AT392975B - Verfahren zur teilweisen oberflaechenveredelung von formkoerpern - Google Patents
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Description
AT 392 975 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur teilweisen Oberflächenveredelung von Formkörpem, insbesondere von Kunststoff-Formkörpem.
Es ist bekannt, die Oberfläche von Formkörpem, insbesondere von Kunststoff-Formkörpern, zu veredeln, z. B. zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften, zum Schutz einzelner Teile, zur Erzielung optischer Effekte, insbesondere bei der Verwendung als Schmuckgegenstände, zur Kennzeichnung, aus werbetechnischen Gründen usw. Neben anderen Oberflächenveredelungsverfahren, wie z. B. dem Lackieren, Bedrucken oder Beflocken, kommt dabei, insbesondere zur Veredelung von Kunststoff-Formkörpem, dem Metallisieren durch Bedampfen im Hochvakuum eine wachsende Bedeutung zu. Durch dieses Verfahren ist es möglich, Kunststoff-Formkörpem oder Teilen davon ein metallisches Aussehen zu verleihen oder bestimmte Reflexionseffekte zu erzielen, oder die Oberfläche elektrisch leitend zu machen; unter Ausnutzung der Vorteile des Kunststoffes, wie geringe Dichte, geringe Kosten und insbesondere auch leichtere und vielfältigere Gestaltungsmöglichkeiten, lassen sich auf diese Weise z. B. Schmuckgegenstände, Imitationen von metallischen Gebrauchsgegenständen, wie z. B. Schraubdeckel, Klappdeckel, Haken usw., Fahrzeugteile, wie z. B. Rückstrahler, Rücklichter, Leuchten, Scheinwerfer oder andere einer Waren- oder Dekorationsfunktion dienende Teile, Verkehrs- und Warenschilder, usw. herstellen. Aufgrund ihrer elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit) lassen sich metallisierte Kunststoffoberflächen zur Herstellung von Schaltkreisen usw. verwenden, oder können auch als leitfähige Basisschicht für das Galvanisieren dienen, um auf diese Weise dickere Metallschichten aufzubringen (vgl. z. B. Schwarz, Ebeling, Lüpke, Scheiter, Kunststoffverarbeitung, Vogel-Buchverlag Würzburg 1985; Chemie in unserer Zeit i£ (1981) S. 201).
Wenn nur einzelne Oberflächen eines Formkörpers veredelt werden sollen, z. B. um die Rückseite von durchsichtigen Kunststoff-Formkörpem mit einer Metallschicht zu überziehen, so ist es erforderlich, die übrigen Oberflächen vor der Behandlung abzudecken. Eine solche Abdeckung kann durch Schablonen erfolgen, die mit der Form der Kunststoffteile entsprechenden Aussparungen versehen sind, die die Formkörper im Bereich der abzudeckenden Flächen umschließen, während die zu veredelnden Oberflächen des Körpers herausragen (was mit einem mit Schokoladepralinen gefüllten Boden einer Pralinenschachtel vergleichbar ist); die Verwendung von Schablonen erfordert die Fertigung solcher Schablonen, die dann außerdem nur für die Formkörper geeignet sind, für die sie hergestellt wurden. Dieses Abdeckverfahren ist deshalb zeitaufwendig und für eine kontinuierliche Durchführung der Oberflächenveredelung nicht gut geeignet Eine weitere Möglichkeit einzelne Flächen von Formkörpem abzudecken, besteht auch in einer dichten Aneinanderreihung in der Art, daß sich entsprechende Flächen gegenseitig abdecken; dies ist aber auf Formkörper mit einem ganz bestimmten Grandriß, z. B. in Form eines Rechtecks, Quadrats oder regelmäßigen Sechsecks, beschränkt Die Abdeckung mit Schablonen, aber auch eine dichte Aneinanderreihung, weist außerdem auch noch den Nachteil auf, daß damit meist nur eine schlechte Abgrenzung zwischen nicht veredelten und veredelten Oberflächenpartien zu erreichen ist So weisen z. B. unter Verwendung von Abdeckschablonen durch Bedampfen im Hochvakuum nur teilweise metallisierte Kunststoff-Formkörper eine oft mangelhafte Grenzlinie zwischen nicht metallisierten und metallisierten Oberflächen auf; dies ist z. B. bei der Herstellung von durchscheinenden, zur Erzielung optischer Effekte auf der Rückseite mit einer Metallschicht überzogenen Kunststoff-Formkörpem, die für Schmuckgegenstände, z. B. als Imitation eines in einer Metallfassung befindlichen Edelsteins, verwendet werden sollen, sehr nachteilig und führt zu zum Teil unbrauchbaren Produkten, weil auch die nicht mit einem Metallüberzug zu versehenden Oberflächen in der Nähe der Grenze zur metallisierten Oberfläche mit dem Metall "angestaubt" sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur teilweisen Veredelung von Oberflächen von Formkörpem bereitzustellen, das die vorstehend aufgezeigten Nachteile nicht aufweist und das auf einfache, leicht durchzuführende und wirtschaftliche Weise die Abdeckung der von der Veredelung auszunehmenden Oberflächen ermöglicht. Das Verfahren soll sich auch für eine kontinuierliche Durchführung der Veredelung, z. B. für ein kontinuierliches Aufbringen von Metallschichten auf Kunststoffoberflächen durch Bedampfen im Hochvakuum, eignen. Diese Aufgabe wird mit der vorliegenden Erfindung gelöst.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur teilweisen Oberflächenveredelung von Formkörpem durch Abdecken der von der Veredelung auszunehmenden Oberflächen und Veredelung der nicht abgedeckten Oberflächen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Abdeckung mit einer Kunststoff-Schrumpffolie oder einer warm verformbaren Kunststoffolie durchführt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13.
