DE19907245A1 - Metallisierbares Formteil - Google Patents
Metallisierbares FormteilInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft metallisierbare Formteile, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung als Bauteil mit integrierten elektrisch leitenden Abschnitten für elektrische Anwendungen.
Description
Die Erfindung betrifft metallisierbare Formteile, Verfahren zu ihrer Herstellung und
ihre Verwendung als Bauteil mit integrierten elektrisch leitenden Abschnitten für
elektrische Anwendungen.
Formteile, Verfahren und Verwendungen von Bauteilen aus thermoplastischen
Kunststoffen mit integrierten elektrisch leitenden Abschnitten sind prinzipiell
bekannt.
Diese Bauteile sind in der Literatur als MID (moulded interconnection device)
bekannt. Auch einige Patente befassen sich mit einer ähnlichen Technik.
Bei der Herstellung von dreidimensionalen Bauteilen (3-D MID-Technologie) hat
man sich in den letzten Jahren hauptsächlich auf Kombinationen metallisierbarer
(stromlos naßchemisch, elektrogalvanisch) und nicht metallisierbarer Polyamide
konzentriert. Hier fanden insbesondere PA12 als nicht metallisierbare Komponente
und Polyamide auf Basis von ε-Caprolactam und/oder Hexamethylendiamin und
Adipinsäure als metallisierbare Komponente Verwendung, wobei beide Kompo
nenten in den meisten Fällen in Form glasfaserverstärkter Compounds eingesetzt
werden.
So beschreibt die DE 44 16 986 ein Verfahren zur Herstellung eines speziellen
Bauteils aus einem nicht oder schwer metallisierbaren Kunststoff K1 aus der Gruppe
PA6, PA66, PA11, PA12, PPA und einem metallisierbaren Kunststoff K2 aus der
Gruppe PA6, PA66, PA66/6, PMMA, ABS, PVC, PUR, UP.
Diese technische Lösung zeigt verschiedene Nachteile. Unter anderem führt die
Wasseraufnahme des Polyamids unter Umständen zu Blasenbildung beim IR-Löten
und mangelnder Dimensionsstabilität und Wärmeformbeständigkeit, besonders bei
Temperaturen um 50°C. Ein weiterer Nachteil ist, daß PA12 in Formteilen
beispielsweise hergestellt im 2-Komponenten-Spritzguß an der Grenzfläche zur
zweiten Polyamid-Komponente oft ungenügend haftet. Des weiteren sind höhere
Kosten von PA12 gegenüber PA6 Nachteile der genannten Werkstoffkombination für
3-D MID. Auch kann es bei Bauteilen der Werkstoffkombination aus PA12/PA6 zu
unerwünschter Wasser- bzw. Feuchtigkeitsaufnahme kommen, die u. U. die Veranke
rung an der Grenzfläche der beiden Materialien ungünstig beeinflußt. Aus diesen
Gründen wird nach Alternativen für die nicht galvanisierbare Komponente, insbe
sondere PA12, gesucht. Dabei spielen konstante elektrische und mechanische Eigen
schaften (z. B. Steifigkeit), sowie Stabilität, z. B. gegen Chemikalien eine heraus
ragende Rolle.
Nicht metallisierbar unter den für PA6 typischen Bedingungen sind z. B. teilaromati
sche Polyamide. Die Verstärkung derartiger Polyamide mit Glasfasern, die zur
Erzielung einer ausreichenden Steifigkeit und ähnlicher Schwindungsverhältnisse
wie z. B. bei glasfaserverstärktem PA6 erforderlich ist, führt jedoch zu einer ansatz
weisen Galvanisierbarkeit entsprechender Formteiloberflächen. So wird das unter
den für PA6 üblichen Bedingungen nicht metallisierbare Durethan T40 (Handels
produkt der Bayer AG, teilaromatisches Polyamid, Formmassensatz nach ISO 1874:
PA6I, MT, 12-030) durch Schmelzecompoundierung mit 30% Glasfasern ansatzweise
galvanisierbar, so daß das Material nicht als Alternative für PA12 in Frage kommt.
Weiterhin bekannt ist, daß teilaromatische Polyester, wie beispielsweise Polybuty
lenterephthalat (PBT) und Polyamide (PA) in der Schmelze ineinander unlöslich sind
und daher keine Mischbarkeit zeigen. Aufgrund dieser Unverträglichkeit, sind bis
heute keine Blends aus Polyester (einschließlich PBT) und PA (einschließlich PA6)
von kommerzieller Bedeutung bekannt (Z. Xiaochuan et al. Polymers and Polymer
Composites, Vol. 5, No. 7, 1997, S. 501-505). Wohl aus diesem Grunde finden auch
PBT/PA-Blends keine Erwähnung im Kunststoff Handbuch Polyamide (Kunststoff
Handbuch Polyamide 3/4, Carl Hanser Verlag, 1998, ISBN 3-446-16486-3,
S. 131-165). Daher wurde bisher angenommen, daß Kombinationen von PBT und PA im
Zweikomponentenspritzguß für 3-D-MID-Anwendungen ungeeignet sind.
Überraschend wurde gefunden, daß eine Kombination aus PBT als nicht metallisier
bare Komponente und PA6 als metallisierbare Komponente für 3-D-MID-Bauteile
im 2K-Spritzgießverfahren die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Bevorzugtes
Metallisierungserfahren ist hierbei das Baygamid®-Verfahren (Verfahren der
Bayer AG).
Gegenstand der Anmeldung ist demnach ein Formteil enthaltend mindestens zwei
thermoplastische Kunststoffe K(I) und K(II), wobei mindestens ein Kunststoff K(I)
ein teilaromatischer Polyester und mindestens ein Kunststoff K(II) ein Polyamid ist.
Dabei kommt es besonders darauf an, daß die beiden Kunststoffe bei den üblichen
Verfahrensbedingungen der Kunststoffverarbeitung nicht miteinander mischen und
unscharfe Grenzflächen bilden. Dies würde die Präzision der Metallisierung erheb
lich beeinträchtigen. Daher ist es bevorzugt, wenn der oder die Kunststoffe K(I) und
der oder die Kunststoffe K(II) zu über 90 Gew.-% bezogen auf die jeweilige
Kunststoffsorte makroskopisch phasensepariert vorliegen.
Der erfindungsgemäße teilaromatische Polyester ist ausgewählt aus der Gruppe Deri
vate der Polyalkylidenterephthalate, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der
Polyethylentherphthalate, der Polytrimethylenterephthalate und der Polybutylen
terephthalate, besonders bevorzugt der Polybutylenterephthalate, ganz besonders
bevorzugt des Polybutylenterephthalats.
Unter teilaromatischem Polyester versteht man Materialien, die neben aromatischen
Molekülteilen auch aliphatische Molekülteile enthalten.
Polyalkylenterephthalate im Sinne der Erfindung sind Reaktionsprodukte aus aroma
tischen Dicarbonsäure oder ihren reaktionsfähigen Derivaten (z. B. Dimethylestern
oder Anhydriden) und aliphatischen, cycloaliphatischen oder araliphatischen Diolen
und Mischungen dieser Reaktionsprodukte.
Bevorzugte Polyalkylenterephthalate lassen sich aus Terephthalsäure (oder ihren
reaktionsfähigen Derivaten) und aliphatischen oder cycloaliphatischen Diolen mit 2
bis 10 C-Atomen nach bekannten Methoden herstellen (Kunststoff-Handbuch, Bd.
VIII, S. 695 FF, Karl-Hanser-Verlag, München 1973).
Bevorzugte Polyalkylenterephthalate enthalten mindestens 80, vorzugsweise
90 Mol.-%, bezogen auf die Dicarbonsäure, Terephthalsäurereste und mindestens 80,
vorzugsweise mindestens 90 Mol.-%, bezogen auf die Diolkomponente, Ethylengly
kol- und/oder Propandiol-1,3- und/oder Butandiol-1,4-reste.
Die bevorzugten Polyalkylenterephthalate können neben Terephthalsäureresten bis
zu 20 Mol-% Reste anderer aromatischer Dicarbonsäuren mit 8 bis 14 C-Atomen
oder aliphatischer Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 C-Atomen enthalten, wie Reste von
Phthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, 4,4'-Diphenyldicarbon
säure, Bernstein-, Adipin-, Sebacinsäure, Azelainsäure, Cyclohexandiessigsäure.
Die bevorzugten Polyalkylenterephthalate können neben Ethylen- bzw. Propan
diol-1,3- bzw. Butandiol-1,4-glykolresten bis zu 20 Mol.-% anderer aliphatischer
Diole mit 3 bis 12 C-Atomen oder cycloaliphatischer Diole mit 6 bis 21 C-Atomen
enthalten, z. B. Reste von Propandiol-1,3, 2-Ethylpropandiol-1,3, Neopentylglykol,
Pentan-diol-1,5, Hexandiol-1,6, Cyclohexan-dimethanol-1,4, 3-Methylpentandiol-
2,4, 2-Methylpentandiol-2,4, 2,2,4-Trimethylpentandiol-1,3 und -1,6,2-Ethylhexan
diol-1,3 2,2-Diethylpropandiol-1,3, Hexandiol-2,5, 1,4-Di-(β-hydroxyethoxy)-
benzol, 2,2-Bis-(4-hydroxycyclohexyl)-propan, 2,4-Dihydroxy-1,1,3,3-tetramethyl
cyclobutan, 2,2-bis-(3-β-hydroxyethoxyphenyl)-propan und 2,2-bis-(4-hydroxypro
poxyphenyl)-propan (DE-OS 24 07 674, 24 07 776, 27 15 932).
Die Polyalkylenterephthalate können durch Einbau relativ kleiner Mengen 3- oder 4-
wertiger Alkohole oder 3- oder 4-basischer Carbonsäure, wie sie z. B. in der
DE-OS 19 00 270 und der US-PS 3 692 744 beschrieben sind, verzweigt werden.
Beispiele für bevorzugte Verzweigungsmittel sind Trimesinsäure, Trimellitsäure, Tri
methylolethan und -propan und Pentaerythrit.
Es ist ratsam, nicht mehr als 1 Mol.-% des Verzweigungsmittels, bezogen auf die
Säurekomponente, zu verwenden.
Besonders bevorzugt sind Polyalkylenterephthalate, die allein aus Terephthalsäure
und deren reaktionsfähigen Derivaten (z. B. deren Dialkylestern) und Ethylenglykol
und/oder Propandiol-1,3 und/oder Butandiol-1,4 hergestellt worden sind (Polyethy
len- und Polybutylenterephthalat), und Mischungen dieser Polyalkylenterephthalate.
