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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines durch Spritzguss
gebildeten Produkts gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Ein
Verfahren dieser Art ist z.B. aus DE-A-19610687 bekannt.
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Spritzgießen bezieht
sich auf den Vorgang der Herstellung von Produkten durch Einspritzen
geschmolzenen Kunststoffmaterials in eine sorgfältig ausgelegte Form, die einen
Hohlraum definiert, der die Form des gewünschten Endprodukts aufweist. Dekorieren
in der Form kann allgemein verstanden werden, als dass es jede Technologie
bezeichnet, die Text, Muster oder Bilder auf eine Formung anwendet, als
ein Teil des Formungsvorgangs. In einem stärker eingeschränkten Sinn,
der auch in dieser Patentanmeldung verwendet wird, bezieht sich
Dekorieren in der Form auf einen Vorgang, bei dem ein dekorativer Einsatz
in einer Form platziert wird, bevor geschmolzenes Kunststoffmaterial
in die Form eingespritzt wird. Das Wort „dekorativ" sollte breit verstanden werden, da
zusätzlich
zu rein ästhetischen
Zwecken der Einsatz und/oder die davon getragenen Grafikobjekte
z.B. informative oder schützende
Funktionen aufweisen können.
Von der Technologie des Spritzgießens ist auch die Verwendung
von dreidimensionalen mechanischen Objekten als Einsätze bekannt, die
typischerweise als mechanische Verstärkungen dienen, aber bei Anwendungen
des Dekorierens in der Form liegt der Einsatz fast ausnahmslos in
der Form einer dünnen,
wärmeformbaren
Folie vor, deren Grundmaterial typischerweise Polycarbonat oder eine
Legierung davon ist.
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1 ist
ein Querschnittsdiagramm, welches bestimmte Phasen eines sehr einfachen
Dekorations-Vorgangs in der Form darstellt. Muster 101 werden
zuerst auf der Oberfläche
einer Folie 102 gebildet, durch Siebdruck oder einen anderen
geeigneten Musterbildungsvorgang. Die gemusterte Folie 102 wird
geformt, um sie der dreidimensionalen Gestalt der Form anzupassen,
wobei diese (Form) selber nicht in 1 gezeigt
ist. Einige alternative Verfahren sind bekannt, um den Formungsschritt
auszuführen,
so wie Vakuum- oder Wärmeformen,
druckunterstütztes
Vakuumformen oder die Hochdruckformungstechnologie, die von den
deutschen Firmen Bayer und Niebling HDVF entwickelt worden sind. Zusätzlich zum
Umwandeln der Form der Folie von zweidimensional nach dreidimensional
wird das Stück
der Folie 102, das zu einem einzelnen Werkstück gehört, auf
Größe geschnitten
und angepasst, zu dem Formvorgang übertragen, ebenso wie angeordnet
und in der Form gesichert. Das Kunststoffmaterial wird dann in die
Form eingespritzt, so dass es sich auf der Rückseite der Folie 102 vereinigt,
um den Hauptteil des Endprodukts 103 zu bilden. Es wird angemerkt,
dass die relativen Dicken der Folie 102 und der Muster 101 in
der ganzen Zeichnung stark übertrieben
sind, aus Gründen
der grafischen Klarheit. In dem endgültigen Produkt sind die dekorativen Muster 101 klar
sichtbar, da sie die oberste Schicht auf der Oberfläche des
Produkts bilden.
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Der
Nachteil, dass das gedruckte Muster auf der äußersten Oberfläche des
Produkts völlig
freigelegt ist, besteht darin, dass die Widerstandsfähigkeit eines
solchen Produkts gegen mechanischen Abrieb gering ist. Einer der
bedeutendsten Bereiche der Anwendung für in der Form dekorierte Kunststoffprodukte
sind die äußeren Hüllen bzw.
Abdeckungen von mobilen Telekommunikationsvorrichtungen, die permanent
in Taschen, Handtaschen und Gürteltaschen
mitgeführt
werden, wo Reibung ihren Tribut von der äußersten Oberfläche fordert.
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2 stellt
dar, wie eine schützende
Beschichtung 201 auf die äußerste Oberfläche des
Produkts aufgebracht werden kann, z.B. durch ein Sprühen davon
durch eine Düse 202.
Auf diese Weise kann die mechanische Stabilität der gemusterten Oberfläche bemerkenswert
verbessert werden, aber die Entwicklung geht mit den Kosten einher,
eine Stufe zu dem Herstellungsvorgang hinzufügen zu müssen. Viele schützende Lacke
umfassen leicht flüchtige
Lösungsmittel,
die eine potentielle Quelle für Brände und
Umweltgefahren in dem Herstellungswerk darstellen, was deren Verwendung
unattraktiv macht. Die Verwendung einer separaten Beschichtungsschicht
macht den Herstellungsvorgang auch anfälliger gegenüber Staub
und anderen Verunreinigungen in der Luft.
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3 stellt
eine andere Lösung
für die
Probleme dar, welche die mechanische Stabilität der Dekoration betreffen.
Eine transparente Folie 102 wird als der Träger der
dekorativen Muster 101 verwendet, die auf die innere Oberfläche (so
genannte zweite Oberfläche)
der Folie gedruckt werden, anstatt of ihre äußere Oberfläche wie in 1 und 2.
