EP1825930B1 - Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen mit lackierter Oberfläche - Google Patents

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EP1825930B1
EP1825930B1 EP07003669A EP07003669A EP1825930B1 EP 1825930 B1 EP1825930 B1 EP 1825930B1 EP 07003669 A EP07003669 A EP 07003669A EP 07003669 A EP07003669 A EP 07003669A EP 1825930 B1 EP1825930 B1 EP 1825930B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastics material
material part
magnetic
plastic part
lacquer
Prior art date
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Not-in-force
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EP07003669A
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English (en)
French (fr)
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EP1825930A1 (de
Inventor
Frank Barlog
Tim Els Leo De Rydt
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BARLOG plastics GmbH
Original Assignee
BARLOG plastics GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BARLOG plastics GmbH filed Critical BARLOG plastics GmbH
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Publication of EP1825930B1 publication Critical patent/EP1825930B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/20—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by magnetic fields
    • B05D3/203—Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by magnetic fields pre-treatment by magnetic fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/02—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber
    • B05D7/04—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to macromolecular substances, e.g. rubber to surfaces of films or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies

Definitions

  • the invention relates to a method for producing plastic parts with a lacquered surface, wherein in a first step the plastic part is formed from a thermoplastic molding compound and in a subsequent step at least one lacquer layer is applied to the surface of the plastic part.
  • plastic parts with a painted surface find a variety of applications, eg. B. as housing parts of machines or apparatus, such as mobile phones.
  • the optical design of the housing has an important function, since this is an essential purchase decision criterion. It is therefore attempted to provide such housing with particularly complex effect finishes, which, however, increase the manufacturing cost and thus the manufacturing cost.
  • a method for the production of coated substrates is known in which first a magnetizable imaging layer is applied to the substrate, then a magnetizable particles containing layer is applied and then the particles are oriented under the magnetic field of the magnetizable layer. This process is very complicated and inflexible.
  • Object of the present invention is therefore to propose a method for the production of plastic parts with a painted surface, which allows the creation of effect finishes and / or non-destructively removable labels on such plastic parts in a particularly simple and therefore economical way.
  • the method according to the invention is based on the fact that in a first step the plastic part is formed from a thermoplastic molding compound and in a subsequent step at least one paint layer is applied to the surface of the plastic part.
  • a magnetizable polymer composition is used as the thermoplastic molding composition and the molding compound is magnetized in regions during or after the molding of the plastic part by applying a magnetic field and in a subsequent step, a magnetically orientable Particle-containing paint is applied to the formation of the paint layer on the surface of the molded plastic part.
  • the raw plastic part in an unpainted state is molded from a polymer composition based on a thermoplastic by known methods, the polymer composition being magnetizable.
  • a magnetic field is then applied which effects magnetization of the polymer composition forming the plastic part in the areas in which effect painting or lettering will later be visible.
  • a lacquer containing magnetically orientable particles is applied to the surface of the molded plastic part to form the lacquer layer.
  • the magnetically orientable particles within the applied lacquer are correspondingly oriented and agglomerate in the region of the applied magnetic field, as long as the lacquer layer has not yet dried and cured.
  • the lacquer layer After drying, the lacquer layer then shows within the lacquer layer due to the orientation of the magnetizable particles of the paint, the desired effect painting or lettering, the color of the coloring of the magnetically orientable particles contained in the paint and the paint color is dependent. In this way, a scored in the interior of the paint layer, but visible from the outside, but not externally removable effect is achieved, the design of which depends exclusively on the previously made in the plastic part magnetization.
  • the magnetization of the plastic part forming polymer composition can be effected already in the mold for the formation of the plastic part, for example within an injection molding machine used for the production of plastic parts.
  • injection molding tools with integrated magnetization are known in principle and can be adapted accordingly for the purpose of the invention.
  • Another significant advantage of the method according to the invention is that the production of the plastic part and its magnetization can be completely independent of the subsequent coating order, so that a production of plastic parts can be done in large numbers, regardless of their painting and beyond the used facilities for molding the plastic part does not come into contact with paint, so that the cleaning effort is significantly reduced.
  • the molding compound in a step upstream of the area-wise magnetization and the subsequent application of the lacquer layer, is magnetically uniformly oriented during the shaping of the plastic part by applying a magnetic field.
  • This application of a magnetic field during the molding of the plastic part takes place within the mold used, preferably in an injection mold with integrated magnetization.
  • a plastic part is obtained, which is homogeneously magnetically oriented due to the applied magnetic field during the molding, i. On one surface there is a magnetic north pole throughout and on the opposite surface a magnetic south pole.
  • the area-wise magnetization can then be effected in the areas in which the effect painting or lettering or the like should later be visible.
  • the magnetization here is opposite to the previously applied uniform magnetic orientation, so that in these areas a magnetic reversal of the plastic molding forming thermoplastic molding compound is effected. If, subsequently, in the manner already described, the lacquer containing the magnetically orientable particles is applied to the surface of the molded article in order to form the lacquer layer Plastic part is applied, the particles contained in the paint are oriented accordingly.
