NL9400368A - Werkwijze en inrichting voor het door spuitgieten vervaardigen van verhoudingsgewijs dunne voorwerpen. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het door spuitgieten vervaardigen van verhoudingsgewijs dunne voorwerpen.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het door spuitgieten vervaardigen van een chip card of chip card-vormling, omvattende: het in een vormholte spuiten van een vloeibare kunststof om in een eerste deel van de chip card te voorzien, dat een buitenzijde omvat; het verwezenlijken van een holte in dat eerste deel voor het opnemen van componenten; het plaatsen van de componenten in die holte en het aanbrengen van een tweede deel over die componenten om in de andere buitenzijde van de card te voorzien.

Op dit moment zijn credit cards de belangrijkste chip cards en de eisen waaraan deze moeten voldoen zijn genormaliseerd: ISO 7810, 7811/1-5, 7813 en 7816/1-2.

Chip cards kunnen naar toenemend intelligentie-niveau ingedeeld worden. Afhankelijk daarvan worden deze uitgevoerd met in wisselwerking met de omgeving tredende elektronica.

Een reeds bekende oplossing is het aanbrengen van een magnetiseerba-re strip of chip met contacten aan de achterkant van een chip card. Gebleken is echter dat deze op de lange duur niet voldoet en contactproble-men ontstaan. Mede daarom wordt gestreefd naar contactloze systemen die werken met zend- en ontvangspoelen. Daartoe wordt in het inwendige van de chip card een ovale spoel opgenomen met eventueel daarbinnen geplaatst een chip. Dit betekent dat dergelijke chip cards vervaardigd worden door deze op te bouwen uit twee helften. Begrepen zal worden dat dergelijke helften bijzonder dun zijn. Typische waarden zijn 0,275 voor de omtreks-dikte terwijl ter plaatse van de groef waar spoelen, chips en dergelijke aangebracht worden een dikte van 0,125 mm niet ongebruikelijk is. Begrepen zal worden dat bij het spuitgieten van dergelijke delen bijzonder weinig materiaal noodzakelijk is.

Een hierboven beschreven werkwijze is bekend uit WO 92/20506. Daarbij wordt het eerste kunststofdeel door spuitgieten vervaardigd. Dit kun-ststofdeel is voorzien van een holte voor het opnemen van de elektronische componenten. Na het aanbrengen van de betreffende chips en dergelijke wordt mogelijkerwijs een foliemateriaal aangebracht op het door spuitgieten vervaardigde deel van de chip card. Deze werkwijze heeft als na deel dat zowel bij het spuitgieten van het eerste deel van de chip card als bij het vervaardigen van het foliedeel grote verliezen optreden.

Bij het vervaardigen van het foliedeel ontstaan grote stansverlie- zen.

Bij het spuitgieten van het deel van de chip card ontstaan verliezen in de aanspuiting.

Deze verliezen worden meer uitgesproken naarmate de materiaaldikte afneemt. Het is niet ongebruikelijk dat de hoeveelheid "afvalmateriaal" het nuttige materiaal overtreft.

Andere werkwijzen voor het vervaardigen van de chip card omvatten het tussen een aantal folielagen opnemen van de elektronische componenten. Daarbij worden tussenfolielagen gebruikt waarin door stansen de betreffende openingen zijn aangebracht. Ook hier treden aanzienlijke ma-teriaalverliezen op.

Het doel van de onderhavige uitvinding is de hierboven beschreven chip cards efficiënter en met minder materiaalverlies bij een hoge productiesnelheid te vervaardigen.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven werkwijze verwezenlijkt doordat het tweede deel met spuitgieten vervaardigd wordt; doordat het eerste en tweede deel bij het tussenvoegen van de componenten met elkaar worden verbonden; doordat het spuitgieten van zowel het eerste deel als het tweede deel omvat het in de betreffende matrijsholte inspuiten vanuit een kanaal, waarbij de overgang tussen kanaal en matrijsholte een spieetvormige opening omvat en waarbij de kunststof in het kanaal verwarmd wordt tot op de plaats van de spieetvormige inspuitopening.