In dem endgültigen
Produkt werden die Muster 101 zwischen der transparenten
Folie 102 und dem Kunststoff-Körperteil 103 eingeschlossen
(sandwiched), so dass ersteres die Muster gegen äußere Faktoren schützt. Diese Herangehensweise
bringt auch bestimmte Schwierigkeiten mit sich, die hauptsächlich die
geringe Widerstandsfähigkeit
der Muster gegen die Erosion betreffen, die durch das heiße, geschmolzene
Polymerharz bewirkt wird, das in die Form und entlang der bedruckten
Oberfläche
der Folie fließt.
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4 stellt
eine Doppelfolien-Lösung
dar, bei der anstelle einer einzelnen Folie eine laminierte Struktur
von zwei parallelen Folien 401 und 402 verwendet
wird. Die Muster 403 werden entweder auf der unteren Oberfläche der
oberen Folie 401 oder der oberen Oberfläche der unteren Folie 402 gebildet,
so dass sie in der laminierten Struktur zwischen den Folien eingeschlossen
sind. Die laminierte Struktur wird gebildet, auf Größe geschnitten
und angepasst, genauso, als wäre
sie eine einzelne Folie in einigen der vorstehend beschriebenen
Verfahren, wonach sie in der Form platziert wird und der Kunststoffhauptteil 404 auf
ihre innere Oberfläche
spritzgegossen wird. Die Verwendung von zwei parallelen Folien und
sie zusammenzulaminieren hat sich jedoch als etwas problematisch
herausgestellt, da die Folienstruktur in einigen Fällen dazu
neigt, auf der Oberfläche
des fertig gestellten Produkts sichtbar zu werden. Zusätzlich wird
der Vorgang relativ komplex und bringt eine vergleichsweise große Anzahl
an Verarbeitungsschritten mit sich.
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Vorhergehende
Patentanmeldungen, die mehr oder weniger die Technologie des Dekorierens spritzgegossener
Produkte oder Gegenstände,
die damit vergleichbar sind, sind reichlich vorhanden. Dem Anmelder
sind zum Prioritätszeitpunkt
dieser Patentanmeldung
DE 196
10 687 ,
DE 297 01 125 , US-A-3
363 039, US-A-4 330 578, EP-A-0 633 585, EP-A-0 031 525, WO 82/03713,
EP 0 199 708 ,
EP 0383364 ,
EP 0 430 310 ,
US 4 275 116 ,
US 4 717 615 ,
US 4 837 072 ,
US 4 994 224 ,
US 5 053 260 ,
US 5 714 231 ,
US 5 5 795 527 und
US 5 800 759 bekannt.
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Die
Druckschrift
DE 196
10 687 A offenbart ein spritzgegossenes Produkt, umfassend
eine erste spritzgegossene Schicht mit einer äußeren Fläche und einer inneren Fläche, von
denen die äußere Fläche in Richtung
einer Vorderseite des spritzgegossenen Produkts gerichtet ist, eine
Folie, die an der ersten spritzgegossenen Schicht angebracht ist,
wobei die Folie eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist,
und mindestens ein Muster auf der Folie, wobei die Folie an der
inneren Fläche
der ersten spritzgegossenen Schicht angebracht ist.
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Es
ist einer Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen des dekorierten spritzgegossenen Produkts bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
mit dem Verfahren erreicht, wie in Anspruch 1 definiert.
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Besondere
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die
Erfindung stellt eine spritzgegossene Schicht auf der Außenseite
der dekorierten Folie bereit, die den Einsatz in dem Spritzgussverfahren
bildet, entweder durch Spritzgießen auf die Folie oder durch
Spritzgießen
des Produkts in mindestens zwei spritzgegossenen Schichten, so dass
die dekorativen Muster und deren Trägerfolie zwischen die Schichten eingesetzt
werden, bevor die letztere davon spritzgegossen wird.
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Das
spritzgegossene Produkt umfasst:
- – eine erste
spritzgegossene Schicht mit einer äußeren Fläche und einer inneren Fläche, von
denen die äußere Fläche in Richtung
einer Vorderseite des spritzgegossenen Produkts gerichtet ist;
- – eine
Folie, angebracht an der ersten spritzgegossenen Schicht, wobei
die Folie eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; und
- – mindestens
ein Muster auf der Folie.
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Das
Produkt umfasst weiter eine zweite spritzgegossene Schicht, und
dass die spritzgegossene Schicht, die Folie und die zweite spritzgegossene
Schicht in dieser Reihenfolge eine integrale bzw. einstückige Struktur
bilden, in der sich die erste Seite der Folie nahe der inneren Fläche der
ersten spritzgegossenen Schicht befindet, und sich die zweite spritzgegossene
Schicht nahe der zweiten Seite der Folie befindet.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines spritzgegossenen
Produkts, umfassend die Schritte:
- – Herstellen
eines Musters auf einer Folie;
- – Spritzgießen einer
ersten spritzgegossenen Schicht; und
- – Platzieren
der Folie nahe der ersten spritzgegossenen Schicht.
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Das
Verfahren ist gekennzeichnet dadurch, dass es die Schritte umfasst:
- – Vorformen
der Folie zu einer dreidimensionalen Gestalt, bevor die Folie in
der Form platziert wird; und
- – Spritzgießen einer
zweiten spritzgegossenen Schicht auf die Entität umfassend die erste spritzgegossene
Schicht und die Folie, so dass die erste spritzgegossene Schicht,
die Folie und die zweite spritzgegossene Schicht in dieser Reihenfolge
eine integrale Schichtstruktur bilden, in der sich die erste Seite
der Folie nahe einer inneren Fläche
der ersten spritzgegossenen Schicht befindet, und sich die zweite
spritzgegossene Schicht nahe einer zweiten Seite der Folie befindet.
