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Dokumentenidentifikation DE60208575T2 16.11.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001450996
Titel VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES GEFORMTEN POLYMERARTIKELS
Anmelder 3M Innovative Properties Co., St. Paul, Minn., US
Erfinder FERGUSON, E., Dennis, Saint Paul, MN 55133-3427, US;
KOBE, J., James, Saint Paul, MN 55133-3427, US;
ZINKE, D., Bradley, Saint Paul, MN 55133-3427, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60208575
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.09.2002
EP-Aktenzeichen 027705284
WO-Anmeldetag 17.09.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/US02/29552
WO-Veröffentlichungsnummer 2003041934
WO-Veröffentlichungsdatum 22.05.2003
EP-Offenlegungsdatum 01.09.2004
EP date of grant 04.01.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2006
IPC-Hauptklasse B29C 39/02(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse B29C 33/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B29C 59/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   B29C 33/38(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verfahren zum Anfertigen eines geformten Polymerhandgriffs mit einer ersten Oberfläche, welche mindestens teilweise durch eine Matrix aufrechter Überstände definiert wird.

Die Minnesota Mining and Manufacturing Company hat kürzlich ein Friktionskontrollmaterial zur Verwendung auf Handschuh- und Griffumwickelungsanwendungen eingeführt, welches einen hohen Schlupf widerstand in der Scherungsrichtung bei nassen oder trockenen Bedingungen erleichtert. Dieses Material, welches als GREPTILETM-Griffmaterial bekannt ist, ist in der Form von Bögen und Streifen im Handel erhältlich. Das Material weist eine Oberfläche auf, welche durch eine Matrix von gleichmäßig geformten, aufrechten Elastomernoppen definiert wird, welche höchst flexibel sind. wenn eine senkrechte Kraft auf die Noppenmatrixoberfläche angewandt wird, deformieren sich die Noppen und biegen sich um, wodurch der wirksame Oberflächenbereich des Griffmaterials hinsichtlich der angewandten Scherkräfte erhöht wird. Das Material bietet folglich eine aggressive Friktionskontrolloberfläche. Wenn es mit einem ähnlichen Material in einer gegenüberliegenden Beziehung verwendet wird, werden die Noppen der beiden Materialien in Eingriff gebracht, wodurch sie einander sogar noch mehr Oberflächenbereich für eine relative Friktionsgrenzfläche bieten. Die Noppen verzahnen sich jedoch nicht, so dass praktisch eine Schälkraft von null erforderlich ist, um die beiden gegenüberliegenden Noppenmatrizen zu trennen. Dieses Material wird in der anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 09/637,567 vollständiger offenbart, welche gemeinsames Eigentum des Anmelders hier, der 3M Innovative Properties Company ist.

Bekannte Noppengewebe enthaltende Polymergegenstände werden oft durch Formungsverfahren gebildet. Wenn der gewünschte Gegenstand verwickelte oder zahlreiche Topografiemerkmale aufweist, muss die Form notwendigerweise derartige verwickelte und zahlreiche Topografiemerkmale im Spiegelbild aufweisen. Ein Erzeugen derartiger verwickelter Merkmale in Formen war bis heute ein relativ teueres Unterfangen. Falls beispielsweise die Form mikroreplizierte Merkmale aufweisen soll, wie beispielsweise im Allgemeinen zylindrische, kopflose Noppenelemente, muss die Form eine Öffnung oder einen Kanal für jede Noppe aufweisen, welche darin gebildet werden soll, und jene Öffnungen müssen folglich individuell in das Formmaterial gebohrt werden. Es wurden Versuche unternommen, eine Formsegmentreplikation zu verwenden, doch ein derartiger Ansatz ist auf Form- und Mustermaterialien begrenzt, welche für derartige Replikationszwecke für eine mikroreplizierte Oberfläche ausreichen, und führen immer noch zu relativ teueren Formproduktionsverfahren.

US-Patent 6,251,208 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Struktur mit feinen Rippen oder Überständen, welche in einem Streifen-, Gitter- oder Wabenmuster auf ihrer Oberfläche angeordnet sind. Die Struktur wird als ein Komponententeil einer Plasma-Anzeigetafel oder einer chemischen Reaktionsvorrichtung verwendet. Die Offenbarung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Form, welche zum Herstellen der Struktur verwendet wird.

Die Zusammenfassungen der japanischen Patente Bd. 016, Nr. 544 (C-1004), 13. November 1992 und JP 04 208 171 A (Kunimori Kagaku; KK) 29. Juli 1992 offenbaren eine Herstellung eines Griffs für einen Golfschläger, welcher vorgesehen ist, einen hohen Reibungskoeffizienten für einen langen Zeitraum durch gemeinsames integrales Einbeziehen eines Griffkörpers und eines nicht rutschenden Teils bereitzustellen, welche aus Harzmaterialien mit unterschiedlichen Härten angefertigt sind.

US-Patent 5,073,237 offenbart ein Verfahren zum Produzieren von Negativformen mit mikrostrukturierten Aussparungen zum Ausbilden von Platten-ähnlichen, mikrostrukturierten Körpern in den Aussparungen durch Elektroablagerung.

US-Patent 4,478,769 weist eine Offenbarung auf, welche das Gebiet des kontinuierlichen Prägens von Folie oder Gewebe betrifft, und insbesondere Verfahren und eine Vorrichtung zum Produzieren flexibler und im Allgemeinen zylindrischer Prägewerkzeuge im großen Maßstab, um kontinuierlich Kunststoffgewebe oder dergleichen mit einem Muster aus Retroreflektoren zu prägen, welche bei einem Herstellen einer rückstrahlenden Folie nützlich sind.

Die europäische Patentanmeldung EP 0 885 705 A1 offenbart ein Verfahren zum Anfertigen einer Mikroprismen-Mutterform zur Verwendung bei der Produktion von Retroreflektoren. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Anfertigen einer Mikroprismen-Mutterform, welche zur Verwendung bei der Produktion von rückstrahlenden Elementen geeignet ist, welche bei Schildern, wie beispielsweise bei Straßenschildern und Baustellenschildern, Fahrzeugkennzeichenschildern, wie beispielsweise für Automobile und Motorräder, Sicherheitsprodukte, wie beispielsweise Sicherheitskleidung und Lebensrettungsvorrichtungen, Markierungen, wie beispielsweise Zeichentafeln, Reflektoren für sichtbares Licht oder Reflexionssensoren für Laserlicht und dergleichen, sowie für rückstrahlende Folien nützlich sind, welche aus derartigen rückstrahlenden Elementen zusammengesetzt sind.

Die UK-Patentanmeldung 740853 offenbart Formen für Kunststoffgegenstände und Verfahren zum Anfertigen derartiger Formen. Insbesondere offenbart sie Verfahren zum Herstellen von Formen, um Krakelee-, Falten-, Kristall- und andere Texturoberflächenbeschaffenheiten auf geformten Kunststoffgegenständen zu produzieren, und für die resultierenden Formen.

Die PCT-Patentschrift Nr. WO00/20210 offenbart einen Schlupfkontrollgegenstand (wie beispielsweise einen geformten Griff) mit einer angenehmen und weichen Griffigkeit, Eigenschaften hoher Friktion und gutem Leistungsvermögen bei nassen und trockenen Bedingungen und ein Verfahren zum Formen eines derartigen Gegenstands.

Das US-Patent 5,759,455 betrifft eine Optikskala und insbesondere eine Form zum Bilden einer Optikskala, welche zur Verwendung in einem optischen Codierer oder dergleichen angepasst ist, und Verfahren zum Produzieren der Form und zum Produzieren der Optikskala mit einer derartigen Form.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung verbesserte Verfahren zum Anfertigen eines geformten Polymergegenstands bereitzustellen, und diese Aufgabe wird mit den Merkmalen nach Anspruch 1 erzielt. Das Verfahren weist ein Galvanoformen einer Beschichtung auf einer ersten Oberfläche eines Mustergriffs auf, wobei die erste Oberfläche mindestens teilweise durch eine Matrix aufrechter Noppen mit einer Dichte von mindestens ungefähr 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3000 Noppen pro Quadrat-Inch) definiert wird und elektrisch leitend ist, so dass die Beschichtung eine Griffform definiert, welche auf einem der ersten Fläche des Mustergriffs entsprechenden ersten Abschnitt davon eine spiegelbildliche Anordnung der Matrix aufrechter Noppen aufweist. Die Griffform wird von dem Mustergriff getrennt, und dann wird Polymermaterial in den ersten Abschnitt der Griffform eingeführt, wobei das Polymermaterial in und über die spiegelbildliche Anordnung der aufrechten Noppenmatrix fließt. Nach dem Härten werden das Polymermaterial und die Griffform getrennt, um einen geformten Polymerhandgriff zu definieren, welcher auf einer entsprechend dem ersten Abschnitt der Griffform fertiggestellten Oberfläche eine Matrix aufrechter Noppen mit einer Dichte von mindestens ungefähr 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3000 Noppen pro Quadrat-Inch) aufweist, welche so ausgebildet sind, dass sie eine gewünschte, die Friktion definierende Eigenschaft aufweisen.

Bestimmte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

In dem Kontext dieser Offenbarung bedeutet „mikrorepliziert" oder „Mikroreplikation" die Produktion einer mikrostrukturierten Oberfläche durch einen Prozess, bei welchem die strukturierten Oberflächenmerkmale bei der Herstellung eine individuelle Merkmalsgenauigkeit von Produkt zu Produkt beibehalten, welche nicht mehr als ungefähr 50 Mikrometer variiert. Die Verwendung von Polymermaterialien zum Ausbilden der mikrostrukturierten Oberfläche gestattet es, dass individuelle Merkmalsgenauigkeiten beim Herstellungsprozess bei relativ hohen Toleranzen erhalten werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die nachfolgend aufgelisteten, gezeichneten Figuren weiter erklärt, wobei eine gleiche Struktur überall in den mehreren Ansichten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet wird.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Mustergegenstands, welcher beim Prozess zum Anfertigen einer galvanogeformten Replikateform daraus verwendet wird.

2 ist ein diachromatisches Ablaufdiagramm, welches die verschiedenen Schritte beim Produzieren einer Form gemäß der vorliegenden Erfindung und dann eines fertiggestellten Polymergegenstands aus dieser Form gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert.

2A, 2B, 2C und 2D sind vergrößerte, Querschnittsteilansichten, welche entlang der entsprechenden Segmente 2A, 2B, 2C und 2D in 2 genommen wurden, welche Merkmale bei verschiedenen Schritten während des erfinderischen Verfahrens illustrieren.

3 illustriert eine Form zum Prägen eines Musters in eine Bahn des Griffmaterials bei der Vorbereitung des Produzierens eines Mustergegenstands zur Replikateformentwicklung.

4A und 4B illustrieren eine Bahn vorgefertigtes Oberflächentopografiematerial vor (4A) und nach (4B) Eingriff mit der Musterform der 3.

5 ist eine Schnittdarstellung entlang den Linien 5-5 in 4B.

6 ist eine perspektivische Ansicht eines Golfschlägergriffs, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde.

7 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten, alternativen Golfschlägergriffs, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde.

8 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten, alternativen Golfschlägergriffs, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde.

9 ist eine Endansicht des Golfschlägergriffs der 8.

10 ist eine perspektivische Ansicht eines vierten, alternativen Golfschlägergriffs, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde.

6A, 7A, 8A und 10A sind vergrößerte, perspektivische Ansichten eines Abschnitts der Oberfläche der Golfschlägergriffe der 6, 7, 8 bzw. 10.

11A, 11B und 11C sind vergrößerte Ansichten von Abschnitten der alternativen Oberflächenmerkmalskonfigurationen der vorliegenden Erfindung.

