DE102009050254A1

DE102009050254A1 - Bedruckung von Spritzgussprodukten und/oder -bauteilen

Info

Publication number: DE102009050254A1
Application number: DE200910050254
Authority: DE
Inventors: Rolf-Thorsten Striebich; Michael Fasold
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-12

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bedrucken von in einer Spritzgussform durch Einspritzen eines Polymerwerkstoffes ausformbaren polymeren Spritzgussprodukten oder -bauteilen mit einer gewünschten Bedruckung durch Einbringen einer der gewünschten Bedruckung entsprechenden Kippfarbschicht auf die Innenseite der Spritzgussform vor dem Einspritzen des Polymerwerkstoffes vorgestellt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bedrucken von in einer Spritzgussform durch Einspritzen eines Polymerwerkstoffes ausformbaren polymeren Spritzgussprodukten oder -bauteilen mit einer gewünschten Bedruckung.
Stand der Technik
Hersteller unterschiedlichster Produkte stehen heute immer häufiger der Situation gegenüber, dass ihre Produkte nachgeahmt oder gefälscht werden. Fälschungen von Produkten stellen dabei für den Hersteller nicht nur einen mitunter beträchtlichen wirtschaftlichen Schaden dar. Vielmehr kann es bei unerkannten Nachahmungen minderer Qualität zu technischem Versagen und damit Ansehensverlusten der Marke oder gar zu Unfällen kommen. Produktimitation mit fehlerhaften Bauteilen oder falschen Inhaltsstoffen können damit eine Gefahr für Leib und Leben darstellen. Es besteht daher ein hohes Interesse der Hersteller, Originalprodukte im Hinblick auf ihre Originalität zu kennzeichnen. Auf diese Weise kann gegenüber einem Kunden vermittelt werden, dass er das tatsächlich gewünschte Produkt als Original und damit in der erwarteten Qualität erhält.
Ein weiteres Problem für Hersteller ist der Graumarkthandel. Hierunter ist der Handel mit Originalartikeln über nicht vorgesehene Vertriebswege zu verstehen. Auch hierbei kann den Hersteller beträchtlicher wirtschaftlicher Schaden treffen. Durch geeignete Sicherheitsmerkmale wie Seriennummern und deren Kontrollen wird es dem Hersteller ermöglicht, Produkte auf Stückebene zu identifizieren. Er kann dann prüfen, ob ein Produkt über den vorgesehenen Vertriebsweg an den Kunden gelangt ist oder sich im vorgesehenen Vertriebsweg befindet, und damit Graumarkthandel aufdecken und unterbinden.
Eine Produktidentifikation ist derzeit hauptsächlich optisch, z. B. über Barcode, oder funktechnisch über die sogenannte RFID-Technik (radio frequency identification) realisierbar. Hierbei erzeugt ein Lesegerät ein hochfrequentes elektromagnetisches Wechselfeld, das von der Antenne des RFID-Transponders empfangen wird. In der Antennenspule entsteht, sobald sie in die Nähe des elektromagnetischen Feldes gelangt, ein Induktionsstrom. Dieser aktiviert einen im RFID-Tag (Etikett) integrierten Mikrochip. Durch den induzierten Strom wird bei passiven Tags zudem ein Kondensator aufgeladen, welcher für eine dauerhafte Stromversorgung des Chips sorgt. Bei aktiven Tags übernimmt dies eine einbaute Batterie. Während optische Lösungen sehr empfindlich gegenüber Verschmutzungen reagieren, sind funktechnische Lösungen oftmals sehr kostenintensiv (bspw. RFID-Tag und RFID-Lesegerät).
Schutz vor Plagiaten bieten derzeit auch die sogenannten Kippfarben, die je nach Betrachtungswinkel ein Druckbild in wechselnden Farben erscheinen lassen. Weiterhin wurden Kippfarben entwickelt, bei denen der Farbwechsel nicht durch die Änderung des Betrachtungswinkels, sondern durch Bestrahlung bspw. mit intensivem Licht erzielt wird. Nachgeahmten und gefälschten Waren fehlt dieses Erkennungsmerkmal oftmals.
Ein Verfahren zur Abformung sogar relativ weicher und nahezu beliebig strukturierter Materialien in Metall ist das Sprengprägen. Die strukturierte Vorlage wird direkt auf die Werkstück- oder Werkzeugoberfläche gelegt und mittels eines hohen Impulses durch einen Explosivstoff ins Metall übertragen. Dieser Vorgang ist jedoch nicht kopierfähig, da dabei die Strukturvorlage zerstört wird.
Nachteilig bei der Erzeugung holografischer Strukturen ist, dass dazu derzeit mehrere Prozessstufen notwendig sind, um z. B. ein Firmenlogo, eine Kennzeichnung oder auch verschlüsselte Daten über ein lasergestütztes Verfahren in ein fotoempfindliches Material (z. B. einen Fotoresist) zu übertragen. Durch galvanisches Abformen werden dann daraus sogenannte Mastershims aus Nickel hergestellt. Aufgrund der geringen Härte des Nickelhologramms werden vom Mastershim üblicherweise mehrere Tochtershims, wiederum durch galvanisches Abformen, erzeugt. Diese Tochtershims können nun schließlich als strukturgebendes Werkzeug im Prägeprozess verwendet werden, wobei sich am besten weiche Spezialfolien prägen lassen; allerdings bei geringer Standzeit der Prägewalzen und mit dem Nachteil der indirekten Produktkennzeichnung über die Verpackung.
Kürzlich wurde eine weitere Technologie entwickelt, um die Struktur eines Nickelshims in ein Spritzgießwerkzeug zu übertragen und Kunststoffprodukte mit deutlich sichtbarem Hologramm in Serie zu fertigen. Auch hierbei ist die Notwendigkeit mehrerer Prozessschritte nachteilig.
Wie bereits vorstehend erwähnt, sind mehrere Möglichkeiten der Produktidentifikation bekannt. So ist es z. B. möglich, durch Drucken eines kapazitiven Codes auf das Filterpapier eines Filtermediums, bspw. für ein Kraftfahrzeug, eine schmutzresistente, unsichtbare Anbringung bspw. des Produktionsdatums und – ortes auf dem Filtermedium zu gewährleisten. Die Aufbringung des Codes kann bspw. durch Tintenstrahldruck erreicht werden. Entsprechende Lesegeräte sind kostengünstig verfügbar. Das Lesegerät weist dabei vorteilhafterweise einen Betriebsstundenzähler auf, der durch die Ersterkennung der ID ”genullt” wird. Eine solche Produktidentifizierung ist selbstverständlich auch im Fahrzeug selbst oder auf der Verpackung des Filters möglich.
