird in das geöffnete Werkzeug eingelegt und mittels einer plastifizierten Kunststoffmasse hinterspritzt. Verschiedenartige Dekorfolien sind in unterschiedlichen Vorratsbehältern bevorratet bereitgestellt und werden von einem Industrieroboter bedarfsgerecht in das Spritzgusswerkzeug eingelegt.
Dieses Verfahren hat sich ebenfalls bewährt, jedoch gilt es, die Anzahl der Vorratsbehälter und den Aufwand zur Vorbereitung von Dekorfolien weiter zu verringern. Insbesondere soll die begrenzte Anzahl verschiedener Dekore und/oder Codierungen vermieden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen anzugeben, mit dem es ermöglicht ist, ohne Bevorratung von vorgefertigten Dekorfolien unterschiedlicher Art Formteile herzustellen, an denen ein individuelles Aussehen und/oder eine individuelle Kennzeichnung aufbringbar ist. Insbesondere soll es das Verfahren ermöglichen, Formteile mit der Losgröße 1 individuell gestaltet oder codiert herzustellen. Weiterhin soll eine freie Wahl des Dekors/der Beschriftung des unmittelbar vor der Herstellung des Formteils gewährleistet sein. Weiterhin sollen Formteile in beliebiger Reihenfolge herstellbar sein. Weiterhin soll eine Vereinfachung des Logistikaufwandes, insbesondere durch geringere Lagerhaltung für kundenspezifische Teile erreicht werden. Außerdem sollen Reaktionszeiten auf Wünsche von Kunden hinsichtlich der Bauteilgestaltung beschleunigt werden. Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein herzustellendes Dekor- oder Schriftbild mittels einem Druckverfahren direkt in der Werkzeugkavität auf zumindest einen Teilbereich eines formgebenden Abschnitts der Werkzeugkavität aufgebracht wird. Unter Werkzeugkavität ist hierbei insbesondere eine Metalloberfläche des Formwerkzeuges innerhalb der Formteilausnehmung zu verstehen. Als Aufbringen auf einen Teilbereich der Werkzeugkavität ist erfindungsgemäß auch das Aufbringen eines Druckbildes im geöffneten Werkzeug auf eine Trägerfolie, die sich an der Wandung der Werkzeugkavität befindet, zu verstehen. Es ist also mit dieser Formulierung sowohl ein direktes Aufbringen auf die Oberfläche der Werkzeugkavität als auch ein indirektes Aufbringen auf ein Trägermedium, welches sich in der Werkzeugkavität befindet und an der Werkzeugkavität anliegt, zu verstehen.
Erfindungswesentlich ist somit, dass das Dekor- oder Schriftbild, welches schlussendlich auf dem herzustellenden Formteil angebracht sein innerhalb des geöffneten Werkzeugs erzeugt wird. Hierbei unterscheidet sich das Verfahren wesentlich vom Stand der Technik, bei dem Dekorfolien außerhalb des Werkzeuges mit Dekor versehen werden und mit aufgebrachten Dekorbild in ein Werkzeug eingelegt und hinterspritzt werden.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass es bestimmte Druckmedien, z. B. Drucklacke gibt, die sich für eine derartige Anwendung im Werkzeug eignen, ohne das Marmorierungs- und Verschmie- rungseffekte auftreten. Hierzu eignen sich insbesondere druck- und temperaturresistente Lacke, insbesondere Acryllacke auf Basis von Polymethylmetacrylaten . Diese Lacke verbinden sich im Werkzeug beim Hinterspritzen bzw. Hinterpressen mit Kunststoffschmelze oder plastifizierter Kunststoffmasse beim Abkühlen mit dieser, so dass das Druckbild nach dem Abkühlen des Formteils fest und untrennbar mit dem Formteil verbunden ist und dieses so kennzeichnet, verziert oder anderweitig gestaltet wird.
Bevorzugt wird ein computergesteuertes bzw. computergestütztes individualisierbares Druckverfahren verwendet, welches z. B. nach Art eines Tintenstrahldruckverfahrens, nach Art eines Thermotransferdruckverfahrens oder nach Art eines Tampondruckverfahrens arbeitet.
Besonders bevorzugt ist es, dass das Dekor- oder Schriftbild ein individuelles oder einmaliges Muster oder ein Piktogramm ist oder, dass das Dekor- oder Schriftbild eine Seriennummer, Chargennummer oder ein anderweitig das Formteil codierender und kennzeichnender Code ist.
