DE102005017543A1 - Method for producing plastic items with integral magnetic pattern by including magnetic particles into the moulding process - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffbauteils, eine nach dem Verfahren hergestellte Magnetfelderzeugungsvorrichtung, eine entsprechende Lackieraufnahme sowie eine entsprechende Lackiervorrichtung.The Invention relates to a method for producing a plastic component, a magnetic field generating device produced by the method, a corresponding Lackieraufnahme and a corresponding Lackiervorrichtung.
Es
ist beispielsweise aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben genannten Stand der Technik insbesondere im Hinblick auf die genannten Nachteile zu verbessern.It Object of the present invention, the above-mentioned state the technique in particular with regard to the disadvantages mentioned to improve.
Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem mustererzeugenden Magnetfeld
versehenen Kunststoffbauteils, welches die nachfolgend beschriebenen
Schritte aufweist:
Zunächst
wird eine Kunststoffmatrix bereitgestellt, die beispielsweise zu überwiegenden
Bestandteilen aus einem duromeren oder thermoplastischen Kunststoff
bestehen kann. Zusätzlich
werden magnetische und/oder magnetisierbare Partikel bereitgestellt,
die der Kunststoffmatrix hinzuzufügen sind. Um die Einbringung
der Partikel in die Kunststoffmatrix zu erleichtern, ist es vorteilhaft,
noch nicht magnetische, sondern magnetisierbare Partikel aus einem
ferromagnetischen Material wie Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen
aus diesen vorzusehen, die leicht durch ein extern angelegtes Magnetfeld
magnetisiert werden können.
Darüber
hinaus ist es denkbar, magnetische Partikel zu verwenden, die aus
einem diamagnetischen Material wie Bismut, Antimon, Kupfer oder Zink
bestehen. Die magnetisierbaren oder magnetischen Partikel können bis
zu 90 Gew.-% der Kunststoffmatrix ausmachen.The object is achieved by a method for producing a plastic component provided with a pattern-generating magnetic field, which has the steps described below:
First, a plastic matrix is provided, which may for example consist of predominantly thermoset or thermoplastic components. In addition, magnetic and / or magnetizable particles are provided which are to be added to the plastic matrix. In order to facilitate the introduction of the particles into the plastic matrix, it is advantageous to provide not yet magnetic, but magnetizable particles of a ferromagnetic material such as iron, nickel, cobalt or alloys thereof, which can be easily magnetized by an externally applied magnetic field. In addition, it is conceivable to use magnetic particles consisting of a diamagnetic material such as bismuth, antimony, copper or zinc. The magnetizable or magnetic particles can constitute up to 90% by weight of the plastic matrix.
Die Kunststoffmatrix ist in einem weiteren Verfahrensschritt in ein Werkzeug für ein Kunststoffbauteil einzubringen, in dem diese, sollte es sich bislang noch um Feststoffe, also beispielsweise ein Granulat handeln, erhitzt und somit soweit verflüssigt wird, daß die Kunststoffmatrix eine Viskosität zwischen 10–3 und 109 Pa s, vorteilhafterweise zwischen 10 und 103 Pa s, aufweist. Durch das Anlegen eines Magnetfeldes in einem weiteren Schritt werden die Partikel polarisiert, so daß in dem Kunststoffbauteil eine der Mustererzeugung dienende Magnetfeldstruktur entsteht. Des weiteren werden die Partikel in einer Erstarrungsphase, in der sich das Kunststoffbauteil ausbildet, in diesem festgelegt.The plastic matrix is to be introduced in a further process step in a tool for a plastic component, in which, if it still be solids, so for example a granulate, heated and thus liquefied so far that the plastic matrix has a viscosity between 10 -3 and 10 9 Pa s, advantageously between 10 and 10 3 Pa s. By applying a magnetic field in a further step, the particles are polarized, so that in the plastic component of a pattern generating magnetic field structure is formed. Furthermore, the particles are fixed in a solidification phase in which the plastic component is formed.
Mit dem so durchzuführenden Verfahren ist es auf einfache und kostengünstige Weise möglich, ein Kunststoffbauteil zu erzeugen, welches durch die in ihm festgelegten, magnetisierten oder magnetischen Partikel für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann. So ist es möglich, mit einem solchen Verfahren beispielsweise einen gummigebundenen Magneten herzustellen, der in die oben beschriebenen Lackieraufnahmen eingebracht werden kann. Darüber hinaus ist es auch denkbar die Lackieraufnahme selbst auf die genannte Art und Weise auszubilden.With the so to be performed Procedure is possible in a simple and cost-effective manner To produce plastic component, which by the set in him, Magnetized or magnetic particles used for a variety of applications can be. So it is possible with such a method, for example, a rubber-bound To produce magnets in the above-described Lackieraufnahmen can be introduced. About that In addition, it is also conceivable Lackieraufnahme itself to the said To train fashion.
