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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststofformgegenstandes
mit einer dekorierten Oberfläche,
umfassend die Schritte
- (a) Einführen einer
dekorierten Folie in eine Form; und
- (b) Füllen
der Form mit einer Kunststoffzusammensetzung mittels Spritzgußformen.
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Die
Erfindung betrifft ebenso einen Kunststofformgegenstand mit einer
dekorierten Oberfläche,
wobei die dekorierte Oberfläche
aus einem dekorierten Film besteht, einen dekorierten Formgegenstand,
umfassend zumindest zwei Schichten, und Endprodukte, die solche
Formgegenstände
enthalten.
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Ein
solches Verfahren ist aus der Patentanmeldung
EP 0 619 171 A1 bekannt.
Diese Veröffentlichung
beschreibt ein Verfahren, in dem eine transparente Folie zuerst
mit einer Tinte bedruckt wird, die gegen die Temperaturen, die in
den nachfolgenden Schritten erreicht werden, resistent ist, woraufhin
die Folie zu einer geöffneten
Form einer Spritzgußformungsmaschine überführt wird,
die Form geschlossen wird und dann eine Kunststoffzusammensetzung so
injiziert wird, daß die
Tintenschicht zwischen der Folie und der Kunststoffzusammensetzung
angeordnet ist. Die Folie ist aus Polycarbonat oder insbesondere
Polyethylenterephthalat und ist insbesondere gegen die Verarbeitungstemperatur
der Kunststoffzusammensetzung resistent. Ein solches Verfahren zur Herstellung
dekorierter Formgegenstände
wird üblicherweise
als „in-mould
decoration" (IMD)
bezeichnet. Vorteile dieser IMD-Technik gegenüber beispielsweise dem Dekorieren
von Formgegenständen durch
deren Bedrucken in einer späteren
Stufe umfassen größere Flexibilität bei der
Produktion und die Möglichkeit
des Dekorierens von nicht flachen, 3-dimensionalen Formteilen. Außerdem liefert
das Verfahren eine Dekoration, die nicht direkt der Umwelt ausgesetzt
ist, und daher weniger anfällig
gegen Kratzen, Verschleiß oder
Zersetzung zum Beispiel durch Lösungsmittel
ist.
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Ein
Nachteil des bekannten Verfahrens, das in
EP 0 619 171 A1 beschrieben
wird, ist jedoch, daß die
dekorierte Folie zuerst vorgeformt werden muß, um so 3-dimensionale (3-D)
dekorierte Formgegenstände
zu erhalten, bei denen die Folie adäquat an der Kunststoffzusammensetzung
haftet. Ein anderer Nachteil des bekannten Verfahrens ist, daß eine Polyurethan-Tinte
verwendet werden muß,
da andererseits das Tintendrucken eine nachteilige Wirkung auf die
Haftung zwischen der Folie und der Kunststoffzusammensetzung hat,
was zum Ablösen
führen
kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, das
die zuvor genannten Nachteile nicht zeigt, oder die zuvor genannten
Nachteile in einem viel geringeren Ausmaß zeigt.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß der Erfindung gelöst, worin
eine dekorierte Folie verwendet wird, wobei die Folie zumindest
eine Schicht, bestehend im wesentlichen aus einem thermoplastischen
Elastomer, welches Polyethersegmente enthält, umfaßt.
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In
dem Verfahren gemäß der Erfindung
kann die Folie zuvor durch verschiedene Techniken dekoriert werden
und es können
verschiedene Tinten für das
Bedrucken verwendet werden, und die Folie muß nicht vorgeformt werden,
um 3-D-Formgegenstände zu
erzeugen, während
die Folie noch immer eine adäquate
Haftung an die Kunststoffzusammensetzung zeigt.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist, daß die
Oberfläche
des erhaltenen Formgegenstandes ein angenehmes Gefühl aufweist,
d. h., sie hat einen so genannten Soft-touch-Charakter. Überdies
ist die Oberfläche
für gewöhnlich ziemlich
rauh, d. h., sie kann Antirutscheigenschaften zeigen. Dies ist besonders
vorteilhaft für
Anwendungen wie Gehäuse
von Endverbraucherprodukten, wie Mobiltelephone, Taschenrechner, elektronische
Organizer oder PDA-Computer, Küchenmaschinen
und dergleichen, jedoch auch für Fahrzeugkomponenten,
insbesondere die im Passagierbereich wie ein Armaturenbrett oder
Teile davon. Ein anderer Vorteil ist, daß die Folie auch an Stellen intakt
bleibt, an welchen der Formgegenstand ohne Folie Öffnungen
aufweist, zum Beispiel an Stellen, an welchen Druckknöpfe in einer
späteren
Phase montiert werden sollen, so daß zum Beispiel ein (spritz-) wasserdichtes
Gehäuse
für die
zuvor genannten Produkte erzeugt werden kann.