  • the partial magnetization of the plastic part by applying the opposing magnetic field can in turn be done in the tool, but preferably in a separate step after removal of the molded and magnetically uniformly oriented plastic part from the tool.
  • the regional application of the magnetic field can be effected in various ways.
  • a magnetic stamp is used, which reproduces the desired area-by-area magnetization of the plastic part, e.g. effected in a series production.
  • the magnetic plunger or pin can be permanently magnetized if necessary or magnetically by means of a current-carrying coil, the selection depends on the particular circumstances and must be carried out by the expert.
  • the magnetizable polymer composition used in the process according to the invention for the formation of plastic parts is known in principle and can be made of a wide variety of thermoplastics depending on the intended use of the plastic part to be produced.
  • the magnetizable polymer composition may include a support material based on amorphous plastics such as polycarbonate or acrylonitrile / butadiene / styrene.
  • amorphous plastics such as polycarbonate or acrylonitrile / butadiene / styrene.
  • the use of these carrier materials as a molding compound is widely used, for example, for the production of housings for instruments and apparatuses.
  • the magnetizable polymer composition may also contain a carrier material based on semicrystalline plastics, such as polyamide or polypropylene.
  • a carrier material based on semicrystalline plastics such as polyamide or polypropylene.
  • the latter have the advantage that they can be filled more with magnetizable particles to achieve the magnetic properties.
  • the magnetizable particles used are preferably ferrite particles, specifically in an amount of from 5 to 40% by weight, based on the support material. If the amount of ferrite particles is less than 5% by weight, then the achievable magnetization of the plastic part may not be strong enough to achieve the desired orientation of the paint.
  • the selection of the ferrite particles used is not subject to any general limitation, but it is preferred to use high-energy ferrite particles having a density of 5.0 to 5.2 g / cm 3 and an average particle size of 1.5 to 2.5 ⁇ m.
  • the ferrite particles furthermore preferably have a remanence of 155 to 180 mT and an intrinsic coercivity of 155 to 250 kA / m.
  • the lacquer containing magnetically orientable particles used to form the lacquer layer is commercially available, and due to the fineness of the magnetizable particles used, so-called nanolack with particle sizes in the nanometer range is preferred.
  • the particles may be made of, for example, iron oxide, iron, nickel, cobalt or alloys thereof.
  • the molding of the plastic part is preferably carried out by injection molding, but the inventive method is not limited to this method of preparation. It is also conceivable to produce plastic parts by extrusion and subsequently to magnetize according to the desired effect coating.
  • plastic part show the Figures 1 and 2 in a schematic representation of a manufactured according to the inventive plastic part, as it can be used for example as part of a mobile phone housing.
  • the in the FIG. 1 illustrated plan view of the plastic part 1 is made by injection molding of a thermoplastic molding composition, for example, 90 wt .-% acrylonitrile / butadiene / styrene (ABS) and about 10 wt .-% high-energy ferrite particles with a density of 5.0 to 5.2 g / cm 3 , an average particle size of 1.5 to 2.5 microns, a remanence of 155 to 180 mT and an intrinsic coercivity of 155 to 250 kA / m.
  • ABS wt .-% acrylonitrile / butadiene / styrene
  • high-energy ferrite particles with a density of 5.0 to 5.2 g / cm 3 , an average particle size of 1.5 to 2.5 microns, a remanence of 155 to 180 mT and an intrinsic coercivity of 155 to 250 kA / m.
  • this polymer composition used to produce the plastic part 1 is magnetizable.
  • lacquer layer 10 on one of its surfaces, which then the visible surface of the plastic part 1 forms.
  • the lacquer layer 10 in this case consists of a magnetically orientable particles-containing lacquer, for example a so-called nanolack.
  • the magnetizable particles are oriented therein within the freshly applied and still liquid paint of the paint layer 10, since they can move in the liquid paint, and agglomerate according to the magnetic field lines that after drying the lacquer layer 10, a corresponding effect lacquer 100 on the surface of the plastic part 1 is visible.
  • paint 100 is located within the paint layer 10 and therefore can not be removed from the outside. It appears rather like a hologram within the lacquer layer 10.
  • FIGS. 3a, 3b show a plastic part, which is produced according to another embodiment of the invention and also an effect paint, for example, according to the type of representation in FIG. 1 is subjected.
  • the molding compound is first uniformly magnetically oriented during the formation of the plastic part 1 by applying a uniform magnetic field in the mold, wherein this application of the uniform magnetic field preferably takes place at a time when the thermoplastic molding compound is still in the plastic state in the mold, so that the contained ferrite particles in the magnetizable polymer composition can be aligned exactly along the field lines. Consequently a uniform magnetic orientation, as indicated by the labels N for North Pole and S for South Pole in FIG. 3b can be seen.
