DE2854317A1

DE2854317A1 - Verfahren zur herstellung von chromoder edelstahlbeschichteten kunststoff- formteilen

Info

Publication number: DE2854317A1
Application number: DE19782854317
Authority: DE
Inventors: Hiromitu Katou; Minoru Kojima; Nachiko Kurimoto; Tsukio Morikawa; Kouzi Onizawa; Yoshikazu Soshiki; Hiroshi Sugiura; Toshikatsu Togawa
Original assignee: Sakae Riken Kogyo Co Ltd; Dai Nippon Toryo KK; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Sakae Riken Kogyo Co Ltd; Dai Nippon Toryo KK; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1978-05-22
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1979-11-29
Also published as: JPS54152076A; AU522695B2; AU4260678A; GB2022461B; US4180448A; DE2854317B2; GB2022461A

Description

"Verfahren zur Herstellung von chrom- oder edelstahlbeschichteten Kunststoff-Formteilen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff -Formteilen., die metallischen Glanz besitzen und auf der Oberfläche ein. dünne Metallschicht aufweisen.

Das beste Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen von metallischem Aussehen besteht darin, dass man auf die Oberfläche des Formteiles eine Metallschicht aufbringt. Bekannte Verfahren zur Erzeugung einer derartigen Metallschicht sind z.B. die Vakuumbedampfung, das Heissprägen und das Plattieren. Diese bekannten Verfahren bereiten jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Eigenschaften der Produkte und der Verfahrensschritte, so dass sie nicht zufriedenstellend sind.

So können z.B. bei der in der JA-AS 39 912/78 (JA-OS 138 064/75) und der JA-AS 39 913/78 (JA-OS 138 065/75) beschriebenen Vakuumbedampfung nur Metalle mit relativ niedrigem Schmelzpunkt verwendet werden, z.B. Aluminium, Zinn und Antimon. Es ist äusserst

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schwierig, Metalle mit hohem Schmelzpunkt, wie Chrom, einzusetzen. Ausserdem hat die Vakuumbedampfung den Nachteil, dass eine Massenproduktion unmöglich ist. Ferner ist die Härte dieser niedrigschmelzenden Metalle gering und es bilden sich leicht Kratzer. Dies wiederum führt zu einer Verfärbung, Korrosion und Ablösung. Die Vakuumbeschichtung eignet sich somit nicht für die Zwecke der Aussendekoration.

Dass Heissprägen hat den Nachteil, dass die Form bzw. Konfiguration der Kunststoff-Formteile durch die Bearbeitungsbedingungen beschränkt ist.

Die Plattierung, z.B. die galvanische Verchromung, ergibt zwar einen festen Metallüberzug, jedoch sind die Verfahrensschritte kompliziert und es ist eine Nachbehandlung, z.B. eine Abwasseraufbereitung, erforderlich. Dieses Verfahren ist somit aus wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkten nachteilig.

Um diese Mängel zu beheben, ist kürzlich ein Verfahren vorgeschlagen worden, bei dem ein Metallüberzug, z.B. aus Chrom, durch Niedertemperatur-Kathodenzerstäubung erzeugt wird. Während der überzugsbildung oder während der Anwendung bilden sich jedoch leicht Risse in dem Metallüberzug, so dass dessen dekorativer Wert beeinträchtigt wird. Der erzeugte Metallüberzug schält sich auch leicht von der Beschichtung ab. Selbst dieses Verfahren hat daher keine praktische Anwendung gefunden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen bereitzustellen, bei dem auf die Kunststoff-Formteile durch Niedertemperatur-Kathodenzerstäubung (Sputtern) ein Chrom- oder Edelstahlüberzug von gutem metallischem Glanz (vergleichbar oder überlegen dem bei der Galvanisierung erzielbaren metallischen Glanz) erzeugt wird, wobei die vorstehend genannten Probleme der Rissbildung und Abschälung des Überzuges vermieden werden.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von chrom- oder edelstahlbeschichteten Kunststoff-Formteilen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man a) auf die Oberfläche eines Kunststoff-Formteiles eine UV-härtbare Acrylharz-Grundiermasse aufbringt und das beschichtete Formteil mit UV-Strahlung unter Bildung einer Grundschicht bestrahlt, b) auf der Oberfläche der Grundschicht durch Kathodenzerstäubung bei einem

—5 —3

Vakuum von 6x10 bis 1x10 Torr, einem Argondruck von

1 χ 10 bis 5 χ 10 Torr, einer Spannung von 200 bis 600 V

2 und einer Stromdichte von 0,2 bis 5 A/dm eine Chrom- oder Edelstahlschicht erzeugt, und c) auf die Oberfläche der Chrom- oder Edelstahlschicht eine Schutzüberzugsmasse aufbringt, die ein Acrylpolyol mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 200 und einer Säurezahl von 1 bis 12 sowie ein nichtgilbendes Polyisocyanat als Hauptkomponenten enthält, und die Schutzüberzugsmasse unter Bildung einer Schutzschicht aushärtet.

