DE2731081A1

DE2731081A1 - Verfahren zur herstellung dekorativer embleme

Info

Publication number: DE2731081A1
Application number: DE19772731081
Authority: DE
Inventors: Robert Emmet Waugh
Original assignee: D L; DL Auld Co
Current assignee: D L; DL Auld Co
Priority date: 1974-06-12
Filing date: 1977-07-09
Publication date: 1979-01-25
Also published as: DE2731081C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Materials, das als Ersatz für Glasemail verwendet wird. Auch betrifft die Erfindung die Herstellung von Emblemen aus diesem Material.
Dekorative Plaketten, Platten und Embleme werden in einer Reihe von Industrien in großem Umfang verwendet. In der Vergangenheit wurde eine gefärbte Glasmasse in ein Bronzesubstrat gegossen auf 6770 C (12500 F) erhitzt. Das glasartige Glasemail diente zur Verschönerung des Produktes und zum Schutze des dekorativen Emblems gegenüber Witterungseinflüssen, wenn die Plakette oder das Emblem der Umgebung ausgesetzt wurde. Heute werden für die Herstellung solcher Plaketten und Embleme hauptsächlich Kunststoffe verwendet.
Beispielsweise beschreibt die US-PS 3 654 062 ein Verfahren zur Spritzgußformung eines dekorativen Mylar-Sichtbogens über einem Vinylkunststoffkörper. Die Plakette wird mit einer Schicht eines Schutzlackes auf der Außenoberfläche des Sichtbogens überzogen. Andere Formverfahren, wie Kampressionsformen (entweder einschüssige oder zweischüssige) sind auch in der Technik bekannt. Siehe beispielsweise die US-PS 2 244 565, 2 931 119, 3 075 249 und 3 114 597.
In gleicher Weise sind Polyurethanformmassen in der Technik bekannt. So beschreiben die US-PS 3 337 476, 3 391 101 und 3 393 243 Polyurethanmassen. Die US-PS 3 391 101 stellt fest, daß die darin beschriebenen Verbindungen in die Form als eine Flüssigkeit gegossen werden können (Spalte 1, Zeilen 49 und 50), doch steht dies tatsächlich eher im Begleittext mit dem Abdichten einer Rohrleitung als mit der Herstellung eines Formlings. Keine dieser Patentschriften beschreibt das Gießen eines Polyurethans auf ein Substrat unter Erzeugung eines dekorativen Emblems.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden dekorative Embleme in der Weise produziert, daß man einen glasartigen Kunststoff auf ein Substrat gießt. Dieses Substrat kann entweder ein dekorierter Hohlraum aus Metall oder Kunststoff sein, in welchen der glasartige Kunststoff gegossen wird, oder er kann eine ebene Oberfläche sein, wie eine Dekorationsfolienscheibe, auf die der glasartig werdende Kunststoff aufgegossen wird. Wenn ein Metallhohlraum als Substrat verwendet wird, besteht er vorzugsweise aus Aluminium oder Chrom. Chromteile werden vor dem Gießen sorgfältig gereinigt und grundiert, während Aluminiumteile vor dem Gießen anodisiert und grundiert werden. Der Hohlraum kann auch aus einem geformten Kunststoff bestehen.
In jedem Fall werden dekorative Oberflächen auch auf dem Teil durch Formen, Bemalen, Bedrucken oder Beschichten ausgebildet, bevor man den glasartigen Kunststoff in den Hohlraum gießt.
Wenn ein ebenes Emblem erzeugt wird, wird eine Reihe von dekorativen Formlingen (Scheiben, ovalen Teilen oder anderen Teilen) flach und horizontal gehalten, während der Kunststoff unter Bildung eines Meniskus daraufgegossen wird. Der gegossene Kunststoff ergibt, wenn er gehärtet ist, einen Linseneffekt bei jedem der einzelnen dekorativen Formlinge. Die bevorzugte Kunststoffzusammensetzung ist eine Verbindung vom Polyurethantyp. Es ist aber auch möglich, andere gießfähige Kunststoffmaterialien zu verwenden, die in der Lage sind, einen Meniskus zu bilden und in der beschriebenen Weise einen Linseneffekt zu ergeben.
Die Verbindung vom Polyurethantyp wird durch die Umsetzung von Polypropylenglycolen mit einem aliphatischen Diisocyanat erzeugt. Um die Vereinigung der Chemikalien in dem Produkt zu erleichtern, werden die Glycole und das Diisocyanat zu einem leicht zu handhabenden Zweikomponentenprodukt gemischt. Die zwei Komponenten werden dann im geeigneten Mengenverhältnis miteinander vermischt, entgast, um Luftblasen zu entfernen, und dann auf ein Emblem oder eine andere Oberfläche unter Bildung eines klaren, harten Kunststoffmaterials gegossen.
Demnach ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Gießen von Emblemen unter Benutzung eines klaren, harten Kunststoffmaterials zu bekommen, das als Ersatzstoff für Glasemail geeignet ist Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, der beiliegenden Zeichnung und den Ansprüchen offenbar.
