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Verfahren zum Herstellen eines rückstrahlenden Formkörpers aus Kunststoff
In der deutschen Patentschrift 889 713 ist ein Reflex-Lichtreflektor, d. h. Reflektor,
der auch bei schrägem Lichteinfall ein einfallendes Lichtstrahlenbündel im wesentlichen
in Richtung der Lichtquelle zurückwirft, mit einer Lage von kleinen durchsichtigen
Kugeln und einer Reflektoreinrichtung beschrieben, wobei die Kugeln teilweise in
einer Bindeschicht eingebettet sind und wobei die Reflektoreinrichtung derart hinter
den Kugeln liegt, daß eine Reflex-Reflexion geschaffen wird, wobei die Kugeln einen
Brechungsindex innerhalb des Bereiches von 1,70 bis 1,90 haben, um einen hohen Glanz
zu erzielen.
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In der schweizerischen Patentschrift 272 870 ist ein Lichtrückstrahler
und ein Verfahren zur Herstellung desselben vorbeschrieben. Diese Vorbeschreibung
betrifft einen Lichtrückstrahler, der auch geneigt einfallende Lichtstrahlen angenähert
gegen die Lichtquelle zurückwirft und der eine Schicht kleiner durchsichtiger Kugeln
und eine in einem Abstand von diesen Kugeln angeordnete reflektierende Fläche aufweist,
wobei durch ein zwischen den Kugeln und der reflektierenden Fläche angeordnetes,
durchsichtiges, festes Medium mit einer Schicht durchsichtiger, den Abstand zwischen
den Kugeln und der reflektierenden Fläche bestimmender Körper, die eine kleinere
Größe als die Kugeln aufweisen, und ein durchsichtiges, die Abstandskörper festhaltendes
Bindemedium, in welchem die Kugeln teilweise eingebettet sind, vorgesehen sind.
Das Verfahren zur Herstellung dieses bekannten Lichtrückstrahlers wird so durchgeführt,
daß man auf einer reflektierenden Fläche eine Schicht aus einem durchsichtigen flüssigen
Bindemittel aufbringt, darauf durchsichtige Abstandskörper aufbringt, welche teilweise
in das flüssige Bindemittel eingebettet werden und in Berührung mit der reflektierenden
Fläche treten, wobei das Bindemittel in solcher Dicke aufgetragen wird, daß nur
eine einzige Lage der Abstandskörper eingebettet wird, daß man die überschüssigen
Abstandskörper entfernt, eine zweite Schicht von durchsichtigem flüssigem Bindemittel
auf die Lage der Abstandskörper aufbringt, ferner durchsichtige Kugeln aufbringt,
die in das Bindemittel einsinken und mit den Abstandskörpern, die eine kleinere
Größe als die Kugeln aufweisen, in Berührung treten, wobei die Dicke der Bindeschicht
so bemessen wird, daß nur eine einzige Lage von teilweise freiliegenden Kugeln verbleibt,
daß man die überschüssigen Kugeln entfernt und das Ganze trocknet, wobei das flüssige
Bindemittel sich beim Trocknen zu einem durchsichtigen Material verfestigt, welches
einen Brechungskoeffizienten aufweist, der mindestens angenähert gleich demjenigen
der Abstandskörper ist. Nach diesen bekannten Verfahren können nicht direkt Formkörper
hergestellt werden, sondern nur relativ dünne streifenförmige Gebilde. Demgemäß
besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch einfachste Fertigungsverfahren
in technisch fortschrittlicher Weise rückstrahlende Formkörper beliebiger Form aus
Kunststoff herzustellen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
rückstrahlenden Formkörpers aus Kunststoff, der Pigmente, lichtbrechende und rückstrahlende
Gebilde aus Glasperlen, wesentlich kleinere Körperchen und eine Kunststoffbindeschicht
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus a) den Pigmenten, b) den tropfen-
oder kugelförmigen, lichtbrechenden und reflektierenden Gebilden, c) den wesentlich
kleineren Körperchen und d) dem Kunststoffbindemittel bestehende Mischung hergestellt
und zu dem Formkörper vergossen wird, der nach genügender Aushärtung durch Eintauchen
in die Kunststoff bindeschicht angreifende Lösungsmittel so lange behandelt wird,
daß durch eine mechanische Nachbehandlung die angegriffene Kunststoff bindeschicht
so weit entfernbar ist, daß von den im Formkörper enthaltenen tropfen- oder kugelförmigen
lichtbrechenden und reflektierenden Gebilden mindestens die größeren an der Oberfläche
angeordneten mit mindestens einem Viertel ihrer Oberfläche aus der Gebrauchsoberfläche
des Formkörpers herausragen.
