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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gestaltungselementes, insbesondere zur Herstellung eines Markenemblems oder einer Markenplakette. Ferner betrifft die Erfindung ein Gestaltungselement gemäß Anspruch 17.
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Produkte, wie Kraftfahrzeuge, Fahrräder etc., werden bereits seit Jahrzehnten mit dreidimensionalen Gestaltungselementen, wie bedruckten Zierelementen, Markenemblemen und Markenplaketten, versehen.
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Bis heute werden derartige Gestaltungselemente hergestellt, in dem zunächst ein Metallblech, üblicherweise aus Aluminium, mit der entsprechenden Information, beispielsweise einem Markenlogo, bedruckt und anschließend in eine gewünschte dreidimensionale Form umgeformt und beschnitten wird. Anschließend wird die später sichtbare Oberfläche des als Pigmentträgers dienenden umgeformten Metallbleches mit einem durchsichtigen Kunststoffmaterial, üblicherweise Polyurethan oder Polyacryl, beschichtet. Parallel dazu wird ein dreidimensionaler Halteabschnitt aus einem galvanisierbaren Kunststoffmaterial gefertigt und der Halteabschnitt anschließend durch Galvanisieren mit einem Metall wie Chrom beschichtet. Schließlich wird das umgeformte und beschichtete Metallblech mit dem Halteabschnitt üblicherweise durch Kleben fest verbunden und der noch bestehende Übergang zwischen dem Metallblech und dem Halteabschnitt mit Hilfe eines Lackes abgedichtet.
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Aus der
DE 20 2005 010 582 U1 ein Gestaltungselement bekannt, bei dem eine ebene bedruckte Folie mit einer durchsichtigen Kunststofflinse versehen und die Kunststofflinse mit der Folie anschließend an einem vorgefertigten Halteabschnitt befestigt wird.
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Aus der
DE 10 2004 041 833 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zunächst auf eine Trägerfolie ein Dekor aufgebracht wird. Anschließend wird die Trägerfolie zur Bildung eines Rohlings mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt, welches zum Folienmaterial der Trägerfolie inkompatibel ist. Dabei wird das auf der Trägerfolie aufgebrachte Dekor auf das Kunststoffmaterial übertragen. Danach wird die Trägerfolie entfernt und das Dekor mit einem zweiten Kunststoffmaterial überspritzt.
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Die
DE 10 2004 006 487 A1 sowie die
DE 43 01 444 C2 offenbaren jeweils ein Verfahren, bei dem als Grundelement eine bedruckte, dreidimensional vorgeformte Folie mit einem ersten Kunststoffmaterial hinterspritzt wird. In einem zweiten Schritt wird der so gebildete Rohling mit einem weiteren transparenten Kunststoffmaterial überspritzt, um eine Tiefenwirkung zu erzielen.
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Aus der
EP 1 177 874 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein auf eine Trägerfolie aufgedrucktes Dekor durch Druck und Temperatur auf ein Substrat übertragen wird.
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In der
DE 20 2005 007 790 U1 ist ein Verfahren zur Herstellung sogenannter IML-Labels (IML= In-Mold-Labelling) beschrieben, bei dem eine bedruckte Folie mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzt wird, wobei mit Hilfe einer Prägeform in die Folie und das Kunststoffmaterial eine dreidimensionalen Struktur eingebracht wird.
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Aus der JP H10- 180 801 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe einer bedruckten Kunststoff- oder Metallfolie ein hologrammartiges Dekor auf ein Trägermaterial übertragen wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen Gestaltungselementes bzw. ein dreidimensionales Gestaltungselement anzugeben, durch dessen Verwendung bzw. bei dem verglichen mit dem Stand der Technik der Aufwand bei der Herstellung galvanisierter Gestaltungselemente vermindert ist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Ferner wird die Aufgabe durch ein dreidimensionales Gestaltungselement mit den Merkmalen nach Anspruch 17 gelöst.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, in nur wenigen Fertigungsschritten ein dreidimensionales Gestaltungselement auf einfache und elegante Weise zu fertigen. Unter dem Begriff Gestaltungselement werden in diesem Zusammenhang nicht nur Markenembleme oder Markenplaketten verstanden, sondern auch Formelement, die beispielsweise als Dekorelemente, als Leuchtmittel oder ähnliches Verwendung finden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die Verwendung der Folie als Träger für die die Farbpigmente enthaltende Trägerschicht das im Stand der Technik sonst übliche Umformen des Pigmentträgers entfällt, um die dreidimensionalen Strukturen des Gestaltungselementes zu erzeugen. Diesbezüglich ist zu bemerken, dass die Trägerschicht in einer oder auch in mehreren Lagen auf die Folie aufgebracht worden sein kann. Bei der aus mehreren Lagen gebildeten Trägerschicht muss nicht jede Lage Farbpigmente enthalten. Enthält die Trägerschicht jedoch mehrere Lagen mit Farbpigmenten, lassen sich insbesondere holographische Effekte oder Tiefeneffekte erzielen.