In der Zeichnung (Fig. 1) ist die Beziehung zwischen der Vakuumgüte und dem Argondruck bei der Bildung der Metallschicht aus Chrom oder Edelstahl durch Kathodenzerstäubung dargestellt. Hierbei gibt der Bereich A den Bereich an, in dem eine ausgezeichnete, praktisch rissfreie Metallschicht erhalten wird.

Im folgenden v/erden bevorzugte Ausführungformen des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert:

Stufe a

Falls man im Verfahren der Erfindung ein Kunststoff-Formteil verwendet, dessen Material einen zu grossen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, so bilden sich bei der Erzeugung der Metallschicht oder während der Anwendung oft Risse. Vorzugsweise sollte daher der Wärmeausdehnungskoeffizient klein sein. Aus praktischen Gesichtspunkten ist ein Wärmeausdehnungskoeffizient

—5 von weniger als 20 χ 10 cm/cm/°C bevorzugt.

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Besonders bevorzugte Materialien zur Herstellung des Kunststoff-Formteiles sind Acrylnitril-Butadien-Styröl-Copolymere (im folgenden: "ABS") , Acrylnitril-Styrol-Copolymere (im folgenden: "AS"), Polyamidharze, Polyäthylenterephthalatharze, Nonylharze und Polyphenylenoxide. Kunststoff-Formteile, die mit einem derartigen Copolymeren oder Harz beschichtet oder laminiert sind, sind ebenfalls bevorzugte Materialien.

Die erfindungsgemäss verwendete UV-härtbare Acrylharz-Grundiermasse enthält als Hauptkomponenten (a) eine polymerisierbare Acrylharzkomponente, (b) eine polymerisierbare Lösungsmittelkomponente und/oder (c) eine nicht-polymerisierbare Lösungsmittelkomponente sowie (d) eine Photosensibilisatorkomponente (Photopolymerisationsinitiatorkomponente).

Geeignete polymerisierbare Acrylharzkomponenten sind z.B. PoIymethylmethacrylat, relativ nieder-molekulare Verbindungen (Oligomere), die im Molekül mindestens zwei polymerisierbare Vinylgruppen aufweisen, z.B. Oligomere der folgenden Strukturformeln (I), (II), (III) und (IV), die z.B. in den JA-ASn 26 300/74 und 35 073/74 beschrieben sind:

und

R"

CH₀ = CCOA(R'AOCRCOA) R¹AOCC = CH₀ 2 η *ί

R" ^- R"

I ·

= CCO(AR"" CO) AR¹ - AOCC = CH,

R" t

R"

CH = CCOAR¹AOCRCO(AR¹¹¹¹CO)_nAR¹-AOCC =

(II),

(Ill)

CII

R" OX

I I

C-COOCH CHCH 0OCRCO(OR¹OOCRCo) 2 2 ⁿ

OX R" ι ι

-OCfLXHCH-OC-C = CH,

2 2

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(IV)

Hierbei bedeutet A-O- oder -NH-, mit der Massgabe, daß mindestens ein Rest A -NH- ist, während R einen zweiwertigen Kohlenwasserstoff rest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, R¹ einen zweiwertigen gesättigen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet, R" H oder CH- ist, R"" einen zweiwertigen gesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt, X H oder R°-CO- bedeutet, wobei R° ein Wasserstoffatom, ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen oder -NHR ist, und η eine ganze Zahl von 0 bis 14 bedeutet;

polyestermodifizierte Acrylharze, z.B. ungesättigte Gruppen enthaltende polyestermodifizierte Acrylharze, wie sie z.B. in der JA-OS 27 523/74 beschrieben sind und die dadurch hergestellt werden, dass man eine oC,ß-äthylenisch ungesättigte Dicarbonsäure, wie Fumarsäure, einer Additionsreaktion mit Epichlorhydrin unterwirft, das Reaktionsprodukt mit einem Polycarbonsäureanhydrid, wie Phthalsäureanhydrid, verestert und den erhaltenen Ester einer Additionsreaktion mit einem epoxygruppenhaltigen Vinylmonomer, wie Glycidylmethacrylat, unterwirft;

epoxymodifizierte Acrylharze, z.B. die in der JA-OS 82 742/74 beschriebenen Oligomeren, die dadurch hergestellt werden, dass man ein hydroxylgruppenhaltiges Vinylmonomer mit einem gesättigten Polycarbonsäureanhydrid umsetzt und die erhaltene Verbindung mit einer Polyepoxyverbindung umsetzt;