In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 eine perspektivische Darstellung, die die Mischbehälter und die Abgabedüse zeigt, Fig. 2 einen Querschnitt eines Emblems mit einem eingelegten Kunststoffgießling in dem dekorierten Hohlraum des Metall- oder Kunststoffsubstrates, wobei das Volumen des gegossenen Kunststoffes größer als das des Hohlraumes mit abgerundeten Seiten ist, in welchen er gegossen wurde, Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Emblem mit einem eingelegten Kunststoffgießling auf dem dekorierten Hohlraum eines Metall- oder Kunststoff substrates, Fig. 4 einen Querschnitt durch eine gegossene Kunststoffeinlage auf einer zweiwinkeligen Oberfläche, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen eingelegten Kunststoffgießling auf einer gewinkelten ebenen Fläche, Fig. 6 einen Querschnitt durch ein gegossenes Kunststoffemblem mit einem kleineren Volumen als das Volumen des Hohlraums, in welchem er gegossen wurde, Fig. 7 einen Querschnitt eines gegossenen Kunststoffemblems mit einem größeren Volumen als das Volumen des Hohlraums, in welchem es gegossen wurde, Fig. 8 eine Darstellung eines im Querschnitt gezeigten Kunststoffemblems vor dem Formen über einer zweiwinkeligen Oberfläche, Fig. 9 eine Darstellung des Emblems von Fig. 8 nach dem fertigen Aushärten und Formen des Emblems über der Oberfläche, Fig. 10 eine Querschnittsdarstellung einer gegossenen Kunststoffeinlage mit einem größeren Volumen als das, was der Hohlraum auf nimmt.
Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung eines Gießlings auf einer ebenen Scheibe mit den Dimensionsverhältnissen zwischen ihnen, Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Kunststoffemblemgießling auf einer Scheibe mit abgerundeten Kanten, Fig. 13 eine perspektivische Teildarstellung eines Gießbetriebs, Fig. 14 eine Querschnittsdarstellung eines gegossenen Kunststoffemblems mit einem Metallsubstrat mit einer dekorierten durch Spritzguß geformten Kunststoffeinlage, Fig. 15 einen Querschnitt eines übergelaufenen Gießlings, Fig. 16 einen Querschnitt eines Gießlings ohne Überlaufen, Fig. 17 eine Darstellung eines Automobilemblems von vorn, Fig. 18 einen Querschnitt des Emblems von Fig. 17 unter Darstellung einer Methode des Gießens des Emblems und Fig. 19 einen Querschnitt des Emblems von Fig. 17 unter Darstellung einer Alternativmethode zum Gießen des Emblems.
Eine der Grundlagen für diese Erfindung ist die Bildung eines klaren, harten Kunststoffmaterials für die Verwendung als Ersatzstoff für Glasemail. Das bevorzugte Meterial ist eine Verbindung vom Polyurethantyp. Sie schließt hauptsächlich eine Umsetzung zwischen einem Isocyanatmaterial und einem Polyol unter Bildung eines Urethanpolymers ein. Dies ist ein ziemlich einfaches Additonsverfahren, das bei Ausweitung auf difunktionelle oder polyfunktionelle Reagentien einen direkten Weg zu Polymeren bildet. Der Wasserstoff an dem Stickstoffatom der Urethangruppe ist in der Lage, mit weiterem Isocyanat unter Bildung von Allophanaten zu reagieren, die das Mittel zur Einführung von Verzweigungen oder Vernetzungen in die Polyurethane liefern. Die Umsetzung ergibt eine Bindung mit hoher thermischer Stabilität und Hydrolysebeständigkeit.
In dem vorliegenden Verfahren wird eine Polyurethanverbindung durch Umsetzung von Polypropylenglycolen mit einem aliphatischen Diisocyanat erzeugt. Um die Anwendung der Chemikalien in der Produktion zu erleichtern, werden die Glycole und das Diisocyanat in ein leicht zu handhabendes Zweikomponentenprodukt gemischt.
Die erste Komponente, Teil A, welche der Polyolteil des Zweikomponentensystems ist, wird durch Vermischen eines difunktionellen, trifunktionellen und/oder tetrafunktionellen Polypropylenglycols und Zugabe von geeignetem Katalysator, oberflächenaktiven Mitteln und Licht- und Hitzestabilisierungsmitteln gewonnen.
Der Polyolteil, Teil A, wird aus Polypropylenglycolen hergestellt, die zwei, drei, vier oder mehr Hydroxylgruppen je Molekül oder eine Kombination derselben besitzen. Die Polyole werden mit einem Katalysator, Ultraviolettabsorber, Antioxidationmnittel und oberflächenaktiven Mittel vereinigt. Nach der Vereinigung wird das Produkt unter 737 mm (29 inch) Vakuum 1 Stunde auf 900 C erhitzt, auf Raumtemperatur gekühlt und abgepackt. Eine typische Zusammensetzung ist die folgende: Teil A Polypropylenglycol (Triol) TP-440 77,57 Polypropylenglycol (Diol) P-245 19,39 Katalysator (DBTDL) 1,00 Antioxidationsmittel (Naugard P) 1,00 Ultraviolettabsorber (W-317) 1,00 Oberflächenaktives Mittel SF-69 0,04 100,00 Die Menge des Katalysators (DBTDL) kann im Bereich von 0,10 bis 2,00 liegen, die Menge des Antioxidationsmittels kann von 0,25 bis 2,00 variieren, die Menge des UntraviolettlichtabsorberN (W-317) kann von 0,25 bis 2,00 variieren, und die Menge des oberflächenaktiven Mittels SF-69 kann von 0,01 bis 0,10 variieren.
Das Molekulargewicht des Triols kann von 300 bis 3000 und das Molekulargewicht des Diols von 400 bis 2000 variieren.
