DE60217650T3 - Verfahren zur herstellung von verglasungen aus kunststoff - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Herstellung von Kunststofferzeugnissen mit im Großen und Ganzen zwei Dimensionen, die im Wesentlichen flach sind oder mehr oder weniger komplexe Formen haben, wenigstens teilweise transparent und aufgrund ihrer hohen optischen Qualität für eine Verwendung als Glasscheiben geeignet sind.
  • Obwohl sich Glas in den meisten seiner Verwendungen in Verglasungen für Gebäude, Möbel, elektrische Haushaltgeräte (beispielsweise Ofentüren), Stadtmöblierung oder Transportfahrzeuge schwierig ersetzen lässt, ist sein Ersatz, hauptsächlich durch transparente Kunststoffe, in einigen dieser Verwendungen vorgesehen worden.
  • Der Vorteil solcher Kunststoffe vom Typ Polycarbonat gegenüber Glas besteht insbesondere in der Möglichkeit, Erzeugnisse mit variableren und komplexeren Formen, die sich mehr von der planen Geometrie unterscheiden, herstellen und in das Erzeugnis eine größere Anzahl von Funktionen integrieren zu können. Diese Möglichkeit ist insbesondere dem Spritzgießverfahren eigen.
  • Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, dass die optische Qualität der Verglasung und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften erhalten bleiben. In dieser Hinsicht unterscheiden sich Kunststoffe von Glas durch eine größere Anfälligkeit gegenüber Kratzern, die die Verwendung einer kratzfesten Beschichtung erfordert, und durch eine geringere Steifigkeit, wobei es letztere Eigenschaft notwendig macht, die Glasscheibe durch die Bildung von Überdicken oder durch die Verwendung von metallischen Einsätzen oder dergleichen zu versteifen, sie aber andererseits eine vereinfachte Montage, insbesondere beim Einbau in eine Karosserieöffnung, dadurch ermöglicht, dass die Glasscheibe verformt werden oder leicht mit umfänglichen Einsätzen für die Montage in Form von Metallklemmen oder dergleichen ausgerüstet werden kann.
  • Die Erfindung ist insbesondere auf Kunststoffscheiben gerichtet, die durch eine Reihe von Arbeitsgängen erhalten werden, die darin besteht:
    • – auf einer im Wesentlichen planen Folie aus Polycarbonat oder dergleichen eine kratzfeste Beschichtung, die sich gegebenenfalls in einem Zwischenstadium der Aushärtung befindet, auszubilden,
    • – die Folie in der Wärme umzuformen, wobei gegebenenfalls fortgefahren wird, die kratzfeste Beschichtung auszuhärten,
    • – die Folie auf dem Boden einer Form derart anzuordnen, dass sich die kratzfeste Beschichtung in Berührung mit der Wand der Form befindet, und
    • – mit der Folie das den Kern der Glasscheibe bildende Material durch beispielsweise Spritzgießen oder Heißpressen zu verbinden.
  • Alternativ wird die Polycarbonatfolie, nachdem sie umgeformt worden ist, mit einer kratzfesten Beschichtung versehen.
  • Diese Technologie ist in den Dokumenten WO 99/03678 und WO 99/65678 beschrieben, wobei Letzteres außerdem das Spritzgießen eines zusätzlichen Materials mit einem anderen chemischen Charakter und anderen Eigenschaften mittels einer perfektionierten einzigen Form, die die Durchführung eines Doppelt- oder Mehrfachspritzgießens erlaubt, behandelt. Dieses zusätzliche Material bildet beispielsweise eine Umfangsdichtung aus einem Elastomer oder den Fuß eines Rückspiegels.
  • Wenn im Rahmen jenes Verfahrens das Spritzgießen eines Thermoplats, beispielsweise von Polycarbonat, durchgeführt wird, ist es erforderlich, die Wand der Form mittels Durchleiten von Wasser zu beheizen, das unter Druck steht und eine Temperatur von 90 bis 120°C besitzt, da die plötzliche Abkühlung des mit 300°C eingespritzten Materials in Berührung mit der Wand der Form, die eine niedrigere Temperatur hat, Unregelmäßigkeiten in dem spritzgegossenen Material verursachen würde, welche die optische Qualität des Erzeugnisses beeinträchtigen würden.