Produkte, die durch Umsetzen eines Epoxyharz-Prepolymers mit Acrylsäure oder dgl. erhalten werden und z.B. in der JA-AS 19 038/69 beschrieben sind*

Gemische aus zwei oder mehreren der vorstehend genannten polymerisierbaren Harzkomponenten sowie andere polymerisierbare Kunstharzkomponenten, die bisher in UV-härtbaren Acrylharz-Anstrichmitteln verwendet wurden.

mm O —

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Erfindungsgemäss geeignete polymerisierbare Lösungsmittelkomponenten sind z.B. Acryloyl- oder Methacryloylgruppenhaltige Verbindungen, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat, Äthylmethacrylat, 2-Äthylhexylacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, Ä'thylenglykoldiacrylat, Äthylenglykoldimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat und Trimethylolpropantrimethacrylat, aromatische Monovinylverbindungen, wie Styrol, Vinyltoluol und cG -Methylstyrol, Acrylnitril, Vinylacetat, Acrylamid und Diacetonacrylamid.

Erfindungsgemäss geeignete nicht polymerisierbare Lösungsmittelkomponenten sind z.B. Xylol, Toluol, Methylethylketon, Aceton, Methanol und Äthanol.

Unter "Photosensibilisator" wird ein Mittel verstanden, das bei der Bestrahlung mit aktinischer UV-Strahlung Radikale erzeugt, die als polymerisationsinitiierende Keime eine Polymerisation hervorrufen. Beispiele für geeignete Photosensibilisatorkomponenten sind Benzoin, Benzoinmethyläther, Benzoinisopropyläther, Anthrachinon, Naphthochinon, Chloranthrachinon, Tetramethylthiuramdisulfid, Diphenyldisulfid, Benzoylperoxid, Azobisisobutyronitril, .2,2'-Azobispropandiacetyl, Acetophenon, Benzophenon und Dithiocarbamat.

Die erfindungsgemäss verwendete UV-härtbare Acrylharz-Grundiermasse kann gegebenenfalls weitere Additive enthalten, z.B. Polymerisationsinhibitoren und Nivelliermittel.

Vorzugsweise werden die polymerisierbare Kunstharzkomponente, die Lösungsmittelkomponente (polymerisierbares Lösungsmittel und/oder nicht polymerisierbares Lösungsmittel) und die Photosensibilisatorkomponente in einem Gewichtsverhältnis von 100 : 10 bis 200 : 1 bis 20 vermischt.

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Die UV-härtbare Acrylharz-Grundiermasse wird auf die entfettete Oberfläche des Kunststoff-Formteiles nach üblichen Methoden aufgebracht, z.B. durch Streich-, Sprüh-, Tauch-, Vorhangoder Walzenbeschichtung. Der Überzug wird dann durch Bestrahlen mit UV-Strahlung, z.B. aus einer Niederdruck- oder Hochdruck-Quecksilberlampe, einer Kohlebogenlampe oder Xenonlampe, gehärtet.

Die Trockenschichtdicke der Schicht aus der UV-härtbaren Acrylharz-Grundiermasse beträgt vorzugsweise etwa 10 bis 50 μπι.

Um eine Rissbildung in der auf der Grundschicht erzeugten Metallschicht zu vermeiden, liegt die Härte der Grundschicht vorzugsweise nicht unterhalb HB, insbesondere nicht unterhalb F,bestimmt nach der Norm JIS D-0202.

Die Verwendung einer speziellen UV-härtbaren Acrylharz-Grundiermasse im Verfahren der Erfindung hat den Grund, dass der Überzug bei niedriger Temperatur mit geringem Energieaufwand getrocknet werden kann, keine Beeinträchtigung oder Schädigung des Kunststoff-Formteiles austritt, die Oberfläche des Kunststoff-Formteiles geglättet wird und eine gute Haftung zwischen dem Kunststoff-Formteil und der Metallschicht erhalten wird.

Stufe b

Auf der Oberfläche der Grundschicht wird dann durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) eine Metallschicht aus Chrom oder Edelstahl erzeugt. Diese Verfahrensweise wird im folgenden näher erläutert, jedoch körinen auch Abwandlungen dieses nur beispielhaft genannten Verfahrens angewandt werden.