Aan de uitvinding ligt het inzicht ten grondslag een chip card te vervaardigen uit twee, elk door spuitgieten verwezenlijkte, helften. Tussen deze helften wordt een holte begrensd voor het opnemen van elektronische componenten. Om dergelijke zeer dunne delen te kunnen vervaardigen (een globale dikte is 0,3 mm voor elk deel van de chip card) en de verliezen zoveel mogelijk te beperken, is gevonden dat door toepassing van een verwarmd aanspuitkanaal het verlies van de aanspuittak verwaarloosbaar is.

Om bovendien de problemen met betrekking tot het kromtrekken van dergelijke dunne voorwerpen te vermijden en een homogene materiaaldikte op elke plek van het deel van de chip card te waarborgen, is het noodzakelijk inspuiting van kunststof volgens een lijn uit te voeren.

Uitsluitend door combinatie van deze twee maatregelen is het moge- lijk een deel van de chip card te vervaardigen met een totale dikte van de omtreksrand kleiner dan 0,6 mm.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering van de uitvinding is de inspuitdruk ongeveer 1500 bar.

De holte kan worden verwezenlijkt door de matrijsholte voor het betreffende deel van de chip card overeenkomstig aan te passen.

Voor het aanbrengen van een verdunning of verjonging, zoals hierboven beschreven is aan de hand van een chip card voor het opnemen van een spoel of chip, kan volgens een verdere uitvoering van de uitvinding de matrijs voorzien zijn van een hulpmatrijs die na het inbrengen van de kunststof in de vormholte ten minste gedeeltelijk in die vormholte ingébracht wordt. Op deze wijze wordt enerzijds verzekerd dat ook ter plaatse van de uitsparing voldoende materiaal aanwezig is terwijl anderzijds een zekere spanning in de chip card ingebracht wordt zodat deze recht blijft. Tevens wordt gewaarborgd dat mogelijke luchtinsluitingen uitgesloten worden.

Hoewel de uitvinding hierboven beschreven is aan de hand van het spuitgieten van een chip card moet begrepen worden dat allerlei andere verhoudingsgewijs dunne voorwerpen daarmee gespoten kunnen worden zonder verlies aan materiaal. Als voorbeeld kan genoemd worden de omhulling voor floppy disks. Volgens de hierboven beschreven werkwijze kan deze uit twee helften met spuitgieten vervaardigd worden welke vervolgens met elkaar verbonden worden.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het spuitgieten van voorwerpen voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een uit ten minste twee matrijshelften bestaande matrijs, waarbinnen een vormholte begrensd wordt, een spieetvormige aanspuitopening voor het inbrengen van kunststof en een kanaal voor het aan die inspuitopeningen toevoeren van kunststof. Deze inrichting wordt gekenmerkt doordat het kanaal ten minste in de nabijheid van de aanspuitopening verwarmd is en dat de matrijsholte een plaatvormig deel begrenst, waarbij met de spieetvormige aanspuitopening samenwerkende afsluitermiddelen aangebracht zijn.

Het is mogelijk de verwarming van het kanaal op alle in de stand der techniek bekende wijzen te verwezenlijken terwijl het eveneens mogelijk is het kanaal op alle in de stand der techniek bekende wijzen te verwezenlijken. Zo is het mogelijk het kanaal hetzij als een enkele buis uit te voeren die rondom verwarmd wordt hetzij als een ringvormig kanaal uit te voeren waarbij een inwendige verwarmingsstift aanwezig is. De laatste uitvoering heeft de voorkeur omdat daardoor de kunststof in een zekere isolatie naar de overige delen van de matrijs voorziet zodat warm-teproblemen weggenomen worden. Het is vanzelfsprekend mogelijk op andere wijzen het kanaal en het verwarmingselement uit te voeren. Door het aanbrengen van koel- en/of verwarmingskanalen kan de temperatuur van de verschillende matrijsdelen beheerst worden.