12 illustriert einen Golfschläger mit einem fünften alternativen Golfschlägergriff, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde, mit einer vergrößerten Darstellung einer der Noppen auf diesem Golfschlägergriff.

13 ist eine perspektivische Ansicht eines sechsten alternativen Golfschlägergriffs, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung angefertigt wurde.

13A, 13B und 13C sind vergrößerte, perspektivische Ansichten von Abschnitten der Oberfläche des Golfschlägergriffs der 13.

Während die oben stehend bezeichneten Figuren einige Ausführungsformen darlegen, werden auch andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, wie in der Beschreibung angemerkt. Diese Offenbarung präsentiert beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf dem Darstellungswege und ohne Einschränkung. Es können zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen von Durchschnittsfachleuten entworfen werden, welche innerhalb des Schutzumfangs und des Gedankens der Prinzipien dieser Erfindung fallen. Die Figuren sind nicht maßstabsgerecht gezeichnet.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft die Entwicklung eines einfachen und preiswerten Verfahrens zum Erzeugen einer Form für Polymergegenstände und für die daraus gebildeten Gegenstände (und insbesondere für Gegenstände, welche eine mikroreplizierte Oberfläche darauf aufweisen). Eine bestimmte Anwendung zur Verwendung der erfinderischen Verfahren ist es, geformte Polymergriffe anzufertigen, wie beispielsweise Griffe für Fahrrad- oder Motorradlenker, Golfschläger, Baseball- oder Softballschläger, Skistöcke, Jet-Ski-Lenker, Eishockeyschläger und andere Sportgerätegriffe und Werkzeuggriffe. Derartige Griffe können durch Spritzguss geformt werden (oder auch durch andere geeignete Prozesse, wie beispielsweise Gießen, Druckguss, Vakuumgießen usw.), und können unter Anwendung der vorliegenden Erfindung detaillierte, mikroreplizierte Oberflächentopografiemerkmale aufweisen, welche in der Oberfläche des Griffs genau geformt sind. Die Verwendung eines derartigen Griffs in Verbindung mit einer ähnlichen, mikroreplizierten Oberfläche auf einem Handschuh stellt ein Griffsystem mit hohem Scherwiderstand dazwischen bereit. Ein Griff erstreckt sich typischerweise entlang einer zentralen Achse in der Länge, und die Griffoberfläche ist die äußere Oberfläche des Griffs, welche rings um die Achse des Griffs herum angeordnet ist. Der Griff kann im Allgemeinen zylindrisch sein, oder er kann Abschnitte aufweisen, welche asymmetrisch sind (wie beispielsweise ein Pistolengriffabschnitt). Andere Anwendungen zum Verwenden der erfinderischen Verfahren weisen ein Bilden von Polymergegenständen zur Verwendung bei Licht-Management-, Mikrofluid-, Friktionskontroll- und Flüssigkeitskontrollanwendungen auf, um nur einige wenige zu nennen.

Im Fall des Griffs nutzt das erfinderische Verfahren Griffmaterial, welches unter Verwendung von Silikon- oder Metallwerkzeugtechnik in Gewebeform hergestellt wurde (wie beispielsweise in der US-Anmeldung mit dem Aktenzeichen 09/637,567 gelehrt wird), um einen Mustergegenstand des gewünschten Griffs zu erzeugen. Der Mustergegenstand wird im Wesentlichen zu der gewünschten Gestalt und mit den gewünschten Abmessungen für das schließlich gewünschte, fertiggestellte Produkt zusammengebaut. Wenn das gewünschte, fertiggestellte Produkt ein durch Spritzguss geformter Griff ist, wird der Mustergegenstand durch Aufbauen eines Griffkerns und dann durch sein Abdecken mit einem Gewebe des Griffmaterials gebildet, welches darauf ausgerichtet wird, dass eine Griffoberfläche und andere visuelle oder funktionale Entwurfmerkmale dargestellt werden. Wenn ein derartiger Mustergegenstand einmal vollständig zusammengebaut ist, kann er verwendet werden, um eine Form mit inverser Wiedergabe anzufertigen. Versuche einen derartigen Mustergegenstand mit Bildungsverfahren vor dem Guss zu verwenden, waren nicht erfolgreich. Bei derartigen herkömmlichen Verfahren wird der Mustergegenstand gebildet und dann wird eine inverse Kopie durch Platzieren des Mustergegenstands in einem Behälter und durch Füllen des Behälters mit Silikongummi angefertigt. Nach dem Aushärten des Silikongummis kann der Mustergegenstand dann entfernt werden. Aufgrund der Flexibilität des Silikongummis werden Einzelheiten auf der Oberfläche des Mustergegenstands in einem Formhohlraum in spiegelbildlicher Form auf der Silikongummiform konserviert. Dann wird Epoxid in die Silikongummiform gegossen, um den Formhohlraum zu füllen und den ursprünglichen Mustergegenstand zu replizieren. Wenn das Epoxid einmal ausgehärtet ist, wird es dann aus der Silikongummiform getrennt. Der Epoxid-Replikatgegenstand wird dann mit einem leitfähigen Material beschichtet und in ein Galvanoformungsbad eingetaucht, um mit Nickel beschichtet zu werden. Nach dem Beschichten auf eine ausreichende Dicke wird ein Nickelformungswerkzeug gebildet. Das Epoxid-Material wird dann durch einen geeigneten Extrahierungsprozess entfernt, um den Spritzgusshohlraum zu bilden, welcher als ein spiegelbildlicher Hohlraum vorgesehen ist, welcher der gewünschten äußeren Konfiguration für den fertiggestellten Griff entspricht. Während dieses Verfahren für viele Gegenstände verwendbar ist, hat es sich als weniger wünschenswert hinsichtlich der Herstellung von Produktionsqualität und -Quantität von Griffen mit den feinen Oberflächentopografiemerkmalen der gewünschten Griffoberfläche erwiesen (wie sie beispielsweise auf der Oberfläche des GREPTILETM-Griffmaterials zu finden sind) weil sich die Oberflächenmerkmale unter Verwendung von Epoxid einerseits nicht adäquat übertragen. Das Epoxid ist zu spröde, um das Herauslösen aus der Silikongummiform vollständig zu überleben, und folglich werden Oberflächentopografiemerkmale beschädigt oder gehen verloren. Die Epoxid-Noppen sind schwierig aus dem Silikongummi zu entfernen und erfordern ein Zerstören des Silikongummis.

Beim Einsetzen des erfinderischen, formbildenden Verfahrens wird der Mustergegenstand noch wie zuvor gebildet. Dieser Mustergegenstand kann dann verwendet werden, um eine preiswerte, mikroreplizierte Form zu erzeugen (eine Form entweder mit aufgeteiltem Hohlraum oder mit durchgehendem Hohlraum). Um dies zu tun, wird der Mustergegenstand selbst unmittelbar mit einer dünnen Schicht elektrisch leitenden Materials beschichtet (z.B. mit Metallen, wie beispielsweise Silber), wobei folglich die Notwendigkeit zum Produzieren einer Silikonform und dann eines Epoxid-Replikats des Mustergegenstands eliminiert wird. Dadurch eliminiert das erfinderische Verfahren einige Schritte aus dem formbildenden Prozess und gewährleistet, dass die Form, welche verwendet wird, um den fertiggestellten Gegenstand zu bilden, eine unmittelbare Kopie des ursprünglichen Mustergegenstands ist. Das Anfertigen eines Epoxid-Replikatgegenstands kann einige Formungenauigkeiten aufgrund von Schrumpfungsproblemen, Formfüllungsproblemen, Beschädigung von Oberflächenmerkmalen usw. einführen. Bei dem erfinderischen Prozess kann die leitfähige Beschichtung einen kleinen Betrag (ungefähr 0,025 bis 0,051 mm (1 bis 2 Mil) Dicke) zu den Abmessungen jedes Oberflächenmerkmals auf dem Mustergegenstand hinzufügen. Natürlich kann jede hinzugefügte Dicke aus der leitfähigen Beschichtung bei dem Entwurf des Mustergegenstands berücksichtigt werden. Wenn er einmal beschichtet ist, wird der beschichtete Mustergegenstand in einem Galvanoformungsbad angeordnet, um beschichtet zu werden (vorzugsweise durch Nickel-Beschichtung oder ersatzweise durch eine Beschichtung mit einem oder mehreren anderen geeigneten Beschichtungsmaterialien). Wenn der beschichtete Mustergegenstand einmal mit Nickel auf eine gewünschte Beschichtungsdicke beschichtet ist, wird der Aufbau (Mustergegenstand, welcher durch eine Nickel-Beschichtung bedeckt ist) aus dem Galvanoformungsbad entfernt, und dann wird der Mustergegenstand selbst aus der Nickel-Beschichtungsummantelung entfernt oder extrahiert (was gewöhnlich die Zerstörung des Mustergegenstands bei dem Prozess bewirkt). Die Ummantelung weist jetzt folglich einen Hohlraum darauf auf, welcher (in einer Inverswiedergabe) in Gestalt und Oberflächentopografiemerkmalen dem Mustergegenstand entspricht, und kann als eine Form zum Anfertigen von fertigen Polymergegenständen dienen, welche den Mustergegenstand in Gestalt und Oberflächenmerkmalen replizieren.

Dieses erfinderische Verfahren ist eine deutliche Innovation gegenüber dem gegenwärtigen Verfahren zum Anfertigen von Noppengewebe und Griffformen unter Verwendung des herkömmlichen Bohrprozesses bzw. Elektroentladungsbearbeitungs-(EDM)-Prozesses. Sowohl aufgeteilte als auch durchgehende Standard-Hohlformen können durch diesen Prozess angefertigt werden. Herkömmliche Formungswerkzeuge, welche durch den Bohrprozess hergestellt werden, sind extrem teuer, da ein gewünschtes Noppengewebe-Griffmuster bis zu ungefähr 77, ungefähr 155, ungefähr 233, ungefähr 465 oder sogar bis zu 1550 Noppen pro Quadratzentimeter (ungefähr 500, ungefähr 1000, ungefähr 1500, ungefähr 3000 oder sogar bis zu ungefähr 10.000 Noppen pro Quadrat-Inch) enthalten kann (wobei die Noppen für im Allgemeinen zylindrische Noppen im Durchmesserbereich von ungefähr 0,0025 bis ungefähr 0,0762 cm (ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,030 Inch) liegen können). Beispielsweise kann es mehr als $ 20.000 pro Form kosten, um nur die Öffnungen zu bohren, um eine Fahrradgriff-Form von 12,7 Zentimeter (fünf Inch) Länge anzufertigen, welche ein Noppengewebemuster mit 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3000 Noppen pro Quadrat-Inch) aufweist. Ferner können derartige Formen für derartig kleine Griffgegenstände, wie für einen Golfschlägergriff, nicht einmal hergestellt werden. Ein weiterer Vorteil der durchgehenden (nicht aufgeteilten) Hohlraumform, welche unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erreichbar ist, ist dass sie Formleitungen eliminiert. Unter Verwendung des formbildenden Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann eine Golfschlägergriffform, welche durch diesen Replikationsprozess angefertigt wird, für weniger als $ 1.000 pro Formhohlraum gebildet werden.