Es kann z.B. eine Gleichstrom-Zweielektroden-Magnetron-Kathodenzerstäubungsvorrichtung verwendet werden. In dieser Vorrichtung

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wird Chrom oder Edelstahl als Kathodentarget verwendet und Argongas ist in einer Glocke eingeschlossen, die auf

6 χ 10 bis 1x10 Torr, vorzugsweise 8x10 bis

—4 3 χ 10 Torr, evakuiert ist, so dass der Argondruck

—4 —3 —4

1x10 bis 5 χ 10 Torr, vorzugsweise 3 χ 10 Torr, beträgt. Die Entladung erfolgt zwischen zwei Elektroden bei einer Spannung von 200 bis 600 V, vorzugsweise 400 bis 600 V.,

2 und einer Kathodenstromdichte von 0,2 bis 5 A/dm , vorzugs-

2 weise 1,5 bis 2,0 A/dm .

Die durch die Entladung erzeugten Argonionen prallen gegen das Chrom- oder Edelstahl-Kathodentarget und setzen dort Metallatome von Chrom oder Edelstahl frei. Die Metallatome bewegen sich geradlinig in dem Glockengefäss und gelangen zur Oberfläche der Grundschicht. Dort kondensieren sie unter Bildung einer Metallschicht.

Erfindungsgemäss wird eine gute Kathodenzerstäubung erreicht, wenn die Spannung zwischen den beiden Elektroden bei 200 bis 600 V gehalten wird. Bei einer Spannung unterhalb 200 V erfolgt keine kathodische Zerstäubung, selbst wenn eine Entladung durchgeführt wird. Spannungen oberhalb 600 V bringen verschiedene technische Schwierigkeiten und Nachteile mit sich.

Erfindungsgemäss wird die Stromdichte auf 0,2 bis 5 A/dm einge-

stellt. Bei Stromdichten unterhalb 0,2 A/dm erfolgt keine Kathoden-

2 zerstäubung, während sich bei Stromdichten oberhalb 5 A/dm die Temperatur erhöht und das Kunststoff-Formteil verformt oder Risse in der Metallschicht bilden, so dass keine guten Ergebnisse erzielt werden.

-5 -3

Beim Einhalten eines Vakuums von 6x10 bis 1x10 Torr

-4 -3

und einem Argondruck von 1x10 bis 5x10 Torr lässt sich eine Metallschicht praktisch ohne Rissbildung erzeugen. Bei

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einem Vakuum oder Argondruck ausserhalb dieser Bereiche kommt es zu keiner Kathodenzerstäubung und selbst bei Bildung eines Metallfilmes entstehen leicht Risse.

Die Dicke der Metallschicht beträgt gewöhnlich 300 bis 2000 A ,

vorzugsweise 350 bis 500 A . Bei zu geringer Dicke der Metallschicht lässt sich kein guter metallischer Glanz erzielen.

Im Verfahren der Erfindung werden Austenit-Edelstähle, wie SUS 305, SUS 309, SUS 310, SUS 316, SUS 317, SUS 321 und SUS 347,

vorzugsweise verwendet.

Stufe c

In der anschliessenden Stufe c wird auf die Oberfläche der Metallschicht eine Überzugsmasse aufgebracht, die als Hauptkomponenten ein Acrylpolyol mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 200 und einer Säurezahl von 1 bis 12 sowie ein nichtgilbendes Polyisocyanat enthält, worauf man zu einer Schutzschicht aushärtet.

Erfindungsgemäss wird eine Schutzüberzugsmasse verwendet, die als Hauptkomponenten ein ■ Acrylpolyol und ein nichtgilbendes Polyisocyanat enthält. Im Verfahren der Erfindung ist es unabdingbar, ein Acrylpolyol zu verwenden, das ein Hydroxylzahl von etwa 10 bis 200, vorzugsweise etwa 40 bis 100, und eine Säurezahl von etwa 1 bis 12 aufweist. Innerhalb dieser Bereiche erhält man einen überzug mit guter Haftung auf der Metallschicht und guter Wetterbeständigkeit. Bei einer Hydroxylzahl unterhalb etwa 10 ist die Lösungsmittelbeständxgkeit des Überzuges nicht zufriedenstellend. Andererseits bilden sich bei Hydroxylzahlen oberhalb etwa 200 leicht Risse in dem Überzug und ausserdem ist dies aus wirtschaftlichen Gründen nicht bevorzugt, da eine grosse Polyisocyanatmenge verwendet werden muss.