Bevorzugte Polyalkylenterephthalate sind auch Copolyester, die aus mindestens zwei
der obengenannten Säurekomponenten und/oder aus mindestens zwei der obenge
nannten Alkoholkomponenten hergestellt sind, besonders bevorzugte Copolyester
sind Poly-(ethylenglykollbutandiol-1,4)-terephthalate.
Die Polyalkylenterephthalate besitzen im allgemeinen eine intrinsische Viskosität
von ca. 0,4 bis 1,5, vorzugsweise 0,5 bis 1,3, jeweils gemessen in Phenol/o-Dichlor
benzol (1 : 1 Gew.-Teile) bei 25°C.
Weiterhin können die teilaromatischen Polyester Zusatzstoffe wie z. B. Füll- und
Verstärkungsstoffe wie z. B. Glasfasern oder mineralische Füllstoffe, Flammschutz
mittel, Verarbeitungshilfsmittel, Stabilisatoren, Fließhilfsmittel, Antistatika, Farb
stoffe, Pigmente und andere übliche Additive enthalten.
Als faser- oder teilchenförmige Füllstoffe und Verstärkungsstoffe für die erfindungs
gemäßen Formmassen können Glasfasern, Glaskugeln, Glasgewebe, Glasmatten,
Kohlenstoffasern, Aramidfasern, Kaliumtitanat-Fasern, Naturfasern, amorphe
Kieselsäure, Magnesiumcarbonat, Bariumsulfat, Feldspat, Glimmer, Silikate, Quarz,
Talkum, Kaolin, Titandioxid, Wollastonit, u. a. zugesetzt werden, die auch oberflä
chenbehandelt sein können. Bevorzugte Verstärkungsstoffe sind handelsübliche
Glasfasern. Die Glasfasern, die im allgemeinen einen Faserdurchmesser zwischen 8
und 18 µm haben, können als Endlosfasern oder als geschnittene oder gemahlene
Glasfasern zugesetzt werden, wobei die Fasern mit einem geeigneten
Schlichtesystem und einem Haftvermittler bzw. Haftvermittlersystem z. B. auf
Silanbasis ausgerüstet sein können.
Geeignet sind auch nadelförmige mineralische Füllstoffe. Unter nadelförmigen
mineralischen Füllstoffen wird im Sinne der Erfindung ein mineralischer Füllstoff
mit stark ausgeprägtem nadelförmigen Charakter verstanden. Als Beispiel sei
nadelförmiger Wollastonit genannt. Vorzugsweise weist das Mineral ein L/D-(Länge
Durchmesser)-Verhältnis von 8 : 1 bis 35 : 1, bevorzugt von 8 : 1 bis 11 : 1 auf. Der
mineralische Füllstoff kann gegebenenfalls oberflächenbehandelt sein.
Vorzugsweise enthält die Polyester-Formmasse 0 bis 50 Gew.-Teile, bevorzugt
0-40, insbesondere 10-30 Gew.-Teile Füll- und/oder Verstärkungsstoffe zugesetzt. Es
lassen sich ebenfalls Polyesterformmassen ohne Füll- und/oder Verstärkungsstoffe
verwenden.
Als Flammschutzmittel sind handelsübliche organische Verbindungen oder
Halogenverbindungen mit Synergisten oder handelsübliche organische Stickstoff
verbindungen oder organisch/anorganische Phosphorverbindungen geeignet. Auch
mineralische Flammschutzadditive wie Magnesiumhydroxid oder Ca-Mg-Carbonat-
Hydrate (z. B. DE-OS 42 36 122) können eingesetzt werden. Als halogenhaltige,
insbesondere bromierte und chlorierte Verbindungen seien beispielhaft genannt:
Ethylen-1,2-bistetrabromphthalimid, epoxidiertes Tetrabrombisphenol A-Harz,
Tetrabrombisphenol-A-oligocarbonat, Tetrachlorbisphenol-A-oligocarbonat, Penta
brompolyacrylat, bromiertes Polystyrol. Als organische Phosphorverbindungen sind
die Phosphorverbindungen gemäß WO 98/17 720 (PCT/EP/05705) geeignet, z. B.
Triphenylphosphat (TPP), Resorcinol-bis-(diphenylphosphat) einschließlich Oligo
mere (RDP) sowie Bisphenol-A-bis-diphenylphosphat einschließlich Oligomere
(BDP), Melaminphosphat, Melaminpyrophosphat, Melaminpolyphosphat und deren
Mischungen. Als Stickstoffverbindungen kommen insbesondere Melamin und
Melamincyanurat in Frage. Als Synergisten sind z. B. Antimonverbindungen, insbe
sondere Antimontrioxid und Antimonpentoxid, Zinkverbindungen, Zinnverbin
dungen wie z. B. Zinkstannat und Borate geeignet. Kohlenstoffbildner und Tetra
fluorethylenpolymerisate können zugesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen teilaromatischen Polyester können übliche Additive, wie
Mittel gegen Wärmezersetzung, Mittel gegen Wärmevernetzung, Mittel gegen
Beschädigung durch ultraviolettes Licht, Weichmacher, Gleit- und Entformungs
mittel, Nukleierungsmittel, Antistatika, Stabilisatoren sowie Farbstoffe und Pigmente
enthalten.
Als Beispiele für Oxidationsverzögerer und Wärmestabilisatoren sind sterisch gehin
derte Phenole und/oder Phosphite, Hydrochinone, aromatische sekundäre Amine wie
Diphenylamine, verschiedene substituierte Vertreter dieser Gruppen und deren
Mischungen in Konzentrationen bis zu 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
thermoplastischen Formmassen genannt.
Als UV-Stabilisatoren, die im allgemeinen in Mengen bis zu 2 Gew.-%, bezogen auf
die Formmasse, verwendet werden, seien verschiedene substituierte Resorcine,
Salicylate, Benzotriazole und Benzophenone genannt.
Es können anorganische Pigmente, wie Titandioxid, Ultramarinblau, Eisenoxid und
Ruß, weiterhin organische Pigmente, wie Phthalocyanine; Chinacridone, Perylene
sowie Farbstoffe, wie Nigrosin und Anthrachinone als Farbmittel sowie andere
Farbmittel zugesetzt werden.
Als Keimbildungsmittel können z. B. Natriumphenylphosphinat, Aluminiumoxid,
Siliziumdioxid sowie bevorzugt Talkum eingesetzt werden.
Gleit- und Entformungsmittel, welche üblicherweise in Mengen bis zu 1 Gew.-%
eingesetzt werden, sind bevorzugt Esterwachse, Penterithrytstearat (PETS),
langkettige Fettsäuren (z. B. Stearinsäure oder Behensäure), deren Salze (z. B. Ca-
oder Zn-Stearat) sowie Amidderivate (z. B. Ethylen-bis-stearylamid) oder
Montanwachse (Mischungen aus geradkettigen, gesättigten Carbonsäuren mit
Kettenlängen von 28 bis 32 C-Atomen) sowie niedermolekulare Polyethylen- bzw.
Polypropylenwachse.
Als Beispiele für Weichmacher seien Phthalsäuredioctylester, Phthalsäuredibenzyl
ester, Phthalsäurebutylbenzylester, Kohlenwasserstofföle, N-(n-Butyl)benzolsulfon
amid genannt.
Besonders bevorzugt ist der zusätzliche Einsatz von kautschukelastischen Polymeri
saten (oft auch als Schlagzähmodifikator, Elastomer oder Kautschuk bezeichnet).
Ganz allgemein handelt es sich dabei um Copolymerisate, die bevorzugt aus minde
stens zwei der folgenden Monomeren aufgebaut sind: Ethylen, Propylen, Butadien,
Isobuten, Isopren, Chloropren, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril und Acryl- bzw.
Methacrylsäureester mit 1 bis 18 C-Atomen in der Alkoholkomponente.
Derartige Polymere werden z. B. in Houben-Weyl, Methoden der organischen Che
mie, Bd. 14/1 (Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart, 1961), Seiten 392 bis 406 und in der
Monographie von C. B. Bucknall, "Toughened Plastics" (Applied Science Publishers,
London, 1977) beschrieben.
Im folgenden werden einige bevorzugte Arten solcher Elastomerer vorgestellt.
Bevorzugte Arten von solchen Elastomeren sind die sogenannten Ethylen-Propylen
(EPM) bzw. Ethylen-Propylen-Dien-(EPDM)-Kautschuke.
EPM-Kautschuke haben im allgemeinen praktisch keine Doppelbindungen mehr,
während EPDM-Kautschuke 1 bis 20 Doppelbindungen pro 100 C-Atome aufweisen
können.
Als Dien-Monomere für EPDM-Kautschuke seien beispielsweise konjugierte Diene
wie Isopren und Butadien, nicht-konjugierte Diene mit 5 bis 25 C-Atomen wie
Penta-1,4-dien, Hexa-1,4-dien, Hexa-1,5-dien, 2,5-Dimethylhexa-1,5-dien und Octa-
1,4-dien, cyclische Diene wie Cyclopentadien, Cyclohexadiene, Cyclooctadiene und
Dicyclopentadien sowie Alkenylnorbornene wie 5-Ethyliden-2-norbornen, 5-Butyli
den-2-norbornen, 2-Methallyl-5-norbornen, 2-Isopropenyl-5-norbornen und
Tricyclodierie wie 3-Methyl-tricyclo-(5.2.1.0.2.6)-3,8-decadien oder deren Mischun
gen genannt. Bevorzugt werden Hexa-1,5-dien, 5-Ethylidennorbornen und Dicyclo
pentadien. Der Diengehalt der EPDM-Kautschuke beträgt vorzugsweise 0,5 bis 50,
insbesondere 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kautschuks.
EPM- bzw. EPDM-Kautschuke können vorzugsweise auch mit reaktiven Carbonsäu
ren oder deren Derivaten gepfropft sein. Hier seien z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure
und deren Derivate, z. B. Glycidyl(meth)acrylat, sowie Maleinsäureanhydrid genannt.
Eine weitere Gruppe bevorzugter Kautschuke sind Copolymere des Ethylens mit
Acrylsäure und/oder Methacrylsäure und/oder den Estern dieser Säuren. Zusätzlich
können die Kautschuke noch Dicarbonsäuren wie Maleinsäure und Fumarsäure oder
Derivate dieser Säuren, z. B. Ester und Anhydride, und/oder Epoxy-Gruppen enthal
tende Monomere enthalten. Diese Dicarbonsäurederivate bzw. Epoxygruppen enthal
tende Monomere werden vorzugsweise durch Zugabe von Dicarbonsäure- bzw.