Das erfinderische Verfahren ist zum Anfertigen zahlreicher Grifftypen, wie beispielsweise für Golfschläger, Fahrrad-, Baseball-, Motorrad-, Werkzeug-, Handgriffe usw. nützlich. Der erfinderische Prozess ist aufgrund der Komplexität und der Anzahl von Noppen (d.h. 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3.000 Noppen pro Quadrat-Inch)) extrem nützlich zum Anfertigen von durch Spritzguss geformten Griffen mit einer GREPTILETM-Griffmaterial-ähnlichen Oberfläche. Diese Innovation führt zu einem relativ preiswerten Mittel zum Anfertigen einer Spritzgussform für einen neuen Gegenstand oder für eine neue Anwendung, bei welchen die Menge der herzustellenden Teile die Werkzeugkosten von Fertigungsverfahren vor dem Gießen nicht rechtfertigen können, und stellt die Fähigkeit bereit, geformte Mustergriffe zu geringen Kosten anzufertigen, welche Griffe mit Produktionsqualität sind (z.B. für eine preiswerte Produktentwicklung und -Beurteilung). Wenn einmal eine Form unter Verwendung des erfinderischen Prozesses angefertigt ist, kann das Griffmaterial bzw. Griffpolymer für den schließlich fertiggestellten Gegenstand dann für diese bestimmte Griffanwendung auf einer relativ preiswerten Grundlage optimiert werden.

Der erfinderische Formproduktionsprozess kann auch verwendet werden, um eine Form für einen Reißverschlussgriff und für andere Befestigungstypen zu produzieren. Wie oben stehend diskutiert wird zuerst ein Muster (d.h. ein Urethan-Modell nach dem Rapid-Prototype-Verfahren oder nach einem anderen Verfahren) der Befestigungskomponente aufgebaut und der Formreplikationsprozess begonnen. Dieser Prozess kann auch zum Produzieren von preiswerten Spitzgussformen für andere Gegenstände (d.h. Teile oder Gegenstände außer Griffen) geeignet sein. Beispielsweise wurde herausgefunden, dass sich die leitfähige Silber-Beschichtung vermutlich aufgrund einer nicht ausreichenden Oberflächenkontaktfläche manchmal von einem Gegenstand ablöst, wenn die Nickel-Beschichtung beginnt, sich darauf aufzubauen (die ersten 0,025 bis 0,051 mm (1 bis 2 Mil) Nickel). Die Verwendung einer relativ dichten Noppenmatrix auf einer Oberfläche, welche repliziert werden soll, erzeugt einen deutlich größeren Oberflächenbereich auf dieser Oberfläche, wodurch viel mehr Oberfläche bereitgestellt wird, an welcher die leitfähige Beschichtung haftet (und an welcher genauso die Nickel-Beschichtung haftet). Folglich können Oberflächenformen, welche andernfalls zum Bilden durch Galvanoformen nicht empfindlich sein können, sowohl extrem genau als auch relativ preiswert in einer Form gebildet werden.

Die vorliegende Erfindung ist einfach und stellt aufgrund ihrer Fähigkeit, höchst genaue Formen anzufertigen, welche andernfalls durch herkömmliche Formproduktionsverfahren, wie beispielsweise EDM, Bohren, Schleifen oder Fräsen, zu kostspielig oder zu schwierig oder unmöglich zu produzieren sind, einen deutlichen Vorteil dar. Es gibt einfach einige Produkte (wie beispielsweise Griffentwürfe wie ein Golfschlägergriff), bei welchen es aufgrund der physikalischen Größe und Gestalt des Gegenstands nicht möglich war, eine herkömmliche Form zu produzieren. Dieser Prozess erleichtert auch die Produktion eines Gegenstands, wie beispielsweise eines Golfschlägergriffs, ohne Formleitungen oder ohne Bereiche mit fehlenden Griffmaterialnoppen, welche andernfalls bei herkömmlichen, geteilten Hohlformen vorhanden sein würden.

Die Neuheit der vorliegenden Erfindung wird durch das folgende Beispiel des Anfertigens eines fertiggestellten, geformten Produkts in der Form eines Golfschlägergriffs illustriert. Ein Golfschläger-Mustergriff wurde durch spiralförmiges Umwickeln eines Kerns 20 mit einem gewünschten Griffmaterial 22 hergestellt, um die Erscheinung eines spiralförmig gewickelten Golfschlägergriffs zu simulieren (man siehe 1). Der Kern 20 war ein Metallkern, welcher angefertigt wurde, um die gewünschten Abmessungen für einen Standard-Golfschlägergriff für Männer von 1,524 cm (0,6 Inch) zu ergeben, wenn das Griffmaterial 22 um ihn herumgewickelt war. Das Griffmaterial wurde als ein 2,064 cm (13/16 Inch) breiter Streifen des Griffmaterials 22 gebildet. Das Griffmaterial selbst war ein GREPTILETM-ähnliches Griffmaterial, welches auf seiner äußeren Oberfläche eine Matrix aufrechter, flexibler Noppen in einer Dichte von ungefähr 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3.000 Noppen pro Quadrat-Inch) aufwies, wobei jede Noppe einen Basisdurchmesser von 0,2667 mm (10,5 Mil) aufwies. Die Noppen waren in einem quadratischen Muster mit gleichem Abstand zwischen benachbarten Noppen in der x-Richtung und in der y-Richtung angeordnet. Das Noppengewebe wurde aus einer 80/20-Mischung aus EstaneTM 58661 Polyurethan-Harz/Vector 4111 hergestellt, um eine Noppenhöhe von 0,6858 mm (27 Mil) aufzuweisen. Es war schließlich gewünscht, eine fertiggestellte Noppenhöhe von 0,508 mm (20 Mil) auf dem fertiggestellten, geformten Gegenstand aufzuweisen – es wurde eine Noppenhöhe von 0,6858 mm (27 Mil) auf dem Mustergegenstand bereitgestellt, da es wohlbekannt ist, dass bei einem Noppengewebe-Formungsprozess die Noppen aufgrund von Lufteinschluss und aufgrund von Schwierigkeiten der Formhohlraumfüllung immer leicht kürzer als die tatsächliche Öffnungstiefe in der Form gebildet werden. Dies ist aufgrund des Wunschs einer gleichmäßigen Noppenbildung entlang der gesamten Länge des Griffs eine wichtige Überlegung für einen Golfschlägergriff von 27,94 cm (11 Inch) Länge, welcher durch Spritzguss mit Material geformt wird, welches von einem Ende aus injiziert wird. Der Streifen des Griffmaterials 22 wird so gebildet, dass entlang eines Rands (einer Randleiste von 0,159 cm (1/16 Inch)) keine Noppen vorhanden waren. Folglich weist der Streifen des Griffmaterials 22 einen Noppenmatrixbereich 24 darauf auf und einen Randstreifen 26 ohne Noppen. Da das Griffmaterial 22 spiralförmig auf den Kern 20 gewickelt ist, wie in 1 ersichtlich ist, definiert dieser noppenlose Randstreifen 26 folglich eine sichtbare und taktil wahrnehmbare Spirale der Wicklung des Griffmaterials 22 auf dem Kern 20. Der Kern 20 wurde mit einem geeigneten Klebstoff besprüht (wie beispielsweise mit Sprühklebstoff Scotch-Grip Super 77, welcher von Minnesota Mining and Manufacturing Co. im Handel erhältlich ist) und dann spiralförmig mit dem 2,064 cm (13/16 Inch) breiten Streifen des Griffmaterials 22 umwickelt, so dass er perfekt ohne jede Überlappung oder ohne Lücken (alle Lücken oder Defekte würden natürlich auf jede daraus gebildete Form repliziert werden) gegen seine aufeinanderstoßenden Ränder ausgerichtet ist.

Auf dem Vergleichsweg wurde ein Mustergegenstand, welcher auf diese Weise gebildet wurde, angefertigt und dann bei einem herkömmlichen Prozess zum Anfertigen einer Form verwendet. Zuerst wurde eine spiegelbildliche Wiedergabe des Mustergegenstands aus Silikongummi angefertigt, und dann wurde der Mustergegenstand entfernt, um einen Silikongummi-Formhohlraum zu definieren, welcher die gewünschte äußere Gestalt und die gewünschten Oberflächentopografiemerkmale des gewünschten Golfschlägergriffs aufwies. Dieser Formhohlraum wurde dann mit Epoxid gefüllt. Es war schwierig, das Epoxid dazu zu bewegen, alle der Öffnungen in der Silikongummiform vollständig auszufüllen, doch die Verwendung eines Vakuums half, diesen Prozess zu erleichtern. Wenn das Epoxid einmal ausgehärtet war, konnte es jedoch nicht unmittelbar aus der Silikongummiform extrahiert werden, weil die Epoxid-Noppen zu starr waren und vollständig von Silikongummi umgeben waren. Die Silikongummiform musste folglich aufgeschnitten werden und aus dem Epoxid-Replikat entfernt werden, wodurch der Vorteil der Silikongummiform verkleinert wurde, da dann eine neue Silikongummiform angefertigt werden muss, um ein anderes Epoxid-Replikat anzufertigen. Zusätzlich konnte das Wegschneiden der Silikongummiform von dem Epoxid-Replikat zu einer Beschädigung der gewünschten Oberflächentopografie auf dem Epoxid-Replikat führen.

Unter Verwendung der vorliegenden Erfindung wurde der Mustergegenstand (d.h. der Golfschläger-Mustergriff wie in 1) zuerst wie oben stehend beschrieben angefertigt. Dieser Mustergegenstand, welcher als Mustergegenstand 30 in 2 und 2A illustriert ist, wurde dann im Air-Brush-Verfahren mit leitfähiger Silber-Farbe angemalt, um den gesamten Griff für den Nickel-Beschichtungsprozess leitfähig zu machen (die Oberflächenmerkmale des Mustergegenstands konnten auch leitfähig gemacht werden, bevor der Mustergegenstand angefertigt wurde). Es wurde darauf geachtet, sicherzustellen, dass jede aufrechte Noppe durch ihr Besprühen aus allen Winkeln vollständig beschichtet wurde. Der beschichtete Golfschlägergriff-Mustergegenstand wurde dann auf elektrische Leitfähigkeit geprüft, um sicherzustellen, dass er vollständig beschichtet war. Alle Defekte in der Beschichtung könnten in die dadurch anzufertigende galvanogeformte Nickel-Form übertragen werden. Der Mustergegenstand 30 trägt folglich eine Beschichtung 32 und wird ein beschichteter Mustergegenstand 34 (man siehe 2B). Der leitfähig beschichtete Mustergegenstand 34 wird dann in einem Nickel-Beschichtungsbad 36 zum Galvanoformen unter Verwendung in der Technik bekannter Verfahren angeordnet und beschichtet, bis darauf eine ausreichende Dicke (d.h. 0,762 cm (0,30 Inch)) der Nickel-Beschichtung gebildet ist. Diese Nickel-Beschichtung definiert folglich eine Nickel-Beschichtungsform oder ein Nickel-Beschichtungswerkzeug 38.

Die Nickel-beschichtete Form 38 wurde dann auf ihrer äußeren Oberfläche auf die gewünschte Abmessung zur Verwendung auf einer Golfschlägergriff-Spritzgussanlage geschliffen. Typischerweise wird eine derartige Form für die weitere Befestigung und Behandlung auf Einsätzen oder Stützversteifungen befestigt. Während des Schleifprozesses wurde das Nickel-Werkzeug 38 so heiß, dass der Klebstoff zwischen dem Kern 20 und dem Griffmaterial 22 unwirksam wurde (d.h. er sich ablöste), wobei gestattet wurde, den Metallkern 20 längs aus dem Formhohlraum in dem Nickel-Werkzeug 38 herauszuziehen. Das Griffmaterial 22 wurde dann durch einfaches, langsames, Herausziehen der Länge nach aus dem Formhohlraum des Nickel-Werkzeugs 38 extrahiert. Weil das Noppengewebe auf dem Griffmaterial 22 elastisch ist, wurde es durch Dehnung aus der Silber-Beschichtung auf der Form durch langsames Abschälen der gesamten Länge des Formhohlraums herunter herausgelöst. Das Nickel-Werkzeug 38 war dann zur Einführung in eine Golfschlägergriff-Spritzgussanlage bereit. Auf seiner Forminnenfläche (innerhalb des Formhohlraums) wies das Nickel-Werkzeug 38 ein perfekt ausgebildetes, inverses oder spiegelbildliches Replikat der gewünschten Oberflächentopografie für den Golfschlägergriff auf, welche eine Matrix aufrechter Noppenhohlräume 40 aufwies (man siehe 2C). Welche anderen Oberflächentopografiemerkmale auch immer auf dem leitfähig beschichteten Mustergegenstand 34 vorhanden waren, sie wurden auf die Formfläche des Nickel-Werkzeugs 38 übertragen.