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Unter
einer dekorierten Folie ist hierin eine Folie zu verstehen, die
dazu dient, einem Formgegenstand ein anderes Aussehen zu verleihen.
Die Folie kann zum Beispiel nur eine andere Farbe haben als der
Formgegenstand, kann jedoch auch eine spezielle Farbwirkung wie
ein metallisches Aussehen oder einen anderen Glanz verleihen. Die
Folie kann ebenso mit einem oder mehreren Mustern, Bildern oder
anderen Anzeichen versehen sein, die nur figurativ, nur informativ
oder sowohl figurativ als auch informativ sein können. Die Folie kann auch transparent
oder transluzent, jedoch auch (fast) opak sein. Die Folie kann nicht
porös sein
oder kann mit einer gewissen Porosität geschäumt werden, sie kann eine glatte
Oberfläche
aufweisen, jedoch kann auch eine Oberflächentextur aufgetragen worden
sein.
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Eine
Schicht, bestehend im wesentlichen aus einem thermoplastischen Elastomer,
welches Polyethersegmente enthält,
soll hierin eine Schicht bedeuten, die aus einer Zusammensetzung
ist, die als ihre Hauptkomponente zumindest ein thermoplastisches
Elastomer enthält,
welches Polyethersegmente enthält,
d. h. die Zusammensetzung enthält
im allgemeinen mehr als 50 Masse-% dieses thermoplastischen Elastomers,
bevorzugt mehr als 60, stärker
bevorzugt mehr als 70 und noch stärker bevorzugt mehr als 80
Masse-%, basierend auf der Gesamtzusammensetzung. Die Zusammensetzung kann
auch bis zu 50 Masse-% anderer Polymere enthalten, bevorzugt nicht
mehr als 40, stärker
bevorzugt nicht mehr als 30 und noch stärker bevorzugt nicht mehr als
20 Masse-%, so daß zumindest
ein thermoplastisches Elastomer eine kontinuierliche Phase der Zusammensetzung
bildet. Vorzugsweise sind solche anderen Polymere mit dem thermoplastischen
Elastomer kompatibel, um die mechanischen und ästhetischen Eigenschaften zu
erhalten oder zu verbessern. Die Zusammensetzung kann auch irgendwelche
herkömmlichen
Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Färbemittel, Verfahrenshilfsmittel
oder Flammschutzverbindungen enthalten. Im allgemeinen sind solche
Zusatzstoffe jeweils in Mengen von 0,01 bis 10 Masse-%, basierend
auf der Gesamtzusammensetzung, vorhanden, was von ihrer Funktion abhängt.
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Geeignete
Beispiele für
ein thermoplastisches Elastomer, das Polyethersegmente enthält, sind
zum Beispiel segmentierte Copolymere mit so genannten harten und
weichen Segmenten, wobei das weiche Segment ein Polyether, bevorzugt
ein aliphatischer Polyether, ist. Ein solches thermoplastisches
Elastomer, das Polyethersegmente enthält, wird hierin nachstehend
auch als thermoplastisches Elastomer oder als Copolymer bezeichnet.
Vorzugsweise bestehen die weichen Segmente aus einem Polyether,
der aus zumindest einem Alkylenoxid stammt, zum Beispiel ein Poly(alkylenoxid)glykol. Solche
Copolymere zeigen über
einen weiten Temperaturbereich gute mechanische Eigenschaften. Als Poly(alkylenoxid)glykol
kann zum Beispiel von Poly(tetramethylenoxid)glykol oder Poly(tetrahydrofuran)glykol,
Poly(propylenoxid)glykol, insbesondere Poly(1,2-propylenoxid)glykol,
Poly(ethylenoxid)glykol, Ethylenoxid-terminiertem Poly(propylenoxid)glykol
oder Kombinationen hiervon, Gebrauch gemacht werden. Solche Polyether
haben ein im wesentlichen amorphes Wesen, eine niedrige Glasübergangstemperatur
(Tg) und eine geringe Steifigkeit. Vorzugsweise ist die Tg niedriger
als 0 °C,
stärker
bevorzugt niedriger als –20 °C und am
stärksten
bevorzugt niedriger als –30 °C. Der Vorteil
hiervon ist eine hohe Flexibilität
und gute mechanische Eigenschaften des segmentierten Copolymers,
selbst bei niedrigen Temperaturen. Diese weichen Segmente weisen
im allgemeinen eine molekulare Masse von 400 bis 6.000 g/mol, bevorzugt
500 bis 3.000 g/mol, auf.