Der andere Teil, Teil B, der Zusammensetzung wird durch Umsetzung eines aliphatischen Diisocyanates mit einem Polyol hergestellt, welches difunktioneller, trifunktioneller oder tetrafunktioneller Natur ist, um ein quasi Vorpolymer zu bilden. Der Zweck des Vorpolymers ist der, die Viskosität und die Reaktinnsgeschwindigkeit von Teil A mit dem Diisocyanatteil B zu regeln.
Das di-, tri- und tetrafunktionelle trockene Polyol wird mit dem Diisocyanat vermischt und langsam 1 Stunde unter einem Vakuum von 737 mm (29 inch) auf 900 C erhitzt und dann auf Raumtemperatur gekühlt, abgezogen und verpackt. Eine typische Rezeptur ist die folgende: Teil B Polypropylenglycol (Triol) TP-440 15,00 Hylene W (Diisocyanat) 85,00 100,00 Das Molekulargewicht des Triols kann von 400 bis 2000 variieren, und das Hylene hat einen großen Bereich.
Tetrole können an Stelle des Triols sowohl in Teil A wie in Teil B verwendet werden. Es kann irgendein geeignetes Diol benutzt werden.
Der Katalysator kann irgendeine Schwermetallverbindung aus der Gruppe Zinn, Blei, Zink, Quecksilber, Wismut, Cadmium, Antimon usw. sein. Ein geeignetes Antioxidationsmittel, das eine farblose Verbindung ergibt, kann verwendet werden. Ultraviolettabsorber, die in Polyol löslich und in dem Endprodukt klar sind, sind geeignet. Das oberflächenaktive Mittel ist eine Siliconverbindung und kann eine von zahlreichen Verbindungen sein.
Hylene W ist ein aliphatisches Diisocyanat, das von der E.I. duPont de Nemours & Co. erhältlich ist. Stattdessen können Hexamethylendiisocyanat, Xyloldiisocyanat, Cyclohexyldiisocyanat oder irgendein helles stabiles (gesättigtes) Diisocyanat sein.
Nachdem Teil A und Teil B wie angegeben hergestellt wurden, werden die beiden Teile in dem geeigneten Mengenverhältnis miteinander vermischt, entgast, um Luftblasen zu entfernen, und auf ein Emblem oder eine andere Oberfläche unter Bildung eines klaren, harten Kunststoffmaterials gegossen. Die Härtung kann durch Hitzeanwendung beschleunigt werden.
Das Polypropylenglycol (Diol) und das Polypropylenglycol (Triol) sind auf dem Markt allgemein erhältlich, und sie können beispielsweise jene sein, die von der BASF Wyandotte Corporation als P-410 bzw. TP-440 hergestellt werden. P-410 wird von der BASF Wyandotte als Polyätherdiol "Pluracol" mit einem Molekulargewicht von 425 (berechnet nach der Hydroxylzahl),einer Hydroxylzahl von 265, einer Viskosität bei 250 C von 75 cps und einem pH-Wert von 6,5 beschrieben. TP-440 wird von der BASF Wyandotte als ein Polyäthertriol mit einem Molekulargewicht von 425 (berechnet nach der Hydroxylzahl), einer Hydroxylzahl von 398, einer Viskosität bei 250 C von 600 cps und einem pH-Wert von 6,5 beschrieben.
Die beiden Teile, Teile A und Teil B, werden in folgenden Mengenverhältnissen miteinander vermischt: Teil A 44,50 Teil B 55,50 100,00 Dies ist das bevorzugte Mengenverhältnis, obwohl die Mengenverhältnisse von 40 bis 50 % für Teil A und von 60 bis 50 % für Teil B variieren können.
Die resultierende Urethanverbindung ist 100 %-ig fest und klar und unter Sonnenlicht und Witterungseinflüssen stabil. Die Herstellung eines harten, glasartigen farblosen Polyurethans durch Verwendung von Triolen und Tetrolen, die durch Diole für Elastizität modifiziert sind, dürfte ebenso neu wie die Verwendung eines Antioxidationsmittels zur Unterstützung der Stabilisierung eines Polyurethans sein.
Um die Verbindung zu produzieren und in einen dekorativen Hohlraum zu gießen, werden mehrere Stufen angewendet, die nachfolgend aufgezählt sind.
Zunächst werden die Chromteile, in die der Kunststoff gegossen wird, um Embleme herzustellen, sorgfältig gereinigt, indem man sie in ein heißes Bad von NE-6 und heißem Wasser eintaucht, einer kathodischen und einer anodischen Reinigungsstufe (beide mit Oakite 190 und heißem Wasser von 820 C) unterzieht, in mit Luft gerührtes Gemisch von Chromsäure und Wasser eintaucht, SpUl- und Eintauchstufen unterzieht und schließlich einer Lufttrocknungsstufe unterzieht.
Die Aluminiumteile werden mit Dampf besprüht, durch Eintauchen gereinigt, gespült, deoxidiert, gespült, durch Eintauchen auf Glanz gebracht, gespült, anodisiert, gespült und getrocknet.
Das Ergebnis hiervon besteht darin, daß die anodische Filmdicke zwischen 0,00030 und 0,00040 Inch betragen soll.
Alle Teile werden dann mit einem geeigneten Grundiermittel innerhalb von 8 Stunden von der Reinigungszeit (Chromteile) oder der Anodisierungszeit (Aluminiumteile) grundiert. Die Dicke soll zwischen 0,00020 und 0,00040 Inch liegen, und die Beschichtung ist derart, daß sie wenigstens 0,1000 Inch über den Berührungspunkt des Kunststoffgießlings hinausgeht.