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Die Folie, die an zumindest einer ihrer Flachseiten mit der die Farbpigmente enthaltenden Trägerschicht versehen ist, welche beispielsweise durch Aufdrucken, durch Aufspritzen oder auch durch Aufkleben auf die Folie aufgebracht wurde, wird erst unmittelbar vor oder während des Einbringens des zu diesem Zeitpunkt fließfähigen ersten Kunststoffmaterials in die Form in seine endgültige dreidimensionale Form ausgeformt, wobei beispielsweise auch erhabene Buchstaben oder Embleme erzeugt werden. Bei entsprechender Dicke der Folie kann diese beispielsweise unmittelbar nach dem Aufbringen der die Farbpigmente enthaltenen Trägerschicht vorgeformt werden und in diesem vorgeformten Zustand in die Form eingelegt werden. Die Dicke der Folie kann bei wenigen tausendstel Millimetern oder auch mehreren zehntel Millimetern liegen. Entscheidend ist nur, dass die Folie und die darauf aufgebrachte Trägerschicht während des Ausbildens des Gestaltungselementes zumindest abschnittsweise ausgeformt werden können. Nach dem Erstarren oder Aushärten des ersten Kunststoffmaterials ist dann zumindest die mit den Farbpigmenten versehene Trägerschicht entsprechend der dreidimensionalen Form des Gestaltungselementes ausgeformt und gleichzeitig unter Ausbildung des Rohlings mit dem ersten Kunststoffmaterial fest verbunden.
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Als erstes Kunststoffmaterial eignen sich sowohl Duroplaste, Thermoplaste oder Elastomere. Wird ein Thermoplast als erstes Kunststoffmaterial verwendet, es von besonderem Vorteil, wenn die Folie die gleichen rheologischen Eigenschaften besitzt wie das erste Kunststoffmaterial. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Folie entsprechend dem ersten Kunststoffmaterial ausgeformt wird. Das Ausformen der Folie kann entweder durch das fließfähige Kunststoffmaterial oder aber auch durch einen in der Form erzeugten Unterdruck erfolgen. Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Form bereits auf eine geeignete Betriebstemperatur erwärmt worden ist, so dass einerseits die Folie bereits angewärmt und so besser verformbar ist, während gleichzeitig ein unerwünschtes vorzeitiges oder partielles Erstarren des aufgeschmolzenen Kunststoffmaterials in der Form verhindert ist. Zur Durchführung des Verfahrens eignen sich jedoch auch aus mehreren Komponenten hergestellte Kunststoffmaterialien, die unmittelbar vor dem Einbringen in die Form gemischt werden und in der Form aushärten, beispielsweise Epoxydharze.
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Um auch den Übergang zwischen dem Rand der Folie und dem ersten Kunststoffmaterial zu schützen, wird der so vorgefertigte Rohling an den Abschnitten, die vom ersten Kunststoffmaterial noch unbedeckt sind, sowie an den Übergängen dieser Abschnitte in das erste Kunststoffmaterial mit dem zweiten Kunststoffmaterial, einem Duroplasten, einem Thermoplasten oder einem Elastomer, geschützt, das in einem anschließenden Verfahrensschritt auf den Rohling teilweise aufgebracht wird. Dabei werden nicht nur die nicht vom ersten Kunststoffmaterial abgedeckten Abschnitte des Rohlings, sondern insbesondere auch die Übergänge zwischen nicht vom ersten Kunststoff geschützten Abschnitten des Rohlings und dem ersten Kunststoffmaterial wirkungsvoll abgedichtet, so dass die auf die in der Trägerschicht enthaltenen Farbpigmente gegenüber äußeren Einflüssen sehr gut geschützt sind, die das Erscheinungsbild der aufgebrachten Farbpigmente beieinträchtigen könnten. Hierdurch wird das nachfolgende Galvanisieren des Gestaltungselementes ohne Beeinträchtigung der Farbpigmente problemlos möglich.
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Damit das Gestaltungselement in dem sich anschließenden Schritt abschnittsweise durch Galvanisieren beschichtet werden kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, für das ersten Kunststoffmaterial ein nicht galvanisierbares, transparentes Kunststoffmaterial und für das zweite Kunststoffmaterial ein galvanisierbares Kunststoffmaterial zu verwenden. Dadurch ist es möglich, das Gestaltungselement nach dem Erstarren oder Aushärten des zweiten Kunststoffmaterials durch Galvanisieren mit einer Metallschicht zu versehen. Dabei lagert sich während des Galvanisierprozesses aufgrund des chemischen Aufbaus des einen Kunststoffmaterials an dessen Oberfläche keine Metallschicht ab, während die Oberfläche des galvanisierbaren Kunststoffmaterials mit der Metallschicht beschichtet ist und der chemische Aufbau des galvanisierbaren Kunststoffmaterials eine sichere Verbindung zwischen der Kunststoffoberfläche und der Beschichtung gewährleistet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfallen verglichen mit dem Stand der Technik nicht nur verschiedene Arbeitsschritte. Darüber hinaus zeichnet sich das fertige Produkt insbesondere dadurch aus, dass durch das miteinander fest Verbinden der verschiedenen Kunststoffmaterialien das Gestaltungselement auch hohen mechanischen Belastungen widerstehen kann.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung den Unteransprüchen sowie den Zeichnungen.