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Die
harten Segmente in dem Copolymer haben im allgemeinen eine Erweichungstemperatur,
d. h., eine Glasübergangstemperatur
oder eine Schmelztemperatur, höher
als 100 °C,
stärker
bevorzugt höher
als 150 °C
und noch stärker
bevorzugt höher
als 170 °C.
Vorzugsweise haben die harten Segmente eine semi-kristalline Eigenschaft,
was zu verbesserter chemischer Beständigkeit des Copolymers führt. Geeignete
harte Segmente sind Segmente, die auf einem Polyurethan, einem Polyamid
oder einem Polyester basieren. Der Vorteil eines solchen Copolyetherurethan-,
Copolyetheramid- oder Copolyetheresterthermoplastikelastomers ist,
daß sie
die Herstellung dünner
Folien mit guten Eigenschaften ermöglichen, wobei die Folien trans parent
oder zumindest transluzent sind, aufgrund des Schäumens während der
Folienherstellung porös
sein können
und durch verschiedene Techniken gut bedruckbar sind.
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Das
Verhältnis
zwischen weichen und harten Segmenten in dem thermoplastischen Elastomer, das
Polyethersegmente enthält,
kann im allgemeinen innerhalb weiter Grenzen variieren, wird jedoch
insbesondere auf der Basis der gewünschten Härte des Copolymers ausgewählt. Die
Härte liegt
im allgemeinen zwischen 20 und 80 Shore D. Eine geringe Härte ist
vorteilhaft, da sie zu einer flexibleren Folie und besserer Bedruckbarkeit
mit verschiedenen Tinten führt,
eine hohe Härte,
im allgemeinen eine höhere Temperaturbeständigkeit
und bessere mechanische Eigenschaften verleiht. Bevorzugt liegt
die Härte
zwischen 30 und 75, stärker
bevorzugt zwischen 35 und 70 Shore D. Der Vorteil hiervon ist ein
gutes Gleichgewicht zwischen den unterschiedlichen Eigenschaften,
wie Verarbeitbarkeit, Temperaturbeständigkeit, mechanische Eigenschaften
und Bedruckbarkeit mittels verschiedener Techniken.
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Vorzugsweise
ist das Copolymer aufgrund seiner vorteilhaften Verarbeitungsmerkmale
ein Copolyetherester. Genauer gesagt ist das harte Segment ein Polyester
aus Wiederholungseinheiten, die aus zumindest einem Alkylenglykol
und zumindest einer aromatischen Dicarbonsäure oder einem Ester hiervon
stammen. Die Alkylengruppe enthält
im allgemeinen 2 bis 6 C-Atome, bevorzugt 2 bis 4 C-Atome. Für das Alkylenglykol
sind Ethylenglykol, Propylenglykol und insbesondere 1,4-Butylenglykol bevorzugt.
Terephthalsäure,
1,4-Naphthalindicarbonsäure oder
4,4'-Diphenyldicarbonsäure sind
als aromatische Dicarbonsäure
besonders geeignet. Wenn gewünscht,
können
auch andere Dicarbonsäuren
wie Isophthalsäure
vorhanden sein, dies führt
normalerweise zu einem niedrigeren Schmelzpunkt. Vorzugsweise basiert
das harte Segment im wesentlichen auf Polyethylenterephthalat, Polypropylenterephthalat und
insbesondere auf Polybutylenterephthalat. Der Vorteil hiervon ist
ein gutes Kristallisationsverhalten und ein hoher Schmelzpunkt,
so daß die
Copolymere ohne weiteres zu einer Folie verarbeitet werden können und
gute thermische und chemische Stabilität zeigen.
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Beispiele
und die Herstellung von solchen Copolymeren, insbesondere von Copolyetherestern, werden
zum Beispiel in Handbook of Thermoplastics, usw. O. Olabishi, Kapitel
17, Marcel Dekker Inc., New York 1997, ISBNO-8247-9797-3; in Thermoplastic Elastomers,
2. Auflage, Kapitel 8, Carl Hanser Verlag (1996) ISBN 156990-205-4;
in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Bd. 12, Wiley & Sons, New York
(1988), ISBN 0-471-80944, S. 75 bis 117; und den darin zitierten
Referenzen beschrieben.
