DE102015222868A1 - Transparent substrates - Google Patents

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Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind transparente Substrate aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention provides transparent substrates of polycarbonate or polymethylmethacrylate and a process for their preparation.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind transparente Substrate aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The present invention provides transparent substrates of polycarbonate or polymethyl methacrylate and a process for their preparation.

Beim Einsatz von Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstraten werden diese häufig in bestimmten Bereichen der Oberfläche mit thermoplastischen Materialien versehen. Beispielsweise werden im Kraftfahrzeugbereich Scheiben randumlaufend mit Elastomeren, Thermoplasten oder thermoplastischen Elastomeren versehen, damit diese im Fahrzeug verbaut werden können.When polycarbonate or polymethyl methacrylate substrates are used, they are often provided with thermoplastic materials in certain areas of the surface. For example, in the automotive sector, discs are provided circumferentially with elastomers, thermoplastics or thermoplastic elastomers so that they can be installed in the vehicle.

Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstrate im Kraftfahrzeugbereich ersetzen immer mehr Substrate aus Mineralgas um Gewicht zu sparen. Da die Oberflächen von Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstraten in der Regel nicht ausreichend kratzfest sind, werden diese üblicherweise mit einer Hardcoatbeschichtung, beispielsweise auf der Basis von Silikonen versehen. Die Hardcoatbeschichtung oder Hardcoatveredelung gibt dem Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat eine glasähnliche Oberfläche. Der Nachteil derartiger Hardcoatbeschichtungen ist jedoch die mangelnde Haftung zu elastomeren, thermoplastischen Materialien oder thermoplastischen Elastomeren, die beispielsweise zur randumlaufenden Abdichtung eingesetzt werden. Spritzt man beispielsweise ein Elastomer oder ein thermoplastisches Elastomer an die Oberfläche des hardcoatveredelten Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstrats, so hat dieses praktisch keinerlei Haftung. Dementsprechend wurde im Stand der Technik bereits vorgeschlagen, in den mit einem Thermoplasten oder einem elastomeren Material zu versehenen Bereichen die Haftung dadurch zu erreichen, dass man die Hardcoatbeschichtung partiell entfernt. Beispielsweise können die mit einem Elastomeren, Thermoplasten oder einem thermoplastischen Elastomer zu versehenen Bereiche durch Fräsen oder Lasern behandelt werden, wodurch die Hardcoatbeschichtung entfernt wird. Diese Verfahren sind jedoch äußerst aufwendig und unsauber.Automotive polycarbonate or polymethyl methacrylate substrates are replacing more and more mineral gas substrates to save weight. Since the surfaces of polycarbonate or polymethylmethacrylate substrates are generally not sufficiently scratch-resistant, they are usually provided with a hardcoat coating, for example based on silicones. The Hardcoatbeschichtelung or Hardcoatveredelung gives the polycarbonate or polymethylmethacrylate a glass-like surface. The disadvantage of such hardcoat coatings, however, is the lack of adhesion to elastomeric, thermoplastic materials or thermoplastic elastomers, which are used, for example, for randumlaufenden seal. If, for example, an elastomer or a thermoplastic elastomer is injected onto the surface of the hardcoat-finished polycarbonate or polymethyl methacrylate substrate, this has virtually no adhesion. Accordingly, it has already been proposed in the prior art to achieve adhesion in the regions to be provided with a thermoplastic or an elastomeric material by partially removing the hardcoat coating. For example, the areas to be provided with an elastomer, thermoplastic or thermoplastic elastomer may be treated by milling or lasing, thereby removing the hardcoat coating. However, these methods are extremely expensive and dirty.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstrate mit einer allseitigen Hardcoatbeschichtung zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende/gute Haftung in definierten Bereichen der Oberfläche für eine elastomere, thermoplastische und/oder thermoplastische Elastomerbeschichtung aufweisen.Accordingly, the object of the present invention is to provide polycarbonate or polymethyl methacrylate substrates having an all-over hardcoat coating which have sufficient / good adhesion in defined areas of the surface for an elastomeric, thermoplastic and / or thermoplastic elastomer coating.

Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch transparente Substrate aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat mit einer allseitigen Hardcoatbeschichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die äußere Oberfläche der Hardcoatbeschichtung eine allseitige Funktionsschicht aufweist, die durch Gasphasenfluorierung erhalten ist, wobei die Oberfläche der Funktionsschicht im Randbereich des Substrats teilweise mit einer elastomeren, thermoplastischen und/oder thermoplastischen Elastomerbeschichtung oder Umspritzung versehen ist.The above object is achieved in a first embodiment by transparent substrates made of polycarbonate or polymethyl methacrylate with an all-sided Hardcoatbeschichtung, which are characterized in that the outer surface of the hardcoat coating has an all-round functional layer obtained by gas phase fluorination, wherein the surface of the functional layer in Edge region of the substrate is partially provided with an elastomeric, thermoplastic and / or thermoplastic elastomer coating or encapsulation.

Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung konnte gefunden werden, dass die Hardcoatbeschichtung für eine weitere Beschichtung/Umspritzung mit einem elastomeren, thermoplastischen oder thermoplastischen Elastomer eine ausreichende/gute Haftung aufweist, wenn die Hardcoatbeschichtung vor dem Aufbringen der elastomeren oder thermoplastischen elastomeren Beschichtung/Umspritzung eine allseitige Funktionssicht aufweist, die durch Gasphasenfluorierung erhalten worden ist.By means of the present invention, it has been found that the hardcoat coating has sufficient / good adhesion for further coating / overmolding with an elastomeric, thermoplastic or thermoplastic elastomer when the hardcoat coating is an all-round function prior to application of the elastomeric or thermoplastic elastomeric coating / overmolding which has been obtained by gas phase fluorination.

Auch wenn die Gasphasenfluorierung von Kunststoffen zur Verbesserung der Haftung gegenüber Elastomeren, Thermoplasten und/oder thermoplastischen Elastomeren bereits bekannt gewesen ist, so konnte erfindungsgemäß gefunden werden, dass die Bereiche der Oberfläche, die nicht mit einer thermoplastischen oder elastomeren Beschichtung versehen sind, ihre physikalischen Eigenschaften im Gebrauch der Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstrate in eben diesen Bereichen nicht negativ verändern. So konnte ermittelt werden, dass in eben diesen freiliegenden Bereichen der Hardcoatbeschichtungen trotz der Gasphasenfluorierung keine Einbußen bei der Schlagzähigkeit oder der Kerbschlagzähigkeit der Substrate gefunden werden konnte. Auch wurde die UV-Beständigkeit sowie die Transparenz im Bereich des sichtbaren Lichts selbst bei längerer Anwendung nicht negativ beeinflusst. Dies ist umso überraschender, da auch in freiliegenden Bereichen der Hardcoatbeschichtung durch die Gasphasenfluorierung reaktive Gruppen eingebracht werden. Although the gas-phase fluorination of plastics to improve the adhesion to elastomers, thermoplastics and / or thermoplastic elastomers has already been known, it has been found according to the invention that the areas of the surface which are not provided with a thermoplastic or elastomeric coating, their physical properties in the use of the polycarbonate or polymethyl methacrylate substrates in just these areas do not change negatively. Thus, it could be determined that, in spite of the gas phase fluorination, no losses in the impact strength or notched impact strength of the substrates could be found in precisely these exposed areas of the hardcoat coatings. Also, the UV resistance as well as the transparency in the range of visible light was not adversely affected even after prolonged use. This is all the more surprising because even in exposed areas of the hardcoat coating by the gas phase fluorination reactive groups are introduced.

Transparenz im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Fähigkeit, elektromagnetische Wellen im Bereich des sichtbaren Lichts mehr oder weniger vollständig hindurch zulassen. Diese Durchlässigkeit für das elektromagnetische Spektrum des sichtbaren Lichts ist erfindungsgemäß in den Bereichen vorhanden, in denen die Oberfläche der Hardcoatbeschichtung freiliegt. In den Bereichen, in denen die Hardcoatbeschichtung mit einem Elastomeren, Thermoplasten oder einem thermoplastischen Elastomer versehen ist, geht die Transparenz, sofern als Transmissionsgrad gemessen gegen 0, während in den anderen Bereichen der Transmissionsgrad sich dem Wert von 1 annähert.Transparency in the sense of the present invention refers to the ability to allow electromagnetic waves to pass more or less completely in the visible light range. This permeability to the electromagnetic spectrum of visible light is present according to the invention in the areas in which the surface of the hardcoat coating is exposed. In the areas in which the hardcoat coating is provided with an elastomer, thermoplastic or a thermoplastic elastomer, the transparency is, if measured as transmittance to 0, while in the other areas of the transmittance approaches the value of 1.

