DE102007007409B4

DE102007007409B4 - IMD-Formwerkzeug und Verfahren zur Herstellung eines IMD-Formwerkzeugs

Info

Publication number: DE102007007409B4
Application number: DE102007007409.5A
Authority: DE
Inventors: Harald Burger
Original assignee: Leonhard Kurz GmbH and Co KG
Current assignee: Leonhard Kurz Stiftung and Co KG
Priority date: 2007-02-12
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: DE102007007409A1

Abstract

IMD-Formwerkzeug zur Herstellung eines mit einer Dekorlage (14) einer Prägefolie (16) dekorierten flächigen Formteils (12), das mindestens einen für sichtbares Licht transparenten Flächenbereich (20) aufweist, wobei das Formwerkzeug (10) ein Formoberteil (22) und ein Formunterteil (24) aufweist, zwischen welchen die Prägefolie (16) im geöffneten Zustand des Formwerkzeuges (10) angeordnet wird, und die im geschlossenen Zustand mit ihren Kavitätsoberflächen (30, 34) einen dem Formteil (12) entsprechenden Formhohlraum 26 bestimmen, in den ein Einspritzkanal (28) für ein transparentes Spritzgussmaterial einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Formoberteil (22) und/oder das Formunterteil (24) an ihren Oberflächen zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich (20) mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils (22) und des Formunterteils (24) härteren Metallschicht (32) bedeckt sind, deren Oberflächen (30, 34) in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteilbereiche (20) durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert ist, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein IMD(= In-Mould-Decoration)-Formwerkzeug zur Herstellung eines mit einer Dekorlage einer Prägefolie dekorierten flächigen Formteils, das mindestens einen für sichtbares Licht transparenten Flächenbereich aufweist, wobei das Formwerkzeug ein Formoberteil und ein Formunterteil aufweist, zwischen welchen die ebenfalls einen transparenten Flächenbereich aufweisende Prägefolie im geöffneten Zustand angeordnet wird, und die im geschlossenen Zustand mit ihren Kavitätsoberflächen einen dem flächigen Formteil entsprechenden Formhohlraum bestimmen, in den ein Einspritzkanal für ein transparentes Spritzgussmaterial einmündet, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen IMD-Formwerkzeugs jeweils gemäß den Ansprüchen.
Bei einem derartigen Formwerkzeug handelt es sich um ein sogenanntes In-Mould-Decoration-Formwerkzeug.
Ein IMD-Formwerkzeug ist beispielsweise in der DE 102 21 482 C1 der Anmelderin beschrieben.
In BRAUN, Hans ; ENEWOLDSEN, Patric: Dekorieren in der Spritzgießmaschine: Folienhinterspritzen. In: Kunststoffe, Bd. 89, 1999, H. 9, S. 102-104. - ISSN 0023-5563 ist das Dekorieren in einer Spritzgießmaschine, d.h. das IMD-Verfahren anhand verschiedener Gegenstände, wie der Tastatur eines Mobiltelefons oder einer Heizungs- und Lüftungsblende eines Fahrzeug-Armaturenbrettes, beschrieben.
Weiterer Stand der Technik findet sich in DE 10248392 A1 , DE 10064520 A1 , MICHAELI, Walter ; SPENNEMANN, Alrun: Mikrostrukturierte Funktionsoberflächen spritzgießen: die richtige Temperierung ist die halbe Miete. In: Kunststoffe, Bd. 90, 2000, H. 9, S. 52-57. - ISSN 0023-5563, D'AMORE, Alessandro [et al.]: Spritzgießen im Nanobereich: Kalibrierstrukturen für Rastersondenmikroskope. In: Kunststoffe, Bd. 90, 2000, H. 6, S. 52-55. - ISSN 0023-5563 und LU, Y. Martin ; KUTKA, Joe: Transparente und hoch wärmebeständige TPE-Werkstoffe. In: GAK, Bd. 55, 2002, H. 1, S. 39-41. - ISSN 0017-5595.
