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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffgegenständen,
die durc. i Pigmentierung in sich gemustert sind, sind.
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Es ist bekannt, in härtbaren Kunstatoffmassen dadurch perlähnliche
oder perl. nutterartige Effekte zu erzielen, daB man Pigmente in Fora von blattförmigen
oder stabfbrmigen Kristallen der noch flüssigen Kunststoffmasse zusetzt und diese
homogen in der Kunststoffmasse verteilten Kristalle durch mechanische Beeinflussung,
zum Beispiel durch Umrühren, in Gewisser weise teilweise ausrichtet. Die Kristalle
stellen sich dabei mit ihren Längsachsen parallel zur Fließrichtung. Stellen sich
bei diesem Vorgang in einem Bereich der Kunststoffmasse die Längsachsen der Kristalle
parallel zur Oberfläche des daraus hergestellten Kunststoffgegenstandes, se reflektieren
die Kristalle dieses Bereiches das Licht star, während in anderen Bereichen, in
denen die Längsachsen der Kristalle senkrecht zur OberflE-che stehen, das Licht
nur schwach reflektiert wird,
I) ie durch derartige ließvorgänge
erzielte teilweise Ausrichtung der Bigment-äristalle kann nicht in kontrollierbarer
weise geschehen, so daL die erzielten Strukturen, beziehungsweise die erzielten
inneren Tusterungen, reine Zufallsergebnisse sind. s ist auch bekannt, stark reflektierende
Kristall-Pigmente mit Hilfe eines elektrischen oder magnetischen Feldes in einer
flüssigenaberaushärtbarenunststoffr.asse einander parallel auszurichten, um eine
optimale Heflektion und damit einen maximalen Glanzeffekt der einge ischten Kunststoff-Pigmente
zu erzeielen, Dieses Verfahren ermöglicht also bei der Herstellung von Stäben oder
Platten aus härtbaren Nunstbharzen die eingebetteten Kristallblättchen oder -padeln
gleichförmig und strukturlos zu orientieren, Bei diesem Verfahren wird die Tatsache
ausgenutzt, daß kristalle oder auch andere Pigmente von tatur aus ein Dipolmoment
besitzen oder daß ihnen unter der, ; inwirkung des elektrischen Kraftfeldes ein
derartiges Dipolmoc. ent induziert wird.
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Der Erfindung hat die Aufgabe zugrunde gelegen, ein Verfahren zur
Herstellung von Gegenständen aus härtbaren, tranaparenten K. unststoffen zu entwickeln,
Mit c'. i die eingebetteten Bigmente vor Aushärten des Kunststoffes derart ausgerichtet
werden lönnen, daß eine vorbestimmte @usterung, Zeichnung oder Pigur erzielt wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine homogenei
mit Pigmentteilchen versetzte, flüssige Kunststoffmasse in eine Form aus elektrisch
nicht leitendem Werkatoff gefüllt wird und an mindestens eine Formwand mehrere Ladungstrager
angelegt werden, die entsprechend den gewünschten Mustern, Zeichnungen oder Figuren
ausgerichtet und mit einer Spannung von 100 bis 30 000 Volt negativ und/oder positiv
geladen sind und deren Feldlinien räumlich gekrümmt in die Porm eindringen und daß
die Kunststoffmasse so eingestellt ist, daß die Gelierung oder Ausbdrtung einsetzt,
wenn die Ausrichtung der Pigmentteilchen durch die von den Ladungsträgern ausgehenden
Kraftfelder beendet ist.
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Nach diesem Verfahren ist es möglich, durch geeignete Anordnung und
Ladung der Ladungsträger die Pigmente entsprechend dem räumlich'gekrümmten Verlauf
der Feldlinien so auszurichten, daß verblüffende optische Wirkungen möglich sind
und daß innerhalb des transparenten Kunststoffes Strukturen entstehen, die optisch
in kugeligen, wulstartigen, kissenartigen oder ähnlich dreidimensionalen Formen
in Erscheinung treten. Ferner lassen sich aus diesen Grundformen sich zusammensetzende
geometrische Muster, Buchstaben, zahlen, Figuren und dergleichen erzeugen. Die so
hergestellten Kunststoff egenstände zeigen ein in der Wand des Gegenstandes befindliches
Muster, das durch den Verlauf oder die Verläufe der von den Ladungsträgern, z.B.