Transparente Substrate im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen auch getönte Substrate sowie Substrate, die beispielsweise auch für nichtsichtbares Licht (Nachtsichtgeräte) oder Infrarot-Anwendung bei Assistenzsystemen angewendet werden. Transparent substrates for the purposes of the present invention also include tinted substrates and substrates which are also used, for example, for non-visible light (night vision devices) or infrared application in assistance systems.

Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat bieten im Gegensatz zu Mineralglas eine deutliche Gewichtsreduzierung, da Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat nur die Hälfte der Dichte eines Glases hat. Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat ermöglicht durch die Realisierbarkeit komplexer Geometrien neue Designfreiheiten gegenüber Glas. Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat ist ausreichend thermisch stabil um eine thermische Härtung der Hardcoatbeschichtung bei Temperaturen oberhalb von 100°C, insbesondere Temperaturen oberhalb von 125°C zu überstehen. Polymethylmethacrylat ist in diesem Zusammenhang weniger stabil. Diese können beispielsweise durch Spritzgießen, Spritzprägen und Thermoforming von Platten hergestellt werden.In contrast to mineral glass, polycarbonate or polymethyl methacrylate offer a significant reduction in weight since polycarbonate or polymethyl methacrylate has only half the density of a glass. Polycarbonate or polymethylmethacrylate enables new freedom of design compared to glass due to the feasibility of complex geometries. Polycarbonate or polymethyl methacrylate is sufficiently thermally stable to withstand thermal curing of the hardcoat coating at temperatures above 100 ° C, especially temperatures above 125 ° C. Polymethylmethacrylate is less stable in this context. These can be produced for example by injection molding, injection compression molding and thermoforming of plates.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können an sich übliche Hardcoatbeschichtungen eingesetzt werden, die beispielsweise ein Silikon enthalten. In der EP 2 134 769 B1 werden beispielshaft entsprechende Silikone beschrieben, die auch erfindungsgemäß als Hardcoatbeschichtung eingesetzt werden können. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die hier beschriebenen Hardcoatbeschichtungen beschränkt. Die Hardcoatbeschichtungen können nach dem allseitigen Aufbringen durch verschiedene Verfahren vernetzt werden. Insoweit bekannt ist es, Hardcoatbeschichtungen thermisch, durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder durch UV-Strahlung zu härten.For the purposes of the present invention, it is possible to use conventional hardcoat coatings which contain, for example, a silicone. In the EP 2 134 769 B1 Examples of corresponding silicones are described, which can also be used according to the invention as a hardcoat coating. However, the present invention is not limited to the hardcoat coatings described herein. The hardcoat coatings can be crosslinked by various methods after all-round application. As far as it is known to harden hardcoat coatings thermally, by irradiation with visible light or by UV radiation.

Nach der Hardcoatbeschichtung und der Vernetzung wird das Substrat aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat erfindungsgemäß in eine Vorrichtung für die Gasphasenfluorierung eingebracht und dabei das mit der Hardcoatbeschichtung versehene Substrat praktisch vollständig oberflächlich behandelt.After the hardcoat coating and the crosslinking, the substrate made of polycarbonate or polymethyl methacrylate is introduced into a device for the gas phase fluorination according to the invention, and the substrate provided with the hardcoat coating is treated virtually completely superficially.

Der Einsatz der Gasphasenfluorierung zur Oberflächenmodifizierung unpolarer Polymerarten wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen zur Verbesserung des Haftvermögens von Lackschichten oder Verklebungen ist aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen des Standes der Technik grundsätzlich bekannt. The use of gas phase fluorination for surface modification of nonpolar polymer species such as polyethylene or polypropylene to improve the adhesion of paint films or bonds is basically known from a variety of publications of the prior art.

Das Grundprinzip des Verfahrens besteht darin, dass bei Einwirkung eines Fluor-Stickstoffgemisches auf eine polymere Oberfläche Protonen in der Kohlenstoffkette teilweise durch Fluoratome substituiert werden. Durch radikalische Reaktionen wird der bei der Reaktion anwesende Sauerstoff aktiviert, wodurch analog zum Koronaverfahren, Hydroxy-, Keto- oder Carboxylgruppen in die Polymermatrix eingeführt werden. Beide Reaktionen führen zu einem Polaritätsanstieg. The basic principle of the process is that protons in the carbon chain are partially substituted by fluorine atoms upon the action of a fluorine-nitrogen mixture on a polymeric surface. Radical reactions activate the oxygen present in the reaction, thereby introducing hydroxyl, keto or carboxyl groups into the polymer matrix, analogously to the corona process. Both reactions lead to a polarity increase.