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Die nach dem Verfahren hergestellten rückstrahlenden, lichtbrechende
Elemente enthaltenden Formkörper
können als Straßenmarkierungselemente,
Werbeschilder, Straßenwegweiser, Verkehrszeichen, Bauelemente, Beschichtungen von
Bauwerken u. dgl. Verwendung finden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Formkörper erhalten, die
sich durch ihr besonders hohes, gleichmäßiges Lichtreflexionsvermögen auszeichnen
und die auch bei der Massenherstellung sich außerordentlich ähneln, so daß bei der
Verwendung als Dekorations- oder Gebrauchsmaterial eine Ausmusterung nach differierenden
Oberflächeneigenschaften nicht stattzufinden braucht.
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Als rückstrahlende, lichtbrechende Gebilde kommen anorganische oder
organische Gläser, glasartige Körper, Körper oder Mineralien in Frage, die eine
genügend rückstrahlende, lichtbrechende Wirkung und Witterungsbeständigkeit besitzen.
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Von den rückstrahlenden, lichtbrechenden Gebilden müssen mindestens
Gebilde in etwa der gleichen Größenordnung vorhanden sein, die eine annähernd tropfen-
oder kugelförmige Gestalt besitzen.
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Die Größe der tropfen- oder kugelförmigen lichtbrechenden und reflektierenden
Gebilde wird an die herzustellenden Formkörper so angepaßt, daß das erhaltene Verfahrensprodukt
an seiner Gebrauchsoberfläche möglichst ein Optimum an rückstrahlenden und lichtbrechenden
Eigenschaften bei genügend großer mechanischer Festigkeit besitzt.
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Als Größenordnung für die tropfen- oder kugelförmigen lichtbrechenden
und reflektierenden Gebilde kommen etwa Durchmesser von 0,2 bis 2 mm in Frage. Der
bevorzugte Bereich liegt etwa bei 0,2 bis 0,5 mm.
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Die mindestens ebenfalls erforderlichen, anderen, wesentlich kleineren
Körperchen können aus einem solchen Material bestehen, daß diese in einem den Kunststoff
angreifenden Mittel löslich oder angreifbar bzw. bevorzugt unlöslich oder im wesentlichen
unangreifbar sind.
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Als kleinere Körperchen kommen beispielsweise Gesteinsmehl, Glasmehl,
Sand, gemahlener Glimmer, Pigmentagglomerate sowie tropfen- oder kugelförmige Gebilde
aus einem lichtreflektierenden und lichtbrechenden Material in Betracht.
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In der besonders bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden
solche Formkörper dem Verfahren unterworfen, bei denen die wesentlich kleineren
Körperchen ebenfalls aus Glaskügelchen bestehen, die etwa einen Durchmesser von
0,05 bis 0,3 mm haben, wobei jeweils die größeren Glaskugeln, die immer in den Formkörpern
enthalten sein müssen, und die in der bevorzugten Ausführungsform enthaltenen kleineren
Glaskugeln so in der Größenordnung aufeinander abgestimmt sein müssen, daß ein erheblicher
Teil der Gebrauchsoberfläche, nämlich mindestens ein Viertel, aus den größeren kugelförmigen
Gebilden besteht.
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Zu den brauchbaren Kunststoffen, die für das erfindungsgemäße Verfahren
verwendetwerden können, gehören Kunststoffe auf der Basis von Epoxyharzen, Kunststoffe,
die durch Pressen von polyesterharzhaltigen Preßmassen entstanden sind, ausgehärtete
Gießkunstharze, insbesondere auf der Basis von ungesättigten Polyesterharzen, und
sonstige Duroplaste, wie z. B. Acrylatkunstharze.
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Als den Kunststoff angreifende Mittel kommen flüssige oder gasförmige
Verbindungen in Frage, die in der Lage sind, den Kunststoff in einer hinreichend
kurzen Zeit, die eine technische Behandlung wirtschaftlich erscheinen läßt, durch
Angriff, sei es Lösung, Quellung oder in ähnlicher Wirkung, die Oberfläche so aufzulockern,
daß durch eine mechanische Nachbehandlung, wie Streichen, Bürsten, Drücken, die
angegriffene, gelockerte Kunststoffschicht abgetragen werden kann.
