CH703121A1 - Verfahren zum Herstellen eines ein flächiges elektronisches Element aufweisenden Kunststoffbehälters, Kunststoffbehälter hergestellt nach diesem Verfahren sowie Spritzgusswerkzeug zum Durchführen des Verfahrens. - Google Patents

Abstract

Zum Herstellen eines ein flächiges elektronisches Element (15) aufweisenden Kunststoffbehälters wird ein flächiges elektronisches Element (15) in eine Vertiefung (29) einer Innenseite eines Formwerkzeugs eingebracht. Das Formwerkzeug besteht aus einem Formaussenteil (10) und einem Formkern (11), die eine Werkzeugkavität (12) bilden. In die Werkzeugkavität (12) wird schmelzflüssiges Kunststoffmaterial eingespritzt. Nach dem anschliessenden Abkühlen des Kunststoffmaterials wird entformt. Die Vertiefung (29) ist an einer Innenseite (26) des Formaussenteils (10) angeordnet. Das schmelzflüssige Kunststoffmaterial wird so in die Werkzeugkavität eingespritzt, dass dieses im Wesentlichen parallel an einer der Werkzeugkavität (12) zugewendeten Fläche (25) des flächigen elektronischen Elementes (15) entlang fliesst. Das flächige elektronische Element (15) ist beispielsweise ein RFID-Inlay. Dieses benötigt keine Schutzhülle und kann direkt angespritzt werden.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines wenigstens ein flächiges elektronisches Element aufweisenden Kunststoffbehälters durch Einbringen des flächigen elektronischen Elements in wenigstens einer Vertiefung einer Innenseite eines Formwerkzeugs, welches einen Formaussenteil und einen Formkern aufweist und eine Werkzeugkavität bildet und Einspritzen eines schmelzflüssigen Kunststoffmaterials in die Werkzeugkavität des Spritzgusswerkzeugs sowie anschliessendem Abkühlen des Kunststoffmaterials.

[0002] Im Stand der Technik ist es bekannt, Behälter mit einem flächigen elektronischen Element zu versehen, das Daten über die Verpackung und/oder den Inhalt der Verpackung aufweist oder mit solchen Daten versehen werden kann. Diese Daten können in bekannter Weise berührungslos ein- und ausgelesen werden. Insbesondere kann dadurch die Originalität der Verpackung und/oder des Inhalts sichergestellt werden.

[0003] Es ist auch bekannt, Behälter beispielweise mit einem Strichcode zu versehen, der die entsprechenden Daten enthält. Der Strichcode kann optisch gelesen werden. Dies hat aber wesentliche Nachteile. Insbesondere kann ein solcher Strichcode relativ einfach manipuliert werden. Zudem ist das optische Lesen eines Strichcodes, beispielsweise bei einer Verschmutzung, nicht gewährleistet.

[0004] Ist der Behälter mit einem flächigen elektronischen Element, beispielsweise einer RFID-Etikette versehen, so ist das Auslesen wesentlich einfacher und auch sicherer. Eine RFID-Etikette kann beispielsweise auf einen Behälter aufgeklebt werden. Eine solche RFID-Etikette kann mittels eines RFID-Inlays hergestellt werden. Solche RFID-Inlays besitzen jeweils eine RFID-Antenne, die auf einer Antennenfolie angeordnet ist und auf der ein Chipmodul mit einer Trägerfolie befestigt ist. Das Chipmodul befindet sich vorzugsweise zwischen den beiden genannten Folien. Eine aufgeklebte RFID-Etikette kann jederzeit vergleichsweise einfach und ohne Beschädigung vom Behälter abgelöst werden.

[0005] Im Stand der Technik ist es auch bekannt, Kunststoffbehälter im Spritzgussverfahren herzustellen, wobei das flächige elektronische Element angespritzt wird. Dies ermöglicht eine innigere Verbindung des flächigen elektronischen Elements mit dem Kunststoff des Behälters. Ein solches Verfahren ist im Stand der Technik durch die WO 2008/069 846 bekannt geworden. Bei diesem wird ein RFID-Inlay in ein eine Schutzhülle bildendes Kunststoffgehäuse untergebracht, wobei dieses am Umfang seitlich vorstehende Laschen besitzt. An diesen Laschen wird das Kunststoffgehäuse in eine Vertiefung eines Formkerns eines Formwerkzeuges befestigt. Nach dem Schliessen des Formwerkzeuges wird durch eine Düse schmelzflüssiges Kunststoffmaterial in die Werkzeugkavität eingespritzt. Nach dem Abkühlen des Kunststoffmaterials wird entformt. Das Kunststoffgehäuse mit dem darin untergebrachten RFID-Inlay ist nun in der Innenseite, beispielsweise am Boden des Behälters, angeordnet. Das Kunststoffgehäuse ist mit dem Kunststoff des Behälters innig verbunden. Das Verfahren ist vergleichsweise aufwendig, da das RFID-Inlay im genannten Kunststoffgehäuse untergebracht und dieses Kunststoffgehäuse dann in einer Vertiefung des Formkerns positioniert und befestigt werden muss.

