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Formkörper aus thermoelastischen Kunststoffen mit
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strukturierter Oberfläche Craquelierte Silikatgläser finden vor allem
wegen des ästhetischen Effekts in der Beleuchtungstechnik, aber auch sonst Anwendung.
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Die herstellung von "organischen Gläsern" mit Craquelé-Effekt nach
dem Vorbild der Silikatgläser ist bisher nicht in technisch befriedigender Weise
gelungen.
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Offenbar ist bei Verwendung einschichti.ger organischer Gläser ein
solcher Effekt in technisch reproduzierbarer Weise nicht zu erzielen, aber auch
für Mehrschichtsysteme ist kein reproduzierbares Verfahren zur Herstellung oberflächlich
craquelierten Materials bekannt, das einen Vergleich mit craqueliertem Silikatglas
aushalten würde Die Kunststoffindustrie hat zwar eine große Vielfalt von Mehrschichtsystemen
zur Verfugung gestellt, jedoch mit völlig anderen Zielsetzungen, so daß auch von
dieser Entwicklung kein Impuls zur Lösung der Aufgabe ausgegangen ist.
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Es wurde nun gefunden, daß man Formkörper aus beschichtetem thermoelastisch
verformbaren Kunststoffen mit oberflächlichem
Craquel'e Effekt durch
thermische Anformung eines llalbzeugs herstellen kann, das aus einem Eunststoff-Kermnaterial
durch Beschichtung mit einem anderen Kunststoff mit einer bei Erwärmung geringeren
Reißdehnung als der des Kermnaterials gewonnen worden war.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung stellen Formkörper
mit oberflächlichem Craquelé-Effekt dar, die eine kratzfest beschichtete Oberfläche
aufweisen. Zu ihrer Herstellung wird das Kunststoff-Kernmaterial mit einem anderen
härtbaren Kunststoff beschichtet, der nach entsprechender Härtung eine bei Erwärmung
geringere Reißdehnung und eine größere Oberflächenhärte besitzt als das Kunststoff-Kernmaterial.
Die Beschichtung kann in an sich bekannter Weise erfolgen.CVgl.
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Ullmanns Encyclopädie der Technischen Chemie, 4. Auflage, Band 15,
S. 343 - 353, Verlag Chemie, 197&) Als Kunststoff-Kernmaterialien eignen sich
im Prinzip alle thermoelastisch umformbaren Kunststoffe. Besonders genannt seien
(Meth)acrylate, sowie Polycarbonat, Polystyrol, Polyvinylchlorid.
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Definitionsgemäß ist zu fordern, daß das Kunststoff-Material, mit
dem die Beschichtung ausgeführt wird, eine bei Erwärmung geringeeteißdehnung besitzt
als das Kernmaterial. Diese Materialeigenschaft ist im allgemeinen bekannt; sie
läßt sich gegebenenfalls ohne besonderen Aufwand ermitteln. (Reißfestigkeit nach
DIN 53455) Allgemein kann gelten, daß als Beschichtungsmaterial Kunststoffe mit
einem gewissen Vernetzungsgrad infrage kommen.
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Besonders geeignet sind in der Regel die zur Kratzfestbeschichtung
verwendbaren Kunststoffe. Eine Klasse derartiger zur Beschichtung geeigneter Kunststoffe
stellen bestimmte, polymerisationsfähige Oganosiliciumverbindungen dar (vgl. Soc.
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Plast. Eng. Tech. Pap. 1977, 23, 12 - 44).
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Weiter eignen sich eine Fülle nicht siliciumhaltiger Polymerisate
als Beschichtungsmaterial im Sinne der vorliegenden Erfindung, u.a. aus der Gruppe
der vernetzten Vinylpolymere, (Meth)acrylate, Polycarbonate, Polyurethane, Fluorolefincopolymeren,
sowie Mischpolymerisate und Polymerisatgemische.