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Hierbei wird das angreifende Mittel in seiner Art so ausgewählt bzw.
bei einer solchen Temperatur eingesetzt, daß in etwa einer Zeit von 1 bis 10 Minuten
die Kunststoffschicht der Formkörperrohlinge so tief angegriffen vorliegt, daß bei
der anschließenden mechanischen oder physikalischen Nachbehandlung die an der Oberfläche
des Formkörperrohlings angeordneten größeren tropfen- oder kugelförmigen Gebilde
mit mindestens einem Viertel ihrer Oberfläche aus der Gebrauchsfläche des fertiggestellten
Formkörpers herausragen.
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Um die erfindungsgemäße Wirkung in bestmöglicher Weise zu erreichen,
ist es wesentlich, daß man solche wesentlich kleineren Körperchen in den Kunststoff
bei der Herstellung des Formkörperrohlings so eingearbeitet hat, daß mindestens
die obere Schicht des KunststofF Formkörperrohlings durch die eingebetteten kleineren
Körperchen zellen-, netzförmig oder auch in anderer Form möglichst weitgehend auf
der Oberfläche unterbrochen und in seiner Struktur aufgeteilt vorliegt.
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Offenbar setzt der Angriff der angreifenden Mittel an den Stellen
ein, an denen die Oberfläche des Kunststoff-Formkörperrohlings mit der Oberfläche
der größeren und auch der kleineren Körper zusammenfällt oder benachbart ist.
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Vergleichsversuche mit Formkörperrohlingen, die nur die größeren tropfen-
oder kugelförmigen, lichtbrechenden und reflektierenden Gebilde oder nur die kleineren
Körperchen enthielten und die der erfindungsgemäßen Behandlung mit den gleichen
angreifenden Mitteln unter den gleichen Bedingungen unterworfen wurden, haben gezeigt,
daß hierbei nicht solche Formkörper erhalten werden können, die eine optimale Oberflächenstruktur
mit optimalen rückstrahlenden und lichtbrechenden Eigenschaften aufweisen.
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Die richtige Abstimmung der größeren Gebilde und der kleineren Körperchen
im Kunststoff und die richtige Auswahl des angreifenden Mittels ergibt sich durch
einen Test, bei dem in etwa der angegebenen Zeit behandelte Formkörperrohlinge nach
der Behandlung mit dem angreifenden Mittel eine rauhreifartige Struktur auf seiner
Oberfläche zeigen müssen.
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Anschließend wird der mit dem angreifenden Mittel behandelte Formkörperrohling
einer mechanischen oder physikalischen Behandlung unterzogen. Es wird bevorzugt,
diese mechanische oder physikalische Behandlung erst nach dem Abdampfen, Trocknen,
Vergasen oder Abspülen des angreifenden Mittels vorzunehmen. Die mechanische oder
physikalische Behandlung, vorzugsweise durch Bürsten, Reiben, Abblasen u. dgl.,
bezweckt, die durch die Angriffsmittel aufgelockerte Kunststoffoberfläche zu entfernen,
und zwar so weit, daß nach der Entfernung des angegriffenen Kunststoffteiles der
gebrauchsfertige Formkörper in einer Form vorliegen muß, die sich durch folgende
Eigenschaften auszeichnet: Die ursprüngliche Kunststoffoberflächenschicht des Formkörperrohlings
muß vollständig oder zumindest weitgehend entfernt sein, wobei bei richtiger Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ein sanftes Bürsten die gewünschte Struktur liefern
muß. Durch
die erfindungsgemäßen Gesamtmaßnahmen liegen die größeren
tropfen- und kugelförmigen lichtbrechenden und reflektierenden Gebilde, die an der
Oberfläche oder an der Oberflächennähe angeordnet sind, in ihrer Kunststoffverankerung
festgeklammert vor, obwohl durch die mechanische oder physikalische Nachbehandlung
mindestens ein Viertel ihrer Oberfläche freigelegt vorliegt.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Oberflächen zeichnen
sich durch Konturtreue aus, die für das Auge leicht angerauht und beim Betasten
mit den Fingern relativ glatt und leicht gleitend wirkt, weil die größeren tropfen-
oder kugelförmigen lichtbrechenden und reflektierenden Gebilde mit mindestens einem
Viertel ihrer Oberfläche aus der Gebrauchsfläche des Formkörpers frei herausragen.