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So wird bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, dass als erstes Kunststoffmaterial ein transparentes Kunststoffmaterial verwendet wird, durch das die Farbpigmente erkennbar bleiben. Da sich die dreidimensionale Form des Gestaltungselementes nach dem Erstarren oder Aushärten des ersten Kunststoffmaterials nicht mehr verändern kann, ermöglicht die Verwendung eines transparenten Kunststoffmaterials als erstes Kunststoffmaterial bereits in diesem frühen Verfahrensschritt durch einfache Sichtkontrolle, ob die dreidimensionale Struktur ordnungsgemäß ausgebildet ist, während gleichzeitig die dreidimensionale Struktur sowie die aufgebrachten Farbpigmente für die weitere Verarbeitung bereits ausreichend geschützt sind.
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Das Ausformen der Folie erfolgt vorzugsweise durch das fließfähige Kunststoffmaterial selbst, das in die Form eingebracht wird. Bei entsprechender Ausbildung der Form wird so die Folie sowie die darauf aufgebrachte Trägeschicht durch das einströmende Kunststoffmaterial in die gewünschte dreidimensionale Struktur umgeformt und behält die dreidimensionale Struktur auch nach dem Erstarren oder Aushärten des ersten Kunststoffmaterials bei. Alternativ oder unterstützend ist es jedoch auch möglich die Folie nach dem Einlegen in die Form, beispielsweise während des Schließens der Form, so durch Anlagen eines Unterdrucks in der Form, zumindest vorzuformen.
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Bei dem ersten Kunststoffmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein aufschmelzbares Kunststoffmaterial, das in aufgeschmolzenem Zustand in die als Spritzgussform ausgebildete Form eingespritzt wird. Durch entsprechendes Einstellen des Einspritzdruckes und der Viskosität des ersten Kunststoffmaterials kann sichergestellten werden, dass sämtliche dreidimensionalen Strukturen des Gestaltungselementes ordnungsgemäß ausgeformt werden.
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Des weiteren wird bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens vorgeschlagen, aus dem zweiten Kunststoffmaterial einen Halteabschnitt zu fertigen, mit dem das fertige Gestaltungselement an einer Oberfläche befestigt werden kann. Der Halteabschnitt ist hierzu beispielsweise mit entsprechend Rasthaken, Erhebungen, angeformten Gewindedomen etc. versehen. Hierzu wird der Rohling in eine als Negativform für den Halteabschnitt ausgebildete zweite Form eingelegt, in die das zweite Kunststoffmaterial eingespritzt wird, um nach dem Erstarren oder Aushärten einen Halteabschnitt an dem Gestaltungselement zu bilden. Auch für den Halteabschnitt wird vorzugsweise als zweites Kunststoffmaterial ein Kunststoffmaterial verwendet, das aufgeschmolzen werden kann. So lässt sich das aufgeschmolzene Kunststoffmaterial einerseits gut verarbeiten. Zum anderen, wenn für das erste Kunststoffmaterial gleichfalls ein aufschmelzbares Kunststoffmaterial verwendet wurde, kommt es insbesondere an den Übergängen der nicht vom ersten Kunststoffmaterial abgedeckten Abschnitten in das erste Kunststoffmaterial oberflächlich zu geringfügigen Aufschmelzungen des ersten Kunststoffmaterials, wodurch die Materialien an den Übergängen miteinander verschmelzen und diese gut abgedichtet werden.
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Die auf die Folie aufgebrachte Trägerschicht, die die Farbpigmente enthält, weist vorzugsweise ein thermoplastisches Bindemittel auf, in das die Farbpigmente eingebunden sind, so dass die Trägerschicht, die Farbpigmente sowie das erste Kunststoffmaterial miteinander verschmolzen werden, wenn auch für das erste Kunststoffmaterial ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird. So eignet sich als Trägerschicht eine lösemittelbasierte Einkomponenten-Siebdruckfarbe, die ein hochtemperaturbeständiges thermoplastisches Bindemittel und Farbpigmente enthält und das insbesondere für Folien verwendet wird, die im Spritzgießprozessen, beispielsweise mit Hilfe der IMD-Technologie (In-Mould-Decoration), weiterverarbeitet werden kann. Die Farbpigmente und das Bindemittel werden vorzugsweise durch Aufdrucken oder durch Aufsprühen auf die Folie aufgebracht.