Aus R. Hänsel, P. Koi, S. Fischer, B. Möller; Coating 6/2005; Seite 227 ff. ist bekannt, dass auch bei anderen Polymerarten Probleme der Lackhaftung entstehen können. Hier wird auf der ersten Seite, rechte Spalte, zweiter Absatz, festgehalten, dass eine andere Ursache für die mangelnde Lackhaftung aber auch auf die Migration von Additiven an die polymere Oberfläche zurückgeführt werden kann. Beispielsweise migrieren Additive an die Oberfläche, sodass auch bei Materialien wie PVC eine schlechte Haftfähigkeit von Lackierungen vorhanden ist. Häufig werden Silikonverbindungen als Formtrennmittel bei Spritzgussteilen eingesetzt, die sich nach dem Entfernen auf den Oberflächen der Spritzgussteile befinden. Bei derartigen Oberflächen kann durch die Einführung neuer funktioneller Gruppen das Problem üblicherweise nicht gelöst werden, da die Matrix durch die abgelagerten Additive verdeckt wird und somit nicht modifiziert werden kann. Erfindungsgemäß ist es daher nicht unerwartet, dass die Gasphasenfluorierung auch die Oberfläche der Hardcoatbeschichtungen aktiviert. Problematisch ist jedoch der Bereich der Oberfläche der Hardcoatbeschichtung, der im täglichen Gebrauch des Substrats der Atmosphäre ausgesetzt ist, wenn die gesamte Oberfläche der Hardcoatbeschichtung der Gasphasenfluorierung ausgesetzt wird. Eine selektive Behandlung der Hardcoatbeschichtung durch die Gasphasenfluorierung lediglich in den Bereichen, die mit einer elastomeren, thermoplastischen oder thermoplastischen Elastomerbeschichtung versehen werden soll, wäre zu aufwendig, da eine Maskierung der weiteren transparenten Bereiche praktisch nicht möglich ist. Wird nun aber die gesamte Oberfläche der Hardcoatbeschichtung der Gasphasenfluorierung ausgesetzt, so wäre zu erwarten, dass die später im Gebrauch freiliegenden Oberflächen der Hardcoatbeschichtung bedingt durch die Aktivierung schlechtere Oberflächeneigenschaften aufweisen würden. Dies würde jedoch vom Anwender des Substrats nicht akzeptiert werden.Out R. Hänsel, P. Koi, S. Fischer, B. Möller; Coating 6/2005; Page 227 ff. It is known that paint adhesion problems can also arise with other polymer types. Here, on the first page, right column, second paragraph, it is stated that another reason for the lack of lacquer adhesion can also be attributed to the migration of additives to the polymeric surface. For example, additives migrate to the surface, so that even with materials such as PVC, a poor adhesion of coatings is present. Silicone compounds are often used as mold release agents in injection molded parts that are located on the surfaces of the injection molded parts after removal. With such surfaces, the introduction of new functional groups usually does not solve the problem because the matrix is obscured by the deposited additives and thus can not be modified. Therefore, according to the invention, it is not unexpected that the gas phase fluorination also activates the surface of the hardcoat coatings. However, the area of the surface of the hardcoat coating that is exposed to the atmosphere in everyday use of the substrate when the entire surface of the hardcoat coating is exposed to gas phase fluorination is problematic. A selective treatment of the hardcoat coating by the gas phase fluorination only in the areas that should be provided with an elastomeric, thermoplastic or thermoplastic elastomer coating, would be too expensive, since a masking of the other transparent areas is practically impossible. If, however, the entire surface of the hardcoat coating is exposed to gas phase fluorination, it would be expected that the surfaces of the hardcoat coating exposed later in use would have worse surface properties due to the activation. However, this would not be accepted by the user of the substrate.

Dem Fachmann stehen für die Gasphasenfluorierung eine Reihe von verschiedenen Modifikationen zur Verfügung, beispielsweise die Barriere-Fluorierung oder die Oxifluorierung.For the gas phase fluoridation, a number of different modifications are available to the person skilled in the art, for example barrier fluorination or oxifluorination.