[0006] Durch die US-B-7 070 053 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem ein RFID-tag in einen Haltering eingesetzt wird, der mit umbiegbaren Laschen des Behälters an diesem befestigt wird. Eine solche Befestigung ist ebenfalls vergleichsweise aufwendig. Der RFID-tag ist hier vergleichsweise lose mit dem Behälter verbunden und könnte grundsätzlich vom Behälter abgelöst und manipuliert werden.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, das noch einfacher und kostengünstiger durchführbar ist und mit dem ein besonders sicherer Behälter herstellbar ist.

[0008] Die Aufgabe ist bei einem gattungsgemässen Verfahren dadurch gelöst, dass die Vertiefung an einer Innenseite des Formaussenteils angeordnet ist und das schmelzflüssige Kunststoffmaterial so in die Werkzeugkavität eingespritzt wird, dass dieses im Wesentlichen parallel an einer der Werkzeugkavität zugewendeten Fläche des flächigen elektronischen Elementes entlang fliesst.

[0009] Im Bereich der Vertiefung strömt das Kunststoffmaterial somit im Wesentlichen parallel zur Erstreckung der Vertiefung. Versuche haben gezeigt, dass in einer solchen Vertiefung das flächige elektronische Element durch das schmelzflüssige Kunststoffmaterial besonders geschützt ist und auch dann nicht beschädigt oder zerstört wird, wenn dieses nicht in einem Gehäuse bzw. einer Schutzhülle untergebracht ist. Das flächige elektronische Element, insbesondere ein RFID (Radio Frequency Identification Device)-Inlay kann somit direkt und ohne Schutzmittel in die Vertiefung eingesetzt werden. Das schmelzflüssige Kunststoffmaterial fliesst beim Spritzgiessen an diesem elektronischen Element entlang, wobei dieses in der Vertiefung so festgehalten ist, dass es nicht wegschwimmen kann. Da das schmelzflüssige Kunststoffmaterial somit nicht in steilem Winkel auf das flächige elektronische Element auftrifft, ist die Beanspruchung des flächigen elektronischen Elementes vergleichsweise klein. Insbesondere wird erreicht, dass im Wesentlichen keine Scherkräfte auf die Schmalseite des flächigen elektronischen Elementes wirken. Da nicht eine Schutzhülle, sondern das flächige elektronische Element bzw. das RFID-Inlay direkt angespritzt werden kann, ergibt sich eine noch wesentlich innigere Verbindung des flächigen elektronischen Elementes mit dem Kunststoff des Behälters. Das angespritzte flächige elektronische Element kann deshalb ohne Beschädigung kaum abgelöst werden. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe Sicherheit insbesondere bezüglich der Gewährleistung der Originalität des Behälters bzw. seines Inhalts.

[0010] Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich auch für sehr grosse Serien. Wesentlich ist wie erwähnt, dass das elektronische Element nicht in einer Schutzhülle untergebracht werden muss. Ein entsprechender Verfahrensschritt kann dadurch entfallen. Durch das Weglassen der Schutzhülle könnten die Kosten auch entsprechend wesentlich gesenkt werden. Das flächige elektronische Element ist hier insbesondere ein RFID-Inlay, denkbar ist aber auch ein anderes elektronisches Element, das ein berührungsloses elektronisches Auslesen bzw. Einlesen oder ein Auslesen bzw. Einlesen über einen elektrischen Kontakt von Daten ermöglicht. Das elektronische Element kann aktiv oder passiv sein, d.h. mit einer eigenen Energiequelle versehen oder verbunden sein oder so ausgebildet sein, dass es Energie von aussen, beispielsweise von einem Feld aufnehmen kann. Es versteht sich, dass auch mehrere elektronische Elemente in die Werkzeugkavität eingebracht und angespritzt werden können. Diese elektronischen Elemente können grundsätzlich gleich oder unterschiedlich sein. Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Herstellen von Mikrotitterplatten, Cuvetten, sogenannte Kartuschen für diagnostische Zwecke und Behälter für mikrofluidische Anwendungen. Mit solchen Behältern können beispielsweise sogenannte Bibliotheken für die Pharmaforschung hergestellt werden, die biologische Proben mit langen Lagerzeiten enthalten. Das verwendete Kunststoffmaterial kann an sich jeder geeignete thermoplastische Kunststoff, z.B. Polypropylen, Polycarbonat, sein. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein Behälter hergestellt werden, bei dem das flächige elektronische Element an der Aussenseite des Behälters angeordnet ist. Ein solches elektronisches Element ist dem Inhalt des Behälters nicht ausgesetzt, so dass ein Kontakt vermieden werden kann, welcher das elektronische Element und auch den Inhalt verändern könnte.

