Ausgehend
von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, neue Verbundkörper
aus Polyacetal mit direkt angeformten Funktionselementen aus Thermoplasten,
vorzugsweise von Weichkomponenten, bereitzustellen, die sich durch
hohe Verbundfestigkeiten auszeichnen.
Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in dem Bereitstellen
eines einfachen Verfahrens und einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten
Vorrichtung, mit dem Verbundkörper
aus Polyacetal mit direkt angeformten Funktionselementen aus einer
Vielzahl von Thermoplasten oder insbesondere thermoplastischen Elastomeren
hergestellt werden können,
die hohe Verbundfestigkeiten aufweisen.
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Kunststoffverbunden enthaltend ein Polyacetal-Formteil, an dessen
mindestens eine Oberfläche
ein Formteil oder eine Beschichtung enthaltend thermoplastischen
Kunststoff teilweise oder vollständig
direkt angeformt ist, umfassend die Maßnahmen:
- i)
Herstellen eines Polyacetal-Formteils,
- ii) Behandeln mindestens eines vorbestimmten Anteils einer der
Oberflächen
des Polyacetal-Formteils mit einem atmosphärischen, potentialfreien Plasma,
und
- iii) ein- oder mehrfaches Anformen des thermoplastischen Kunststoffes
auf zumindestens einen Teil der mit dem atmosphärischen, potentialfreien Plasma
behandelten Oberfläche.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch eine andere Reihenfolge von Maßnahmen beinhalten. Die Erfindung
betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffverbunden
enthaltend ein Formteil aus thermoplastischem Kunststoff, an dessen
mindestens eine Oberfläche
ein Polyacetal-Formteil oder eine Beschichtung aus Polyacetal teilweise
oder vollständig
direkt angeformt ist, umfassend die Maßnahmen:
- iv)
Herstellen eines Formteils aus thermoplastischem Kunststoff,
- v) Behandeln mindestens eines vorbestimmten Anteils einer der
Oberflächen
des Formteils aus thermoplastischem Kunststoff mit einem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma, und
- vi) ein- oder mehrfaches Anformen von Polyacetal auf zumindestens
einen Teil der mit dem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma behandelten Oberfläche.
Das
Polyacetal-Formteil oder das Formteil enthaltend thermoplastischen
Kunststoff kann auf beliebige Weise hergestellt werden, beispielsweise
durch Spritzguß oder
durch Extrusion.
Bevorzugt
erfolgt die Herstellung des Formteils in Schritt i) oder iv) durch
Spritzguß.
Das
Anformen des thermoplastischen Kunststoffes an das plasmabehandelte
POM-Formteil bzw. das Anformen des POM an das plasmabehandelte Formteil
enthaltend thermoplastischen Kunststoff kann ebenfalls auf beliebige
Weise erfolgen, beispielsweise durch Extrusion des Materials auf
die plasmabehandelte Oberfläche
des Formteils oder bevorzugt durch Mehrkomponentenspritzguß oder durch
nachträgliches Überspritzen.
Die
Plasmabehandlung der mindestens einen Oberfläche des Formteils in Schritt
ii) oder v) des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann durch beliebige atmosphärische,
potentialfreie Plasmen erfolgen.
Darunter
sind Plasmen zu verstehen, die bei Umgebungsdruck brennen und bei
denen das zu behandelnde Formteil nicht mit einer Gegenelektrode
zur Plasmaerzeugung in Kontakt gebracht werden muss.
Zur
Plasmabehandlung setzt man vorzugsweise die aus der WO-A-01/43,512
bekannte Plasmadüse ein.
Dabei erfolgt die Behandlung mit dem atmosphärischen, potentialfreien Plasma
durch Bewegen eines rohrförmigen,
elektrisch leitfähigen
Gehäuses über die
Oberfläche
des Polyacetal-Formkörpers, das
einen von einem Arbeitsgas durchströmten Düsenkanal bildet, in dem ein
Plasma erzeugt wird und dessen Auslass als quer zur Längsachse
des Düsenkanals
verlaufender schmaler Schlitz ausgebildet ist oder ein vorbestimmter Teil
der zu behandelnden Oberfläche
des zu behandelnden Formteils wird entlang einer solchen ortsfest
angebrachten Plasmadüse
bewegt.