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Sehr
gute Ergebnisse sind mit einer Folie aus zumindest einem Copolyetherester
mit harten Segmenten, die aus Polybutylenterephthalat stammen, und
weichen Segmenten, die aus Poly(tetramethylenoxid)glykol oder Ethylenoxid-terminiertem
Poly(propylenoxid)glykol stammen, erhalten worden. Ein Vorteil dieser
Copolymere ist ihre hervorragende Wärmebeständigkeit und ihr Verarbeitungsverhalten. Es
ist herausgefunden worden, daß in
dem Verfahren gemäß der Erfindung
eine Folie aus diesen Materialien nicht oder zumindest nicht vollständig weich
wird oder schmilzt, wenn die Form mit einer geschmolzenen Polymerzusammensetzung
gefüllt
wird, auch wenn sie anfänglich
eine Temperatur über
dem Schmelzpunkt des Copolyetheresters aufweist, so daß der erhaltene
Formgegenstand eine Schicht aus Copolyetherester-Folie über die
ganze (den gewünschten
Teil der) Oberfläche
aufweist.
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Es
ist wahr, daß EP-A-0
296 108 ein Verfahren offenbart, in dem eine Copolyetheramid-Folie
eingesetzt wird, diese Folie wird vorher jedoch nicht dekoriert.
In diesen bekannten IMD-Verfahren wird, wenn die Form gefüllt wird,
die Copolymer-Folie durch die Übertragung
von Tinte unter dem Einfluß von
Wärme von
einer dekorierten Trägerfolie
dekoriert, wobei die Trägerfolie
zusammen mit der Copolyetheramid-Folie in die Form geführt wird,
jedoch einen Teil des dekorierten Formgegenstandes bildet.
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Eine
dekorierte Folie kann erhalten werden, indem eine Folie bereitgestellt
wird, die zumindest eine Schicht, bestehend im wesentlichen aus
einem thermoplastischen Elastomer, welches Polyethersegmente enthält, mit
einer oder mehreren Dekorationen unter Nutzung verschiedener Techniken,
einschließlich
Kombinationen aus unterschiedlichen Techniken, um spezielle Effekte
zu erhalten, umfaßt.
Beispiele für
geeignete Techniken umfassen Siebdruck, Tampon-Offsetdruck und Sublimations druck.
Die Tinten, die in diesen Techniken verwendet werden, halten im allgemeinen
den Temperaturen, die während
der späteren
Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung
auftreten können,
stand. Vorzugsweise wird der Sublimationsdruck zur Auftragung von
Dekorationen verwendet, da in diesem Fall sehr deutliche und scharfe
Bilder auf einer Folie erhalten werden, die zumindest eine Schicht,
bestehend im wesentlichen aus einem thermoplastischen Elastomer,
das Polyethersegmente enthält,
umfaßt.
Ferner ist herausgefunden worden, daß in dem Verfahren gemäß der Erfindung
solche dekorierten Folien hervorragende Haftung an den Formgegenstand
zeigen, während die
Dekorationen durch den Spritzgußformungsschritt
nicht beeinträchtig
werden.
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Bei
der Gestaltung und der Auftragung der Dekorationen auf die Folie
(2-dimensional) kann bereits die Deformierung der Folie berücksichtigt
werden, die auftritt, während
der Formgegenstand (3-dimensional) in Schritt (b) erzeugt wird.
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Vorzugsweise
ist die Folie transluzent oder transparent, so daß die Folie
in der Form so angeordnet werden kann, daß die Seite, auf welche die
Dekoration aufgetragen wurde, mit der Kunststoffzusammensetzung
in Kontakt ist. Der Vorteil hiervon ist, daß die Dekoration auf den Gegenstand,
der so mit dem Verfahren gemäß der Erfindung
erhalten wurde, gut sichtbar ist, jedoch nicht direkt Umwelteinflüssen ausgesetzt
ist. In einem solchen Fall werden die Dekorationen bevorzugt in
einem Spiegelbild auf die Folie aufgetragen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
besteht die dekorierte Folie aus einer Einzelschicht, die ein Copolymer
umfaßt.
Der Vorteil hiervon ist technische Einfachheit.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
umfaßt
die Folie zumindest zwei Schichten, von denen zumindest die äußere Schicht
im wesentlichen aus einem Copolymer besteht, und wobei diese Schicht
mit Dekorationen versehen ist. Solch eine Mehrschichtfolie kann
mittels eines Coextrusionsverfahrens oder durch Laminierung mehrerer
Folien erzeugt werden. Der Vorteil hiervon ist, daß durch
die Verwendung unterschiedlicher Materialien für unterschiedliche Schichten eine
Kombination aus gewünschten
Folieneigenschaften erhalten werden kann. Man kann zum Beispiel
ein Copolymer, das gut gedruckt werden kann und hervorragende Haftung
an die Kunststoffzusammensetzung zeigt, in Kombination mit einem
anderen Material, das zum Beispiel gute Oberflächeneigenschaften zeigt, zum
Beispiel Verschleißeigenschaften
wählen. Ein
Beispiel einer solchen Mehrschichtfolie ist eine Folie, die eine
Schicht, bestehend im wesentlichen aus einem Copolyetherester-Copolymer, und eine andere
Schicht aus Polycarbonat aufweist. Vorteile dieser Kombination sind
hervorragende Haftung zwischen den Schichten und hoher Glanz und
Verschleißbeständigkeit
der Polycarbonatschicht.