Bei Lichteinfall zeichnet sich diese Oberfläche durch eine hervorstechende und über
die gesamte Fläche gleichmäßig rückstrahlende Wirkung aus Je nach dem verwendeten
Ausgangskunststoff können als angreifende Mittel halogenierte Kohlenwasserstoffe,
Ester, Ketone, Alkohole, Äther, insbesondere zyklische Äther sowie deren Gemische
verwendet werden.
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So hat sich beispielsweise für Kunststoffe auf der Basis von ungesättigten
Polyestern besonders Methylenchlorid bewährt.
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Das erfindungsgemäßeVerfahrenwird durch folgende Beispiele verdeutlicht,
ohne die Erfindung hierdurch zu beschränken: Beispiel 1 Ein Formkörperrohling wird
hergestellt, indem man eine Mischung, bestehend aus 30 Gewichtsteilen Polyleit®
8130 (ungesättigtes Polyesterharz der Reichhold Chemie AG, Hamburg-Wandsbek), 4
Gewichtsteilen Titandioxyd, 60 Gewichtsteilen Glasperlen, Durchmesser 0,3 bis 0,5
mm, 6 Gewichtsteilen Glasperlen, Durchmesser 0,1 bis 0,2 mm, 0,6 Gewichtsteilen
Methyläthylketon-Peroxyd, 40°/jg, 0,15 Gewichtsteilen Cobaltnaphthenatlösung (1
°/o Metallgehalt) in eine entsprechende Form, z. B. kalottenförmige Form, vergießt.
Diese Mischung geliert innerhalb einer Stunde und kann nach spätestens einer weiteren
Stunde durch Kippen der Form leicht entformt werden. Beispiel 2 Es wird gemäß Beispiell
gearbeitet, jedoch das Titandioxyd durch eine gleiche Menge Chromgelb ersetzt.
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Die Formkörper gemäß Beispiel 1 oder 2 werden in ein Haltegestell
eingelegt und 5 Minuten in Methylenchlorid getaucht, das eine Temperatur von etwa
20°C hat.
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Nach mehrstündigem Trocknen an der Luft wird die an der Oberfläche
gelockerte Kunststoffschicht durch sanftes Bürsten entfernt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Zeichnungen verdeutlicht,
hierbei zeigt F i g. 1 den fertiggestellten, aber noch unbehandelten Kunststoff
Formkörperrohling, der die größeren kugel- oder tropfenförmigen Gebilde 2 und die
kleineren Körperchen 3 sowie den Kunststoff 1 enthält; F i g. 2 zeigt den mit dem
angreifenden Mittel behandelten Kunststoff Formkörperrohling, bei dem die kleineren
Körperchen 3 aus einem Material bestehen, das durch das den Kunststoff angreifende
Mittel nicht angreifbar ist. Die angegriffene, aufgelockerte Oberfläche in besonders
verdeutlichter Form ist mit der Ziffer 4 bezeichnet; F i g. 3 zeigt den erfindungsgemäß
behandelten Kunststoff Formkörperrohling, bei dem die kleineren Körperchen aus dem
Material bestehen, das von dem den Kunststoff angreifenden Mittel auflösbar oder
angreifbar ist; F i g. 4 zeigt den in F i g. 2 dargestellten Formkörper nach der
mechanischen Nachbehandlung im gebrauchsfertigen Zustand, wobei die Gebrauchsoberfläche
mit Ziffer 5 bezeichnet ist; F i g. 5 zeigt den in F i g. 3 dargestellten Körper
nach der mechanischen Nachbehandlung, also im gebrauchsfertigen Zustand; F i g.
6 bis 12 zeigen beispielhaft verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäß
hergestellten lichtreflektierenden Formkörper; F i g. 6, 8 und 10 geben jeweils
die Draufsicht, und F i g. 7, 9 und 11 sind jeweils die entsprechenden Seitenrisse;
F i g. 12 stellt einen Durchschnitt des in den F i g. 10 und 11 dargestellten Körpers
dar, der entlang der in der F i g. 10 angegebenen Linie A-B entspricht.