DE1554827A1 - Verfahren zum Spritzgiessen von Gegenstaenden aus thermoplastischem Material mit bildlichen Darstellungen darauf - Google Patents

Description

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Ö023 München-Pülläch

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Kö/Bä München-Pullach, 29» Dezember 66

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Verfahren zum Spritzgießen von Gegenständen aus

thermoplastischem Material mit-bildlichen . Darstellungen darauf

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spritzgießen von Gegenständen aus thermoplastischem Material, wobei diese Gegenstände zumindest auf einem Teil ihrer Oberfläche Auflagen oder Einlagen aus einem bedruckten Film oder einem gefärbten Zierstoff od. dgl. haben. Wenn an solchen Kunststoff gegenständen bildliche Darstellungen (im folgenden "Bild") angebracht werden sollen, dann hat sich als zweckmäßig herausgöobellt, dieses Bild gleichzeitig während des Durchführens des Spritzvorganges anzubringen, d.h. das Bild, meist in form einer Folie an der entsprechenden Stelle der Oberfläche der Matrizen vor dem Vergießen anzubringen, und nicht erst den durch Spritzgießen herzustellenden Gegenstand zu fabrizieren, und dannldie bildliche Darstellung od. dgl. daran anzubringen. Insbesondere ist bei dem zuerst genannten Verfahren die Qualität der bildlichen Darstellung am fertigen Produkt erheblich besser. Wenn man die bildliche Darstellung erst nach dem Spritzgießen anbringt, dann ist sie der Abnutzung wesentlich stärker ausgenützt, weil das Drucken selber an dem durch Spritzgießen herge-.stellten Produkt durchgeführt wird und der bedruckte Heil bleibt stark ausgesetzt oder exponiert» TJm den sich daraus er-

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gebenden Forderungen zu genügen, ist es bekannt geworden, den vorher bedruckten Film mit den entsprechenden Mustern oder Buchstaben auf der Innenoberfläche des Matrizenhohlraumes anzubringen, und diesenFilm mit dem thermoplastischen Material zu verschmelzen. Für diesen Zweck ist es bekannt ,^s Filme- zu verwenden, die im wesentlichen aus Zelluloseazetat bestehen, welches sich besonders gut bedrucken lässt. Bei einem bekannten Verfahren wird an die Innenoberfläche der stählernen Matrize ein bedruckter Film angebracht, der auf das entsprechende Format zusammengeschnitten wurde, und in Gestalt und Größe dem Matrizenhohlraum entspricht. Es ist auch bekannt geworden, zur Halterung des Filmes mit der bildlichen Darstellung od. dgl. an der Innenwand des Matrizenhohlraumes diesen Film elektrostatisch aufzuladen, so daß er auf diese Weise vor dem eigentlichen Beginn des Spritzgießens gehalten wurde. Dieses Verfahren hat aber den Nachteil, daß es sich wegen der Konturen der Form nicht immer durchführen lässt und ausserdem kann der Film nur dann ausreichend elektrostatisch aufgeladen werden, wenn die Luftfeuchtigkeit im Arbeitsraum nicht zu hoch ist. Wenn das Material des Filmes ein warm aushärtendes Kunstharz ist, dann kann nicht einmal bei niedriger Luftfeuchtigkeit eine ausreichend hohe elektrostatische Ladung aufgebracht werden.

Das bekannte Verfahren, mittels eines Klebstoffes den Film in der Matrize zu befestigen, hat auf Grund der folgenden Überlegungen und technischen Nachteil nicht zum Erfolg geführtJ

1» Das Verfahren erfordert zuviel Zeitaufwand.