[0011] Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das schmelzflüssige Kunststoffmaterial durch eine Düse des Formaussenteils in die Werkzeugkavität eingespritzt wird. Die Düse, die durch das schmelzflüssige Kunststoffmaterial eingespritzt wird, befindet sich somit im Formaussenteil, in dem ebenfalls die genannte Vertiefung angeordnet ist. Eine solche Anordnung ermöglicht es besonders, das Kunststoffmaterial so einzuspritzen, dass es besonders schonend am flächigen elektronischen Element entlang fliesst. Selbstverständlich können auch mehr als eine Düse vorgesehen sein, durch welche das schmelzflüssige Kunststoffmaterial eingespritzt wird. Die Düse könnte grundsätzlich auch im Formkern angeordnet sein.

[0012] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefung im Wesentlichen korrespondierend zum flächigen elektronischen Element ausgebildet ist. Das flächige elektronische Element ist dadurch im Wesentlichen seitlich genau positioniert. Die Vertiefung und das flächige elektronische Element können beispielsweise kreisrund ausgebildet sein. Es sind hier aber auch andere Formen denkbar, beispielsweise könnten die Vertiefung und das flächige elektronische Element rechteckig, beispielsweise quadratisch ausgebildet sein.

[0013] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vertiefung durch eine Erhöhung an der Innenseite des Formaussenteils gebildet wird. Die Erhöhung ist insbesondere ein Kragen, welcher das eingelegte flächige elektronische Element schützend umgibt. Das flächige elektronische Element kann mit der der Werkzeugkavität zugewendeten Fläche diese Erhöhung überragen, mit dieser bündig sein oder vertieft angeordnet sein. Vorzugsweise ist die genannte Fläche im Wesentlichen bündig mit der genannten Erhöhung oder etwas unterhalb dieser angeordnet. Da das flächige elektronische Element eine Schutzhülle nicht benötigt, kann die Höhe des flächigen elektronischen Elements vergleichsweise klein sein, entsprechend kann die Höhe der Erhöhung vergleichsweise klein sein, beispielsweise beträgt die Höhe der Erhöhung etwa 0.1 mm bis etwa 0.5 mm. Die Erhöhung bildet eine Art Schutzwall oder Bremse und verhindert eine schädliche Beaufschlagung des elektronischen Elementes durch das schmelzflüssige Kunststoffmaterial. Die Erhöhung muss nicht zwingend geschlossen umlaufend sein, ist aber vorzugsweise mindestens dort vorhanden, wo das Kunststoffmaterial gegen das elektronische Element fliesst. Beispielsweise könnte die Erhöhung in Draufsicht etwa U-förmig, teilkreisförmig, quadratisch, rechteckig oder balkenförmig ausgebildet sein.

[0014] Das flächige elektronische Element ist insbesondere ein passives elektronisches Element, beispielsweise ein RFID-Inlay. Solche RFID-Inlays sind bekannt und handelsüblich. Diese können beim erfindungsgemässen Verfahren im Gegensatz zum Stand der Technik auch ohne Schutzhülle in das Formwerkzeug eingelegt und angespritzt werden. Die der Werkzeugkavität zugewendeten Fläche ist insbesondere eine Fläche der Trägerfolie, auf welcher das Chipmodul angeordnet ist. Das Chipmodul befindet sich dann zwischen dieser Trägerfolie und der Antennenfolie. Die Trägerfolie ist bei dem Behälter dann fest mit dem Kunststoff des Behälters verbunden. Um die Trägerfolie besonders fest mit dem Behälter zu verbinden, kann diese plasmabehandelt sein, mit einer Zwischenfolie oder einem Kleber versehen sein. Bei dem nach diesem Verfahren hergestellten Behälter befindet sich das Chipmodul unterhalb der Antennenfolie, welche die Aussenseite bildet. Ein noch höherer Schutz ist dann gewährleistet, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung eine weitere Kunststoffkomponente in die Werkzeugkavität eingespritzt wird. Nach dem Spritzen der ersten Komponente wird im Formwerkzeug eine weitere Kavität gebildet, in welche eine zweite Komponente eingespritzt wird. Das flächige elektronische Element befindet sich dann somit zwischen zwei gespritzten Komponenten. Das flächige elektronische Element befindet sich dann somit unterhalb der zweiten Kunststoffschicht, welche die Aussenseite oder zumindest ein Teil der Aussenseite des Behälters bildet. Die beiden Kunststoffkomponenten können aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Materialen hergestellt sein.