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Eine
spritzgegossene Kunststoffschicht an der äußersten Oberfläche des
spritzgegossenen Produkts bietet eine exzellente Widerstandsfähigkeit
gegen Abrieb und Beschädigungen,
die aus äußeren Schlägen bzw.
Stößen hervorrühren, zumindest
im Vergleich mit der bescheidenen Widerstandsfähigkeit einer Einsatzfolie,
die aus Polycarbonat hergestellt ist. Wenn die äußerste Schicht zusätzlich zumindest teilweise
für elektromagnetische
Strahlung bei den Wellenlängen
des sichtbaren Lichts transparent ist, können Dekorationen oder andere
Muster, die sich innen befinden, von der Außenseite aus betrachtet werden.
Eine weitere spritzgegossene Kunststoffschicht unterhalb der Muster
kann für
eine Vielzahl von Zwecken dienen, die von struktureller Verstärkung bis
dazu reichen, der visuellen Erscheinung der Dekoration eine Tiefe
zu verleihen.
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Gemäß einem
ersten Modus wird die (zumindest teilweise) transparente äußerste Schicht
zuerst spritzgegossen, ohne den dekorativen Einsatz, der von der
Erfindung beabsichtigt ist, schon in dieser Phase in der Form zu
platzieren. Der vorgeformte Einsatz wird dann gegen die innere Fläche der
bereit spritzgegossenen transparenten Schicht platziert, und andere
Schichten von Kunststoff werden auf die innere Fläche der
so gebildeten Struktur spritzgegossen, so dass in dem endgültigen Produkt
der Einsatz zwischen den spritzgegossenen Schichten bleibt.
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Um
die gedruckten Muster auf der Einsatzschicht von der Erosion des
fließenden
Polymerharzes während
dem zweiten Spritzguss-Schritt zu schützen, ist es angeraten, eine
nicht bedruckte Fläche
als die zu haben, die gegen die Schicht des zweiten Schritts kommt.
Dies wird am einfachsten erreicht, indem eine einzelne Einsatzfolie
verwendet wird, die auf nur einer Seite bedruckt ist, so dass die bedruckte
Seite gegen die spritzgegossene Schicht des ersten Schritts kommt.
Jedoch schließt
die Erfindung nicht die Verwendung von mehrschichtigen laminierten
Einsätzen
aus, bei denen Muster auf mehreren Oberflächen vorhanden sind, wobei
aber die innerste Fläche
nicht bedruckt ist, so dass die innerste Schicht als eine schützenden
Schicht wirkt. Es ist auch nicht vollständig ausgeschlossen, Muster
auf der Oberfläche
zu haben, die gegen die spritzgegossene Schicht des zweiten Schritts
kommt, vorausgesetzt, dass das Problem einer Stabilität gegen
geschmolzenes Polymerharz gelöst
werden kann, z.B. durch die Verwendung einer speziellen Tinte, welche die
erforderliche Stabilität
aufweist.
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Gemäß einem
zweiten Modus wird der dekorative Einsatz zuerst hergestellt und
in die Spritzform gegen den Innenteil oder Kern der Form angeordnet. Die
(zumindest teilweise) transparente äußerste Schicht wird dann auf
die Folie spritzgegossen, wobei der Richtungsbezogene Ausdruck „auf" bedeutet, dass die
spritzgegossene Schicht die beabsichtige äußere Oberfläche des endgültigen Produkts
wird.
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Zusätzlich zu
rein ästhetischer
Dekoration kann die Erfindung für
viele andere Zwecke verwendet werden. Das „dekorative" Muster das als Folge bzw.
Ergebnis einer Verwendung von mindestens dem ersten Aspekt der Erfindung
wirklich in dem Hauptteil-Material eines spritzgegossenen Produkts eingeschlossen
ist, ist sehr gut gegen nicht autorisierte Manipulation geschützt, was
bedeutet, dass ein geeignet ausgelegtes Muster als eine Art von
Authentizitäts-Zertifikat des Produkts
dienen kann. Für ähnliche
Zwecke kann das Muster spezifische Eigenschaften aufweisen, die
nur unter ultraviolettem Licht oder anderen außergewöhnlichen Umweltbedingungen
sichtbar sind. Wenn Teile eines Geräts bzw. einer Vorrichtung,
die innerhalb einer spritzgegossenen Abdeckung bzw. Hülle gelegen
ist, für
eine visuelle Beobachtung dauerhaft sichtbar sein soll, während andere
Teile versteckt sein sollen, kann eine Musterschicht verwendet werden,
um die Teile der letzteren Art außerhalb der Sicht zu halten.
Wenn das „dekorative" Muster elektrisch
leitfähig
ist, kann es sogar als ein Teil der elektromagnetischen Abschirmung
der inneren Komponenten verwendet werden.
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Zusätzlich zu
dem bedruckten Folieneinsatz kann auch der Hauptteil der spritzgegossenen Schicht(en)
verwendet werden, um eine Rolle bei dem dekorativen Effekt zu spielen.