Das Nickel-Werkzeug 38 wird als eine einheitliche Form mit einem im Allgemeinen zylindrischen Formhohlraum illustriert. Die Form kann in zwei oder mehr Formsegmente oder Einsätze aufgeteilt werden, um eine bei Gebrauch trennbare Form zu definieren. Dies würde die Bildung von Gegenständen, wie beispielsweise von Griffen mit radial vergrößerten Kragen auf jedem Ende oder mit unsymmetrischen Merkmalen darauf gestatten.

Während der oben stehend illustrierte Prozess hinsichtlich eines Golfschläger-Mustergriffs beschrieben ist, funktioniert der Prozess genauso gut für andere Grifftypen, Halterungen oder auch andere zu formende Gegenstände. Der Mustergegenstand kann aus jedem geeigneten Material oder Materialkombinationen gebildet werden, wie beispielsweise aus Holz, Metall, Keramik, Polymeren usw., und kann durch jedes geeignete Verfahren gebildet werden, wie beispielsweise durch Rapid Prototyping, Epoxid-Gießen, Schnitzen bzw. Schneiden und/oder durch den Aufbau anderer, zuvor gebildeter Materialien und Gegenstände. Es ist wichtig, dass der Mustergegenstand die Gestalt und die Oberflächenkonfiguration aufweist, welche für den Polymergegenstand gewünscht wird, welcher schließlich aus der Form erzeugt wird, welche aus dem Mustergegenstand angefertigt wird. Es ist auch wichtig, dass der Mustergegenstand eine elektrisch leitfähige äußere Oberfläche aufweist (dass er beispielsweise in der Lage ist, eine dünne Schicht eines leitfähigen Materials (d.h. einer Silber-Farbe) auf seiner ersten Oberfläche zu empfangen), welche mindestens teilweise durch eine gewünschte Anordnung der feinen Topografiemerkmale definiert wird.

Bei dem illustrierenden Beispiel weisen die feinen Topografiemerkmale eine relativ dichte Matrix aufrechter, im Allgemeinen zylindrischer Noppen auf (die Seiten jeder Noppe weisen eine leichte Verjüngung auf, um die Entfernung aus der Form zu erleichtern). Es können auch verschiedene nicht zylindrische Formen an Stelle der Noppen eingesetzt werden, wie beispielsweise Kegelstümpfe oder Pyramiden, Rechtecke, Halbkugeln, Quadrate, Hexagone, Oktagone, Gummitropfen und dergleichen. Zusätzlich können die feinen Topografiemerkmale andere irreguläre Formen und Oberflächen, welche in jedem gewünschten Muster oder auch in einer zufälligen Weise exponiert sind, oder verwickelte Kanäle oder Rillen zum Definieren eines Flüssigkeitsfließmusters über der zu formenden Oberfläche aufweisen. Es wird angenommen, dass dieser replikative Formproduktionsprozess die Wiedergabe von Oberflächenmerkmalen mit Abmessungen von bis hinunter zu 0,0051 mm (0,0002 Inch) ermöglicht. Die Tatsache, dass derartig feine Merkmale verwickelt sind, hilft tatsächlich dadurch bei dem Formbildungsprozess, dass die Oberflächentopografiemerkmale dann einen zusätzlichen Oberflächenbereich für einen Eingriff der leitfähigen Schicht darauf bereitstellen (und beim Galvanoformen hilft, dass der Eingriff der Nickel-Beschichtung darauf von einer vorzeitigen Abtrennung der Nickel-Beschichtung von dem beschichteten Mustergegenstand beim Galvanoformen gehemmt wird). Tatsächlich sind die notwendigen, feinen Topografiemerkmale als diejenigen Oberflächenmerkmale gekennzeichnet, welche einen ausreichenden Oberflächenbereich bereitstellen, um die Beschichtung auf dem beschichteten Mustergegenstand beim Aufbau der Beschichtungsdicke und -Masse mit der Zeit zu erhalten.

Während bei dem oben stehend beschriebenen Beispiel Silber-Farbe als die Schicht des dünnen, leitfähigen Materials bezeichnet wird, reichen andere Materialien und Verfahren zum Aufbringen des leitfähigen Materials aus. Beispielsweise können eine Dampfbeschichtung, eine Dampfablagerung, Zerstäubungsbeschichtungsverfahren oder andere bekannte Beschichtungsprozesse ausreichend leitfähiges Material aufbringen, um die für den Galvanoformungsprozess benötigte Stromleitfähigkeit bereitzustellen. Leitfähige Materialien können unter Verwendung jedes geeigneten Beschichtungsverfahrens dünn auf dem Mustergegenstand aufgebracht werden. Unabhängig davon, welches leitfähige Material oder welches Beschichtungsverfahren verwendet werden, ist es wichtig, dass alle exponierten Abschnitte der feinen Oberflächentopografiemerkmale vollständig mit dem leitfähigen Material beschichtet werden, um den Beschichtungsoberflächenbereich zu maximieren und eine vollständige Replikation der Oberfläche des Mustergegenstands bei dem Nickel-Beschichtungsprozess bereitzustellen.

Nachdem das Nickel-Formungswerkzeug 38 (2) gebildet und weiter verarbeitet wurde, ist es zur Verwendung beim Anfertigen eines geformten Polymergegenstands bereit. Der geformte Gegenstand kann diskret durch Spritzguss geformt werden, oder er kann durch Druckguss unmittelbar auf einem anderen Element geformt werden (z.B. unmittelbar auf dem Ende eines Golfschlägerschafts). Beispielsweise kann ein Golfschläger-Formungswerkzeug aus Nickel, wie beispielsweise das Nickel-Werkzeug 38, in einer Golfschlägergriff-Spritzgussanlage verwendet werden, wie sie beispielsweise von dem Tacki-Mac-Bereich der Plastic Products Corp. in Las Vegas, Nevada, verwendet wird. Auf dieser Anlage wurden mit dem Nickel-Werkzeug 38 Beispielgolfgriffe unter Verwendung der folgenden drei Materialformulierungen hergestellt:

  • A. 100 % Starflex LC27060 (SBS-Blockcopolymer 45 Shore-Härte A) von Star Plastics, Glenview, Illinois.
  • B. Eine Mischung aus 80 % Starflex LC24188 (SEBS-Blockcopolymer 55 Shore-Härte A) von Star Plastics, Glenview, Illinois, und 20 % Starflex LC25107 (SEPS-Blockcopolymer 45 Shore-Härte A) von Star Plastics, Glenview, Illinois.
  • C. 80 % Estane 58661 Polyurethan-Harz von BF Goodrich, Cleveland, Ohio, und 20 % Vektor 4111 (SIS-Blockcopolymer) von Exxon Chemical Co., Houston, Texas.

Jede dieser Formulierungen wies 1 bis 2 % Karbon-Schwarz-Pigmentkonzentrat auf. Es wurden Standard-Verarbeitungsbedingungen für diese Harze verwendet, um die geformten Griffe in das Nickel-Werkzeug 38 auf einer Spritzgussmaschine Kawaguchi Inc., Modell 125, zu spritzen. Es wurde eine Standard-Endkappe für Golfschläger 50 verwendet (man siehe 2), und die Elastomerharze wurden durch die Mittenöffnung in der Endkappe 50 und um ein Kernmandrel (nicht gezeigt) herum, welches in dem Hohlraum positioniert war, in den Formhohlraum des Nickel-Werkzeugs eingespitzt. Der fertiggestellte Griff wurde aus dem Formhohlraum ausgegeben, indem er durch eine axiale Bewegung des Kernmandrels relativ zur Form herausgedrückt wurde.

Unter Verwendung von 100 % Harzmaterial Starflex LC27060 wurde ein fertiggestellter Griff gebildet, welcher auf der gesamten Länge von 27,94 cm (11 Inch) des Griffs herunter eine im Allgemeinen gleichmäßige Noppenhöhe (0,5842 mm (23 Mil)) aufwies. Wie oben stehend beschrieben, betrug die Ausgangshöhe für die Noppen auf dem Mustergegenstand 0,6858 mm (27 Mil), und typischerweise ist es schwierig, eine Spritzgussform von einem Ende aus vollständig zu füllen. Unter Verwendung von 100 % Starflex-LC27060-Material und der oben stehend diskutierten Parameter wurde ein Golfschlägergriff mit einer Matrix von höchst flexiblen, aufrechten Noppen auf seiner äußeren Griffoberfläche angefertigt, wobei die Noppen nur 0,1016 mm (vier Mil) kürzer waren als diejenigen des ursprünglichen Mustergegenstands. Der resultierende Noppengewebeaufbau wies hohe Friktionseigenschaften auf und präsentierte ein weiches Berührungsgefühl, welches zur Verwendung als ein Griff geeignet war. Die gebildeten Noppen waren relativ flexibel und biegsam, was ein Erzeugen der gewünschten und vorhergesagten Friktionsbeziehung zwischen Griff und Hand oder zwischen Griff und Handschuh erleichtert.

Die 80/20-Mischung aus Starflex LC24188 und Starflex LC25107 und die 80/20-Mischung aus Estane 58661 und Vektor 4111 wurden auch zu Griffen geformt. Die Materialien dieser letzteren Mischung waren keine Spritzgussharze und widerstanden einer Freisetzung aus dem Kernstift. Während nur die oben stehend beschriebenen Materialien als Beispielmaterialien bereitgestellt wurden, kann das zu formende Polymermaterial jedes geeignete Material sein. Besonders geeignete Materialien umfassen Thermoset- oder thermoplastische Elastomere. In diesem Zusammenhang bezeichnet der Begriff „Elastomer" Polymere, welche elastische Eigenschaften aufweisen, welche denjenigen von Gummi ähnlich sind. Insbesondere bezeichnet der Begriff Elastomer die Eigenschaft des Materials, dass es eine wesentliche Dehnung durchmachen kann und dann zu seinen ursprünglichen Abmessungen zurückkehrt, wenn die Dehnungsspannung des Elastomers aufgehoben wird. Beispiele von Elastomerklassen, welche zur Verwendung im Zusammenhang mit dem Bilden geformter Gegenstände geeignet sind, weisen anionische Triblock-Copolymere, Polyolefin-basierte, thermoplastische Elastomere, thermoplastische Elastomere auf der Grundlage Halogenenthaltender Polyolefine, thermoplastische Elastomere auf der Grundlage dynamisch vulkanisierter Elastomer-Thermoplast-Mischungen, Elastomere auf der Grundlage thermoplastischer Polyetherester oder -Polyester, thermoplastische Elastomere auf der Grundlage von Polyamiden oder Polyimiden, ionomere thermoplastische Elastomere, hydrierte Blockcopolymere in sich durchdringenden Polymernetzwerken aus thermoplastischem Elastomer, thermoplastische Elastomere durch carbokationische Polymerisation, Polymermischungen, welche Blockcopolymere aus Styrol bzw. hydriertem Butadien enthalten, und Polyacrylat-basierte, thermoplastische Elastomere auf. Einige spezifische Beispiele der Elastomere sind Naturgummi, Butyl-Gummi, EPDM-Gummi, Silikongummi, wie beispielsweise Polydimethylsiloxan, Polyisopren, Polybutadien, Polyurethan, Ethylen/Propylen/Dien-Terpolymer-Elastomere, Chloropren-Gummi, Styrol-Butadien-Copolymere (zufällig oder Block), Styrol-Isopren-Copolymere (zufällig oder Block), Acrylnitril-Butadien-Copolymere, ihre Mischungen und ihre Copolymere. Die Blockcopolymere können lineare, radiale oder sternförmige Konfigurationen sein und können Diblock-(AB)- oder Triblock-(ABA)-Copolymere oder ihre Mischungen sein. Mischungen dieser Elastomere miteinander oder mit modifizierenden Nicht-Elastomeren werden auch in Betracht gezogen. Im Handel verfügbare Elastomere umfassen Blockpolymere (z.B. Polystyrol-Materialien mit Elastomersegmenten), welche von Shell Chemical Company in Houston, Texas, unter der Bezeichnung KRATONTM erhältlich sind. Die Materialien können auch Zusatzstoffe aufweisen, um die Nass- oder Trockenfriktion zu verbessern, wie beispielsweise Harze, druckempfindliche Klebstoffe, Fasern, Füllstoffe, Farbmittel und dergleichen.