Daarbij is het mogelijk dat een enkel kanaal van twee of meer aftakkingen voorzien is om twee of meer matrijsopeningen van kunststof te voorzien. De spieetvormige opening dient na het inspuiten afgesloten te worden. Dit omdat het materiaal in het toevoerkanaal verwarmd is en vloeibaar blijft. Als eerste mogelijkheid bestaat het op natuurlijke wijze uitvoeren van een dergelijke afsluiting. Dat wil zeggen door het verwijderen van het gespoten voorwerp zal het kunststofdeel dat zich in de spieetvormige opening bevindt stollen. Bij een volgende spuithandeling zal bij het verhogen van de druk een propje gestold materiaal in de vorm-holte bewegen. Gebleken is dat bij veel toepassingen een dergelijk propje zonder problemen opgenomen kan worden.

In gevallen waarin verwacht wordt dat wel problemen ontstaan is het mogelijk de spleet af te sluiten. Dit kan bijvoorbeeld met een mesafsluiter plaatsvinden. Een dergelijke mesafsluiter kan gecombineerd worden met de verwarmingsmiddelen zodat door het bewegen van de verwarmingsmiddelen de mesafsluiter de opening vrijgeeft respectievelijk afsluit.

Zoals hierboven aangegeven is het mogelijk met de hierboven beschreven werkwijze en inrichting verhoudingsgewijs dunne platte voorwerpen te vervaardigen zoals chip cards. Daarbij kan de omtreksdikte verhoudingsgewijs klein zijn. In samengevoegde toestand heeft een chip card een dikte van ongeveer 0,6 mm. Indien deze uit twee helften vervaardigd wordt zoals hierboven beschreven is de dikte van elk van de helften 0,275 mm terwijl indien een uitsparing aanwezig is voor het opnemen van elektronische delen de dikte een waarde van 0,125 mm kan bereiken.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van een in de tekening afgebeeld uitvoeringsvoorbeeld verduidelijkt worden. Daarbij tonen:

Fig. 1 in dwarsdoorsnede de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 in doorsnede volgens de lijn II-II uit fig. 1 het aanspuitka-naal volgens de uitvinding;

Fig. 3 in doorsnede volgens de lijn III-III uit fig. 1 het linker matrijsdeel met hulpmatrijs;

Fig. 4 op vergrote schaal een helft van een te vormen chip card en Fig. 5 in opengewerkt aanzicht de verschillende delen die de chip card vormen.

De inrichting volgens de uitvinding is in het geheel met 1 aangegeven. Deze bestaat uit een vast deel 2 dat bevestigd is aan het machinebed 4. Bovendien is een in het geheel met 3 aangegeven beweegbaar deel getoond. Dit beweegbare deel is verplaatsbaar op bed 4 aangebracht. De verplaatsing wordt gestuurd door middel van vijzel 5 van de spuitgiet-machine, die slechts schematisch is afgebeeld en die via een juk, waarvan slechts een been 24 getoond is, met deel 3 verbonden is. Zowel het vaste deel 2 als het beweegbare deel 3 zijn voorzien van een matrijshelft respectievelijk 6 en 7. Daartussen wordt een vormholte 22 begrensd. Het matrijsdeel 6 is beperkt verplaatsbaar in plaat 8 opgenomen. Deze beperkte verplaatsing wordt bepaald door een bout 9 opgenomen in een uitsparing 10. De lengte van de steel is enigszins groter dan de lengte van de boring voor de bout in plaat 8. Veren 11 zijn aanwezig opgenomen in uitsparingen 12 die matrijshelft 6 in fig. 1 naar links drijven. Matrijshelft 6 is voorzien van een snijpunt 17 die in de toestand afgebéeld in fig. 1 met samengedrukte veren 11 de spieetvormige aanspuitopening 13 juist vrijlaat. In de spieetvormige aanspuitopening 13 is een evetnueel verwarmd afsluitmes 16 aangebracht dat verbonden is met verwarmingselement 15. Het verwarmingselement 15 is opgenomen in een hot runner-kanaal 14. Hot runner-kanaal 14 is een ringvormig kanaal zoals uit fig. 2 blijkt.