2. Das sich gegebenenfalls beim Aufheizen des Gießmaterials entwickelnde Gas beeinträchtigt die Haftung zwischen der Oberfläche der Matrize und dem Gießmate.rial» Diese Er-

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scheinung "bewirkt die Entstehung von Runzeln oder Ausnehmungen an der Oberfläche des geschmolzenen Produtks. 3. Der eingelegte Film kann sich verschieben, wenn das auf • den Ulm aufgebrachte Klebmittel durch die Wärmeeinwirkung

erweicht wird.
4-. Der Klebstoff kann an der* Oberfläche des hergestellten

Produktes haften bleiben, wodurch die Qualität und der . "aussere Eindruck des erzeugten Produktes vermindert wird. Ausserdemist es schwierig, derart entstandene nnvollmkommenheiten nach dem Spritzgießen am Produkt selber wieder zu entfernen. ·

Die vorlegende Erfindung beseitigt nun die aufgezeigten Schwierigkeiten, wie sich bei Versuchen unter den verschiedensten Bedingungen unter Verwendung von verschiedenen Arten von Klebstoffen gezeigt hat. Der erste Schritt dieses Verfahrens besteht darin, auf nur einem sehr kleinen Flächenbereich der Matrize ein Klebmittel anzubringen, und dann diese kleine Fläche Wärme zubehandeln, woraufhin dann der vorher bedruckte Film daran fest angebracht wird. Es hat sich gezeigt, daß bei diesem Vorgehen mehrere Male ein Film eingebracht werden kann, ohne daß sich Klebstoff spuren nachher am fertigen Produkt gezeigt hätten, weil die Klebkraft beim öffnen der Matrizen so gering ist, daß dies nicht mehr zu befürchten ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

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Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch die Matrizen, die Vorderseite eines Heizsylinders und die Spritzdüse in derjenigen Stellung, in welcher das Einspritzen gerade abgeschlossen wurde;

Fig. 2 im vertikalen Querschnitt die beiden Matrizen in offener Stellung nachdem der bedrucktem Film eingelegt wurde;

Fig. 3 in Vorderansicht den konvexen Teil der Matrize, an welchem der Klebstoff angebracht und wärmebehandelt wurde;

Fig. 4 den konvexen Gießformteil nach Anbringung des Filmes;

Fig. 5 einen nach der Erfindung hergestellten Gegenstand in perspektivischer Ansicht;

Fig. 6 die Bodendraufsicht des Gegenstandes;

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie. VII-VII der Fig. 6; und

Fig. 8 schematisch das Verfahren zur Aufbringung eines Klebmittelüberzuges auf den bedruckten Film einschließlich der dazu&rf order liehen Einrichtungen.

Es wird auf die Figuren 1 und 3 Bezug genommen. Ein wärme-■faBStändiger Klebstoff, der bei Druckanwendung klebt und zu den Silikonen gehöfct, (Dimety 1-Silox&£0 wird gleichförmig in dünner Schicht (normalerweise mit Schichtdicken von 0,05 bis 0,15 mm) auf eine oder zwei kleine Stellen an derjenigen Fläche angebracht, auf welcher in dem Hohlraum 3 das Bild gehalten werden soll. Der Hohlraum 3 wird von der konvexen Matrize 1 und der konkaven Matrize 2 gebildet* Daran anschließend wird der Klebstoff unmittelbar mit einer Lötlampe oder dgl. für weige Sekunden normalerweise 5 - 10 sek· erwärmt. Die Temperatur der

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Wärmebehandlung richtet sich nach der Anwendungszeit der Wärme und der Dicke der Klebstoffschicht sowie nach den chemischen Eigenschaften des Klebstoffesο Zweckmäßig wird der Klebstoff "bis zur Erreichung einer solchen Viskosität erwärmt,, daß sich eine entsprechende Klebekraft entwickelt, wenn nach dem Verdampfen des Lösungsoittels ein Druck angewandt wird«. Ein beanderer Vorteil bei der Verwendung dieser Art von Klebstoffen liegt darin, daß bei Druckanwendung ihre Klebfähigkeit, entwickelnde Klebstoffe innerhalb einer kurzen Andruekzeit eine ausreichende Klebung sicher stellen* . .