Als Kunststoff-Schrumpffolien werden erfindungsgemäß vorzugsweise solche Schrumpffolien eingesetzt, die sich gut für das Skinverpackungsverfahren eignen, z. B. auf der Basis von Polyäthylen-Terephthalat, Copolymeren von Äthylen und Vinylacetat (EVA-Folien), Polyvinylchlorid, Polykohlenwasserstoffen, und insbesondere Polyäthylenfolien, wobei Polyäthylen niedriger Dichte besonders bevorzugt ist.
Die Dicke dieser Folien liegt in der Regel zwischen 0,015 und 0,3 mm, vorzugsweise zwischen 0,04 und 0,2 mm, die Schrumpftemperatur um oder oberhalb 110 °C, wobei aber auch höhere oder tiefere Werte möglich sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Schrumpffolien auch die sog. Streckfolien (Dehnfolien) verstanden, das sind auf bestimmte Art vorbehandelte Folien, die wie Schrumpffolien verwendbar sind, wobei aber das Erwärmen entfallen kann; Polymerzusammensetzung und Dicke entsprechen den Schrumpffolien.
Die erfindungsgemäße Abdeckung der Formkörperteile mit den Schrumpffolien oder Streckfolien kann auf -2-
AT 392 975 B eine für eine solche Abdeckung an sich bekannte Weise erfolgen, also z. B. durch Aufbringen der Folien auf die abzudeckenden Oberflächen oder durch Einhüllen von Formkörperteilen in die Folien, ggf. unter Druck, Zug, Dehnung usw.
Wannverformbare Kunststoffolien sind solche Folien, die beim Erwärmen thermoelastisch verformbar werden, und die sich deshalb für das Warmformen (Thermoformen) eignen (vgl. z. B. K. Stoeckhert, Kunststoff-Lexikon, 7. Auflage, Carl-Hanser-Verlag München, Wien 1981, S. 550).
Die Polymerzusammensetzung und Dicke der Folien entspricht den vorstehend für die Schrumpffolien gemachten Angaben; besonders bevorzugt werden Polyäthylen-Folien, und insbesondere Folien aus Polyäthylen niedriger Dichte.
Beim Warmformen (Thermoformen) wird die Folie in einen Spannrahmen eingelegt und erwärmt, z. B. durch IR-Strahlen, Heißluft oder Kontaktheizung, bis sie thermoelastisch ist In diesem Zustand kann die Folie dann analog dem sog. Negativformen z. B. in abzudeckende Hohlräume der Formkörper gesaugt oder gedrückt werden, oder analog dem sog. Positivformen die abzudeckenden Oberflächen des Formkörpers umhüllen. Die Umhüllung des Formkörpers kann auf eine der dafür bekannten Arten »folgen, z. B. mittels Druckluft (Druckluftformen), und insbesondere mittels Vakuum (Vakuumformen). Beim Vakuumformen wird die Folie durch Evakuieren des Raumes zwischen der Folie und den abzudeckenden Formkörperoberflächen auf die Oberflächen gedrückt. Vorzugsweise arbeitet man erfindungsgemäß nach dem sog. Skinpack-Verfahren, bei dem die abzudeckenden Formkörperoberflächen eng von der warm geformten Folie umschlossen werden; die abzudeckenden Formkörperteile entsprechen hier also dem Positiv-Werkzeug beim Positivformen.