  • a surface of the plastic part 1 therefore shows a magnetic north pole throughout, while the opposite surface shows a magnetic south pole throughout. However, it is irrelevant for carrying out the method according to the invention, whether the north pole, as shown in the example, is located at the top or the bottom of the plastic part 1.
  • the thus magnetically uniformly oriented plastic part 1 is then in a subsequent step on one of the FIG. 6 apparent metallic pad 3 is applied and acted upon on the surface intended for the subsequent paint application with a magnetic stamp 2, which in more detail from the FIGS. 4 and 5 is apparent.
  • This magnetic stamp 2 may, for example, a pattern according to FIG. 1 or carry a label 20 which is mirror-inverted formed in raised areas, wherein the magnetic stamp 2 is magnetized exactly opposite to the uniform magnetic orientation of the plastic part 1.
  • the areas 200 of the magnetic punch 2 which form on the magnetic north pole-oriented surface of the plastic part 1 and form the later lettering 20 are likewise embodied as a magnetic north pole.
  • the lacquer containing the magnetically orientable particles is applied to the surface of the molded plastic part 1 to form the lacquer layer 10, the desired effect lacquer again sets in, however due to the previously carried out uniform magnetic orientation of the plastic part 1, the orientation of the particles in the paint and thus the emergent effect is extremely sharp edges, so that even fine patterns, lines and small labels can be reproduced more accurately and the effect shows a particularly attractive three-dimensional appearance ,
  • FIG. 7 shown to magnetize the magnetic stamp by means of a rear current-carrying coil 4 when placed on the plastic part 1.
  • the sharp due to the uniform magnetic orientation of the plastic component 1 adjusting edge polarity of the ferrite particles within the plastic part forming polymer composition also allows, instead of a magnetic stamp fine lines by means of a magnetic pin 2a in the magnetic orientation of the plastic part 1 by reversing the polarity of To transfer the top of the pen 2a overlined areas, which then emerge sharp edges later in the subsequent application of the paint layer, which in FIG. 8 is shown.
  • the metallic pin 2a can be magnetically permanently formed or magnetically by means of a current-carrying coil.
  • FIGS. 4 to 7 Particularly suitable for the repetitive creation of patterns in series production, allows the use of a magnetic pin 2a according to FIG. 8 also the creation of individual designs, for example as a substitute for engraving and the like.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen mit lackierter Oberfläche, wobei in einem ersten Schritt das Kunststoffteil aus einer thermoplastischen Formmasse geformt und in einem nachfolgenden Schritt mindestens eine Lackschicht auf die Oberfläche des Kunststoffteiles aufgebracht wird.
  • Die eingangs genannten Verfahren sind vielfältig bekannt, und nach derartigen Verfahren hergestellte Kunststoffteile mit lackierter Oberfläche finden mannigfaltige Anwendung, z. B. als Gehäuseteile von Maschinen oder Apparaten, etwa Mobiltelefonen.
  • Insbesondere bei sogenannten Consumergeräten, wie Mobiltelefonen, kommt der optischen Gestaltung des Gehäuses eine bedeutende Funktion zu, da dieses ein wesentliches Kaufentscheidungskriterium ist. Es wird daher versucht, derartige Gehäuse mit besonders aufwendigen Effektlackierungen zu versehen, wodurch sich jedoch der Herstellungsaufwand und damit die Herstellungskosten erhöhen.
  • Darüber hinaus ist es in vielen Anwendungsfällen nötig, Beschriftungen, wie Markenzeichen, Hinweise oder Originalitätskennzeichen auf ein Kunststoffteil anzubringen. Sofern dies im Stand der Technik bisher durch Aufdrucken der entsprechenden Hinweise auf die Oberfläche des Kunststoffteiles erfolgt, hat dies den Nachteil, dass ein solcher Aufdruck leicht wieder entfernt werden kann.
  • Aus der WO-A-02090002 ist ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten bekannt, bei welchem zunächst eine magnetisierbare bildgebende Schicht auf das Substrat aufgebracht wird, danach eine magnetisierbare Partikel enthaltende Schicht aufgebracht wird und anschließend die Partikel unter dem Magnetfeld der magnetisierbaren Schicht orientiert werden. Dieses Verfahren ist sehr aufwendig und unflexibel.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen mit lackierter Oberfläche vorzuschlagen, welches auf besonders einfache und damit wirtschaftliche Weise die Erstellung von Effektlackierungen und/oder nicht zerstörungsfrei entfernbaren Beschriftungen auf derartigen Kunststoffteilen ermöglicht.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht darauf, dass in einem ersten Schritt das Kunststoffteil aus einer thermoplastischen Formmasse geformt und in einem nachfolgenden Schritt mindestens eine Lackschicht auf die Oberfläche des Kunststoffteiles aufgebracht wird. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass als thermoplastische Formmasse hierbei eine magnetisierbare Polymerzusammensetzung eingesetzt wird und die Formmasse während oder nach der Formung des Kunststoffteiles bereichsweise durch Anlegen eines Magnetfeldes magnetisiert wird und in einem nachfolgenden Schritt ein magnetisch orientierbare Partikel enthaltender Lack zur Ausbildung der Lackschicht auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht wird.
