Heckenthaler, Roland (Kirchberg, Gabsheim, D-55288, DE)
Voigtmann, Lutz (Ludwigstrasse 21, Ober-Mörlen, D-61239, DE)
De Buhr, Harald (Niederhöchstädter Str. 10, Kronberg, D-61476, DE)
Heckenthaler, Roland (Kirchberg, Gabsheim, D-55288, DE)
Voigtmann, Lutz (Ludwigstrasse 21, Ober-Mörlen, D-61239, DE)
| 1. | Verfahren zur Gestaltung einer Kunststoffoberfläche (5) eines Gegenstandes (1) mit tels eines aufgebrachten Dekors (11), beispielsweise ein durch ein Druckverfahren aufgebrachten Bildes, wobei zumindest Teile des Dekors (11) aus gegenüber dem üb rigen Dekor (11) dunkler gefärbten Bereichen (15) bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zu dekorierende Kunststoffoberfläche (5) aus einem thermoplasti schen Kunststoff besteht, daß die dekorierte Kunststoffoberfläche (5) einer Wär mestrahlung ausgesetzt wird und daß dabei aufgrund der stärkeren Absorption der Strahlung die dunkler gefärbten Bereiche (15) sowie die darunter liegende Kunststoff schicht aufgeschmolzen werden, so daß sich eine in diesen Bereichen (15) struktu rierte Bildoberfläche (16) ergibt. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dunkler gefärbten Bereiche (15) von zumindest einzelne Konturen des Dekors darstellenden Linien gebildet sind. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption durch eine genaue Abstimmung zwischen dem Spektrum der Lichtstrahlung, der Kunststoffoberfläche und der gedruckten Farbe gesteuert wird. |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der topographischen Effekte durch die Intensität, durch die Dauer und durch die Fokussierung der Infrarotquelle bestimmt wird. |
| 5. | Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlung großflächig auf die gesamte zu strukturierende Kunststoffo berfläche (15) aufgebracht wird. |
| 6. | Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmestrahlung eine Infrarotstrahlung ist. |
| 7. | Dekorierte Oberfläche, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (16) Teil eines elektrischen Kleingerätes für den häuslichen Bedarf ist. |
| 8. | Dekorierte Oberfläche, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Patentan sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (16) Teil einer manuellen Handzahnbürste (1), insbesondere des Handgriffs (2) ist. |
Es gibt viele Verfahren zum Bedrucken von Kunststoffoberflächen. Eine erste Beschrif- tungsmethode besteht beispielsweise im Tamponprintverfahren, wobei auf einen flexiblen Druckstempel das zu bedruckende Bild mittels Farbe aufgebracht wird, das anschließend durch Anpressen des elastischen Druckstempels gegen eine Oberfläche eines vorzugsweise aus Kunststoff hergestellten Druckträgers gepreßt wird. Dabei bleibt die Farbe an der Ober- fläche des zu bedruckenden Druckträgers haften.
Ein weiteres Beschriftungsverfahren ist beispielsweise das Heißprägeverfahren, bei dem durch einen heißen Prägestempel ein Farbband gegen die Oberfläche eines vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden zu bedruckenden Druckträgers gepreßt wird. Auf diese Weise löst sich durch Erwärmung des Farbbandes die Druckschicht vorm Farbband ab und bleibt an der Oberfläche des Druckträgers haften.
Als weiteres Druckverfahren ist das Inmold-Verfahren bekannt, bei dem vor dem Spritzvor- gang eines Kunststoffkörpers an die Wandung eines Formhohlraumes eines Spritzwerkzeu- ges eine Druckschicht angebracht wird, die beim Ausspritzen des Formhohlraumes an der Außenfläche des noch flüssigen Kunststoffmaterials zur Anlage gelangt und an der Oberflä- che haften bleibt. Sobald das Spritzteil ausreichend in dem Formhohlraum ausgehärtet ist, kann das Spritzwerkzeug geöffnet und das Kunststoffteil mit an der Oberfläche befestigter Druckschicht entnommen werden. Eine derartige Druckschicht ist sehr fest mit der Oberflä- che des Werkstücks verbunden und kann beliebige Farbbilder jeder Gestalt wiedergeben.