Findet die beschriebene Fluorierungsreaktion unter Ausschluss von Sauerstoff statt, werden an die entstandenen Radikalstellen ausschließlich Fluoratome angelagert. Mit dieser Vorbehandlungsvariante werden erfindungsgemäß Barriereschichten erzeugt, die eine Migration von Bestandteilen des Substrats verhindern. Durch den Vakuumprozess werden diese Schichten gleichzeitig und gleichmäßig sowohl an der Innenals auch an der Außenseite des Substrats erzeugt. Diese effektive Art der Eigenschaftsmodifikation ermöglicht den Einsatz von leichten, ressourcenschonenden Materialien.If the described fluorination reaction takes place with the exclusion of oxygen, only fluorine atoms are attached to the resulting radical sites. With this pretreatment variant, according to the invention, barrier layers are produced which prevent migration of constituents of the substrate. Due to the vacuum process, these layers simultaneously and uniformly on the inside and on the outside of the substrate produced. This effective type of property modification allows the use of lightweight, resource-saving materials.

Wird die Reaktionskammer für den Fluorierungsprozess nicht vollständig evakuiert, so steht der verbleibende Luftsauerstoff ebenfalls für die Oberflächenreaktion zur Verfügung. Neben den Fluoratomen werden auch sauerstoffhaltige Gruppen erzeugt und in die Polymerkette der Hardcoatbeschichtung eingelagert, die die Oberflächenenergie ebenfalls nachträglich erhöhen. Solche Hydroxyl- und Carboxylgruppen stehen zusätzlich zu den Fluoratomen den im nächsten Schritt aufgebrachten Thermoplasten oder thermoplastischen Elastomeren als Reaktionspartner zur Verfügung. Erfindungsgemäß ist es durch den Einsatz der Gasphasenfluorierung möglich, eine Beschichtung der Oberfläche der Hardcoatbeschichtung teilweise mit einer thermoplastischen Beschichtung und/oder einer thermoplastischen Elastomerbeschichtung zu versehen.If the reaction chamber is not completely evacuated for the fluorination process, the remaining atmospheric oxygen is also available for the surface reaction. In addition to the fluorine atoms, oxygen-containing groups are also generated and incorporated into the polymer chain of the hardcoat coating, which also subsequently increase the surface energy. Such hydroxyl and carboxyl groups are available in addition to the fluorine atoms in the next step applied thermoplastics or thermoplastic elastomers as reactants. According to the invention, the use of gas phase fluorination makes it possible to provide a coating of the surface of the hardcoat coating partly with a thermoplastic coating and / or a thermoplastic elastomer coating.

Besonders bevorzugte Materialien im Sinne der vorliegenden Erfindung sind hier Elastomere wie EPDM, Thermoplaste wie beispielsweise PVC, oder thermoplastische Elastomere wie TPU, TPS (TPS-SEBS) oder TPV (TPV-EPDM + PP). Diese Materialien werden im Bereich von Kraftfahrzeugen bereits eingesetzt, um das transparente Substrat, beispielsweise eine Verscheibung, direkt mit dem (lackierten) Blech oder auch einem Softtop aus Stoff zu verbinden. Daher ist es im Sinne der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, dass die elastomere, thermoplastische und/oder elastomere Beschichtung Umspritzung randumlaufend vorhanden ist, sodass dieses Substrat fest in die Baugruppe eingesetzt werden kann.Particularly preferred materials for the purposes of the present invention are elastomers such as EPDM, thermoplastics such as PVC, or thermoplastic elastomers such as TPU, TPS (TPS-SEBS) or TPV (TPV-EPDM + PP). These materials are already used in the field of motor vehicles to connect the transparent substrate, such as a glazing, directly to the (painted) sheet or a soft top made of fabric. Therefore, it is particularly preferred for the purposes of the present invention that the elastomeric, thermoplastic and / or elastomeric coating encapsulation is present around the edge, so that this substrate can be firmly inserted into the assembly.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen die erfindungsgemäßen Substrate eine Fahrzeugverscheibung, wobei dieser Begriff nicht auf ein Kraftfahrzeug, sondern auch auf alle anderen Fahrzeuge wie beispielsweise Flugzeuge, Schiffe oder Züge anwendbar ist.Particularly preferred for the purposes of the present invention, the substrates according to the invention comprise a Fahrzeugverscheibung, this term is not applicable to a motor vehicle, but also to all other vehicles such as aircraft, ships or trains.

Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung umfassen die Substrate jedoch eine Fahrzeugverscheibung eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eine Frontscheibe, Seitenscheibe, Heckscheibe oder ein Schiebedach eines solchen Kraftfahrzeuges.Particularly preferred according to the present invention, however, the substrates comprise a vehicle glazing of a motor vehicle, in particular a windshield, side window, rear window or a sunroof of such a motor vehicle.

Der Schichtaufbau auf der Oberfläche des transparenten Substrats aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat kann mit verschiedenen Verfahren hergestellt werden.The layer structure on the surface of the transparent substrate of polycarbonate or polymethyl methacrylate can be prepared by various methods.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht daher in einem Verfahren zur Herstellung eines transparenten Substrats aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Substrat in einem ersten Schritt mit einer Hardcoatbeschichtung versieht, diese härtet, in einem zweiten Schritt die äußere Oberfläche der Hardcoatbeschichtung zur Ausbildung einer Funktionsschicht einer Gasphasenfluorierung unterzieht und in einem dritten Schritt die Oberfläche der Funktionsschicht im Randbereich des Substrats teilweise mit einer thermoplastischen und/oder einer elastomeren Beschichtung oder Umspritzung versieht.A particularly preferred embodiment of the present invention therefore consists in a process for producing a transparent substrate of polycarbonate or polymethyl methacrylate, which is characterized in that the substrate is provided in a first step with a hardcoat coating, this cures, in a second step, the outer Surface of the hardcoat coating for forming a functional layer of a gas phase fluorination undergoes and provides in a third step, the surface of the functional layer in the edge region of the substrate partially with a thermoplastic and / or an elastomeric coating or encapsulation.

Die oben als Funktionsschicht beschriebene Schicht, die durch Gasphasenfluorierung erhalten ist, kann im Normalfall nicht makroskopisch anhand einer chemischen Analyse nachgewiesen werden, da die Gasphasenfluorierung lediglich die bestehende Hardcoatbeschichtung modifiziert und keine separate Schicht auf der Oberfläche der Hardcoatbeschichtung aufbaut.The layer described above as functional layer, which is obtained by gas phase fluorination, can not normally be detected macroscopically by chemical analysis, since the gas phase fluorination only modifies the existing hardcoat coating and does not build up a separate layer on the surface of the hardcoat coating.

Der Einsatz der "Fluorierung" führt jedoch zu einer Veränderung der freien Oberflächenenergie (diese kann noch in polaren und dispersen Anteil unterteilt werden). Diese Veränderung der Oberfläche kann gemessen werden. Dies wird häufig in der Praxis mit Prüftinten durchgeführt. Hier erhält man jedoch nur die Gesamtoberflächenenergie. Es gibt aber auch Messgeräte zur Ermittlung der Oberflächenenergie, die auch den polaren (Haftung) und den dispersen Anteil mit ausgeben. Mit dieser Untersuchung erhält man jedoch nur eine Aussage darüber, dass eine Veränderung erfolgt ist. Fluor ist damit in der Probe praktisch nicht nachweisbar.However, the use of "fluorination" leads to a change in the free surface energy (this can still be divided into polar and disperse fraction). This change in surface can be measured. This is often done in practice with test inks. Here, however, only the total surface energy is obtained. However, there are also measuring devices for determining the surface energy, which also output the polar (adhesion) and the disperse fraction. With this investigation, however, one gets only a statement that a change has occurred. Fluorine is therefore virtually undetectable in the sample.

Die atomare Zusammensetzung der Oberfläche kann beispielsweise mit der Elektronenspektroskopie (ESCA auch XPS genannt) oder mit der energiedispersen Röntgenspektroskopie (EDX) ermittelt werden. Hier sind sogar prozentuale Angaben zum Fluoranteil in den ersten Nanometern (je nach Verfahren) der Oberfläche möglich.The atomic composition of the surface can be determined, for example, by electron spectroscopy (ESCA also called XPS) or by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Here, even percentages of the fluorine content in the first nanometers (depending on the method) of the surface are possible.