In einer zweckmäßigen Ausführungsform (die Bezugsziffem beziehen sich auf die in den nachfolgend beschriebenen Figuren 1 bis 5 veranschaulichten entsprechenden Positionen) wird die erwärmte Kunststoffolie (1) von oben auf den Formkörper (2) aufgebracht, der sich auf einer gasdurchlässigen Unterlage (3; 6), z. B. einer mit Löchern (4) versehenen Metallplatte befindet, und von unten her Vakuum angelegt, wodurch die Folie fest auf die abzudeckenden Oberflächen des Formkörpers (2) gepreßt wird. Abhängig von der Größe, Form und den abzudeckenden Oberflächen ist es dabei bevorzugt, einen oder mehrere Formkörper (2) mit einer einzigen Folienbahn (1) abzudecken. Durch die Zuführung der Folie von ein» Folienrolle kann der Verfahrensschritt der Abdeckung kontinuierlich oder halb-kontinuierlich durchgeführt und in ein kontinuierliches oder halbkontinuierliches Veredelungsverfahren integriert werden, wobei z. B. handelsübliche Thermoform-Maschinen (Thermoform-Automaten) oder im Baukastenprinzip zusammengesetzte Teile solcher Maschinen Verwendung finden können. In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform des Verfahrens wird dann die die abgedeckten Formkörper umfassende Folienbahn, die durch Abschneiden auf die gewünschte und zur Weiterverarbeitung zweckmäßigste Länge gebracht wird, den weiteren Veredelungsschritten, z. B. einer Metallisierung durch Bedampfen im Hochvakuum, zugefügt.
Bei einer bestimmten Gestalt der Formkörper oder bei einer nur teilweise gewünschten Abdeckung der gleichen Fläche, z. B. bei der Abdeckung einer Würfel- oder Zylinderhälfte, kann es erforderlich sein, die Unterlage (3) in Form einer Schablone (6) auszugestalten, z. B. mit nach oben stehenden Begrenzungsflächen, die die abzudeckende Oberfläche des Formkörpers umschließen (Fig. 4) oder mit Vertiefungen, in die die Formkörper eingesetzt werden (Fig. 5).
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine schematische Darstellung der Anfangs- und Endstufe einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abdeckung von Formkötpem mit ein» warm verformbaren Kunststoff-Folie. Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen der gasdurchlässigen Unterlage.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt (bezogen auf die Lage der Formkörper) der Anfangsstufe des Abdeckungsverfahrensschrittes. Die Formkörper (2) befinden sich auf einer mit Löchern (4) versehenen Metallplatte (3); oberhalb der Formkörper befindet sich die in einem Spannrahmen eingespannte Kunststoffolie (1), die mit der Heizvorrichtung (5) erwärmt wird. Der Spannrahmen mit der Kunststoffolie (1) läßt sich, vorzugsweise getrennt von der Heizvonrichtung (5), nach unten bewegen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Endstufe der Abdeckung; die Formkörper sind mit der Kunststoffolie überzogen und können mit dieser zusammen von der Metallplatte abgenommen und den eigentlichen Veredelungsschritten zugeführt werden.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf Fig. 1 (ohne Heizvorrichtung und Spannrahmen) oder Fig. 2.
Die Fig. 4 zeigt im Querschnitt die Ausführungsform einer als Schablone ausgestalteten Unterlage (6) für die Formkörper (2) mit nach oben stehenden Begrenzungsflächen, und mit bereits aufliegender Kunststoffolie (1).
Die Fig. 5 zeigt eine entsprechende weitere Ausführungsform, in der die Unterlage (6) Vertiefungen zur Aufnahme der Formkörper (2) besitzt.