Zum Beispiel können
Färbemittel,
metallische Späne
oder fluoreszierende oder phosphoreszierende Farbstoffe in das Polymerharz
gemischt werden, so dass sie den/dem spritzgegossenen Teil(en) eine
bestimmte vorteilhafte visuelle Erscheinung verleihen. Da die äußerste Schicht
viel besser sichtbar ist als die innere(n) Schicht(en), kann/können ihr(e)
Material(ien) und Eigenschaft(en) für gute visuelle Eigenschaften
optimiert werden. In den Produkten gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
muss die innerste Schicht für den
Benutzer überhaupt
nicht sichtbar sein, oder zumindest ist sie viel weniger sichtbar
als die äußerste Schicht.
Daher kann/können
ihr(e) Material(ien) und Eigenschaft(en) für einige andere Faktoren optimiert werden,
wie strukturelle Steifigkeit und/oder einer Leichtigkeit, ihre Innenseite
für die
mechanische Anbringung der inneren Teile der Vorrichtung anzupassen.
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Die
neuen Merkmale, die als Eigenschaft der Erfindung angesehen werden,
werden insbesondere in den angefügten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung selbst aber, sowohl in Bezug auf ihre Konstruktion
als auch ihr Betriebsverfahren, zusammen mit zusätzlichen Aufgaben und Vorteilen
davon, werden am besten aus der folgenden Beschreibung von spezifischen
Ausführungsformen
verständlich
werden, wenn sie in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung gelesen
werden.
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1 stellt
die Herstellung eines dekorierten spritzgegossenen Produkts gemäß dem Stand
der Technik dar;
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2 stellt
die Herstellung eines anderen dekorierten spritzgegossenen Produkts
gemäß dem Stand
der Technik dar;
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3 stellt
die Herstellung eines anderen dekorierten spritzgegossenen Produkts
gemäß dem Stand
der Technik dar;
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4 stellt
die Herstellung eines anderen dekorierten spritzgegossenen Produkts
gemäß dem Stand
der Technik dar;
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5 stellt
das Prinzip der vorliegenden Erfindung dar;
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6 stellt
ein Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar;
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7 stellt
eine Variation des Prinzips von 5 dar;
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8 stellt
eine andere Variation des Prinzips von 5 dar; und
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9 stellt
eine Variation des Prinzips von 5 dar.
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1 bis 4 wurden
vorstehend in Verbindung mit der Beschreibung des Stands der Technik
beschrieben, daher ist die folgende Beschreibung der Erfindung und
ihrer vorteilhaften Ausführungsformen
auf die 5 bis 9 gerichtet.
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In 5,
die alle Teile schematisch im Querschnitt zeigt, wird eine Folie 501 als
der Träger
des dekorativen Musters 502 bereitgestellt. Sowohl der Ausdruck „dekorativ" als auch der Ausdruck „Muster" sollten in breitem
Sinn verstanden werden, da die grafischen Objekte, die von der Folie 501 getragen werden,
für eine
Vielzahl von Zwecken dienen können,
zusätzlich
dazu, einfach nur ästhetisch
dekorativ zu sein, und sie können
verschiedene Objektarten einschließen, einschließend aber
nicht beschränkt auf
Linien und zweidimensionale Formen, Bitmaps, Farbtöne und Hintergrundfarben,
alphanumerische Zeichen, fotografische Bilder und Bereiche, die
verschiedene Grade an Reflexivität
oder Transparenz aufweisen. Alle Arten von Folien, von denen bekannt ist,
dass sie beim Dekorieren in der Form anwendbar sind, können als
die Folie 501 verwendet werden; typischerweise besteht
die Folie aus einer oder mehreren Schichten von Polycarbonat-Film.
Die Folie 501 selber kann eine Grund- (undurchsichtige
oder lichtdurchlässige)
Farbe aufweisen, oder sie kann vollständig transparent sein. Sie
kann auch aus einigen verschieden gefärbten Bereichen oder Stücken bestehen.
Die Folie 501 muss nicht kontinuierlich sein, obwohl ein
bestimmtes Maß an
Kontinuität
vorteilhaft ist im Bezug auf automatisierte Massenherstellung. Die
Folie 501 kann Öffnungen
dort hindurch umfassen.
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Ein
erster spritzgegossener Teil 503 wird auch bereitgestellt.
Dieser Teil soll eine äußere Schicht
des Endprodukts bilden, und gemäß der Erfindung
ist er zumindest teilweise transparent oder lichtdurchlässig für sichtbares
Licht. Im Folgenden bezeichnen wir den ersten spritzgegossenen Teil 503 kurz
als die äußere Schicht.
Die äußere Schicht 503 kann
eine Grund- (undurchsichtige oder lichtdurchlässige) Farbe aufweisen oder
sie kann vollständig transparent
sein. Sie kann auch aus einigen verschieden gefärbten Bereichen oder Stücken bestehen,
und Effektmaterialien so wie Metallspäne oder Farben können in
das Polymerharz gemischt sein, aus denen die äußere Schicht 503 spritzgegossen wird,
um ihr eine bestimmte Erscheinung zu verleihen. Die Effektmateralien
können
dynamisch veränderbare
Eigenschaften aufweisen, so wie einen sich gemäß einer ultravioletten Strahlung,
die auf das Material einfällt, ändernden
Ton oder ein fluoreszierendes Leuchten im Dunkeln. Die äußere Schicht 503 muss
nicht kontinuierlich sein und sie kann Öffnungen dort hindurch aufweisen.