Wie in 2 illustriert, wird das Polymermaterial in das Nickel-Werkzeug 38 eingeführt und fließt über und in die spiegelbildlichen Oberflächenhohlräume auf der Formfläche. Nachdem dem Polymermaterial gestattet wurde, auszuhärten (was in Abhängigkeit von dem eingesetzten Polymer ein thermisches Aushärten oder ein chemisches Aushärten umfassen kann), wird der fertiggestellte Polymergegenstand 45 aus dem Nickel-Werkzeug 38 herausgezogen. In dem Fall eines Golfschlägergriffs wird der fertiggestellte Golfschlägergriff 45 längs aus dem Inneren des Nickel-Werkzeugs 38 herausgezogen. Die höchst flexiblen, aufrechten Noppen dehnen und biegen sich, um aus den Noppenhohlräumen 40 des Werkzeugs ohne Brechen oder Reißen der Noppen freigesetzt zu werden. Der resultierende geformte Golfschlägergriff 45 weist folglich eine fertiggestellte äußere Oberfläche mit einer Matrix aufrechter, höchst flexibler Noppen 46 darauf (man siehe 2D) auf, welche nahezu identisch der ursprünglichen Noppenmatrix 24 (2A) auf dem Mustergegenstand 30 entspricht. Alle anderen Topografiemerkmale auf dem ursprünglichen Mustergegenstand 30 (ob feine Topografiemerkmale oder andere) werden genauso durch das Nickel-Formwerkzeug 38 auf den fertiggestellten geformten Polymergegenstand 45 übertragen. Praktisch jede Oberflächentopografie-konfiguration, welche für den Mustergegenstand gewünscht wird, kann unter Verwendung des erfinderischen Formungsverfahrens repliziert werden, solange die feinen Topografiemerkmale einen ausreichenden Oberflächenbereich bereitstellen, um ein Ablösen der anfänglichen Beschichtungsschichten (z.B. der weniger als ungefähr 0,254 mm (0,010 Inch) dicken Nickel-Beschichtung) von dem beschichteten Mustergegenstand während des Galvanoformens zu hemmen.

Dieses Verfahren erlaubt folglich das Einbeziehen von Entwurfsmerkmalen in geformte Gegenstände, wie beispielsweise Griffe, welche zuvor auf andere Weise unerreichbar waren. Beispielsweise können nun Noppen unterschiedlicher Höhe unmittelbar gebildet werden, sowie andere Entwurfsmuster zusätzlich zu (oder unter) einer Noppengewebematrix oder einem Noppengewebemuster. Wie oben stehend beschrieben, kann ein Mustergegenstand teilweise aus einem Bogen Noppengewebe-Griffmaterial angefertigt werden, welcher zuvor gebildet wurde, wobei das Noppengewebe mehrere relativ dichte, aufrechte Elastomernoppen ausweist. Wenn es gewünscht ist, ein Logo-Bild oder andere spezifische Muster in einen geformten, fertiggestellten Griff anzuordnen, stellt das erfinderische Verfahren ein Mittel dazu bereit. Wenn das 3M-GREPTILETM-Griffmaterial für ein Oberflächentopografiemuster bei der Herstellung der Mustergegenstände zum Anfertigen von Formen für die vorliegende Erfindung verwendet wird, sind diese Formen in der Lage, die in dem Griffmaterial mikroreplizierten Noppeneinzelheiten unmittelbar in das geformte Teil zu formen, und können kundenspezifische Muster und Logos aufweisen. Derartige Muster werden in dem Griffmaterial vor dem Umwickeln des Materials um ein Mandrel zur Formherstellung angefertigt, wenn es sich in seinem ebenen Zustand befindet, um schließlich einen Griff zu bilden. Es kann eine unendliche Vielzahl kundenspezifischer Muster und Logos unter Verwendung des erfinderischen Verfahrens preiswert hergestellt werden. Zusätzlich können mit diesem Prozess Spritzgussformeinsätze mit mikroreplizierten Einzelheiten angefertigt werden.

Ein Mittel zum Prägen eines Musters auf einer Griffoberfläche ist das Folgende. Ein gewünschtes Muster wird invers 0,127 cm (0,05 Inch) tief in die Oberfläche einer 1,27 cm (1/2 Inch) dicken Stahlplatte geschnitten. Das Muster in der Stahlplatte kann durch einige Prozesse angefertigt werden, wie beispielsweise durch funkenerosives Abtragen, Schleifen, Ätzen und Eingravieren, um einige wenige zu nennen. Das einzuprägende Muster wird folglich der erhabene Abschnitt auf der Platte . Die Platte wird dann auf dem Tisch einer Presse befestigt und auf 185 °C erwärmt. Ein Bogen GREPTILETM-Griffmaterial wird mit einem geeigneten Klebstoff (wie beispielsweise 3M-Sprühklebstoff zur Fotobefestigung) mit seiner Rückseite eben auf dem Stahlblech befestigt und bei Raumtemperatur auf einer gegenüberliegenden Pressplatte angeordnet. Das Muster auf der erwärmten Stahlplatte wird für weniger als eine Sekunde mit der Noppenmatrixoberfläche des Griffmaterials in Kontakt gebracht und dann freigegeben. Die Tiefe der Prägung kann genau gesteuert werden, kann aber auch bis zu 0,0127 bis 0,0254 cm (0,005 bis 0,010 Inch) unter die Basis der Noppen reichen, welche auf dem Griffmaterial angeordnet sind. Die Noppen, welche mit dem Muster in Kontakt gekommen sind, werden durch Wärme und Druck abgeflacht, wobei eine glatte Oberfläche resultiert. Das Griffmaterial, die Temperatur, die Tiefe der Klemmung und die Dauer der Klemmung sind Variablen, welche gesteuert werden müssen, um ein glattes Muster ohne Oberflächendefekte zu bilden. Es kann auch eine Oberfläche mit teilweise abgeflachten Noppen durch Anfertigen einer flacheren Tiefe der Musterprägung angefertigt werden.

Dieser Musterbildungsprozess stellt folglich ein schnelles Verfahren zum Produzieren komplexer geometrischer Muster und Logos auf der Noppenmatrixoberfläche eines Bogens GREPTILETM-Griffmaterial bereit. Es wird ein detailliertes Muster in dem Griffmaterial in dem ebenen Zustand gebildet, wobei in Abhängigkeit von dem gewünschten Ergebnis glatte Bereiche und/oder Bereiche teilweise abgeflachter Noppen erzeugt werden. Das gemusterte Griffmaterial kann dann zur Verwendung bei dem Formanfertigungsverfahren der vorliegenden Erfindung um ein Mandrel herum gewickelt werden. Nach Aufbringen der dünnen, leitfähigen Schicht kann das Muster mit Nickel beschichtet werden, um einen Formhohlraumeinsatz (d.h. ein Nickel-Werkzeug 38) zu produzieren. Dieser Einsatz kann dann in Form gebracht werden und zum Befestigen in einer Spritzgussform in einer Stahlhülse installiert werden.

Eine kundenspezifische Anpassung und ein Branding der Produkte ist ziemlich üblich und auf dem heutigen Wettbewerbsmarkt für Produkte höchst erwünscht. In dem Fall geformter Griffe können Verkäufer derartiger Produkte dekorative Muster erfordern, und dass ihre Warenzeichen in derartige Produkte geformt werden. Die unmittelbare Fähigkeit, Myriaden von Mustern durch den vorliegenden erfinderischen Prozess zu prägen, ermöglicht dies bei minimalen Werkzeugkosten. Da das Griffmaterial nicht leicht geschliffen, mit Laser bearbeitet oder graviert werden kann, ist dieser Prozess ein attraktiver und preiswerter Weg, attraktiv eingeformte Gestaltungen und Logos auf derartigen Produkten bereitzustellen.

3 illustriert eine Stahlplatte 80 mit einem Formmuster 82, welches darauf gebildet ist, zur Verwendung bei diesem Prozess. 4A illustriert einen Bogen GREPTILETM-Griffmaterial vor der Musterbildung. 4B illustriert diesen gleichen Bogen Griffmaterial 84 nach dem Kontakt mit dem Muster 82 auf der Stahlplatte 80, wodurch ein spiegelbildliches Muster 86 abgeflachter und glatter Noppen auf dem Griffmaterial 84 resultiert. Es tritt etwas Deformation an der Verbindung des abgeflachten Bereichs und des Noppengewebes auf, wie in 5 illustriert. In Abhängigkeit von der Tiefe der Prägung in das Griffmaterial 84 durch das Muster 82 kann eine Randwulst 87 zwischen einer Fläche des unbehandelten Noppengewebes 88 und eines abgeflachten Bereichs 90 auf der Oberfläche des Griffmaterials gebildet werden. Bei manchen Entwürfen kann diese Randwulst 87 dazu dienen, das Muster, welches in dem Griffmaterial 84 gebildet wird, weiter hervorzuheben und zu definieren.

Wie oben stehend beschrieben, flacht das Musterbildungsverfahren die Noppen vorzugsweise ab, um ein nahezu planares Ergebnis (einen Bereich ohne Topografiemerkmale) zu erzielen. In Abhängigkeit von der Tiefe der Musterprägung können die Noppen jedoch nicht vollständig abgeflacht werden, wodurch einige feine Topografiemerkmale zurückbleiben, oder das Muster (d.h. das Muster 82 auf der Stahlplatte 80) kann selbst Topografiemerkmale auf seiner aktiven Fläche aufweisen, so dass die Noppen bei einer alternativen Topografiekonfiguration tatsächlich durch Wärme und Druck in den Muster-geformten Bereich auf dem Noppengewebe geformt werden. Auf jeden Fall wird jede gewünschte Bildtextur oder jedes gewünschte Bildmuster, welches durch dieses Verfahren darin gebildet wurde, auf dem Mustergegenstand angeordnet und dann durch den erfinderischen Formreplikationsprozess auf die betriebsfähige Formungsfläche einer galvanogeformten Form übertragen, und dann wird dieses Muster ferner auf die fertiggestellte Oberfläche des schließlich geformten Polymergegenstands übertragen, welcher durch eine derartige Form angefertigt wird.