Die
Plasmabehandlung kann auch mehrfach erfolgen, beispielsweise 2 bis
10-fach. Vorzugsweise
erfolgt die Plasmabehandlung des vorbestimmten Teils der Oberfläche des
zu behandelnden Formteils jedoch einfach.
Als
Arbeitsgas können
beliebige Gase eingesetzt werden, wie Luft, Stickstoff, Sauerstoff,
Argon, Xenon, Wasserstoff oder ein Gemisch von zwei oder mehreren
dieser Gase. Diesem können
gegebenenfalls reaktive Bestandteile zugegeben sein, wie gesättigte oder
ungesättigte
Kohlenwasserstoffe oder Silane.
Durch
die Energie der auf der zu behandelnden Oberfläche auftreffenden Ionen des
Plasmas und/oder durch die Reaktion mit im Strahl enthaltenen reaktiven
Gasbestandteilen wird die Oberfläche
vollständig
entladen und effektiv von Verunreinigungen befreit. Je nach Zusatz
im Arbeitsgas können
sich auch gezielt Oberflächenschichten
bilden. Durch die Plasmabehandlung kann auch gezielt thermische
Energie auf die Oberfläche übertragen
werden.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
lassen sich Verbundkörper
herstellen, die durch ein Polyacetal-Formteil gebildet sind, das
teilweise oder vollständig mit
der zweiten Komponente aus Thermoplast beschichtet ist oder an das
ein oder mehrere Formteile aus der zweiten Komponente aus Thermoplast
direkt angeformt sind bzw. ein Formkörper aus der zweiten Komponente
aus Thermoplast ist teilweise oder vollständig mit Polyacetal beschichtet
oder daran sind ein oder mehrere Formteile aus Polyacetal direkt
angeformt, wobei das Polyacetal und die zweite Komponente adhäsiv oder
cohäsiv
miteinander verbunden sind und die Verbundfestigkeit bei Zugbelastung
zwischen dem Polyacetal und der zweiten Komponente mindestens 0,5 N/mm2, vorzugsweise mindestens 1,0 N/mm2, beträgt.
Dadurch wird eine einwandfreie Handhabung gewährleistet. Für Funktionsteile
ist eine höhere
Haftung – je
nach Beanspruchung – anzustreben.
Unter „zweiter Komponente" oder „zweiter
Thermoplastkomponente" sind
im Rahmen dieser Beschreibung auch mehrere Formkörper oder Schichten aus unterschiedlichen
Thermoplasten zu verstehen.
Erfindungsgemäß kann als
Hartkomponente und gegebenenfalls auch als zweite Komponente ein
beliebiges Polyacetal eingesetzt werden, und zwar aus der Gruppe
der bekannten Polyoxymethylene, wie sie beispielsweise in der DE-A
29 47 490 beschrieben sind. Es handelt sich hierbei im allgemeinen
um unverzweigte lineare Polymere, die in der Regel mindestens 80
Mol %, vorzugsweise mindestens 90 Mol %, Oxymethyleneinheiten (-CH2-O-) enthalten. Der Begriff Polyoxymethylene
umfaßt
dabei sowohl Homopolymere des Formaldehyds oder seiner cyclischen
Oligomeren wie Trioxan oder Tetroxan als auch entsprechende Copolymere.
Homopolymere
des Formaldehyds oder Trioxans sind solche Polymere, deren Hydroxylendgruppen
in bekannter Weise chemisch gegen Abbau stabilisiert sind, z.B.
durch Veresterung oder Veretherung.
Copolymere
sind Polymere aus Formaldehyd oder seinen cyclischen Oligomeren,
insbesondere Trioxan, und cyclischen Äthern, cyclischen Acetalen
und/oder linearen Polyacetalen.