[0015] Die Erfindung betrifft zudem einen Kunststoffbehälter, der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist. Bei diesem ist das flächige elektronische Element an der Aussenseite angeordnet. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass im Behälter vorhandene Substanzen und dergleichen auf das elektronische Element keinen Einfluss und dieses somit nicht beschädigen können. Auch das elektronische Element kann auf den Behälterinhalt keinen Einfluss ausüben, auch dann nicht, wenn das elektronische Element bzw. ein RFID-Inlay nicht in einer Schutzhülle angeordnet ist. Das flächige elektronische Element kann an der Aussenseite frei oder mit mindestens einer weiteren Kunststoffkomponente überspritzt sein. Ist das flächige elektronische Element frei, so kann es beispielsweise aussenseitig mit dem Behälter bündig sein. Wie bereits erwähnt, ist das flächige elektronische Element vorzugsweise direkt angespritzt, somit nicht in einer Schutzhülle oder dergleichen angeordnet. Beispielsweise ist die Trägerfolie des Chipmoduls angespritzt und die Antennenfolie bildet die Aussenseite. Insbesondere ist ein solches flächiges elektronisches Element an einem Boden des Behälters, beispielsweise am Boden einer Cuvette, einer Mikrotitterplatte oder einer Kartusche angeordnet. Der Behälter kann vollständig oder teilweise aus Kunststoff hergestellt sein.

[0016] Die Erfindung betrifft zudem ein Spritzgusswerkzeug zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens. Das Formwerkzeug eines solchen Spritzgusswerkzeugs wird im Wesentlichen durch einen Formaussenteil und einen Formkern gebildet. In der Regel ist einer dieser beiden Formteile fest und der andere verfahrbar. Das flächige elektronische Element kann im festen oder im fahrbaren Formteil angeordnet sein. Die Vertiefung zur Aufnahme des flächigen elektronischen Elementes befindet sich im Formaussenteil. Dieser bildet zumindest teilweise die Aussenseite des Behälters. Der Formkern bildet hingegen zumindest teilweise die Vertiefung bzw. die Vertiefungen des Behälters.

[0017] Die Vertiefung, in welche das flächige elektronische Element eingelegt wird, kann nach einer Weiterbildung der Erfindung Mittel zum Fixieren des flächigen elektronischen Elementes aufweisen. Solche Mittel können beispielsweise Rastmittel sein, wie beispielsweise aus Rastzungen ausgebildet sein. Beim Einlegen des flächigen elektronischen Elementes wird dieses somit in der Vertiefung verrastet. Die Rastkraft kann vergleichsweise klein sein. Möglich ist auch ein Fixieren des flächigen elektronischen Elementes mit einem Kleber oder durch elektrostatische Kräfte. Möglich wäre aber auch beispielsweise ein Fixieren des flächigen elektronischen Elementes mit Vakuum. In der Vertiefung könnten dann beispielsweise Öffnungen vorhanden sein, die über eine Leitung mit einer Vakuumpumpe verbunden sind. Nach dem Abkühlen der Kunststoffschmelze wird das Vakuum aufgehoben.

[0018] Die Vertiefung kann durch einen Einsatz gebildet sein, welcher in eine entsprechende Bohrung des Formaussenteils eingesetzt ist. Dieser Einsatz ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auswechselbar, was eine einfache Anpassung der Vertiefung an unterschiedliche elektronische Elemente ermöglicht. Der Einsatz kann zudem zum Bilden einer Kavität im Formaussenteil beweglich gelagert sein.

[0019] Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.

[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1<sep>ein Schnitt durch einen Teil einer Spritzgussmaschine, <tb>Fig. 2<sep>ein Schnitt durch ein Formwerkzeug einer Spritzgussmaschine nach dem Einspritzen eines schmelzflüssigen Kunststoffs in die Kavität des Formwerkzeugs, <tb>Fig. 3<sep>ein Schnitt durch einen vergrösserten Teil des Formwerkzeugs nach Fig. 2, <tb>Fig. 4<sep>ein Schnitt durch einen stark vergrösserten Teil des Formwerkzeugs nach Fig. 1, <tb>Fig. 5<sep>eine räumliche Ansicht eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Behälters, <tb>Fig. 6<sep>ein stark vergrösserter Ausschnitt aus Fig. 5, <tb>Fig. 7<sep>eine räumliche Ansicht des Behälters nach Fig. 5, <tb>Fig. 8<sep>eine Ansicht der Unterseite des Behälters nach Fig. 5 und <tb>Fig. 9a-9f<sep>schematisch im Schnitt Ausführungsvarianten von Erhöhungen, die jeweils wenigstens teilweise ein elektronisches Element umgeben.