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Kondensatoren oder elektrische Leiter ausgehend'en hraftfelder, beziehungsweise
deren Feldlinien bestimmt ist.
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Als hdrtbare Kunststoffe zur Durchführung dieses Verfahrene können
beispielsweise dienen : Polyester, Epoxyharze, Phenolgießharze, vorpolymerisiertes
Liethylmethacrylat, vorpolymerisiertes Styrol od.dgl., Als Pigmentteilchen können
beispielsweise dienen : kristallieiertes basisches Jleicarbonat, saures Bleiphesphat,
saures Bleiarsenat, kristallisiertes Guanin, ausrichtbares Chromoxyd oder Fisenoxyd
und dergl.. Der aushärtbarent transparenten Kunstetoffmasse werden 0, 01 bis 5 %
(Gewichtsprozent) an derartigen Pigmentteilchen zugesetzt, Besonders deutlich werden
die Lffekte bei Pigmenten wie Bronze oder Perlessenz, da hier die Flachseiten der
Pigmentteilchen sich durch eine hohe Lichtreflexion auszeichnen. Aber auch mit ligmentfarbstoffen
wie beispielsweise Chromoxyd, Eisenoxyd, organischen Pigmenten etc. erhält man reizvolle
Strukturen und Zeichnungen, vorausgesetzt, daß die Pigmentteilchen eine längliche
oder flachige Gestalt haben, Die Kondensatoren dürfe nicht unmittelbar in die auszuhkrtende
gefärbte Kunststoffmasse eingetaucht werden bzw. hiermit in Berührung kommen, da
in diesem Fall eine turbulente Bewegung der Teilchen beginnt, bedingt durch Ansiehen
und AbstoBen oder ganderung im elektrischen Feld.
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Es ist dafür zu sorgen, daß die elektrischen Leiter durch eine feste
nicht leitende Wand von der Kunststoffmasse getrennt ist. So kann man beispielsweise
Glasformen verwenden, die an der Außeneeite Drähte, Blechscheiben oder beliebige
Metallauscchnitte als Ladungsträger tragen. Man kann auch sogenanntes Drahtglas
bzw, Sicherheitsglas verwenden, in das ein Irahtgerüst eingelassen ist, Die Ladungsträger,
d. h, die Kondensatoren oder elektrischen Leiter kUnnen auch durch eine nicht zu
dicke Schicht eines isolierenden Dielektrikums von der Formwand getrennt sein.
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Bei zu großem Abstand der Kondensatoren von den iiarzen werden die
gewünschten Zeichnungen eine unklare Form annehmen, da die Stärke des Kraftfeldes
bei zunehmendem Abstand abnimmt, Es ist ohne weiteres einzusehen, daß an Stelle
von Gleichstrom auch Wechselstrom verwendet werden kann, da der Verlauf der Kraftlinien
des Feldes von der Art des Stromes nicht beeinflußt wird.
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Die Formwände, die Kunststoffmasse und die gesamte Vorrichtung müssen
trocken sein. Geringe Mengen von Wasser oder Wassertrdpfchen führen zu Störungen,
da die Leitfähigkeit des Wassers einen unerwünschten Stromabfluß bzw. eine unkontrollierbarc
Entladung der Pigmentteilchen bewirkt. Man kann mit i'utzen von der Abschirmung
oder Ablenkung oder Störung eines Feldes durch leitende Kdrper Gebrauch machen,
wenn co sich beispielsweise um die Frage
handelt, bestimmte Teile
des herzustellenden Gegenstandes der Einwirkung der Kraftfelder zu entziehen, In
manchen Fällten lassen sich die Ornamente, Strukturen etc, durch Mitverwendung von
unabhEngigen Magnetfeldern, die das gegebene elektrische Feld verzerren oder beeinflussen,
in gewünschter weise verändern.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der Form a. us einem elektrisch nicht
leitenden Werksteff bestehen und an mindestens einer Formwand elektrische Ladungsträge
angeordnet sind, deren Feldlinien räumlich gekrUmmt in die Form eindringen. Die
Ladungsträger können Kondensatoren sein, die die Form von schmalen Bädern, Punkten,
Ringen, Scheiben oder dergl. haben, Als Ladungsträger kennen auch stromdurchflossene
Leiter dienen, Die Ladungsträger können unmittelbar an die Formwand angelegt werden
oder aber auch unter Zwischenfügen eines Dielektrikums mit einer relative Dielektrizitätskonstante
größer als 2. Als Dielektrikum kann demnach beispielsweise Tetrachlorkohlenstoff,
elektrisch Methylisobut"ylketont Dibutylphthalat oder dergl. dienen.