Als
Comonomere können
i) cyclische Äther
mit 3, 4 oder 5, vorzugsweise 3 Ringgliedern, ii) von Trioxan verschiedene
cyclische Acetale mit 5 bis 11, vorzugsweise 5, 6, 7 oder 8 Ringgliedern
und iii) lineare Polyacetale, jeweils in Mengen von 0,1 bis 20,
vorzugsweise 0,5 bis 10 Mol-%, eingesetzt werden.
Die
eingesetzten Polyacetal-Polymere haben im allgemeinen einen Schmelzindex
(MFI-Wert 190/2,16) von 0,5 bis 75 g/10 min (ISO 1133). Es können auch
modifizierte POM-Typen eingesetzt werden, die zum Beispiel Schlagzähmodifikatoren,
Verstärkungsstoffe,
wie Glasfasern, oder andere Additive enthalten.
Zu
diesen modifizierten POM Typen zählen
beispielsweise Blends aus POM mit TPE-U (Thermoplastisches Polyurethan-Elastomer),
mit MBS (Methylmethacrylat/Butadien/Styrol-core-shell-Elastomer),
mit Methylmethacrylat/Acrylat-core-shell-Elastomer, mit PC (Polycarbonat),
mit SAN (Styrol/Acrylnitril-Copolymer) oder mit ASA (Acrylat/Styrol/Acrylnitril
Copolymer-Compound).
Erfindungsgemäß kann als
zweite Komponente ein beliebiger Thermoplast oder Kombinationen
beliebiger Thermoplaste eingesetzt werden.
Als
Thermoplasten im Sinne der Erfindung sind grundsätzlich alle bekannten, synthetischen,
natürlichen
und modifizierten natürlichen
Polymere einsetzbar, die sich durch Schmelzextrusion verarbeiten
lassen.
Beispielhaft
seien genannt:
Polylactone, wie Poly(pivalolacton) oder Poly(caprolacton);
Polyurethane,
wie die Polymerisationsprodukte der Diisocyanate beispielsweise
von 1,5-Naphthalin-diisocyanat; p-Phenylen-diisocyanat, m-Phenylen-diisocyanat,
2,4Toluyl-diisocyanat, 2,6-Toluylene-diisocyanat, 4,4'-Diphenylmethan-diisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-Biphenyl-diisocyanat,
4,4'-Diphenylisopropyliden-diisocyanat,
3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenyl-diisocyanat,
3,3'-Dimethyl-4,4'-diphenylmethandiisocyanat,
3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenyldiisocyanat,
Dianisidin-diisocyanat, Toluidin-diisocyanat, Hexamethylen-diisocyanat, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan,
1,6-Hexamethylen-diisocyanat
und 4,4'-Dicyclohexylmethan-diisocyanat
mit Polyestern abgeleitet von langkettigen Diolen, wie Poly(tetramethylen-adipat),
Poly(ethylen-adipat), Poly(1,4-butylen-adipat), Poly(ethylen-succinat),
Poly(2,3-butylen-succinat), abgeleitet von Polyetherdiolen und/oder
mit einem oder mehreren Diolen, wie Ethylenglykol, Propylenglykol
und/oder mit Polyetherdiolen abgeleitet von einem oder mehreren
Diolen, wie Diethylenglykol, Triethylenglykol und/oder Tetraethylenglykol;
Polycarbonate, wie Poly-[methan-bis(4-phenyl)carbonat], Poly-[1,1-ether-bis(4-phenyl)-carbonat],
Poly-[diphenylmethan-bis(4-phenyl)-carbonat] und Poly-[1,1-cyclohexan-bis(4-phenyl)carbonat];
Polysulfone,
wie das Reaktionsprodukt des Natriumsalzes des 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propans
oder des 4,4'-Dihydroxydiphenylethers
mit 4,4'-Dichlorodiphenylsulfon;
Polyether,
Polyketone und Polyetherketone, wie Polymerisationsprodukte des
Hydrochinons, des 4,4'-Dihydroxybiphenyls,
des 4,4''-Dihydroxy-benzophenons
oder des 4,4'-Dihydroxydiphenylsulfons
mit dihalogenierten, insbesondere difluorierten oder dichlorierten
aromatischen Verbindungen vom Typ 4,4'-Di- halodiphenylsulfon, 4,4'-Di-halo-dibenzophenon,
Bis-4,4'-di-halobezoyl-benzol
und 4,4'-Di-halo-biphenyl;
Polyamide,
wie Poly-(4-amino-butanoat), Poly-(hexamethylen-adipamid), Poly-(6-aminohexanoat),
Poly-(m-xylylen-adipamid), Poly-(p-xylylen-sebacamid), Poly-(2,2,2-trimethylhexamethylen-terephthalamid),
Poly-(metaphenylenisophthalamid) (NOMEX), Poly-(p-phenylen-terephthalamid)
(KEVLAR) und vorzugsweise aliphatische Polyamide, insbesondere Nylon
6 (Polyamid 6), Nylon 66 (Polyamid 66) und deren Copolymere.
