CZ307042B6

CZ307042B6 - Vícevrstvý plastový díl a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ307042B6
Application number: CZ2016-666A
Authority: CZ
Inventors: Jaroslav Bořuta; František Pecha; Roman Bořuta; Hynek Dědek; Tomáš Vaculík; Miroslav Kadlec
Original assignee: Promens a.s.
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2017-12-06
Also published as: CZ2016666A3

Abstract

Lícovou část A vícevrstvého dílu tvoří jedno či vícevrstvá struktura na bázi termplastických polymerů, zatímco rubová část B na bázi polydicyklopentadiénu (PDCPD) nebo plněného PDCPD je reakčním produktem polymerace dicyklopentadiénu přímo na kontaktním povrchu jednovrstvé lícové části A nebo na povrchu spodní vrstvy Al vícevrstvé struktury lícové části A. Tato jednovrstvá lícová část A nebo spodní vrstva A1 vícevrstvé struktury lícové části A je z polymerního materiálu vytvářejícího na rozhraní s polydicyklopentadiénem (PDCPD) vysokou adhezi a nedeaktivujícího polymeraci dicyklopentadiénu. Dále se řešení týká způsobu výroby uvedeného vícevrstvého plastového dílu.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká vícevrstvého plastového dílu (jako je tvarovaný díl pro exteriérové a interiérové kryty automobilů, zemědělské a kolové techniky) s kvalitní povrchovou úpravou bez nutnosti lakování a s výbornými mechanickými vlastnostmi, zejména pak rázovou houževnatostí. Dále se vynález týká způsobu výroby tohoto vícevrstvého plastového dílu.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě středně sériových vícevrstvých plastových dílů, jako jsou exteriérové díly kolové techniky, se již řadu let s výhodou uplatňují technologie reaktivního vstřikování (R1M, RRIM, SRIM). Materiálová báze technologie RIM je tvořena zejména polyuretany (PU), polydicyklopentadinem (PDCPD) a modifikovaným polyamidem (PA). Nevýhodou dílů připravených technologií RIM je, že musí být pro exteriérové aplikace ve velké většině povrchově upravovány lakováním nebo laminací dekoračních povrchových vrstev z jiných materiálů. Lakování je náročný drahý proces, v průmyslovém měřítku i investičně náročný. Rovněž tak proces laminace výrobu vícevrstvých plastových dílů komplikuje a prodražuje Je proto obecnou snahou najít efektivní technická řešení, která mohou lakování nahradit. Průmyslové uplatnění již našly postupy tzv. „in mould foil decoration“, kdy je do formy vložen polotovar-tvarový výlisek z termoplastu a zastříknut reaktivním systémem. Správná volba polymeru tvarového výlisku zajišťuje požadované vlastnosti, jako jsou např. odolnost proti atmosférickým vlivům, chemikáliím, poškrabání apod.

Jednou z podmínek úspěšného využití takového postupu aleje, že dojde k vytvoření silné adheze mezi povrchem tvarového výlisku a polymerem vzniklým z nástřiku reaktivní směsi. Tato adheze je dosahována správnou kombinací reaktivního systému a termoplastu. Jsou popsány a realizovány postupy výroby dílů na bázi kombinací PU systémů a termoplastů, kde se dosahuje dobrých adhezi i v důsledku povrchových úprav termoplastů (ožeh apod.). Takového stavu však doposud nebylo dosaženo pro kombinace PDCPD/termoplasty.

Podstata vynálezu

K odstranění výšeuvedeného nedostatku dosavadního stavu techniky přispívá do značné míry vícevrstvý plastový díl podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že lícovou část plastového dílu tvoří jedno či vícevrstvá struktura na bázi termoplastických polymerů, zatímco rubová část na bázi polydicyklopentadiénu (PDCPD) nebo plněného PDCPD je reakčním produktem polymerace dicyklopentadiénu (DCPD) přímo na kontaktním povrchu jednovrstvé lícové části nebo na povrchu spodní vrstvy vícevrstvé struktury lícové části. Tato jednovrstvá lícová část nebo spodní vrstva vícevrstvé struktury lícové části je z polymemího materiálu vytvářejícího na rozhraní s polydicyklopentadiénem (PDCPD) vysokou adhezi a nedeaktivuje polymeraci dicyklopentadienu. Jedná se zejména o polymerní materiál ze skupiny zahrnující kopolymer akrylonitrilbutadien-styrén (ABS), kde obsah akrylonitrilu je menší než 10 % hmotnostních, blokový kopolymer styrén-butadién (SBS), polystyrén (PS), houževnatý polystyrén, blend polyetylénu (PE) a polystyrénu (PS), kopolymer etylénu s 1-alkeny, kopolymer propylénu s 1-alkeny, kopolymer etylénu-propylénu-dicyklopentadienu, kopolymer etylénu-propylénu, kopolymer etylénu-propylénu-l-alkenu, polyetylénu (PE), polypropylénu (PP).