Das Formoberteil und das Formunterteil eines solchen IMD-Formwerkzeugs besteht üblicherweise aus Stahl. Bei den bekannten IMD-Formwerkzeugen werden die den Formhohlraum bestimmenden Kavitätsoberflächen durch manuelles Polieren endbearbeitet Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei dem Einsatz derartig gefertigter IMD-Formwerkzeuge zwar eine hochwertige Oberflächendekoration der Spritzgussteile erzielt werden kann, dass die Transparenz von transparenten Formteil-Flächenbereichen in vielen Fällen jedoch als nicht ausreichend scheint.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein IMD-Formwerkzeug zu schaffen, mit dem flächige Formteile mit einem hochtransparenten Flächenbereich problemlos realisierbar sind, und ein Verfahren zu schaffen, mit dem ein derartiges IMD-Formwerkzeug einfach und reproduzierbar herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bezüglich des IMD-Formwerkzeugs erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d.h. dadurch gelöst, dass das Formoberteil und/oder das Formunterteil an ihren Kavitätsoberflächen zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils und des Formunterteils harten Metallschicht bedeckt sind, deren Oberflächen in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteil-Flächenbereiche durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert ist, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt. Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 16, d.h. dadurch gelöst, dass das Formoberteil und/oder das Formunterteil an ihren Kavitätsoberflächen zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils und des Formunterteils härteren Metallschicht versehen werden, und dass die Metallschicht anschliessend zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich mittels eines Fräswerkzeuges derartig bearbeitet werden, dass die Oberflächen in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteil-Flächenbereiche durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert sind, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt.
Mittels einer derartigen Bearbeitung der Oberflächen des IMD-Formwerkzeugs im Bereich der transparenten Formteil-Flächenbereiche wird eine harte Metallschicht mit einer Feinstruktur der Oberfläche geschaffen, deren mittlere Profiltiefe unterhalb der halben Wellenlänge der Grenzwellenlänge des sichtbaren Lichts liegt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass beim Abformen des Formteils, bei dem diese Fläche einerseits auf die (später abgezogene) Trägerlage der IMD-Prägefolie und zum anderen auf das Spritzgussmaterial einwirkt, die Transparenz des dekorierten Formteils in diesem Bereich im Vergleich zur Verwendung der oben beschriebenen, bekannten IMD-Formwerkzeuge deutlich erhöht werden kann.
Eine besonders hohe Transparenz wird hierbei dann erzielt, wenn die mittlere Profiltiefe der Feinstruktur in dem transparenten Formteilbereich zwischen 5 und 50 nm beträgt. Eine weitere Verbesserung der Transparenz des dekorierten Formteils im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Lichts lässt sich insbesondere dann erzielen, wenn der quadratische Mittelwert der Profiltiefe der Feinstruktur weniger als 50 nm, insbesondere zwischen 15 und 5 nm, beträgt. Weiter wird dadurch erreicht, dass das Streuverhalten des dekorierten Formteils in dem transparenten Flächenbereich im Spektrum des sichtbaren Lichts deutlich weniger wellenlängenselektiv ist und damit ein deutlich gleichmäßigeres Transmissionsverhalten im Wellenbereich des sichtbaren Lichts erzielt werden kann.
Durch die spezielle maschinelle Bearbeitungsmethode der Oberfläche wird weiter erreicht, dass die lokalen Minima und Maxima im wesentlichen periodisch angeordnet sind, was weiter zu einer Verbesserung des Transparenz-Verhaltens im Vergleich zur Verwendung eines IMD-Formwerkzeugs mit einem durch (manuelles) Polieren geglätteten Oberfläche führt.
Weiter hat sich gezeigt, dass auch die Gleichmäßigkeit der Feinstruktur in dem Bereich des transparenten Flächenbereichs zur Verbesserung des subjektiven, für den menschlichen Betrachter erfahrbaren Transparenz-Eindrucks beiträgt. Vorzugsweise besitzt die Feinstruktur in jedem Flächenbereich mit einer Fläche von 1 mm² des transparenten FormteilFlächenbereichs somit eine mittlere Profiltiefe von weniger als 50 nm, vorzugsweise weniger als 15 nm.