Die Folie 501 mit ihren Mustern 502 wird vorgeformt,
um der Form der inneren Fläche
der äußeren Schicht 503 zu
entsprechen bzw. angepasst zu sein. Die vorgeformte Folie 501 wird
gegen die innere Fläche
der äußeren Schicht 503 am
vorteilhaftesten so platziert, dass eine nicht gemusterte Oberfläche der
Folie die ist, die auf der inneren Oberfläche der Kombination erreichbar
bzw. zugänglich
bleibt.
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Eine
zweiter spritzgegossener Teil 504, auch kurz als die innere
Schicht bekannt, wird auf die innere Fläche der Kombination bestehend
aus der äußeren Schicht 503 und
der gemusterten, vorgeformten Folie 501 spritzgegossen,
so dass die innere Schicht 504 zumindest teilweise die
Folie 501 zwischen der äußeren und
der inneren Schicht einschließt.
Die Funktionen der inneren Schicht 504 in der kombinierten
Struktur sind allgemein körperlich
und funktional anstelle von ästhetisch
oder dekorativ, obwohl sie auch daran teilhaben können, die äußere Erscheinung
des Endprodukts zu erzeugen. Die körperliche und funktionale Natur
der inneren Schicht 504 ist so zu interpretieren, als dass
sie der kombinierten Struktur mechanische Unterstützung und
Festigkeit bereitstellt und als Mittel dient, um die Struktur, die
am wahrscheinlichsten einer äußere Hülle oder
die sichtbare Seite eines elektronischen Vorrichtung ist, an den
inneren Komponenten der betreffenden Vorrichtung anzubringen. Andere
Teile so wie Lichtführungen,
Verschluss- (latch) und Scharniermechanismen oder Teile davon und
mit Gewinde versehene Muttern können
in der inneren Schicht 504 als Einsatz angeordnet werden,
und/oder die innere Schicht kann Abschnitte umfassen, die als Halter
für solche
anderen Teile dienen. Die innere Schicht 504 kann auch
eine Grund- (undurchsichtige oder lichtdurchlässige) Farbe aufweisen, oder
sie kann vollständig
transparent sein. Sie kann auch aus einigen verschieden gefärbten Bereichen
oder Stücken
bestehen, und im Falle, dass sie eine Rolle beim Dekorieren des
Endprodukts spielt, können
Effektmaterialien so wie Metallspäne oder Farben in das Polymerharz
gemischt werden, aus dem die innere Schicht 504 spritzgegossen
wird. Die innere Schicht 504 muss nicht kontinuierlich
sein und sie kann Öffnungen
dort hindurch aufweisen.
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Was
von der Außenseite
des Endprodukts sichtbar ist, hängt
von den optischen Eigenschaften der äußeren und der inneren Schicht(en)
und der gemusterten Folie ab. Eine der grundlegenden Herangehensweisen
beim Anwenden der Erfindung ist eine solche, bei der die innere
Schicht 504 auf der Außenseite überhaupt
nicht sichtbar ist. Dies wird am einfachsten erreicht, indem eine
transparente oder lichtdurchlässige äußere Schicht 503 und
eine undurchsichtige Folie verwendet werden, deren Undurchsichtigkeit
entweder daher rührt,
dass das Folienmaterial 501 undurchsichtig ist, oder dass
das Folienmaterial von einem kontinuierlichen, undurchsichtigen
Muster 502 bedeckt ist, oder von beidem. Eine andere Herangehensweise
ist es, die Farbe der inneren Schicht 504 als die Hintergrundfarbe
für das
Endprodukt zu verwenden und teilweise transparente oder undurchsichtige äußere Schichten 503 und
Folien 501, 502 zu verwenden, so dass die Hintergrundfarbe
an den Orten sichtbar ist, an deren kein undurchsichtiges Muster
in der äußeren Schicht
oder Folie vorhanden ist. Zahlreiche alternative Herangehensweisen
können
aus der Verwendung von mehrfarbigen inneren und äußeren Schichten abgeleitet
werden, Perforationen in einer oder mehreren der Schichten und der Folie
und ähnlichen
Variationen um die grundlegende strukturelle Idee.
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Aus
Gründen
der grafischen Klarheit der angefügten Zeichnung erscheinen Muster 502 nur
auf der flachen oberen Fläche
der Struktur von 5. Es ist jedoch klar, dass
die Erfindung der Anordnung der Muster auf irgendwelchen Oberflächen des
spritzgegossenen Produkts keine Beschränkungen auferlegt. In der Tat
ist es ein bekannter Hauptvorteil von Dekorieren in der Form, dass
die Muster an beliebigen Orten des dreidimensionalen Endprodukts
angeordnet werden können.
Auch aus Gründen
der grafischen Klarheit erscheinen nur die äußere und die innere Schicht
in 5 so, als dass sie gleiche Dicke über die
Schicht aufweisen, was keine Voraussetzung ist, die einer Anwendung
der Erfindung auferlegt werden soll. Einer der visuellen Effekte,
die durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, kann
sehr gut ein solcher sein, bei dem die äußere Schicht 503 deutlich
in der Dicke variiert, so dass die gemusterte Folie 501 der
gesamten äußeren Oberfläche des
Endprodukts an einigen Orten viel näher ist als an anderen Orten.