Beim Spritzgießen entsprechend Fig. 1 wird das geschmolzene Kunststoffmaterial 8 durch die Düse V und die Einfüllöffnung 6 zum Gieijunkt 5a geliefert, von wo aus es den Hohlraum 3 ausfüllt und dabei den eingelegten Film 5 gegen die konvexe Matrize 1 drückt. Da in diesem Augenblick ein starker Spritzdruck auf die mit Klebstoff bedeckte Fläche 4 ausgeübt wird, wird der Film fest an seiner Stelle in den Gießhohlraum gehalten. Wenn der Gießprozess soweit fortgeschritten ist, dann sollte dafür gesorgt sein, daß das geschmolzene Kunststoffmater·al in entgegengesetzten Richtungen vom Eingießpunkt 5 aus fließt, z_oB. wie in den Fig. 6 und 7. Es- ist empfehlenswert, einen derart profilierten Boden herzustellen, daß relativ dünne Teile 10 und relativ dicke Teile 9 entstehen. Wenn dann weiter die Gießform mittels Wasser während des EinspritzVorganges gekühlt wird, und die Temperatur unter 100⁰G gehalten wird, dann wird eine hohe Haltekraft des Klebstoffes aufrechterhalten. Die Temperatur des geschmolzenen Kunststoffes im Augen· blick des Einspritzens liegt zwischen I50 und 300°0. Die durch diese große Temperatur bedingte Wärme wird natürlich auf die

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mit Klebstoff versehenen Flächen übertragen, so daß die Temperatur dieser Flächen sich entsprechend erhöht. Obwohl diese Erscheinung die Klebkraft herabsetzt, die dadurch erhalten wurde, daß bei dem vorhergehenden Verfahrensschritt Druck angewendet wurde, entstehen damit sehr gute Bedingungen, in dem die Klebkraft Entsprechend herabgesetzt wird, wenn die Matrizen- geöffnet werden, während der eingelegte Film bei dem früheren Verfahrensschritt festgehalten wird, bei welchem er noch der Gefahr der Verschiebung ausgesetzt war. Damit kann das fertige Produkt sehr leicht abgelöst werden. Dies ist der aeite Vorteil der Verwendung eines bei Druckanwendung kleben« den Klebstoffes. Ein dritter wichtiger Vorteil besteht darin, daß der Klebstoff, der einmal aufgebracht und entsprechend wärmebehandelt wurde, einige zehnmale dieselbe Behandlung aushält. D.h. also, daß man in einem solchen Falle bei dem Gießverfahren nur den Film auf die mit Klebstoff bedeckte Fläche in dem Hohlraum der Matrize anbringen muß, womit also das Herstellungsverfahren wesentlich vereinfacht wird. Ein vierter Vorteil besteht darin, daß die Klebkraft von bei Druckanwendung klebenden Klebstoffen im wesentlichen durch Feuchtigkeit nicht herabgesetzt wird.

Es ist weiter wichtig zu überlegen, auf welche Weise man eine gute Verbindung des eingelegten Filmes mit dem geschmolzenen Kunststoffmaterial unter einer Vielzahl von Gießbedingungen und unter Berücksichtigung einer großen Vielzahl von Materialien mit verschiedenen Eigenschaften erzielt wird. Wenn das Filmmaterial und das geschmolzene Kunststoffmaterial hinsichtlich

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ihrer chemischen Eigenschaften miteinander verwandt sind, dann wird die gegenseitige Verbindung der beiden Materialien leicht von statten gehen. Es gibt aber eine Vielzahl von Fällen, in denen verschiedene Materialien mit verschiedenen Eigenschaften und verschiedene Zustände beim Spritzgießen vorkommen. Die vorliegende Erfindung richtet sich besonders darauf, mit diesen Problemen fertig zu werden Unter den Polyolefinen gibt es · einige sehr geeignete Materialien für den Film, weil sie sich gut bedruckten lassen, und damit ist nicht zu erwarten, daß in den meisten BLlen der FiLm und das Gießmeberial qualitätsmäßig und hinsichtlich ihrer Eigenschaften miteinander verwandt sind. Sogar wenn die beiden Materialien von ähnlichen chemischen Eigenschaften sind, kann es vorkommen, daß die gedruckte Oberfläche des Filmes im Bereich der Eingießstelle zum !eil verdorben wird, und zwar insbesondere wegen der Verflüssigungstemperatur und auch wegen den Einströmgeschwindigkeiten, die von dem zu vergießende^ Material diktiert werden. Aus diesem Grunde jsb es zweckmäßig, ein wärmebeständiges Klebmittel mit guter Verschmelzbarke it mit dem Thermoplast zu wählen, z.B. synthetischen Gummi.