Um - wie bereits oben erläutert - einen subjektiv für den menschlichen Betrachter als Ganzes möglichst transparent erscheinenden transparenten Flächenbereich zu erzielen, ist die Grobstruktur weiter so zu wählen, dass lokale Maxima der Grobstruktur mehr als 50 µm, bevorzugt mehr als 300 µm (Auflösungsgrenze des menschlichen Auges bei normalem Betrachtungsabstand) voneinander entfernt sind.
Die Grobstruktur bestimmt sich vorzugsweise aus der zu erzielenden, vordefinierten Oberflächenform der optischen Grenzfläche zwischen der Dekorlage des dekorierten Formteils in dem transparenten Formteilbereich und Luft.
Gemäss eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung handelt es sich bei der Grobstruktur, welche in die Oberfläche der Metallschicht auf der Kavitätsoberfläche des sichtseitigen Formoberteils eingebracht ist und bei der Grobstruktur, die in die Oberfläche der Metallschicht auf dem gegenüberliegenden Formunterteil aufgebracht ist, um identische Grobstrukturen. Es ist jedoch auch möglich, dass hierfür unterschiedliche Grobstrukturen verwendet werden, um so beispielsweise optische Abbildungsfunktionen zu realisieren.
So ist es beispielsweise möglich, eine oder beide Grobstrukturen ganz oder teilweise als konvexe oder konkave Fläche zu definieren und damit linsenförmige Abbildungsfunktionen im Bereich des transparenten Flächenbereichs zu realisieren. Die kleinsten Abmessungen dieser konkaven oder konvexen Flächenbereiche betragen mehr als 2 mm.
Das Formoberteil und das Formunterteil bestehen beispielsweise aus gehärtetem Stahl, wie z.B. W 400 VMR, Std. 2083 oder Std. 2343. Die jeweilige harte, dichte d.h. porenfreie Metallschicht ist vorzugsweise eine galvanische Metallschicht. Bei dieser galvanischen Metallschicht handelt es sich zweckmäßigerweise um eine galvanische Nickelschicht.
Die jeweilige harte Metallschicht besitzt eine Härte von 65 bis 75 HRC, vorzugsweise von 70 HRC.
Bei dem erfindungsgemäßen IMD-Formwerkzeug kann die Kavitätsoberfläche des sichtseitigen Teiles des Formwerkzeugs vollflächig mit der harten Metallschicht versehen sein, und kann das von der Sichtseite abgewandte Teil des Formwerkzeugs, beispielsweise das Formunterteil, einen den transparenten Formteil-Flächenbereich bestimmenden Formstempel aufweisen, dessen Kavitäts-Stirnfläche mit der harten Metallschicht bedeckt ist. Die Oberflächen beider Metallschichten sind - durch Bearbeitung mit dem Fräswerkzeug - in einen Form gebracht, die einer additiven Überlagerung einer jeweiligen Grobstruktur und einer Feinstruktur entspricht, welche den oben beschriebenen Bedingungen genügt.
Ein solches IMD-Formwerkzeug der zuletzt genannten Art dient beispielsweise zur Herstellung von Sichtfensterbereichen von Mobiltelefon-Gehäuseschalen , ohne selbstverständlich darauf beschränkt zu sein. Das heißt, das erfindungsgemäße Formwerkzeug kann selbstverständlich auch für andere flächige Formteile mit mindestens einem für sichtbares Licht transparenten Flächenbereich geeignet sein. Flächige Formteile können weitgehend ebene oder zumindest bereichsweise linsenförmige Flächen oder Konturen sein. Für das IMD-Formwerkzeug gelten dabei die allgemein gültigen Richtlinien der IMD-Dekoration, insbesondere hinsichtlich des Oberflächenprofils, welche alle IMD-Formwerkzeuge und die damit hergestellten IMD-Teile grundsätzlich erfüllen müssen.