Polyester,
wie Poly-(ethylen-1,5-naphthalat), Poly-(1,4-cyclohexandimethylen-terephthalat),
Poly-(ethylen-oxybenzoat) (A-TELL), Poly-(parahydroxybenzoat) (EKONOL),
Poly-(1,4-cyclohexyliden-dimethylenterephthalat) (KODEL), Polyethylenterephthalat
und Polybutylenterephthalat;
Poly(arylenoxide), wie Poly-(2,6-dimethyl-1,4-phenylenoxid)
und Poly-(2,6-diphenyl-1,4phenylenoxid);
Flüssigkristalline
Polymere, wie die Polykondensationsprodukte aus der Gruppe der Monomeren,
die besteht aus Terephthalsäure,
Isophthalsäure,
1,4-Naphthalindicarbonsäure, 2,6-Napthalindicarbonsäure, 4,4'-Biphenyl-dicarbonsäure, 4-Hydroxybenzoesäure, 6-Hydroxy-2-naphthalin-dicarbonsäure, Hydrochinon,
4,4'-Dihydroxybiphenyl
und 4-Aminophenol;
Poly-(arylensulfide), wie Poly-(phenylensulfid),
Poly-(phenylen-sulfid-keton) und Poly(phenylen-sulfid-sulfon);
Polyetherimide;
Vinyl
Polymere und ihre Copolymere, wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid;
Polyvinylbutyral,
Polyvinylidenchlorid und Ethylen-vinylacetat-Copolymere;
Polyacrylderivate,
wie Polyacrylat sowie Polymethacrylat und deren Copolymere sowie
Derivate, wie Ester, beispielsweise Polyethylacrylat, Poly-(n-butylacrylat), Poly-(methylmethacrylat),
Poly-(ethylmethacrylat), Poly(n-butylmethacrylat),
Poly(n-propylmethacrylat), Polyacrylnitril, wasserunlösliche Ethylen-Acrylsäure-Copolymere,
wasserunlösliche
Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymere,
Acrylnitril-Copolymere, Methylmethacrylat-Styrol-Copolymere, Ethylen-Ethylacrylat-Copolymere
und Acryl-Butadien-Styrol Copolymere;
Polyolefine, wie Poly(ethylen),
z.B. Low Densitiy Polyethylen) (LDPE); Linear Low Density Poly(ethylen)
(LLDPE) oder High Densitiy Poly(ethylen) (HDPE); Poly(propylen),
chloriertes Poly(ethylen), z.B. chloriertes Low Density Poly(ethylen);
Poly(4-methyl-1-penten), und Poly(styrol);
Wasserunlösliche Ionomere;
Poly(epichlorhydrin);
Furan Polymere, wie Poly(furan);
Polyoxymethylen-Homo-
oder Copolymere;
Zelluloseester, wie Zelluloseacetat, Zelluloseacetat-butyrat
und Zellulosepropionat;
Silicone, wie Poly-(dimethyl-siloxan)
und Poly(dimethyl siloxan-co-phenylmethyl-siloxan);
Protein
Thermoplasten;
sowie alle Mischungen und Legierungen (mischbare
und unmischbare Blends) von zwei oder mehreren der genannten Polymere.