Nunmehr wird auf Fig. 8 Bezug genommen. Ein Wickel mit dem Füllmaterial F mit Dicken zwischen 0,02 bis 0,1 mm, welches bereits in bekannter Weise bedruckt worden ist, wird gleichförmig mit dem wärmebeständigen Klebstoff im Bereich des Behälters 11 mit Hilfe der Walzenanordnung 15,14- und des Abstreifers 14·' belegt* Der Klebstoff wird aus einem synthetischen Gummi hergestellt, dessen Grundlage aus Chloropren

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besteht und mit einem Toluen oder Toluol-Lösungsmittel 12 aufgelöst ist. Der mit überzug versehene Film wird dann über eine Führungsrolle 15 in eine Trockenkammer 16 geführt, in welcher mit Hilfe von Ultrarotstrahlern 1? und eines Gebläses 18 eine schnelle Trocknung eintritt. Die vom Gebläse 18 kommende Luft wird bei 19 elektrisch vorgeheizt. Das Walzenpaar 20a und 20b zieht dann den Filmstreifen weiter; der Filmstreifen läuft noch durch Führungsrollen 21a und 21b und von dort zu einer Schneidstation, in welcher mit Hilfe einer schematisch angedeuteten Schere der Film zu Blättern der richtigen Größe zerschnitten wird. Der auf diese Weise mit Klebmittel versehene Film von einer Gesamtdicke von 0,05 - 0,2 mm wird an denjenigen Stellen im Inneren der Gießform angebracht, an denen das wärmebeständige und bei Druckanwendung klebende Klebmittel angebracht wurde, in dem die mit Überzug versehene Seite des Filmes gegen die Oberfläche der Matrize gelegt wird, wie dies in den Fig. 1 und 5 dargestellt ist. Da die Stelle der Anbringung des Klebstoffes 4 praktisch frei gewählt werden kann, bestehen keine Schwierigkeiten, den Film fest in dem Gießhohlraum anzubringen» Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die besonderen Eigenschaften eines wärmebeständigen und bei Druck-änwendung klebenden Klebstoffes ausgenützt werden, erhält man eine Reihe erheblicher Vorteile. Zu diesen gehöben insbesondere:

1. Es wird innerhalb der Gießform nur wenig Platz für das Anbringen des Klebstoffes benütigt.

2. Zum Ankleben des Filmes wird nur sehr wenig Zeit benützt, weil ein kurzes Andrücken genügt.

3« Der in der Form angebracht Klebstoff kann mehrere Dutzendmai ohne Erneuerung für aufeinanderfolgend hergestellte Produkte verwendet werden« Dadurch wird Arbeitszeit gespart.

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4. Die Fläche, an. welcher der Film befestigt ist, wird so hoch geheizt, daß die Klebekraft des ,Klebstoffes soweit nachlässt, daß "beim Offnen der Form das Produkt /besonders einfach herausgenommen werden Jcann. .... ;

5. Auf der dem Klebmittel zugewandten Seite des.Films bleibt kein Rückstand zurück, so daß eine Nachbearbeitung nicht erforderlich ist.

Λ/enn man entsprechend der in Fig. 8 erläuterten Weise auf der · "bedruckten Seite mit einem Klebstoff aus wärmebeständigem, synthetischem Gummibeschichteten Film verwendet, dann wird eine noch innigere Verbindungdes geschmolzenen Kunststoffs bei hoher Temperatur erreicht. .