Epoxygruppen enthaltenden Monomeren der allgemeinen Formeln (I) oder (II) oder
(III) oder (IV) zum Monomerengemisch in den Kautschuk eingebaut,
wobei R1 bis R9 Wasserstoff oder Alkylgruppen mit 1 bis 6 C-Atomen darstellen und
m eine ganze Zahl von 0 bis 20, g eine ganze Zahl von 0 bis 10 und p eine ganze
Zahl von 0 bis 5 ist.
Vorzugsweise bedeuten die Reste R1 bis R9 Wasserstoff, wobei m für 0 oder 1 und g
für steht. Die entsprechenden Verbindungen sind Maleinsäure, Fumarsäure, Malein
säureanhydrid, Allylglycidylether und Vinylglycidylether.
Bevorzugte Verbindungen der Formeln (I), (II) und (IV) sind Maleinsäure, Malein
säureanhydrid und Epoxygruppen enthaltende Ester der Acrylsäure und/oder Meth
acrylsäure, wie Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat und die Ester mit tertiären
Alkoholen, wie t-Butylacrylat. Letztere weisen zwar keine freien Carboxylgruppen
auf, kommen in ihrem Verhalten aber den freien Säuren nahe und werden deshalb als
Monomere mit latenten Carboxylgruppen bezeichnet.
Vorteilhaft bestehen die Copolymeren aus 50 bis 98 Gew.-% Ethylen, 0,1 bis 20
Gew.-% Epoxygruppen enthaltenden Monomeren und/oder Methacrylsäure und/oder
Säureanhydridgruppen enthaltenden Monomeren sowie der restlichen Menge an
(Meth)acrylsäureestern.
Besonders bevorzugt sind Copolymerisate aus
50 bis 98, insbesondere 55 bis 95 Gew.-% Ethylen,
0,1 bis 40, insbesondere 0,3 bis 20 Gew.-% Glycidylacrylat und/oder der Glyci dylmethacrylat, (Meth)acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, und
1 bis 45, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat.
50 bis 98, insbesondere 55 bis 95 Gew.-% Ethylen,
0,1 bis 40, insbesondere 0,3 bis 20 Gew.-% Glycidylacrylat und/oder der Glyci dylmethacrylat, (Meth)acrylsäure und/oder Maleinsäureanhydrid, und
1 bis 45, insbesondere 10 bis 40 Gew.-% n-Butylacrylat und/oder 2-Ethylhexylacrylat.
Weitere bevorzugte Ester der Acryl- und/oder Methacrylsäure sind die Methyl-,
Ethyl-, Propyl- und i- bzw. t-Butylester.
Daneben können auch Vinylester und Vinylether als Comonomere eingesetzt wer
den.
Die vorstehend beschriebenen Ethylencopolymeren können nach an sich bekannten
Verfahren hergestellt werden, vorzugsweise durch statistische Copolymerisation
unter hohem Druck und erhöhter Temperatur. Entsprechende Verfahren sind allge
mein bekannt.
Bevorzugte Elastomere sind auch Emulsionspolymerisate, deren Herstellung z. B. bei
Blackley in der Monographie "Emulsion Polymerisation" beschrieben wird. Die
verwendbaren Emulgatoren und Katalysatoren sind an sich bekannt.
Grundsätzlich können homogen aufgebaute Elastomere oder aber solche mit einem
Schalenaufbau eingesetzt werden. Der schalenartige Aufbau wird durch die Zugabe
reihenfolge der einzelnen Monomeren bestimmt; auch die Morphologie der Polyme
ren wird von dieser Zugabereihenfolge beeinflußt.
Nur stellvertretend seien hier als Monomere für die Herstellung des Kautschukteils
der Elastomeren Acrylate wie z. B. n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat, entspre
chende Methacrylate, Butadien und Isopren sowie deren Mischungen genannt. Diese
Monomeren können mit weiteren Monomeren wie z. B. Styrol, Acrylnitril, Vinyl
ethern und weiteren Acrylaten oder Methacrylaten wie Methylmethacrylat, Methyl
acrylat, Ethylacrylat und Propylacrylat copolymerisiert werden.
Die Weich- oder Kautschukphase (mit einer Glasübergangstemperatur von unter
0°C) der Elastomeren kann den Kern, die äußere Hülle oder eine mittlere Schale (bei
Elastomeren mit mehr als zweischaligem Aufbau) darstellen; bei mehrschaligen
Elastomeren können auch mehrere Schalen aus einer Kautschukphase bestehen.
Sind neben der Kautschukphase noch eine oder mehrere Hartkomponenten (mit
Glasübergangstemperaturen von mehr als 20°C) am Aufbau des Elastomeren betei
ligt, so werden diese im allgemeinen durch Polymerisation von Styrol, Acrylnitril,
Methacrylnitril, α-Methylstyrol, p-Methylstyrol, Acrylsäureestern und Methacrylsäu
reestern wie Methylacrylat, Ethylacrylat und Methylmethacrylat als Hauptmonome
ren hergestellt. Daneben können auch hier geringere Anteile an weiteren Comonome
ren eingesetzt werden.
In einigen Fällen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, Emulsionspolymerisate
einzusetzen, die an der Oberfläche reaktive Gruppen aufweisen. Derartige Gruppen
sind z. B. Epoxy-, Carboxyl-, latente Carboxyl-, Amino- oder Amidgruppen sowie
funktionelle Gruppen, die durch Mitverwendung von Monomeren der allgemeinen
Formel
eingeführt werden können,
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben können:
R10 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R11 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R12 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Arylgruppe oder -OR13
R13 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gegebenenfalls mit O- oder N-haltigen Gruppen substituiert sein können,
X eine chemische Bindung, eine C1- bis C10-Alkylen-, eine C6- bis C12-Arylengruppe oder
wobei die Substituenten folgende Bedeutung haben können:
R10 Wasserstoff oder eine C1- bis C4-Alkylgruppe,
R11 Wasserstoff, eine C1- bis C8-Alkylgruppe oder eine Arylgruppe, insbesondere Phenyl,
R12 Wasserstoff, eine C1- bis C10-Alkyl-, eine C6- bis C12-Arylgruppe oder -OR13
R13 eine C1- bis C8-Alkyl- oder C6- bis C12-Arylgruppe, die gegebenenfalls mit O- oder N-haltigen Gruppen substituiert sein können,
X eine chemische Bindung, eine C1- bis C10-Alkylen-, eine C6- bis C12-Arylengruppe oder
Y O-Z oder NH-Z und
Z eine C1- bis C10-Alkylen- oder eine C6- bis C12-Arylengruppe.
Z eine C1- bis C10-Alkylen- oder eine C6- bis C12-Arylengruppe.
Auch die in der EP-A 208 187 beschriebenen Pfropfmonomeren sind zur Einführung
reaktiver Gruppen an der Oberfläche geeignet.
Als weitere Beispiele seien noch Acrylamid, Methacrylamid und substituierte Ester
der Acrylsäure oder Methacrylsäure wie (N-t-Butylamino)-ethylmethacrylat,
(N,N-Dimethylamino)ethylacrylat, (N,N-Dimethylamino)-methylacrylat und
(N,N-Diethylamino)ethylacrylat genannt.
Weiterhin können die Teilchen der Kautschukphase auch vernetzt sein. Als Vernetzer
wirkende Monomere sind beispielsweise Buta-1,3-dien, Divinylbenzol, Diallyl
phthalat und Dihydrodicyclopentadienylacrylat sowie die in der EP-A 50 265
beschriebenen Verbindungen.
Ferner können auch sogenannte pfropfvernetzende Monomere (graftlinking mono
mers) verwendet werden, d. h. Monomere mit zwei oder mehr polymerisierbaren
Doppelbindungen, die bei der Polymerisation mit unterschiedlichen Geschwindig
keiten reagieren. Vorzugsweise werden solche Verbindungen verwendet, in denen
mindestens eine reaktive Gruppe mit etwa gleicher Geschwindigkeit wie die übrigen
Monomeren polymerisiert, während die andere reaktive Gruppe (oder reaktiven
Gruppen) z. B. deutlich langsamer polymerisiert (polymerisieren). Die unterschiedli
chen Polymerisationsgeschwindigkeiten bringen einen bestimmten Anteil an unge
sättigten Doppelbindungen im Kautschuk mit sich. Wird anschließend auf einen
solchen Kautschuk eine weitere Phase aufgepfropft, so reagieren die im Kautschuk
vorhandenen Doppelbindungen zumindest teilweise mit den Pfropfmonomeren unter
Ausbildung von chemischen Bindungen, d. h. die aufgepfropfte Phase ist zumindest
teilweise über chemische Bindungen mit der Pfropfgrundlage verknüpft.
Beispiele für solche pfropfvernetzende Monomere sind Allylgruppen enthaltende
Monomere, insbesondere Allylester von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren wie
Allylacrylat, Allylmethacrylat, Diallylmaleat, Diallylfumarat, Diallylitaconat oder
die entsprechenden Monoallylverbindungen dieser Dicarbonsäuren. Daneben gibt es
eine Vielzahl weiterer geeigneter pfropfvernetzender Monomerer; für nähere Einzel
heiten sei hier beispielsweise auf die US-PS 4 148 846 verwiesen.
Im allgemeinen beträgt der Anteil dieser vernetzenden Monomeren an dem schlagzäh
zu modifizierenden Polymer bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als
3 Gew.-%, bezogen auf das schlagzäh modifizierende Polymere.
Nachfolgend seien einige bevorzugte Emulsionspolymerisate aufgeführt. Zunächst
sind hier Pfropfpolymerisate mit einem Kern und mindestens einer äußeren Schale zu
nennen, die folgenden Aufbau haben:
Diese Pfropfpolymerisate, insbesondere ABS- und/oder ASA-Polymere werden vor
zugsweise zur Schlagzähmodifizierung von PBT, gegebenenfalls in Mischung einge
setzt.
Anstelle von Pfropfpolymerisaten mit einem mehrschaligen Aufbau können auch
homogene, d. h. einschalige Elastomere aus Buta-1,3-dien, Isopren und n-Butylacrylat
oder deren Copolymeren eingesetzt werden. Auch diese Produkte können durch Mit
verwendung von vernetzenden Monomeren oder Monomeren mit reaktiven Gruppen
hergestellt werden.