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Vorteilhafterweise et nid der gewUnechten Musterung in eine Isolierplatte
eingearbeitet, die an eine Wandung der GieBform angelegt werden
kann.
Besonders genaue und wirkungsvolle Musterungen ergeben sich, wenn positiv und negativ
geladene Ladungstrier parallel zueinander angeordnet sind, Je nach Abstand der Ladungsträger
voneinander und je nach Gatte der Isolierung kann die an die Ladungsträger anzulegende
Spannung 100 Volt bis 30 000 Volt betragen.
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Die Ladungsträger können auch auf eine Platte aus nicht leitendem
Werkstoff in an sich bekannter Weise aufgezeichnet sein. Bei diesem aufzeichnen
werden elektrisch gut leitende, pastöse Kasten verwendet.
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Die Isolierplatte mit den Ladungsträgern bzw. Kondensatoren oder elektrischen
Leitern ist zweckmäßigerweise auswechselbar und einstellbar in der Vorrichtung gehalten,
weitere Merkmale der Arfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, i-i
der mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungseemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen
Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ndher erläutert sind. Es zeigen
: Fig. 1 eine schaubilliche Ansicht einer Gießform zur Herstellung von Kunstharzplatten
gemäß der Erfindung ; Fig, 2 eine Vorderansicht, Fig, 3 eine Stirnansicht und
Fig.
4 eine Draufeicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung Fig, 5 eine Schnittansicht
gemma der Schnittlinie V-V in Figur 4 mit eingezeichneten Kraftlinien ; Fig, 6 eine
Ansicht einer in der Vorrichtung gem§ß Figur 5 hergestellten Kunatstoffplatte.
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Die Fig. 7a# 7b ; 8at 8b ; 9a, 9b ; 10a, 10b ; 11a, 11b ; 12a,
12b ; und 13a, 13b ; zeigen jeweils eine Isolierplatte mit unterschiedlich angeordneten
Ladungsträgern und daneben ein mit der entsprechenden Ladungsträger-Anordnung erzeugtes
Muster in der traneparenten Kunststoffplatte.
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Fig. 14 zeigt eine laolierplatte mit scheibenfdrmigen Kondensatoren
; Fig, 15 eine Schnittansicht einer Form mit einer Isolerplatte gemä3 Fig. 14 ;
Fig. 16 eine Schnittansicht durch eine Kunststoffplatte, die in einer Vorrichtung
gemäß 15 hergestellt ist ; Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht und Fig. 18 eine Draufsicht
auf eine Gießform zur Herstellung eines Bechers bzw. einer Vase nach dem erfindungsgemä8en
Verfahren ; Fig. 19 zeigt eine in der Vorrichtung gemäß Fig. 17 und 18 hergestellte
Vase aus Kunstetoff.
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Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Vorrichtung zur
Herstellung
von in sich gemusterten Kunetatoffplatten besteht aus einer Grundplatte 1, zwei
Formwänden 2 und 3 sowie zwei Strinwänden 4 und 5 und aus einer Platte 6 aus lichtleitendem
Werkstoff, in der vorzugsweise in Form von Drdhten 7 elektrische Ladungsträger,
z. B. Kondensatoren oder stromdurchflossene Leiter entsprechend den gewünschten
Mustern eingearbeitet sind. In ereter Linie sind die Ladungcträger zueinander parallellaufende
Drdhte 7, die entweder alle negativ oder teilweise negativ und teilweise positiv
aufgeladen werden können.
