DE3629031A1 - Verzierungs- und schutz-kunststoff-formteil - Google Patents

Verzierungs- und schutz-kunststoff-formteil

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verzierungs- und Schutz-Kunststoff- Formteil, bei dem ein Träger in Form eines Bandes aus einem Kunstharz mit einer durchsichtigen Kunstharz-Schicht mit positivem Meniskus (nach außen gewölbter Oberfläche) beschichtet ist. Diese Formteile eignen sich beispielsweise für Kraftfahrzeuge, z. B. als Seitenteile, Stoßstangen, Krümmer oder Innenverzierungsstreifen bzw. Innenzierleisten.
Ein typisches Beispiel eines derartigen Formteils ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese Formteile werden gewöhnlich durch Einbetten hergestellt. Zunächst wird ein Träger 1 in Form eines Bandes aus einem Kunstharz hergestellt. Beide Seiten sind als Kanten ausgebildet. Auf die Oberseite des Trägers 1 A wird ein flüssiges durchsichtiges Kunstharz geeigneter Viskosität aufgetragen und zu einer durchsichtigen Kunstharzschicht 2 ausgehärtet, die ienen positiven Meniskus (nach außen gewölbte Oberfläche) aufweist.Das Verfahren ist in den US-PSen 44 46 179 und 45 66 929 beschrieben. Nach diesen Patentanschriften wird die durchsichtige Kunstharz-Schicht 2 vorzugsweise aus einem ausgehärteten Polyurethan hergestellt, das das Reaktionsprodukt eines Polyätherpolyols (Polypropylenglykol) und eines aliphatischen Diisocyanats ist. Diese Formteile sollen Beständigkeit sowohl gegen Abrieb als auch Schlag aufweisen. Die Kunstharz-Schicht 2 wird vorzugsweise aus einem ausgehärteten Polyurethan hergestellt, das das Reaktionsprodukt von (1) einem Gemisch aus einem Polyesterglykol und einem Polypropylentriol mit niedrigem bis mittlerem Molekulargewicht und (2) einem aliphatischen Diisocyanat/Polypropylentriol- Addukt ist. Derartige Formteile sind biegsam. In der Figur bedeutet 3 ein beidseitig mit Klebstoff beschichtetes Band und 4 ein Trennpapier.
Die Erfinder haben Formteile hergestellt, bei denen die durchsichtige Kunstharz-Schicht 2 aus den beiden Typen von ausgehärteten Polyurethanen bestand, und sie haben verschiedene Versuche mit diesen Proben bzw. Prüfkörpern durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß die Formteile folgende Nachteile aufweisen:
  • (a) Bei der Herstellung der durchsichtigen Kunstharz-Schicht aus einem ausgehärteten Polyurethan, das das Reaktionsprodukt einer Polyätherpolyol-Komponente und einer aliphatischen Diisocyanat-Komponente war, zeigte das Formteil bei seiner Verwendung als Seitenteil Rißbildung an der Kunstharz-Schicht oder ein Abschälen der Schicht vom Träger, wenn das Formteil stark gebogen wurde, um es entsprechend abgerundeten Bereichen des Kraftfahrzeuges anzupassen.
  • (b) Bei der Herstellung der durchsichtigen Kunstharz-Schicht aus einem gehärteten Polyurethan, das das Reaktionsprodukt von (1) einem Gemsich aus einem Polyesterglykol und einem Polypropylentriol von niedrigem bis mittlerem Molekulargewicht und (2) einem aliphatischen Diisocyanat/Polypropylentriol- Addukt war, konnten die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten teilweise gelöst werden, andererseits zeigte die Kunstharz-Schicht keine hohe Transparenz, da die Polyolkomponente ein Mehrkomponenten-System mit unterschiedlichen Molekulargewichten war. Deshalb eignet sich die zweite Ausführungsform nicht für Fälle, bei denen die Kunstharz-Schicht einen Linseneffekt aufweisen soll.
Zur Lösung dieser Schwierigkeiten haben die Erfinder früher vorgeschlagen, als Polyolkomponente des ausgehärteten Polyurethans für die durchsichtige Kunstharz-Schicht 2 ein Tetraol zu verwenden, nämlich ein Alkylenoxid-Addukt von Äthylendiamin mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 1100.