Beispiele für bevorzugte Emulsionspolymerisate sind n-Butylacrylat/(Meth)acryl
säure-Copolymere, n-Butylacrylat/Glycidylacrylat- oder n-Butylacrylat/Glycidyl
methacrylat-Copolymere, Pfropfpolymerisate mit einem inneren Kern aus n-Butyl
acrylat oder auf Butadienbasis und einer äußeren Hülle aus den vorstehend genannten
Copolymeren und Copolymere von Ethylen mit Comonomeren, die reaktive Gruppen
liefern.
Die beschriebenen Elastomere können auch nach anderen üblichen Verfahren, z. B.
durch Suspensionspolymerisation, hergestellt werden.
Siliconkautschuke, wie in der DE-A 37 25 576, der EP-A 235 690, der
DE-A 3800 603 und der EP-A 319 290 beschrieben, sind ebenfalls bevorzugt.
Selbstverständlich können auch Mischungen der vorstehend aufgeführten
Kautschuktypen eingesetzt werden.
Vorzugsweise enthält die Polyester-Formmasse zwischen 0 und 40 Gew.-%,
bevorzugt zwischen 0 und 30 Gew.-% und insbesondere bevorzugt zwischen 0 und
20 Gew.-% kautschukelastische Polymerisate.
Die erfindungsgemäßen teilaromatischen Polyester-Formmassen werden hergestellt,
indem man die jeweiligen Bestandteile in bekannter Weise vermischt und bei Tempe
raturen von 200°C bis 330°C in übliche Aggregaten wie z. B. Innenknetern, Extru
dern, Doppelwellenschnecken schmelzcompoundiert oder schmelzextrudiert. Bei dem
Schmelzcompoundier- oder Schmelzextrudierschritt lassen sich weitere Zusätze wie
z. B. Verstärkungsstoffe, kautschukelastische Polymerisate, Stabilisatoren, Farbstoffe,
Pigmente, Gleit- und Entformungsmittel, Nukleierungsmittel, Compatibalizer und
andere Additive zusetzen.
Das erfindungsgemäße Polyamid ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe der Deri
vate der Polyamide in denen pro Polyamidgruppe in der Polymerkette 3 bis 8
Methylengruppen enthalten sind, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe
gebildet aus PA6 und PA66, ganz besonders bevorzugt aus der Gruppe des PA6 und
seiner Copolymere.
Dabei können die erfindungsgemäßen Polyamide nach verschiedenen Verfahren her
gestellt und aus sehr unterschiedlichen Bausteinen synthetisiert werden und im spezi
ellen Anwendungsfall, allein oder in Kombination mit Verarbeitungshilfsmitteln,
Stabilisatoren, polymeren Legierungspartnern (z. B. Elastomeren) oder auch Verstär
kungsmaterialien (wie z. B. mineralischen Füllstoffen oder Glasfasern), zu Werkstof
fen mit speziell eingestellten Eigenschaftskombinationen ausgerüstet werden. Geeig
net sind auch Blends z. B. mit Anteilen von Polyethylen, Polypropylen, ABS. Die
Eigenschaften der Polyamide lassen sich durch Zusatz von Elastomeren verbessern
z. B. im Hinblick auf die Schlagzähigkeit von z. B. verstärkten Polyamiden. Die Viel
zahl der Kombinationsmöglichkeiten ermöglicht eine sehr große Zahl von Produkten
mit unterschiedlichsten Eigenschaften.
Zur Herstellung von Polyamiden sind eine Vielzahl von Verfahrensweisen bekannt
geworden, wobei je nach gewünschtem Endprodukt unterschiedliche Monomerbau
steine, verschiedene Kettenregler zur Einstellung eines angestrebten Molekularge
wichtes oder auch Monomere mit reaktiven Gruppen für später beabsichtigte Nach
behandlungen eingesetzt werden.
Die technisch relevanten Verfahren zur Herstellung von Polyamiden laufen aus
nahmslos über die Polykondensation in der Schmelze. In diesem Rahmen wird auch
die hydrolytische Polymerisation von Lactamen als Polykondensation verstanden.
Bevorzugte Polyamide für die erfindungsgemäßen Kombinationen K(I)/K(II) sind
teilkristalline Polyamide, die ausgehend von Diaminen und Dicarbonsäuren und/oder
Lactamen mit wenigstens 5 Ringgliedern oder entsprechenden Aminosäuren herge
stellt werden können.
Als Ausgangsprodukte kommen vorzugsweise aliphatische Dicarbonsäuren wie Adi
pinsäure, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethyladipinsäure, Azelainsäure, Sebazinsäure, alipha
tische Diamine wie Hexamethylendiamin, 2,2,4- und 2,4,4-Trimethylhexamethylen
diamin, die isomeren Diamino-dicyclohexylmethane, Diamino-dicyclohexylpropane,
Bis-aminomethyl-cyclohexan, Aminocarbonsäuren wie Aminocapronsäure, bzw. die
entsprechenden Lactame in Betracht. Copolyamide aus mehreren der genannten
Monomeren sind eingeschlossen.
Besonders bevorzugt werden Caprolactame, ganz besonders bevorzugt ε-Caprolactam
eingesetzt.
Besonders geeignet sind weiterhin die meisten auf PA6, PA66 und anderen aliphati
schen Polyamiden bzw. Copolyamiden basierenden Compounds, bei denen auf eine
Polyamidgruppe in der Polymerkette 3 bis 8 Methylengruppen kommen.
Besonders bevorzugt verwendet werden Polyamid 6 oder Polyamid 6,6 oder Polyamid
4,6 oder Polyamid 6,10 oder ein Copolyamid aus den Einheiten der genannten Homo
polyamide oder ein Copolyamid aus Caprolactameinheiten und Einheiten abgeleitet
von Hexamethylendiamin und Adipinsäure. Ganz besonders bevorzugt verwendet
werden Polyamid 6 oder Copolyamide mit Polyamid 6.
Die erfindungsgemäß hergestellten Polyamide können auch im Gemisch mit anderen
Polyamiden und/oder weiteren Polymeren eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Polyamid-Formmassen können Zusatzstoffe z. B. kautschuk
elastische Polymerisate wie bereits weiter vorne für die Polyester-Formmassen
beschrieben enthalten.
Zusätzlich können die Polyamidformmassen noch Brandschutzmittel wie z. B. Phos
phorverbindungen, organische Halogenverbindungen, Stickstoffverbindungen
und/oder Magnesiumhydroxid, Stabilisatoren, Farbmittel, Farbstoffe oder Pigmente,
Verarbeitungshilfsmittel wie z. B. Gleitmittel, Nukleiierungsmittel, Stabilisatoren,
Schlagzähmodifikatoren wie z. B. Kautschuke oder Polyolefine u. ä enthalten.
Als faserförmige Verstärkungsstoffe neben Glasfasern kommen Kohlefasern,
Aramidfasern, Mineralfasern und Whisker in Betracht. Als geeignete mineralische
Füllstoffe seien beispielhaft Kalziumcarbonat, Dolomit, Kalziumsulfat, Glimmer,
Fluorglimmer, Wollastonit, Talkum und Kaolin genannt. Aber auch andere Oxide
oder Oxidhydrate eines Elementes ausgewählt aus der Gruppe Bor, Aluminium,
Gallium, Indium, Silizium, Zinn, Titan, Zirkonium, Zink, Ytrium oder Eisen können
eingesetzt werden. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften können die
faserförmigen Verstärkungsstoffe und die mineralischen Füllstoffe oberflächen
behandelt sein.
Um leitfähige Polyamide zu erhalten, können leitfähige Ruße, Carbonfibrillen,
leitfähige Polymere, Metallfasern sowie übliche Additive zur Erhöhung der Leit
fähigkeit zugesetzt werden.
Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Polyamid-Formmasse Füll- und/oder
Verstärkungsstoffe, bevorzugt in Mengen von 1-50 Gew.-%, besonders bevorzugt
zwischen 2-40 Gew.-%, insbesondere bevorzugt zwischen 5-35 Gew.-%, bezogen
auf die Gesamtmasse der Polyamidformmasse. Es lassen sich auch PA-Formmassen
ohne Füll- und/oder Verstärkungsstoffe einsetzen.
Die Zugabe der Füllstoffe kann vor, während oder nach der Polymerisation der Mono
mere zum Polyamid erfolgen. Erfolgt die Zugabe der erfindungsgemäßen Füllstoffe
nach der Polymerisation, so erfolgt sie vorzugsweise durch Zugabe zur Poly
amidschmelze in einem Extruder. Erfolgt die Zugabe der erfindungsgemäßen Füllstoffe
vor oder während der Polymerisation, so kann die Polymerisation Phasen umfassen, in
denen in Gegenwart von 1 bis 50 Gewichtsprozent Wasser gearbeitet wird.
Die Füllstoffe können bei der Zugabe schon als Partikel mit der letztendlich in der
Formmasse auftretenden Partikelgröße vorliegen. Alternativ können die Füllstoffe in
Form von Vorstufen zugegeben werden, aus denen die letztendlich in der Formmasse
auftretenden Partikel erst im Laufe der Zugabe bzw. Einarbeitung entstehen.
Als Brand- oder Flammschutzmittel kommen beispielsweise roter Phosphor
(DE-A-37 13 746 A1) (= US-A-4 877 823) und EP-A-299 444 (= US-A-5 081 222), bromierte
Diphenyle oder Diphenylether in Kombination mit Antimontrioxid und chlorierte
cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe (Dechlorane® plus von Occidental Chemical
Co.), bromierte Styrol-Oligomere (z. B. in DE-A-27 03 419) und kernbromierte
Polystyrole (z. B. Pyro-Chek 68® von FERRO Chemicals) in Frage.
Als Synergist zu den genannten Halogenverbindungen werden auch Zinkverbindungen
oder Eisenoxide eingesetzt.
Als weitere Alternative haben sich vor allem Melaminsalze als Flammschutzmittel
besonders für unverstärkte Polyamide bewährt.
Darüberhinaus hat sich Magnesiumhydroxid als Flammschutzmittel für Polyamid seit
langem bewährt.
Bevorzugt sind Polyamid-Formmassen, die neben Glasfasern zusätzlich kautschuk
elastische Polymerisate enthalten (oft auch als Schlagzähmodifikator, Elastomer oder
Kautschuk bezeichnet). Kautschukelastische Polymerisate werden hier so verstanden,
wie bereits weiter oben für die Polyester-Formmassen beschrieben.
Vorzugsweise enthält die Polyamid-Formmasse 0-40, bevorzugt 0-30, beson
ders bevorzugt 3-20 Gew.-Teile Schlagzähmodifikator, Elastomer bzw. Kautschuk.
Ganz besonders geeignet sind Propfpolymerisate mit einem Kern auf Basis von
Acrylaten und einer Hülle auf Basis von Styrol und Acrylaten.