Alle Teile, die eines Anstriches bedürfen, werden innerhalb einer Woche nach dem Grundieren angestrichen. Vor dem Anstreichen werden die Teile bei mindestens 930 C (2000 F) 60 Minuten eingebrannt. Die Teile werden dann durch Besprühen angestrichen. Die angestrichenen Teile werden dann zu der Gießabteilung überführt, wo sie innerhalb einer Woche von Zeitpunkt des Anstreichens den Gießling erhalten.
In Fig. 1 ist die allgemein mit 10 bezeichnete Gießapparatur gezeigt. Eine Vakuumleitung 12 ist über Leitungen 14 und 16 mit Lager-Entgasungsbehältern 22 bzw. 24 verbunden. Ein Paar von Kugelventilen 18 und 20 ist in die Leitungen 14 und 16 eingesetzt, um zu gewährleisten, daß keine Luft zurück zu den Behältern geht. Zufuhrleitungen 30 und 26 mit Kugelventilen 32 und 28 darin führen den Behältern 22 bzw. 24 die Komponente Teil A bzw. die Komponente Teil B zu. Die Materialien A und ZB können zum Zwecke der Entgasung gerührt werden.
Das entgaste Material fließt dann abwärts durch die Leitungen 34 und 36, durch Kugelventile 38 und 40, durch Filter 42 und 44 und durch Zumeßeinrichtungen und in den Misch- und Gießkopf 46, der von Standardkonstruktion ist. Unterhalb des Gießkopfes befindet sich eine sich bewegende Fördereinrichtung 48, mit der der Gießkopf 46 zeitlich abgestimmt ist. Die Fördereinrichtung trägt die Ornamente oder Stücke zum Gießen, wie bei 50.
Wenn ein Stück unter den Gießkopf kommt, hält das Förderband an. Eine vorbestimmte Menge des Kunststoffmaterials wird gegossen, und dann bewegt die Fördereinrichtung bzw. das Förderband das nächste Stück in diese Position. Die gegossenen Teile werden weiter in Einbrennzonen bewegt. Die Teile werden dann gekühlt und entladen.
Das gegossene Material hat die Eigenschaft von Härte ohne Brüchigkeit und widersteht heftiger Abnutzung durch starke Detergentien und durch Schlag. Es kann strengen Wasser- und Feuchtigkeitstests, Salz- und Säuretests, Heißtemperatur- und Kalttemperaturtests und Gastests standhalten. So ist es ein ausgezeichnetes Füllmaterial für bemalte Dekorationsteile.
Das gehärtete Material hat eine Shore-D-Härte von 80 bis 85 und ein spezifisches Gewicht von 1,06. Die Komponente Teil A hat eine Viskosität von 375 cps, obwohl die cps auch von 300 bis 1000 variieren können, bei 2 U/Min. RVP mit einer Brookfield-Spindel Nr. 4 bei 250 C und von 390 cps (der Bereich liegt bei 300 bis 1000 cps) bei 20 U/Min. RVP mit einer Brookfield-Spindel Nr. 4 bei 250 C. Die Viskosität der Komponente Teil B liegt bei 500 cps bei 2 U/Min. RVP mit einer Brookfield-Spindel Nr. 4 bei 250 C und bei 20 U/Min. RVP bei einer Brookfield-Spindel Nr. 4 bei 250 C. Die Komponente Teil A hat ein spezifisches Gewicht von 1,05 und die Komponente Teil B ein spezifisches Gewichts von 1,07.
Wiederum liegt das Mischverhältnis bei etwa 45 Gewichtsteilen von Teil A und 55 Gewichtsteilen von Teil B. Das MischverhAltnis liegt bei 1 Volumenteil für Teil A und 1 Volumenteil für Teil B. Die Volumentoleranz sollte nicht von +1/2 Teil abweichen. Die Gelzeit für die vermischten Komponenten beträgt etwa 2 Minuten und 10 Sekunden, obwohl der Bereich bei 66° C (1500 F) bei 2 bis 7 Minuten liegt. Wenn eine hohe Krone bzw.
eine hohe Wölbung auf dem gegossenen Emblem erwünscht ist, kann dieses bei Raumtemperatur bis zu 930 C (2000 F) während einer längeren Periode gehärtet werden.
Das dekorative Teil muß frei von Feuchtigkeit, Fett, Staub und anderer Fremdmaterie sein. Das Teil muß vollständig eben und relativ flach sein. Die Komponententeile werden in dem Misch- und Gießkopf sorgfältig und gründlich miteinander vermischt. Das Material sollte ohne Einschluß von Luft vermischt werden. Wenn Luftblasen sich entwickeln, sollte das Material unmittelbar entgast werden. Dies erfolgt, indem man ein gutes Vakuum an das Material anlegt, das Vakuum entlastet, ein weiteres Vakuum anlegt und dieses wiederum entlastet. Die Verbindung sollte innerhalb der oben erwähnten Gelzeit vermischt, entgast und gegossen werden.