[0021] Die in Fig. 1 gezeigte Spritzgussmaschine 8 besitzt ein Formwerkzeug 9, bei dem eine Werkzeugkavität 12 durch einen Formaussenteil 10 und einen Formkern 11 gebildet wird. Zumindest der Formaussenteil 10 oder der Formkern 11 ist bewegbar, so dass ein in der Werkzeugkavität 12 gebildeter Kunststoffteil entformt werden kann. Die hier nur abschnittweise gezeigte Werkzeugkavität 12 wird durch eine Innenseite 26 des Formaussenteils 10 und eine Innenseite 28 des Formkerns 11 gebildet. Die Werkzeugkavität 12 ist so ausgebildet, dass in dieser ein Kunststoffbehälter 2 gemäss den Fig. 5bis 8 gebildet werden kann. Der Formaussenteil 10 bestimmt zumindest teilweise die Aussenseite dieses Kunststoffbehälters 2 und der Formkern 11 zumindest teilweise die Innenseite dieses Behälters.

[0022] In die Innenseite 26 des Formaussenteils 10 ist eine Vertiefung 29 eingearbeitet, in welcher ein flächiges elektronisches Element 15 angeordnet ist. Die Vertiefung 29 ist von einer Erhöhung 24 umgeben, welche die Vertiefung 29 umgibt. Die Höhe dieser Erhöhung 24 beträgt beispielsweise etwa 0.1 mm bis etwa 0.5 mm. Sie kann umlaufend geschlossen sein, möglich ist aber auch eine Ausführung, bei welcher die Erhöhung 24 seitlich offen ist. Die Erhöhung 24 hat die Funktion eines Schutzwalles oder Bremse, die verhindert, dass das flächige elektronische Element 15 von dem in die Kavität 12 einströmenden schmelzflüssigen Kunststoffmaterial beschädigt wird. Die Vertiefung 29 ist so angeordnet, dass das schmelzflüssige Kunststoffmaterial im Wesentlichen parallel am elektronischen Element 15 entlang fliesst. In der Fig. 1ist mit dem Pfeil 23 die Richtung angegeben, in welcher das schmelzflüssige Kunststoffmaterial am elektronischen Element 15 entlang fliesst. Das einströmende schmelzflüssige Kunststoffmaterial wird durch die Erhöhung 24 vor dem Erreichen des elektronischen Elementes 15 an einer Seitenfläche 30 der Erhöhung 24 gebrochen. Dadurch wird vermieden, dass das flächige elektronische Element 15 an einer Schmalseite 31 vom Kunststoffmaterial erfasst und dadurch bewegt und funktionsuntüchtig wird. Die Erhöhung 24 ist somit insbesondere im Bereich angeordnet, der in Fig. 1 durch den Pfeil 23 angedeutet ist. Die Fig. 9a bis 9f zeigen Ausführungsvarianten von Erhöhungen 24a bis 24f, die für ein rechteckiges elektronisches Element 15 ́ bzw. ein kreisrundes elektronisches Element 15 vorgesehen sind. Die Fliessrichtung des Kunststoffmaterials ist mit einem Pfeil 35 angegeben. Die Erhöhung 24a ist umlaufend geschlossen, während die Erhöhungen 24b und 24c seitlich durchbrochen sind. Die Erhöhung 24d ist balkonförmig und die Erhöhung 24e U-förmig ausgebildet. Die Erhöhung 24f ist kreisförmig, jedoch im Anströmbereich höher als im übrigen Bereich. In Fig. 9fist ein erhöhter Bereich 36 angedeutet, der wie ersichtlich dem einströmenden Kunststoffmaterial zugewendet ist.

[0023] Das flächige elektronische Element 15 besitzt eine Fläche 25, welche der Kavität 12 zugewendet ist. Das in Richtung des Pfeiles 23 einströmende schmelzflüssige Kunststoffmaterial überstreicht diese Fläche 25. Nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials ist dieses an der Fläche 25 an das flächige elektronische Element 15 angespritzt. Das flächige elektronische Element 15 ist dann somit fest mit dem Kunststoffmaterial verbunden. Das flächige elektronische Element 15 ist aussenseitig des Kunststoffteils bzw. des Behälters angeordnet und gemäss Fig. 5, 7 und 8von einer Vertiefung 34 umgeben, die korrespondierend zur Erhöhung 24 ausgebildet ist. Durch Zwei- oder Mehr-Komponentenspritzgüsse ist es möglich, das flächige elektronische Element 15 mit wenigstens einer hier nicht gezeigten weiteren Schicht zu überdecken. Hierzu wird nach dem Aushärten der ersten Komponente durch Bewegen oder Auswechseln des Formaussenteils 10 eine weitere Kavität gebildet, durch die eine weitere Komponente eingespritzt wird. Das flächige elektronische Element 15 ist dann zwischen wenigstens zwei Schichten eingebettet. Die beiden Komponenten können aus dem gleichen Kunststoffmaterial oder aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien hergestellt sein. Ein solches eingebettetes flächiges elektronisches Element 15 ist dann besonders gegen Umwelteinflüsse geschützt und kann auch nicht entfernt oder beschädigt werden.