Als weiteres Verfahren ist noch das Siebdruckverfahren bekannt, bei dem zunächst ein Ge- webe mit Lack abgedeckt wird. Anschließend wird der Lack in den Bereichen, in denen ein Aufdruck erfolgen soll, partiell entfernt und mit einem das Bild wiedergebenden Sieb abge- deckt und von der einen Seite mit Farbe beaufschlagt, die dann die Siebbohrungen durch- dringt und an dem Gewebe haften bleibt. Auf diese Weise entsteht auch hier ein beliebig farbiges oder schwarz-weißes Bild.
Als weiteres Druckverfahren ist das Ink-Jet-Verfahren bekannt, bei dem Farbe auf die zu bedruckende Oberfläche aufgespritzt wird. Auch hier können beliebige Farbbilder auf eine Oberfläche aufgedruckt werden.
Ein weiteres Beschriftungsverfahren ist beispielsweise auch das Laserbeschriftungsverfah- ren, bei dem mit einem fokussierten Laserstrahl Laserlicht auf eine aus Kunststoff herge- stellte Oberfläche aufgebracht wird. Dabei brennt sich der Laserstrahl in den Kunststoff ein.
Das Sichtbarmachen der Druckflächen ist insbesondere deshalb möglich, weil Bestandteile von vorzugsweise Titandioxyd im Kunststoffmaterial eingebettet sind, die beim Auftreffen des Laserstrahls auf die zu bedruckende Oberfläche eine Reduktion eingehen und somit entweder ein weißes oder ein graues Schriftfeld, je nach Auswahl der Kunststoffbeschaffen- heit, erzeugen. Grund hierfür ist der Farbumschlag des Titandioxyds.
Bei dem Laserdruckverfahren ist es allerdings kaum möglich, farbige Bilder in beliebiger Farbgestaltung herzustellen. Dies ist vielmehr mit den anderen zuvor beschriebenen Verfah- ren besonders gut möglich, bei denen allerdings die aufgebrachte Druckschicht im wesentli- chen eben ausgebildet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine dekorierte Kunststoffoberfläche derart auszugestal- ten, daß das Bild deutliche Konturen aufweist, daß es strukturiert ist und somit eine Oberflä- chentopographie darstellt und daß es unabhängig vom Spritzguß-Werkzeug"fühlbare" Schriftzüge aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan- spruchs 1 gelöst. Durch die Erfindung ist es möglich, auf einfache Weise eine reliefartige Oberflächenstruktur auf einem an einer Kunststoffoberfläche angebrachten Dekor zu erhal- ten, das den Effekt einer fühlbaren Oberflächentopographie mit sich bringt. Die texturierte Oberfläche bzw. die Oberflächentopographie läßt Druckmotive bzw. Schriftzüge lebendig erscheinen und sie können aufgrund ihrer Rauhigkeit bzw. Unebenheit leicht von einer Be- dienungsperson ertastet werden.