  • Mit anderen Worten wird zunächst das Roh-Kunststoffteil in unlackiertem Zustand aus einer Polymerzusammensetzung auf Basis eines thermoplastischen Kunststoffes nach bekannten Verfahren geformt, wobei die Polymerzusammensetzung magnetisierbar ist. Während des Formens oder in einem der Formung nachfolgenden Schritt wird sodann ein Magnetfeld angelegt, welches eine Magnetisierung der das Kunststoffteil ausbildenden Polymerzusammensetzung in den Bereichen bewirkt, in denen später eine Effektlackierung oder eine Beschriftung sichtbar werden soll. Durch das Anlegen eines Magnetfeldes wird demgemäß in der magnetisierbaren Polymerzusammensetzung bereichsweise, nämlich in den Bereichen, in denen eine Effektlackierung oder eine Beschriftung stattfinden soll, eine entsprechende Magnetisierung bewirkt.
  • Sodann wird in einem zweiten, der Herstellung des Kunststoffteiles nachfolgenden Schritt ein magnetisch orientierbare Partikel enthaltender Lack zur Ausbildung der Lackschicht auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht. Infolge der zuvor bewirkten bereichsweisen Magnetisierung des Kunststoffteiles werden die magnetisch orientierbaren Partikel innerhalb des aufgebrachten Lackes entsprechend orientiert und agglomerieren im Bereich des aufgebrachten Magnetfeldes, solange die Lackschicht noch nicht getrocknet und ausgehärtet ist.
  • Nach dem Trocknen der Lackschicht zeigt sich sodann innerhalb der Lackschicht aufgrund der Orientierung der magnetisierbaren Partikel des Lackes die gewünschte Effektlackierung oder Beschriftung, deren Farbgebung von der Einfärbung der im Lack enthaltenen magnetisch orientierbaren Partikel und der Lackfarbe abhängig ist. Auf diese Weise wird ein im Innern der Lackschicht erzielter, jedoch von außen sichtbarer, aber nicht von außen entfernbarer Effekt erzielt, dessen Gestaltung ausschließlich von der zuvor im Kunststoffteil erfolgten Magnetisierung abhängt.
  • Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass auf diese Weise Effektlackierungen mit hologrammähnlichem Erscheinungsbild oder auch Beschriftungen oder Logos etc. innerhalb der Lackschicht erzeugt werden können, wodurch sich eine neuartige Oberfläche von derartigen Kunststoffteilen ergibt, die vielfältigsten Anwendungsfeldern offensteht.
  • Die Magnetisierung der das Kunststoffteil ausbildenden Polymerzusammensetzung kann bereits in der Form zur Ausbildung des Kunststoffteiles bewirkt werden, beispielsweise innerhalb einer für die Herstellung der Kunststoffteile verwendeten Spritzgussmaschine. Derartige Spritzgusswerkzeuge mit integrierter Magnetisierung sind im Prinzip bekannt und können zum Zwecke der Erfindung entsprechend angepasst werden.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, nach dem Formen der Kunststoffteile in einer separaten Magnetisierstation die gewünschte bereichsweise Magnetisierung vorzunehmen.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Herstellung des Kunststoffteiles und dessen Magnetisierung vollkommen unabhängig von dem späteren Lackauftrag erfolgen kann, so dass eine Fertigung der Kunststoffteile mit hoher Stückzahl unabhängig von deren Lackierung erfolgen kann und darüber hinaus die verwendeten Einrichtungen zum Formen des Kunststoffteiles nicht mit Lack in Berührung kommen, so dass der Reinigungsaufwand erheblich reduziert wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass in einem dem bereichsweisen Magnetisieren und dem nachfolgenden Aufbringen der Lackschicht vorgelagerten Schritt die Formmasse während der Formung des Kunststoffteiles zunächst durch Anlegen eines Magnetfeldes magnetisch einheitlich orientiert wird. Dieses Anlegen eines Magnetfeldes während der Formung des Kunststoffteiles erfolgt innerhalb des eingesetzten Formwerkzeuges, vorzugsweise in einem Spritzgusswerkzeug mit integrierter Magnetisierung. Im Ergebnis wird durch diesen vorgelagerten Schritt zunächst ein Kunststoffteil erhalten, welches infolge des angelegten Magnetfeldes während der Formung homogen magnetisch orientiert ist, d.h. auf einer Oberfläche durchgängig einen magnetischen Nordpol und auf der entgegengesetzten Oberfläche durchgängig einen magnetischen Südpol aufweist.