Das Kunststoffmaterial ist klar und steigert, wenn es gegossen ist, die Klarheit des Dekors auf dem Substrat, auf dem es gegossen wurde, und verbessert die Einzelheiten der vertieften und erhabenen Stellen. Die Oberfläche des gegossenen Materials hat eine leichte Wölbung, die den Übergang des gegossenen Kunststoffes zu dem Teil, auf dem er gegossen wurde, verbessert unabhängig davon, ob letzteres aus einem Metall, wie Aluminium, oder Kunststoff besteht. Das Material kann mit verschiedenen Farben eingefärbt werden, doch bekommt man ausgezeichnete Ergebnisse auch mit dem klaren Gießling, welcher mit dem dekorativen Metall und der Bedruckung kontrastiert.
In den Fig. 2 und 3 sind alternative Konstruktionen für die gegossenen Embleme oder Ornamente gezeigt. Fig. 2 zeigt ein Emblem mit einem Metall- oder Kunststoff substrat 70. Das Substrat 70 mit einer Grundfläche 68 besitzt zurückspringende Wände 60, eine abgerundete Oberkante auf den zurückspringenden Wänden und Vertiefungen 62 mit vorspringenden und zurückspringenden Bereichen, wie bei 63, die durch Heißprägen, Bemalen oder Bedrucken dekoriert sein können. Nachdem die Einzelheiten der Vertiefungen dekoriert sind, wird der Gießkunststoff in die Vertiefungen 62 gegossen. Die Zusammensetzung und die Gießtechnik sind so, daß eine größere Menge der Kunststoffmasse als das Volumen des durch die Vertiefungen definierten Bereiches benutzt wird, wenn eine Ebene um die oberen Abschnitte 66 gelegt wurde. Das heißt der Gießling bildet einen positiven Meniskus. Der Winkel "Z" der einen Tangente zu dem Punkt, wo die Kante des Kunststoffes an dem Teil 66 endet, kann 0 0 kleiner als 90 , doch nicht kleiner als 30 sein. Der gegossene Kunststoff kann irgendeine Dicke haben, doch hat er gewöhnlich eine Dicke von etwa 4 mm (5/32 inch). Er kann auch pigmentiert werden, um ein mehrfarbiges Emblem zu bekommen.
In Fig. 3 ist eine Alternativkonstruktion für ein Emblem gezeigt. Ein Metall- oder Kunststoffrahmen 80 ist mit einer Vertiefung mit einer ebenen Grundfläche 84 versehen. Eine Metallfolieneinlage 88 von 0,001 bis 0,010 Inch Dicke ist mit einem Kleber 86 auf der Grundfläche 84 des Rahmens 80 befestigt.
Färbungen oder Informationen sind auf der Folie durch lithographischen Druck, Seidensiebdruck oder andere üblicherweise für das Dekorieren von Metallen verwendeten Methoden aufgebracht. Bilder sind in bestimmten Bereichen eingeprägt oder erhaben. Es sei festgestellt, daß die Folie auch ein Kunststoffmaterial sein kann, wie Mylar, Polyäthylenterephthalat, und daß sie entweder eben oder geprägt oder gehämmert sein kann.
Nachdem die Folie 88 in dem Rahmen befestigt ist, wird ein klarer Kunststoffüberzug 90 oben auf die Folieneinlage aufgegossen und haftet sowohl an der Folie als auch an den Seitenwänden 82 des Rahmens 80. Dies unterscheidet sich von der üblichen Praxis insoweit, als es die Notwendigkeit eines Dekorierens oder Heißprägens des Metallrahmens selbst ausschaltet.
In Fig. 4 ist ein Teil 90 mit gewinkelten Flächen 91 und 92 und abgeschrägten danrpmartigen Wänden 93 und 94 gezeigt. Der Gießling hat eine ebene obere Fläche 96, die sich zu den Kanten 97 und 98 am oberen Ende der dammartigen Wände 93 und 94 hin neigt. So kann man auf einer nichtebenen Oberfläche gießen.
Fig. 5 zeigt beipielshalber das Gießen einer nichthorizontalen Fläche. Ein Teil 99 ist in einem Winkel C (verstärkt gezeigt) aus der Horizontalen heraus gelagert und hat eine ebene Vertiefungsfläche 101 sowie wallartige Wände 100 und 105 senkrecht zu der Fläche 101. Das Gießmaterial wölbt sich etwa bei 102 heraus und trifft auf die Oberseite der wallartigen Wand 100 in der Form eines positiven Meniskus. Die Oberfläche des Kunststoffes geht dann durch eine umkehrende Kurve bei 103 und nähert sich bei 104 dem oberen Teil der wallartigen Wand 105 in der Form eines negativen Meniskus.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Beispiele eines negativen bzw. positiven Meniskus. In Fig. 6 wird ein hohles Teil 106 mit einer flachen horizontalen ebenen Oberfläche 108 und senkrechten wallartigen Wänden (wie 107) mit einer Kunststoffmenge ausgegossen, deren Volumen geringer als das des Hohlraumes ist. Das Ergebnis ist eine flache Oberfläche 109, deren Peripherie etwa bei 110 unter Bildung eines negativen Meniskus aufwärts geneigt ist. Die Zusammensetzung nach der Erfindung neigt (wie gezeigt) infolge ihrer Rezeptur und Oberflächenspannung dazu, an den wallartigen Wänden anzusteigen.