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Ferner kann das Kunststoff-Kernmaterial vor der Beschichtung in an
sich bekannter Weise mit einer Kunststoffgrundierung (Primer) versehen werden, bevor
die Beschichtung mit dem Kunststoff durchgeführt wird, der eine bei Erwärmung geringere
Reißdehnung besitzt als das Kernmaterial. Solche Grundierungen sind beispielsweise
aus der Kratzfestbeschichtung von Kunststoffen bekannt. Das erfindungsgemäße Verfahren
muß nicht zuletzt deshalb als überraschend betrachtet werden, weil für den Fachmann
feststand, daß sich Mehrschichtsysteme vom Typ der kratzfestbeschichteten Kunststoffe
nicht für eine anschließende Umformung eignen.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Anlehnung an
die gebräuchlichen Beschichtungs- und Umformungsverfahren durchgeführt werden. Dabei
seien zwei mögliche Varianten besonders genannt: 1) Farbloses Kernmaterial, das
mit einem farblosen Kunststoff
beschichtet worden war, der eine
bei Erwärmung geringere Reißdehnung besitzt als das Kernmaterial, wird nach dem
Erwärmen auf zweckmäßige Umfonntemperatur umgeformt.
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Für PLEXIGLASR sind dies beispielsweise Temperaturen zwischen 145
und 165°C. Die Umformung kann mit gebräuchlichen Werkzeugen in an für sich bekannter
Weise vorgenommen werden (Werkstatt-Mitteilung Nr. 2, Röhm GmbH, Darmstadt).
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So eignet sich beispielsweise zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens die Umformung unter Verwendung von Pressluft oder Vakuum, Patrize oder
Matrize oder unter Verwendung einer kombinierten }%methode. Dabei eröffnet sich
die Möglichkeit, über die Umformungsgeschwindigkeit und den Reckungsgrad den Reißeffekt
in der gewünschten Weise reproduzierbar einzustellen. Weiter beeinflussen Aufheizleistung
und -geschwindigkeit neben der Art des Materials, insbesondere dessen Vernetzungsgrad
den Effekt. Die Oberfläche des Formteils erhält dabei den gewünschten Craquelé-Effekt.
Unter Craquelé-Effekt wird bekanntlich die durch feine oberflächliche Risse gekennzeichnete
Strukturierung einer Materialoberfläche, speziell bei Glas und Keramik verstanden.
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Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht
die anschließende Behandlung des umgeformten Gegenstandes in einem speziellen Färbebad
vor. Bei geeigneter Zusammensetzung des Färbebads erreicht man eine Oberflächenfärbung,
wobei der Farbstoff spezifisch auf die Oberfläche des Kernmaterials einwirkt. Man
erhält auf diese Weise eine farbige Betonung der Craquelierung.
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Als Färbebad im oben angegebenen Sinne zur farbigen Betonung der Craquelierung
bei umgeformtem, zuvor (mit einem Kunststoff, der eine bei Erwärmung geringere Reißdehnung
besitzt als das Kernmaterial, z.B. einem Kunststoff, der eine größere Oberflächenhärte
verleiht wie etwa härtbare Organosiliconverbindungen) beschichteten Acrylglas eignet
sich beispielsweise ein Medium aus ca. 60 Volum-Teilen Aceton und 40 Volum-Teilen
destilliertes Wasser plus Farbstoff. Die Dauer der Einwirkung des Färbebads hängt
dabei etwas von der Art der Farbstofflösung, beispielsweise vom Typ und von der
Konzentration des Farbstoffes und von der Art der Kunststoffe ab. Im allgemeinen
genügt im genannten Fall eine Einwirkdauer von 5 - 10 Minuten bei 60"C im Wasserbad.
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2) Man verwendet ein in bekannter Weise durchfärbtes Kernmaterial
und beschichtet in an sich bekannter Weise mit einer glasklaren, harten Oberflächenschicht.