Weiterhin ist es möglich, Filterelemente mit Transpondern auszurüsten, um so einen Plagiatschutz zu erzielen. Mit Hilfe der RFID-Technologie ist auch eine Filterbeladungsmessung möglich. Durch die Änderung der Resonanzfrequenz der Antennenschwingkreise und/oder Änderung der Sendestärke des Transponders bei beladenem Filter kann der Beladungszustand des Filters ermittelt werden. Die Auswertung der Signale erfolgt dabei im Lesegerät, das mit dem Fahrzeugbus verbunden ist. Dieses Prinzip kann bei allen Filtern angewendet werden, so bspw. bei Luft- oder Flüssigkeitsfiltern, bei Zentrifugen, etc. Bei RFID-Transpondern ändert sich die Resonanzfrequenz abhängig davon, auf welchem Material er aufgebracht und wie dick das Material ist. Weiterhin wird auch die Stärke des Antwortsignals von diesen Faktoren beeinflusst. Der Transponder mit Antenne kann z. B. zwischen den Filterlamellen oder auf dem Filter angebracht sein. Die Antenne des Lesegerätes kann sich dabei innerhalb des Filters oder im Filtergehäuse befinden. Dabei ist zu beachten, dass sich die Magnetfeldlinien von Transponder- und Lesegerätantenne mit der entsprechenden Empfangsantenne möglichst senkrecht kreuzen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bedruckung von Spritzgussprodukten und/oder -bauteilen bereit zu stellen, das die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Diese und weitere Aufgaben werden durch das Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine indirekte Bedruckung von Spritzgussprodukten dadurch erzielt, dass das gewünschte Druckbild in die Spritzgussform eingebracht wird und sich dann nach dem Einspritzen des Polymermaterials auf dem Produkt abzeichnet. So kann bspw. eine Graphik, die später als gewünschte Bedruckung auf dem Produkt erscheinen soll, als Kippfarbschicht auf die Innenseite der Spritzgussform aufgebracht. Diese Graphik stellt im vorliegenden Beispiel somit das später auf dem Bauteil zu erkennende Druckbild dar. Vorteilhafterweise wird das Druckbild dabei spiegelverkehrt aufgebracht, so dass es später auf dem Produkt korrekt lesbar ist.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform kann die Bedruckung auch nach dem Einspritzen des Polymerwerkstoffes mittels einer separaten zweiten Spritzgießeinheit direkt an das Produkt angespritzt werden.
Im aktuellen Stand der Technik werden keine Kippfarben zum Plagiatschutz von Kunststoffbauteilen eingesetzt. Kippfarben bestehen aus speziellen Kristallen (bspw. Siliziumoxid-Verbindungen). Der Schutz durch Kippfarben beruht u. a. darauf, dass durch Bestrahlung mit intensivem Licht (bspw. durch Sonnenbestrahlung, mittels eines Tageslichtprojektor oder eines Beamers) ein reversibler Farbumschlag erreicht werden kann. Durch Beimischung der Kristalle zu einer Druckfarbe, mit der die gewünschte Bedruckung hergestellt und die dem Druckbild mitgegeben wird, oder einer vorzugsweise farblosen Polymermatrix ist es möglich, einen polymeren Schriftzug mit Farbumschlag zu erzeugen.
Je nach Schichtdicke der Druckform kann es erforderlich sein, verschiedene Druckverfahren anzuwenden, so z. B. das Tampo-Printverfahren für geringere Schichtdicken, das Tintenstrahl- oder Lotdruckverfahren für dickere Schichten, bis hin zum Zweikomponenten-Spritzguss (2K-Spritzguss) für relativ dicke Schichten.
So kann bspw. eine Kippfarbschicht mit Hilfe des bekannten Tampo-Print- oder Tintenstrahl-Druckverfahrens in die Spritzform eingebracht werden, welche sich nach dem Einspritzvorgang auf dem Spritzgussbauteil abzeichnet. Wird dann das Bauteil an der bedruckten Stelle mit intensivem Licht beaufschlagt, erfolgt ein Farbumschlag.
Falls die Haftung zwischen den eingesetzten Druckfarben und dem Bauteil nicht ausreichend ist, besteht die Möglichkeit, ein speziell mit Kippfarben eingefärbtes Polymer zu verwenden, um damit eine chemische und/oder physikalische Verbindung zwischen Druckform und Bauteil zu erzielen. Zum Aufbringen der ”Polymerfarbe” auf die Innenseite der Spritzgussform kann bspw. auch das Lotdruck-Verfahren (vgl. bspw. http://www.mm.hsheilbronn.de/wehllforschung.htm) eingesetzt werden, wobei Anpassungen des Druckkopfes bzgl. Temperatur, Düsenform und -größe im Hinblick auf das verwendete Material vorgenommen werden müssen.
Da das mit dem Lotdruck-Verfahren aufgebrachte Druckbild auf einer glatten Werkzeugoberfläche unter Umständen dem Füllvorgang, d. h., dem Einspritzen des Polymerwerkstoffes nicht standhält (d. h., die Kippfarbe verschiebt sich und das Druckbild ist auf dem Bauteil nicht mehr erkennbar), ist eine insbesondere im Bereich des aufzubringenden Druckbildes raue Oberfläche erforderlich, auf der die applizierten Polymertropfen genügend Haftung haben, um beim Füllvorgang mit dem eigentlichen Polymer, aus dem das Bauteil durch Spritzguss entsteht, die Position zu halten.
Des weiteren ist die direkte Aufbringung des Plagiatschutzes, d. h., des Druckbildes bzw. des ”Kippfarbenpolymers”, auf dem Bauteil möglich. Dies kann bspw. unter Anwendung des bekannten Zweikomponenten-Spritzgussverfahrens, vorteilhafterweise mit einem Rückzugskern, erfolgen. Dadurch wird das mit der Kippfarbe versehene Polymer mittels einer zweiten Spritzgießeinheit mit angepasstem Zylindervolumen direkt an das Bauteil angespritzt.
Die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens bestehen darin, dass sich auf diese Weise ein einfacher Plagiatschutz für Spritzgussprodukte und/oder -bauteile erreichen lässt, bei dem lediglich eine starke Lichtquelle (Sonne, Projektor) zur Kontrolle des Farbumschlags der Kippfarben erforderlich ist. Weiterhin lässt der erfindungsgemäße Plagiatschutz direkt mit dem Bauteil verbinden und kann unauffällig auch in Design-Elemente mit integriert werden. Das beschriebene Verfahren ist bspw. auf Filterendscheiben, Filtergehäuse, Wechselfilter und dgl. anwendbar. Generell können auf diese Weise alle Bauelemente mit Kunststoff behandelt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