Abhängig von der Konzentration des Fluors kann auch die Infrarot-Spektroskopie verwendet werden. Hier können typische Schwingungsbanden des Fluors detektiert werden. Erfahrungsgemäß ist dieses Verfahren jedoch nur für Proben geeignet, welche bei sehr geringen Fluorkonzentrationen behandelt wurden. Depending on the concentration of the fluorine, infrared spectroscopy can also be used. Here typical vibration bands of the fluorine can be detected. However, experience has shown that this method is only suitable for samples which have been treated at very low fluorine concentrations.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

Ein Substrat aus einer unbehandelten Polycarbonatscheibe eines Kraftfahrzeuges wurde durch Spritzguss eines handelsüblichen Polycarbonats hergestellt. Dieses Material muss eine Temperatur von vorzugsweise 125°C aushalten, um nachträglich mit einem Hardcoat versehen zu werden.A substrate made of an untreated polycarbonate pane of a motor vehicle was produced by injection molding of a commercially available polycarbonate. This material must withstand a temperature of preferably 125 ° C, to be subsequently provided with a hardcoat.

Erfindungsgemäß wurde ein handelsüblicher üblicher Primer dadurch aufgetragen, dass man das Substrat in einem entsprechenden Tauchbad mit diesem versah. Alternativ ist es selbstverständlich grundsätzlich möglich, auch andere an sich bekannte Auftragungsverfahren wie Spritzen oder Lackieren anzuwenden. Nach der Härtung des Primers im Verlauf von beispielsweise 30 Minuten bei einer Temperatur von maximal 128°C war dieser gehärtet, sodass im Anschluss daran der Hardcoatlack aufgetragen werden konnte und ebenfalls bei gleichen Bedingungen gehärtet wurde. According to the invention, a commercially available conventional primer was applied by providing the substrate in a corresponding immersion bath with it. Alternatively, it is of course possible in principle to apply other known per se application methods such as spraying or painting. After curing of the primer in the course of, for example, 30 minutes at a maximum temperature of 128 ° C, this was cured, so that subsequently the hardcoat was applied and was also cured under the same conditions.

Bei vergleichbaren Systemen kann jedoch auch ohne Primer direkt der Hardcoatlack auf die Polycarbonatoberfläche aufgebracht werden.In comparable systems, however, it is also possible to apply the hardcoating lacquer directly to the polycarbonate surface without a primer.

Dadurch entstand eine Kunststoffoberfläche, die mit der Oberfläche von Glas vergleichbar war. This created a plastic surface that was comparable to the surface of glass.

Die mit Hardcoat beschichtete Scheibe wurde nun mit einem Standartverfahren der Gasphasenfluorierung, nämlich der Oxifluorierung unterzogen. Bei einer Fluorkonzentration im Verlauf von 2 bis 10 Minuten wurde die komplette Scheibe mit dem Gas behandelt.The hard-coated disc was then subjected to a standard gas-phase fluorination process, namely oxifluoration. At a fluorine concentration in the course of 2 to 10 minutes, the entire disk was treated with the gas.

Bei der Qualitätssicherung wurden entsprechend beschichtete und "fluorierte" Scheiben validiert. Die Lack-Schichtdicken und der Gitterschnitt nach Hydrolyse waren einwandfrei. Die Fluorierung schädigte die Hardcoatoberfläche also nicht wesentlich.For quality assurance, appropriately coated and "fluorinated" panes were validated. The coating thicknesses and cross-hatching after hydrolysis were perfect. The fluorination did not significantly damage the hardcoat surface.

Im Anschluss daran wurde die fluorierte Scheibe in ein Werkzeug eingelegt und mit einem Thermoplasten oder einem thermoplastischen Elastomer umspritzt.Subsequently, the fluorinated disc was placed in a mold and overmoulded with a thermoplastic or a thermoplastic elastomer.

Bei den meisten PKW-Scheiben wird daran noch ein schwarzer Rand aufgedruckt, der den Blick auf die dahinterliegende Karosserie verhindern soll.For most car windows, a black border is printed on it, which should prevent the view of the body behind it.

Dieser Druck kann beispielsweise mittels Siebdruck und an sich bekannter Farben aufgebracht werden. Die Druckfarbe wird von der anschließenden Veredelung mit Hardcoat nicht in Mitleidenschaft gezogen. So sind beispielsweise neben Siebdruck auch andere Druckverfahren, beispielsweise Tampon- und Digitaldruck erfindungsgemäß möglich.This pressure can be applied for example by means of screen printing and per se known colors. The printing ink is not affected by the subsequent refinement with hardcoat. For example, in addition to screen printing, other printing methods, for example tampon and digital printing, are also possible according to the invention.