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Falls die Säurezahl kleiner als etwa 1 ist, ist die Haftung auf der Metallschicht gering und bei starker Trocknung kann es leicht zu einem Gilben kommen, so dass keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden. Bei Säurezahlen oberhalb etwa 12 bilden sich in dem Überzug leicht Risse oder Pinholes und die Wetterbeständigkeit wird beeinträchtigt, so dass zu hohe Säurezahlen nicht bevorzugt sind.

Vorzugsweise beträgt das Äquivalentverhältnis (OH/NCO) der OH-Gruppen des Acrylpolyols zu den NCO-Gruppen des Polyisocyanate 0,6 bis 1,2. Innerhalb dieses Bereiches erfolgt eine wirksame Vernetzung und man erhält einen Überzug mit ausgezeichneter Wetterfestigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit, Wasserbeständigkeit und Abriebfestigkeit.

Spezielle Beispiele für erfindungsgemäss verwendbare Acrylpolyolkomponenten sind Copolymere aus mindestens zwei Monomeren aus der Reihe der Ester von oC/B-un ge satt ig ten Carbonsäuren, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Äthylacrylat, & thy lmethacrylat, 2-Äthylhexylacrylat und 2-Äthylhexylmethacrylat, einbasischen Säuren mit einer 7"C= C έ. -Bindung, wie Acrylsäure, Methacrylsäure und Itaconsäure, mehrbasischen Säuren mit einer 7C = C<Bindung, wie Itaconsäure und Fumarsäure, Verbindungen mit einer 7 C = C< -Bindung und einer Hydroxylgruppe, wie 2-Hydroxyäthylacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, Äthylenglykolmonoacrylat und Äthylenglykolmonomethacrylat, Verbindungen mit > C = C< und

- C - C - Bindungen, wie Glycidylacrylat und Glycidylmethacrylat, 0

Verbindungen mit einer 7C = C<-Bindung und einer H-N CO-Gruppe, wie Acrylamid und Methacrylamid, sowie Styrol, Methylstyrol und Vinyltoluol.

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Erfindungsgemäss verwendbare ηichtgiIbende Polyisocyanatkomponenten sind z.B. 1 ,6-Hexsmethylendiisocyanat, Isophorondiisccyanat, Xyloldiisocyanat, 2,2,4-Triniethylhexamethylendiisocyanat, Lysindiisocyanat und Dicyclohexylmethandxisocyanat.

Die erfindungsgemäss verwendete Schutzüberzugsmasse enthält neben den genannten Hauptkomponenten eine Lösungsmittelkomponente, wie Xylol oder Butylacetat, und verschiedene Additive. Ausserdem kann der Schutzüberzugmasse gegebenenfalls ein Modifikator, z.B. ein Cellulosederivat, Epoxyharz, Polyesterharz oder Aminharz, zugesetzt werden.

Die Schutzüberzugsmasse wird nach bekannten Methoden aufgetragen, z.B. durch Streich-, Sprüh-, Tauch-, Vorhang- oder Walzenbeschiähtiang; Die aufgetragene Masse wird bei Normal temperatur oder beschleunigt bei etwa 50 bis 80⁰C getrocknet. Die Trockenschichtdicke der Schutzschicht beträgt vorzugsweise etwa 10 bis 30 μπι.

Bei Durchführung der vorstehend genannten Stufen (a), (b) und (c) erhält man ein Formteil von ausgezeichnetem metallischem Glanz, das in der Oberflächenschicht einen Metallfilm aufweist.

Das Verfahren der Erfindung hat folgende Vorteile: Es werden keine Chemikalien verwendet, die eine Umweltverschmutzung verursachen, z.B. Chromsäure, wie dies bei galvanischen Verfahren der Fall ist. Ferner sind keine grossen Wassermengen erforderlich, so dass keine Abwasserbehandlung durchgeführt werden muss. Es wird eine Metallschicht mit einem Glanz erhalten, der dem bei der galvanischen Abscheidung erzielten Glanz vergleichbar oder überlegen ist. Ausserdem bilden sich in der erfindungsgemäss erzeugten Metallschicht praktisch keine Risse und es wird.ein Gegenstand von ausgezeichneter Wetterfestigkeit und Abriebfestigkeit erhalten.

Das Verfahren der Erfindung lässt sich daher breit in verschiedenen Anwendungsbereichen einsetzen, wobei insbesondere

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bei der dekorativen Aussenbehandlung von Automobilen ausgezeichnete Ergebnisse erzielt werden.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile beziehen
sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Ein Formteil aus einem ABS-Harz, das mit 1,1,2-Trichlor-i,2,2-trifluoräthan (Lösungsmittel) entfettet worden ist, wird
mit einer Grundiermasse der folgenden Zusammensetzung sprühbeschichtet:

Zusammensetzung der Grundiermasse:

Epoxymodifiziertes Acrylharz 50 Teile

(Diabeam K-6105A von der Mitsubishi Rayon K.K.)