Vorteilhafterweise kann das Magnetfeld dazu verwendet werden, die Partikel nicht nur zu polarisieren, sondern auch noch auszurichten, so daß sich die erzeugte Magnetfeldstruktur einerseits aus der Polarisierung der Partikel ergibt, andererseits aus der Ausrichtung derselben.advantageously, The magnetic field can be used to not only the particles to polarize, but also to align, so that the generated Magnetic field structure on the one hand from the polarization of the particles on the other hand from the orientation of the same.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren gemäß der Erfindung wird das Magnetfeld von zumindest einer dem Werkzeug zugeordneten Magnetfelderzeugungsvorrichtung erzeugt, die vorteilhafterweise zumindest einen Permanentmagneten und/oder zumindest einen Elektromagneten aufweist. Insbesondere bei der Verwendung eines Elektromagnetes kann durch die variable Ansteuerung des Magneten das auf die viskose Kunststoffmatrix einwirkende Magnetfeld variiert werden. So ist es vorteilhafterweise auch vorgesehen, daß die in das Werkzeug eingebrachte Kunststoffmatrix in ihrem viskosen Zustand zumindest teilweise in Bewegung gehalten wird. Dieses kann durch von einem Elektromagneten induzierte Magnetfeldschwankungen, die sich auf die Partikel der Kunststoffmatrix auswirken, bewirkt werden.at Another advantageous method according to the invention is the magnetic field at least one magnetic field generating device associated with the tool generated, which advantageously at least one permanent magnet and / or has at least one electromagnet. Especially when using An electromagnet can be controlled by the variable control of the magnet the magnetic field acting on the viscous plastic matrix varies become. Thus, it is also advantageously provided that the in the tool introduced plastic matrix in its viscous state is at least partially kept in motion. This can through Magnetic field induced magnetic field fluctuations affect the particles of the plastic matrix, be effected.
Des weiteren ist es bei einem weiteren Verfahrensschritt erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Kunststoffbauteilwerkzeug zum Einbringen der Kunststoffmatrix aufgeheizt wird, um beispielsweise die Viskosität der Kunststoffmatrix bzw. der Formmasse genau einzustellen. Alternativ hierzu ist es auch denkbar, daß das Kunststoffbauteilwerkzeug gekühlt wird.Furthermore, it is in another Ver fahrensschritt provided according to the invention that the plastic component tool for introducing the plastic matrix is heated, for example, to adjust the viscosity of the plastic matrix or the molding compound exactly. Alternatively, it is also conceivable that the plastic component tool is cooled.
Abhängig von der verwendeten Kunststoffmatrix, die im wesentlichen aus einem thermoplastischen Kunststoff bzw. aus einem duromeren Kunststoff bestehen kann, gibt es erfindungsgemäß weitere Möglichkeiten, das Kunststoffbauteil in der Erstarrungsphase zur Festlegung der Partikel zu behandeln. Neben einer Kühlung der viskosen Formmasse bei einem thermoplastischen Grundstoff, sind weitere vorteilhafte Möglichkeiten, die insbesondere bei duromeren Kunststoffen angezeigt sind, die Festlegung der Partikel und das Aushärten der Formmasse durch UV-Licht, durch Mikrowellenbestrahlung oder durch Elektronenbestrahlung zu bewirken.Depending on the plastic matrix used, which consists essentially of a thermoplastic or thermosetting plastic may exist, there are further possibilities according to the invention, the plastic component in the solidification phase to fix the particles to be treated. In addition to cooling the viscous molding compound in a thermoplastic base are further advantageous possibilities which are indicated in particular in duromeric plastics, the Fixing of the particles and hardening of the molding compound by UV light, by microwave irradiation or electron irradiation cause.
Auch eine Kombination der soeben beschriebenen Festlegungsmöglichkeiten ist denkbar, ebenso kann die Erstarrungsphase in zumindest zwei Abschnitte dergestalt aufgeteilt werden, daß in einer ersten Phase die Kunststoffmatrix soweit verfestigt wird, daß die Partikel in der Kunststoffmatrix eine dreidimensionale Struktur bildend festgelegt sind. In einem weiteren Verfahrensschritt ist es dann denkbar, die bereits teilweise verfestigte Kunststoffmatrix bzw. die Formmasse zur endgültigen Ausbildung des Kunststoffbauteils weiter zu verfestigen. Ein solches schrittweises Verfestigen des zu bildenden Kunststoffbauteils dient einer besseren Kontrolle des Formgebungs- und Musterbildungsprozesses.Also a combination of the options just described is conceivable, as can the solidification phase in at least two Sections are divided in such a way that in a first phase the Plastic matrix is solidified so far that the particles in the plastic matrix forming a three-dimensional structure. In one Another process step, it is conceivable that already partially solidified plastic matrix or the molding composition for final training of the plastic component to further solidify. Such a gradual solidification the plastic component to be formed serves for better control the forming and patterning process.
Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das zur Ausbildung einer Magnetfeldstruktur in dem Kunststoffbauteil das Werkzeug zumindest in einem Bereich magnetisiert wird, bzw. zumindest ein magnetisierbarer Bereich des Werkzeugs vorhanden ist. Ein solcher Bereich kann abhängig von der gewünschten Magnetfeldstruktur auch auswechselbar ausgebildet sein, bzw. das Werkzeug kann mehrere solcher Bereiche aufweisen, die je nach gewünschtem Magnetfeldmuster durch eine dem Werkzeug zugeordnete, gegebenenfalls auch in diesem enthaltene Magnetfelderzeugungsvorrichtung polarisiert werden können. Beispielsweise weist das Werkzeug hierfür eine Reihe auswechselbarer ferromagnetischer Elemente auf, die durch einen Elektromagneten mit einem eigenen Magnetfeld versehbar sind und somit zumindest für die Dauer der Musteraufprägung zu einem Magneten werden.Furthermore is it inventively provided that for forming a magnetic field structure in the plastic component the tool is magnetized at least in one area, or at least one magnetizable region of the tool is present. Such an area may be dependent from the desired Magnetic field structure also be designed interchangeable, or the Tool can have several such areas, depending on the desired Magnetic field pattern by an associated with the tool, if necessary also polarized in this included magnetic field generating device can be. For example, the tool has a number interchangeable for this purpose ferromagnetic elements by an electromagnet are providable with its own magnetic field and thus at least for the Duration of the pattern imprint to become a magnet.
Soll anschließend in einem nachfolgenden weiteren Herstellungsprozess ein weiteres Kunststoffbauteil erzeugt werden, müssen lediglich der oder die auswechselbaren Bereich(e) des Werkzeugs entweder beispielsweise entmagnetisiert oder zumindest teilweise durch nicht magnetisierbare Elemente ersetzt werden, um das Werkzeug in einfacher und vor allem schneller Weise für das zu erzeugende und mit einer anderen Magnetfeldgstruktur versehene Kunststoffbauteil anzupassen. Dies ist insbesondere vor dem Hintergrund immer kürzerer Produktionszyklen von großem Vorteil gegenüber dem Stand der Technik.Should subsequently in a subsequent further manufacturing process another Plastic component to be generated, only need the or replaceable area (s) of the tool either for example demagnetized or at least partially non-magnetizable Elements are replaced to make the tool easier and, above all fast way for the one to be generated and provided with a different magnetic field structure Plastic component adapt. This is especially against the background ever shorter Production cycles of great advantage over the state of the art.
Die oben genannte Aufgabe wird darüber hinaus gelöst durch eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung, die insbesondere in einer Lackiervorrichtung Anwendung findet. Die Magnetfelderzeugungsvorrichtung weist einen kunststoffgebunden Magne ten auf, der nach dem oben genannten Verfahren hergestellt wurde. In der einfachsten Ausbildung einer solchen Magnetfelderzeugungsvorrichtung besteht diese komplett aus dem kunststoffgebundenen Magneten; sie ist daher auch nach dem oben beschriebenen Verfahren gefertigt.The above task is about it out solved by a magnetic field generating device, in particular in a paint application applies. The magnetic field generating device has a plastic-bound Magne th, after the above Procedure was made. In the simplest form of a Such magnetic field generating device, this consists completely the plastic-bonded magnet; she is therefore also after the above manufactured method described.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiterhin von einer Lackieraufnahme für die Aufnahme von Bauteilen, insbesondere aus Kunststoff, während eines Lackiervorgangs gelöst. Eine solche erfindungsgemäße Lackieraufnahme weist eine Magnetfelderzeugungsvorrichtung auf, wobei sich in auf dem Bauteil aufgebrachten Lack befindliche und auf das Magnetfeld der Magnetfelderzeugungsvorrichtung reagierende Partikel entlang der Magnetfeldlinien ausrichten und die Magnetfeldvorrichtung einen kunststoffgebundenen Magneten aufweist.The The object underlying the invention is further of a Paint pickup for the inclusion of components, in particular of plastic, during a Painting process solved. Such a Lackieraufnahme invention has a magnetic field generating device, wherein in on the paint applied to the component and the magnetic field the magnetic field generating device along reactive particles align the magnetic field lines and the magnetic field device a having plastic bonded magnets.