Wichtig ist es nach der Erfindung, daß die Kunststoffoberfläche aus einem bei Temperatur sich thermoplastisch verformenden Kunststoff besteht, damit an den Stellen, also an den dunkleren Stellen, wo die Temperatur besser absorbiert wird, in Abhängigkeit der Zeit, der Temperatur derart tiefe Einbrennungen in Form von Gräben oder Kerben entstehen, durch die die strukturierte Oberfläche erzeugt wird. Der Rest des Bildes, der hellere Farben besitzt, wird zwar auch durch die Wärmestrahlung erwärmt, er wird aber nicht so stark erwärmt, daß ein Schmelzen des Kunststoffmaterials und ein Einbrennen erfolgt. In diesem Bereich bleibt dann das Dekor nahezu unverändert und bildet mit den gebrannten Einkerbungen eine re- liefartige Struktur. Als Thermoplast eignet sich besonders gut ein Polypropylen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die Wärmestrahlung auch diejenigen deko- rierten Kunststoffoberflächen strukturiert werden können die gewölbt, gekrümmt oder sonst- wie uneben sind. Bei sehr aufwendigen Bildern mit vielen schwarzen Linien werden alle die- se zu gleicher Zeit aufgeschmolzen, was eine besonders schnelle und einfache Strukturie- rung der Kunststoff-bzw. Bildoberfläche ermöglicht.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 2 können nicht nur flächige, dunkle, gefärbte Oberflächen konturiert werden, sondern es ist auch möglich, einzelne Bilder darstellende Linien mehr oder weniger zu konturieren, da dies zum einen von der Schwärze und der Breite der Linien, zum anderen von der Intensität der Warmstrahlung und der Einstrahizeit abhängt. Je heller und schmaler die Linien werden, desto weniger werden sie konturiert.
Stärker herauszustellende Konturen erfordern breitere und auch schwärzere Linien. Durch die Erfindung entstehen dekorierte Kunststoffoberflächen, die in gewissen Grenzen einer Bedienungsperson einen plastischen Effekt vermitteln, was den Gegenstand anmutiger er- scheinen läßt. Als Druckfarben können die im Handel üblichen Farben verwendet werden, es müssen lediglich die Stellen, die nicht eine plastische Verformung des Kunststoffmaterials hervorrufen sollen, so temperaturbeständig sein, daß sie bei der Infrarotbestrahlung unbe- schadet bleiben.
Durch die Merkmale des Patentanspruchs 3 wird das Zusammenwirken der Lichtstrahlung, der Kunststoffoberfläche und der gedruckten Farbe unter Schutz gestellt, d. h., in Versuchen muß zunächst ermittelt werden, welche Farbe und welcher Kunststoff die entsprechende Wärmestrahlemenge aushält, um entweder bei Infrarotbestrahlung unbeschadet zu bleiben oder aufgeschmolzen zu werden. Derartige Feststellungen sind handwerkliche Maßnahmen, so daß deren Parameter hier nicht näher erwähnt werden. Gleiches gilt für die Steuerung der Effekte, die sich durch die Intensität, durch die Dauer und durch die Fokussierung der Infrarotquelle ergibt (Anspruch 4). Als Infrarotquelle können ein oder mehrere Infrarotlampen oder sonstige ein Infrarotlicht ausstrahlende Glühkörper verwendet werden. Auch energie- reichere Nahinfrarotstrahlung mit kürzeren Wellenlängen ist möglich. Der Schmelz-bzw.
Verbrennungsgrad der dunklen Stellen ist hierbei dann insbesondere abhängig von der Entfernung der Lampen zum Bildobjekt, von der Strahlungsenergie und der Strahlungsein- wirkzeit.
Gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 5 wird die Wärmestrahlung großflächig auf die gesamte zu strukturierende Kunststoffoberfläche aufgebracht, wodurch in einem Arbeits- gang das gesamte Bild strukturiert wird. Eine derartige Strukturierung ist in kürzester Zeit möglich und hält die Herstellkosten äußerst gering.
Als Wärmequelle ist Infrarotstrahlung besonders günstig und einfach einsetzbar, da hierzu bereits einfache Infrarotstrahler oder Glühbirnen benutzt werden können (Anspruch 6).