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In
einer besonderen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
werden zumindest zwei Schichten, die beide im wesentlichen aus einem Copolymer
bestehen, jedoch unterschiedliche Härten aufweisen, kombiniert.
Das hat den Vorteil, daß die eine
Komponente für
eine gute Druckbarkeit und die andere für eine andere gewünschte Eigenschaft
ausgewählt
wird. Auf diese Weise ist es möglich,
den Formgegenstand zum Beispiel mit einer dekorierten Oberfläche mit
Soft-touch- und/oder Antirutscheigenschaften zu versehen. Soft-touch-Eigenschaften
können
im allgemeinen durch die Herstellung einer Oberflächenschicht
aus einem Material mit geringer Härte, zum Beispiel einem Copolymer
mit einer Härte
von weniger als 60, bevorzugt weniger als 50 und stärker bevorzugt
weniger als 40 Shore D, und Auftragung einer besonderen Oberflächentextur
hierauf, erhalten werden. Ein Beispiel ist eine Folie, die eine
Schicht aus einem Copolyetherester mit einer Härte von 40 Shore D und eine
Schicht aus einem Copolyetherester mit einer Härte von 63 Shore D enthält.
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In
einer anderen speziellen Ausführungsform des
Verfahrens gemäß der Erfindung
umfaßt
die dekorierte Folie zumindest eine Schicht, die im wesentlichen
aus einem thermoplastischen Elastomer, das Polyethersegmente enthält, besteht,
die geschäumt ist,
das heißt,
die Schicht hat eine poröse
Struktur, bevorzugt eine geschlossene Zellstruktur. Der Vorteil hiervon
ist, daß der
Soft-touch-Charakter der dekorierten Oberfläche weiter verbessert und ein
elastischer Puffereffekt erhalten werden kann. Dies ist insbesondere
für Geräte und Handhalte-Ausrüstung von Interesse
und für
Fahrzeuginnenteile wie Armaturenbretteile und Stützen oder andere Abdeckungen. Eine
poröse
Folie kann mittels eines Extrusionsverfahrens unter Verwen dung einer
thermoplastischen Elastomerzusammensetzung und eines chemischen oder
physikalischen Treibmittels hergestellt werden.
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Die
Foliendicke kann innerhalb breiter Grenzen variieren. Vorzugsweise
hat eine Folie eine Dicke von größer als
0,01 mm, weil die Folie ansonsten schwierig zu handhaben ist und
das Risiko, daß die Folie
reißt
oder faltig wird, wenn die Form gefüllt wird, groß ist. Die
Folie ist vorzugsweise dünner
als 2, stärker
bevorzugt dünner
als 1 mm, was von der Härte und
der Flexibilität
abhängt,
für ein
leichteres Formen zu einem 3-D-Formgegenstand und bessere Haftung an
die Oberfläche
des Gegenstandes. Demzufolge hat die Folie bevorzugt eine Dicke
von 0,01 bis 1 mm, stärker
bevorzugt 0,05 bis 0,75 mm und am stärksten bevorzugt 0,1 bis 0,5
mm. Zur Erhöhung
der Soft-touch- und Puffereffekte ist eine Folie mit einer Dicke
zwischen 0,5 und 2,0 mm, bevorzugt zwischen 1,0 und 1,5 mm bevorzugt.
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Bevor
sie in die geöffnete
Form eingebracht wird, kann die dekorierte Folie zum Beispiel durch Schneiden
oder Pressen bei Raumtemperatur oder bei verringerter Temperatur,
zum Beispiel Tieftemperaturschneiden, auf die geeignete Größe gebracht werden.
Ein solches Schneiden oder Pressen kann mit Hilfe von Messern herbeigeführt werden,
aber auch mit einem Wasserstrahl oder Laserstrahl. Es ist auch möglich, die
Folie während
oder kurz vor dem Spritzgußformungsschritt
(b) auf die geeignete Größe zu bringen.
Im letzteren Fall kann die Folie zum Beispiel kontinuierlich aus
einer Walze in die Form und die Spritzgußformungsmaschine gespeist
werden.