Hierdurch können beispielsweise auf Mobiltelefongehäuseschalen kundenspezifisch und personenindividuell Fotos von Gegenständen oder Personen erzeugt werden, die mittels Druckverfahren in die Werkzeugkavität der Mobiltelefonschale eingebracht wurden. Auch ist es beispielsweise aus Dokumentations- und Sicherheitsgründen sehr vorteilhaft, jedem hergestellten Kunststoffteil eine individuelle Seriennummer zuzuordnen, so dass eine nachfolgende Dokumentation fälschungssicher und mit wenig Aufwand möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle Kunststoffformgebungsverfahren und -umformverfahren für Formteile. Bevorzugt wird das Verfahren der Erfindung als Kunststoff- spritzguss- oder KunststoffSpritzpressverfahren ausgebildet. Grundsätzlich ist dieses Verfahren aber auch für andere zu verarbeitende Rohmassen denkbar, sofern hinsichtlich der Temperatur- und Druckbelastung ausreichend widerstandsfähige Druckmedien/Lacke oder dergleichen verfügbar sind oder zukünftig sein werden. Vom erfinderischen Prinzip her ist dieses Verfahren auch unter der oben genannte Voraussetzung auch für das Herstellen von Formteilen aus z. B. Metall oder Glas verwendbar .
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das Dekor- oder Schriftbild auf ein Trägermedium, welches sich in der Werkzeugkavität befindet, aufgebracht. Ein solches Trägermedium kann beispielsweise eine Trennfolie oder eine Trägerfolie für das Dekor- oder Schriftbild sein, welche sich in der Werkzeugkavität im geöffneten Werkzeug befindet. Vorteilhaft an dieser Maßnahme ist, dass unabhängig vom herzustellenden Dekor- oder Schriftbild ein Einheits- oder ein anderweitig gängiges Bahnen- oder Trägermaterial verwendet werden kann, welches in die Werkzeugkavität eingelegt wird und zumindest im zu bedruckenden Bereich an die Werkzeugkavität angeformt wird. Auf dieses Trägermedium wird anschließend erfindungsgemäß das Dekor- oder Schriftbild aufgebracht.
Bei einer ersten Variante verbleibt die Folie nach dem Spritzoder Spritz-Press-Vorgang im Werkzeug. Das auf der Folie befindliche Dekor- oder Schriftbild löst sich beim Herstellungs- prozess von dieser ab und verbindet sich mit der plastifizier- ten Kunststoffmasse oder der Kunststoffschmelze . In diesem Fall wirkt die ins Werkzeug eingelegte Folie als Trennfolie bzw. Trennmedium. In einer zweiten Variante dieser Ausführungsform verbleibt die Folie nach dem Herstellungsprozess des Formteils am Formteil und ist mit diesem stoffschlüssig ver- bunden. Bei dieser Ausführungsform befindet sich somit am fertigen Formteil das Dekor- oder Schriftbild zwischen der Trägerfolie und dem Formteilkörper, so dass die Trägerfolie als Kratzschutz für das Dekor- oder Schriftbild des fertigen Formteils wirken kann.
Für besondere optische oder taktile Oberflächen kann es zweckmäßig sein, als Trägermedium einen textilen Stoff, einen Teppich oder Leder oder dergleichen Matten und/oder bahnenartige Flachkörper zu verwenden.
Insbesondere bei 3-dimensional stark konturierten bzw. reliefartigen Flächenbereichen, die mit dem Dekor- oder Schriftbild zu versehen sind, empfiehlt es sich, einen Druckkopf oder eine andere Einrichtung, mittels der ein Druckbild in der Werkzeug- kavität erzeugt wird, mittels eines Industrieroboters mit konstantem Abstand zur Werkzeugkavität bzw. zur Fläche auf der das Druckbild aufgebracht werden soll, zu bewegen.
Eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zunächst auf einen Teilbereich einer Werkzeugkavität ein Dekor- oder Schriftbild aufgebracht wird, welches vor dem Einspritzen der fließfähigen Rohmasse (Kunststoffschmelze, plastifizierte Kunststoffmasse) mittels einer Abdeckfolie abgedeckt wird. Bei dieser Ausführungsform befindet sich somit die Trägerfolie am fertigen Formteil zwischen dem Dekor- oder Schriftbild und dem Formteilkörper. Hierbei ist von besonderem Vorteil, dass die Folie, mit welcher das Druckbild im Werkzeug abgedeckt wird, hinsichtlich ihrer Haftungseigenschaften zum Formteilmaterial hin und zum Dekor- oder Schriftbildmaterial hin optimiert ausgewählt werden kann und somit eine verbesserte Verbindung zwischen dem Dekorbild und dem Formteilkörper hergestellt werden kann. Insbesondere bei einem großflächigen Dekor- und/oder Schriftbild ist es vorteilhaft, wenn das Druckmedium, z. B. die Drucklacke großflächig aufgetragen werden und insbesondere chemische Eigenschaften aufweisen, die das Ablösen des fertigen Formteils von der Werkzeugkavität erleichtern. In einem solchen Fall wirkt das Druckmedium zusätzlich zur Ausbildung des Dekor- oder Schriftbildes als Trennmedium bzw. Trennmittel zwischen dem Formteil der Werkzeugkavität.
In besonders einfacher Art und Weise können elektrisch leitfähige Dekore oder Muster auf ein Bauteil aufgebracht werden, wenn für das Druckmedium elektrisch leitfähige Farbe verwendet wird. Hierdurch kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere in einfacher Art und Weise ein beheizbarer Spiegelträger oder beispielsweise beheizbare Fenster- und/oder Streuscheiben eines Kraftfahrzeuges erzeugt werden.
Sofern die Anforderung besteht, dass das fertige Formteil Ab- dunklungseigenschaften besitzen soll, empfiehlt es sich für das Druckmedium eine sogenannte LCD-Farbe zu verwenden, welche durch elektrische Ansteuerung zumindest teilbereichsweise abdunkelbar ist. Insbesondere geeignet ist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Herstellung von voll- und semitransparenten Formteilen und elektrisch ansteuerbar abdunkelbaren Formteilen.
Zur Verbesserung der mechanischen Verbindung zwischen Druckmedium und dem Formteil hat es sich bewährt, nach dem Aufbringen des Druckmediums, d. h. nach dem Herstellen des Dekor- oder Schriftbildes die Druckmediumschicht mittels eines Lasers mechanisch aufzurauen und/oder zu strukturieren und/oder mittels Energieeintrag zu aktivieren. Hierdurch werden durch sehr kleine und feine Unebenheiten erhöhte Bindungskräfte zwischen der Druckmediumschicht und dem Formteilkörper erzeugt, so dass die Verbindung dieser beiden Schichten verbessert ist.
Eine Aktivierung der Oberfläche kann z. B. durch Laser- oder Plasmabehandlung oder durch Beflammung erfolgen. Hierbei werden durch die eingebrachte Energie Bindungen aufgebrochen, die dann mit dem Träger wieder neue Verbindungen eingehen.
Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz in einem sogenannten Mehrkomponentenherstellungspro- zess für Kunststoffformteile . Hierbei wird beispielsweise in einem ersten Schritt ein transparenter Formkörper (erste Komponente) gespritzt, auf den in einem nächsten Schritt das Dekor- oder Schriftbild aufgebracht wird, wobei die erste Komponente während dieser Zeit im Werkzeug verbleibt. In einem weiteren Schritt wird nach dem Aufbringen des Dekor- oder Schriftbildes durch Einspritzen oder Einpressen von fließfähiger Rohmasse ein weiteres Formteil an-, umspritzt oder hinterspritzt. Dieses Formteil ist dann als zweite Komponente anzusehen. Im Ergebnis liegt somit ein Formteil vor, welches aus zwei Komponenten, beispielweise zwei unterschiedlichen Werkstoffen gebildet ist, zwischen denen ein Dekor- oder Schriftbild eingebettet ist. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für Bauteil, bei denen die erste Komponente eine transparente Oberfläche bzw. eine transparente Oberflächenschicht ist. Hierbei ist insbesondere das aufgebrachte Dekoroder Schriftbild am fertigen Bauteil sichtbar.