Es ist möglich, das für eine Abdeckung mit warm verformbaren Kunststoffolien beschriebene Verfahren und seine zweckmäßige Ausgestaltungen auch unter Verwendung von Schrumpffolien oder Streckfolien durchzuführen, wobei dann eine Erwärmung der Folie vor dem Aufbringen auf den Formkörper entfallen kann; bei Verwendung von Schrumpffolien ist es aber zweckmäßig, nach dem Aufbringen der Folie auf den Formkörper zu erhitzen. In einigen Fällen, z. B. bei einer bestimmten Gestalt des Formkörpers, und bei Verwendung einer Folie, die die Eigenschaften einer Schrumpffolie aufweist, aber auch gut warm verformbar ist, kann es auch zweckmäßig sein, beide Verfahrensschritte zu kombinieren. -3-
AT 392 975 B
Die Dicke der verwendeten Folien ist im allgemeinen nicht kritisch; abhängig von der Größe und Gestalt der abzudeckenden Formkörper kann es aber vorteilhaft sein, im oberen oder unteren Dickenbareich zu arbeiten. So kann es z. B. zweckmäßig sein, bei größeren oder höheren Formköipern oder bei Formkörpem mit einem kantigen oder stark strukturierten Aufbau dickere Folien anzuwenden, weil bei dickeren Folien im allgemeinen mit einer höheren Verformtemperatur gearbeitet werden kann; dadurch lassen sich Faltenbildungen vermeiden und eine festere Verankerung in den Folienbahnen erreichen, was insbesondere bei größeren und damit in der Regel auch schwereren Formkörpem für die weitere Behandlung von Bedeutung sein kann.
An den Verfahrensschritt der Abdeckung können sich dann die Verfahrensschritte des eigentlichen Oberflächenveredelungsverfahrens anschließen.
Das Material der Formkörper richtet sich insbesondere nach ihrem endgültigen Verwendungszweck und nach der Art des Oberflächenveredelungsverfahrens; im allgemeinen kommen Formkörper aus Holz, Glas, Keramik und insbesondere aus Kunststoff zum Einsatz. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber zum Beispiel auch für Formkörper aus Metall.
Beispiele für nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise veredelte Kunststoff-Formkörper sind solche aus dar Gruppe Acryl-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Polyamide (PA), Polycarbonate (PC), Phenol-
Formaldehyd-Kondensationsprodukte (PF), Polymethylmethacrylate (Plexiglas®, PMMA), Polystyrol (PS) und Hamstoff-Formaldehyd-Harze (UF).
Oberflächenveredelungsverfahren, die sich an den eifindungsgemäßen Schritt der teilweisen Abdeckung der Formkörper anschließen können, sind z. B.: Beflocken, Bedrucken, Prägen, Lackieren, und in erster Linie Metallisieren, zum Beispiel Versilbern mit einer Silbemitratlösung, und insbesondere Metallisieren durch Bedampfen im Hochvakuum (vgl. z. B. Schwarz, Ebeling, Lüpke, Scheiter, Kunststoffverarbeitung, Vogel-Buch-Verlag Würzburg 1985, Seite 223). Ein weiteres Veredelungsverfahren, das sich an den erfindungsgemäßen Schritt der teilweisen Abdeckung anschließen kann, ist auch ein Bedampfen der Formköiper im Hochvakuum mit einer oder mehreren dafür geeigneten Metallverbindungen zur Bildung von Versiegelungsschichten und/oder Regenbogenfarbschichten für optische Geräte oder Schmuckgegenstände. Solche Schichten bestehen aus einer oder vorzugsweise mehreren Lagen von einer oder mehreren dafür üblichen hochbrechenden und/oder niederbrechenden Metallverbindungen; solche Metallverbindungen sind für die Beschichtung von Glas vorzugsweise z. B. Siliciumoxid und Titanoxid, für Kunststoff Magnesiumfluorid und Zinksulfid.
Die Oberflächenveredelungsverfahren und deren einzelne Verfahrensschritte können auf an sich bekannte Weise durchgeführt werden. Das Metallisieren von Kunststoff-Formköipem durch Bedampfen im Hochvakuum wird z. B. mit den folgenden Verfahrensschritten durchgeführt; 1) Verriegeln und Glätten der Oberflächen durch eine Lackschicht (Vorlackierung) mit einer Dicke von z. B. ca. 5 pm; dadurch läßt sich auch eine bessere Haftung der Metallbeschichtung erzielen, 2) Härten des Vorlacks, 3) kontinuierliches oder diskontinuierliches Aufbringen der Metallschicht im Hochvakuum (Dicke ca. 0,1 bis 1,0 pm), 4) Schützen der Metallschicht durch eine Lackschicht (Auflack) einer Dicke von z. B. ca. 50 pm; je nach An dieses Auflackes kann diese Lackschicht auch zu einer ggf. gewünschten Farbnuancierung dienen, 5) Härten des Auflacks (vgl. z. B. Schwatz, Ebeling, Lüpke, Scheiter, l.c., Seite 224). Auf den erfindungsgemäßen Verfahrensschritt der Abdeckung folgt im allgemeinen der Verfahrensschritt 1).