Střední vrstva vícevrstvé struktury lícové vrstvy je s výhodou z polymemího materiálu ze skupiny zahrnující kopolymer ABS, blend ABS/polykarbonát (PC), kopolymer etylénu s 1-alkeny, kopolymer propylénu s 1-alkeny, kopolymer etylén-propylén-dicyklopentadién, kopolymer etylén-propylén, kopolymer etylén-propylén-l-alken, polyetylén (PE) a polypropylén (PP).

- 1 CZ 307042 B6

Homí povrchová vrstva vícevrstvé struktury lícové vrstvy s estetickou funkcí, odolností proti působení atmosférických vlivů, chemikálií a odolností vůči mechanickému namáhání a poškrábání je pak s výhodou z polymerního materiálu ze skupiny zahrnující polymetylmetakrylát (PMMA), kopolymer akrylonitril-styrén-akrylát (ASA), blend ABS/PC, termoplastický polyuretan (TPU), přičemž tento polymerní materiál může obsahovat pigment a/nebo UV stabilizátor.

Způsob výroby vícevrstvého plastového dílu podle vynálezu spočívá v tom, že polotovar jeho lícové vícevrstvé části, získaný lisováním extrudovaných jedno či vícevrsvých termoplastických desek se zastříkne reaktivní směsí dicyklopentadiénu, obsahující zejména katalytický systém, modifikátory viskozity, stabilizátory a popř. plniva s tím, že po polymeraci dicyklopentadiénu dojde k žádoucímu spojení mezi vzniklou rubovou částí na bázi polydicyklopentadiénu a kontaktním povrchem lícové části. Pro tento účel je polymerní materiál spodní vrstvy vícevrstvé struktury lícové vrstvy zvolen tak, aby spodní vrstva umožnila vytvoření pevného spoje na rozhraní s PDCPD v důsledku silných adhezních sil na bázi chemických a fyzikálních vazeb a zároveň, aby nedocházelo k deaktivaci polymerace dicyklopentadiénu. Jedná se zejména o polymerní materiál ze skupiny zahrnující kopolymer akrylonitril-butadien-styrén (ABS), kde obsah akrylonitrilu je menší než 10% hmotnostních, blokový kopolymer styrén-butadién (SBS), polystyrén, houževnatý polystyrén, blend polyetylénu a polystyrénu, kopolymer etylénu s 1-alkeny, kopolymer propylénu s 1-alkeny, kopolymer etylénu-propylénu-dicyklopentadienu, kopolymer etylénupropylénu, kopolymer etylénu-propylénu-l-alkenu, polyetylénu, polypropylénu.

Při způsobu výroby podle vynálezu se může polotovar jedno či vícevrstvé lícové části připravit lisováním v samostatné lisovací formě s případným ořezem, načež se přenese do druhé (vstřikovací) formy, kde následuje zastříknutí reaktivní směsí dicyklopentadiénu a vytvoření rubové části jeho polymeraci.

Při jiné variantě způsobu výroby podle vynálezu se lisování polotovaru jedno ěi vícevrstvé lícové části i následné zastříknutí reaktivní směsí dicyklopentadiénu a vytvoření rubové části jeho polymerací provede v jedné formě.

V obou případech se pak kompletní výlisek vícevrstvého plastového dílu dokončí odstraněním vtoků a ořezem přetoků.

Příklady uskutečnění vynálezu

Příklad 1

V prvním kroku se 3 vrstvá koextrudovaná deska o složení:

Al (spodní vrstva) - rázuvzdorný PS (modifikovaný 30 % polybutadienu) - tloušťka 0,3 mm A2 (střední vrstva) - terpolymer ABS vybarvený ve hmotě - tloušťka 1,35 mm A3 (horní - vnější vrstva) - PMMA - tloušťka 0,15 mm tvaruje na vakuovém lisu do podoby polotovaru třívrstvé struktury lícové části A plastového dílu - konkrétně blatníku - na bázi termoplastických polymerů za následujících technologických podmínek:

doba ohřevu 40 s, teplota 160 °C, doba následného chlazení 90 s, doba vakuace 100 s, doba uvolnění dílce 1 s - celková doba cyklu 231 s.

Ve druhém kroku se provede zastříknutí tvarovaného polotovaru reaktivní směsí DCPD na zařízení sestávajícím z vysokotlakého dávkovacího stroje na zpracování reaktivních systémů, nosiče forem s uzavírací silou 2001 a formy ze slitiny hliníku.