Wie hier offenbart, gestattet der erfinderische Formungsprozess, dass eine Form zum Ausbilden eines fertiggestellten Gegenstands mit verschiedenen Oberflächentopografiemerkmalen erzeugt wird, welche Noppengewebe aufweisen, wobei die Noppen variierende Höhen aufweisen. In dem Fall eines Griffs (wie beispielsweise eines Golfschlägergriffs oder eines Werkzeuggriffs) kann es wünschenswert sein, Noppen unterschiedlicher Höhe auf unterschiedlichen Abschnitten des Griffs aufzuweisen. Ein Golfspieler trägt oft einen Golfhandschuh an einer Hand (typischerweise trägt ein rechtshändiger Golfspieler einen Handschuh an der linken Hand). Hinsichtlich eines Golfschlägergriffs kann es wünschenswert sein, kürzere Noppen im Kontakt mit der bloßen Hand aufzuweisen, wobei mit der behandschuhten linken Hand längere Noppen in Berührung kommen. Ein Golfschlägergriff mit einer GREPTILETM-Griffmaterial-ähnlichen Oberfläche wird entworfen, um einem Golfspieler einen Scherungsresistenteren Halt bei geringerer Griffkraft zu bieten, welche sowohl bei nassen als auch bei trockenen Bedingungen durch die Hände erforderlich ist. Ein derartiger Griff kann mit bloßen Händen, mit einem typischen Golfhandschuh, wie beispielsweise einem Lederhandschuh, oder zusammen mit einem Golfhandschuhentwurf mit GREPTILETM-Griffmaterial verwendet werden. Da die große Mehrheit der Golfspieler keinen Handschuh an der rechten Hand verwendet, werden die Noppen in der Mitte des Griffs kürzer angefertigt, um so den möglichen „Bewegungs-" Einfluss der rechten Hand oben auf den höheren Noppen (welche sich unter der Hand biegen und bewegen könnten) zu minimieren. Ein Golfspieler würde dazu neigen, den Schläger fester zu greifen, falls eine Wahrnehmung des Rutschens oder der Bewegung in den Händen des Golfspielers wahrgenommen wird.

Es ist möglich, Noppen unterschiedlicher Höhe auf einem fertiggestellten Golfschlägergriff durch Anfertigen eines Golfschläger-Mustergriffs mit Noppen unterschiedlicher Höhe und dann durch Replizieren des Mustergriffs durch den erfinderischen Formungsprozess bereitzustellen. Dies kann einfach durch Befestigen von Noppengewebe mit unterschiedlichen Noppenhöhen auf dem Kern erzielt werden, um einen Mustergegenstand zu bilden. Ersatzweise kann ein Noppengewebe mit gleichmäßigen Noppenhöhen auf einem Kern aufgebracht werden und die Noppenhöhen dann durch Anwendung von Wärme oder beispielsweise durch Rasieren der Noppen auf einer Drehbank modifiziert werden. Jede Anzahl Mittel ist möglich, um die Höhe der Noppen auf einem Mustergegenstand zu variieren. Schließlich werden diese Noppen auf dem Mustergegenstand jedoch unter Verwendung des erfinderischen Formanfertigungsprozesses repliziert, wie oben stehend erklärt.

Bei einem Beispiel eines derartigen fertiggestellten Polymergegenstands, wie in 6 illustriert, definiert ein oberer Abschnitt eines erfinderischen Golfschlägergriffs 100 eine Zone 101 mit Noppen, wobei jede Noppe eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,066 cm (0,026 Inch) aufweist (man siehe auch 6A). Ein zentraler Abschnitt des Golfschlägergriffs 100 definiert eine zweite Zone 103 mit Noppen, wobei jede Noppe eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,254 cm (0,010 Inch) aufweist. Ein unterer Abschnitt des Golfschlägergriffs 100 weist eine dritte Zone 105 mit Noppen auf, wobei jede Noppe eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,066 cm (0,026 Inch) aufweist. Wie in 6 illustriert, wird der Golfschlägergriff 100 gebildet, um einen spiralförmig gewickelten Griff zu bilden, wobei ein Spiralband oder Saum 106 so gebildet wird, dass er keine Noppen darauf aufweist. Der in 6 illustrierte Griff 100 weist auch ein erstes Trennband 107 und ein zweites Trennband 109 auf. Ähnlich dem Spiralband 106 weisen die Trennbänder 107 und 109 ebenfalls keine Noppen darauf auf und dienen als Übergänge zwischen den benachbarten Zonen mit Noppen unterschiedlicher Höhe.

Wie oben stehend diskutiert, wird ein Golfschläger-Mustergriffgegenstand so angefertigt, dass er im Wesentlichen die gleiche Konfiguration und die gleichen Abmessungen aufweist wie der oben stehend diskutierte und in 6 illustrierte Griff 100. Dieser Mustergriff wird dann auf seiner Griffoberfläche vollständig mit einer dünnen, leitfähigen Materialschicht abgedeckt. Der beschichtete Griffaufbau wird dann in einem Galvanoformungsbad beschichtet, und mit der Zeit baut sich die Beschichtung bis zu einer ausreichenden Dicke auf, um eine Form des Gegenstands zu definieren. Der Mustergriff wird entfernt und die Form des Gegenstands dient dann dazu, die Basis zum Anfertigen mehrerer geformter Polymergriffe wie dem in 6 gezeigten zu bilden.

Ein zweites Beispiel eines erfinderischen Griffs mit ungleichmäßig hohen Noppen wird in 7 illustriert.

Ein Golfschlägergriff 110 weist ebenfalls drei Hauptzonen mit Noppen auf, wobei die Noppen im Allgemeinen gleichmäßige Höhen innerhalb jeder Zone aufweisen. Der Griff 110 weist auch Übergangzonen auf, um einen allmählichen Übergang der Noppenhöhe von Zone zu Zone zu realisieren. Insbesondere weist der Griff 110 seinem oberen Ende benachbart eine erste, obere Zone 111 auf, wobei jede Noppe in dieser Zone eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,051 cm (0,020 Inch) aufweist (man siehe auch 7A). Der Mitte des Griffs 110 benachbart befindet sich eine zweite, zentrale Zone 112, wobei jede Noppe in der zweiten Zone 112 eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,0127 cm (0,005 Inch) aufweist. Seinem unteren Ende benachbart weist der Griff 110 eine dritte, untere Zone 113 auf, wobei jede Noppe innerhalb der dritten Zone 113 eine im Allgemeinen gleichmäßige Höhe von ungefähr 0,051 cm (0,020 Inch) aufweist. Eine erste Übergangszone 114 erstreckt sich zwischen der ersten Zone 111 und der zweiten Zone 112 um den Umfang des Griffs 110. Die Übergangszone kann, wie gewünscht, jede geeignete longitudinale Länge aufweisen. Die Noppen innerhalb der ersten Übergangszone 114 weisen an dem Längsende der Zone 114 zur ersten Zone 111 benachbart eine Höhe von ungefähr 0,051 cm (0,020 Inch) auf. Die Noppen an dem Ende der ersten Übergangszone zur zweiten Zone 112 benachbart weisen eine Höhe von ungefähr 0,0127 cm (0,005 Inch) auf. Zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der ersten Übergangszone 114 wechselt (d.h. macht einen Übergang) die Höhe der Noppen in der ersten Übergangszone 114 von ungefähr 0,051 cm (0,020 Inch) auf ungefähr 0,0127 cm (0,005 Inch). Dieser Übergang kann so allmählich sein wie die longitudinale Länge der ersten Übergangszone 114 gestattet, wodurch der Übergang der Noppenhöhe ausläuft, oder er kann in einer oder mehreren abgestuften Zwischenhöhenzonen entlang der ersten Übergangszone 114 auftreten, wobei diese Zwischenzonen gleichmäßige oder variierende longitudinale Längen aufweisen. Eine zweite Übergangszone 115 wird zwischen der zweiten Zone 112 und der dritten Zone 113 um den Griff 110 herum angeordnet und kann jede geeignete longitudinale Länge aufweisen. Die Noppen innerhalb der zweiten Übergangszone 115 gehen ebenfalls von den höheren Noppen der dritten Zone 113 zu den kürzeren Noppen der zweiten Zone 112 über, und dieser Übergang kann auf jedem der Wege erzielt werden, welche hinsichtlich der oben stehend beschriebenen ersten Übergangszone 114 vorgeschlagen wurden.

Ein Golfschläger-Mustergriffgegenstand wird mit im Wesentlichen der gleichen Konfiguration und den gleichen Abmessungen angefertigt, wie der oben stehend diskutierte, in 7 illustrierte Griff 110. Dieser Mustergriff wird dann auf seiner Griffoberfläche vollständig mit einer dünnen, leitfähigen Materialschicht abgedeckt. Der beschichtete Griffaufbau wird dann in einem Galvanoformungsbad beschichtet, und mit der Zeit baut sich die Beschichtung bis zu einer ausreichenden Dicke auf, um eine Form des Gegenstands zu definieren. Der Mustergriff wird entfernt und die Form des Gegenstands dient dann dazu, die Basis zum Anfertigen mehrerer geformter Polymergriffe wie dem in 7 gezeigten zu bilden.

Die höheren Noppen in den ersten und in den dritten Zonen auf den Golfschlägergriffen 100 und 110 weisen ein Seitenverhältnis von ungefähr 3:1 auf und können eine Höhe von ungefähr 0,051 cm bis ungefähr 0,076 cm (0,020 bis ungefähr 0,030 Inch) aufweisen. Die kürzeren Noppen in den zweiten oder zentralen Zonen auf den Golfschlägergriffen 100 und 110 weisen ein Seitenverhältnis von ungefähr 1:1 oder weniger auf und können eine Höhe von weniger als ungefähr 0,0254 cm (0,010 Inch) aufweisen. Zum Zweck dieser Offenbarung bezeichnet Seitenverhältnis das Verhältnis der Höhe einer Noppe zur lateralen Querschnittsabmessung dieser Noppe. Hinsichtlich einer zylindrischen Noppe ist das Seitenverhältnis das Verhältnis der Noppenhöhe zum Noppendurchmesser, welcher in der Mitte der Noppenhöhe gemessen wird. Hinsichtlich anderer Merkmale mit nicht kreisförmigen Querschnitten stellt der „hydraulische Radius" eine Referenzbasis zum Bestimmen der Querschnittsabmessung einer Noppe in der Mitte der Höhe des Merkmals bereit. Ein hydraulischer Radius ist die Querschnittsfläche eines Merkmals geteilt durch die Länge seines Umfangs (in diesem Fall an einem Punkt entlang der Höhe des Merkmals gemessen).

Die Noppen in den zentralen Zonen mit einem Seitenverhältnis von ungefähr 1:1 oder weniger sind folglich steifer (in Bezug auf ein Biegen von Seite-zu-Seite) als die höheren Noppen der oberen und der unteren Zone, wodurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass der Golfspieler eine Bewegungswahrnehmung bei der Verwendung erfährt (d.h. eine Bewegung zwischen der Hand des Golfspielers und dem Golfschlägergriff beim Schwingen des Schlägers). Wie angemerkt, ist die linke Hand eines Golfspielers typischerweise behandschuht, und die Noppen neigen dazu, sich in den Handschuh einzudrücken. In dem Fall, dass der Golfspieler einen Handschuh trägt, wobei auf dem Handschuh GREPTILETM-Griffmaterial vorhanden ist, wechselwirken die Noppen auf dem Handschuh mit den Noppen auf dem Golfschlägergriff, um sogar einen noch deutlicheren Schlupfwiderstand bereitzustellen, sogar wenn er nass ist. Auf dem unteren Abschnitt des Golfschlägergriffs (die dritte Zone 105 in 6 und die dritte Zone 113 in 7) werden die höheren Noppen bereitgestellt, um sich einen Golfhandschuh zunutze zu machen, auf welchem GREPTILETM-Griffmaterial vorhanden ist. Beim Chipping platziert ein Golfspieler oft die behandschuhte linke Hand auf dem unteren Teil des Golfschlägergriffs und die rechte Hand unter der linken Hand auf dem bloßen Golfschlägerschaft, wodurch die wirksame Schlägerlänge für eine bessere Kontrolle verkürzt wird. Die Noppen auf dem GREPTILETM-Griffmaterial des Handschuhs wechselwirken folglich mit den Noppen auf der dritten Zone des Golfschlägergriffs, welche seinem unteren Ende benachbart ist, um eine aggressive Friktionsgrenzfläche dazwischen zu bewirken.