Ein Kombinieren dieses Effekts mit einer vergleichsweise stark tönenden (heavy
shading) Tinte in dem Material der äußeren Schicht 503 erzeugt
einen interessanten Effekt, bei dem die Muster 502, die
auf die Folie 501 gedruckt sind, erscheinen als ob sie
eine dritte Dimension gewinnen. Die variierende Dicke der äußeren Schicht 503 kann
auch verwendet werden, um einen Linseneffekt bereitzustellen, bei
dem ein Detail der gemusterten Folie 501 einem Betrachter
mit vergrößerter oder
verringerter Größe erscheint.
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Einer
der Effekte der Folie 501 ist es, die Kunststoffmaterialien
der äußeren und
inneren Schicht von einander isoliert zu halten. Dies kann insbesondere
vorteilhaft sein, wenn die innere und die äußere Schicht aus so unterschiedlichen
Qualitäten von
Kunststoff hergestellt sind, dass ein Zusammenbringen davon schädliche Effekte
bewirken würde,
so wie eine Diffusion von Farbsubstanzen von einer Schicht in eine
andere. Die Folie kann auch in der gleichen Weise arbeiten, wie
der interne Polymerfilm von laminierten Glassstrukturen, was die
mechanische Festigkeit der gesamten Struktur verbessert. Wenn die
Folie, Muster oder Teile davon elektrisch leitfähig sind, können sie auch als ein Teil
einer elektromagnetischen Abschirmung für die elektronischen Komponenten
dienen, welche die Struktur bestehend aus den Schichten und der
Folie bedecken soll. Wenn die innere und die äußere Schicht transparent oder
lichtdurchlässig
sind, aber eine bestimmte Komponente oder anderer Teil innerhalb
der Struktur bestehend aus den Schichten und der Folie vor nicht autorisierter
visueller Prüfung
versteckt werden soll, kann ein undurchsichtiger Teil in der Folie
verwendet werden, um den Ort dieser Komponente oder eines anderen
Teils zu bedecken.
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6 stellt
ein Verfahren dar, um das in der Form dekorierte Produkt herzustellen,
das in 5 gezeigt ist. In Schritt 601 wird eine
Grundfolie bereitgestellt, die als die Träger-, Binde- und Schutz-Struktur
der gemusterten Folie dienen soll. Um den Musterschritt vorzubereiten,
können
vorbereitende Schritte erforderlich sein, von denen zwei Beispiel
in 6 gezeigt sind: In Schritt 602 werden
andere Folien bereitgestellt, die, oder von denen Teile, an der Grundfolie
angebracht werden sollen, um die Musterung zu erzeugen, und in Schritt 603 werden
die Druckraster (printing screens) bereitgestellt, durch welche
die Muster auf die Grundfolie siebgedruckt werden sollen, ebenso
wie geeignete Tinten. Die Erfindung beschränkt die Anzahl und Natur solcher
vorbereitenden Schritte nicht. Der Musterungsschritt ist allgemein
als Schritt 604 gezeigt. Er kann irgendwelche Formen von
Musterung umfassen, einschließlich aber
nicht beschränkt
auf Siebdruck, Offsetdruck, digitales Drucken, Ätzen, holografische Bilderzeugung, Färben, Sputtern
bzw. Bedampfen, Metallisieren, Perforieren, Kleben und Platzieren
von Aufklebern auf der Grundfolie. Auch exotischere Vorgänge so wie
das Anbringen von Lichtführungen,
Widerständen
oder anderen elektronischen Komponenten auf die Folienstruktur gelten
als Musterung.
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Nach
dem Musterungsschritt kommt der Vorform-Schritt 605, bei
dem die gemusterte Folie vorgeformt wird, um der Innenseite der äußeren spritzgegossenen
Schicht zu entsprechen. Dieser Schritt gehört zu der normalen bekannten
Form des Dekorierens in der Form. Die Erfindung beschränkt nicht
die Auswahl des Vorform-Verfahrens. In Verbindung mit, oder ebenso
gut separat von dem Vorform-Schritt ist es möglich, das Stück von Folie
so zu schneiden und anzupassen, dass es zu einem einzelnen Werkstück wird,
wie durch Schritt 606 dargestellt. Es ist nicht obligatorisch,
die Folie in dieser Phase überhaupt
zu schneiden und anzupassen, wenn die Herstellungsvorrichtung es
ermöglicht,
kontinuierliche Folie in den Formungsschritt zu führen. Die
Handhabung eines kontinuierlichen Folienstreifens ist manchmal vorteilhafter
aus der Sicht der Massenproduktion als separat geschnittene Stücke von
vorgeformter Folie in den Formen zu platzieren.
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Um
die äußere Schicht
der Formung herzustellen, ist eine Form in Schritt 607 geschlossen
worden und Polymerharz ist in die Form bei Schritt 608 eingespritzt
worden. Die Qualität
des Harzes und der Satz von Formungsparametern, die in Schritt 608 zu verwenden
sind, sind am vorteilhaftesten ausgewählt worden, um geforderte Kriterien
guter Transparenz oder Lichtdurchlässigkeit, angenehmen Anfühlens und
visueller Erscheinung ausgewählt
worden. In Schritt 609 wird die Form geöffnet. Was als nächstes passiert,
hängt von
der Formungstechnologie ab, die verwendet wird. Es ist möglich, die
neu spritzgegossene äußere Schicht
ganz aus der Form zu entfernen und sie in einer anderen, vollständig separaten
Form zu platzieren, wo die Folie und die innere Schicht dazu hinzugefügt werden.