Selbstverständlich ist das Verfahren dieser mehrkomponentigen Ausführung auch für Werkstoffe der ersten und zweiten Komponente geeignet, die nicht transparent sind. Bei dieser Ausführungsform wird also ein Dekor- oder Schriftbild zwischen zwei nicht transparenten also opaken Kunststoffen eingebettet und ist somit am fertigen Formteil nicht sichtbar. Solche Arten von eingebetteten, unsichtbaren Bildern oder Schriften können als Echtheitsmerkmal beispielsweise zur Bekämpfung von Ansprüchen aus Produktfälschung, insbesondere für sicherheitsrelevante Bauteile, dienen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1: schematisch ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen von Formteilen ist beispielsweise als Kunststoffspritzgussverfahren ausgebildet und läuft verfahrenstypisch zyklisch ab, wobei zur Beschreibung dieses Beispieles als Start des zyklischen Ablaufes ein Status des Verfahrens gewählt wurde, bei dem ein geöffnetes Werkzeug (Schritt 100) in leerem, betriebsbereiten Zustand in einer Spritzgussmaschine eingesetzt ist. Ein derartiges Spritzgusswerkzeug besteht zumindest aus zwei zueinander beweglichen Formhälften, die zwischen sich eine Werkzeugkavität einschließen. Unter der Werkzeugkavität ist dabei ein Hohlraum zu verstehen, in dem mittels eines Einspritzvorganges oder mittels eines Fließpressvorganges fließfähige Rohmasse, z.B. Kunststoffschmelze oder plastifizierter Kunststoff eingespritzt wird und durch Ausfüllen des Formhohlraumes zu einem Formteil gespritzt oder gepresst wird. Ein derartiges geöffnetes Werkzeug hat beispielsweise metallische Formoberflächen und besitzt eine in Formgebungsbereichen oftmals eine dreidimensionale Kontur.
Erfindungsgemäß wird nunmehr auf zumindest einen Teilbereich von formgebenden Abschnitten des Formwerkzeuges mittels eines Druckverfahrens ein Dekor- und/oder Schriftbild auf die Wandung der Werkzeugkavität aufgetragen (Schritt 200) . Das Auf- tragen des Druckbildes erfolgt beispielsweise mittels eines Tintenstrahl-, Thermotransfer- oder Tampondruckverfahrens. Bei einem Tintenstrahldruckverfahren kann beispielsweise ein Druckkopf nach Art eines handelsüblichen Tintenstrahldruckwer- kes entlang von Linearführungen motorisch bewegt werden und ein Druckbild mittels einem geeigneten Druckmedium auf den in Rede stehenden Teilbereich der Formwerkzeugkavität auftragen. Sofern der zu bedruckende Teilbereich der Werkzeugkavität eine 3-dimensional konturierte, z. B. reliefartige Struktur hat, ist es besonders vorteilhaft, einen Tintenstrahldruckkopf beispielsweise mittels eines Industrieroboters mit konstantem Abstand zur bedruckenden Oberfläche der Werkzeugkavität zu führen, damit ein scharfes Druckbild entsteht.
Als geeignete Druckmedien haben sich insbesondere Acryllacke auf Basis von Polymethylmetacrylat erwiesen. Derartige Lacke weisen eine hohe Resistenz gegen Druckverformung unter hoher Temperatureinwirkung, wie sie typischer Weise in einem Kunststoffspritzgusswerkzeug vorherrschen auf. Mittels eines derartigen Druckverfahrens in die Werkzeugkavität "hinein" gelingt es, eine Vorratshaltung von geeignet vorbedruckten Einlegefolien bzw. Einlegeträgermedien vollständig einzusparen. Nach dem Aufbringen des Dekor- oder Schriftbildes wird das Werkzeug geschlossen (Schritt 300) . Aufgrund ggf. vorhandener geeigneter Temperiereinrichtungen, z. B. Abkühl- oder Aufheizeinrichtungen im Bereich des Dekordruckes gelingt es das Druckbild schnell zu trocknen bzw. auszuhärten. In einem nächsten Schritt wird beispielsweise bei geschlossenem Werkzeug ein plastifizierte Kunststoffmasse, z. B. eine Kunststoffschmelze in das Werkzeug eingespritzt und somit der Druck, d. h. das Dekor- oder Schriftbild hinterspritzt (Schritt 400) . Beim Abkühlen der Schmelze verbindet sich die Schmelze des Formteils mit dem Lack des Druckbildes zu einem einstückigen Bauteil. Im weiteren Verlauf wird in üblicher Art und Weise das Formteil abgekühlt (Schritt 500), das Werkzeug geöffnet (Schritt 600) und das Formteil zusammen mit dem Dekor- oder Schriftbildaufdruck entnommen (Schritt 700) . Ggf. kann nach dem Entnehmen des fertigen Formteils der Bereich, in dem ein Dekor- oder Schriftbildaufdruck für das nächste Formteil erfolgen soll mittels geeigneten Temperiereinrichtungen auf zur Druckbildaufbringung geeignete Temperaturen temperiert werden. Hierdurch kann eine Vorhärtung und/oder Aushärtung des eingebrachten Druckmediums (Lack/Farbe) erreicht werden. Eine solche Härtung kann auch durch UV-Strahlung erfolgen.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es vom besonderen Vorteil, dass es nunmehr erstmals möglich ist, mittels einer Einbindung einer Dekorgebung direkt in den Spritzgießprozess in einfacher Art und Weise individuelle Kunststoffteile mit Losgröße 1 kostengünstig herstellen zu können. Hierbei hat sich insbesondere bewährt, dass das Dekor- oder Schriftbild mittels eines Druckkopfes direkt auf die Werkzeugkavität aufzubringen und die so entstehende "Bildschicht" anschließend zu hinterspritzen. Somit kann vergleichbar zu einem Bürodrucker die Gestaltung des einzelnen Druckauftrages jedem einzelnen Formteil direkt zugeordnet werden und von Formteil zu Formteil verändert werden. Ebenso lassen sich zusätzliche Informationen, Logos, Serien- oder Produktionsnummern, Kundennamen oder dergleichen direkt auf dem Formteil abbilden.
