DE202009010576U1

DE202009010576U1 - Beschichtung für ein Trägerteil

Info

Publication number: DE202009010576U1
Application number: DE200920010576
Authority: DE
Original assignee: PETER LACKE GmbH; PETER-LACKE GmbH
Current assignee: PETER LACKE GmbH; PETER-LACKE GmbH
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-08-05
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2019-08-06

Abstract

Beschichtung (1) für ein Trägerteil (2), insbesondere aus thermoplastischem Werkstoff, unter Verwendung von Pigmenten und/oder löslichen Farbstoffen, mit einer hohen Absorption im sichtbaren Bereich und einer hohen Reflektion in nahen Infrarotbereich, wobei das Trägerteil (2) eine Schaumstruktur aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für ein Trägerteil, insbesondere aus thermoplastischem Werkstoff, unter Verwendung von Pigmenten.
Es ist bekannt, dass sich helle Materialien durch die Sonnenstrahlung langsamer aufheizen als dunkle Materialien und sie wesentlich stärker reflektieren. Dunkle Flächen absorbieren die Sonnenstrahlung und wandeln diese in Wärme um. Das Sonnenlichtspektrum setzt sich aus verschiedenen Strahlungsarten zusammen, die sich durch ihre Wellenlänge unterscheiden. Dabei wird nur ein bestimmter Wellenbereich vom menschlichen Auge wahrgenommen. Dieser Wellenbereich liegt zwischen 380 und 780 nm. Wenn dieser sichtbare Lichtbereich eine Wechselwirkung mit der Materie eingeht, entsteht der Sinneneindruck Farbe. Dabei können Wechselwirkungen wie Reflexion, Streuung, Absorption oder Lumineszenz auftreten. Die ultraviolette und infrarote Strahlung sind die unsichtbaren Anteile des Sonnenspektrums. Während die UV-Strahlung im Bereich 300 bis 380 nm nur einen Anteil von ca. 3% der solaren Strahlung ausmacht, liegt der nahinfrarote Anteil im Wellenbereich > 780 nm bis ca. 50%.
Aus technischen oder dekorativen Gründen werden oft dunkle Oberflächen benötigt, welche dann besonders in geschlossenen Bereichen durch Absorption der Sonnenstrahlung zu einer Aufheizung führt. Beispielhaft sei hier der Autoinnenraum erwähnt, bei dem die Sonnenstrahlung durch die Scheiben, besonders bei sehr schräg gestellten Frontscheiben, auf die Oberfläche des Armaturenbrettes trifft und dabei Oberflächentemperaturen von bis zu 90°C auftreten können. Ursache hierfür ist u. a. die dunkle Farbgebung des Armaturenbrettes die gewählt wird, um eine Spiegelung in der Frontscheibe zu vermeiden. Um die Aufheizung einer Oberfläche zu verringern und dabei trotzdem einen dunklen Farbton beizubehalten, muss die Wechselwirkung mit der Infrarotstrahlung vermieden werden.
Es ist bekannt, dass durch Zusatz von Pigmenten die Infrarotstrahlung reflektiert wird und dadurch eine thermische Erwärmung des Trägermaterials gehemmt wird. In diesem Zusammenhang wird verwiesen auf DE 40 35 062 A1 , DE 10 2007 028 842 A1 , US 2005/0025952 A1 und WO 2009/037905 A1 .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Beschichtung eines Trägermaterials die Abhängigkeit zwischen Farbgebung und Oberfläche zu berücksichtigen und somit die optischen und haptischen Eigenschaften zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine hohe Absorption im sichtbaren Bereich und einer hohen Reflektion im nahen Infrarotbereich gelöst, wobei das Trägerteil eine Schaumstruktur aufweist. Es besteht die Möglichkeit, für die Beschichtung farbige Pigmente und/oder lösliche Farbstoffe, zu verwenden, die im nahen Infrarotbereich transparente Eigenschaften aufweisen. Allerdings ist hier dann das Trägerteil von größter Bedeutung. Dieses muss hoch reflektierende Eigenschaften aufweisen, um die Strahlung im nahen Infrarotbereich, die die Beschichtung durchdringt, zu reflektieren. Eine entsprechende Pigmentierung des Trägerteils ermöglicht die Reflektionen und die für Strahlen transparente Beschichtungsschicht die Optimierung der optischen und haptischen Eigenschaften. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche des Trägerteils mit einer Narbung versehen, die im Fertigungsverfahren von der Werkzeugoberfläche auf das Trägerteil übertragen wird. Diese Narbung kann eine Winkelstellung aufweisen, die dem Einfallswinkel der Sonnenstrahlung bei höchstem Sonnenstand angepaßt ist. Hierdurch wird im Sommer ein besonders hoher Anteil der Sonnenstrahlung im nahen IR reflektiert, während im Winter bei flacheren Einstrahlungswinkel nahezu die gesamte Sonnenenergie zum Aufheizen des Innenraums genutzt wird.
Durch die Schaumstrukturen des Trägerteils kann die Reflektion gesteigert werden. Besonders wirksam sind die Schaumstrukturen, wenn dieses besonders feinzellig sind und mikrozellulare Strukturen bilden. Durch die eingeschlossene Luft entstehen zusätzliche Grenzflächen, an denen die Strahlung durch die Brechungsindex-Unterschiede reflektiert werden kann. Das Reflektionsverhalten wird zusätzlich durch die Oberflächengüte und die Wandstärke der kompakten Randschicht beeinflusst. Die dünne kompakte Randschicht entsteht beim Spritzgiessverfahren durch Abkühlungseffekte an der Werkzeugwandung des Produktionswerkzeuges, wobei die Wandstärke durch unterschiedliches Temperaturniveau der Werkzeugwand beeinflusst werden. Durch eine Werkzeugtemperatur, die im Bereich der Schmelzetemperatur des zum Einsatz gelangten Materials liegt, lässt sich eine besonders hohe Oberflächenqualität mit einer dünnen Hautschicht beim Trägerteil erzielen. Um dieses hohe Temperaturniveau zu erreichen, wird das Werkzeug beispielsweise induktiv oder mit Heißdampf aufgeheizt. Durch die Schaumstruktur entsteht für das Trägerteil eine Reduzierung der Wärmekapazität, so dass zusätzlich weniger Wärme gespeichert wird. Durch die geringere solare Aufheizung entsteht nebenbei ein gewünschter Effekt, da hierbei die Wärmealterung des Materials nach den Arrhenius Gesetz deutlich verbessert wird. Das Arrhenius Gesetzt besagt, dass eine Reduzierung der Bauteiltemperatur um nur 10°C die Anzahl der chemischen Reaktionen in einem Material halbiert. Hierdurch bleiben die Grundeigenschaften des Materials länger erhalten bzw. es müssen weniger teure Stabilisatoren dem Material zugesetzt werden, um die Langzeiteigenschaften zu gewährleisten.
Zur Erhöhung der Steifigkeit des Trägerteils können Verstärkungsstoffe zugefügt werden, z. B. Glasfasern, Glaskugeln oder Glimmer oder Mischungen verschiedener Verstärkungsstoffe.
Zur Verbesserung der Haptik besteht die Möglicheit, das Trägerteil aus einem weichen Werkstoff herzustellen. Bei einer Variante weist das Trägerteil eine Schicht hoher Festigkeit und eine Schicht aus weichem Material auf, wobei die Stärke der Schicht aus weichem Material im Verhältnis zur Stärke der Schicht mit hoher Festigkeit wesentlich kleiner ist, z. B. im Verhältnis 1:2. Die Herstellung eines solchen Trägerteils kann im 2-Komponenten- oder Reaktionsverfahren erfolgen. Bei einer solchen Gestaltung ergibt sich der Vorteil, dass die relativ teuren Spezialpigmente oder löslichen Farbstoffe lediglich der Schicht aus weichem Material zugesetzt werden müssen.
Die erfindungsgemäße Gestaltung kann z. B. im Spritzgiessverfahren oder Extrusionsverfahren erfolgen. Die Verwendung kann bei Kraftfahrzeugen oder für die Verkleidung von Gebäuden erfolgen und ist auf alle Anwendungsfälle übertragbar, bei denen geschäumte Werkstoffe zu einer hohen Reflektion im nahen Infrarotbereich führen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:
1 eine isometrische Darstellung eines geschäumten Trägerteils in Form einer Platte und
2 wie 1, jedoch mit zugefügten Verstärkungsstoffen und geschäumter Weichschicht.
Nach 1 ist auf dem aus thermoplastischen Material bestehenden Trägerteil 2 in Form einer Platte eine Beschichtung 1 in Form einer Lackschicht aufgetragen. Die Beschichtung 1 ist mit farbigen Pigmenten versehen, die im nahen Infrarotbereich transparent sind.
Bei einer Variantenausbildung besitzt das Trägerteil 2 eine Schicht hoher Festigkeit und eine Schicht aus weichem Material 3. Wie in 2 gezeigt, ist die Stärke der Schicht aus weichem Material 3 im Verhältnis zur Stärke der Schicht mit hoher Festigkeit wesentlich kleiner, z. B. im Verhältnis 1:2. Das Trägerteil 2 kamt mit Verstärkungsstoffen 2' versehen sein.