Thermoplastische
Polymere im Sinne der Erfindung umfassen vorzugsweise thermoplastische
Elastomere, die sich beispielsweise von einem oder mehreren der
folgenden Polymere ableiten:
Polyurethan-Elastomere, Fluorelastomere,
Polyesterelastomere, Polyamidelastomere, Polyvinylchlorid, thermoplastische
Butadien/Acrylnitril Elastomere, thermoplastisches Poly(butadien),
thermoplastisches Poly(isobutylen), Ethylen-Propylen-Copolymere,
thermoplastische Ethylen-propylen-Dien-Terpolymere, thermoplastische
sulfonierte Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymere,
Poly(chloropren), thermoplastisches Poly(2,3-dimethylbutadien),
thermoplastisches Poly(butadien-pentadien), chlorsulfoniertes Poly-(ethylen),
Blockcopolymere, aufgebaut aus Segmenten amorpher oder (teil)kristalliner
Blöcke,
wie Poly(styrol), Poly(vinyltoluol), Poly(t-butylstyrol), und Polyester,
und elastomerer Blöcke
wie Poly(butadien), Poly(isopren), Ethylen-Propylen Copolymere,
Ethylen-Butylen-Copolymere, Ethylen-Isopren-Copolymere und deren
hydrierte Abkömmlinge,
wie zum Beispiel SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, und auch hydrierte Ethylen-Isopren-Copolymere mit erhöhtem Anteil
an 1,2-verknüpftem
Isopren, Polyether, Styrol-Polymere,
wie ASA (Arylnitril-Styrol-Acrylester), ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PC/ABS
(Polycarbonat / ABS) und ähnliche,
wie zum Beispiel die von Kraton Polymers unter dem Handelsnamen
KRATONO vertriebenen Produkte, sowie alle Mischungen und Legierungen (mischbare
und unmischbare Blends) von zwei oder mehreren der genannten Polymere.
Besonders
vorteilhaft zu verwendende thermoplastische Elastomere sind thermoplastische
elastomere Polyurethane (TPE-U) thermoplastische elastomere Polyester
(TPE-E), thermoplastische elastomere Polyamide (TPE-A), thermoplastische
Elastomere auf Styrolbases (TPE-S), insbesondere SEBS und SBS (S
= Styrol, B = Butadien, E = Ethylen), und vernetzbare thermoplastische
Elastomere auf Olefinbasis (TPE-V), wie EPDM-Typen, oder eine Kombination
von zwei oder mehreren dieser Polymeren.
Bevorzugt
wird als zweite Komponente ein thermoplastisches Elastomer oder
eine Kombination davon oder mehrere angeformte Teile aus gleichen
oder unterschiedlichen thermoplastischen Elastomeren eingesetzt.
Weitere
bevorzugte Kombination sind POM-Formteile an die als zweite Komponente
ein Formteil aus Polyoxymethylenhomo- oder Copolymer, aus Polyamid
oder aus Polyester oder mehrere Formteile aus gleichen oder unterschiedlichen
Polymeren ausgewählt
aus Polyoxymethylenhomo- oder Copolymeren, aus Polyamid oder aus
Polyester angeformt sind.
Ganz
besonders bevorzugt wird ein Verfahren, worin der Polyacetal-Formkörper vor
dem Anspritzen des thermoplastischen Elastomeren auf eine Temperatur
im Bereich von 100 bis 160°C
vorgewärmt
wird, das thermoplastische Elastomer beim Anspritzen an den Polyacetal-Formkörper eine
Massetemperatur von 180 bis 280°C
aufweist und das Werkzeug auf eine Temperatur im Bereich von 20
bis 140°C
temperiert ist.
Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung der oben
beschriebenen Kunststoffverbunde. Die Vorrichtung umfasst die Kombination
von:
- a) Maschine zum Herstellen eines Formteils
aus thermoplastischem Polymer,
- b) Maschine zum Behandeln mindestens eines vorbestimmten Anteils
mindestens einer der Oberflächen des
Formteils aus thermoplastischem Polymer mit einem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma, und
- c) Maschine zum Anformen mindestens eines thermoplastischen
Kunststoffes auf zumindestens einen Teil der mit dem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma behandelten Oberfläche.
Bei
den Maschinen a) und c) kann es sich um beliebige Vorrichtungen
zum Herstellen von Formkörpern
handeln, beispielsweise um Extruder oder um Spritzgußvorrichtungen.
Dabei kann es sich um zwei unterschiedliche Maschinen handeln oder
es handelt sich um unterschiedliche Teile einer Vorrichtung.
Bevorzugt
handelt es sich bei den Maschinen a) und c) um Spritzgußvorrichtungen.
Ganz
besonders bevorzugt handelt es sich bei den Maschinen a) und c)
um eine Mehrkomponenten-Spritzgußvorrichtung. Diese kann mit
beliebigen Werkzeugen und Verfahrenstechniken betrieben werden.
Beispiele
dafür sind
Kern-Rückzugsverfahren,
Transfer-Spritzgußverfahren,
Vorrichtungen, bei denen Werkzeuge mit Drehteller eingesetzt werden,
Vorrichtungen, bei denen Werkzeuge mit Indexplatten eingesetzt werden,
Vorrichtungen, bei denen Etagen-Wendesysteme eingesetzt werden sowie
Vorrichtungen, bei denen Würfelwerkzeuge
eingesetzt werden.
Bei
Maschine b) kann es sich um eine beliebige Vorrichtung zum Behandeln
von Oberflächen
oder Teilen von Oberflächen
mit atmosphärischem,
potentialfreien Plasma handeln. Dabei kann es sich um eine separate
Maschine handeln oder es handelt sich um den Teil einer Vorrichtung,
beispielsweise um eine Kombination mit Maschine a) oder c) oder
a) und c).
Zum
Behandeln mit einem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma wird vorzugsweise eine Maschine b) eingesetzt,
die ein rohrförmiges,
elektrisch leitfähiges
Gehäuse
umfasst, das einen von einem Arbeitsgas durchströmten Düsenkanal bildet, der eine koaxial
im Düsenkanal
angeordnete Elektrode und einen Hochfrequenzgenerator zum Anlegen
einer Spannung zwischen der Elektrode und dem Gehäuse aufweist,
und dessen Auslaß als
quer zur Längsachse
des Düsenkanals
verlaufender schmaler Schlitz ausgebildet ist.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist diese Maschine zum Behandeln mit einem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma in eine Mehrkomponenten-Spritzgußvorrichtung
integriert.
In
dem erfindungsgemäß eingesetzten
Polyacetal und/oder Thermoplast können übliche Zusatzstoffe enthalten
sein, wie Stabilisatoren, Nukleierungsmittel, Entformungsmittel,
Gleitmittel, Füll-
und Verstärkungsstoffe,
Pigmente, Ruß,
Licht- und Flammschutzmittel, Antistatika, Haftvermittler, Weichmacher
oder optische Aufheller. Die Zusatzstoffe liegen in üblichen
Mengen vor.