[0024] Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Spritzgussmaschine 8 ́, die zum Herstellen eines Kunststoffbehälters 1 vorgesehen ist. Dieser Kunststoffbehälter 1 besitzt gemäss Fig. 3 eine Bodenwandung 3 und eine Seitenwandung 6. Durch diese Wandungen 3 und 6 werden mehrere Vertiefungen 5 gebildet, die beispielsweise zur Aufnahme von hier nicht gezeigten Substanzen, Proben und dergleichen vorgesehen sind. Der Behälter 1 kann mit einem hier nicht gezeigten Verschluss oder Deckel versehen sein. Die Bodenwandung 3 besitzt eine Unterseite 4, an welcher ein flächiges elektronisches Element 15 angeordnet ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen den Kunststoffbehälter 1 nach dem Aushärten des Kunststoffmaterials, jedoch vor dem Entformen.

[0025] Die Vertiefung 29 ́, in welche das flächige elektronische Element 15 eingesetzt ist, wird durch einen Einsatz 14 des Formaussenteils 10 ́ gebildet. Die Erhöhung 24 ́ ist somit ein Teil des Einsatzes 14. Der Einsatz 14 kann auswechselbar und aus einem anderen Werkstoff hergestellt sein, als der übrige Teil des Formaussenteils 10 ́. Der Einsatz 14 ist hier jedoch nicht zwingend. Das Formwerkzeug 9 ́ besteht auch hier aus dem Formkern 11 ́ und dem Formaussenteil 10 ́. Das schmelzflüssige Kunststoffmaterial wird durch eine Düse 13 in die Werkzeugkavität 12 ́ eingespritzt. Mit dem Pfeil 27 ist die Richtung des schmelzflüssigen Werkstoffmaterials in der Düse 13 angedeutet. Im Bereich der Kavität 12 ́, in welchem die Bodenwandung 3 gebildet wird, findet eine Umlenkung des Strömungsrichtung um etwa 90° statt. Im Bereich des flächigen elektronischen Elements 15 ist die Strömungsrichtung somit etwa 90° zur Richtung gemäss Pfeil 27. Das schmelzflüssige Kunststoffmaterial fliesst hier somit ebenfalls im Wesentlichen parallel zur Ebene des flächigen elektronischen Elementes 15. Der Druck des schmelzflüssigen Kunststoffmaterials in der Kavität 12 ́ liegt beispielsweise im Bereich von 150 bis 450 Bar. Die Temperatur des schmelzflüssigen Kunststoffmaterials in der Kavität 12 ́ liegt beispielsweise im Bereich von 180° bis 350 °C. Aufgrund der genannten Strömungsrichtung im Bereich des flächigen elektronischen Elementes 15 wirken auf die Schmalseite 31 des flächigen elektronischen Elements 15 im Wesentlichen keine Scherkräfte. Das elektronische Element wird somit durch das einströmende Kunststoffmaterial nicht beschädigt und/oder aus seiner Lage bewegt. Das flächige elektronische Element 15 wird somit vom schmelzflüssigen Kunststoffmaterial nicht direkt beaufschlagt und damit ist das Risiko einer Beschädigung wesentlich gemindert.

[0026] Das flächige elektronische Element 15 ist beispielsweise ein RFID-Inlay, das gemäss Fig. 4einen hier lediglich schematisch gezeigten Chip 19 bzw. ein Chipmodul aufweist, der zwischen einer Antennenfolie 16 und einer Trägerfolie 18 angeordnet ist. Auf der Antennenfolie 16 ist in an sich bekannter Weise eine Antenne 17 angeordnet, die elektrisch mit dem Chip 19 verbunden ist. Der Chip 19 bildet bezüglich der Fläche 25 eine Erhöhung. Diese ragt in die Werkzeugkavität 12. In der Fig. 4 ist diese Kavität 12 mit dem schmelzflüssigen Kunststoffmaterial noch nicht gefüllt. Beim Einspritzen des schmelzflüssigen Kunststoffmaterials fliesst dieses in Richtung des Pfeils 32 und damit im Wesentlichen parallel zur Ebene des flächigen elektronischen Elementes 15. Die Erhöhung 24 ́ ist in Fig. 4nicht gezeigt. Diese überragt vorzugsweise auch die Erhöhung, welche durch den Chip 19 gebildet wird. Der Chip 19 kann die Erhöhung 24 ́ jedoch auch überragen.