1: Beschichtung in Form einer Lackschicht
2: Trägerteil
2': Verstärkungsstoffe
3: weiches Material des Trägerteils 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4035062 A1 [0004]
- DE 102007028842 A1 [0004]
- US 2005/0025952 A1 [0004]
- WO 2009/037905 A1 [0004]

Claims

Beschichtung (1) für ein Trägerteil (2), insbesondere aus thermoplastischem Werkstoff, unter Verwendung von Pigmenten und/oder löslichen Farbstoffen, mit einer hohen Absorption im sichtbaren Bereich und einer hohen Reflektion in nahen Infrarotbereich, wobei das Trägerteil (2) eine Schaumstruktur aufweist.
Beschichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch farbige Pigmente und/oder löslichen Farbstoffen, die im nahen Infrarotbereich transparente Eigenschaften aufweisen.
Beschichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägerteils mit einer Narbung versehen ist.
Beschichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Narbung eine Winkelstellung aufweist, die dem Einfallswinkel der Sonnenstrahlung bei höchstem Sonnenstand angepaßt ist.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstrukturen des Trägerteils (2) feinzellig sind und mikrozellulare Strukturen aufweisen.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Randschicht des Trägerteils (2) kompakt ausgebildet ist.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägerteil (2) Verstärkungsstoffe (2') zugefügt sind.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (2) aus einem weichen Werkstoff (3) hergestellt ist.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (2) eine Schicht hoher Festigkeit und eine Schicht aus einem weichen Material (3) aufweist.
Beschichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem weichen Material (3) des Trägerteils (2) reflektierende Pigmente und/oder lösliche Farbstoffe, zugesetzt sind.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet dass die Stärke der Schicht aus weichem Material (3) im Verhältnis zur Stärke der Schicht mit hoher Festigkeit wesentlich kleiner ist.
Beschichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Stärke der Schicht aus weichem Material (3) zur Stärke der Schicht mit hoher Festigkeit wie 1:2 verhält.
Beschichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch die Herstellung des Trägerteils (2) im 2-Komponenten- oder Reaktionsverfahren.