Ein drittes Beispiel eines erfinderischen Griffs mit Noppen ungleichmäßiger Höhe wird in 8 illustriert. Ein Golfschlägergriff 120 weist wieder drei Hauptzonen mit Noppen auf, wobei die Noppen innerhalb jede Zone gleichmäßige Höhen aufweisen. Der Griff 120 weist auch, ähnlich der in 7 gezeigten Golfschläger-Griffkonfiguration, längs angeordnete Übergangszonen zwischen den drei Hauptzonen mit Noppen auf. Der Griff 120 der 8 weist keinen „gewickelten" oder spiralförmigen Entwurf auf, welcher in seine Oberflächentopografiekonfiguration einbezogen ist. Stattdessen werden Längsstreifen in dem Griff bereitgestellt, um einen Half-Cord-Griffentwurf zu simulieren. Jeder Streifen ist ungefähr 0,159 cm (1/16 Inch) breit und ohne Noppen. Drei Streifen oder „Säume" 122, 124 und 126 können bereitgestellt und um den Umfang des Griffs 120 herum angeordnet werden, wie in 9 dargestellt, welche eine Endansicht des fertiggestellten, geformten Golfschlägergriffs 120 ist. Wieder kann nach Anfertigen eines Mustergriffs mit diesen Oberflächentopografiemerkmalen der erfinderische Formanfertigungsprozess eingesetzt werden.

Ein viertes Beispiel eines erfinderischen Griffs wird in 10 illustriert. Bei diesem bestimmten Beispiel weist ein Golfschlägergriff 130 Noppen von gleichmäßiger Höhe entlang seiner gesamten Länge auf und weist ein ebenes Feld oder eine ebene Zone 132 entlang einem zentralen bzw. unteren Abschnitt des Griffs für den rechten und den linken Daumen der Hände des Golfspielers auf, um darauf zu ruhen. Das ebene Feld 132 wird in dem Mustergegenstand für diesen Griff 130 unter Verwendung des oben stehend diskutierten Musterbildungsverfahrens gebildet. Das ebene Feld 132kann erhabene oder vertiefte Bilder darauf aufweisen, wie beispielsweise ein Produkt-Warenzeichen 134. Andere Entwurfsmuster, wie beispielsweise eine noppenfreie Spirale 136, können auch für ornamentale oder funktionale Zwecke auf dem Golfschlägergriff 130 bereitgestellt werden. Der Golfschläger-Griffentwurf 130 mit dem ebenen Bereich für die Daumen des Golfspielers kann den Eindruck vermindern, dass aufgrund der Bewegung der Noppen unter den Daumen (da diese Noppen nicht mehr länger vorhanden sind) mehr Griffdruck benötigt wird. Aus ästhetischen oder funktionalen Gründen kann ein Golfschlägergriff auch einen oder mehrere zusätzliche Bereiche ohne Noppen darauf aufweisen. Auch hier wieder, wenn ein Mustergriff mit diesen gewünschten Oberflächenmerkmalen einmal gebildet ist, kann er durch den hier offenbarten erfinderischen Formherstellungsprozess zum Zweck der Formanfertigung repliziert werden.

Wie in 6A, 7A, 8A und 10A illustriert, weisen die Noppen der illustrierten Beispiele im Allgemeinen eine zylindrische Gestalt auf (typischerweise wird beim Entwurf etwas Aushebeschräge in den Noppen berücksichtigt, um das Auslösen aus dem Formhohlraum zu erleichtern). Die Formen der Noppen oder Elemente sind jedoch nicht auf zylindrische Formen begrenzt. Beispielsweise können Noppen mit D-förmiger, sichelförmiger, ovaler und trapezförmiger Gestalt oder mit quadratischen oder rechteckigen lateralen Querschnitten bei bestimmten Anwendungen gewünscht sein, da sie ausgerichtet werden können, um mehr Oberflächenbereich in der Richtung der Scherkraft zu bewirken, welche beim Golf-Swing angewandt wird (teilweise durch Dehnung der Noppenform senkrecht zur Richtung der angewandten Scherkraft). Derartige Beispiele einiger dieser Noppenformen werden in 11A, 11B und 11C illustriert. Wieder wird die Produktion eines geformten Polymergegenstands mit einer fertiggestellten Oberfläche, welche mikroreplizierte Noppen mit derartigen Formen und Orientierungen aufweist, wie in 11A, 11B und 11C gezeigt, durch den preiswerten und einfachen Formreplikationsprozess der vorliegenden Erfindung erleichtert. So lange wie die feinen Oberflächentopografiemerkmale (wie beispielsweise die Noppen der 11A, 11B und 11C) auf einem Muster gebildet und dann, wie hier beschrieben, unmittelbar auf ein Nickel-Formungswerkzeug übertragen werden können, ist die Wiedergabe eines geformten Polymergegenstands mit einer Oberfläche, welche derartige mikroreplizierte Merkmale aufweist, möglich (wohingegen es zuvor aufgrund der Schwierigkeiten bei Bearbeiten der Form durch Bohren, Fräsen usw. oder aufgrund des genauen Einhaltens der notwendigen Oberflächenmerkmale durch Replikationsformungsverfahren nach dem Stand der Technik unangemessen teuer gewesen wäre, eine Form für einen derartigen Zweck anzufertigen).

Wie oben stehend beschrieben und aus 11B und 11C ersichtlich ist, sind manche Noppenkonfigurationen im seitlichen Querschnitt gedehnt. Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung betrifft folglich Griff- und belastete Oberflächen, welche gerichtete, mikroreplizierte Merkmale einsetzen. In dieser Hinsicht ist die Verwendung gerichteter, mikroreplizierter Strukturen nicht auf geformte Polymergegenstände begrenzt, sondern ist stattdessen auf jeden Gegenstand oder Bogen anwendbar, welcher ein mikrorepliziertes Noppengewebe auf einer Oberfläche davon aufweist (einschließlich Gewebe, Streifen oder Bögen aus derartigem Material). Gerichtete, mikroreplizierte Merkmale weisen eine aktive mechanische Hebelfunktionalität auf, welche einzigartige Deformationseigenschaften beim Komprimieren bereitstellt. Folglich führt für eine Oberfläche, welche Noppenstrukturen aufweist, wie beispielsweise in 11B und 11C illustriert, eine Kraft, welche von links nach recht angewandt wird, zum Biegen dieser Noppenstrukturen in Richtung auf die Fläche ihrer Trägerbasis, wobei sie sich im Allgemeinen nach rechts biegen, wie aus den Figuren ersichtlich ist. Dies kann die Wirkung aufweisen, dass unmittelbar mehr eingreifender Oberflächenbereich an einer Oberfläche erzeugt wird, welche eine senkrechte Kraft auf die Oberfläche aufbringt, insbesondere wenn die Noppen gedehnt sind, um der eingreifenden Oberfläche beim Komprimieren und Deformieren längere Flächen zu bieten.

Die Orientierung dieser erfinderischen, gerichteten, mikroreplizierten Merkmale stellt zusätzlich einen richtungsspezifischen Schlupfwiderstand bereit. Dies wird teilweise dadurch erzielt, dass die Merkmale relativ zur Trägerbasis angewinkelt werden, und diese Merkmale dann in einer gemeinsamen Orientierung ausgerichtet werden (z.B. wobei die laterale Dehnung der Merkmale und die Winkel alle gemeinsam von Merkmal zu Merkmal ausgerichtet und/oder in einem bestimmten Gesamtmustermerkmal auf der Oberfläche orientiert sind). Eine Orientierung der Merkmale, welche sich in dieser Hinsicht als besonders nützlich erwiesen hat, wird in 12 illustriert, welche einen Golfschläger 139 mit einem Golfschlägergriff 140 darauf zeigt, bzw. welche eine geneigte Noppe 150 illustriert (von einem Ende der Noppe aus gesehen, und welche im Allgemeinen ähnlich den in 11B und 11C gezeigten Noppen geformt ist). Die Noppe 150 weist gegenüberliegende Seitenwände 152 und 154 auf. Diese Seitenwände erstrecken sich aus einer Fläche 156 einer Trägerbasis 158 aufwärts, welche integral mit der Noppe 150 gebildet wird. Die Fläche 156, zumindest benachbart zur Noppe 150, ist im Allgemeinen planar, und die Seitenwände 152 und 154 stehen in den Winkeln a bzw. b auswärts daraus hervor. Wie in 12 illustriert, betragen beide Winkel weniger als 90 °, und Winkel a ist größer als Winkel b (bei einer Ausführungsform ist Winkel a = 80 ° und Winkel b = 78 °). Die Noppenkonfiguration der 12 führt folglich zu einer Noppe, welche unterschiedliche Reaktionen in Abhängigkeit davon zeigt, von welcher Seite Kräfte seitlich gegen die Noppe angewandt werden. Beispielsweise wird eine Kraft, welche in die Richtung F1 (nach links, wie in 12 gesehen) angewandt wird, tatsächlich einen oberen Abschnitt der Noppe nach links zwingen und anfänglich eine Steigerung der Höhe der Noppe relativ zur Fläche 156 der Basis 158 um den Betrag &Dgr;H verursachen (anfängliche Noppendeformation ist in 12 schemenhaft illustriert). Die Größenordnung von &Dgr;H kann ziemlich klein sein (z.B. 0,0330 mm für eine 0,381 mm (0,0013 Inch für eine 0, 015 Inch) hohe Noppe). Eine Kraft F2, welche in einer entgegengesetzten Richtung angewandt wird (nach rechts, wie in 12 gesehen), neigt dazu, die Noppe 150 anfänglich nach rechts zu zwingen und die Höhe der Noppe 150 zu vermindern, da sich die Noppe umbiegt. Beim Schwingen des Golfschlägers 139 durch einen Benutzer werden Kräfte über die Hände des Golfspielers auf die Noppen 150 angewandt, wie beispielsweise die Kraft F1, wodurch die Noppen nach links und von der Fläche 156 der Basis 158 des Golfschlägergriffs 140 weg abgelenkt werden. Die Spitzen der so beeinflussten Noppen 150 werden sich folglich in die Hand des Golfspielers (behandschuht oder nicht) „eingraben" und eine offenkundig größere Steifigkeit zeigen, welche einer relativen Längsbewegung zwischen den Händen des Golfspielers und dem Golfschlägergriff 140 widersteht. Folglich ist jede Noppe so konfiguriert, dass sich die Noppe unter einer lateralen Auslenkung in die Richtung der Kraft F1 leicht erhöht. Während der Anwendung der Kräfte beim Schwingen des Schlägers können Abschnitte des Griffdurchmessers folglich aufgrund der Griffnoppendeformation tatsächlich „wachsen".

Ein Golfschlägergriff 170, dessen Oberfläche durch Noppenmatrizen in der Konfiguration definiert wird, welche in 12 illustriert ist, wird in 13 gezeigt. Es werden rechteckige Noppen auf dem Golfschlägergriff 170 in dem Bemühen bereitgestellt, den Griffoberflächenbereich der Noppen in der Richtung der Längskraft zu maximieren, welche relativ zu dem Griff 170 angewandt wird. Zusätzlich sind die gedehnten Seitenwände der Noppen verjüngt, wobei die Seite, welche dem Kopfende des Schlägergriffs 170 gegenüber steht, auf den größeren Winkel (Winkel a) relativ zu der Längsachse des Griffs 170 als die andere Seite eingestellt ist. Diese Orientierung stellt beim Schwingen des Golfschlägers eine Wahrnehmung eines „Gegenstrich-" Widerstands gegenüber der Zentrifugalkraft des Golfschlägers auf die Hände eines Golfspielers bereit (ähnlich dem Widerstand, welcher erfahren wird, wenn ein kurzhaariger Hund vom Schwanz zum Nacken, d.h. gegen den Strich, gestreichelt wird). Bei der illustrierten Ausführungsform sind die Höhen der Noppen in der gleichen Weise modifiziert, wie in Verbindung mit den Beispielgriffen der 6, 7 und 8 illustriert, wobei die Noppen in einer zentralen Griffzone (man siehe z.B. 13B) in der Höhe kürzer sind als die Noppen in der oberen und der unteren Griffzone (man siehe z.B. 13A und 13C). Folglich sind die Noppen dort kürzer, wo tendenziell die bloße rechte Hand auf dem Golfschlägergriff 170 platziert wird, wenn der Golfschläger gegriffen wird.