Das erfindungsgemäße Prinzip wird nicht verlassen, wenn der Druck im offenen Werkzeug auf eine Folie erfolgt und die Folie nach Art eines Transferdekorierens hinterspritzt wird. Hierbei dient die Folie als Trennmittel zur Werkzeugkavität. Es ist genauso gut möglich, die bedruckte Folie auch auf dem Formteil verbleibend zu lassen, so dass diese ggf. eine Kratzschutzschicht für das Formteil bildet. Insbesondere bei hohen Schmelzetemperaturen und bauteilgeometriebedingten hohen Scherbelastungen im bedruckten Bereich ist auch denkbar, dass das Dekor- oder Schriftbild auf die Werkzeugkavität direkt aufgebracht wird und eine Folie zwischen dem Druckbild und dem Formteil aufgebracht wird, um ein Verfließen des Druckbildes zu vermeiden. Eine Verbindung zwischen dem Druck, der Schutzfolie und dem Formteil findet beim Abkühlen beim Spritzgießen durch Temperatur und Druck statt.
Insbesondere das Führen von Druckköpfen mittels Industrierobotern ermöglicht ein Bedrucken auch auf tiefen Kavitäten (z. B. Becherwänden oder Becherböden) . Aufgrund der stempelartigen Drucktechnik eines Tampondruckes kann mittels diesem Verfahren auch eine relativ tiefe Geometrie bedruckt werden. Allerdings ist ein Tampondruckverfahren nur eingeschränkt geeignet, um individuelle Druckbilder zu erzeugen. Beispielsweise könnte eine Vielzahl von Druckbildern erzeugt werden, in dem geeignete Tampondruckstempel auf einem Revolver, d. h. einem Stempelrevolver bereitgestellt werden, wobei bestimmte Druckstempel maschinell ausgewählt und verwendet werden.
Weiterhin ist bei der Erfindung von besonderem Vorteil, dass eine vollkommen freie, individuelle Dekor- oder Schriftbildwahl für jedes einzelne Formteil in jeder belieben Reihenfolge realisierbar ist, da eine Steuerung des Druckverfahrens über einen üblichen Personalcomputer möglich ist. Hieraus resultieren geringere Logistikanforderungen, da nur eine geringe Lagerhaltung für kundenspezifische Teile erforderlich ist. Zudem sind Reaktionszeiten auf spezielle Kundenwünsche verkürzt.
Als mögliches herzustellendes Formteil bietet sich ggf. eine Mobilfunktelefonschale mit einem persönlichen Foto oder einer persönlichen graphischen Darstellung oder aber auch von individualisierbaren Inventar-Codes von geschäftlich genutzten Geräten, z. B. Mobiltelefonen an. Ein weiterer Vorteil der Er- findung ist es, dass das Verfahren in einfacher und kostengünstiger Art und Weise in bereits bestehende Anlagentechnik auf Basis einer Mehrkomponentenanlage möglich ist. Außerdem bietet sich die Erfindung an, der Druckfarbe bzw. der Druckmatrix (dem Druckmedium) zusätzliche Eigenschaften zu verleihen, in dem beispielsweise elektrisch leitfähige Farbe zur Herstellung von beheizbaren Teilen oder sogenannte LCD-Farben zugesetzt werden, mittels denen auf ein elektrisches Signal hin die erzeugten Formteile abdunkelbar oder wieder transparent umschaltbar sind.