Jedoch ist ein unnötiges Auswerfen
von Werkstücken
aus Formen zu vermeiden, wenn die Qualität der Formung gut sein soll: zum
Prioritätsdatum
dieser Patentanmeldung wird es als vorteilhafter betrachtet, die
Form in Schritt 609 zu öffnen,
so dass die neu spritzgegossene äußere Schicht
in einem Teil der Form verbleibt, und den/die anderen Teil(e) der
Form zu ändern
oder anzupassen, um das Spritzgießen der inneren Schicht vorzubereiten.
Die Oberfläche
der äußeren Schicht,
auf die die Folie aufgebracht werden soll, muss natürlich freigelegt
werden, wenn die Form geöffnet
wird.
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In
Schritt 610 wird die gemusterte, vorgeformte und möglicherweise
auch geschnittene und angepasste Folie in der Form und gegen die
geeignete Oberfläche
der äußeren Schicht
platziert. In Schritt 611 wird die Form geschlossen und
in Schritt 612 wird mehr Polymerharz in die Form eingespritzt,
um die innere Schicht herzustellen und die äußere Schicht, die Folie und
die innere Schicht zu einer integrierten Struktur zu vereinigen.
Die Qualität
des Harzes und der Satz von Formungsparametern, die in Schritt 612 verwendet
werden sollen, können
entweder die gleichen oder verschieden sein von denen, die in Schritt 608 verwendet
wurden. Die Verwendung verschiedener Qualitäten von Harz und/oder verschiedener
Formungsparameter ermöglichen
es dem Hersteller, den zweiten Spritzguss-Schritt zu optimieren,
um Kriterien von z.B. guter struktureller Steifigkeit zu erfüllen, anstelle
von feinen äußeren Merkmalen
bzw. Strukturen. In Schritt 613 wird die Form geöffnet, und
in Schritt 614 wird das fertig gestellt Produkt aus der
Form ausgeworfen. Oberflächenbehandlungs-
und verschiedene Anpassungs- und Erweiterungs-Schritte können danach in bekannten Spritzguss-Vorgängen folgen.
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Die
Erfindung deckt auch solche Strukturen und Verfahren ab, bei denen
mehr Folienschichten als eine oder mehr als zwei spritzgegossene
Schichten verwendet werden. 7 stellt
schematisch die Herstellung eines spritzgegossenen Produkts dar,
für das
zuerst zwei Folien 701 und 702 zusammenlaminiert
werden. Mindestens eine Oberfläche
von mindestens einer der Folien umfasst Muster 703. Nach dem
Zusammenlaminieren der Folien oder in Verbindung damit wird die
Folienstruktur vorgeformt. Eine äußere Schicht 704 wird
durch Spritzgießen
hergestellt, und die vorgeformte Struktur wird an der inneren Fläche der äußeren Schicht
angebracht. Schließlich
wird eine innere Schicht 705 an die Innenseite des gesamten
Pakets spritzgegossen.
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8 stellt
schematisch die Herstellung eines spritzgegossenen Produkts dar,
für das
eine erste Folie 801 mit Mustern 802 auf einer
Seite bereitgestellt wird. Die gemusterte erste Folie 801 wird
vorgeformt, und eine äußere Schicht 803 wird
spritzgegossen. Die vorgeformte, gemusterte Folie 801 wird
mit der gemusterten Seite zuerst gegen die innere Fläche der äußeren Schicht 803 platziert,
und eine Zwischenschicht 804 wird auf die Innenseite der
kombinierten äußeren Schicht 803 und
Folie 801 spritzgegossen. Eine zweite Folie 805 wird
mit Mustern auf ihrer einen Seite versehen. Die gemusterte zweite Folie 805 wird
vorgeformt und mit der gemusterten Seite zuerst gegen die innere
Fläche
der Kombination bestehend aus der äußeren Schicht 803,
der ersten Folie 801 und der Zwischenschicht 804 platziert. Schließlich wird
eine innere Schicht 807 an die Innenseite des gesamten
Pakets spritzgegossen. In dem Endprodukt sind drei spritzgegossene
Schichten vorhanden, voneinander durch die gemusterten Folien getrennt.
Wenn alle Muster für
eine äußere visuelle Betrachtung
sichtbar sein sollen, müssen
zumindest die äußere und
die Zwischenschichten zumindest teilweise transparent oder lichtdurchlässig sein.
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Bis
hierher hat die Hauptbetonung der vorstehenden Besprechung auf der
Anwendung der Erfindung für
dekorative Zwecke gelegen, was bedeutet, dass die äußere(n)
Schicht(en) zumindest teilweise transparent oder lichtdurchlässig sein
müssen.