Eine andere Griffanwendung, bei welcher gerichtete, mikroreplizierte Merkmale angewandt werden können, ist ein Gasgriff beim Motorrad, bei welchem es wünschenswert sein kann, dass er eine größere Friktionsgrenzfläche zeigt, wenn der Griff in eine Richtung auf seiner Achse gedreht wird (z.B. wenn der Griff des Motorrads gedreht wird, um Gas zu geben). Bei dieser Anordnung sind die angewinkelten Flächen der Noppen longitudinal entlang der Länge der Noppe ausgerichtet, anstatt lateral wie hier bei den Golfschläger-Griffbeispielen. Mit anderen Worten die Noppenorientierung relativ zur Längsachse des Griffs ist um 90 ° gedreht. Bei anderen Ausführungsformen können die Noppenorientierungen nicht-linear sein, so dass die Noppen in einer bogenförmigen Verteilung auf ihrer Basisoberfläche angeordnet sind. Die Beispiele der Golf- und Motorradgriffe sind nur zwei Beispiele, bei welchen sich gerichtete, mikroreplizierte Strukturen auf einem Griff als nützlich erweisen können – zahlreiche andere Anwendungen sind als Antwort auf spezifische, gewünschte Friktionseigenschaften eines Griffs möglich.

Während es möglich ist, einen Griff, wie beispielsweise den Golfschlägergriff 170, durch den erfinderischen Formreplikationsprozess der vorliegenden Erfindung anzufertigen (man siehe z.B. 2), ist auch ein alternativer Formproduktionsprozess verfügbar, wenn die Topografiemerkmale im Allgemeinen planare Seiten aufweisen (z.B. wenn sie im lateralen Querschnitt rechteckig sind). Der alternative Prozess ist möglich, weil der Mustergriff aus Metall angefertigt wird und folglich vor dem Galvanoformen nicht mit einer dünnen, leitfähigen Materialschicht beschichtet werden muss. In dieser Hinsicht kann ein Mustergegenstand zum Anfertigen des Golfschlägergriffs 170 durch Bearbeiten einer Stange aus Aluminium-Material angefertigt werden, um die Noppen 150 zu bilden. Mehrere periphere Schnitte oder Nute definieren die Seitenwände der Noppen, während mehrere längs ausgerichtete Nute die Stirnwände der Noppen definieren. Ferner können die Höhen der Noppen auf einer Präzisionsdrehbank oder auch durch andere geeignete Bearbeitungsprozesse auf eine gewünschte Tiefe gearbeitet werden. Auf diese Weise (oder um andere gewünschte Oberflächenmerkmale aufzuweisen) kann ein Mustergegenstand gebildet werden, und weil der Mustergegenstand bereits metallisch ist, muss er dann vor dem Galvanoformen nicht mit einer dünnen, leitfähigen Schicht beschichtet werden. Der metallische Mustergegenstand kann selbst in einem Galvanoformungsbad zur Nickel-Beschichtung beschichtet werden, um eine spiegelbildliche Form davon zu definieren. Wenn die Beschichtungsdicke einmal bis zu einem gewünschten Maß aufgebaut ist, kann der metallische Mustergegenstand durch bekannte Verfahren aus dem Inneren des Nickel-Formungswerkzeugs entfernt werden, und das Formungswerkzeug ist folglich zur Verwendung beim Replizieren von Golfschlägergriffen, wie beispielsweise des in 13 illustrierten Griffs 170, bereit.

Wie oben stehend beschrieben, ist die Dehnung, Neigung und Orientierung einer Noppe, wie beispielsweise der gerichteten, mikroreplizierten Noppe 150 (12), nicht auf eine Anwendung auf geformte Gegenstände, wie beispielsweise geformte Golfschlägergriffe, begrenzt. Noppen mit diesen Orientierungen und Konfigurationen können auf einem Bogen Noppengewebe-Elastomermaterial gebildet werden. Durch Orientieren der Noppen, wie hier offenbart, kann Schlupf entlang einer Oberfläche des Produkts, welche durch die Noppen definiert wird, entweder gefördert oder gehemmt werden. Folglich können die Noppen auf der Noppenmatrix einer GREPTILETM-Griffmaterial-ähnlichen Oberfläche beispielsweise ähnlich denjenigen der 12 modifiziert werden, um gewünschte Griffeigenschaften in bestimmten Richtungen unter einer angewandten Last zu erzielen. In Gewebeform können die Noppen und ihre Trägerbasisschicht dann auf zahlreiche Anwendungen zur Friktionskontrolle oder -Dämpfung angewandt werden. Bei manchen Ausführungsformen sind die Noppen fest mit der Basisschicht verbunden und stehen auswärts aus ihr heraus. Welche Form auch immer für die Produktion von gerichteten, mikroreplizierten Strukturen verwendet wird, sie muss ihre spiegelbildlichen Strukturhohlräume relativ zu der Formfläche abgeschrägt aufweisen, um die abgeschrägten Oberflächenmerkmale des Produkts zu bilden. Das fertiggestellte Elastomerproduktmaterial biegt und dehnt sich bei seiner Auslösung aus diesen Hohlräumen, ohne die darauf gebildeten Merkmale zu beschädigen. Die Basisschicht des Gewebes kann zur Verwendung mit anderen verstärkenden Schichten und dergleichen verbunden werden und kann andere förderliche Topografiemerkmale aufweisen, wie beispielsweise Kanäle oder Noppen mit unterschiedlichen Konfigurationen.

Zusätzlich sind die hier offenbarten Merkmale mit variierender Noppenhöhe und noppenlose Topografiemerkmale in der Anwendung nicht auf geformte Gegenstände, wie beispielsweise geformte Golfschlägergriffe, begrenzt. Ein Bogen aus Noppengewebe-Elastomermaterial kann Zonen mit Noppen unterschiedlicher Höhe aufweisen, wie beispielsweise die hier offenbarten, diskreten, gleichmäßig hohen Noppenzonen, oder er kann eine Zone mit Noppen darauf aufweisen, bei welcher die Höhe der Noppen entweder gleichmäßig oder in einer anderen entworfenen Beziehung innerhalb dieser Zone variiert, oder er kann eine Zone ohne Noppen aufweisen. Folglich können die Noppen auf der Noppenmatrix eines Gewebes mit einer GREPTILETM-Griffmaterial-ähnlichen Oberfläche modifiziert werden, um Zonen mit einer Noppenhöhe aufzuweisen, welche denjenigen ähnlich sind, welche auf den Griffen der 6, 7, 8, 10 und 13 illustriert sind, um gewünschte Friktionseigenschaften unter angewandten Lastbedingungen zu erzielen. In Gewebeform können die Noppen und ihre Trägerbasisschicht dann für zahlreiche Anwendungen zur Friktionskontrolle oder Kraft- und Schwingungsdämpfung angewandt werden. Bei manchen Ausführungsformen sind die Noppen fest mit der Basisschicht verbunden und stehen auswärts daraus hervor. Die Basisschicht des Gewebes kann zur Verwendung mit anderen verstärkenden Schichten und dergleichen verbunden werden, und kann andere förderliche Topografiemerkmale aufweisen, wie beispielsweise Kanäle oder Noppen mit unterschiedlichen Konfigurationen.

Ein Variieren der Höhen der mikroreplizierten Merkmale ist nur ein Weg, die Konfiguration dieser Merkmale zu variieren. Die Merkmale können auch in anderen Abmessungen (wie beispielsweise dem Durchmesser für im Allgemeinen zylindrische Noppen) oder in der Gestalt variiert werden. Eine Anordnung der mikroreplizierten Merkmale auf einer zu replizierenden Oberfläche (oder einer Zone davon) kann gleichmäßig sein oder auf irgendeine Weise variieren, wie beispielsweise durch unterschiedliche Höhe oder Gestalt. Jede mögliche Konfiguration der mikroreplizierten Merkmale oder der Mischung und der Entsprechung unterschiedlich geformter oder großer Merkmale wird durch die vorliegende Erfindung ermöglicht. Falls die mikroreplizierte Gestalt auf einem Mustergegenstand platziert werden kann und mit einer leitfähigen Oberfläche versehen werden kann, ist es möglich, eine Form zur Reproduktion dieses Mustergegenstands in fertiggestellten Polymergegenständen zu bilden.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Durchschnittsfachleute erkennen, dass Veränderungen daran in der Form und in Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie in den angefügten Ansprüchen definiert, zu verlassen.


Anspruch[de]
Verfahren zum Anfertigen eines geformten polymeren Handgriffs mit einer ersten Fläche, welche mindestens teilweise durch eine Matrix aufrechter Überstände definiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren Folgendes aufweist:

Galvanoformen einer Beschichtung auf einer ersten Fläche eines Mustergriffs (30), wobei die erste Fläche mindestens teilweise durch eine Matrix aufrechter Noppen definiert wird, welche eine Dichte von mindestens 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3000 Noppen pro Quadrat-Inch) aufweist, und elektrisch leitend ist, so dass die Beschichtung eine Griffform (38) definiert, welche auf einem der ersten Fläche des Mustergriffs (30) entsprechenden ersten Abschnitt davon eine Anordnung in Inverswiedergabe der Matrix aufrechter Noppen aufweist;

Trennen des Mustergriffs (30) von der Griffform (38);

Einführen eines Polymermaterials auf den ersten Abschnitt der Griffform (38), welches in und über die Anordnung in Inverswiedergabe der Matrix aufrechter Noppen fließt;

Härten des Polymermaterials; und

Trennen des gehärteten Polymermaterials von der Griffform (38), um einen geformten polymeren Handgriff (45) zu definieren, welcher auf einer fertiggestellten Fläche entsprechend dem ersten Abschnitt der Griffform (38) eine Matrix aufrechter Noppen (46) mit einer Dichte von mindestens 465 Noppen pro Quadratzentimeter (3000 Noppen pro Quadrat-Inch) aufweist, welche ausgebildet sind, so dass sie eine gewünschte friktionsdefinierende Eigenschaft aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Matrix mehrere Zonen (z.B. 101, 103, 105) aufrechter Noppen aufweist und wobei sich die Noppen in benachbarten Zonen in der Höhe unterscheiden. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Matrix mehrere Zonen (z.B. 101, 103, 105) aufrechter Noppen aufweist und wobei sich die Noppen in benachbarten Zonen in der Konfiguration unterscheiden. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend:

Definieren der ersten Fläche des Mustergriffs (30), so dass sie mindestens einen Bereich (z.B. 132) ohne aufrechte Noppen aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Griffform (38) als zwei oder mehrere trennbare Formabschnitte definiert wird und wobei der Schritt des Trennens ein Bewegen der Formabschnitte voneinander weg aufweist. Verfahren nach Anspruch 1, ferner aufweisend:

Ausbilden des Mustergriffs (30); und

Beschichten von Abschnitten des Mustergriffs (30), aufweisend mindestens die erste Fläche darauf, mit einer dünnen Schicht leitenden Materials (32).






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