Besonders bevorzugt sind Polyamid-Formmassen, die sowohl glasfaserverstärkt als
auch elastomermodifiziert sind.
Beispielsweise kommen als Polyamidtypen in Frage:
Unter MID versteht man im allgemeinen folgendes:
"Molded Interconnect Devices", abgekürzt MID ist seit Anfang der 90er Jahre ein international eingeführter Begriff zur Bezeichnung räumlich spritzgegossener Schal tungsträger. Dahinter steht die Idee, elektrische Verbindungselemente auf der Basis von thermoplastischen Kunststoffen in dreidimensionaler, räumlicher Anordnung herzustellen. MIDs führen Strom, bilden abschirmende oder sendende Flächen, tra gen elektronische Bauelemente und integrieren mechanische Elemente. Die MID-Technik erweitert die konventionelle, auf eine Raumebene begrenzte Leiter plattentechnik. Sie steht zum Teil in Konkurrenz zu ihr.
"Molded Interconnect Devices", abgekürzt MID ist seit Anfang der 90er Jahre ein international eingeführter Begriff zur Bezeichnung räumlich spritzgegossener Schal tungsträger. Dahinter steht die Idee, elektrische Verbindungselemente auf der Basis von thermoplastischen Kunststoffen in dreidimensionaler, räumlicher Anordnung herzustellen. MIDs führen Strom, bilden abschirmende oder sendende Flächen, tra gen elektronische Bauelemente und integrieren mechanische Elemente. Die MID-Technik erweitert die konventionelle, auf eine Raumebene begrenzte Leiter plattentechnik. Sie steht zum Teil in Konkurrenz zu ihr.
Es gibt inzwischen eine ganze Reihe von MID-Herstellungsverfahren. Hierzu gehö
ren das Heißprägen von elektrisch leitfähigen Folien, die Laserstrukturierung von
Leiterbahnen in Kombination mit naßchemischen Metallisierungsverfahren oder das
Umspritzen von vorgeformten Metallstrukturen mit thermoplastischem Kunststoff.
Eine der am häufigsten angewandten Herstellungsverfahren für MIDs ist die
Zwei-Komponenten-Spritzgußtechnik mit anschließender naßchemischer Metallisie
rung einer Kunststoffkomponente. Dieses Verfahren ermöglicht die größte geometri
sche Gestaltungsfreiheit bei der Herstellung von MIDs. Es wird ein Verbundkörper
aus zwei thermoplastischen Kunststoffen hergestellt, von denen eine Komponente
metallisierbar ist, während die andere Komponente von der chemischen Einwirkung
der Metallisierungselektrolyte völlig unberührt bleibt.
So lassen sich Kunststoffbauteile herstellen, denen durch eine geeignete Beschich
tung partiell metallische Eigenschaften verliehen werden können. Der metallisierbare
Kunststoff kann in Form von elektrischen Leiterbahnen strukturiert sein. Er kann
aber auch großflächiger strukturiert sein und so nach der Metallisierung zur
Abschirmung elektromagnetischer Störfelder beitragen, gezielt Reibungswärme
abführen oder selbst verschleißfester werden. Die Strukturfeinheit, also zum Beispiel
die Breite von elektronischen Leiterbahnen, läßt sich bis auf etwa 500 µm reduzieren.
Solche feinen Leiterbahnstrukturen werden erzielt, wenn der metallisierbare Kunst
stoff im ersten Schuß gespritzt wird und im zweiten Schuß mit dem nicht metallisier
baren Kunststoff umspritzt wird. Aber auch die umgekehrte Reihenfolge ist möglich.
Von der Art der Reihenfolge hängen unter anderem die Lage und Anzahl der
Angüsse, die Werkstoffkosten und die Haftung zwischen den beiden Kunststoffkom
ponenten ab.
Die meisten der bisher serienmäßig hergestellten MIDs basieren auf Hochleistungs
kunststoffen wie Polyethersulfon (PES), Polyetherimid (PEI) oder Liquid Crystal
Polymers (LCP). Sie wurden ausgewählt, um den bei Lötprozessen entstehenden
Temperaturen zu widerstehen, die kurzfristig bis zu 260°C betragen können. In der
jüngsten Zeit sind verstärkt Polyamide als MID-Werkstoff in den Vordergrund
gerückt, die wesentlich preisgünstiger als die Hochleistungskunststoffe sind. Es ste
hen einige Polyamidtypen zur Verfügung, die sich für Lötverfahren eignen, wie sie
für MIDs zur Anwendung kommen.
Die haftfeste Metallisierbarkeit von Kunststoffen ist ein entscheidender Punkt bei der
Herstellung von MIDs. Speziell für Polyamide wird von AHC, Kerpen, einem
Anbieter von funktioneller Oberflächentechnik ein Verfahren (Baygamid®-Verfahren
u. a.) zur haftfesten Metallisierung verwendet. Die Beschichtung erfolgt auf
naßchemischem Wege durch Eintauchen der Werkstücke in geeignete Elektrolyte.
Zunächst wird eine etwa 2 µm starke metallische Anschlagschicht aufgebracht. Sie
kann weiter chemisch (zum Beispiel mit Chemisch Nickel) oder galvanisch (zum
Beispiel mit Kupfer) verstärkt werden. Chemische und galvanische Schichten sind
auch miteinander kombinierbar.
Metallisierbar sind Polyamide der Typen PA6, PA66, PA66/6 und PA46 und
Copolyamide mit einer Glasfaser- oder Mineralfaserfüllung bis zu 40%. Die Haft
festigkeit der aufgebrachten Metallschichten beträgt mehr als 1 N/mm. Einzelne
chemisch vernickelte Polyamidtypen bestehen Temperaturwechseltests, zum Beispiel
einen dreimaligen Zyklus von + 40°C bis -40°C. Hierbei kommt es zu keinerlei
Schichtabplatzungen.
Die Herstellung von MIDs auf Polyamidbasis mittels Zwei-Komponenten-Spritzguß
technik und anschließender naßchemischer Metallisierung ist also aufgrund der
großen geometrischen Gestaltungsfreiheit der geringen Materialkosten und der
geringen Anzahl der Fertigungsschritte eine interessante Alternative zu den anderen
MID-Herstellungsverfahren. Zwei Anwendungen aus der Automobilindustrie bele
gen diese Aussage.
Die Fertigungskosten eines Pkw-Türschloßträgers in dieser MID-Technik konnten
auf fast die Hälfte der Kosten für die konventionelle Fertigung reduziert werden. Der
Türschloßträger befindet sich in der Pkw-Tür hinter dem Türgriff. Je nach Ausstat
tungsumfang des Fahrzeuges wird er mit einer Schloßheizung, der Aussteuerung für
die Zentralverriegelung und der Betätigung der Innenlichtautomatik bestückt. Strom
führende Litzen, Mikroschalter und Widerstandsdraht müssen in konventioneller
Bauweise aufwendig auf einen Aluminium-Druckgußkörper montiert werden.
Bei einer Fertigung als MID auf Polyamidbasis beinhaltet die im ersten Schuß
erzeugte Trägerstruktur bereits alle für die spätere Funktion relevanten Lager- und
Befestigungselemente. Die metallisierbare Komponente wird im zweiten Schuß
umspritzt und ersetzt nach der Metallisierung die stromführenden Litzen der konven
tionellen Fertigung.
Eine weitere Anwendung ist die Fertigung einer Pkw-Schiebedachsteuerung als MID
auf Polyamidbasis. Hier werden zunächst feine Leiterbahnstrukturen, aber auch spä
tere Steckkontakte im ersten Schuß erzeugt. Der zweite Schuß erzeugt den nicht
metallisierbaren Grundkörper aus einem anderen Polyamidtyp. Er enthält sämtliche
mechanischen Bauteile. Nach der Metallisierung des Zwei-Komponenten-Polyamids
beschränkt sich die Montage lediglich auf das Bestücken der elektrischen Bauele
mente und deren Verlötung. Gegenüber der konventionellen Leiterplattenlösung wird
die Anzahl mechanischer Bauelemente reduziert und der Montageaufwand mini
miert. Die konventionelle Montagetechnologie, insbesondere im Bereich Bestückung
und Verlötung, kann jedoch beibehalten werden.
Besondere Vorteile sind demnach:
Der Einsatz thermoplastischer Kunststoffe zur Herstellung von Schaltungs
trägern bietet für die Konstruktion elektronischer Baugruppen die fast unbe
grenzte Gestaltungsfreiheit, wie sie die Spritzgießtechnik möglich macht. Die
miniaturisierten und leichteren MID-Baugruppen lassen neue Funktionen und
die Gestaltung beliebiger Formen zu.
Überzeugend ist der Rationalisierungseffekt dieser innovativen Technologie
und damit die hohe Wirtschaftlichkeit.
- - Durch die Reduktion der Teilezahl entfallen die Kosten für Material, Herstellung, Beschaffung und Logistik der substituierten mechani schen und elektronischen Bauteile.
- - Die miniaturisierten MID-Baugruppen verringern den sonst notwendi gen Materialeinsatz.
- - Durch den Wegfall nachfolgender Bearbeitungsschritte, insbesondere das bisherige Einbringen der Durchgangslöcher, werden Prozeßketten zur Herstellung verkürzt und damit deutliche Einsparungen erzielt. Im Vergleich zur konventionellen Bauweise können sich Kostenvorteile von über 30% ergeben.
Die MID-Technologie zeichnet sich bezüglich ihrer Umweltverträglichkeit
durch eine Reihe von Verbesserungen aus. Bei der Vorbehandlung der wich
tigsten MID-geeigneten Kunststoffe kann z. T. auf stark oxidierende Säuren
verzichtet werden. Neben der umweltfreundlichen Produktion spielt auch die
Reduzierung der Werkstoffvielfalt eine entscheidende Rolle. Dadurch werden
das Recycling der Basismaterialien und die unkritische Entsorgung von
Restmaterialien begünstigt. Durch Einsatz von Thermoplasten kann bei vielen
Anwendungen auf die Verwendung von Duroplasten verzichtet werden.
Verfahren:
Die Formteile lassen sich durch ein Verfahren herstellen, bei dem (A) zunächst ein Kunststoff K(I) oder K(II) in eine Form gebracht wird, so daß ein Teilformkörper T(I) oder T(II) entsteht und dann (B) an mindestens einem Punkt der Oberfläche des Teilformkörpers der andere Kunststoff K(II) oder K(I) angebracht wird. Die Her stellung der Formteile erfolgt in einem bevorzugten Verfahren durch Zweikompo nentenspritzguß.