Das Material für die eingegossenen Filme kann aus der großen Vielfalt thermoplastischer oder warmaushärtbarer Kunststoffe, z.B. aus Polyestern, Melaminen u. dgl. in Form von Folien^■..-■.-

oder von etwas dickeren Blättern gewählt werden,Weiter kenn normales Papier, Stoff, Leder HoKlockenmaterial oder.sogar Metall in Blechform für diesen .Zweck gewählt werden. Esiist zweckmäßig, ein Zelluloseazetat auf derjenigen Sei.te auf zubringen ,* die dann die Vorder- oder Aussenflache des Endproduktes wird./und; dass ein Klebstoff nach Art eines;.Warmebtestandigen Gummis-^,orher auf der Rückseite angebracht w±cd· . ·

Im folgenden werden drei Beispiele für das erfindungsgemäße Arbeiten gegeben:,

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' :■■'..,.- B e i s ρ i el I , ./

Ein Schmuckmuster wurde auf eine Seite eines Filmes" aus · Zelluloseazetat mit wärmeunempfindlicher Tinte mjifcels^r-eines⁵⁵'⁴ ^

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- ίο -

Siebdruckverfahrens aufgedruckt. Fach dem Trocknen der Tinte wurde der Film auf die erforderliche Größe geschnitten. Dann wurde eine Spritzgußform zum Herstellen von Schalen etwa der in Fig. 5 gezeigten Gestalt (Länge 300 mmBreite 100 mm, durchschnittliche Dicke 2,5 mm) an einer Spritzgußmaschne mit .schraubenförmig gewendelter Fördereinrichtung und einey Klemmkraft von 200 t angeordnet. Dann wurde ein hitzebeständiges und bei Druck klebendes Klebmittel aus der Gruppe der Silikone mit dem Hauptbestandteil Dirnethyl-SilouqpV (Im Handel erhältlich)

2 an den beiden.in Fig. 3 dargestellten Stellen 4 je 5 cm groß mit einer Dicke von 0,05 mm aufgetragen. Diese beiden SeIlen wurden dann unmittelbar mit der Flamme einer Lötlampe 4-5 see. lang erwärmt. Diese Form der Erwärmung ergab eine optimale Viskosität. Anschließend wurde mit entsprechendem Andruck der so behandelte Film an die Klebstoff-fl-ecken gedruckt; die Form wurde geschlossen und_tdann wurde Zelluloseazetat (aus entsprechendem Rohmaterial in Perlenform gewonnen) in geschmolzenem Zustand bei 220° 0 in den Hohlraum der Gießform mit einem Spritzdruck von 950 kg cm und einer Förderung von 60 cm-ysec. eingespritzt. Das dann in der Darstellung nach Fig. 5 entsprechende Produkt wurde nach einer Kühlzeit von 20 see· nach einer Gesamtherstellungszeit für diesen Arbeitsgang von 35 see. ausgeworfen. Die beiden Flafcen 4 aus Klebmittel konnten dabei für 20 - 25 solche Schalen wie Fig. 5 verwendet werden.

Bdispiel ;2

Ein Ornament enthaltend Buchstaben srurde zunächst mit wärmebeständiger Tinte auf eine Seite eines kontinuierlichen Filmes aus Zelluloseazetat gedruckt, dann wurde die bedruckte Seite

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des Filmes mit einem wärmebeständigen Bindemittel in Form einer Lösung (Lösungsmittel Toluen) überzogen, welches im wesentlichen aus im Handel erhältlichen synthetischen Gummi auf Chloropren-Basis bestand. Nach dem Trocknen wurde dersoweit behandelte Film auf dieselbe Größe geschnitten, wie dies beim Beispiel 1 der Fall war, Diese Blätter hatten dann eine Dicke von 0,1 mm. Dann wurde ebenso wie^oben beschriebenen Beispiel nach dem Trocknen der Film mit geeignetem Druck gegen die beiden Flecken an der Oberfläche der Matrize gedrückt, an welchen ein hitzebeständiges und bei Andrücken klebendes Bindemittel angebracht worden war. Mit dem nächsten Verfahrens schritt wurde die Form geschlossen und dann wurde hochstoßfestes Polyäyren mit einer Temperatur von 280⁰O einem Ein spritz druck von 1 100 kg/cm und einem Durchfluß von 70 cnr/sec. in den Hohlraum der Form gespritzt. Das Produkt wurde nach einer Kühlzeitvon 25 see. herausgenommen, wobei diesmal die Gesamther stellungskeit des Produktes 42 see. betrug. Bei diesem Herstellungsverfahren konnte das hitzebeständige und bei Druck klebende Bindemittel 33 Arbeitsgänge lang verwendet werden.