  • Nachdem diese magnetische einheitliche Orientierung bewirkt worden ist, kann in einem zweiten Schritt sodann die bereichsweise Magnetisierung in den Bereichen bewirkt werden, in denen später die Effektlackierung oder Beschriftung oder dergleichen sichtbar werden soll. Die Magnetisierung ist hierbei der zuvor aufgebrachten einheitlichen magnetischen Orientierung entgegengesetzt, so dass in diesen Bereichen eine magnetische Umpolung der das Kunststoffteil ausbildenden thermoplastischen Formmasse bewirkt wird. Wenn anschließend in der bereits beschriebenen Weise der magnetisch orientierbare Partikel enthaltende Lack zur Ausbildung der Lackschicht auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht wird, orientieren sich die im Lack enthaltenen Partikel entsprechend. Infolge der im vorgelagerten Schritt erfolgten einheitlichen magnetischen Orientierung und der durch die nachfolgende bereichsweise Magnetisierung erfolgten magnetischen Umpolung in den gewünschten Bereichen wird hierbei eine außerordentlich hohe Schärfe der sich im Lack ausbildenden Effektlackierung aufgrund der Agglomeration der magnetisch orientierbaren Partikel im Lack erreicht, die es ermöglicht, auch feinste Beschriftungen auf diese Weise zu erzeugen, da sich die magnetisch umgepolten Bereiche randscharf gegenüber dem entgegengesetzt gerichteten vororientierten verbleibenden Bereich des Kunststoffbauteiles abgrenzen.
  • Die bereichsweise Magnetisierung des Kunststoffteiles durch Anlegen des entgegen gerichteten Magnetfeldes kann wiederum im Werkzeug, vorzugsweise jedoch in einem separaten Schritt nach Entnahme des geformten und magnetisch einheitlich orientierten Kunststoffteiles aus dem Werkzeug erfolgen.
  • Das bereichsweise Anlegen des Magnetfeldes kann auf verschiedene Weise bewirkt werden.
  • Gemäß einem Vorschlag der Erfindung wird ein magnetischer Stempel eingesetzt, der die gewünschte bereichsweise Magnetisierung des Kunststoffteiles wiederholgenau z.B. bei einer Serienproduktion bewirkt.
  • Insbesondere bei Einsatz eines zuvor magnetisch einheitlich orientierten Kunststoffteiles ist es jedoch auch möglich, das bereichsweise Anlegen des Magnetfeldes durch einen über die Oberfläche des Kunststoffteiles geführten magnetischen Stift zu bewirken, so dass individuelle, von Hand oder maschinell erstellte Beschriftungen der Oberfläche des Kunststoffteiles nach dem Aufbringen der Lackschicht sichtbar gemacht werden können. Im für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens interessanten Bereich der Herstellung von Gehäusen für Consumer-Produkte kann auf diese Weise beispielsweise eine individuelle Gestaltung nach Art einer Gravur in die Lackoberfläche eingebracht werden, so dass sich völlig neue Arten der Produktindividualisierung ergeben.
  • Der magnetische Stempel oder Stift können bei Bedarf permanent magnetisch oder auch mittels einer stromdurchflossenen Spule magnetisiert werden, die Auswahl richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten und ist vom Fachmann entsprechend vorzunehmen.
  • Es hat sich im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, wenn zur Verstärkung des magnetischen Flusses das bereichsweise Anlegen des Magnetfeldes nach Auflage des zu bearbeitenden Kunststoffteiles auf einer metallischen Unterlage durchgeführt wird.
  • Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung von Kunststoffteilen verwendete magnetisierbare Polymerzusammensetzung ist im Prinzip bekannt und kann je nach Einsatzzweck des herzustellenden Kunststoffteiles aus unterschiedlichsten thermoplastischen Kunststoffen hergestellt sein.
  • Beispielsweise kann die magnetisierbare Polymerzusammensetzung ein Trägermaterial auf Basis amorpher Kunststoffe, wie Polycarbonat oder Acrylnitril/Butadien/Styrol enthalten. Der Einsatz dieser Trägermaterialien als Formmasse ist beispielsweise für die Herstellung von Gehäusen für Instrumente und Apparate weit verbreitet.
  • Die magnetisierbare Polymerzusammensetzung kann jedoch auch ein Trägermaterial auf Basis teilkristalliner Kunststoffe, wie Polyamid oder Polypropylen enthalten. Letztere haben den Vorteil, dass sie stärker mit magnetisierbaren Partikeln gefüllt werden können, um die magnetischen Eigenschaften zu erreichen.
  • Es hat sich jedoch im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass für die gewünschte Erzielung einer Effektlackierung auch bereits geringe Anteile an magnetisierbaren Füllstoffen im Trägermaterial ausreichen, um den Lackauftrag mit einer magnetisch orientierbare Partikel enthaltenden Lackschicht entsprechend zu orientieren, so dass auch die Anwendung eines Trägermaterials auf Basis amorpher Kunststoffe in Betracht kommt.
  • Als magnetisierbare Partikel werden bevorzugt Ferritpartikel eingesetzt, und zwar in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Trägermaterial. Wenn die Menge an Ferritpartikeln unter 5 Gew.-% liegt, so ist unter Umständen die erzielbare Magnetisierung des Kunststoffteiles nicht stark genug, um die gewünschte Orientierung des Lackes zu erreichen.