In Fig. 7 ist ein hohles Teil 111 mit einem ebenen Boden 113 und wallartigen Wänden 112 mit einer Menge Kunststoffmaterial gefüllt, deren Volumen größer als das Volumen des Hohlraumes ist. Das Material ist allgemein eben, wie bei 114, und neigt sich bei 115 abwärts und schneidet dann das obere Ende der wallartigen Wände 112. Es läuft nicht über, so lange die Oberfläche 114 nicht zu hoch über der Spitze der wallartigen Wände liegt und so lange die Spitze der zurückhaltigen Wand 112 klar mit einem Radius von 0,002 bis 0,10 Zoll am oberen Ende definiert ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen, wie ein Gießlingemblem 117 nach der Teilhärtung (90 bis 95 %) geformt und über gewinkelte Oberflächen bei 1200 gebogen werden kann. Ein dekoriertes Foliensubstrat 119 wird auf einer flachen Oberfläche gegossen und gehärtet. Vor dem Kühlen wird es in einem Vakuumspannwerkzeug befestigt und über die Fläche 120 abwärts gezogen. Das Ergebnis besteht darin, daß die flache Bodenfläche der Folie 11 9 des Gießlings in gewinkelte Bodenflächen 121 und 122 gebogen wird.
Die Kanten 116 und 118 des positiven Meniskus bleiben die gleichen, und die obere Fläche 117 wird parallel zu den Bodenflächen 121 und 122 geborgen. Den Emblemgießling läßt man in dieser Gestalt abkühlen.
Fig. 10 erläutert, was passieren kann, wenn zu viel von der Masse gegossen wird und die wallartige Wand bei 125 zu breit und scharf ist. Ein hohles Teil 123 mit einer flachen ebenen Bodenfläche 124 und senkrechten wallartigen Wänden 125 ist vorgesehen. Material 125 wird hineingegossen, und wenn die Höhe X eine bestimmte Menge übersteigt, läuft das Material über das obere Ende der wallartigen Wand 125, etwa bei 126.
Es ist auch möglich mit der vorliegenden Erfindung, die bevorzugte Polyurethanmasse oder irgendein anderes glasartiges Kunststoffmaterial, das einen Meniskus bildet und einen Linseneffekt ergibt, auf ein ebenes Emblem zu gießen.
Fig. 11 zeigt eine flache Metallscheibe 127 mit senkrechten peripheren Seiten 128 und 130. Das Material ist oben flach und neigt sich unter Bildung eines positiven Meniskus abwärts.
D zeigt den Durchmesser der Scheibe, Y die Höhe des Materials und W die Höhe der Scheibe. Der Test führt zu einer Scheibe, worin Z 0,020 Inch ist, folgendermaßen: D, Inch Y, Inch 0,25 0,030 0,50 0,075 0,75 0,100 1,00 0,125 1,50 0,125 In der Tabelle bedeutet Y die Maximalhöhe, die das Material erreichen kann, ohne über die Peripherie der Scheibe zu fließen.
Aufbringung von mehr Flüssigkeit auf die Scheibe 127, als in der Spalte Y angegeben ist, führt zu einem Überlaufen von Flüssigkeit infolge eines Bruches in der Oberflächenspannung. Ein Überlaufen führt zu dünneren Abschnitten. Die Masse nach der vorliegenden Erfindung wurde bei der Scheibentemperatur von 220 C (720 F) verwendet.
Wenn ein freier Flüssigkeitskörper, wie die Masse nach der Erfindung, auf einem Festkörper ruht, ist der Flachheitsgrad auf der oberen Oberfläche der Flüssigkeit eine Funktion der Bedingung an den Kanten, wo die Flüssigkeit in Kontakt mit dem Festkörper steht. Wenn die Benetzbarkeitseigenschaften der Flüssigkeit derart sind, daß die Flüssigkeit den Festkörper nicht "benetzt", zeigt dies, daß die Flüssigkeitsteilchen einander mehr anziehen als die Feststoffteilchen die Flüssigkeitsteilchen anziehen. Das heißt, die kohäsiven Kräfte der Flüssigkeit sind größer als die adhäsiven Kräfte des Festkörpers und der Flüssigkeit. Diese Bedingung der Flüssigkeit wird als der "Meniskus" bezeichnet. Der mit der vorliegenden Masse bei deren Aufbringung auf einer flachen Oberfläche gebildete Meniskus führt zu einem Linseneffekt. Der Linseneffekt wird durch Aufbringung der Masse auf einer bemalten oder dekorierten Oberfläche ausgenutzt, um den ästhetischen Wert bezüglich der Tiefe, Klarheit und Brillanz zu erhöhen. Diese Eigenschaften werden benutzt, um Einlagen mit Rückenfolie zu erzeugen. Der mit der vorliegenden Masse bei ihrem Kontakt mit den zurückhaltenden Wänden der Gießhöhlungen gebildete Meniskus führt zu einem solchen Linseneffekt.
Fig. 12 zeigt, was geschieht, wenn die Bedingung der Scheibenkante nicht senkrecht ist. Eine Scheibe 133 hat eine senkrechte Kante 134 und eine abgerundete Kante 135. Das Material 136 steht auf der Scheibe bei 137 in Nachbarschaft zu der senkrechten Kante 134 und läuft über die abgerundete Kante 135 bei 138.