-2CZ 307042 B6

Technologický postup zahrnuje následující operace: otevření formy, vložení tvarovaného polotovaru třívrstvé struktury lícové části A plastového dílu do tvárnice, zavření formy, nástřik reaktivní směsi DCPD, polymerace DCPD - vytvoření rubové části B na bázi PDCPD, otevření formy, odformování.

Technologické podmínky: teplota tvárníku 50 až 52 °C, teplota tvárnice 71 až 72 °C; doba nástřiku reaktivní směsi DCPD 3,5 s, doba polymerace 150 s.

Ve třetím kroku pak následuje CNC ořez tvarovaného výlisku vícevrstvého plastového dílu a dokončovací operace.

Příklad 2

V prvním kroku se 3 vrstvá koextrudovaná deska o složení:

Al (spodní vrstva) - blokový kopolymer SBS - tloušťka 0,3 mm

A2 (střední vrstva) - terpolymer ABS vybarvený ve hmotě - tloušťka 1,35 mm

A3 (homí - vnější vrstva) - PMMA - tloušťka 0,15 mm tvaruje na vakuovém lisu do podoby polotovaru třívrstvé struktury lícové části A plastového dílu - konkrétně blatníku - na bázi termoplastických polymerů za následujících technologických podmínek:

Technologický postup zahrnuje následující operace: otevření formy, vložení tvarovaného polotovaru třívrstvé struktury lícové části A plastového dílu do tvárnice, zavření formy, nástřik reaktivní směsi DCPD, polymerace DCPD - vytvoření rubová části B na bázi PDCPD, otevření formy, odformování.

Technologické podmínky: teplota tvárníku 50 až 53 °C, teplota tvárnice 71 až 73 °C; doba nástřiku reaktivní směsi 3,5 s, doba polymerace 155 s.

Příklad 3

V prvním kroku se 3 vrstvá koextrudovaná deska o složení:

Al (spodní vrstva) - terpolymer ABS s obsahem ACN menším jak 10 % - tloušťka 0,3 mm A2 (střední vrstva) - terpolymer ABS vybarvený ve hmotě - tloušťka 1,35 mm A3 (homí - vnější vrstva) - PMMA - tloušťka 0,15 mm (homí-vnější vrstva) tvaruje na vakuovém lisu do podoby polotovaru třívrstvé struktury lícové části A plastového dílu - konkrétně blatníku - na bázi termoplastických polymerů za následujících technologických podmínek:

doba ohřevu 42 s, teplota 160 °C, doba následného chlazení 92 s, doba vakuace 100 s, doba uvolnění dílce 1 s - celková doba cyklu 235 s.

-3 CZ 307042 B6

Příklad 4

V prvním kroku se připraví jednovrstvá extrudovaná deska o tloušťce 2 mm z kopolymerů etylén-propylénu vybarveného ve hmotě, s metalickým efektem. Tato deska se pak tvaruje na vakuovém lisu do podoby polotovaru jednovrstvé lícové části A plastového dílu - konkrétně blatníku - na bázi termoplastických polymerů za následujících technologických podmínek:

doba ohřevu 50 s, teplota 180 °C, doba následného chlazení 120 s, doba vakuace 110 s, doba uvolnění dílce 1 s - celková doba cyklu 271 s.

Technologický postup zahrnuje následující operace: otevření formy, vložení tvarovaného polotovaru lícové části A plastového dílu do tvárnice, zavření formy, nástřik reaktivní směsi DCPD, polymerace DCPD - vytvoření rubové části B na bázi PDCPD, otevření formy, odformování. Technologické podmínky: teplota tvárníku 50 až 53 °C, teplota tvárnice 71 až 73 °C; doba nástřiku reaktivní směsi 3,5 s, doba polymerace 150 s.

Příklad 5

V prvním kroku se připraví jednovrstvá extrudovaná deska o tloušťce 2 mm (spodní vrstva) z kopolymerů etylén-propylén-EPDM, vybarveným ve hmotě anorganickým pigmentem.

Tato deska se pak tvaruje na vakuovém lisu do podoby polotovaru jednovrstvé lícové části A plastového dílu - konkrétně blatníku - na bázi termoplastických polymerů za následujících technologických podmínek:

doba ohřevu 50 s, teplota 185 °C, doba následného chlazení 130 s, doba vakuace 100 s, doba uvolnění dílce 1 s - celková doba cyklu 281 s.