[0027] Das flächige elektronische Element 15 kann lose in die Vertiefung 29 bzw. 29 ́ eingelegt sein. Vorzugsweise ist die Vertiefung 29 bzw. 29 ́ im Wesentlichen korrespondierend zum flächigen elektronischen Element 15 ausgebildet. Das flächige elektronische Element 15 kann jedoch in der Vertiefung 29 bzw. 29 ́ fixiert sein. Diese Fixierung ist durch eine Hemmung oder auch durch Haftung, beispielsweise mittels eines Klebers oder mittels Vakuum denkbar. Der Einsatz 14 kann beispielsweise mit hier nicht gezeigten Bohrungen versehen sein, über welche an die Unterseite des flächigen elektronischen Elementes 15 ein Vakuum anlegbar ist.

[0028] Eine erhöhte Haftung des flächigen elektronischen Elementes 15 am Kunststoffmaterial kann erreicht werden, indem die Fläche 25 beispielsweise durch Plasmabehandlung aufgeraut oder sonst wie behandelt wird. Möglich ist auch eine Zwischenfolie, welche auf die Fläche 25 aufgelegt wird. Aufgrund einer solchen Haftverbesserung ist es noch schwieriger, das flächige elektronische Element 15 vom Behälter 1 ohne Beschädigung zu lösen.

[0029] Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen wird die Vertiefung 29 bzw. 29 ́ durch eine Erhöhung 24 bzw. 24 ́ gebildet. Denkbar ist aber auch eine Ausführung, bei welcher eine solche Erhöhung 24 bzw. 24 ́ nicht vorhanden ist. Die Vertiefung 29 bzw. 29 ́ ist dann somit eine Vertiefung in einer im Wesentlichen ebenen Fläche des Formaussenteils 10 bzw. 10 ́. Die Vertiefung ist aber auch hier so angeordnet, dass das flächige elektronische Element 15 von dem in die Kavität 12 einströmenden schmelzflüssigen Kunststoffmaterial im Wesentlichen parallel überströmt wird. Das flächige elektronische Element 15 kann ohne Schutzhülle direkt angespritzt werden. Da es vom schmelzflüssigen Kunststoffmaterial nicht direkt angeströmt bzw. beaufschlagt wird, kann es ohne Schutzhülle direkt an der Fläche 25 und auch an einer Aussenfläche 33 angespritzt werden. Um Kunststoffmaterial an der äusseren Fläche 33 anzuspritzen, kann der Einsatz 14 beweglich ausgebildet sein. Durch ein Bewegen des Einsatzes 14 kann dann eine hier nicht gezeigte Kavität gebildet werden, in welche weiteres schmelzflüssiges Kunststoffmaterial eingespritzt werden kann. Durch dieses weitere Kunststoffmaterial wird dann eine Schicht gebildet, welche an die äussere Fläche 33 angespritzt ist. Diese Schicht 37, in Fig. 6 mit gestrichelter Linie angedeutet, kann opak sein, so dass das flächige elektronische Element 15 am Kunststoffbehälter 1 nicht sichtbar ist. Diese Schicht 37 könnte aber auch transparent sein. Die Düse zum Einspritzen dieses Kunststoffmaterials kann im Einsatz 14 angeordnet sein. Durch diese hier nicht gezeigte Düse wird dann somit die zweite Kunststoffkomponente eingespritzt. Diese kann ebenfalls irgendein geeigneter thermoplastischer Kunststoff, beispielsweise Polypropylen oder Polycarbonat sein.

[0030] Der in den Fig. 5 bis 8 gezeigte Behälter 2 weist eine Vertiefung 21 auf, beispielsweise zur Aufnahme von Proben. Ein seitlich vorragender Kragen 22 kann zur Befestigung eines nicht gezeigten Deckels oder einer sonstigen Abdeckung vorgesehen sein. Das elektronische Element 15 ist wie ersichtlich aussenseitig einer Bodenwandung 20 angeordnet und kann Daten über die im Behälter 2 gelagerten Proben und/oder auch Daten über den Behälter 2 sowie andere Daten und Informationen enthalten.

[0031] Diese Daten können mit einem geeigneten Gerät berührungslos und/oder über einen hier nicht gezeigten elektrischen Kontakt gelesen und eingegeben werden. Da das elektronische Element 15 an der Unterseite der Bodenwandung 20 und somit nicht in der Vertiefung 21 angeordnet ist, ist es durch die Bodenwandung 20 von den in der Vertiefung 21 gelagerten Proben, Substanzen und dergleichen getrennt, so dass eine gegenseitige chemische oder physikalische Beeinflussung weitgehend ausgeschlossen werden kann. Die nutenförmige Vertiefung 34 umgibt das elektronische Element 15 vollständig oder je nach Ausbildung der Erhöhung 24 auch nur teilweise. Sie kann von einer angespritzten Kunststoffkomponente oder einer anderen aufgebrachten Schicht ausgefüllt sein. Die Fläche 33 der Antennenfolie 16 kann in eine Bodenwandung vertieft, zu dieser aussenseitig bündig oder auch vorstehend sein. Sie kann frei oder auch wie erwähnt unterhalb einer hier nicht gezeigten Schicht angeordnet sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