Die jeweilige Metallschicht wird beispielsweise in einer Dicke von 0,3 mm auf die Kavitätsoberfläche des Formoberteiles und des Formunterteiles aufgebracht und anschließend um 0,1 mm auf eine Dicke von 0,2 mm abgetragen. Die abgetragene Metallschicht besitzt einen quadratischen Mittelrauwert von ≤ 15 µm und bestimmt dann den Formhohlraum.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die jeweilige Metallschicht vorzugsweise galvanisch auf das Formoberteil und das Formunterteil aufgebracht. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn auf das Formoberteil und das Formunterteil galvanisch eine Nickelschicht aufgebracht wird. Eine derartige galvanische Nickelschicht besitzt eine im Vergleich zum Grundmaterial für das Formoberteil und das Formunterteil, bei dem es sich um einen geeigneten Stahl handeln kann, eine entsprechend große Härte, die größenordnungsmäßig 70 HRC beträgt.
Erfindungsgemäß wird die jeweilige harte Metallschicht vorzugsweise mittels eines Diamant-Fräswerkzeuges derartig bearbeitet, dass die Oberfläche der jeweiligen Metallschicht den oben beschriebenen Bedingungen genügt. Ein derartiges Diamant-Fräswerkzeug kommt zur Zeit bei der Herstellung optischer Linsen bzw. bei der Herstellung der optischen Gläser für Brillen o. dgl. zur Anwendung.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch und abschnittweise dargestellten Ausbildungen erfindungsgemäßer IMD-Formwerkzeuge sowie von mit diesen Formwerkzeugen herstellten flächigen Formteilen.
Es zeigen:

1 abschnittweise in einer Schnittdarstellung eine erste Ausbildung des IMD-Formwerkzeugs,
2 in einer der 1 ähnlichen Darstellung eine zweite Ausbildung des IMD-Formwerkzeugs,
3 in einer Schnittdarstellung ein mit dem IMD-Formwerkzeug gemäß 1 hergestelltes flächiges Formteil, und
4 in einer Schnittdarstellung ein flächiges Formteil, das mit dem IMD-Formwerkzeug gemäß 2 hergestellt worden ist.

1 verdeutlicht abschnittweise in einer Schnittdarstellung eine Ausbildung des IMD-Formwerkzeugs 10 zur Herstellung eines flächigen Formteils 12 (siehe 3). Das flächige Formteil 12 ist mit einer Dekorlage 14 einer Prägefolie 16, von der in 1 ein Abschnitt in einer Schnittdarstellung verdeutlicht ist, dekoriert. Die Prägefolie 16 weist eine Trägerlage 18 und die Dekorlage 14 auf. Bei der Dekorlage 14 kann es sich um ein einlagiges oder um ein mehrlagiges Gebilde handeln, wie es an sich bekannt ist, und das nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, so dass hierauf nicht detaillierter eingegangen zu werden braucht. Die Dekorlage 14 weist einen transparenten Flächenbereich auf, der durch die Pfeillinie 20 angedeutet ist.
Das flächige Formteil 12, wie es in 3 gezeichnet ist, ist nach dem Hinterspritzen mit dem transparenten Flächenbereich 20 der Prägefolie 16 ausgebildet, der durch einen nicht transparenten Bereich der Dekorlage 14 begrenzt ist. Die Prägefolie bewirkt am flächigen Formteil 12 einen ausgezeichneten Kratzschutz.
Das IMD-Formwerkzeug 10 weist ein Formoberteil 22 und ein Formunterteil 24 auf (siehe 1). Zwischen dem Formoberteil 22 und dem Formunterteil 24 wird im geöffneten Zustand des IMD-Formwerkzeugs 10 die Prägefolie 16 angeordnet. Anschließend wird das IMD-Formwerkzeug 10 dicht verschlossen. Im geschlossenen Zustand des Formwerkzeuges 10 ist im Formwerkzeug 10 ein dem herzustellenden Formwerkzeug 12 entsprechender Formhohlraum 26 definiert.
In den Formhohlraum 26 mündet ein in 1 durch einen Pfeil 28 schematisch angedeuteter Anspritzkanal ein, durch den in den Formhohlraum 26 ein transparentes Spritzgussmaterial eingespritzt wird. Das transparente Spritzgussmaterial füllt den Formhohlraum 26 vollständig aus. Dabei wird die Prägefolie 16 eng an die Oberfläche 30 des Formoberteiles 22 angelegt.