Erfindungsgemäß kann also somit ein Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylatsubstrat auch eine teilweise Bedruckung des Substrats aufweisen, die sich zwischen der Oberfläche des Substrats und der Hardcoatbeschichtung befinden kann.Thus, according to the invention, therefore, a polycarbonate or polymethyl methacrylate substrate may also have a partial printing of the substrate, which may be located between the surface of the substrate and the hardcoat coating.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 2134769 B1 [0011] EP 2134769 B1 [0011]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • R. Hänsel, P. Koi, S. Fischer, B. Möller; Coating 6/2005; Seite 227 ff. [0015] R. Hänsel, P. Koi, S. Fischer, B. Möller; Coating 6/2005; Page 227 ff. [0015]

Claims (11)

Transparente Substrate aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat mit einer allseitigen Hardcoatbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche der Hardcoatbeschichtung eine allseitige Funktionsschicht aufweist, die durch Gasphasenfluorierung erhalten ist, wobei die Oberfläche der Funktionsschicht im Randbereich des Substrats teilweise mit einer elastomeren, thermoplastischen und/oder elastomeren Beschichtung oder Umspritzung versehen ist.Transparent substrates made from polycarbonate or polymethyl methacrylate having an all-round Hardcoatbeschichtung, characterized in that the outer surface of the Hardcoatbeschichtung has an all-round functional layer, which is obtained by gas-phase fluorination, wherein the surface of the functional layer in the edge region of the substrate part having an elastomeric, thermoplastic and / or elastomeric coating or encapsulation is provided. Substrate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Polycarbonats- oder Polymethylmethacrylats eine Primerbeschichtung aufweist.Substrates according to claim 1, characterized in that the surface of the polycarbonate or polymethyl methacrylate has a primer coating. Substrate nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hardcoatbeschichtung Silikon umfasst.Substrates according to claim 1 or 2, characterized in that the hardcoat coating comprises silicone. Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasphasenfluorierung durch Barrierefluorierung oder Oxifluorierung erhältlich ist.Substrates according to one of claims 1 to 3, characterized in that the gas phase fluorination is obtainable by barrier fluorination or oxifluorination. Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Beschichtung oder Umspritzung thermoplastische Elastomere umfasst.Substrates according to one of claims 1 to 4, characterized in that the thermoplastic coating or encapsulation comprises thermoplastic elastomers. Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoplastische Beschichtung oder Umspritzung randumlaufend vorhanden ist. Substrates according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thermoplastic coating or encapsulation is present randumlaufend. Substrate nach einem der Ansprüche 1 bis 6 umfassend eine Fahrzeugverscheibung.Substrates according to one of claims 1 to 6 comprising a Fahrzeugverscheibung. Substrate nach Anspruch 7 umfassend eine Frontscheibe, Seitenscheibe, Heckscheibe oder ein Schiebedach eines Kraftfahrzeugs.Substrates according to claim 7 comprising a windscreen, side window, rear window or a sunroof of a motor vehicle. Verfahren zur Herstellung eines transparenten Substrats aus Polycarbonat- oder Polymethylmethacrylat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Substrat in einem ersten Schritt mit einer Hardcoatbeschichtung versieht, diese härtet, in einem zweiten Schritt die äußere Oberfläche der Hardcoatbeschichtung zur Ausbildung einer Funktionsschicht einer Gasphasenfluorierung unterzieht und in einem dritten Schritt die Oberfläche der Funktionsschicht im Randbereich des Substrats teilweise mit einer elastomeren oder thermoplastischen Beschichtung oder Umspritzung versieht.A process for producing a transparent substrate of polycarbonate or polymethyl methacrylate according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the substrate is provided in a first step with a Hardcoatbeschichtung, this cures, in a second step, the outer surface of the hardcoat coating to form a Subjecting functional layer of a gas phase fluorination and provides in a third step, the surface of the functional layer in the edge region of the substrate partially with an elastomeric or thermoplastic coating or encapsulation. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man das Substrat vor dem ersten Schritt mit einer Primerbeschichtung versieht.A method according to claim 9, characterized in that the substrate is provided with a primer coating before the first step. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die elastomere oder thermoplastische Beschichtung durch Spritzen aufbringt.A method according to claim 9 or 10, characterized in that applying the elastomeric or thermoplastic coating by spraying.
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