Polyestermodifiziertes Acrylharz 50 Teile

(Diabeam K-4116 von der Mitsubishi Rayon K.K.)

Methylmethacrylat 40 Teile

Xylol 60 Teile

2-Äthoxyacetophenon 2 Teile

Nivelliermittel (Polyoxyalkylen-

siliconcopolymer) 1 Teil

Nach 10-minütigem Abbinden bei Raumtemperatur bestrahlt man
die beschichtete Oberfläche 60 Sekunden mit UV-Strahlung aus einer 5 kW-Hochdruck-Quecksilberlampe, wobei sich eine Grundschicht mit einer Bleistifthärte von F und einer Dicke von
15 μπι bildet.

Unter Verwendung einer Gleichstrom-Zweielektroden-Magnetron-Kathodenzerstäubungsvorrichtung wird dann unter den folgenden

Bedingungen eine Chromschicht von 500 A Dicke erzeugt:

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KathodenZerstäubungsbedingungen:

Vakuum :	8	χ 10 Torr	A/dm
Argondruck :	5	-4 χ 10 Torr	80 Sekunden
Spannung :	500 V
Stromdichte :	2
Entladungszeit :

Auf die erhaltene Metallschicht wird dann eine Schutzüberzugsmasse der folgenden Zusammensetzung durch Sprühen aufgebracht:

Zusammensetzung der Schutzüberzugsmasse:

Kunstharzlösung (Gehalt an nicht- 100 Teile flüchtigen Komponenten = 50 Gew.-%;
Viskosität = S-W) eines Acrylpolyols
mit einer Hydroxylzahl von 50, einer
Säurezahl von 3,0 und einer Einfriertemperatur von 80⁰C

Desmodur N-75(Biuret von Hexamethylen- 15 Teile diisocyanat von Bayer)

Xylol 50 Teile

Butylacetat 30 Teile

■ Äthylenglykolmonoäthylätheracetat 20 Teile

Nach 10-minütigem Abbinden bei Raumtemperatur wird die beschichtete Oberfläche 30 Minuten bei 6 0⁰C getrocknet, wobei eine Schutzschicht von 20 μΐη Dicke entsteht.

Das erhaltene Kunststoff-Formteil weist einen Glanz auf, der dem bei der galvanischen Beschichtung erzielbaren Glanz vergleichbar oder überlegen ist. Nach der beschleunigten Trocknung lässt man das Kunststoff-Formteil 7 Tage bei Raumtemperatur stehen und untersucht dann verschiedene Eigenschaften. Die
Ergebnisse sind Tabelle I genannt.

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Beispiel 2

Gemäss Beispiel 1 wird auf einem Formteil aus einem ABS-Harz eine Grundschicht gebildet, worauf man auf der Oberfläche der Grundschicht unter folgenden Kathodenzerstäubungsbedingungen mit Hilfe einer Gleichstrom-Zweielektroden-Magnetron-Kathodenzerstäubungsvorrichtung eine Metallschicht aus Edelstahl
SUS 310S (0,08 % C, 1,50 % Si, 2,00 % Mn, 0,04 % P, 0,03 % S, 20,00 % Ni, 25,00 % Cr und 51,35 % Fe) mit einer-Dicke von

A erzeugt.
Kathodenzerstäubungsbedingungen:

Vakuum :	1 χ 10 ⁴ Torr
Argondruck :	5 χ 10~ Torr
Spannung :	200 V
Stromdichte :	2 A/dm²
Entladungszeit:	80 Sekunden

Auf die Oberfläche der erzeugten Metallschicht wird dann durch Sprühen eine Schutzüberzugsmasse der folgenden Zusammensetzung aufgebracht:

Zusammensetzung der Schutzüberzugsmasse:

Kunstharzlösung (Gehalt an nicht- 100 Teile

flüchtigen Komponenten =50 Gew.-%; Viskosität = S-W) eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 100, einer Säurezahl von 6,0, einem mittleren Molekulargewicht von 15 000 und einer Einfriertemperatür von 70⁰C

Desmodur N-75 25 Teile

Xylol 60 Teile

Butylacetat 30 Teile

Äthylenglykolmonoäthylätheracetat 30 Teile

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Nach 1 0-minütigem Abbinden bei Raumtemperatur wird die beschichtete Oberfläche 30 Minuten bei 60⁰C getrocknet, wobei eine Schutzschicht von 18 μΐπ Dicke entsteht.