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Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Folie für die Trägerschicht eine Folie verwendet, die nicht nur mit umgeformt, sondern auch fest mit dem ersten Kunststoffmaterial verbunden wird und so gemeinsam mit dem ersten Kunststoffmaterial und der die Farbpigmente enthaltenden Trägerschicht den Rohling bildet. Um auch den Übergang zwischen dem Rand der Folie und dem ersten Kunststoffmaterial zu schützen, wird der nach der bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgefertigte Rohling an den noch unbedeckten Abschnitten der Folie sowie an den Übergängen zum ersten Kunststoffmaterial mit dem zweiten Kunststoffmaterial geschützt, das in dem anschließenden Verfahrensschritt auf den Rohling teilweise aufgebracht wird. Dabei werden die Übergänge zwischen der Folie und dem ersten Kunststoffmaterial wirkungsvoll abgedichtet.
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Unter dem Begriff Folie wird in diesem Zusammenhang nicht nur eine aus einer Lage gefertigte Folie verstanden, sondern auch Folien, die mehrlagig aus den gleichen oder verschiedenen Materialien gefertigt sind. Bei den aus mehreren Folienschichten gebildeten Folien kann die die Farbpigmente enthaltende Trägeschicht auch zwischen den Folienschichten angeordnet sein. Auch wird vorgeschlagen, zwischen mehreren Folienschichten mehrere Farbpigmente enthaltende Trägerschichten vorzusehen, um insbesondere holographische Effekte oder Tiefeneffekte zu erzielen.
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Ferner ist es bei dieser Verfahrensvariante von besonderem Vorteil, wenn sowohl das erste Kunststoffmaterial als auch die Folie aus demselben Kunststoffmaterial gefertigt sind. Wird sowohl für die Folie als auch für das erste Kunststoffmaterial ein thermoplastisches Kunststoffmaterial verwendet, besteht der Vorteil insbesondere darin, dass das aufgeschmolzene erste Kunststoffmaterial die Folie erwärmt und die Folie so leichter in die zu erzeugende dreidimensionale Struktur umgeformt werden kann.
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Um eine möglichst innige Verbindung der Folie mit dem ersten Kunststoffmaterial zu ermöglichen, wird ferner vorgeschlagen, eine Folie zu verwenden, die zumindest an der mit dem ersten Kunststoffmaterial zu beschichtenden Seite aus dem gleichen ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist. So ist es auch denkbar, mehrlagige Folien zu verwenden, bei der die mit dem ersten Kunststoffmaterial zu verbindende Deckschicht der Folie vorzugsweise aus dem ersten Kunststoffmaterial besteht.
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Des weiteren wird vorgeschlagen, als Folie eine Elektrolumineszenzfolie zu verwenden. Die Elektrolumineszenzfolie kann, wie jede herkömmliche Folie auch, mit einer Farbpigmente enthaltenden Trägerschicht bedruckt oder besprüht und anschließend in der erfindungsgemäßen Weise weiterverarbeitet werden. Der Vorteil besteht darin, dass die Elektrolumineszenzfolie an ihrem späteren Einbauort an eine Spannungsversorgung angeschlossen werden kann, mit der die Elektrolumineszenzfolie zum gleichmäßigen Leuchten angeregt werden kann, so dass das Gestaltungselement aus sich heraus beleuchtet werden kann.
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Als Elektrolumineszenzfolie wird vorzugsweise eine mehrschichtige Elektrolumineszenzfolie verwendet, die aus einer transparenten ersten Schutzschicht, einer Anodenschicht, einer Leuchtschicht, einer dielektrischen Schicht, einer Leitschicht sowie einer zweiten Schutzschicht gebildet ist, wobei es von besonderem Vorteil ist, wenn zumindest eine der beiden Schutzschichten aus dem ersten Kunststoffmaterial gefertigt ist.
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Bei einer alternativen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Folie nach dem Ausformen des Rohlings vom Rohling entfernt, während die die Farbpigmente enthaltende Trägerschicht, die mit dem ersten Kunststoffmaterial fest verbunden ist, am Rohling verbleibt. Diese Vorgehensweise hat insbesondere den Vorteil, dass das Gestaltungselement aus möglichst wenigen Schichten aufgebaut ist und eine entsprechend geringe Dicke aufweist. Als Folie für die Trägerschicht eignet sich insbesondere eine aus einem zum ersten Kunststoffmaterial und der Trägerschicht inertem Kunststoffmaterial gefertigte Folie, die vorzugsweise auf Basis einer Polyesterfolie gebildet ist und deren Oberfläche gegebenenfalls mit einem Trennlack versehen ist, auf welchen die Trägerschicht aufgebracht ist und welcher das Lösen der Folie von der Trägerschicht und dem Rohling erleichtert. Unter dem Begriff inerter Kunststoff wird in diesem Zusammenhang ein Kunststoffmaterial für die Folie verstanden, welches mit dem ersten Kunststoff keinerlei Bindungen eingeht oder mit diesem verschmolzen oder in anderer Weise verbunden werden kann.
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Für das erste Kunststoffmaterial wird besonders bevorzugt ein Kunststoffmaterial verwendet, das zumindest eine der nachfolgenden Eigenschaften aufweist.