Aan dit kanaal wordt op niet-afgeheelde wijze kunststof toegevoerd. Matrijshelft 7 is voorzien van een hulpmatrijs 18. Deze hulpmatrijs 18 is beperkt beweegbaar ten opzichte van matrijshelft 7 en deze beweging wordt gestuurd door een vijzel 19. Geleidingspennen 23 zijn aanwezig om de positionering van de hulpmatrijs 18 te sturen. Uit fig. 3 blijkt dat deze hulpmatrijs 18 een ringvormige ovale gedaante heeft. Uit fig. 4 blijkt dat deze ovale gedaante overeenkomt met groef 21 in produkt 20.

De hierboven beschreven inrichting werkt als volgt. Uitgaande van de in fig. 1 getoonde toestand bij door het afsluitmes 16 vrijgegeven lijnvormige opening 13 wordt in verwarmde toestand kunststof aangespoten door deze opening 13 en bij teruggetrokken hulpmatrijs 18 in vormholte 22 bewogen. Nadat deze vormholte gevuld is wordt hulpmatrijs 18 bediend door vijzel 19 een korte afstand naar rechts bewogen waardoor ovale groef 21 verwezenlijkt wordt. Op deze wijze wordt enerzijds verzekerd dat ter plaatse voldoende materiaal aanwezig is terwijl anderzijds de mechanische eigenschappen van de kunststof ter plaatse verbeterd worden. Vervolgens worden de vijzels 5 en 19 bediend in de zin van het terugbewegen van beweegbaar deel 3 met matrijshelft 7 en hulpmatrijs 18. Gedurende het eer ste deel van die beweging beweegt rechter matrijshelft 6 aangedreven door veren 11 mee. De bewegingsslag wordt bepaald door de afstand waarover bout 9 uitsteekt uit de boring in plaat 8. Tijdens deze geringe beweging naar links van matrijshelft 6 wordt met punt 17 langs opening 13 gestreken en daardoor ter plaatse het voorwerp afgesneden van de aanspuiting. Bij verdere intrekkende beweging van vijzels 5 en 19 bewegen de matrijshelften uit elkaar en komt het produkt vrij. Vervolgens worden de matrijshelften weer gesloten bij het zodanig terug verplaatsen van vijzel 19 dat de hulpmatrijs 18 niet langer in de vormholte steekt. Na het sluiten en voor het terugbewegen van de beide matrijshelften wordt opening 13 afgesloten met behulp van afsluitmes 6. Bediening daarvan vindt plaats door het besturen van verwarmingselement 15. Dit is niet nader afgeheeld maar kan op elke in de stand der techniek bekende wijze uitgevoerd worden.

Uitgaande van het in fig. 4 getoonde produkt kunnen in holte 21 elektronische componenten zoals een spoel aangebracht worden waarna een overeenkomstig produkt daarop aangebracht kan worden. Het is vanzelfsprekend mogelijk dat dit produkt vlak uitgevoerd is of dat de daarin aangebrachte holte anders uitgevoerd is. Op deze wijze kan een chip card vervaardigd worden. Het is echter met de inrichting volgens de uitvinding eveneens mogelijk door aanpassing van de matrijshelften andere voorwerpen te vervaardigen. Zo is het mogelijk behuizingen voor floppy disks te vervaardigen. In dat geval zullen de uitsparingen zich tot nabij de omtreks-rand uitstrekken en zullen slechts korte opstaande randen nabij de hoeken gevormd worden. Door het aan elkaar bevestigen van twee van dergelijke bakvormige voortbrengsels kan een behuizing verkregen worden.