http://www.mm.hsheilbronn.de/wehllforschung.htm [0019]

Claims

Verfahren zum Bedrucken von in einer Spritzgussform durch Einspritzen eines Polymerwerkstoffes ausformbaren polymeren Spritzgussprodukten oder -bauteilen mit einer gewünschten Bedruckung durch Einbringen einer der gewünschten Bedruckung entsprechenden Kippfarbschicht auf die Innenseite der Spritzgussform vor dem Einspritzen des Polymerwerkstoffes.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Bedruckung spiegelverkehrt in die Spritzgussform eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippfarbschicht mittels des Tampo-Print- oder des Tintenstrahldruckverfahrens in das Innere der Spritzgussform eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippfarbschicht mittels des Lotdruckverfahrens in das Innere der Spritzgussform eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Versehen der Spritzgussform mit der Kippfarbschicht dem einzuspritzenden Polymerwerkstoff die entsprechende Kippfarbe beigemischt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform im Bereich der darauf anzubringenden Kippfarbschicht mit einer rauen Oberfläche versehen wird.
Verfahren zum Bedrucken von in einer Spritzgussform durch Einspritzen eines Polymerwerkstoffes ausformbaren polymeren Spritzgussprodukten oder -bauteilen mit einer gewünschten Bedruckung durch Anspritzen einer der gewünschten Bedruckung entsprechenden Kippfarbschicht an das Produkt oder Bauteil mittels einer zweiten Spritzgießeinheit nach dem Einspritzen des Polymerwerkstoffes.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anspritzen über ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren mit Rückzugskern erfolgt.
Spritzgussprodukte oder -bauteile mit einer Bedruckung, hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.
Verwendung der Bedruckung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 zur Kennzeichnung von Kunststoff-Originalbauteilen.
Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Kunststoffbauteilen um Filterendscheiben, Filtergehäuse, Wechselfilter, Abdeckungen und dgl. handelt.