Beim Abbiegen eines Formteils, bei dem die durchsichtige Kunstharz-Schicht 2 aus einem ausgehärteten Polyurethan auf der Basis des vorstehend beschriebenen Tetraols als Polyolkomponente hergestellt worden war, bei erhöhter Temperatur, gewöhnlich etwa 70°C, wiedersteht die durchsichtige Kunstharzschicht 2 dem Abbiegen auf eine ziemlich große Kurve (gewöhnlich bis zu 1/20 cm-1), ohne daß Risse in der Kunstharz- Schicht 2 auftreten. Bei der heutigen Tendenz der Gestaltung von Karosserien mit Abrundungen besteht die Notwendigkeit, Kunststoff-Formteile noch stärker abzubiegen (gewöhnlich 1/15 cm-1). Unter diesen Bedingungen sind die Kunstharz- Schichten 2 ohne Rissbildung nicht abzubiegen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Verzierungs- und Schutz-Kunststoff-Formteile zu schaffen, die ohne Rißbildung oder Schädigung in der durchsichtigen Kunstharz-Schicht stärker abgebogen werden können als die bekannten Formteile. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
Die Erfindung betrifft somit ein Verzierungs- und Schutz- Kunststoff-Formteil, umfassend einen Träger in Form eines Bandes aus einem Kunstharz, der beschichtet ist mit einer durchsichtigen Kunstharz-Schicht mit nach außen gewölbter Oberfläche (positiven Meniskus), wobei die durchsichtige Kunstharz-Schicht aus einem ausgehärteten Polyurethan besteht, das das Reaktionsprodukt eines oder mehrerer Bisphenol A-Alkylenoxid-Polyätherpolyole mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 3000 und aliphatischen Polyisocyanaten ist.
Das Kunststoff-Formteil ist in der Figur perspektivisch dargestellt.
Der Träger 1 in Form eines Bandes wird durch Extrudieren oder Spritzgießen von Kunststoff mit sehr guter Wärmebeständigkeit und Schlagfestigkeit hergestellt. Beispiele für derartige Kunstharze sind Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymerisate (ABS), Polyvinylchlorid (PVC), Nylon (Polyamide), Polycarbonate, Acrylnitril-Styrol-Copolymerisate (AS) oder -Ionomere. Das bevorzugte Kunstharz ist Polyvinylchlorid (PVC).
Die durchsichtige Kunstharz-Schicht 2 wird durch Einbetten auf der Oberfläche des Trägers 1 des vorstehend beschriebenen Polyurethanmaterials hergestellt, nachdem dieses unter vermindertem Druck sorgfältig entgast worden ist. Vor dem Einbetten wird zur Aushärtung des Polyurethans ein Katalysator auf der Basis einer Schwermetall-Verbindung oder ein Amin zugesetzt. Gegebenenfalls kann auch ein Antioxydationsmittel oder ein UV-Absorber oder eine grenzflächenaktive Verbindung (zur Verbesserung des Verlaufs oder zur Verkürzung des Entgasens) zugesetzt werden. Die Zusätze zu dem Polyurethanmaterial sollen natürlich die Durchsichtigkeit des ausgehärteten Polyurethans nicht beeinträchtigen.
Spezielle Beispiele für die Härtungskatalysatoren sind Zinn(II)- chlorid, Zinn(IV)-chlorid, Tetra-n-zinnbutylat, Tri-n-butylzinnacetat und Dibutylzinndilaurat.
Spezielle Beispiele für Amin-Katalysatoren sind Triäthylamin, Triäthylendiamin, Hexamethylentetramin, N-Methylmorpholin, N,N-Dimethylbenzylamin und N,N,N′,N′-Tetramethyläthylendiamin.
Das Diol bzw. Polyätherpolyol ist ein Alkylenoxid-Polyaddukt an Bisphenol A. Es hat ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von im allgemeinen 3000 oder weniger und vorzugsweise von 360 bis 2000. Bei einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von mehr als 3000 nimmt die Dichte der aromatischen Kerne in der Hauptkette ab und die Wärmebeständigkeit und Festigkeit des ausgehärteten Polyurethans sind vermindert. Das Zahlenmittel des Molekulargewichts von 360 ist der niedrigste Wert, der durch Anlagerung von 1 Mol Propylenoxid an beide Seiten von Bisphenol A erhalten wird. Vorzugsweise werden zwei Typen von Diolen in Kombination verwendet, nämlich eines mit niedrigem Molekulargewicht und das andere mit mittlerem bis hohem Molekulargewicht.
Propylenoxid wird im allgemeinen als kettenverlängerndes Alkylenoxid im Hinblick auf Wasserbeständigkeit und Durchsichtigkeit verwendet. Äthylenoxid wird im allgemeinen als Endgruppen blockierendes Alkylenoxid im Hinblick auf seine Reaktionsfähigkeit verwendet. Bei Verwendung von Äthylenoxid allein erfolgt leicht Gelierung des Reaktionssystems und das ausgehärtete Polyurethan hat keine befriedigende Wasserbeständigkeit.
Als aliphatische Isocyanate kommen aliphatische oder alicyclische Isocyanate in Frage. Spezielle Beispiele für verwendbare Isocyanate sind nicht vergilbende Isocyanate, wie Hexamethylendiisocyanat (HMDI), Xylylendiisocyanat (XDI), hydriertes Xylylendiisocyanat (hydriertes XDI), 4,4′-Methylenbisdicyclohexyldiisocyanat (H12MDI) Methylcyclohexyldiisocyanat, hydriertes TDI) und Isophorondiisocyanat (IPDI). Zur leichteren Handhabung werden diese Isocyanate gewöhnlich zunächst in Verbindungen mit sehr niedrigem Dampfdruck in Form entweder eines Polyol (z. B. eines Triol)-Addukts oder eines Vorpolymers umgewandelt. Vorpolymere von Hexamethylendiisocyanat (HMDI) oder Isophorondiisocyanat (IPDI) werden bevorzugt. Das bevorzugte Mischungsverhältnis Äquivalente Polyol/Isocyanat wird im allgemeinen auf den Wert 1/1 = Polyolkomponente/ Isocyanatkomponente (OH/NCO) = 1/1,3 eingestellt.