- Beispiel 3

Ein Millimeter dickes Papier aus Rayon-Pulpe wurde auf einer Seite mit einem Muster od. dgl. bedruckt. Dann wurde das Papier mit einem in Lösungsmittel gelösten Melaminharz imprägniert, sa daß sich, eine !Enddicke dieses Blattes von 0,18 mm ergab. Dann wurde die bedruckte Seite des Papiers mit einem hitze beständigen Klebstoff in derjenigen Weise überzogen, wie dies im Beispiel 2 beschrieben wurde. Nach dem Trocknen des Klebstoffes wurde das soweit behandelte Papier mit der Dicke von 0,18 mm durch Anwenden eines geeigneten Anpressdruckes an*

diejenigen Stellen der Matrizen gedrückt, an welchen das hitzebeständige und "bei Druckanwendung klebende Klebmittel angebracht worden war. Die Form wurde dann geschlossen und geschmolzenes schlagfestes Polystyren wurde mit einer Temperatur von 270⁰C einem Spritzdruck von 100 kg/cm und einer Einspritzmenge von 70 cur/see. in den Hohlraum der Form gespritzt. Nach einer Kühlzeit von 30 see. wurde das fertige Produkt ausgeworfen. Für den ganzen Herstellungsvorgang waren 45 see. erforderlich gewesen. In diesem Falle brauchte man für jeweils 50 Arbeitsgänge nur einmal das hitzebeständige und bei Druck .klebende Bindemittel anbringen.

Alle dargestellten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE

   ■1, Verfahren zum Spritzgießen von Gegenständen, die an ihrer Oberflache vorgefertigte Muster tragen, g e k e η η ζ e i-c h η e t durch.folgende Verfahrensschritte:

   Befestigen eines thermoplastischen, auf einer Seite ggf. "bedruckten und auf die'entsprechende Größe geschnittenen Films an der entsprechenden Stelle der Druckgußform durch Andrücken desselben an kleinflächige Stellen der Gießform, an welchen■'-.". ein wärmebeständiges und bei Druck klebendes Elebmittel angebracht und -vorher wärmebehandelt worden war; Spritzvergießen . des thermisch geschmolzenen oder plastifizierten Kunststoff-* materiales, welches chemisch dem Material des Filmes zumindest ähnlich ist, Verbinden des eingespritzen Materials mit dem des Filmes^ Abkühlen des Produktes bis zur Erhärtung desselben und Herausnehmen des Produktes aus der geöffneten Form.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film entweder aus thermoplastischem oder warm aushärtbarem Material besteht, daß/ah der der späteren Aussenseite gegenüberliegenden Seite des Filmes eine Scücht aus hitzebestandigem gummiartigen Material anbringt und trocknet und dann vor dem Spritzgießen dieses Filmstück an die kleinen Flächen mit -dem hitzebeständigen und bei Andruck klebenden Mittel andrückt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "Film" aus Papier, Stoff, Leder, Holzwolle oder Blech besteht, da^dann auf einer Seite des Filmes eingeschmolzenes thermoplastisches Kunstharz aus Zelluloseazetat angebracht wird

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   und auf der anderen Seite ein hitzebeständiges gummiartiges Material, und da» dann nach Anheften des Filmes an der gewünschten Stelle der form durch Andrücken an die Stelle (n) mit dort angebrachtem hitzebesbändigen, bei Andruck klebenden Klebstoffes, welcher zuvor noch wärmebehandelt worden war, der Spritzgießvorgang derart durchgeführt wird, daß der Film einstückig mit dem fertigen Produkt wird.

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