Die Formteile lassen sich durch ein Verfahren herstellen, bei dem (A) zunächst ein Kunststoff K(I) oder K(II) in eine Form gebracht wird, so daß ein Teilformkörper T(I) oder T(II) entsteht und dann (B) an mindestens einem Punkt der Oberfläche des Teilformkörpers der andere Kunststoff K(II) oder K(I) angebracht wird. Die Her stellung der Formteile erfolgt in einem bevorzugten Verfahren durch Zweikompo nentenspritzguß.
Bevorzugt wird in einem zusätzlichen Schritt ein Teil der Oberfläche des Formkör
pers metallisiert nach den dem Fachmann bekannten üblichen, naßchemischen, elek
trolytischen Verfahren, insbesondere bevorzugt nach dem Baygamid®-Verfahren
(Bayer AG), wobei dieser zusätzliche Schritt zwischen den Schritten (A) und (B)
oder bevorzugt nach den beiden Schritten durchgeführt wird.
In einer besonderen Ausführungsform kann der Metallisierungsschritt des metalli
sierbaren Kunststoffs K(II) bevorzugt folgende Schritte enthalten: Chemische
Aufrauhung der Oberfläche z. B. mit einer Calciumchloridlösung. Ablagerung eines
Aktivators z. B. Palladiumionen. Sensibilisierung z. B. durch Reduktion der Palla
diumkationen zu Palladium. Chemische Ablagerung eines leitfähigen Materials z.B
Nickel oder Kupfer durch z. B. Palladium-katalysierte Reduktion löslicher Nickel-
bzw Kupferionenkomplexe. Elektrochemische Umwandlung (Elektrogalvanisierung,
gegebenenfalls mit Mehrschichtaufbau). Dies alles, wie z. B. in der DE 43 28 883
oder der EP 146 723 oder der EP 146 724 beschrieben, die hierdurch per Referenz in
diese Schrift miteinbezogen werden. Weitere Beschreibungen zu diesem oder
ähnlichen Verfahren finden sich in der Literatur (G. D. Wolf, F. Fünger, Metallisierte
Polyamid-Spritzgußteile, Bayer SN 19038, Mai 1989; U. Tyszka, Die serienmäßige,
großtechnische galvanische Metallisierung von Spritzgußteilen aus Polyamid,
Galvanotechnik 80, 1989, S. 2 ff; sowie dort zitierte Literatur).
Die Metallisierung von Kunststoffoberflächen kann durch physikalische Metalli
sierung (z. B. Metallbedampfung, Vakuummetallisierung) oder chemische Metalli
sierung, wie z. B. naßchemische stromlose oder naßchemische elektrogalvanische
Metallisierung (Galvanisierung) erreicht werden, wobei für diese Erfindung beson
ders die chemische Metallisierung, insbesondere die naßchemische Metallisierung
von Bedeutung ist.
Für Formteile aus Polyamiden ist ein spezielles Verfahren entwickelt worden, das im
Aufschluß-/Aufrauh-Schritt Rücksicht auf den chemischen Charakter des Polyamids
nimmt und den Aktivierungsschritt mit Komplexverbindungen von Palladium und
Platin und Komplexbildnern durchführt, die eine hohe Affinität zur Polyamid-Ober
fläche garantieren. Im folgenden ist eine Ausführungsform beschrieben.
Der Kern des Verfahrens ist ein relativ einfacher Vorbehandlungsprozeß mit organo
metallischen Aktivatoren, die für die Anwendung in neuartigen Metallisierungspro
zessen entwickelt wurden. Es handelt sich um Komplexverbindungen von Edelme
tallen, vorzugsweise des Palladiums oder Platins, mit unterschiedlichen organischen
Liganden.
Die organischen Liganden wurden so gewählt, daß sich eine besondere Affinität zur
Polyamidoberfläche ergibt, wodurch für die Haftfestigkeit der aufzubringenden
Metallschicht ein wesentlicher Beitrag geleistet wird. Aufgrund dieses neuartigen
Aktivierungsprinzips konnte erreicht werden, daß nur eine sehr geringfügige Auf
rauhung der Polyamidoberfläche als zusätzliche Maßnahme für eine sehr gute Metall
haftung durchgeführt werden muß.
Die gesamte Vorbehandlung vor der chemischen Vernickelung besteht im einzelnen
aus folgenden Stufen:
- - Aufrauhen der Polyamidoberfläche in einem Vorbehandlungsbad,
- - Aktivieren in einem den Palladium-Komplex enthaltenden Aktivierungsbad,
- - Sensibilisieren der aktivierten Substratoberfläche.
Die Verweilzeit in den Bädern beträgt 5 bis 10 Minuten bei ca. 40°C. Nach
Aktivierung und Sensibilisierung wird jeweils gut gespült. Danach kann umgehend
in einem beliebigen chemischen Nickelbad die erste Metallschicht abgeschieden
werden. Nachdem eine erste haftfeste leitfähige Metallschicht aufgebracht ist, läßt
sich der übliche Galvanisierungsprozeß, z. B. der galvanische Schichtenaufbau von
Nickel/Kupfer/Nickel/Chrom problemlos anschließen.
Mit dem Verfahren ist die haftfeste Metallisierung von unterschiedlichen handels
üblichen Polyamiden möglich. Beispielsweise ist die Anwendung des Verfahrens
nicht auf Polyamid 6-Typen beschränkt. Auch Spritzgußteile aus Polyamid 66 lassen
sich unter Einhaltung der optimierten Verfahrensparameter einwandfrei metallisieren.
Inzwischen stehen maßgeschneiderte metallisierbare Polyamid-Typen zur Verfü
gung, die für die Anforderungen nach hoher Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit
mit Glasfasern oder zum Einstellen einer verminderten Verzugsneigung mit minera
lischen Füllstoffen verstärkt sind. Auch flammhemmend eingestellte Produkte sind
so verfügbar.
Um eine besonders gute Galvanisierfähigkeit zu erzielen, sind Polyamid-Typen mit
spezieller Elastomermodifizierung entwickelt worden. Die Klasse der elastomer
modifizierten, glasfaserverstärkten Polyamide eignet sich besonders für Bauteile, die
höchstens Anforderungen hinsichtlich Dimensionsstabilität, dynamischer Dauerfe
stigkeit und Wärmeformbeständigkeit entsprechen müssen, beispielsweise bei An
wendung im Kfz-Motorraum. Die Glasfaserverstärkung verringert deutlich den ther
mischen Ausdehnungskoeffizienten der Spritzgußteile, so daß der haftfeste Verbund
zwischen Metalloberfläche und Kunststoffsubstrat auch bei extremen Temperatur
wechseln gewährleistet bleibt.
In einer besonderen Ausführungsform enthält der Galvanisierungsschritt bevorzugt
des metalisierbaren Kunststoffs K(II) folgende Schritte: G(I) Aufschließen der Ober
fläche durch anlösende Bäder enthaltend bevorzugt Calcium-Salze, G(II) chemische
Abscheidung von Metallen, bevorzugt Palladium, zur Herstellung einer leitenden
Oberfläche, besonders bevorzugt durch Aktivatoren und G(III) Elektrogalvanisie
rung, ggf. mit Mehrschichtaufbau, wie es z. B. in der DE 43 28 883 oder der
EP 146 723 oder der EP 146 724 beschrieben ist, die hierdurch per Referenz in diese Schrift
miteinbezogen werden. Beispielsweise wird ein Teilformkörper oder ein Formkörper
analog dem folgenden Verfahren behandelt:
Eine 90 × 150 × 3 mm starke glasfaserverstärkte (30% Glasfasern) Platte aus Poly amid-6 wurde in einem Vorbehandlungsbad mit einem Flammpunkt <110°C folgen der Zusammensetzung:
64 Gew.-Teile CaCl2 (wasserfrei) in
100 Vol.-Teile Wasser gelöst, dazu
100 Vol.-Teile HCl (37%ig), und
800 Vol.-Teile Ethylenglykol (Glykol)
10 Minuten bei 40°C behandelt.
Eine 90 × 150 × 3 mm starke glasfaserverstärkte (30% Glasfasern) Platte aus Poly amid-6 wurde in einem Vorbehandlungsbad mit einem Flammpunkt <110°C folgen der Zusammensetzung:
64 Gew.-Teile CaCl2 (wasserfrei) in
100 Vol.-Teile Wasser gelöst, dazu
100 Vol.-Teile HCl (37%ig), und
800 Vol.-Teile Ethylenglykol (Glykol)
10 Minuten bei 40°C behandelt.
Es folgen Spülen in Glykol bei Raumtemperatur (RT) und anschließend die Aktivie
rung in einem Bad, bestehend aus
0,7 Gew.-Teilen PdCl2,
7 Gew.-Teilen CaCl2 (wasserfrei) und
1000 Vol.-Teilen Glykol.
0,7 Gew.-Teilen PdCl2,
7 Gew.-Teilen CaCl2 (wasserfrei) und
1000 Vol.-Teilen Glykol.
Verweilzeit in diesem Bad 5 Minuten bei RT. Der Flammpunkt der Aktivierungslö
sung liegt bei ≧ 100°C.
Nach erneutem Spülen in Glykol bei RT wurde die Sensibilisierung bei RT in einem
Bad der folgenden Zusammensetzung durchgeführt:
1,5 Gew.-Teile Dimethylaminboran krist. (DMAB),
1,5 Gew.-Teile NaOH-Plätzchen und
1000 Vol.-Teile Glykol.
1,5 Gew.-Teile Dimethylaminboran krist. (DMAB),
1,5 Gew.-Teile NaOH-Plätzchen und
1000 Vol.-Teile Glykol.
Darauffolgend wurde bei RT in Wasser sehr gründlich gespült und dann in einem
handelsüblichen hypophosphithaltigen Vernickelungsbad der Fa. Blasberg AG,
Solingen, bei 30°C 15 Minuten vernickelt. Es fiel auf, daß die Vernickelung sehr
gleichmäßig erfolgte. Die Haftfestigkeit der Metallauflage, bestimmt durch die
Abzugskraft nach DIN 53 494, beträgt ≧ 60 N/25 mm. Die galvanische Verstärkung
von der o. a. Polyamid-Platte für die Bestimmung der Abzugskraft wurde wie folgt
durchgeführt:
- a) eine halbe Minute Dekapieren in 10%iger H2SO4,
- b) Spülen,
- c) 5 Minuten im Halbglanznickelbad, Spannung 9 Volt, Badtemperatur 60°C,
- d) Spülen,
- e) eine halbe Minute Dekapieren,
- f) 90 Minuten im Kupferbad; Spannung 1,9 Volt, Badtemperatur 28°C,
- g) Spülen.