  • Andererseits verteuert ein Anteil an Ferritpartikel über 40 Gew.-% unangemessen die Rohstoffkosten des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Kunststoffteiles.
  • Die Auswahl der verwendeten Ferritpartikel unterliegt keiner generellen Beschränkung, jedoch werden bevorzugt High-Energy-Ferritpartikel mit einer Dichte von 5,0 bis 5,2 g/cm3 und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,5 bis 2,5 µm eingesetzt.
  • Die Ferritpartikel weisen ferner bevorzugt eine Remanenz von 155 bis 180 mT und eine intrinsische Koerzivität von 155 bis 250 kA/m auf.
  • Der zur Ausbildung der Lackschicht verwendete magnetisch orientierbare Partikel enthaltende Lack ist handelsüblich erhältlich, wobei aufgrund der Feinheit der verwendeten magnetisierbaren Partikel sogenannter Nanolack mit Partikelgrößen im Nanometerbereich bevorzugt ist. Die Partikel können beispielsweise aus Eisenoxid, Eisen, Nickel, Kobalt oder Legierungen derselben hergestellt sein.
  • Es versteht sich, dass nach dem Aufbringen der magnetisch orientierbare Partikel enthaltenden Lackschicht gegebenenfalls auch noch weitere Lackschichten auf das erfindungsgemäß herstellbare Kunststoffteil aufgebracht werden können.
  • Weiterhin ist es insbesondere für die Herstellung von Gehäuseteilen für elektronische Geräte, wie Mobiltelefone, von besonderem Vorteil, wenn das Kunststoffteil nach dem Aufbringen und Trocknen der Lackschicht entmagnetisiert wird. Das Entmagnetisieren beeinträchtigt die erzielte Effektlackierung nicht mehr, da die zuvor aufgrund des Magnetfeldes orientierten magnetisierbaren Partikel nach dem Trocknen der Lackschicht nicht mehr beweglich sind, so dass die Effektlackierung dauerhaft verbleibt, auch wenn eine Entmagnetisierung durchgeführt wird.
  • Je nach Wahl des verwendeten Kunststoffes und dem Gehalt an magnetisierbaren Partikeln im Kunststoffteil kann gleichzeitig auch eine gewünschte elektromagnetische Abschirmung für ein Gerät erzeugt werden.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, wird das Formen des Kunststoffteiles bevorzugt im Spritzgussverfahren durchgeführt, jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf diese Herstellungsweise beschränkt. Es ist auch denkbar, Kunststoffteile im Extrusionsverfahren herzustellen und nachfolgend entsprechend der gewünschten Effektlackierung zu magnetisieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    die Aufsicht auf ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kunststoffteil,
    Figur 2
    den Schnitt durch das Kunststoffteil gemäß Figur 1,
    Figur 3a
    die Aufsicht auf ein nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Kunststoffteil,
    Figur 3b
    die Seitenansicht des Kunststoffteiles gemäß Figur 3a,
    Figur 4
    die Aufsicht auf einen magnetischen Stempel,
    Figur 5
    die Seitenansicht des magnetischen Stempels gemäß Figur 4,
    Figur 6
    den Einsatz des magnetischen Stempels gem. Figuren 4 und 5 an einem Kunststoffteil gemäß Figuren 3a, 3b,
    Figur 7
    eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
    Figur 8
    eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
  • Zum besseren Verständnis des im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Kunststoffteiles zeigen die Figuren 1 und 2 in schematisierter Darstellung ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Kunststoffteil, wie es beispielsweise als Teil eines Mobiltelefongehäuses verwendet werden kann.
  • Die in der Figur 1 dargestellte Aufsicht auf das Kunststoffteil 1 wird im Spritzgussverfahren aus einer thermoplastischen Formmasse hergestellt, die beispielsweise 90 Gew.-% Acrylnitril/Butadien/Styrol (ABS) sowie etwa 10 Gew.-% High-Energy-Ferritpartikel mit einer Dichte von 5,0 bis 5,2 g/cm3, einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,5 bis 2,5 µm, einer Remanenz von 155 bis 180 mT und einer intrinsischen Koerzivität von 155 bis 250 kA/m enthält.
  • Infolge des Gehalts an High-Energy-Ferritpartikeln innerhalb des Trägermaterials aus ABS ist diese zur Herstellung des Kunststoffteiles 1 verwendete Polymerzusammensetzung magnetisierbar.
  • Sodann wird noch in der Spritzgussform während des Ausbildens des Kunststoffteiles 1 entsprechend den mit Bezugsziffer 100 gekennzeichneten Konturen einer Effektlackierung ein entsprechendes Magnetfeld an dem sich ausbildenden Kunststoffteil 1 angelegt, so dass dieses im Bereich der mit Bezugsziffer 100 gekennzeichneten Elemente magnetisiert wird.