Der Einspritzkanal 28 ist der Dekorlage 14 der Prägefolie 16 zugewandt. Nach dem Hinterspritzen der Prägefolie 16 im Formhohlraum 26 wird die Trägerlage 18 von der Dekorlage 14 der Prägefolie 16 entfernt, wonach sich das Formteil 12 mit der Dekorlage 14 und dem durch die Dekorlage 14 begrenzten transparenten Flächenbereich 20 ergibt.
Bei der Ausbildung des IMD-Formwerkzeugs 10 gemäß 1 ist das Formoberteil 22 und das Formunterteil 24 jeweils mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils 22 und des Formunterteils 24 harten Metallschicht 32 bedeckt. Bei diesen Metallschichten 32 handelt es sich um galvanische Nickelschichten, die eine Härte von ca. 70 HRC besitzen. Die harten Metallschichten 32 werden beispielsweise in einer Dicke von 0,3 mm hergestellt. Anschließend werden die harten Metallschichten 32 abgetragen, vorzugsweise abgefräst, so dass die Oberfläche 30 der Metallschicht 32 des Formoberteils 22 und die Oberfläche 34 der Metallschicht 32 des Formunterteils 24 jeweils durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert ist, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm, bevorzugt von weniger als 50 nm, besitzt. Durch die Wahl des Fräskopfes sowie die Führung des Fräskopfes wird vorzugsweise eine Feinstruktur in der Oberfläche eingearbeitet, welche in jedem Flächenbereich mit einer Fläche von 1mm² des transparenten Formteil-Flächenbereiches eine mittlere Profiltiefe von weniger als 50 nm und einen quadratischen Mittelwerk der Profiltiefe der Feinstruktur bevorzugt zwischen 15 und 5 nm besitzt. Durch die Bearbeitung der Oberfläche mit dem Fräswerkzeug wird weiter eine Vielzahl lokaler Hauptminima und -maxima in die Oberfläche der harten Metallschicht 32 abgeformt, welche im wesentlichen regelmäßig bzw. periodisch angeordnet sind, wobei der Begriff „wesentlich“ im Rahmen dieser Anmeldung ≥ 80 % beträgt. Weiter wird durch die Veränderung der Position des Fräskopfes in der Vertikalen die Grobstruktur bestimmt, welche in die Oberfläche der Metallschicht 32 abgeformt wird. Die Grobstruktur wird hierbei dadurch für den jeweiligen transparenten Formteil-Flächenbereich bestimmt, dass die gewünschte Oberflächenform der Grenzflächen zwischen der Dekorlage des dekorierten Formteils in dem transparenten Formteilbereich und Luft bestimmt wird und diese Oberflächenform so dann als Grobstruktur festgelegt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Fräswerkzeug computerunterstützt angesteuert wird, wobei als Grundlage für diese Ansteuerung ein virtuelles, dreidimensionales Modell des IMD-Formwerkzeugs dient. Dadurch kann erreicht werden, dass die erzeugte Grobstruktur eine hohe Authentizität mit dem dreidimensionalen Modell des IMD-Formwerkzeugs aufweist.
Beim Spritzgießen wird die Trägerlage der Trägerfolie 16 gegen die Oberfläche 30 der Metallschicht 32 gedrückt und das flüssige, transparente Spritzgussmaterial wird gegen die Oberfläche 34 der Metallschicht 32 gepresst, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Homogenität des in dem Hohlraum zwischen den beiden Oberflächen aushärtenden Spritzgussmaterials bestimmt wird. Durch die spezielle Gestaltung der Oberflächen 30 und 34 wird eine der Transparenz des Formteils in diesem Bereich besonders zuträgliche Oberflächenform geschaffen, die sich insbesondere durch eine sehr geringe Oberflächenrauigkeit, insbesondere eine mittlere Oberflächenrauigkeit von ≤ 15 nm, auszeichnet.
2 verdeutlicht eine Ausbildung des IMD-Formwerkzeugs 10, bei welchem ein Formoberteil 22 mit einem Formunterteil 24 kombiniert ist, das einen Formstempel 38 aufweist.