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Die Wande 1, 2, 3, 4 und 5, welche die Gießform 8 zur Herstellung
des Kunststoffkörpers bilden, bestehen aus nicht. leitendem Werkstoff, beispielsweise
aus Glas, Die Zende sind durch zwischenlegen von DiohtungsschnUren gegeneinander
abgedichtet.
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In den Stirnwänden 4 u : ld 5 sind senkrecht zur Formwand 3 stehende
Zapfen 9 eingesetzt, die zur Aufnahme und FUhrung der Isolierplatte 6 mit den Ladungsträgern
dienen, Die Vorrichtung ist so ausgebildet, daB die Form 8 leicht auseinandergenommen
werden kann und die Isolierplatte 6 mit den musterbildenden Ladungsträgern leicht
ausgeweoheelt werden kann.
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Wie insbesondere Figur 5 zeigt, gehen von den DrEhten 7
Kraftfelder
aus, deren räumlich gekrümmte Feldlinien 10 in die Form 8 eindringen, in welche
der auahärtbare und mit Pigmenten versetzte Kunstateff eingefüllt wird, Dort, wo
die Drähte 7 unmittelbar auf der Formwand 3 aufliegen, sind die Feldlinien 10 der
Kraftfelder stark gegendber der Oberfläche des herzustellenden Kunststoffkörpers
11 geneigt Aus diesem Grunde stellen sich in diesen Bereichen die Pigmente senkrecht
oder in einem steilen Winkel zur Oberfläche des herzustellenden Gegenstandes. Infolgedessen
wird der Kunststoff in diesen Bereichen durchsichtiger, da man bei der aufsicht
mehr oder weniger an den nadel-oder blättchenförmigen Pigment-Kristallen vorbeisieht.
Zwischen den Drähten 7 stellen die blättchen-oder stabförmigen Pigment Kristalle
sich dagegen parallel zur Oberfläche, so daß dort die Pigmente am stärksten zur
Geltung kommen.
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Die Figur 7a zeigt eine Anordnung von elektrischen Leitern 7 auf einer
Isolierplatte 6, die gestattet, den Buchstaben "A" durch elektrostatiosche Einstellung
der Pigmentlage einzuzeichnen, Die stromführenden Drähte 7 sind abwechseld positiv
und negativ geladen, so daB sich zwischen den Drähten ein räumlich gekrümmtes Kraftfeld
bildet. Figur 7b zeigt das Resultat nach Aushärten des pigmenthaltigen Harzes. Die
Pigmentteilchen haben sich ausgerichtet, und zwar in der Weise, daß in der Mitte
zwischen den Drähten die Pigmente mit ihren breiten Flächen sich dem Beschauer zuwenden,
also ein Maximum an Deckkraft und Glanz aufweisen. Gegen die Ränder hin, also in
unmittelbarer Nähe der Drähte, wo die e
Kraftlinien senkrecht in
die Form eindringen, stehen dem gegendber die Pigmentteilchen senkrecht, also mit
ihrer Schmalseite dem Beschauer zugewandt. Dies sind nunmehr die Stellen höchster
Transparenz, die sich sehr deutlich von den Stellen höchster Reflexion abzeichnen,
Die Figur'8a zeigt eine Anordnung von ladungsträgern, mit der man den Buchstaben"K"in
der Masse einzeichnen kann, Wie die "+" und "-" -Zeichen ziegen, sind die unter
Spannung stehenden Drähte 7 teile positiv und teils negativ geladen, Das Aufladen
der Drähte erfolgt in stetem Wechsel, und zwar derart, daß zunbehet alle mit 7'gekennzeichneten
Drähte mit dem + bzw,-Pol einer etwa 7. 000 Volt Wechaelstromquelle verbunden werden.
Anschließend werden diese Stromquellen abgeschaltet und alle Drähte mit der Bezeichnung
7" mit der gleichen Stromquelle verbunden, Der Vorgang wird in stetem Wechsel wiederholt.
Schon nach kurzer Zeit zeigen sich in der Form, die die gefdrbten Harze trägt, Kugeln
und breite Striche, die mit Weiterführung des Prozesses immer markanter werden.