Bei den Merkmalen des Patentanspruchs 7 handelt es sich um eine zu strukturierende Oberfläche nach Anspruch 1, die hier vorzugsweise Teil eines elektrischen Kleingerätes für den häuslichen Bedarf ist. Dabei sind die Oberflächen stets an der Außenseite gut sichtbar an einem kleinen Gerät angebracht. Dies können Gehäuseteile von Rasierern, von Küchen- geräten oder sonstige im Haushaltsbedarf nutzbare Teile sein. Wichtig ist dabei nur, daß die aufzuschmelzende Oberfläche ein thermoplastischer Kunststoff ist. Dabei kann der Kunst- stoffkörper massiv aus Kunststoff hergestellt sein, er kann aber auch nur als Auflage bei- spielsweise auf einem Metallträger oder auf einem aus einem beliebigen Werkstoff beste- henden Träger ausgestaltet sein. Die Kunststoffschicht kann beispielsweise aufgespritzt, aufgeklebt oder sonstwie auf den Träger aufgebracht sein. Dabei muß die Kunststoffschicht mindestens so dick sein, daß der Einbrennvorgang eine ausreichende Vertiefung bzw.
Strukturierung an den Brennstellen des Kunststoffs hervorruft.
Nach der Erfindung ist es auch durchaus denkbar, die Strukturierung an einem Körper all- seitig anzubringen. Dabei muß dann nur die Lichtquelle und/oder der Körper so lange ge- dreht werden, bis eine ausreichende Strukturierung am gesamten Umfang des Bildes ent- standen ist.
Gemäß den Ausführungen des Patentanspruchs 8 ist das strukturierte Bild an einer Hand- zahnbürste, vorzugsweise an den Breitflächen des Handgriffs angebracht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie der Stand der Technik ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine manuelle Kinderzahnbürste, an deren borstenseitiger Kunststoffoberfläche im Bereich des Handgriffs ein aufgedrucktes Dekor dargestellt ist, Fig. 2 die gleiche Zahnbürste wie in Fig. 1, allerdings wurde hier mittels einer Wärme- quelle die dekorseitige Kunststoffoberfläche gemäß der Erfindung behandelt, so daß eine strukturierte Kunststoffoberfläche entsteht, Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittführung III-III durch den Handgriff nach Fig. 1 und Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Schnittführung IV-IV durch den Handgriff der Kinder- zahnbürste nach Fig. 2.
In den Figuren 1 und 2 besteht der Gegenstand aus einer manuellen Kinderzahnbürste 1, die einen Handgriff 2 und einen am oberen freien Ende angeformten Zahnbürstenkopf 3 aufweist. An dem Zahnbürstenkopf 3 sind gemäß den Figuren 1 und 2 in Richtung zum Be- trachter hervorstehende Borstenbüschel 4 angeordnet, die jeweils aus vielen einzelnen Fi- lamenten bestehen. Die Kinderzahnbürste 1 ist aus dem thermoplastischen Kunststoff Poly- propylen (PP) hergestellt und wird in einem Spritzwerkzeug (nicht dargestellt) zu seiner Formgebung ausgespritzt. Die Borstenbüschel 4 werden anschließend in am Zahnbürsten- kopf 3 ausgebildeten Bohrungen (nicht dargestellt) eingesetzt und mittels Anker (nicht dar- gestellt) dort befestigt. Es ist aber auch denkbar, die Borstenbüschel 4 bei der Ausformung des Zahnbürstengrundkörpers mit zu umspritzen und auch so eine feste Befestigung der Borstenbüschel 4 mit dem Zahnbürstenkopf 3 zu erhalten.
Nach den Figuren 1 und 2 ist zwischen dem Handgriff 2 und dem zum Zahnbürstenkopf 3 führenden Hals 6 an der Kunststoffoberfläche ein thermoplastisches Elastomer 7 aufge- spritzt, das mit Sternern 8 zur Verzierung versehen ist. Die Oberfläche des Elastomers 7 schließt etwa bündig mit der Kunststoffoberfläche 5 des Handgriffs und des Halses 6 ab. Der aus Polypropylen bestehende Grundkörper 9 ist mit silber-oder goldfarbigen metallischen Einlagen 10 versehen, die von außen her bei externer Beleuchtung glitzern und funken.