Die Kavitätsoberfläche des sichtseitigen Teiles des Formwerkzeuges 10, d.h. des Formoberteils 22 und der Formstempel 38 sind jeweils mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils 22 harten Metallschicht 32 bedeckt. Die Oberflächen 30 und 34 der Metallschichten 32 des Formoberteils 22 und des Formstempels 38 besitzen die oben beschriebene Oberflächenbeschaffenheit.
Mit dem Formwerkzeug 10 gemäß 2 wird ein flächiges Formteil 12 hergestellt, wie es in 4 dargestellt ist. Dieses Formteil 12 weist an seiner Sichtseite 36 eine Dekorlage 14 auf. Die Dekorlage 14 weist einen transparenten, kratzfesten Flächenbereich 20 für das Formteil 12 auf. Das IMD-Formwerkzeug 10 gemäß 2 ist mit dem Formstempel 38 ausgebildet, der - wie bereits ausgeführt worden ist - mit einer harten Metallschicht 32 versehen ist, die vorzugsweise von einer galvanischen Nickelschicht gebildet ist, die eine Härte von größenordnungsmäßig 70 HRC besitzt. Die Oberfläche 34 der Metallschicht 32 des Formstempels 38 besitzt eine Oberflächenrauigkeit von ≤ 15 nm. Damit ergibt sich ein Formteil 12, das an seiner Sichtseite 36 und das am transparenten Flächenbereich 20 an der der Sichtseite 36 gegenüberliegenden Rückseite 37 die oben geschilderte vorteilhafte Oberflächenstruktur besitzt, so dass sich ein hinterspritztes Formteil 12 mit einem Flächenbereich 20 mit ausgezeichneter Kratzfestigkeit, Transparenz und sehr geringer optischer Verzerrung und damit eine optische korrekte Abbildung durch das Formteil ergibt.
Gleiche Einzelheiten sind in den 1 und 3 sowie in den 2 und 4 jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit allen Zeichnungsfiguren alle Einzelheiten jeweils detailliert zu beschreiben.
Bezugszeichenliste

10: IMD-Formwerkzeug (für 12)
12: flächiges Formteil
14: Dekorlage (von 16 für 12)
16: Prägefolie (für 12)
18: Trägerlage (von 16)
20: transparenter Flächenbereich (von 16 bzw. 12)
22: Formoberteil (von 10)
24: Formunterteil (von 10)
26: Formhohlraum (von 10 zwischen 22 und 24)
28: Pfeil/Einspritzkanal (von 10 für 26)
30: Oberfläche (von 32 von 22)
32: harte Metallschicht (von 22 und 24)
34: Oberfläche (von 32 von 24)
36: Sichtseite (von 12 bzw. 20)
37: Rückseite (von 12 bzw. 20)
38: Formstempel (von 10 bzw. 24)

Claims

IMD-Formwerkzeug zur Herstellung eines mit einer Dekorlage (14) einer Prägefolie (16) dekorierten flächigen Formteils (12), das mindestens einen für sichtbares Licht transparenten Flächenbereich (20) aufweist, wobei das Formwerkzeug (10) ein Formoberteil (22) und ein Formunterteil (24) aufweist, zwischen welchen die Prägefolie (16) im geöffneten Zustand des Formwerkzeuges (10) angeordnet wird, und die im geschlossenen Zustand mit ihren Kavitätsoberflächen (30, 34) einen dem Formteil (12) entsprechenden Formhohlraum 26 bestimmen, in den ein Einspritzkanal (28) für ein transparentes Spritzgussmaterial einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass das Formoberteil (22) und/oder das Formunterteil (24) an ihren Oberflächen zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich (20) mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils (22) und des Formunterteils (24) härteren Metallschicht (32) bedeckt sind, deren Oberflächen (30, 34) in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteilbereiche (20) durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert ist, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt.