Als Ergebnis der Umformung, die im übrigen gemäß 1) durchgeführt werden kann, erhält
man Formteile mit gleichfalls wegen des unterschiedlichen Verziehens verschieden
strukturierter Oberfläche.
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Natürlich können die verschiedenen Verfahrensvarianten auch kombiniert
zur Anwendung kommen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung eignen sich als
Material zur Beschichtung die von der Technik bereitgestellten Uberzüge, soweit
sie nach dem Härtevorgang eine geringere ReißdehnungAbesitzen als das Keimmaterial.
Genannt seien die bereits erwähnten Oberzüge auf der Basis polymerisationsfähiger
siliciumorganischer Verbindungen, die sich härten lassen, ferner die verschiedenen
Kratzfestbeschichtungen aus der Gruppe der (vernetzten) Vinylpolymere, CMeth)acrylate,
Polycarbonate, Polyurethane, Fluorolefincopolymere, soweit *) und gleichzeitig eine
größere Oberflächenhärte
sie in entsprechender Weise hätten.
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Bei einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
können die verschiedenen Schritte, bei denen auf dem Weg vom Rohmaterial bzw. Halbzeug
zum fertigen, beschichteten Formteil mit craquelierter Oberfläche Energie zugeführt
wird, zeitlich so kombiniert werden, daß die zuzuführende Energie auf ein Minimum
beschränkt werden kann. So kann z.B. auf extrudiertes Material die Beschichtung
mit dem anderen Ktmststoff in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Auftragen,
Tauchen, Sprühen usw. erfolgen und diese kann unter Ausnutzung der Wärmekapazität,
ggf. in Kombination mit der Erwärmung, die zur Vorbereitung der thermischen Umformung
vorgenommen wird, thermisch gehärtet werden.
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Die gewünschten Formkörper können dann im wesentlichen im Zuge ein-
und desselben Arbeitsganges durch ein entsprechendes Umformverfahren hergestellt
werden.
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Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung, soll aber
den nachgesuchten Schutz in keiner Weise beschränken.
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Beispiel 1. Eine Platte aus Polymethylmethacrylat (B$A) von 4 mm Dicke,
farblos, wird auf beiden Oberflächen mit einem in der Wärme vernetzenden Harz (z.B.
auf der Basis von Diallylglykolcarbonat) durch Tauchen gleichmäßig beschichtet.
Nach Lufttrocknung wird bei ca. 1200C diese Schicht nachgehärtet und vernetzt.
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Anschließend erwärmt man die gesamte PMMA-Platte auf die notwendige
Umformtemperatur, beispielsweise 1600C, und bringt durch bekannte Umformverfahren
die ursprunglich plane Platte, in die gewünschte Form. Dabei bleibt das Kernmaterial
(RtA) dehnbar, während die aufgebrachte vernetzte Schicht den gewünschten Craquele-Effekt
aufweist, und zwar abhängig von a. dem Vernetzungsgrad b. der Aufheizleistung und
-geschwindigkeit und c. den Umformbedingungen.
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2. Das Harz wird kurz vor dem Erwärmen der PM6t-Platte auf Umformtemperatur
(1600C) aufgebracht und relativ rasch durch Erhitzung, beispielsweise mit einem
mittelwelligen Infrarot-Ouarzstrahler (Typ Heraeus) soweit ausgehärtet, daß die
Vernetzung stattfindet. Im übrigen kann wie unter 1. verfahren werden.
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3. Teile, die nach den Verfahren 1 und 2 gefertigt wurden, werden
ca. 10 Minuten in einer Farbflotte, bestehend aus beispielsweise 60 Teilen Aceton,
40 Teilen Aquadestillata
und 0,1 Teilen Farbstoff (z.B. Produkt
ORACET# der Ciba-Geigy AG), gelagert und dann mit kaltem Wasser abgespült. Durch
dieses Verfahren wird der Craquele-Effekt farblich verstärkt.