Es wurde eine Metallbeschichtung mit hervorragender Haftung erhalten. Die Haft
festigkeit beträgt nach DIN 53 494 60 N/25 mm.
Ein Formteil aus einem mit 30 Gew.-% glasfaserverstärkten Polyamid-6 wurde nach
Beispiel 1 vorbehandelt, aktiviert, sensibilisiert, auf chemischem Wege vernickelt
und dann galvanisch verstärkt. Der galvanische Schichtenaufbau Ni/Cu/Ni/Cr wurde
wie folgt erhalten:
- a) eine halbe Minute Dekapieren in 10%iger H2SO4,
- b) Spülen,
- c) 5 Minuten im Halbglanznickelbad, Spannung 4 Volt, Badtemperatur 60°C, abgeschiedene Halbglanznickelschicht: ca. 4 bis 5 µ,
- d) Spülen,
- e) eine halbe Minute Dekapieren,
- f) 30 Minuten im Kupferbad; Spannung 1,9 Volt, Badtemperatur 28°C, aufge brachte Kupferschicht 15 bis 16 µ,
- g) Spülen.
- h) eine halbe Minute Dekapieren,
- i) 8 Minuten Glanznickelbad, Spannung 5,5 Volt, Badtemperatur 52°C, abge schiedene Nickelschicht: ca. 20 µ,
- j) Spülen,
- k) Tauchen in Oxalsäure (0,5%ige wäßrige Lösung)
- l) 3 Minuten Glanzchrombad, Spannung 4,5 Volt, Badtemperatur 40°C, abge schiedene Chromschicht: ca. 0,3 µ,
- m) Spülen,
- n) Entgiften in einer 40%igen Bisulfitlösung,
- o) Spülen in destilliertem Wasser.
Der so metallisierte Formkörper wurde der Temperatur-Wechselprüfung nach
DIN 53 496 ausgesetzt, wobei die Wärmelagerung bei +110°C und die Kältelagerung bei
-40°C erfolgte. Die Metallauflage haftet an der Formkörperoberfläche so fest, daß sie
keine Veränderung zeigt.
Bei dem günstigsten Verfahren zur Herstellung der Formteile wird nach einem Zwei-
Komponenten-Spritzgießverfahren und anschließender Galvanisierung gearbeitet.
Unter Zwei-Komponente-Spritzgießverfahren wurde früher nur das Verfahren
bezeichnet bei dem zwei Materialien ineinander gespritzt werden. Im vorliegenden
Fall geht es aber darum, daß zwei Kunststoffe aufeinander gespritzt werden. Dieses
Verfahren wiederum wurde früher Zweifarbenspritzgießen genannt. Mit ihm wurden
bevorzugt Schreibmaschinentasten, Schaltknöpfe und ähnliches dadurch hergestellt,
daß zunächst eine Kappe mit einer Aussparung in Form des darzustellenden Zeichens
spritzgegossen wurde. Diese wurde dann mit einem andersfarbigen Material hinter
spritzt, wobei die Aussparung für das Zeichen ausgefüllt wurde.
Bei dem hier zu beschreibenden Verfahren geht man in ähnlicher Weise vor. Für den
ersten "Schuß" wird in der Regel ein metallisierbarer, nicht elektrisch leitender
Kunststoff verwendet. Dabei wird die Leiterbahngeometrie des MID erhaben abge
bildet. Im zweiten Schuß werden die Bereiche zwischen den Leiterbahnen mit einem
nicht metallisierbaren Kunststoff aufgefüllt.
Alternativ kann im ersten Schuß die Leiterbahnstruktur als Vertiefung aus der nicht
metallisierbaren Komponente gespritzt und im zweiten Schuß mit der metallisier
baren Komponente aufgefüllt werden. Nach dem zweiten Schuß hat das MID-Basis
teil seine endgültige geometrische Form, und es wird in den nachfolgenden Schritten
die metallisierbare Komponente metallisiert.
Das Zweikomponentenspritzgießen bietet die größte geometrische Freiheit aller
MID-Herstellungsverfahren. Schwierige Leiterbahngeometrien und Durchkontaktie
rungen sind in diesem Verfahren realisierbar. Die Strukturierung der Leiterbahngeo
metrie erfolgt während des Spritzgießens. Die kleinste Leiterbahnbreite liegt bei
0,25 mm. Sie ist abhängig von den Fließeigenschaften des Kunststoffes und den
Fließlängen im Werkzeug. Wegen der kurzen Prozeßketten ergeben sich für große
Serien geringe Stück-Kosten. Für das Spritzen des ersten und zweiten Schusses sind
unterschiedliche Kavitäten notwendig. Die dabei verwendeten Kunststoffe müssen
eine gute sogenannte Schmelzeverträglichkeit aufweisen, damit sich beim Aufein
anderspritzen eine gute Haftung ergibt.
Der Zweikomponentenspritzguß ist durch folgende Punkte charakterisiert:
- - Größte geometrische Freiheit aller MID-Herstellungsverfahren
- - Geometrische Freiheit nur durch Spritzgießbarkeit beschränkt
- - Strukturierung erfolgt durch zwei Werkzeugkavitäten
- - hohe Ströme realisierbar
- - kurze Prozeßkette
- - geringe Stückkosten für große Serien
- - Durchkontaktierungen problemlos
- - Fine Pitch eingeschränkt möglich
- - Dekorative Oberflächen begrenzt möglich
Die Bauteile mit integrierter elektrisch leitenden Abschnitten lassen sich bevorzugt
für elektrische Anwendungen, besonders bevorzugt in der Fahrzeugtechnik, dem
Maschinenbau, der Computertechnik, der Haushaltselektronik, der elektrischen
Haushaltsgeräte, der Beleuchtungstechnik und der Installationstechnik verwenden.
Prinzipiell ist es aber möglich alle möglichen Gestaltungsmöglichkeiten und damit
auch alle Verwendungen, die es für Kunststoffteile gibt, mit den erfindungsgemäßen
Formteilen und den erfindungsgemäßen Verfahren zu realisieren, einschließlich
Metallflächen und Leiterbahnen, z. B. auch Schnapp und Rastelemente, beispiels
weise Schnapphaken zur Befestigung von Mikroschaltern usw.
Durchführung der Versuche (Spritzguß, Metallisierung) an üblichen Formkörpern
hergestellt im 2-Komponentenspritzguß für 3D-MID-Anwendungen wie zum Bei
spiel Steckerplatine (Plastics in Practice I/98, Bayer AG Leverkusen, Ausgabe
30.04.98, KU 11501-9804 d,e/4822818, S. 17), Platine für Schiebedachsteuerung
(Der Vorgriff auf die Zukunft: Bayer-Thermoplaste für die 3-D MID-Technologie,
Bayer AG Leverkusen, KU 46052d/4260437, Ausgabe 03.97, S. 7) oder Lampenträ
gerplatten.
Die Verarbeitung der beiden Komponenten erfolgte unter den für die jeweiligen
Formmassen üblichen Bedingungen (PA: ISO 1874; PBT: ISO 7792).
Allgemein für PA6: Massetemperatur 260-280°C, Werkzeugtemperatur ca.
70-90°C.
Allgemein für PBT: Massetemperatur 240-280°C, Werkzeugtemperatur ca.
70-90°C. Allgemein für PET: Massetemperatur 270-310°C, Werkzeugtemperatur
80-140°C.
Pocan B3235 : 30% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-100, GF30)
Pocan B4235 : 30% Glasfaser, flammgeschützt (PBT, MFHR, 10-110, GF30)
Pocan KU2-7033 : 30% Glasfaser, elastomermodifiziert (PBT, MHPR, -080, GF30)
Keiner der drei Typen läßt sich galvanisieren. AFM-Aufnahmen deuten nicht auf gravierende Veränderungen der Oberfläche hin.
Pocan B4235 : 30% Glasfaser, flammgeschützt (PBT, MFHR, 10-110, GF30)
Pocan KU2-7033 : 30% Glasfaser, elastomermodifiziert (PBT, MHPR, -080, GF30)
Keiner der drei Typen läßt sich galvanisieren. AFM-Aufnahmen deuten nicht auf gravierende Veränderungen der Oberfläche hin.
Pocan B3215 : 10% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-070, GF10)
Pocan KL1-7265 : 15% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-060, GF15)
Pocan B3225 : 20% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-070, GF20)
Pocan B4225 : 20% Glasfaser, flammgeschützt (PBT, MFHR, 10-070, GF20)
Pocan KL1-7265 : 15% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-060, GF15)
Pocan B3225 : 20% Glasfaser (PBT, MHMR, 10-070, GF20)
Pocan B4225 : 20% Glasfaser, flammgeschützt (PBT, MFHR, 10-070, GF20)
Pocan B1305: Mittlere Viskosität (PBT, MHMR, 10-030, N)
Pocan B1505: Mittel- bis hochviskos (PBT, MHMR, 14-030, N)
Pocan B1800: Hochviskos (PBT, EN, 16-030)
Pocan B1505: Mittel- bis hochviskos (PBT, MHMR, 14-030, N)
Pocan B1800: Hochviskos (PBT, EN, 16-030)
Hervorragende Galvanisierbarkeit (besonders gute Haftfestigkeit zwischen Metall
und Polyamid) weisen z. B. folgende Polyamid-Typen, bzw. Durethan-Typen auf:
Durethan BKV 130 : 30% Glasfaser, elastomermodifiziert; Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-090, GF30
Durethan BKV 115 : 15% Glasfaser, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-060, GF15
Sehr gute Galvanisierbarkeit weisen z. B. folgende Polyamid-Typen, bzw. Durethan- Typen auf:
Durethan BKV 230: PA6-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-080, GF30
Durethan BKV 215: PA6-Spritzgießtyp mit 15% Glasfasern, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-040, GF15
Durethan BKV 30 H1.0: PA6-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern, wärmestabilisiert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MHR, 14-100, GF30
Durethan AKV 30: PA66-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern; Formmassensatz nach ISO 1874: PA66, MR, 14-090, GF30
Durethan B 30 S. PA6-Standard-Spritzgießtyp, gut fließend, leicht entformbar, schnell erstarrend; Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MR, 14-030, N
Durethan A 30 S. PA66-Standard-Spritzgießtyp, unverstärkt, sehr gut entformbar; Formmassensatz nach ISO 1874: PA66, MR, 14-040, N
Durethan BKV 130 : 30% Glasfaser, elastomermodifiziert; Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-090, GF30
Durethan BKV 115 : 15% Glasfaser, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-060, GF15
Sehr gute Galvanisierbarkeit weisen z. B. folgende Polyamid-Typen, bzw. Durethan- Typen auf:
Durethan BKV 230: PA6-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-080, GF30
Durethan BKV 215: PA6-Spritzgießtyp mit 15% Glasfasern, elastomermodifiziert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MPR, 14-040, GF15
Durethan BKV 30 H1.0: PA6-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern, wärmestabilisiert, Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MHR, 14-100, GF30
Durethan AKV 30: PA66-Spritzgießtyp mit 30% Glasfasern; Formmassensatz nach ISO 1874: PA66, MR, 14-090, GF30
Durethan B 30 S. PA6-Standard-Spritzgießtyp, gut fließend, leicht entformbar, schnell erstarrend; Formmassensatz nach ISO 1874: PA6, MR, 14-030, N
Durethan A 30 S. PA66-Standard-Spritzgießtyp, unverstärkt, sehr gut entformbar; Formmassensatz nach ISO 1874: PA66, MR, 14-040, N
Vorteile zeigen die erfindungsgemäßen Formteile bei drei etablierten Tests für MID.