Weiterhin kann die Druckfarbe nach dem Aufbringen des Druckes mittels eines Lasers strukturiert werden, wie dies bei der Herstellung von Prototypen üblich ist. Das hierdurch entstehende Miniaturgitter auf dem Bauteil erhöht die Wechselwirkung an der Grenzfläche zwischen dem Druckbild und dem Formteil, so dass zum einen eine definierte Brechung von Licht zur Herstellung von entspiegelten Teilen möglich ist oder aber eine höhere mechanische Bindung zwischen dem Druckbild und dem Formteil erzielbar ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Formteilen mit einem öffnungsfähigen und schließfähigen Werkzeug, wobei eine fließfähige Rohmasse im Werkzeug eine Soll-Form erhält und anschließend abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der fließfähigen Rohmasse zumindest auf einem Teilbereich eines formgebenden Abschnitts des geöffneten Werkzeugs, d. h. auf einem Teilbereich der Werkzeugkavität mittels eines Druckverfahrens eine Dekoroder Schriftbild bei einem Formungsprozess mit der fließfähigen Rohmasse verbunden wird und aufgebracht wird, wobei das aufgebrachte Dekor- oder Schriftbild nach dem Abkühlen der fließfähigen Rohmasse fest und untrennbar mit dem Formteil verbunden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverfahren ein individualisierbares Druckverfahren, z. B. ein Tintenstrahldruckverfahren, ein Thermo- transferdruckverfahren oder ein Tampondruckverfahren ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverfahren computerunterstützt durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild ein individuelles und einmaliges Muster oder ein Piktogramm ist.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild eine Seriennummer, eine Chargennummer oder ein anderweitig, das Formteil identifizierender Code ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fließfähige Rohmasse plastifizierten Kunststoff oder Kunststoffschmelze ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Kunststoffspritzgussverfahren oder ein Kunststoffspritzpressverfah- ren ist.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild auf ein sich im Werkzeug befindendes Trägermedium aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium einer Werkzeugwandung zumindest im Teilbereich des formgebenden Abschnitt angepasste und an dieser anliegenden Folie ist.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium ein textiler Stoff, ein Teppich oder Leder ist.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckkopf mittels eines Roboters während des Druckvorganges korrespondierend zur Werkzeugoberfläche mit konstantem Abstand zu dieser bewegt wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild Schriftzeichen und/oder Bilddarstellung umfasst.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als Druckmedium zur Herstellung des Dekor- oder Schriftbilds Acryllacke, insbesondere auf der Basis von PMMA (Polymethylmetacrylat) verwendet werden.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium nach dem Formgebungsprozess im Werkzeug verbleibt und das Dekoroder Schriftbild eines vorangegangenen Produktionszyklus- ses vollständig von dem Trägermedium abgelöst wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium mit dem Formteil fest verbunden wird und als Kratzschutz für dessen Oberfläche dient.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei erhöhter, zu erwartender Druck- und/oder Scherbelastung im Formgebungsprozess das Dekor- oder Schriftbild direkt auf den Abschnitt des Werkzeugs (der Werkzeugkavität) aufgetragen wird und mit einer Schutzfolie abgedeckt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Druck- und Temperatur- einfluss das Dekor- oder Schriftbild mit der Schutzfolie und die Schutzfolie mit dem Formteil verbunden wird.
18. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild mehrfarbig ausgebildet ist.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium als Trennmittel wirkt.
20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dekor- oder Schriftbild eine Holz-, Alu- oder eine sonstige Oberflächennachbildung ist.
21. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium eine elektrisch leitfähige Farbe ist.
22. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Formteil ein beheizbares Formteil, z. B. ein Spiegelträger oder eine Kraftfahrzeugscheibe ist.
23. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium eine LCD-Farbe ist, so dass bedruckte Bereiche des Formteils ansteuerbar abdunkelbar sind.
24. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium mittels Laser strukturiert wird.
25. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche Teil eines Mehr- komponentenspritzgussverfahrens ist, wobei zunächst in einem ersten Schritt eine transparente Oberflächenschicht (erste Komponente) erzeugt wird, anschließend die abgekühlte transparente Oberflächenschicht mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 bis 24 bedruckt wird und anschließend ein weiteres Teil (zweite Komponente) angeformt, z. B. angespritzt wird.
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