Beispiel
Die in Tabelle I aufgeführten Polyolkomponenten und Isocyanatkomponenten (Dioladdukt von Hexamethylendiisocyanat; NCO 20%) wurden einzeln unter vermindertem Druck (5 Torr) während 1 Stunde bei 50°C entgast. Sodann wurden sie in einem NCO/OH- Verhältnis (Äquivalentverhältnis) von etwa 1 : 1 miteinander vermischt. Das Gemisch wurde erneut unter vermindertem Druck bei 5 Torr während 5 Minuten bei 50°C entgast. Sodann wurde das entgaste Gemisch auf einen PVC-Träger (rechteckig im Querschnitt, 37 mm breit, 10 mm hoch) aufgetragen, der auf 70°C vorerhitzt war. Der Flächenauftrag betrug 0,2 g/cm2. Der Träger wurde 60 Minuten in 80°C heißer Atmosphäre erhitzt. Es wurde ein Formteil mit einer ausgehärteten Polyurethanschicht auf dem PVC-Träger erhalten. Aus den verschiedenen Polyolkomponenten wurden Formteile der Erfindung und Vergleichsproben hergestellt. Sämtliche Formteile der Erfindung hatten eine befriedigende Transparenz. Aus dem gleichen Polyurethan- Material wurden Prüfkörper hergestellt und folgenden Versuchen unterworfen:
  • (1) Physikalische Eigenschaften im Normalzustand
    (a) Zugfestigkeit nach Prüfnorm JIS K6301
    (b) Dehnung nach Prüfnorm JIS K301
    (c) Zugfestigkeit nach Prüfnorm JIS K6301
    (d) Härte nach ASTM Prüfnorm D785
  • (2) Kriechverformung
    Ein Prüfkörper (Dumbbell Nr. 3 nach JIS) wurde in 70°C heißer Atmosphäre um 20% gereckt. 30 Minuten später wurde der Prüfkörper auf Rißbildung untersucht. Die Kriechverformung wurde durchgeführt, um die Biegebeständigkeit der durchsichtigen Kunstharzschicht abzuschätzen beim Abbiegen der Kunstharzschicht zu einer Kurve von 1/15 cm-1. Dies entspricht einer Dehnung von etwa 20%. Die Ergebnisse der Versuche sind in den Tabellen II und III zusammengefaßt.
Tabelle I
Tabelle II
Physikalische Eigenschaften im Normalzustand
Tabelle III
Physikalische Eigenschaften im Normalzustand
Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die durchsichtigen Kunstharz- Schichten der Formteile der Erfindung ausgezeichnete Beständigkeit gegen Kriechverformung aufweisen. Dies ist ein Hinweis, daß die durchsichtigen Kunstharz-Schichten auf den Formteilen der Erfindung auch starkem Abbiegen befriedigend widerstehen. Andererseits ist aus Tabelle III ersichtlich, daß die ausgehärteten Polyurethan-Produkte für die durchsichtigen Kunstharz-Schichten in den Vergleichsformteilen nur eine sehr schlechte Beständigkeit gegen Kriechverformung zeigten. Dies ist ein Hinweis, daß diese Vergleichsproben starkem Abbiegen nicht widerstehen.
Die Formteile der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß als Polyol-Komponente des Polyurethans (aus dem die durchsichtige Kunstharz-Schicht besteht) ein Alkylenoxid-Polyaddukt von Bisphenol A mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 3000 oder weniger ist. Durch die Verwendung dieser speziellen Polyolkomponente lassen sich die Formteile der Erfindung stark krümmen, ohne daß sich in der durchsichtigen Kunstharz-Schicht Risse bilden oder diese Kunstharz-Schicht vom Träger sich ablöst. Dies ist für die Verarbeitung der Kunststoff-Formteile der Erfindung von größter Bedeutung.

Claims (2)

1. Verzierungs- und Schutz-Kunststoff-Formteil, umfassend einen Träger in Form eines Bandes aus einem Kunstharz, der beschichtet ist mit einer durchsichtigen Kunstharz- Schicht mit nach außen gewölbter Oberfläche, wobei die durchsichtige Kunstharz-Schicht aus einem ausgehärteten Polyurethan besteht, das das Reaktionsprodukt eines oder mehrerer Bisphenol A-Alkylenoxid-Polyätherpolyole mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von höchstens 3000 mit aliphatischen Polyisocyanaten ist.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bisphenol A-Alkylenoxid-Addukte ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von 360 bis 2000 haben.
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