  • Nun ist überraschenderweise festgestellt worden, dass es bei der Realisierung der Lehre der weiter oben genannten Dokumente WO 99/03678 und WO 99/65678 die Tatsache, dass die wärmeumgeformte Folie auf dem Boden der Form angeordnet wird, in den Teilen, für welche die Transparenz und die hohe optische Qualität einer Glasscheibe erforderlich sind, erlaubt, die Temperatur der Formwand beträchtlich zu senken, wobei die beste optische Qualität unter der Bedingung erhalten bleibt, dass die Folie wärmeisolierend ist. Indem so beispielsweise beim Spritzgießen von Polycarbonat die Temperatur der Form von 120°C auf 60°C gesenkt wird, wird die Wärmezufuhr durch die Zirkulation von einem heißen Fluid (beispielsweise Wasser oder Öl) verringert und eine Energieeinsparung erhalten.
  • Die Erfindung hat deshalb zum Gegenstand ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 1 eines wenigstens teilweise transparenten Erzeugnisses mit einer hohen optischen Qualität, die vergleichbar mit derjenigen einer Glasscheibe ist, in welchem wenigstens in einem Teil des Bodens einer Form eine wärmedämmende Folie mit entsprechender Gestalt angeordnet und anschließend in die Form ein thermoplastisches Material spritzgegossen wird, das in der Lage ist, sich mit der Folie zu dem Erzeugnis fest zu verbinden, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass der Teil der Form, dessen Boden mit dieser Folie versehen ist, auf einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als diejenige ist, die ohne diese Folie erforderlich wäre, um die erforderliche optische Qualität sicherzustellen.
  • Erfindungsgemäß ist im Allgemeinen unter der Tatsache, dass auf dem Boden der Form eine Folie mit entsprechender Gestalt angeordnet wird, die vorhergehende Anordnung einer Folie derart, dass sie sich an den Boden der Form anlegt, zu verstehen, wobei diese Folie auf ihrer Berührungsfläche mit der Form eine kratzfeste Beschichtung in einem Zwischen- oder Endzustand der Aushärtung tragen kann. Weiterhin sind das Polycarbonat, das häufig zur Bildung dieser Folie verwendet wird, sowie die zahlreichen gleichwertigen Polymeren auf dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannte Weise wärmeisolierend.
  • Es können eine oder mehrere Folien auf dem Boden der Form angeordnet werden, wobei gemäß zwei häufigen Ausführungsformen eine Folie auf dem Boden des beweglichen Teils der Form und gegebenenfalls eine auf dem Boden des feststehenden Teils angeordnet wird.
  • Es werden Erzeugnisse mit ausgezeichneter optischer Qualität und einer wesentlichen Verringerung der Wärmezufuhr zu den Wänden der Form erhalten. Außerdem ist es leichter, die Folie auf dem kühleren Boden der Form anzuordnen.
  • Erfindungsgemäß wird für einen zusätzlichen Vorteil gesorgt, wenn die Haftung der Folie auf dem Boden der Form vor dem eigentlichen Spritzgießen durch elektrostatische Mittel erhalten wird, wobei dann diese Haftung tatsächlich verstärkt ist.
  • Die Dicke der Folie beträgt vorteilhafterweise mindestens 100 μm, vorzugsweise mindestens 200 μm, und besonders bevorzugt mindestens 250 μm. Dabei sind diese Werte nicht zwingend, gewährleisten jedoch, dass die zuvor beschriebenen bemerkenswerten erfindungsgemäßen Effekte in einem hohem Maße erhalten werden.
  • Die Dicke der Folie beträgt gemäß einem weiteren Merkmal höchstens 1000 μm, vorzugsweise höchstens 850 μm, und besonders bevorzugt höchstens 750 μm, wobei diese Dicken ausreichen, um den Einbau aller gewünschter Funktionen, die im Folgenden beschrieben werden, und eine leichtere Handhabung und Wärmeformgebung der Folie zu erlauben.