  • Nach dem Entformen des Kunststoffteiles sowie gegebenenfalls Zwischenlagerung wird dieses in eine Lackierstation eingelegt und sodann mit einer aus der Querschnittsdarstellung gemäß Figur 2 ersichtlichen Lackschicht 10 an einer seiner Oberflächen versehen, welche sodann die Sichtfläche des Kunststoffteiles 1 bildet. Die Lackschicht 10 besteht hierbei aus einem magnetisch orientierbare Partikel enthaltenden Lack, beispielsweise einem sogenannten Nanolack.
  • Infolge der zuvor bewirkten bereichsweisen Magnetisierung des Kunststoffteiles 1 in den mit 100 gekennzeichneten Bereichen werden dort die magnetisierbaren Partikel innerhalb des frisch aufgetragenen und noch flüssigen Lackes der Lackschicht 10 orientiert, da sie sich im flüssigen Lack bewegen können, und agglomerieren entsprechend der magnetischen Feldlinien, so dass nach Trocknen der Lackschicht 10 eine entsprechende Effektlackierung 100 auf der Oberfläche des Kunststoffteiles 1 sichtbar wird.
  • Wesentliches Merkmal dieser Effektlackierung 100 ist dabei, dass diese innerhalb der Lackschicht 10 befindlich ist und von daher von außen nicht entfernt werden kann. Sie erscheint vielmehr nach Art eines Hologramms innerhalb der Lackschicht 10.
  • Es versteht sich, dass neben den in der Figur 1 dargestellten schematischen Beispielen auch vielfältige andere Effektlackierungen des Kunststoffteiles 1 bewirkt werden können, wie es auch möglich ist, Beschriftungen oder Firmenlogos, Markenzeichen, Codierungen, maschinell auslesbare Daten etc. innerhalb der Lackschicht 10 zu erzeugen.
  • Die Figuren 3a, 3b zeigen ein Kunststoffteil, welches gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hergestellt wird und ebenfalls einer Effektlackierung, z.B. nach Art der Darstellung in Figur 1 unterworfen wird.
  • In einem der bereichsweisen Magnetisierung der Formmasse vorgelagerten Schritt wird die Formmasse zunächst während der Formung des Kunststoffteiles 1 durch Anlegen eines einheitlichen Magnetfeldes in der Form einheitlich magnetisch orientiert, wobei dieses Anlegen des einheitlichen Magnetfeldes bevorzugt bereits zu einem Zeitpunkt stattfindet, zu dem sich die thermoplastische Formmasse im Formwerkzeug noch im plastischen Zustand befindet, so dass die enthaltenen Ferrit-Partikel in der magnetisierbaren Polymerzusammensetzung exakt entlang der Feldlinien ausgerichtet werden können. Somit stellt sich eine einheitliche magnetische Orientierung, wie anhand der Beschriftungen N für Nordpol und S für Südpol in Figur 3b ersichtlich, ein. Eine Oberfläche des Kunststoffteiles 1 zeigt von daher durchgängig einen magnetischen Nordpol, während die entgegengesetzte Oberfläche durchgängig einen magnetischen Südpol zeigt. Es ist jedoch für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblich, ob sich der Nordpol, wie im Beispiel gezeigt, an der Oberseite oder der Unterseite des Kunststoffteiles 1 befindet.
  • Das solchermaßen magnetisch einheitlich orientierte Kunststoffteil 1 wird sodann in einem nachgelagerten Schritt auf eine aus der Figur 6 ersichtliche metallische Unterlage 3 aufgelegt und auf der für den späteren Lackauftrag vorgesehenen Oberfläche mit einem magnetischen Stempel 2 beaufschlagt, der in näheren Einzelheiten auch aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist.
  • Dieser magnetische Stempel 2 kann beispielsweise ein Muster gemäß Figur 1 oder auch eine Beschriftung 20 tragen, die spiegelverkehrt in erhabenen Bereichen ausgebildet ist, wobei der magnetische Stempel 2 genau entgegengesetzt zu der einheitlichen magnetischen Orientierung des Kunststoffteiles 1 magnetisiert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind demgemäß die auf die mit einem magnetischen Nordpol orientierte Oberfläche des Kunststoffteiles 1 aufzusetzenden und die spätere Beschriftung 20 ausbildenden Bereiche 200 des magnetischen Stempels 2 ebenfalls als magnetischer Nordpol ausgeführt.
  • Infolge des vom magnetischen Stempel 2 ausgehenden und durch die metallische Unterlage 3 verstärkten magnetischen Flusses stellt sich sodann innerhalb des Kunststoffteiles 1 in den Bereichen, in denen der magnetische Stempel 2 mit seinen Vorsprüngen 200 auf der Oberfläche des Kunststoffteiles 1 aufliegt, eine magnetische Umpolung desselben ein, wie aus der Figur 6 im Vergleich mit Figur 3b ersichtlich ist.