Das erhaltene Kunststoff-Formteil weist einen Glanz auf, der dem bei der galvanischen Beschichtung erzielbaren Glanz vergleichbar oder überlegen ist.

Nach der beschleunigten Trocknung lässt man das Kunststoff-Formteil 7 Tage bei Raumtemperatur stehen und untersucht dann verschiedene Eigenschaften. Die Ergebnisse sind in Tabelle I genannt.

Beispiel 3

Auf der Oberfläche eines Formteiles aus einem ABS-Harz werden gemäss Beispiel 1 eine Grundschicht und eine Chromschicht erzeugt. Hierauf trägt man auf die Metallschicht durch Sprühen eine Schutzüberzugsmasse der folgenden Zusammensetzung auf:

Zusammensetzung der Schutzüberzugsmasse:

Kunstharzlösung {Gehalt an nicht- 1 00 Teile

flüchtigen Komponenten = 50 Gew.-%; Viskosität = S-W) eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 50, einer Säurezahl von 10,0 und einer Einfriertemperatur von 80⁰C

Desmodur N-75 15 Teile

Xylol 50 Teile

Butylacetat 30 Teile

Äthylenglykolmonoäthylätheracetat 20 Teile

Nach 10-minütigem Abbinden bei Raumtemperatur wird die beschichtete Oberfläche 30 Minuten bei 60⁰C getrocknet, wobei eine Schutzschicht von 17 μια Dicke entsteht.

- 18 L

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Das erhaltene Kunststoff-Formteil weist einen Glanz auf/ der dem bei der galvanischen Beschichtung erzielbaren Glanz vergleichbar oder überlegen ist.

Nach der beschleunigten Trocknung lässt man das Kunststoff-Formteil 7 Tage bei Raumtemperatur stehen und prüft dann verschiedene Eigenschaften. Die Ergebnisse sind in Tabelle I genannt.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Kunststoff-Formteil wird wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch wird die Grundiermasse 45 Sekunden mit UV-Strahlung aus einer 5 kW-Hochdruck-Quecksilberlampe bestrahlt, wobei eine Grundschicht mit einer Bleistifthärte von B und einer Dicke von 16 μια entsteht. Bei der Prüfung verschiedener Eigenschaften werden die in Tabelle I genannten Ergebnisse erzielt.

Wie aus Tabelle I ersichtlich ist, bilden sich im Vergleichsbeispiel 1, in dem die Bleistifthärte der Grundschicht B beträgt, im Wärmebeständigkeitstest nach 1 Stunde Risse, während in Beispiel 1, in dem die Bleistifthärte der Grundschicht F beträgt, selbst nach 24 Stunden keine Risse auftreten. Dies bedeutet, dass eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit erzielt wurde.

Vergleichsbeispiel 2

Ein Kunststoff-Formteil wird gemäss Beispiel 1 hergestellt, jedoch wird eine Schutzschicht von 18 μΐη Dicke unter Verwendung der folgenden Schutzüberzugsmasse gebildet:

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Zusammensetzung der Schutzüberzugsmasse:

Kunstharzlösung (Gehalt an nicht- 100 Teile

flüchtigen Komponenten = 70 Gew.-%; Viskosität = S-W) eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 50, einer Säurezahl von 13,1, einem mittleren Molekulargewicht von 20000 und einer Einfriertemperatur von 66⁰C

Desmodur N-75 15 Teile

Xylol 50 Teile

Butylacetät 30 Teile

Äthylenglykolmonoäthylätheracetat 20 Teile

Bei der Prüfung verschiedener Eigenschaften des erhaltenen Kunststoff-Formteiles werden die;in Tabelle I genannten Ergebnisse erzielt. Wie aus Tabelle I hervorgeht, ist in Vergleichsbeispiel 2, in dem das Acrylpolyol eine Säurezahl von mehr als 12 aufweist, die Wetterbeständigkeit äusserst schlecht, während in den Beispielen, in denen Acrylpolyole mit einer Säurezahl unterhalb 12 verwendet werden, keine Trübung erfolgt, was auf eine ausgezeichnete Wetterfestigkeit hinweist.