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So eignet sich für das erste Kunststoffmaterial ein Kunststoffmaterial, das eine Schmelze-Volumenfließrate (MVR) ermittelt gemäß der ISO 1133 (Prüfbedingungen 300°C, Prüfgewicht 1,2kg) in einem Bereich von 10 bis 14 cm3/(10 min), vorzugsweise in einem Bereich von 11 bis 13 cm3/(10 min), besonders bevorzugt von 12 cm3/(10 min) aufweist.
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Ferner eignet sich für das erste Kunststoffmaterial auch ein Kunststoffmaterial, dass eine Formbeständigkeitstemperatur gemessen nach der ISO 75-1,-2 (Prüfbedingungen 1,80 MPa) in einem Bereich von 110 bis 135°C, vorzugsweise in einem Bereich von 118 bis 127°C, besonders bevorzugt 124°C aufweist.
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Das erste Kunststoffmaterial weist vorzugsweise eine Vicat-Erweichungstemperatur gemessen nach der ISO 306 (Prüfbedingungen 50 N, 50°C/h) in einem Bereich von 130 bis 160°C, vorzugsweise in einem Bereich von 140 bis 150°C, besonders bevorzugt 144°C auf.
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Ferner sind für das erste Kunststoffmaterial Kunststoffe bevorzugt, die eine relative Dielektrizitätszahl gemessen nach der IEC 60250 (Prüfbedingungen 100 Hz) in einem Bereich von 2,6 bis 3,6, vorzugsweise in einem Bereich von 2,9 bis 3,3, besonders bevorzugt von 3,1 aufweist.
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Als erstes Kunststoffmaterial eignet sich insbesondere ein Kunststoff, dessen Spritzgießen-Massetemperatur gemessen nach ISO 294 in einem Bereich von 270 bis 310°C, vorzugsweise in einem Bereich von 280 bis 300°C, besonders bevorzugt bei 290°C liegt.
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Die Streckspannung des ersten Kunststoffmaterials gemessen nach der ISO 527-1,-2 (Prüfbedingungen 50mm/min) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 55 bis 75 MPa, vorzugsweise in einem Bereich von 60 bis 70 MPa, besonders bevorzugt bei 66 MPa.
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Die Wasseraufnahme (Sättigungswert) des ersten Kunststoffmaterials gemessen nach der ISO 62 (Prüfbedingungen Wasser bei 23°C) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 %, besonders bevorzugt bei 0,3%.
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Als erstes transparentes Kunststoffmaterial wird besonders bevorzugt Polycarbonat (PC) verwendet wird, dass insbesondere eine Schmelze-Volumenfließrate (MVR) in einem Bereich von in einem Bereich von 11 bis 13 cm3/(10 min), vorzugsweise von 12 cm3/(10 min), ermittelt gemäß der ISO 1133 bei einer Temperatur von 300°C und einem Prüfgewicht von 1,2 kg aufweist.
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Für das zweite Kunststoffmaterial wird besonders bevorzugt ein Kunststoffmaterial verwendet, das zumindest eine der nachfolgenden Eigenschaften aufweist.
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So eignet sich für das zweite Kunststoffmaterial ein Kunststoffmaterial, das eine Schmelze-Volumenfließrate (MVR) ermittelt gemäß der ISO 1133 (Prüfbedingungen 220°C, Prüfgewicht 10 kg) in einem Bereich von 20 bis 30 cm3/(10 min), vorzugsweise in einem Bereich von 23 bis 27 cm3/(10 min), besonders bevorzugt von 25 cm3/(10 min) aufweist.
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Ferner eignet sich für das zweite Kunststoffmaterial auch ein Kunststoffmaterial, dass eine Formbeständigkeitstemperatur gemessen nach der ISO 75-1,-2 (Prüfbedingungen 1,80 MPa) in einem Bereich von 85 bis 110°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 100°C, besonders bevorzugt 94°C aufweist.
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Das zweite Kunststoffmaterial weist vorzugsweise eine Vicat-Erweichungstemperatur gemessen nach der ISO 306 (Prüfbedingungen 50 N, 50°C/h) in einem Bereich von 85 bis 110°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 100°C, besonders bevorzugt 95°C auf.
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Ferner sind für das zweite Kunststoffmaterial Kunststoffe bevorzugt, die eine relative Dielektrizitätszahl gemessen nach der IEC 60250 (Prüfbedingungen 100 Hz) in einem Bereich von 2,5 bis 3,5, vorzugsweise in einem Bereich von 2,8 bis 3,2, besonders bevorzugt von 3,0 aufweist.
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Als zweites Kunststoffmaterial eignet sich insbesondere ein Kunststoff, dessen Spritzgießen-Massetemperatur gemessen nach ISO 294 in einem Bereich von 190 bis 260°C, vorzugsweise in einem Bereich von 200 bis 250°C, besonders bevorzugt bei 240°C liegt.
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Die Streckspannung des zweiten Kunststoffmaterials gemessen nach der ISO 527-1,-2 (Prüfbedingungen 50mm/min) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 30 bis 50 MPa, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 45 MPa, besonders bevorzugt bei 40 MPa.