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Die
Kunststoffzusammensetzung kann Polymere mit unterschiedlicher chemischer
Zusammensetzung und Eigenschaften enthalten. Bevorzugt basiert die
Kunststoffzusammensetzung auf einem Polymer, das mit dem Copolymer
in der Folie, mit dem es kontaktiert wird, wenn die Form gefüllt wird,
kompatibel oder mischbar ist. Unter einer Zusammensetzung, die auf
einem Polymer basiert, ist zu verstehen, daß das Polymer die Hauptkomponente
der Zusammensetzung ist, das heißt, das Polymer bildet eine kontinuierliche
Phase der Zusammensetzung. Der Vorteil hiervon ist, daß eine gute
Haftung zwischen der Kunststoffzusammensetzung und der Folie erhalten
wird. Wenn eine Folie, die Copolyetheramid enthält, verwendet wird, basiert
die Kunststoffzusammensetzung bevorzugt zum Beispiel auf Polyamid. Eine
Copoly etherurethan-Folie hat den Vorteil, daß die Folie eine gute Haftung
an verschiedene Kunststoffe zeigt.
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In
Falle einer Copolyetherester-enthaltenden Folie können geeignete
Kunststoffzusammensetzungen auf einem thermoplastischen Polyester
und/oder einem Polycarbonat basieren. Beispiele für geeignete
Polyester umfassen Polyalkylenterephthalate, wie Polyethylenterephthalat
(PET) und Polybutylenterephthalat (PBT), und Mischungen hiervon,
wobei Zusammensetzungen, die auf PBT basieren, bevorzugt sind. Beispiele
für Polycarbonat-Kunststoffzusammensetzungen
umfassen Zusammensetzungen, die auf Bisphenol-A Polycarbonat (PC)
basieren, und Copolymere und Mischungen hiervon. Bevorzugte Zusammensetzungen
sind zum Beispiel Mischungen aus PC und PET (PC/PET), PC und PBT
(PC/PBT) oder PC und Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere (PC/ABS).
Der Vorteil solcher Kunststoffzusammensetzungen ist, daß die Formgegenstände mit
engen dimensionalen Toleranzen und mit sehr guter dimensionaler
Stabilität über einen
großen
Temperaturbereich erhalten werden, wobei die Gegenstände als Gehäuse für eine Vielzahl
von Geräten
verwendet werden können.
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Eine
besondere Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren, das eine Kombination aus einer
Copolyetherester-enthaltenden Folie und einer Kunststoffzusammensetzung,
die auf einer PC/ABS-Mischung basiert, einsetzt.
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In
einer anderen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
wird die Form in Schritt (b) mit einer geschäumten Kunststoffzusammensetzung
gefüllt.
Der Vorteil hiervon ist ein Formgegenstand mit niedriger Dichte.
Wenn die verwendete Kunststoffzusammensetzung einen niedrigen Modul hat,
wird ein sich weich anfühlender
Formgegenstand erhalten, der trotzdem eine geschlossene und dekorierte
Oberfläche
mit guter Qualität
aufweist. In diesen Fällen
ist die verwendete Folie bevorzugt nicht porös. Ein Beispiel einer solchen
Ausführungsform
ist ein Verfahren, in dem eine Form mit einem Polyurethanschaum
gegen eine Copolyetherester-Folie gefüllt wird.
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In
einer anderen geeigneten Ausführungsform
ist die Folie Laser-markierbar, zum Beispiel weil die Folie zumindest
ein strahlungsempfindliches Färbemittel
enthält,
das unter Einfluß von
Strahlung aus zum Beispiel einem Laser die Farbe ändert. „Farbänderung" umfaßt eine
Veränderung
einer bunten Farbe zu einer anderen Farbe, den Erhalt einer Farbe aus
einem nicht gefärbten
Zustand oder den teilweisen oder vollständigen Verlust der Farbe. Die
Laser-markierbare Folie kann auch einen anderen Zusatzstoff für die Verbesserung
der Lasermarkierbarkeit enthalten. Der Vorteil dieser Maßnahmen
ist, daß zusätzliche
Kennzeichen oder Dekorationen später auf
einen serienproduzierten Formgegenstand aufgetragen werden können, wobei
die Kennzeichen relativ einfach verändert werden können, wenn
gewünscht
sogar für
jeden anderen Gegenstand, der hergestellt wird. Das ermöglicht es,
einem Produkt ein persönliches
Wesen oder einen einheitlichen Code zu verleihen, z. B. persönlichen
Geräten
wie einem Mobiltelephon oder einem PDA-Computer.
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Wenn
die Folie zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei strahlungsempfindliche
Färbemittel enthält, ermöglicht es
die Wahl der Art der Laserbestrahlung zum Beispiel, daß Markierungen
in verschiedenen Farben, sogar ein mehrfarbiges Bild wie ein Photo
des Nutzers, bereitgestellt werden können.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird die Folie mit einer Laser-markierbaren Tinte, gegebenenfalls
mehrfarbig Laser-markierbar, bedruckt.