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Tabelle I

Geprüfte Eigenschaften
2)

Vergleichs-Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 beispiel 1

Bleistifthälfte

Wetterbeständigkeit'
Stunden
Stunden

Feuchtigkeitsbeständigkeit
Stunden
Stunden

Wasserfestigkeit'
Stunden
Stunden

3)

5)

Wärmebeständigkeit

Stunde
Stunden

Spühsalzbeständig-

keit⁷>

Stunden

6)

Stunden

Abriebfestigkeit'
10000 χ
50000 χ

8)

unverändert unverändert unverändert unverändert unverändert unverändert unverändert unverändert

unverändert unverändert unverändert unverändert

unverändert unverändert unverändert Risse unverändert unverändert unverändert

unverändert unverändert unverändert unverändert

Vergleichsbeispiel 2

unverändert Trübung

unverändert unverändert

Bekanntes Produkt 1)

Trübung und Abschälen

Risse

Trübung und Abschälen

freiliegendes Substrat

Anmerkung

1) Formteil mit einer Grundschicht aus einem Äcryllack, die auf der Oberfläche eines Formteiles aus einem ABS-Harz gebildet wurde, einer Aluminiumschicht, die durch Vakuumbedampfung auf der Grundschicht erzeugt wurde, und einer Schutzschicht aus einem Äcryllack, die auf der Metallschicht gebildet wurde.

2) Bestimmt nach der Norm JIS D-0202.

3) Der Oberflächenzustand wird nach der Exposition in einem Sonnenlicht-Bewitterungsapparat untersucht.

4) Der Oberflächenzustand wird nach dem Stehenlassen in einer Atmosphäre, die bei 40⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 95 % gehalten wird, untersucht.

5) Der Oberflächenzustand wird nach dem Eintauchen in Industriewasser von 40⁰C untersucht.

6) Der Oberflächenzustand wird nach dem Stehenlassen in einem bei 80⁰C gehaltenen Thermostattank untersucht.

7) Bestimmt nach der Norm JIS Z-2371-1955.

8) Der Oberflächenzustand wird nach dem Test unter Verwendung eines reziproken Abriebprüfgerätes mit einer Kontaktoberfläche, die aus Leinen besteht, unter einer Belastung von 1 kg untersucht.

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Claims

SIEBERTSTRASSE 4 · 80OO MÖNCHEN 86 · PHONE: (O89) 474O75 CABLE: BENZOLPATENT MÜNCHEN -TELEX 5-29453VOPAT D

^u-^z'^{: M 955} 15. DEZ. 1978

Case: OP 78139-03

Mitsubishi Jidosha Kogyo K. K., Tokyo, Japan Sakae Riken Kogyo Co., Ltd., Nakashima-gun, Japan Dai Nippon Toryo Co., Ltd., Osaka, Japan

"Verfahren zur Herstellung von chrom- oder edelstahlbeschichteten Kunststoff-Formteilen"

Priorität: 22.5.1978, Japan, Nr. 61 194/78

PATENTANSPRÜCHE

Ai Verfahren zur Herstellung von chrom- oder edelstahlbe-

schichteten Kunststoff-Formteilen, dadurch gekennzeichnet, dass man

a) auf die Oberfläche eines Kunststoff-Formteiles eine UV-härtbare Acrylharz-Grundiermasse aufbringt und die beschichtete Oberfläche zur Bildung einer Grundschicht mit UV-Strahlen bestrahlt,

b) auf der Grundschicht durch Kathodenzerstäubung bei einem

-5 -3

Vakuum von 6x10 bis 1x10 Torr, einem Argondruck von

-4 -3

1 χ 10 bis 5x10 Torr, einer Spannung von 200 bis 600 V

und einer Stromdichte von 0,2 bis 5 A/dm eine Chrom- oder

Edelstahlschicht erzeugt, und

ORIGINAL INSPECTED

c) auf die Metallschicht eine Schutzüberzugsmasse aufbringt, die ein Acrylpolyol mit einer Hydroxylzahl von 10 bis 200 und einer Säurezahl von 1 bis 12 sowie ein nichtgilbendes Polyisocyanat als Hauptkomponenten enthält, und den Überzug zu einer Schutzschicht aushärtet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Grundschicht eine Härte von nicht weniger als HB (bestimmt nach der Norm JIS D-0202) aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Kathodenzerstäubung erzeugte

Chrom- oder Edelstahlschicht eine Dicke von 300 bis 2000 A aufweist.
4♦ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzüberzugsmasse das Acrylpolyol und das nichtgilbende Polyisocyanat in solchen Mengen enhält, dass das Äquivalentverhältnis (OH/NCO) der OH-Gruppen des Acrylpolyols zu den NCO-Gruppen des nichtgilbenden Polyisocyanats 0,6 bis 1,2 beträgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kunststoff-Formteiles weniger als 20 χ 10~ cm/cm/°C beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Kunststoff-Formteil aus einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer oder einem Acrylnitril-Styrol-Copolymer besteht.
7. Chrom- oder edelstahlbeschichtete Kunststoff-Formteile, herstellbar nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 6.

SO9848/0499 - 3 -