DE102006008077B3

DE102006008077B3 - Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen mit lackierter Oberfläche

Info

Publication number: DE102006008077B3
Application number: DE102006008077A
Authority: DE
Inventors: Frank Barlog
Original assignee: BARLOG plastics GmbH
Current assignee: BARLOG plastics GmbH
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2026-02-23
Also published as: ATE410243T1; DE502007000147D1; EP1825930B1; EP1825930A1

Abstract

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. Erfindungsgemäß wird als thermoplastische Formmasse eine magnetisierbare Polymerzusammensetzung eingesetzt und die Formmasse wird während oder nach der Formung des Kunststoffteiles bereichsweise durch Anlegen eines Magnetfeldes magnetisiert und in einem nachfolgenden Schritt wird ein magnetisch orientierbare Partikel enthaltender Lack zur Ausbildung der Lackschicht auf die Oberfläche des geformten Kunststoffteiles aufgebracht. Auf diese Weise können neuartige Effektlackierungen z.B. für Mobiltelefongehäuse erzeugt werden.

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.
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 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.
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.
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.
Zum besseren Verständnis des im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Kunststoffteiles zeigen die 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 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 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 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.

Claims

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.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung ein Trägermaterial auf Basis amorpher Kunststoffe, wie Polycarbonat oder Acrylnitril/Butadien/Styrol enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung ein Trägermaterial auf Basis teilkristalliner Kunststoffe, wie Polyamid oder Polypropylen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbare Polymerzusammensetzung Ferritpartikel in einer Menge von 5 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Trägermaterial enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 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 werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ferritpartikel eine Remanenz von 155 bis 180 mT und eine intrinsische Koerzivität von 155 bis 250 kA/m aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffteil (1) nach dem Aufbringen und Trocknen der Lackschicht (10) entmagnetisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen des Kunststoffteiles (1) im Extrusions- oder Spritzgussverfahren durchgeführt wird.
Verwendung eines nach den vorangehenden Ansprüchen hergestellten Kunststoffteiles (1) als Dekorteil für ein Maschinen- oder Apparategehäuse, insbesondere ein Gehäuse eines Mobiltelefons.