IMD-Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Profiltiefe der Feinstruktur zwischen 5 und 50 nm beträgt.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstruktur in jedem Flächenbereich mit einer Fläche von 1 mm² des transparenten Formteilflächenbereichs eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm, bevorzugt von weniger als 50 nm, besitzt.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der quadratische Mittelwert der Profiltiefe der Feinstruktur weniger als 50 nm, bevorzugt zwischen 15 nm und 5 nm, beträgt.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstruktur eine Vielzahl von lokalen Minima und Maxima aufweist, die im Wesentlichen periodisch angeordnet sind.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Grobstruktur eine, durch die vordefinierte Oberflächenform der optischen Grenzfläche zwischen der Dekorlage des dekorierten Formteils in dem transparenten Formteilbereich und Luft bestimmte Funktion ist.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lokale Maxima der Grobstruktur mehr als 50 µm, bevorzugt mehr als 300 µm, voneinander entfernt sind.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige harte Metallschicht (32) eine galvanische Metallschicht ist.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige harte Metallschicht (32) eine galvanische Nickelschicht ist.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige harte Metallschicht (32) einen Härte von 65 bis 75 HRC, vorzugsweise von 70 HRC, besitzt
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der quadratische Mittelrauwert der Oberfläche (30, 34) der jeweiligen Metallschicht (32) ≤ 15 nm beträgt.
IMD-Formwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitätsoberfläche (30) des sichtseitigen Formoberteils (22) des Formwerkzeugs (10) vollflächig mit der harten Metallschicht (32) versehen ist, und dass das von der Sichtseite abgewandte Formunterteil (24) des Formwerkzeugs (10) einen den transparenten Formteil-Flächenbereich (20) bestimmenden Formstempel (38) aufweist, dessen Stirnfläche mit der harten Metallschicht (32) bedeckt ist, wobei in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteilbereiche (20) die Oberfläche der Metallschicht auf der Kavitätsoberfläche (30) des sichtseitigen Formoberteils (22) durch eine additive Überlagerung einer ersten Grobstruktur und einer ersten Feinstruktur definiert ist und die Oberfläche der Metallschicht auf der Stirnfläche des Formstempels durch eine additive Überlagerung einer zweiten Grobstruktur und einer zweiten Feinstruktur definiert ist, wobei die erste und die zweite Feinstruktur jeweils nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt.
IMD-Formwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Grobstruktur identische Strukturen sind.
IMD-Formwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Grobstruktur unterschiedliche Strukturen sind.
IMD-Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet . dass die zweite Grobstruktur eine lineare Funktion ist.
Verfahren zur Herstellung eines IMD-Formwerkzeugs (10) für ein mit einer Dekorlage (14) einer Prägefolie (16) dekoriertes flächiges Formteil (12), das mindestens einen für sichtbares Licht transparenten Flächenbereich (20) aufweist, wobei das Formwerkzeug (10) ein Formoberteil (22) und ein Formunterteil (24) aufweist, zwischen welchen die Prägefolie (16) im geöffneten Zustand des Formwerkzeuges (10) angeordnet und das Formwerkzeug (10) anschließend geschlossen wird, wobei das Formteil (22) und das Formunterteil im geschlossenen Zustand einen dem Formteil (12) entsprechenden Formhohlraum (26) bestimmen, in den ein transparentes Spritzgussmaterial eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Formoberteil (22) und/oder das Formunterteil (24) an ihren Kavitätsoberflächen zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich (20) mit einer im Vergleich zum Material des Formoberteils (22) und des Formunterteils (24) härteren Metallschicht (32) versehen werden, und dass die Metallschicht (32) anschließend zumindest im transparenten Formteil-Flächenbereich (20) mittels eines Fräswerkzeuges derartig abgetragen werden, dass die Oberflächen (30, 34) in mindestens einem der ein oder mehreren transparenten Formteilbereiche (20) durch eine additive Überlagerung einer Grobstruktur und einer Feinstruktur definiert ist, wobei die Feinstruktur nicht linear ist und eine mittlere Profiltiefe von weniger als 150 nm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Metallschicht (32) galvanisch auf das Formoberteil (22) und das Formunterteil (24) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Formoberteil (22) und auf das Formunterteil (24) galvanisch eine Nickelschicht (32) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige harte Metallschicht (32) mittels eines Diamant-Fräswerkzeuges bearbeitet wird.