Vorzugsweise
enthalten die Formteile aus Polyacetal und Thermoplast keine zusätzlichen
Haftvermittler, da durch die Plasmabehandlung bereits eine ausreichende
Haftung der Formteile gewährleistet
ist.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
führt durch
einfache Maßnahmen überraschenderweise
bei einer Vielzahl von Polymerkombinationen zu Formkörpern mit
verbesserter Haftung. Wirtschaftlich und vorteilhaft ist die Verwendung
des Mehrkomponentenspritzgußverfahrens,
wobei zunächst
das Polyacetal im Spritzgusswerkzeug geformt, d.h. vorgespritzt
wird, sodann die Plasmabehandlung mindestens einer der Oberflächen des
Formlings erfolgt und anschließend
eine Beschichtung oder ein Formteil aus dem Thermoplasten auf das Polyacetal-Formteil
gespritzt wird. Anstelle davon kann zunächst das Formteil aus dem Thermoplasten
im Spritzgusswerkzeug geformt, d.h. vorgespritzt werden, sodann
die Plasmabehandlung mindestens einer der Oberflächen des Formlings erfolgen
und anschließend
eine Beschichtung oder ein Formteil aus dem Polyacetal auf das Thermoplast-Formteil
gespritzt werden. Nachstehend wird die bevorzugte Variante des Verfahrens beschrieben,
bei der zunächst
ein Polyacetal-Formteil hergestellt wird, an das nach der Plasmabehandlung
ein Formteil aus Thermoplast angespritzt wird oder das mit Thermoplast überspritzt
wird.
Bei
der Fertigung des Formteils liegt die Massetemperatur dabei im üblichen
Bereich, d.h. für
die oben beschriebenen Polyacetale im Bereich von etwa 180 bis 280°C, vorzugsweise
bei 190 bis 230°C.
Das Werkzeug selbst wird vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich
von 20 bis 140°C
temperiert. Für
die Form-Präzision
und Dimensionsstabilität
des harten Bauteilkörpers
aus dem teilkristallinen Werkstoff Polyacetal ist eine Werkzeugtemperatur
im oberen Temperaturbereich vorteilhaft.
Sobald
das Polyacetal-Formteil fertig ausgekühlt ist, wird der Vorspritzling
in einem zweiten, nachgeschalteten Schritt sodann mit dem atmosphärischen,
potentialfreien Plasma behandelt. Dieses erfolgt typischerweise
durch Bewegen der aktivierten Behandlungsvorrichtung über die
Oberfläche
des Vorspritzlings oder durch Bewegen einer vorbestimmten Oberfläche des
Vorspritzlings durch das atomsphärische,
potentialfreie Plasma, das in einer ortsfesten Plasmaerzeugungseinrichtung
generiert wird. In einem weiteren Spritzgießschritt wird dann z.B. dieser
behandelte Vorspritzling in ein anderes Werkzeug mit einer ausgesparten
Kavität
eingelegt oder umgesetzt oder der behandelte Vorspritzling verbleibt
in dem Werkzeug und das zweite Thermoplastmaterial vorzugsweise
die Weichkomponente, wird in das Werkzeug eingespritzt und dabei
auf das Polyacetal-Formteil aufgespritzt. Für die nachfolgend erreichbare
Haftung ist es besonders vorteilhaft, wenn das vorgespritzte Polyacetal-Formteil
auf eine Temperatur im Bereich von 80°C bis knapp unter den Schmelzpunkt
vorgewärmt
wird. Damit wird ein Anschmelzen der Oberfläche durch die aufgespritzte
zweite Thermoplastkomponente und deren Eindringen in die Grenzschicht
erleichtert.
Gegebenenfalls
können
im Mehrkomponentenspritzgußverfahren
weitere Formteile aus Polyacetal und der zweiten Thermoplastkomponente
gleichzeitig oder in aufeinander folgenden Schritten aufgespritzt werden.
Die
Plasmabehandlung erfolgt typischerweise bei Umgebungsdruck und bei
Umgebungstemperaturen, typischerweise bei Temperaturen 20 bis 45°C.
Vorzugsweise
wird eine Plasmadüse
in die Nähe
mindestens einer Oberfläche
des entformten oder teilentformten POM-Formteils gebracht, so dass
das Plasma mit der Oberfläche
in Kontakt treten kann.
Beim
Aufspritzen der Weichkomponente ist es für eine gute Haftung vorteilhaft,
die Einstellungen für die
Massetemperatur möglichst
hoch zu wählen.