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Das Zug-Modul des zweiten Kunststoffmaterials gemessen nach der ISO 527-1,-2 (Prüfbedingungen 1mm/min) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2000 bis 2400 MPa, vorzugsweise in einem Bereich von 2100 bis 2300 MPa, besonders bevorzugt bei 2200 MPa.
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Besonders bevorzugt wird als zweites Kunststoffmaterial Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) mit einer Schmelze-Volumenfließrate (MVR) in einem Bereich von 20 bis 30 cm3/(10 min), vorzugsweise mit 25 cm3/(10 min) ermittelt gemäß der ISO 1133 bei einer Temperatur von 220°C und einem Prüfgewicht von 10 kg verwendet.
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Für das zweite Kunststoffmaterial eignet sich auch ein Gemisch aus einem teilkristallinen Kunststoffmaterial und einem amorphen Kunststoffmaterial, wobei der Anteil des amorphen Kunststoffmaterial in einem Bereich von 40 bis 60 %, vorzugsweise in einem Bereich von 45 bis 55 % liegt, wobei das Gemisch zumindest eine der nachfolgenden Eigenschaften aufweist.
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So eignet sich für das zweite Kunststoffmaterial ein Gemisch, das ein Schmelze-Volumenfließrate (MVR) ermittelt gemäß der ISO 1133 (Prüfbedingungen 260°C, Prüfgewicht 5kg) in einem Bereich von 10 bis 14 cm3/(10 min), vorzugsweise in einem Bereich von 11 bis 13 cm3/(10 min), besonders bevorzugt von 12 cm3/(10 min) aufweist.
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Ferner eignet sich für das zweite Kunststoffmaterial auch ein Gemisch, das eine Formbeständigkeitstemperatur gemessen nach der ISO 75-1,-2 (Prüfbedingungen 1,80 MPa) in einem Bereich von 85 bis 110°C, vorzugsweise in einem Bereich von 90 bis 100°C, besonders bevorzugt 95°C aufweist.
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Das zweite Kunststoffmaterial weist vorzugsweise eine Vicat-Erweichungstemperatur gemessen nach der ISO 306 (Prüfbedingungen 50 N, 50°C/h) in einem Bereich von 90 bis 130°C, vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 120°C, besonders bevorzugt 110°C auf.
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Ferner ist für das zweite Kunststoffmaterial ein Gemisch bevorzugt, das eine relative Dielektrizitätszahl gemessen nach der IEC 60250 (Prüfbedingungen 100 Hz) in einem Bereich von 2,6 bis 3,6, vorzugsweise in einem Bereich von 2,9 bis 3,3, besonders bevorzugt von 3,1 aufweist.
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Als zweites Kunststoffmaterial eignet sich insbesondere ein Gemisch, dessen Spritzgießen-Massetemperatur gemessen nach ISO 294 in einem Bereich von 220 bis 280°C, vorzugsweise in einem Bereich von 240 bis 270°C, besonders bevorzugt bei 260°C liegt.
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Die Streckspannung des zweiten Kunststoffmaterials gemessen nach der ISO 527-1,-2 (Prüfbedingungen 50mm/min) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 60 MPa, vorzugsweise in einem Bereich von 45 bis 55 MPa, besonders bevorzugt bei 49 MPa.
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Das Zug-Modul des als zweites Kunststoffmaterial verwendbaren Gemisches gemessen nach der ISO 527-1,-2 (Prüfbedingungen 1mm/min) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1900 bis 2300 MPa, vorzugsweise in einem Bereich von 2000 bis 2200 MPa, besonders bevorzugt bei 2100 MPa.
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Die Wasseraufnahme (Sättigungswert) des als zweites Kunststoffmaterial verwendbaren Gemisches gemessen nach der ISO 62 (Prüfbedingungen Wasser bei 23°C) liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,4 bis 1,0 %, vorzugsweise in einem Bereich von 0,6 bis 0,8 %, besonders bevorzugt bei 0,7%.
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Besonders von Vorteil ist auch die Verwendung eines Gemisch aus Acrylnitril-Butadien-Styrol und Polycarbonat mit einer Schmelze-Volumenfließrate (MVR) in einem Bereich von 10 bis 14 cm3/(10 min), vorzugsweise von 12 cm3/(10 min), ermittelt gemäß der ISO 1133 bei einer Temperatur von 260°C und einem Prüfgewicht von 5kg, wobei der Polycarbonatanteil vorzugsweise in einem Bereich von 45 bis 58% liegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt, wie er in Anspruch 17 definiert ist, betrifft die Erfindung ein Gestaltungselement, insbesondere hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer Weiterbildung dieses Verfahrens, wobei das Gestaltungselement einen Pigmentträger aufweist, welcher eine Farbpigmente enthaltende Trägerschicht aufweist. Der Pigmentträger ist an der Vorderseite mit einer transparenten Schutzschicht aus einem ersten Kunststoffmaterial und an der Rückseite mit einem Halteabschnitt aus einem zweiten Kunststoffmaterial versehen, wobei der Pigmentträger mit der Schutzschicht und dem Halteabschnitt verschmolzen ist.