Fig. 13 zeigt ein Probengießverfahren, bei dem ein Vakuumspannwerkzeug 139 einen Bogen von Trennpapier 140 durch ein Vakuum hält, welches unter dem Bogen erzeugt wird. Das Spannwerkzeug 139 hat mehrere (nicht gezeigte) Öffnungen darin, durch welche das Vakuum angelegt wird. Eine Reihe von Metallfilmscheiben 141, 142 usw. wird auf den Bogen gelegt. Die Scheiben wurden auf ihrer Oberfläche lithographisch oder durch Seidensiebdruck bedruckt und haben an ihrer Unterseite einen Klebstoff. Der Betätiger oder die automatische Maschine benutzt den Abgabekopf 143 mit der Düse 145 und der Zufuhrleitung 144, um die Masse auf jede Scheibe abzugeben. Der Abgabekopf 143 reguliert die Menge. Die Scheiben sind ähnlich der Scheibe 130 in Fig. 11 insofern, als sie eine scharf begrenzte periphere Seite und Schnittpunkte mit der oberen ebenen Fläche haben. Die Gießmasse wird gehärtet und gekühlt, und das Ornament auf der Oberseite der Scheibe wird durch den wLinseneffekt", der durch die Gießmasser erzeugt wird, verbessert.
Es ist wichtig, das Material so zu halten, daß es die Einlage oder das Substrat während des Gießens und Härtens flach oder horizontal hält. Das Substrat kann eine Folie, ein Metall, ein Papier oder Mylar sein. Wenn eine Folie verwendet wird, wird das Bild vor dem Gießen darin eingestanzt oder eingedrückt. In der in Fig. 13 gezeigten Technik sind die Scheiben voneinander beabstandet, um jede Anziehung zwischen diesen Scheiben durch statische Aufladung, wenn das Material auf sie gegossen wird, zu vermeiden.
Fig. 14 zeigt die Ausbildung noch eines anderen Emblems, das unter Verwendung der Masse und der Gießtechnik nach der Erfindung erhalten wurde. Ein Kunststoff- oder Metallsubstrat 148 mit einem Hohlraum mit einer flachen Bodenfläche und einer senkrechten peripheren Wand wird verwendet. Eine durch Spritzguß geformte Kunststoffeinlage 150 ist durch Bemalen, Bedrucken oder durch Heißstanzen dekoriert. Sodann wurde sie mit dem Substrat mit Hilfe eines geeingeten Klebstoffes 149 verbunden. Der gegossene KunstStoff 142 wurde dann in den Hohlraum 151 derart eingegossen, daß der gegossene Kunststoff die dekorierte Oberfläche abdichtet oder schützt und die Einlage 150 an den Rahmenseitenwänden des Hohlraums 151 verankert.
Die Kunststoffmasse kann in einer solchen Menge gegossen werden, daß diese etwas größer als das Volumen des durch den Hohlraum begrenzten Bereiches ist, wenn eine Ebene oben auf die abgerundeten Oberteile 151 gelegt wurde. Das heißt, der GieBling bildet einen positiven Meniskus. Der Winkel Z, der eine Tangente zu dem Punkt definiert, wo die Kante des Kunststoffes an dem Teil 151 endet, kann kleiner als 900, doch nicht kleiner als 300 sein.
Die Fig. 15 und 16 erläutern die Wirksamkeit einer senkrechten wallartigen Wand gegenüber einer abgerundeten wallartigen Wand.
In Fig. 15 hat ein ebenes Substratteil 153 eine abgerundete wallartige Wand 154 mit einer Höhe X. Kunststoff wird bei 155 aufgegossen und neigt dazu, über das obere Ende der wallartigen Wand bei 156 und auf die andere Seite dieser Wand zu fließen. Fig. 16 zeigt eine ebene Fläche 158 mit einer wallartigen Wand 159 mit einem scharf begrenzten Radius am oberen Ende und einer senkrechten Wand 160 mit der Höhe "T" von mindestens 0,060 Inch. Die Gießmasse 161 erhebt sich über die wallartige Wand und hält bei 162, dem oberen Punkt der wallartigen Wand 160, an. Dies erläutert, wie das Material über eine abgerundete Fläche kriecht. Das gleiche Material hält an und steigt unter Ausbildung eines Meniskus, wenn es von einer scharf begrenzten wallartigen Wand zurückgehalten wird.
Die Fig. 17 bis 19 erläutern ein typisches Automobilornament aus Metall, das allgemein mit 170 bezeichnet ist. Es besteht aus einer Befestigungseinrichtung 171 zur Befestigung des Ornamentes an der Motorhaube eines Wagens. Verchromte Abschnitte 172 und 173 sind nach oben gebogen und umgeben den Mittelabschnitt. Ein Stützteil 174 erstreckt sich aufwärts und trägt einen Rahmen 175, der aus horizontalen Teilen 176 und 177 und einem Paar gebogener Teile besteht. Die von dem Rahmen begrenzte Fläche hat eine Gießeinlage und eine Reihe von Figuren 179 bis 181 darin. Die Fig. 18 und 19 zeigen das Ornament im Fig. 17 im Quer schnitt und erläutern zwei Methoden zur Ausbildung der Einlage. Fig. 18 zeigt die Hälfte einer Einlage 184, die spritzgußgeformt, dekoriert und in der gezeigten Lage angeordnet wurde. Die Teile 176 und 177 haben Längsteile 182 und 183, die im Querschnitt L-förmig sind und in eine periphere Vertiefung passen, deren horizontale Abschnitte mit 185 und 186 bezeichnet sind. Die innere Fläche 187 der Einlage hat eine Reihe erhabener Bereiche 188, 189 und 190 (verstärkt gezeigt), die gestanzt, heißgestanzt, aufgemalt oder mit Farben im Siebdruckverfahren aufgedruckt sind, und dekorative Abschnitte. Diese erhabenen Bereiche haben die Form von Figuren 179 bis 181 in Fig. 17. Wenn die Einlagehälfte 184 sich an der Stelle befindet, werden das Ornament und die Einlage horizontal gelagert, und die andere Hälfte der Einlage wird in den resultierenden schalenartigen Hohlraum gegossen, worauf man den Gießling kühlen und härten läßt. Die gegossene Masse haftet an der Oberfläche 187 der durch Spritzgußverfahren geformten Einlage und verankert so die beiden Einlagehälften miteinander und bildet die vollständige Einlage. Da die Gießlingabschnitte entweder klar oder leicht gefärbt sind, sind die Figuren 179 bis 181 sichtbar und scheinen ununterstützt, was einen hübschen ästhetischen Eindruck verschafft.