Bei Verwendung eines Polyesterharzes oder eines vorpolymerislerten, aber noch flüssigen
Methacrylatharzes ist der Prozeß meist in etwa 5 Minuten beendet.
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Die Pigmentteilchen haben nunmehr eine neue definitive Lage an den
von den Kraftfeld ern beeinflußten Stellen eingenommen, Nach dem Aushärten erhält
man ein Plattenstück mit einer Zeichnung wie sie Figur 3b zeigte
In
Figur 9a sind die Drähte 7 alle an den Kanten gleichgroßer Quadrate angeordnet.
Die Drdhte 7 sind auf einer Isolierplatte aus Polyäthylen angebracht, und zwar in
der Weiser daß alle parallel liegenden Drdhte von der Rückseite der Platte her in
Kontakt gebracht sind. Man kann also durch Aufladen mit einer Weehaelstromquelle
alle mit + gekennzeichneten Drghte mit einem Pol der Quelle, alle mit-gekennzeiqhneten
Drbhte mit dem anderen Pol der Quelle in Verbindung setzen, Legt man auf ein derartiges
System eine Form aus Glas oder PolyGthylens wobei am besten das ganze in ein Dielektrikum
wie beispieloweise Dibutylphthalat eingebracht ist, bringt die Vorrichtung und Form
in möglichst engen Kontakt, lSdt anBchlienend die Drdhte in der gekennzeichneten
Weise auf, so erhElt man in dem die Form füllenden pigmentierten Harz Musterungen
in der in Figur 9b'gezeichneten Art.
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Figur 10a zeigt eine chu. liche Anordnung, nur sind nunmehr die Drghte
7, wie aus Figur 10a ersichtlich, aufzuladen. In dieeem Falle erzielt man luster,
wie aus Figur 10b zu ersehen ist, Figur 11a zeigt eine Isolierplatte 6 mit parallel
und in gleichen Abständen verlaufenden Drähten 7, die abwechselnd & positiv
und negativ aufgeladen werden. Gemäß Figur 11b erhElt man mit einer derartigen Anordnung
und Polung eine Kunststoffplatte mit Langsstreifen, bei denen der Bereich größter
Deckkraft bzw, Reflexion jeweils in der Mitte der Streifen liegt. An den I : anten
der Streifen, also dort, we
die DrKhte ihre Kraftlinien zunächst
senkrecht in die Harzmischung senden, sind Orte größter Transparenz, Figur 12 zeigt
eine Platte mit positif und negativ reladenen Drähten 7, die abwechselnd Quadrate
und Rechtecke einschliessen. Mit einer derartigen Anordnung der Ladungstrager wird
-wie Figur 12b zeigt-im Kunstatoffgegenstand ein Muster erzeugt, das sich aus I
:. ugeln und Ellipsoiden zusammenseitzt.
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Die Anordnung der die ladungsträger bildenden Drdhte 7 gemäß Figur
13a hat zur Folge, daß in der Kunatstoffplatte eine Zeichnung entsteht, die in Figur
13b dargestellt ist, Gemäß Figur 14 und 15 sind in einer Isolierplatte 6 Metallscheiben
17 eingearbeitet, die unter gleichnamige Spannung gesetzt werden können, Diese Kondesatoren
erzeugen Kraftfelder, die die Pigmentteilchen in der Kunstst. offmasse so orientieren,
wie es in Figur 16 gezeigt ist.
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Wie die Figuren 17 und 18 zeigen, lassen sich auch Vorrichtungen herstellen,
in denen Becher, Vasen, Schalen od dergl.
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Kunststoffgegenstände nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt
werden können. Die Ladungsträger, elektrischen Leiter oder Kondensatoren sind derart
auf einen K6rper 6' aus nichtleitendem Werkstoff aufgebracht, daß sie unmittelbar
oder unter zwischenfägen eines Dielektrikums an die äuBere Formwand angelegt werden
können.
Figur 19 zeigt eine Vase, die in einer Vorrichtung gemäB
Figur 17 und 18 hergestellt sein könnte,