Nach den Figuren 1 und 2 ist auf der Kunststoffoberfläche 5 ein entlang des Handgriffs 2 verlaufendes Dekor 11 befestigt, das entweder aufgedruckt, aufgespritzt, als Schicht aufge- klebt oder sonstwie mit der Kunststoffoberfläche 5 befestigt ist. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, stellt das Dekor 11 hier vorzugsweise als Bildmotiv einen Astronaut 12 dar, der über seinen Kopf 13 eine größer als der Kopf dargestellte Faust 14 hält. Die Konturen des Astronauten 12 werden von Linien 15 gebildet, die an einzelnen Stellen dicker oder dünner sind, um dort Spalte, Vertiefungen oder Abgrenzungen von Teilen sichtbar darzustellen. Die nach außen zeigende Oberfläche 16 des Dekors 11 ist in Fig. 1 glattflächig und leicht nach oben gewölbt ausgebildet, wie dies die Figuren 3 und 4 zeigen.
In den Figuren 2 und 4 sind nunmehr die Kunststoffoberfläche 5 und das Dekor 11 nach der thermischen Behandlung mittels eines Infrarotstrahlgerätes (nicht dargestellt) dargestellt, während in den Figuren 1 und 3 diese vor der Wärmebehandlung dargestellt sind. Während der kurzen Wärmeeinstrahlung wird an den schwarzen bzw. dunkelgrauen Linien 15 mehr Wärme aufgenommen als an den helleren Bereichen, so daß dort die Wärme in die Druck- schicht 11 und in die darunterliegende Kunststoffoberfläche 5 einstrahlt und den Kunststoff zum Schmelzen bringt. Dabei bildet sich ein Graben, eine Rille, eine Vertiefung, eine tiefer gelegene flächige Ebene, ein Einschnitt oder eine sonstige Vertiefung 17, die entlang der Linien 15 verläuft und an den Stellen, wo die Linien 15 breiter werden, auch einen breiteren Graben, Rille oder sonstige Vertiefung 17 bilden. Durch das Aufschmelzen des Kunststoff- materials wird der Rand der Rille 17 aufgeworfen, so daß sich dort entlang und beidseitig der Rille ein Grat 18,19 bildet, der aus der Druckebene bzw. der äußeren Oberfläche 16 nach oben geringfügig hervorsteht. Diese Grate 18,19 sind auch von Hand fühlbar und ver- leihen einer Bedienungsperson ein besseres Abtasten der Figuren sowie eine bessere Grif- figkeit des Handgriffs 2.
Vergleicht man die Figuren 1 und 2, so stellt man fest, daß die Linien 15 des Bildes 11 we- sentlich stärker hervortreten und somit das Bild eine wesentlich plastischere Gestaltung an- nimmt. Das so entstandene strukturierte Dekor 11 läßt Schriftzüge und Druckmotive leben- diger und fühlbarer erscheinen, da eine dreidimensionale Struktur entsteht.
Das Verfahren kann auf jeder Kunststoffoberfläche, die mit einem Bild versehen ist, ange- wendet werden, es muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Kunststoffoberfläche 5 aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht und daher bei Erwärmung von außen auf- schmelzen kann. Auch müssen die Linien aus Farbmaterialien bestehen, die die Wärme gut aufnehmen und an die darunterliegende Kunststoffschicht weiterleiten, um ein Aufschmelzen und somit eine Vertiefung in den die Wärme mehr aufnehmenden Bereichen zu erreichen.
Die übrigen Bildabschnitte müssen so gefärbt bzw. ausgebildet sein, daß sie die Wärme mehr reflektieren und es daher dort nicht zu einer die Oberfläche in ihrer Struktur verän- dernden Aufschmelzung gelangt, d. h., diese Bereiche müssen gegen die auftreffende Wär- me stabil sein und ihre Farben dürfen sich dabei nicht nennenswert verändern.
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