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Es
ist ebenso möglich
durch Laserbestrahlung nicht die transparente oder transluzente
Folie, sondern die Kunststoffzusammensetzung unter der Folie zu
markieren und ein Bild darauf mittels Bestrahlung mit Laserlicht
durch die Folie aufzutragen.
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Die
Erfindung betrifft ebenso einen dekorierten Kunststofformgegenstand,
der so erhalten wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen
dekorierten Formgegenstand mit einer dekorierten Oberfläche, die
ebenfalls Soft-touch- und/oder Antirutscheigenschaften aufweist.
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Die
Erfindung betrifft ebenso einen Kunststofformgegenstand mit einer
dekorierten Oberfläche,
auf die andere Markierungen durch Laserbestrahlung aufgetragen wer den
können.
Der Vorteil hiervon ist, daß,
obgleich die Folie 3-dimensional verformt ist, der Formgegenstand
trotzdem mit einem Bild in jeder gewünschten Position und mit hoher
Genauigkeit versehen werden kann. Daher betrifft die Erfindung auch
einen solchen markierten und dekorierten Kunststofformgegenstand.
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Die
Erfindung betrifft ebenso Endverbraucherprodukte, bei denen ein
signifikanter Teil seiner Oberfläche
aus zumindest einem Kunststofformgegenstand gemäß der Erfindung besteht. Der
Vorteil hiervon ist, daß das
Endverbraucherprodukt mit dekorativen oder informativen Bildern
versehen ist, die beispielsweise für Verschleißen wenig anfällig sind. Ein
anderer Vorteil ist, daß das
Endverbraucherprodukt mit einmaligen, persönlichen Bildern markiert werden
kann. Ein noch anderer Vorteil ist, daß das Endverbraucherprodukt
ebenso Soft-touch- und/oder Antirutscheigenschaften aufweist, was
insbesondere bei kleinen elektrischen oder elektronischen Elementen
dabei hilft, daß es
nicht aus den Händen
oder der Kleidung rutscht.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele
veranschaulicht.
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Folien
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Mit
Hilfe eines Allzweckextruders, der mit einer 45 mm Schnecke und
peripherer Flachfolienausrüstung
ausgestattet ist, werden Folien mit einer Dicke von ungefähr 0,05
mm, 0,1 mm und 0,15 mm aus den folgenden, kommerziell erhältlichen
Materialien hergestellt (DSM Engineering Plastics, NL):
Arnitel® EM400
Copolyetherester-Zusammensetzung, die auf PBT-Hartsegmenten und
-Weichsegmenten basieren, die von einem Poly(tetramethylenoxid)glykol
mit einer Härte
von ungefähr
40 Shore D abgeleitet sind;
Arnitel® EM550
Copolyetherester mit einer Härte
von ungefähr
55 Shore D;
Arnitel® EM740 Copolyetherester
mit einer Härte
von ungefähr
74 Shore D.
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Eine
geschäumte
Folie mit etwa 1,5 mm Dicke wurde durch das Extrudieren einer Zusammensetzung,
die EM400, nachkondensiert auf eine hohe Viskosität, 0,5 Masse-%
Hydrocerol CLM70 als ein chemisches Treibmittel und Ruß als Färbemittel
enthält,
hergestellt.
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Die
Temperatureinstellungen des Zylinders waren 160-230-235-220 °C, der Düse 215 °C, die drei
Walzen wurden auf 50 °C
eingestellt. Die Dichte dieser schwarzen Folie, die eine leicht
texturierte Oberfläche
zeigte, betrug etwa 0,85 g/cm3 gegenüber 1,12
g/cm3 für
ein nicht geschäumtes
Material.
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Beispiel I
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Eine
Folie aus Arnitel® EM400 mit einer Dicke
von 0,05 mm, zu ungefähr
100 × 200
mm geschnitten, wurde in eine offene Form eingebracht, woraufhin
die Folie durch das Schließen
der Form zwischen die beiden Formhälften geklemmt wurde. Die Form
enthielt eine einzelne Formkammer für einen Formgegenstand, der
die Front des Gehäuses eines
Mobiltelephons bildet, wobei der Formgegenstand 17 Öffnungen
für Operationstasten
und eine Öffnung
für ein
kleines Display zeigte. Die Form wurde bei einer Temperatur von
50 °C mittels
eines Wasserthermostats gehalten und wurde in einer Engel-Spritzgußformmaschine
mit einer Allzweckschnecke mit einem Durchmesser von 22 mm montiert.