Vorteilhafterweise kann die Lackieraufnahme mit dem Magneten einstückig ausgebildet sein, so daß sie gemeinsam mit den oben beschriebenen Verfahrensschritten ausgebildet werden können. In diesem Fall wirkt außerdem die gesamte Lackieraufnahme als Magnetfelderzeugungsvorrichtung. Alternativ dazu kann das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auch mit verschiedenen Werkzeugen mehrfach hintereinander ausgeführt werden, um beispielsweise den Anteil von magnetischen Partikeln in dem kunststoffgebundenen Magneten anders als das Verhältnis von Partikeln zu übriger Kunststoffmatrix bei dem Rest der Lackieraufnahme zu gestalten.advantageously, the Lackieraufnahme can be integrally formed with the magnet, so that they together be formed with the method steps described above can. In this case also acts the entire Lackieraufnahme as magnetic field generating device. Alternatively, the method of the invention described above also be executed several times in succession with different tools For example, the proportion of magnetic particles in the plastic-bonded Magnets other than the ratio from particles to remaining plastic matrix to shape the rest of the paint receptacle.
Eine solche erfindungsgemäße Lackieraufnahme findet vorteilhafterweise Verwendung in einer Lackiervorrichtung, die neben der Lackieraufnahme auch noch eine Lackabgabevorrichtung aufweist. Eine Lackabgabevorrichtung kann beispielsweise eine Spritzpistole sein, die mit einem Lack, der bis zu 10 Gew.-% magnetische und/oder magnetisierbare Partikel enthält, das in der Lackieraufnahme befindliche Bauteil lackiert. Durch die in die Lackieraufnahme eingebundenen magnetischen Partikel wird in der Lackschicht ein Magnetfeld erzeugt, an dem sich die in dem Lack vorhandenen magnetischen oder magnetisierbaren Partikel ausrichten. Nach der Aushärtung des Lackes führt die Brechung, Beugung oder Reflexion des Lichtes an den Partikeln zu einem dreidimensionalen optischen Muster.Such a Lackieraufnahme invention advantageously finds use in a painting, which also has a Lackabgabevorrichtung next to the Lackieraufnahme. A paint dispensing device can be, for example, a spray gun which, with a paint containing up to 10% by weight of magnetic and / or magnetizable particles, lacquers the component located in the paint receptacle. Due to the incorporated in the paint receptacle magnetic particles is in the Paint layer generates a magnetic field, at which align existing in the paint magnetic or magnetizable particles. After the lacquer has cured, the refraction, diffraction or reflection of the light on the particles leads to a three-dimensional optical pattern.
Als Lackmedium, das in der Lackmischung verwendet wird, kann jedes Medium verwendet werden, das in der Lage ist Licht durchzulassen. Vorteilhafterweise weist das Medium Harz oder eine Mischung von Harzen auf, die z.B. auf Alkydharzen, Polyesterharzen, Polyurethanharzen oder Vinylharzen basieren.When Paint medium used in the paint mixture can be any medium be used, which is able to pass light. advantageously, the medium comprises resin or a mixture of resins, e.g. based on alkyd resins, polyester resins, polyurethane resins or vinyl resins.
Die Partikel können eine Vielzahl von äußeren Formen annehmen, deren maximale Erstreckung in einer Längs- oder Querrichtung vorteilhafterweise 100 μm, noch bevorzugter 20 μm beträgt.The Particles can a variety of external forms assume their maximum extent in a longitudinal or transverse direction advantageously 100 microns, more preferably 20 microns.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den übrigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmen. In den schematischen Abbildungen zeigt:Further advantageous embodiments of the invention can be the remaining dependent claims and take the following description of the figures. In the schematic Pictures shows:
In
Die
Kunststoffmatrix ist mit magnetischen bzw. magnetisierbaren Partikeln
versehen und weist nach ihrem Einbringen in die Kavität mit den
hinzugefügten
Partikeln eine Viskosität
in einem Bereich von 10–3 bis 109 Pa
s auf. Durch das Magnetfeld zweier Magneten
Durch
die in dem Kunststoffbauteil festgelegten magnetischen Partikel
weist das Kunststoffbauteil nun selbst ein Magnetfeld auf und kann
somit als kunststoffgebundener Magnet
In
der
Die
Lackieraufnahme
Die
Lackieraufnahme
Anstatt
der Festlegung durch die Stege bzw. Aufnahmeelemente
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2005
- 2005-04-16 DE DE200510017543 patent/DE102005017543A1/en not_active Ceased
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