[0032] <tb>1<sep>Kunststoffbehälter <tb>2<sep>Kunststoffbehälter <tb>3<sep>Bodenwandung <tb>4<sep>Unterseite <tb>5<sep>Vertiefungen <tb>6<sep>Seitenwandung <tb>8<sep>Spritzgussmaschine <tb>9<sep>Formwerkzeug <tb>10<sep>Formaussenteil <tb>11<sep>Formkern <tb>12<sep>Werkzeugkavität <tb>13<sep>Düse <tb>14<sep>Einsatz <tb>15<sep>elektronisches Element <tb>16<sep>Antennenfolie <tb>17<sep>Antenne <tb>18<sep>Trägerfolie <tb>19<sep>Chip <tb>20<sep>Bodenwandung <tb>21<sep>Vertiefung <tb>22<sep>Kragen <tb>23<sep>Pfeil <tb>24<sep>Erhöhung <tb>25<sep>Fläche <tb>26<sep>Innenseite <tb>27<sep>Pfeil <tb>28<sep>Innenseite <tb>29<sep>Vertiefung <tb>30<sep>Seitenfläche <tb>31<sep>Schmalseite <tb>32<sep>Pfeil <tb>33<sep>Fläche <tb>34<sep>Vertiefung <tb>35<sep>Pfeil <tb>36<sep>erhöhter Bereich <tb>37<sep>Schicht

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen eines ein flächiges elektronisches Element (15) aufweisenden Kunststoffbehälters (1, 2) durch Einbringen des flächigen elektronischen Elements (15) in eine Vertiefung (29) einer Innenseite eines Formwerkzeugs (9), welches einen Formaussenteil (10) und einen Formkern (11) aufweist und eine Werkzeugkavität (12) bildet und Einspritzen eines schmelzflüssigen Kunststoffmaterials in die Werkzeugkavität (12) des Spritzgusswerkzeugs (9) sowie anschliessendem Abkühlen des Kunststoffmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) an einer Innenseite (26) des Formaussenteils (10) angeordnet ist und das schmelzflüssige Kunststoffmaterial so in die Werkzeugkavität (12) eingespritzt wird, dass dieses im Wesentlichen parallel an einer der Werkzeugkavität (12) zugewendeten Fläche (25) des flächigen elektronischen Elementes (15) entlang fliesst.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzflüssige Kunststoffmaterial durch eine Düse (13) des Formaussenteils (10) in die Werkzeugkavität (12) eingespritzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) im Wesentlichen korrespondierend zum flächigen elektronischen Element (15) aufgebildet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) durch einen Erhöhung (24) und insbesondere eine kragenförmige Erhöhung an der Innenseite (26) des Formaussenteils (10) gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) ein passives elektronisches Element ist.

6. Verfahren nach Ansprach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) ein RFID-Inlay ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Kunststoffkomponente (37) in die Werkzeugkavität (12) eingespritzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) ohne Schutzhülle ausgebildet ist.

9. Kunststoffbehälter hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) in oder an einer Wandung (3) angeordnet ist und das die Wandung bildende Kunststoffmaterial an das flächige elektronische Element (15) angespritzt ist.

10. Kunststoffbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) mit einer Aussenseite der Wandung (3) im Wesentlichen bündig ist.

11. Kunststoffbehälter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige elektronische Element (15) zwischen zwei Schichten (20, 37) eingebettet ist, die wenigstens teilweise die Wandung, insbesondere eine Bodenwandung bilden.

12. Kunststoffbehälter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Cuvette, eine Mikrotitterplatte oder eine Kartusche ist.

13. Spritzgusswerkzeug zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Formaussenteil (10) an einer die Werkzeugkavität (12) bildenden Innenseite (26) eine Vertiefung (29) zur Aufnahme eines flächigen elektronischen Elementes (15) aufweist und dass zum Einspritzen des schmelzflüssigen Kunststoffmaterials eine Düse (13) so angeordnet ist, dass das durch diese Düse (13) in die Werkzeugkavität (12) eingespritzte Kunststoffmaterial im Fall eines in die Vertiefung (29) eingelegten flächigen elektronischen Elementes (15) im Wesentlichen parallel an einer der Werkzeugkavität (12) zugewendeten Fläche (25) dieses Elementes (15) entlang fliesst.

14. Spritzguss Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) durch eine an der Innenseite (26) des Formaussenteils (10) vorstehende Erhöhung (24) gebildet wird.

15. Spritzgusswerkzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (13) im Formaussenteil (10) angeordnet ist.

16. Spritzgusswerkzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (29) Mittel zum Fixierung des flächigen elektronischen Elementes (15) aufweist.