Jedoch ist es auch möglich,
eine Ausführungsform
der Erfindung zu präsentieren,
bei der mindestens eines der Muster auf der gemusterten Folie dazu
gedacht ist, als ein geheimer Sicherheitscode zu dienen, dessen
Vorhandensein in einem spritzgegossenen Produkt nur durch die Verwendung
spezifischer Ausrüstung überprüft werden
kann. Zum Beispiel kann das geheime Sicherheitscodemuster aus einer
dünnen Metallschicht
bestehen, die aufgedampft bzw. gesputtert oder anderweitig auf einer
Oberfläche
der Folie erzeugt wird. An dem Ort des geheimen Sicherheitscodes
befindet sich mindestens eine strukturelle Schicht auf jeder Seite
des geheimen Sicherheitscodes, die undurchsichtig genug ist, um
den geheimen Sicherheitscode vor visueller Betrachtung unter normalen
Bedingungen zu verbergen. Diese Schichten sind jedoch durchlässig für Röntgenstrahlen
oder andere geeignete energetische elektromagnetische Strahlung,
die durch die anderen undurchsichtigen Schichten dringt, aber den
Sicherheitscode nicht durchdringt oder zumindest deutlich durch
dessen Material abgeschwächt
wird. Unter normalen Bedingungen ist es daher unmöglich festzustellen,
ob das spritzgegossenen Produkt den geheimen Sicherheitscode enthält oder
nicht, während
die Frage leicht gelöst
wird, indem das Produkt in einer Durchleuchtungsvorrichtung platziert
wird, welche die geeignete energetische elektromagnetische Strahlung
einsetzt.
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9 ist
ein vergrößertes Querschnittsdiagramm
eines Teils eines spritzgegossenen Produkts gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung. Hier ist das Merkmal des geheimen Sicherheitscodes
mit der dekorativen Verwendung der Erfindung verknüpft. Das
Produkt umfasst eine spritzgegossene äußere Schicht 901,
eine Folie 902 und eine spritzgegossene innere Schicht 903,
von denen nur die äußere Schicht 901 für sichtbares
Licht transparent oder lichtdurchlässig ist. Auf der äußeren Oberfläche der Folie 902 befinden
sich dekorative Muster 904, die durch die transparente
oder lichtdurchlässige
Schicht 901 sichtbar sein sollen. Jedoch befindet sich
entweder an dem gleichen Ort oder zumindest teilweise an einem anderen
Ort der Folie und auf der Innenseite davon ein geheimes Sicherheitscodemuster 905,
das vor normaler visueller Betrachtung verborgen ist, da die undurchsichtige
Folie 902 es von der Außenseite und die undurchsichtige
innere Schicht 903 von der Innenseite verbirgt. Das geheime
Sicherheitscodemuster 905 ist nur in einer Durchleuchtungsvorrichtung
sichtbar, welche das Produkt mit einer anderen elektromagnetischen
Strahlung als sichtbares Licht beleuchtet, wobei für diese
andere elektromagnetische Strahlung die äußere Schicht 901,
die dekorativen Muster 904, die Folie 902 und
die innere Schicht 903 transparent oder lichtdurchlässig sind,
das geheime Sicherheitscodemuster 905 aber nicht. Wenn das
geheime Sicherheitscodemuster 905 aus Metall hergestellt
ist und nicht aus Drucktinte, ist es kein Problem, es gegen die
innere Schicht zu platzieren, da Materialien wie Metall viel widerstandsfähiger sind gegen
die Erosion geschmolzenen Polymerharzes als Drucktinten.
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Wenn
die Erfindung nur angewendet wird, um geheime Sicherheitscodes herzustellen,
ist es nicht erforderlich, überhaupt
transparente Schichten zu verwenden. In der einfachsten von solchen
Ausführungsformen
wird das spritzgegossene Produkt hergestellt wie vorstehend in Verbindung
mit 5 und 6 beschrieben worden ist, mit
der Ausnahme, dass alle verwendeten Polymerharze für sichtbares
Licht undurchsichtig sind.
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10 stellt
schematisch die Herstellung eines spritzgegossenen Produkts dar,
für das
eine einzelne Folie 1001 bereitgestellt wird, die Muster 1002 auf
mindestens einer Oberfläche
davon umfasst. Die Folie wird vorgeformt und in einer Form platziert,
wo eine Schicht von (bevorzugt) zumindest teilweise transparentem
oder lichtdurchlässigem
Material auf die gemusterte Folie 1001 spritzgegossen wird,
um eine äußere Oberfläche 1003 des
spritzgegossenen Produkts zu bilden. 11 stellt
schematisch einen ähnlichen
Vorgang dar, bei dem Unterschied in der Tatsache liegt, dass die
Muster 1102 auf die Innenseite der Folie 1101 platziert
werden, anstelle der Seite, die gegen die spritzgegossene oberste
Schicht 1103 kommt. Der Vorteil des Vorgangs von 11 ist die
bessere Widerstandsfähigkeit
der Muster 1102 gegen die Bedingungen, die während dem
Spritzguss-Schritt auftreten.
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Ein
Verfahren zum Herstellen der spritzgegossenen Strukturen von 10 und 11 wird einfach
erzeugt durch geringfügiges
Modifizieren des Verfahrens von 6. Die Modifikation
schließt
das Weglassen der Schritte 607, 608 und 609 ein,
und das Anordnen des Harzeinspritzschrittes 612 so, dass
Harz auf der Folie anstatt von unterhalb eingespritzt wird, wie
vorstehend beschrieben wurde.
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Die
beispielhaften Ausführungsformen
der Erfindung, die in dieser Patentanmeldung vorgestellt werden,
sind nicht dazu beabsichtigt, der Anwendbarkeit der Ansprüche Beschränkungen
aufzuerlegen. Das Verb „umfassen" wird in dieser Patentanmeldung
als eine offene Beschränkung
verwendet, die das Vorhandensein auch von nicht angegebenen Merkmalen
nicht ausschließt.