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Um das Gestaltungselement galvanisieren zu können, ist bei dem erfindungsgemäßen Gestaltungselement die Schutzschicht aus einem nicht galvanisierbaren Kunststoffmaterialgefertigt, während der Halteabschnitt aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist, das durch Galvanisieren mit einer Metallschicht versehen worden ist.
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Die Trägerschicht ist vorzugsweise auf einer Folie aufgebracht, welche gemeinsam mit der Trägerschicht den mit der Schutzschicht verschmolzen Pigmentträger bildet, wobei die Folie vorzugsweise aus demselben Kunststoffmaterial gefertigt ist, wie die Schutzschicht.
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Die Folie ist vorzugsweise als eine mehrschichtige Elektrolumineszenzfolie aus einer die Vorderseite bildenden transparenten ersten Schutzschicht, einer Anodenschicht, einer Leuchtschicht, einer dielektrischen Schicht, einer Leitschicht sowie einer die Rückseite bildenden zweiten Schutzschicht ausgebildet.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, wobei:
- 1a bis 1g in schematischen Darstellungen den Ablauf einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen,
- 2 eine geschnittene Seitenansicht des mit dem in den 1a bis 1g gezeigten Verfahrens hergestellten Gestaltungselementes zeigt, sowie
- 3 eine Vorderansicht auf das Gestaltungselement zeigt.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1a bis 1g der Ablauf einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines als Markenemblem ausgebildeten Gestaltungselementes 10 näher erläutert.
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Zunächst wird, wie in 1a angedeutet ist, eine kreisrunde Folie 12 aus transparentem Polycarbonat (PC) auf ihrer Vorderseite mit einer Trägerschicht 14 in Form eines Aufdruckes versehen, die, wie durch das Wort „LOGO“ angedeutet, Farbpigmente enthält. Die Trägerschicht 14 wird mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens auf die Folie 12 aufgebracht, wobei als Trägerschicht 14 eine lösemittelbasierte Einkomponenten-Siebdruckfarbe Farbe verwendet wird, deren Farbpigmente in einem thermoplastischen Bindemittel der Trägerschicht 14 eingebettet sind.
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In einem zweiten Schritt, der in 1b gezeigt ist, wird die Folie 12 in eine definierte kreisrunde Form geschnitten, wobei an dem umlaufenden Rand Formelemente 16, wie Aussparrungen und Öffnungen, ausgestanzt werden.
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In einem dritten Schritt, der in 1c gezeigt ist, wird die Folie 12 in eine geteilte Spritzgussform 18 eingesetzt und die Spritzgussform 18 geschlossen. Dabei wird die Folie 12 auf eine gewölbte Stützfläche 20 in der Spritzgussform 18 aufgespannt. Nach dem Schließen der Spritzgussform 18 wird über mehrere Kanäle 22 in die Spritzgussform 18 als erstes Kunststoffmaterial ein aufgeschmolzener Thermoplast, in diesem Fall gleichfalls transparentes Polycarbonat (PC), unter einem vorgegebenen Druck eingespritzt, so dass in der Spritzgussform 18 ein Werkzeuginnendruck in einem Bereich von 200 bis 400 bar herrscht.
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Das Polycarbonat schießt in einen gegenüber der Stützfläche 20 ausgebildeten Hohlraum 24 ein, der als Negativform dient, wobei das aufgeschmolzene Polycarbonat das thermoplastische Bindemittel der Trägerschicht 14 und die Folie 12 erweicht und durch den in der Spritzgussform 18 wirkenden Druck gegen die Stützfläche 20 presst. Dabei wird die Folie 12 an den Verlauf der Stützfläche 20 angeformt, wobei die Folie insbesondere auch gegen Erhebungen gedrückt und in Vertiefungen eingeformt wird, die an der Stützfläche 20 vorgesehen sind und durch die beim fertigen Gestaltungselement 10 definierte Formen, beispielsweise erhabene oder vertiefte Buchstaben und Ringe ausgeformt sind. Damit die auf der Folie 12 als Aufdruck vorgesehene Trägerschicht 14 zu den an der Stützfläche 20 vorgesehenen Erhebungen und Vertiefungen ausgerichtet ist, wird die Folie 12 beim Einsetzen in die Form 18 mit Hilfe ihrer Formelemente 16 an entsprechenden Ausrichterhebungen (nicht dargestellt) in der Form 18 positioniert.
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Nach dem Erstarren des Polycarbonates wird der so gebildete Rohling 26, der in 1d im Schnitt gezeigt ist, aus der Spritzgussform 18 entnommen. Der Rohling 26 besteht nun aus der mit der Trägerschicht 14 versehenen Folie 12 und der mit dieser verschmolzenen Polycarbonatschicht, die die spätere Sichtfläche 28 des Gestaltungselementes 10 bildet. Dabei sind sämtliche Erhebungen und Vertiefungen, die an der Stützfläche 20 als Negativformen vorgesehen waren, in entsprechender Weise ausgeformt, wie durch den Schriftzug „LOGO“ verdeutlicht ist.