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Nach
dem Schließen
der Form wurde die Formkammer mit einer geschmolzenen PC/ABS-Kunststoffzusammensetzung,
Stapron CM 404 (DSM Engineering Plastics, NL) gefüllt, die
in einem Umluftofen 6 Stunden bei 90 °C vorgetrocknet wurde. Die Temperatureinstellungen
der Spritzgußformungsmaschine
waren 240-250-260-265 °C von Fülltrichter
zu Düse;
die Weichmacherzeit betrug ungefähr
4,5 s, die Injektionszeit betrug ungefähr 0,7 s, die Abkühlzeit betrug
ungefähr
15 s und die Kreislaufzeit betrug ungefähr 26 s. Die injizierte Menge
an Kunststoffzusammensetzung betrug ungefähr 13 Gramm. Solche Einstellungen
sind mit den empfohlenen Standard-Verfahrensbedingungen für dieses Material
vereinbar.
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Bei
der Entfernung des Formgegenstandes aus der Form befand sich die
Folie auf der ganzen Oberfläche
des Formgegenstandes, ohne sichtbare Risse, Falten oder andere Defekte.
Alle Öffnungen des
Formgegenstandes waren vollständig
von der Folie überdeckt.
Der Formgegenstand wies ein spezielles „Soft-touch"-Gefühl auf.
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Beispiele II bis III
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Analog
zu Beispiel I wurden Formgegenstände
mit Folien mit einer Dicke von 0,1 und 0,15 mm hergestellt. Alle
Formgegenstände
sahen, wie zuvor beschrieben, aus. Es war praktisch unmöglich, die Folie
mit der Hand von der Oberfläche
abzuziehen, die Haftung war so, daß die Folie zu reißen begann.
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Beispiele IV bis VI
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Analog
zu Beispiel I wurden Formgegenstände
mit Arnitel® EM550-Folien
unterschiedlicher Dicke hergestellt. Die Formgegenstände zeigten
die zuvor beschriebenen Eigenschaften.
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Beispiele VII bis IX
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Analog
zu Beispiel I wurden Formgegenstände
mit Arnitel® EM740-Folien
unterschiedlicher Dicke hergestellt. Die Folie war gleichmäßig über die
ganze Oberfläche
des Formgegenstandes verteilt und zeigte gute Haftung. Mit der fast
glatten Oberfläche
hatten die erhaltenen Formgegenstände keinen Soft-touch-Charakter.
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Beispiel X
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Eine
hellgraue Folie, bestehend aus einer Arnitel® EM400-Zusammensetzung,
die auch ein Gemisch aus einem gelben, einem Cyan- und einem Magenta-Farbmittel
enthielt, wobei die Färbemittel bei
der Bestrahlung mit Laserlicht verblaßten, wurde analog zu Beispiel
I für die
Herstellung eines Formgegenstandes, dessen Oberfläche aus
dieser Folie bestand, verwendet. Der Formgegenstand wurde anschließend mit
Laserlicht mit einer Wellenlänge
von 532 nm, das aus einem Dioden-gepumpten Nd: YAG Laser stammte,
bestrahlt. Es erschienen deutlich lesbare, grüne Markierungen und Texte auf
der Oberfläche.
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Beispiel XI
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Eine
0,15 mm Folie, bestehend aus einer Arnitel® EM550-Zusammensetzung,
wurde mit einer Kombination aus Buchstaben und Illustrationen unter Verwendung
verschiedener Farben und Drucktechniken dekoriert, wobei das Drucken
normalerweise bei der Herstellung eines Etiketts für einen
Behälter
verwendet wird. Analog zu Beispiel I wurden Gegenstände geformt,
nachdem die Folie mit der bedruckten Folienoberfläche an der
Außenseite
des Teils in die geöffnete
Form gebracht wurde. Die dekorierte Folie bedeckte eine Oberfläche des
Teils vollständig
und haftete daran. Gedruckte Worte waren noch immer lesbar und die
Illustrationen deutlich zu erkennen, auch an den Stellen, an welchen
die Folie während des
Formens gezogen wurde.
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Beispiel XII
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Ein
Stück der
geschäumten
Folie, wie vorstehend angeführt,
wurde so zugeschnitten, daß sie
ungefähr
in die Form einer Schale mit Ausmaßen von etwa 20 × 10 × 4 cm (Länge, Breite,
Tiefe) paßte.
Die Folie wurde in der geöffneten
Form angeordnet und Stapron CM 404 wurde unter Verwendung von Standardverfahrensbedingungen
injiziert. Die geformte Schale war an ihrer äußeren Oberfläche durch
die geschäumte
Folie genau abgedeckt, was eine hervorragende Haftung und nur einige
wenige Falten an den Ecken zeigte. Die Oberflächentextur und eine Gravierung
in der Originalschale waren in der Folie gut sichtbar. Der bedeckte
Teil der Schale fühlte
sich angenehm nicht-rutschig an und zeigte beim Eindrücken mit
dem Finger eine elastische Pufferwirkung.