Fig. 19 erläutert eine Alternativmethode zur Herstellung des Ornamentes von Fig. 17. Das Ornament wird horizontal auf das Gießlingsubstrat 191 gelegt, welches aus einem Material besteht, an dem die Gießmasse nicht anhaftet. Das Substrat paßt genau bei 192 und 194 mit den Teilen 176 und 177. Auf der Hauptoberfläche 200 des Substrates 191 befindet sich eine Reihe von Vertiefungen, in die dekorative Figuren 196 bis 198 gelegt werden, die den Fig. 179 bis 181 in Fig. 17 entsprechen. Die Masse wird dann auf die Substratoberfläche 200 aufgegossen, die mit einem Trennmedium behandelt worden sein kann, um zu verhindern, daß die Masse daran anhaftet. Das Material haftet auf der Innenseite des Teils 176 und 177 und bildet einen etwas negativen Meniskus sowie Vorsprünge 193 und 195. Man läßt das Material härten und kühlen, und das Ornament wird dann umgedreht und auf der anderen Seite gegossen. So ist die Einlage an dem Rahmen 175 verankert, und die Figuren, die aus Metall oder einer anderen geeigneten Substanz bestehen können, sind darin eingebettet.
So erscheinen einem Beobachter die Ornamente der Fig. 18 und 19 gleich, obwohl verschiedene Methoden zur Herstellung desselben angewendet wurden.
Die neue verbesserte Masse und die neue Gießmethode führen zu neuen besseren Produkten. Wegen der Oberflächenspannung der Masse erzeugt deren Verwendung in Ornamenten eine Linsenwirkung", wodurch der ästhetische Effekt des Ornamentes verbessert wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung dekorativer Emb leme Patentansprüche Verfahren zur Herstellung dekorativer Embleme, dadurch gekennzeichnet, daß man a) eine Reihe dekorativer ebener Substrate mit scharf begrenzten peripheren Seiten, die sich mit der oberen ebenen Fläche schneiden, flach und horizontal hält, eine Kunststoffmasse unter Ausbildung eines Meniskus auf jedes dieser Substrate gießt und die gegossene Kunststoffmasse härten läßt, während man die Substrate flach und horizontal hält, oder b) eine Reihe dekorativer Substrate mit einer von Haltewänden umgebenen Vertiefung vorsieht, eine Polyätherpolyolkomponente mit einer Diisocyanatkomponente unter Bildung einer Polyurethanmasse umsetzt, diese Polyurethanmasse in die Vertiefungen der dekorativen Substrate ohne Überlaufen gießt und den Polyurethangießling unter Bildung einer glasartigen Fläche härten läßt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kunststoffgießmasse eine Polyurethanmasse aus einer Polyätherpolyolkomponente und einer Diisocyanatkomponente verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyätherpolyolkomponente der Polyurethanmasse eine solche verwendet, die ein Polyätherdiol, ein Polyäthertriol, einen Katalysator, ein Antioxidationsmittel, einen Ultraviolettabsorber und eine kleine Menge eines oberflächenaktiven Mittels umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diisocyanatkomponente der Polyurethanmasse eine solche verwendet, die ein aliphatisches Diisocyanat und ein Polyäthertriol umfaßt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyätherpolyolkomponente eine solche verwendet, die aus etwa 19 Gewichts-% Polypropylendiol, 78 Gewichts-% Polypropylentriol, 1 % Katalysator, 1 % Antioxidationsmittel, 1 % Utraviolettabsorber und 0,04 % oberflächenaktivem Mittel besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diisocyanatkomponente eine solche verwendet, die aus etwa 85 Gewichts-% aliphatischem Diisocyanat und 15 Gewichts-% Polypropylentriol besteht.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Polyurethanmasse verwendet, die 40 bis 50 Gewichts-% der Polyätherpolyolkomponente und 60 bis 50 Gewichts-% der Diisocyanatkanponente umfaßt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Polyurethanmasse durch Erhitzen auf etwa 660 C (1500 F) während 2 bis 7 Minuten härtet.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als dekorative ebene Substrate Scheiben aus einer Folie mit einem Ornament darauf verwendet.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Scheiben mit einem Durchmesser von 6 bis 38 mm (0,25 bis 1,50 inch) verwendet und die Kunststoffmasse in einer Höhe von etwa 0,8 bis 3,2 mm (0,03 bis 0,125 inch) aufgießt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man Scheiben mit einem Durchmesser von etwa 25 mm (1 inch) verwendet und die Kunststoffmasse in einer Höhe von nicht mehr als 3,2 mm (0,125 inch) aufgießt.