In fig. 5 zijn in uiteengenomen toestand de verschillende onderdelen getoond welke bij samenvoeging een chip card geven. Het reeds eerder besproken produkt 20 wordt samengevoegd met een ander deel 26 dat eveneens met spuitgieten vervaardigd is. Beide delen hebben aan de omtreksrand een dikte van ongeveer 0,3 mm. Tussen deze delen wordt in de holte die vervaardigd is in deel 20 en mogelijkerwijs eveneens in deel 26 aanwezig is, een spoel 25 voorzien van andere elektronische componenten opgenomen. Het aaneenbevestigen van delen 20 en 26 kan met behulp van lijmen of elk andere in de stand der techniek bekende werkwijze plaatsvinden, zoals lassen.

Begrepen moet worden dat eveneens andere dunne voorwerpen met de hierboven beschreven werkwijze en inrichting vervaardigd kunnen worden. Daarbij is het steeds van belang dat geen afval vrijkomt omdat het produ- ceren van dergelijke voorwerpen met spuitgieten pas rendabel wordt bij zeer grote aantallen en zeer gering materiaalverlies.

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van een voorkeursuitvoering beschreven is moet begrepen worden dat daaraan talrijke wijzigingen aangebracht kunnen worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage te geraken. Zo is het mogelijk geen afsluiter voor opening 13 te gebruiken maar door natuurlijke stolling van het materiaal ter plaatse van opening 13 in een afsluiting te voorzien. Eveneens is het mogelijk hot runner-kanaal 14 zodanig uit te voeren dat dit verscheidene vormhol-ten bedient. Ook is het mogelijk dit hot runner-kanaal als centraal kanaal in een verwarmingselement uit te voeren. Al dergelijke wijzigingen liggen binnen het kader van de bijgevoegde conclusies.

Claims (9)

1. Werkwijze voor het door spuitgieten vervaardigen van een chip card of chip card vormling, omvattende: het in een vormholte spuiten van een vloeibare kunststof om in een eerste deel van de chip card te voorzien, dat een buitenzijde omvat; het verwezenlijken van een holte in dat eerste deel voor het opnemen van componenten; het plaatsen van de componenten in die holte en het aanbrengen van een tweede deel over die componenten om in de andere buitenzijde van de card te voorzien, met het kenmerk dat het tweede deel met spuitgieten vervaardigd wordt; dat het eerste en tweede deel bij het tussenvoegen van de componenten met elkaar worden verbonden; dat het spuitgieten van zowel het eerste deel als het tweede deel omvat het in de betreffende matrijsholte inspuiten vanuit een kanaal, waarbij de overgang tussen kanaal en matrijsholte een spieetvormige opening omvat en waarbij de kunststof in het kanaal verwarmd wordt tot op de plaats van de spieetvormige inspuitopening.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de inspuitdruk ongeveer 1500 bar is.

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het inspuiten van de kunststof in de matrijs voor tenminste een van die delen plaatselijk in de matrijs de kunststof verdrongen wordt voor het begrenzen van de holte.

4. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij een kanaal ten minste twee spieetvormige openingen van kunststof voorziet.

5. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij na het inspuiten ter plaatse van de spieetvormige opening de kunststofaan-spuiting doorgesneden wordt.

6. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, omvattende een uit ten minste twee matrijshelften bestaande matrijs, waarbinnen een vormholte begrensd wordt, een spleet- vormige aanspuitopening voor het inbrengen van kunststof en een kanaal voor het aan die inspuitopeningen toevoeren van kunststof, met het kenmerk, dat het kanaal ten minste in de nabijheid van de aanspuitopening verwarmd is en dat de matrijsholte een plaatvormig deel begrenst, waarbij met de spieetvormige aanspuitopening (13) samenwerkende afsluitermiddelen (16) aangebracht zijn.

7. Inrichting volgens conclusie 7, waarbij met de afsluitermiddelen verbonden verwarmingsmiddelen in het kanaal zijn aangebracht.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, waarbij de omtreksdikte van de vormholte kleiner dan 0,4 mm is.

9. Chip card deel vervaardigd met de werkwijze volgens een van de conclusies 1 t/m 5.