Technologický postup zahrnuje následující operace: otevření formy, vložení tvarovaného polotovaru lícové části A plastového dílu do tvárnice, zavření formy, nástřik reaktivní směsi DCPD, polymerace DCPD - vytvoření rubová části B na bázi PDCPD, otevření formy, odformování. Technologické podmínky: teplota tvárníku 50 až 53 °C, teplota tvárnice 71 až 73 °C; doba nástřiku reaktivní směsi 3,5 s, doba polymerace 140 s.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vícevrstvý plastový díl, jako je tvarovaný díl pro exteriérové a interiérové kryty automobilů, zemědělské a kolové techniky, vyznačující se tím, že jeho lícovou část A tvoří jedno či vícevrstvá struktura na bázi termoplastických polymerů, zatímco rubová část B na bázi polydicyklopentadiénu (PDCPD) nebo plněného PDCPD je reakčním produktem polymerace dicyklopentadiénu přímo na kontaktním povrchu jednovrstvé lícové části A nebo na povrchu spodní vrstvy Al vícevrstvé struktury lícové části A, přičemž tato jednovrstvá lícová část A nebo spodní vrstva Al vícevrstvé struktury lícové části A je z polymemího materiálu vytvářejícího na rozhraní s polydicyklopentadiénem (PDCPD) vysokou adhezi a nedeaktivujícího polymeraci dicyklopentadienu, zejména ze skupiny zahrnující kopolymer akrylonitril-butadien-styrén (ABS), kde obsah akrylonitrilu je menší než 10 % hmotnostních, blokový kopolymer styrén-butadién (SBS), polystyrén, houževnatý polystyrén, blend polyetylénu a polystyrénu, kopolymer etylénu s 1alkeny, kopolymer propylénu s 1-alkeny, kopolymer etylénu-propylénu-dicyklopentadienu, kopolymer etylénu-propylénu, kopolymer etylénu-propylénu-l-alkenu, polyetylénu, polypropylénu.

2. V ícevrstvý plastový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že střední vrstva A2 vícevrstvé struktury lícové vrstvy A je z polymemího materiálu ze skupiny zahrnující kopolymer ABS, blend ABS/polykarbonát (PC), kopolymer etylénu s 1- alkeny, kopolymer propylénu s 1alkeny, kopolymer etylén-propylén-dicyklopentadién, kopolymer etylén-propylén, kopolymer etylén-propylén-l-alken, polyetylén a polypropylén.

3. V ícevrstvý plastový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že homí povrchová vrstva A3 vícevrstvé struktury lícové vrstvy A s estetickou funkcí a odolností proti atmosférickým vlivům je z polymemího materiálu ze skupiny zahrnující polymetylmetakrylát (PMMA), kopolymer akrylonitril-styrén-akiylát (ASA), blend ABS/PC, termoplastický polyuretan (TPU), UV stabilizovaný ABS, UV stabilizované polyolefíny, včetně jejich kopolymerů.

4. Vícevrstvý plastový díl podle nároku 1, vyznačující se tím, že homí povrchová vrstva A3, AN vícevrstvé struktury lícové vrstvy A je z polymemího materiálu obsahujícího pigment a/nebo UV stabilizátor.

5. Způsob výroby vícevrstvého plastového dílu podle nároku 1, vyznačující se tím, že polotovar jeho lícové části A, získaný lisováním z extrudováných jedno či vícevrsvých termoplastických desek s vrstvami Al až AN se zastříkne reaktivní směsí dicyklopentadiénu, obsahující zejména katalytický systém, modifikátory viskozity, stabilizátory, případně plniva s tím, že po polymeraci dicyklopentadiénu dojde k žádoucímu spojení mezi vzniklou rubovou částí (B) na bázi polydicyklopentadiénu a kontaktním povrchem lícové části A, přičemž jako jednovrstvá lícová část A nebo spodní vrstva Al vícevrstvé struktury lícové části A se použije vrstva z polymemího materiálu vytvářejícího na rozhraní s polydicyklopentadiénu (PDCPD) vysokou adhezi a nedeaktivujícího polymeraci dicyklopentadiénu, zejména ze skupiny zahrnující kopolymer akrylonitril-butadien-styrén (ABS), kde obsah akrylonitrilu je menší než 10 % hmotnostních, blokový kopolymer styrén-butadien (SBS), polystyrén, houževnatý polystyrén, blend polyetylénu a polystyrénu, kopolymer etylénu s 1-alkeny, kopolymer propylénu s 1-alkeny, kopolymer etylénu-propylénu-dicyklopentadienu, kopolymer etylénu-propylénu, kopolymer etylénu-propylénu-1-alkenu, polyetylénu, polypropylénu.

6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že polotovar lícové části A se připraví lisováním v samostatné lisovací formě, načež se přenese do druhé vstřikovací formy, kde následuje zastříknutí reaktivní směsí dicyklopentadiénu a vytvoření rubové části B jeho polymerací.

-5CZ 307042 B6

7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že lisování polotovaru lícové části A i následné zastříknutí reaktivní směsí dicyklopentadiénu a vytvoření rubové části B jeho polymerací se provede v jedné formě.

5 8. Způsob podle nároků 5 až 7, vyznačující se tím, že kompletní výlisek vícevrstvého plastového dílu se dokončí odstraněním vtoků a ořezem přetoků.