Haftung einer Schicht bestehend aus 2 µm Chemisch Nickel (Anschlagschicht) und
40 µm galvanisch Kupfer nach DIN 53 494. Nach dieser Norm wird die Haftfestig
keit von Metallschichten auf Kunststoffen geprüft. Im vorliegenden Fall gibt der Test
direkt die Haftfestigkeit von Chemisch Nickel auf der Polyamid-Komponente an. Die
Haftung betrug mehr als 40 N/25 mm.
Untersucht wurde das Schichtsystem 2 µm Chemisch Nickel (Anschlagschicht) und
10 µm Chemisch Nickel (Deckschicht) bei verschiedenen Bedingungen.
Mit einem Karbidstift ritzt man im Abstand von zwei Millimetern zwei parallele
Linien in die Oberfläche, zwei weitere Linien werden in gleichem Abstand senkrecht
hierzu eingeritzt. Die von den Linien eingeschlossenen Vierecke dürfen bei diesem
Test nicht abplatzen.
Das Schichtsystem 2 µm Chemisch Nickel (Anschlagschicht) und 10 µm Chemisch
Nickel (Deckschicht) bestand den Test.
Besondere Vorteile ergaben sich bei den Tests an Formkörpern hergestellt im 2K-
Spritzguß folgender Materialkombinationen.
Als besondere Vorteile des Verfahrens zeigten sich im Rahmen der Beispiele
- - 100% Nicht-Galvanisierbarkeit von Pocan durch Baygamid-Verfahren und zwar sowohl bei unverstärkten, verstärkten, elastomermodfizierten und/oder flammgeschützten Typen.
- - Im Vergleich zu PA12 nur sehr geringe Wasseraufnahme von Polyestern (PBT).
- - Kombination PBT/PA6 zeigt bei Verwendung von PBT- und PA6-Com pounds mit ähnlichen Schwindungswerten (einstellbar über die Angleichung der Füllstoffmengen), keine Entformungsprobleme im 2K-Spritzguß und keine Knirschgeräusche beim Verwinden der Formkörper, was auf einen ausgesprochen guten Werkstoffverbund hinweist. Dadurch kann es auch nicht zum unerwünschten Eindringen von Bestandteilen der Metallisierbäder in der Kontaktzone zwischen K(I) und K(II) kommen. Insbesondere bevorzugt ist die Kombination 5 der Tabelle, da Pocan KL1-7265 und BKV115 aufgrund der gleichen Glasfasergehalte sehr ähnliche Schwindungswerte aufweisen.
Claims (18)
1. Formteil enthaltend mindestens zwei thermoplastische Kunststoffe K(I) und
K(II), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Kunststoff K(I) ein teil
aromatischer Polyester und mindestens ein Kunststoff K(II) ein Polyamid ist.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Kunst
stoffe K(I) und der oder die Kunststoffe K(II) zu über 90 Gew.-% bezogen
auf die jeweilige Kunststoffsorte makroskopisch phasensepariert vorliegen.
3. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der teilaromatische Polyester ausgewählt ist aus der
Gruppe der Derivate der Polyalkylidenterephthalate, bevorzugt ausgewählt
aus der Gruppe der Polyethylenterephthalate, der Polytrimethylenterephtha
late und der Polybutylenterephthalate, besonders bevorzugt der Polybutylen
terephthalate, ganz besonders bevorzugt des Polybutylenterephthalats.
4. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polyamid ausgewählt ist aus der Gruppe der Derivate
der Polyamide in denen pro Polyamidgruppe in der Polymerkette 3 bis 8
Methylengruppen enthalten sind, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe gebil
det aus PA6 und PA66, besonders bevorzugt aus der Gruppe des PA6 und
seiner Copolymere.
5. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Teil der Oberfläche metallisiert und/oder galvani
siert, bevorzugt stromlos naßchemisch metallisiert, besonders bevorzugt
stromlos naßchemisch und anschließend elektrogalvanisch metallisiert ist,
bevorzugt weniger als 98%, besonders bevorzugt weniger als 70%, ganz
besonders bevorzugt weniger als 40%.
6. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß nur einer der beiden Kunststoffe K(I) und K(II) metalli
siert, bevorzugt stromlos naßchemisch metallisiert, besonders bevorzugt
stromlos naßchemisch und anschließend elektrogalvanisch metallisiert ist,
bevorzugt Kunststoff K(II), besonders bevorzugt der Polyamidteil des
Kunststoffs K(II).
7. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Kunststoff K(I) und
K(II) größer als 10 : 90 ist, bevorzugt Größer als 50 : 50, besonders bevorzugt
größer als 70 : 30, ganz besonders bevorzugt zwischen 80 : 20 und 99 : 1.
8. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß einer der beiden oder beide Kunststoffe bzw. Kunst
stoffmischungen K(I) oder K(II) einen oder mehrere Verstärkungsstoffe
V(I) in Kunststoff K(I), bzw. einen oder mehrere Verstärkungsstoffe V(II) in
Kunststoff K(II) enthalten, bevorzugt in Mengen von zwischen 1 und 50
Gew.-%, bevorzugt zwischen 2 und 40 Gew.-%, besonders bevorzugt zwi
schen 5 und 35 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen
Kunststoff-Formassen.
9. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Kunststoffe Verstärkungsstoffe enthalten, bevor
zugt im Gewichtsverhältnis V(I) zu V(II) zwischen 90 : 10 und 10 : 90, beson
ders bevorzugt zwischen 70 : 30 und 30 : 70, ganz besonders bevorzugt zwi
schen 60 : 40 und 40 : 60 und äußerst bevorzugt zwischen 55 : 45 und 45 : 55.
10. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß beide Kunststoffe Glasfasern enthalten bevorzugt im
Gewichtsverhältnis V(I) zu V(II) zwischen 90 : 10 und 10 : 90, besonders
bevorzugt zwischen 70 : 30 und 30 : 70, ganz besonders bevorzugt zwischen
60 : 40 und 40 : 60 und äußerst bevorzugt zwischen 55 : 45 und 45 : 55.
11. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß einer der beiden oder beide Kunststoffe bzw. Kunst
stoffmischungen K(I) oder K(II) einen oder mehrere Elastomermodifikato
ren E(I) in Kunststoff K(I), bzw. einen oder mehrere Elastomermodifikatoren
E(II) in Kunststoff K K(II) enthalten, bevorzugt in Mengen von zwischen 0
und 40 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0 und 30 Gew.-%, besonders bevorzugt
zwischen 3 und 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse der jewei
ligen Kunststoff-Formassen.
12. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß es sich bei Kunststoff K(I) um ein glasfaserverstärktes
PBT und bei Kunststoff K(II) um ein glasfaserverstärktes, elastomermodifi
ziertes PA handelt, wobei Kunststoff K(I) und K(II) jeweils bevorzugt
10-30 Gew.-% Glasfaser und Kunststoff K(II) bevorzugt 3-10 Gew.-% Ela
stomermodifikator bezogen auf die Gesamtmasse der jeweiligen Kunststoff-
Formassen enthalten.
13. Formteil nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß zusätzlich noch weitere übliche Additive entweder in
Kunststoff K(I) und/oder in Kunststoff K(II) in Mengen von bis zu
5 Gew.-% bezogen auf den jeweiligen Kunststoff enthalten sind.
14. Verfahren zu Herstellung eines Formteils gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß (A) zunächst ein Kunststoff
K(I) oder K(II) in eine Form gebracht wird, so daß ein Teilformkörper T(I)
oder T (II) entsteht und dann (B) an mindestens einem Punkt der Oberfläche
des Teilformkörpers der andere Kunststoff K(II) oder K(I) angebracht wird,
wobei es sich bei dem Verfahren bevorzugt um Zweikomponentenspritzguß
handelt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zusätz
lichen Schritt ein Teil der Oberfläche des Formkörpers metallisiert, bevorzugt
stromlos, naßchemisch metallisiert, besonders bevorzugt stromlos naß
chemisch und anschließend elektrogalvanisch metallisiert wird, wobei dieser
zusätzliche Schritt zwischen den Schritten (A) und (B) oder bevorzugt nach
den beiden Schritten durchgeführt wird.
16. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 14 und/oder
15, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallisierungsschritt bevorzugt des
metallisierbaren Kunststoffs K(II) folgende Schritte enthält: Chemische Auf
rauhung der Oberfläche bevorzugt mit einer Calciumchloridlösung, Ablage
rung eines Aktivators bevorzugt Palladiumionen, Sensibilisierung bevorzugt
durch Reduktion der Palladiumkationen zu Palladium, chemische Ablage
rung eines leitfähigen Materials bevorzugt Nickel oder Kupfer, elektroche
mische Umwandlung (Galvanisierung) und eventuell Aufbau weiterer Schich
ten.
17. Verfahren nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß nach mindestens einem Zwei-Komponenten-
Spritzgießverfahren und anschließender Metallisierung gearbeitet wird.
18. Verwendung von einem der Formteile gemäß mindestens einem der Ansprü
che 1 bis 13 und/oder mindestens einem Verfahrensprodukt nach mindestens
einem der Ansprüche 14 bis 17 als Bauteil mit integrierter elektrisch leitenden
Abschnitten bevorzugt in der Fahrzeugtechnik, dem Maschinenbau, der Com
putertechnik, der Haushaltselektronik, der elektrischen Haushaltsgeräte, der
Beleuchtungstechnik und der Installationstechnik.
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