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In einem nächsten Schritt, der in 1e gezeigt ist, wird der Rohling 26 in eine zweiteilige zweite Spritzgussform 30 eingesetzt, wobei der Rohling 26 mit seiner Sichtfläche 28 auf einer weiteren Stützfläche 32 aufliegt. Nach dem Einsetzen des Rohlings 26 in die Spritzgussform 30 wird diese geschlossen, wobei diesmal auf der der Sichtfläche 28 entgegengesetzten Seite ein Hohlraum 34 erhalten bleibt.
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Der Hohlraum 34 wird anschließend über einen oder mehrere Kanäle 36 mit einem aufgeschmolzenen zweiten Kunststoffmaterial gefüllt, in diesem Fall einen aufgeschmolzenen Gemisch aus Acrylnitril-Butadien-Styrol und Polycarbonat, wobei der Polycarbonatanteil in einem Bereich von 45 bis 58% liegt. Das aufgeschmolzene zweite Kunststoffmaterial füllt den Hohlraum 34 aus, schmiegt sich an die Rückseite der Folie 12 an und umschließt insbesondere auch die Übergänge zwischen der Folie 12 und der Sichtfläche 28. Nach dem Erstarren bildet das zweite Kunststoffmaterial den Halteabschnitt 38 des Gestaltungselementes 10 (vgl. 1f).
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In einem letzten Schritt wird der mit dem Halteabschnitt 38 ergänzte Rohling 26 einem Galvanisierungsprozess unterzogen, der schematisch in 1g durch ein Galvanisierungsbecken 40 dargestellt ist. Bei diesem Galvanisierungsprozess wird der Rohling 26 zunächst gebeizt, wobei lediglich aus dem Acrylnitril-Butadien-Styrol des Halteabschnittes 38 oberflächlich Butadien entfernt wird, während die Oberfläche des Polycarbonates der Sichtfläche 28 unverändert bleibt, ohne dass diese hierbei geschützt oder abgedeckt sein muss.
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Anschließend wird der gebeizte Rohling 26 mit einer Aktivierungsschicht versehen, wobei lediglich die Oberflächenabschnitte, aus denen das Butadien herausgelöst wurde, die Aktivierungsschicht halten können. Danach wird die Aktivierungsschicht aktiviert und auf der Aktivierungsschicht Nickel, Kupfer und schließlich Chrom abgeschieden.
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Das fertige Gestaltungselement 10, das in den 2 und 3 gezeigt ist, weist nun eine durchsichtige Sichtfläche 28 auf, durch die die Farbpigmente der Trägerschicht 14, im dargestellten Fall der Schriftzug „LOGO“, erkennbar ist, während der Halteabschnitt 38 an seiner gesamten Oberfläche verchromt ist.
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Des weiteren besteht die Möglichkeit, anstelle der angesprochenen Folie aus Polycarbonat eine Elektrolumineszenzfolie zu verwenden, die mit elektrischem Strom versorgt werden kann und in Abhängigkeit von der angelegten Spannung leuchtet.
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Gemäß einer alternativen zweiten Verfahrensvariante wird die Trägerschicht 14 zwar gleichfalls auf einer Folie aufgebracht. Die Folie besteht jedoch aus Polyester und die Trägerschicht 14 ist nicht unmittelbar auf die Folie aufgebracht, sondern auf einen auf der Folie aufgetragenen Trennlack. Nach dem Aufdrucken der Trägerschicht 14 auf den Trennlack wird die Folie gleichfalls in die Spritzgussform eingesetzt und der Rohling 26 ausgeformt. Anschließend wird die Folie jedoch nicht am Rohling 36 belassen. Vielmehr wird die Folie, die aufgrund des Trennlacks und ihrer Materialeigenschaften nicht fest mit dem ersten Kunststoffmaterial verbunden ist, von dem Rohling 26 getrennt und der Rohling 26 erst dann in die zweite Spritzgussform eingelegt und mit dem zweiten Kunststoffmaterial hinterspritzt.
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Somit bildet lediglich die fest mit dem ersten Kunststoffmaterial verbundene Trägerschicht 14, die die Farbpigmente enthält, und das erste Kunststoffmaterial den Rohling 26. Die weitern Arbeitsschritte nach der Fertigstellung des Rohlings 26 und dem Entfernen der Folie entsprechen wieder dem zuvor geschilderten Ablauf der ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gestaltungselement
- 12
- Folie
- 14
- Trägerschicht
- 16
- Formelemente
- 18
- Spritzgussform
- 20
- Stützfläche
- 22
- Kanal
- 24
- Hohlraum
- 26
- Rohling
- 28
- Sichtfläche
- 30
- Spritzgussform
- 32
- Stützfläche
- 34
- Hohlraum
- 36
- Kanäle
- 38
- Halteabschnitt
- 40
- Galvanisierungsbecken