Das nachfolgende Beispiel beschreibt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.
Beispie)
Es werden durchscheinende, massegefärbte Formkörper (2) aus PMMA der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Form (Durchmesser ca. 3 cm) an der Rückseite mit Aluminium im Hochvakuum bedampft. Zur Abdeckung der Oberseiten der Kunststofformkörper wird ein handelsübliches Thermoform-Gerät verwendet, das nach dem Skinpack-Verfahren arbeitet. 15 bis 20 Formkörper werden mit der zu metallisierenden Fläche auf der durchlöcherten Metallplatte (3) (ca. 30 x 40 cm) verteilt. Die Abdeckung erfolgt mit einer Polyethylenfolie (Dicke 200 pm), die von einer Vorratsrolle abgezogen und im Spannrahmen des Skinpack-Gerätes befestigt wird. Nach Erwärmen der Folie mit der über dem Spannrahmen angeordneten Heizeinrichtung (5) wird der Spannrahmen abgesenkt und die Folie durch Anlegen eines Vakuums gegen die Metallplatte gepreßt, wodurch die Formkörper gut abgedeckt werden. Die Polyethylenfolie (ca. 30 x 40 cm) mit den eingelagerten Formköipern kann leicht von der Metallplatte abgenommen werden und wird zur weiteren Behandlung (Vorlackieren und Härten des Vorlacks, Bedampfen mit Aluminium im Hochvakuum, Aufbringen einer Lackschutzschicht) auf Trommeln gewickelt; mehrere der mit den Polyethylenfolien versehenen Trommeln werden dann zur weiteren Behandlung auf einer Haltevoirichtung für die Lackieranlage und die Bedampfungsanlage befestigt. Die Bedampfung mit Aluminium erfolgt in einer handelsüblichen Vakuumbedampfungsanlage der Firma Leyboldt-Haereus. Nach dem Bedampfen und dem Aufbringen eines Schutzlackes werden die die Formkörper tragenden Polyethylenfolien von den Trommeln abgenommen; die teilweise metallisierten Formkörper lassen sich leicht von der Polyethylenfolie ablösen, indem man die Polyäthylenfolien z. B. über eine Abziehkante streicht
Die auf der Rückseite mit Aluminium beschichteten Formkörper zeigen eine scharfe Grenze zwischen den -4-
Claims (13)
- AT 392 975 B beschichteten und den nicht beschichteten Flächen. Aufgrund ihrer ansprechenden optischen Wirkung eignen sich die beschichteten Formköiper sehr gut als Edelsteinimitation, z. B. für die Herstellung von Halsketten und Armbändern. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahret zur teilweisen Oberflächenveredelung von Formkörpem durch Abdecken der von der Veredelung auszunehmenden Oberflächen und Veredelung der nicht abgedeckten Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abdeckung mit einer Kunststoff-Schrumpffolie oder einer warm verformbaren Kunststoffolie durchführt
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abdeckung durch Warmformen der Kunststoffolien durchführt
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abdeckung nach dem Skinpack-Verfahren durchführt
- 4. Verfahr») nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Abdeckung durch Vakuumformen durchführt
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die erwärmte Kunststoffolie (1) von oben auf den Formkörper (2) aufbringt der sich auf einer gasdurchlässigen Unterlage (3; 6) befindet und von unten her Vakuum anlegt wodurch die Folie fest auf die abzudeckenden Oberflächen gepreßt wird.
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder mehrere Formkörper mit einer Folienbahn abdeckt.
- 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Folienbahn mit den abgedeckten Formkörpem den weiteren Veredelungsschritten zuführt
- 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anbrüche, dadurch gekennzeichnet daß man als Folien solche aus Polykohlenwasserstoffen, insbesondere aus Polyäthylen, verwendet
- 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß man Kunststoff-Formkörper veredelt
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß man Formkörper aus Acryl-Butadien-Styrol-Copolymeren, Polyamiden, Polycarbonaten, Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukten, Polymethylmetha-crylatcn, Polystyrol oder Hamstoff-Formaldehyd-Harzen veredelt
- 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß man die Formkörper durch Bedampfen im Hochvakuum metallisiert
- 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Metallisierung durch Bedampfen mit Aluminium, Gold, Silber oder Kupfer durchführt
- 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Formköiper im Hochvakuum mit einer oder mehreren zur Bildung von Versiegelungsschichten und/oder Regenbogenfarb-schichten geeigneten Metallverbindungen bedampft Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -5-
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