Im allgemeinen liegt die Massetemperatur der zweiten Thermoplastkomponente
im Bereich von 150 bis 300°C
und wird nach oben durch deren Zersetzung begrenzt. Die Werte für die Einspritzgeschwindigkeit
sowie für
den Einspritz- und
Nachdruck sind maschinen- und formteilabhängig und sind den jeweiligen
Gegebenheiten anzupassen.
Nach
allen Verfahrensvarianten, mit oder ohne Entformung des Vorspritzlings
wird das Werkzeug im zweiten Schritt auf eine Temperatur im Bereich
von vorzugsweise 20°C
bis 140°C
temperiert. Je nach Konstruktion der Teile kann es sinnvoll sein,
die Werkzeugtemperatur etwas abzusenken, um somit die Entformbarkeit
und die Zykluszeiten zu optimieren. Nachdem Auskühlen der Teile wird der Verbundkörper entformt. Hierbei
ist es bei der Werkzeugkonstruktion wichtig, die Auswerfer an geeigneter
Stelle anzubringen, um eine Belastung der Werkstoff-Verbundnaht
zu minimieren. Auch eine ausreichende Entlüftung der Kavität im Nahtbereich
ist bei der Werkzeugkonstruktion vorzusehen, um eine Behinderung
der Verbindung zwischen den beiden Komponenten durch eingeschlossene
Luft möglichst
gering zu halten. Einen ähnlichen
Einfluss übt
auch die Art der Werkzeugwandrauhigkeit aus.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
können
flächige
Polyacetal-Formteile erhalten werden, die auf einer Seite eine Schicht
aus der zweiten Thermoplastkomponente, vorzugsweise der Weichkomponente, tragen.
Beispiele hierfür
sind rutschfeste Unterlagen, Griffmulden, Bedien- und Schaltelemente,
mit Dichtungen oder Dämpfungselementen
versehene Funktionsteile sowie Innen- und Außenverkleidungen von Zweirädern, Kraft-,
Luft-, Schienen- und Wasserfahrzeugen, die durch das Polyacetal
die erforderliche Formstabilität und
durch die Schicht aus zweitem Thermoplast die gewünschte Reibungseigenschaft,
Dichtfunktion, Haptik oder Optik erhalten.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
können
aber auch ein oder mehrere Polyacetal-Formteile beliebiger Gestalt
erhalten werden, woran ein oder mehrere Formteile beliebiger Gestalt
aus der zweiten Thermoplastkomponente direkt angeformt wurden.
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
lassen sich Formkörper
aus Polyacetal und mindestens einem weiteren gleichen oder unterschiedlichen
Thermoplasten mit hoher Haftung aneinander anformen oder Polyacetal-Formkörper lassen
sich mit Polyacetal oder einem anderen Thermoplasten mit hoher Haftfestigkeit beschichten.
Die Haftfestigkeit lässt
sich durch den sogenannten Rollenschälversuch nach DIN EN 1467 ermitteln.
Bevorzugt
hergestellte Formkörper
umfassen mindestens ein Polyacetal-Formteil und mindestens ein direkt daran
angeformtes Formteil enthaltend einen zweiten Thermoplasten oder
eine Beschichtung enthaltend einen zweiten Thermoplasten, wobei
als zweiter Thermoplast ein thermoplastisches Elastomer verwendet wird.
Durch
die Verwendung von Weichkomponenten können beispielsweise Dicht- oder Dämpfungselemente
daraus direkt an Formteile aus Polyacetal angeformt werden, ohne
dass weitere Montageschritte erforderlich werden.
Durch
den Wegfall der bisher benötigten
Verarbeitungsschritte zur Montage von Funktionselementen ist eine
erhebliche Kosteneinsparung bei der Produktion der erfindungsgemäßen Verbundkörper zu
erzielen.
Die
Haftfestigkeit zwischen der harten Polyacetal-Komponente und der
zweiten Thermoplastkomponente, vorzugsweise der Weichkomponente
kann mittels eines in der WO-A-99/16,605 beschriebenen Messverfahrens
ermittelt werden.