  • Wenn nun in einem nachfolgenden Schritt in der bereits beschriebenen Weise der magnetisch orientierbare Partikel enthaltende Lack zur Ausbildung der Lackschicht 10 auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles 1 aufgebracht wird, stellt sich wiederum die gewünschte Effektlackierung ein, wobei jedoch aufgrund der zuvor durchgeführten einheitlichen magnetischen Orientierung des Kunststoffteiles 1 die Orientierung der Partikel im Lack und damit der zutage tretende Effekt außerordentlich randscharf bewirkt wird, so dass auch feine Muster, Linien und kleine Beschriftungen exakter wiedergegeben werden können und der Effekt eine besonders attraktive dreidimensionale Erscheinung zeigt.
  • Neben der in den Figuren 4 und 5 ersichtlichen Ausbildung des magnetischen Stempels als Permanentmagnet ist es natürlich auch denkbar, wie in Figur 7 dargestellt, den magnetischen Stempel mittels einer rückwärtigen stromdurchflossenen Spule 4 beim Aufsetzen auf das Kunststoffteil 1 zu magnetisieren.
  • Die infolge der einheitlichen magnetischen Orientierung des Kunststoffbauteiles 1 sich einstellende randscharfe Umpolung der Ferrit-Partikel innerhalb der das Kunststoffteil ausbildenden Polymerzusammensetzung lässt es auch zu, anstelle eines magnetischen Stempels feine Linien mittels eines magnetischen Stiftes 2a in die magnetische Orientierung des Kunststoffteiles 1 durch Umpolung der von der Spitze des Stiftes 2a überstrichenen Bereiche zu übertragen, die sodann beim späteren Aufbringen der Lackschicht randscharf zutage treten, was in Figur 8 dargestellt ist.
  • Durch Einsatz eines solchen magnetischen Stiftes 2a können von Hand oder auch z.B. robotergeführt individuelle Verzierungen, Beschriftungen etc. aufgebracht werden, die nachfolgend durch Ausbildung der Lackschicht sichtbar werden. Auch der metallische Stift 2a kann permanent magnetisch oder mittels einer stromdurchflossenen Spule magnetisch ausgebildet werden.
  • Während sich die Verwendung eines magnetischen Stempels gemäß den Figuren 4 bis 7 insbesondere für die wiederholgenaue Erstellung von Mustern in der Serienfertigung eignet, ermöglicht die Verwendung eines magnetischen Stiftes 2a gemäß Figur 8 auch die Erstellung von individuellen Gestaltungen, beispielsweise als Ersatz für eine Gravur und dergleichen mehr.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen (1) mit lackierter Oberfläche, wobei in einem ersten Schritt das Kunststoffteil (1) aus einer thermoplastischen Formmasse geformt und in einem nachfolgenden Schritt mindestens eine Lackschicht (10) auf die Oberfläche des Kunststoffteiles (1) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Formmasse eine magnetisierbare Polymerzusammensetzung eingesetzt ist und die Formmasse während oder nach der Formung des Kunststoffteiles (1) bereichsweise durch Anlegen eines Magnetfeldes magnetisiert wird und in einem nachfolgenden Schritt ein magnetisch orientierbare Partikel enthaltender Lack zur Ausbildung der Lackschicht (10) auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgelagerten Schritt die Formmasse während der Formung des Kunststoffteiles (1) durch Anlegen eines Magnetfeldes zunächst magnetisch einheitlich orientiert wird und nachfolgend durch Anlegen eines entgegengerichteten Magnetfeldes bereichsweise in umgekehrter Orientierung magnetisiert wird und danach die Lackschicht (10) auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bereichsweise Anlegen des Magnetfeldes mittels eines magnetischen Stempels (2) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bereichsweise Anlegen des Magnetfeldes durch einen über die Oberfläche des Kunststoffteiles (1) geführten magnetischen Stift (2a) erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Stempel (2) oder Stift (2a) permanentmagnetisch oder mittels einer Spule (4) magnetisiert ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (1) beim Anlegen des Magnetfeldes auf eine metallische Unterlage (3) aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung ein Trägermaterial auf Basis amorpher Kunststoffe, wie Polycarbonat oder Acrynitril/Butadien/Styrol enthält.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung ein Trägermaterial auf Basis teilkristalliner Kunststoffe, wie Polyamid oder Polypropylen enthält.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung Ferritpartikel in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Trägermaterial enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass High-Energy-Ferrit-Partikel mit einer Dichte von 5,0 bis 5,2 g/cm3 und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 1,5 bis 2,5 µm eingesetzt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritpartikel eine Remanenz von 155 bis 180 mT und eine intrinsische Koerzivität von 155 bis 250 kA/m aufweisen.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (1) nach dem Aufbringen und Trocknen der Lackschicht (10) entmagnetisiert wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen des Kunststoffteiles (1) im Extrusions- oder Spritzgussverfahren durchgeführt wird.
  14. Verwendung eines nach den vorangehenden Ansprüchen hergestellten Kunststoffteiles (1) als Dekorteil für ein Maschinen- oder Apparategehäuse, insbesondere ein Gehäuse eines Mobiltelefons, einer Computermaus, eines Rasierers.
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