  • Die Folie ist vorzugsweise monolithisch oder mehrschichtig und umfasst ein oder mehrere Polymere, die aus Polycarbonat, Polypropylen, Polymethylmethacrylat, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polyethylenglykolterephthalat, Polybutylenglykolterephthalat, Polyurethan, Polyvinylbutyral, cycloolefinischem Copolymer wie Ethylen/Norbornen oder Ethylen/Cyclopentadien, Polycarbonat/Polyester-Copolymer, Ionomerharz wie einem Copolymer aus Ethylen/mit einem Polyamin neutralisierter (Meth-)Arcrylsäure und dergleichen allein oder im Gemisch ausgewählt sind.
  • Das spritzgegossene thermoplastische Material ist gleich mit oder verschieden von dem, das die Schicht der wärmeformbaren Folie bildet, mit welcher es sich in Berührung befindet.
  • Weiterhin wird eine bemerkenswerte optische Qualität des Erzeugnisses von der Tatsache begünstigt, dass im erfindungsgemäßen Verfahren die Folie, die gegebenenfalls zuvor thermisch umgeformt worden ist, – wenn der Boden der Form keine im Wesentlichen plane Gestalt hat – anschließend auf dem Boden der Form durch ein beliebiges geeignetes Mittel, insbesondere durch Ansaugen und/oder Blasen und/oder vorzugsweise durch den elektrostatischen Effekt, vor Einspritzen des thermoplastischen Materials gehalten. Diese Maßnahme ist darauf gerichtet, einen faltenfreien engen Kontakt der Folie mit dem Boden der Form herzustellen, wobei ein solcher Kontakt im Fall der Anwendung des elektrostatischen Effektes besser erhalten wird, da dieser wirksamer ist, wenn, wie weiter oben festgestellt, die Temperatur des Bodens der Form erfindungsgemäß gesenkt wird.
  • Ein Erzeugnis, das wenigstens teilweise transparent ist und eine hohe optische Qualität hat, die vergleichbar mit derjenigen einer Glasscheibe ist, kann eines sein, das durch das zuvor beschriebene Verfahren erhalten worden ist, in welchem das thermoplastische Material in dem transparenten Teil des Erzeugnisses mit einer Dicke von 1 bis 10 mm spritzgegossen worden ist. Diese Werte vertragen sich mit dem Erhalten von mechanischen Eigenschaften, insbesondere einer Steifigkeit, die ausreichend sind, und einer Einsparung an Flächengewicht gegenüber Glas.
  • Gemäß weiteren Merkmalen des Erzeugnisses von großem praktischem Interesse:
    • – wird das thermoplastische Material zu einer versteifenden Überdicke auf dem Umfang des Erzeugnisses und/oder zur Bildung von Vorsprüngen wie Klammern für die Positionierung oder Befestigung des Erzeugnisses und/oder mit Einfügung insbesondere metallischer Elemente, dabei solche für einen elektrischen Anschluss eingeschlossen, spritzgegossen,
    • – trägt die Folie eine kratzfeste Schicht,
    • – umfasst die Folie eine hydrophobe/oleophobe Funktion, die in die kratzfeste Schicht eingebaut ist oder auf diese aufgepfropft ist, oder diese mit Zwischenlage einer Kunststofffolie, welche die hydrophobe/oleophobe Schicht trägt, bedeckt,
    • – umfasst die Folie auf ihrer gesamten Oberfläche oder einem Teil davon eine verschönernde und/oder abdeckende Schicht, die vorzugsweise direkt unter der konstituierenden Schicht der Folie angeordnet ist, welche die kratzfeste Schicht trägt,
    • – umfasst die Folie eine oder mehrere optisch selektive Schichten,
    • – umfasst die Folie eine Schicht mit einem Zusammensetzungsgradienten oder einen Antireflex-Schichtaufbau und
    • – umfasst die Folie eine Schicht oder ein Drahtnetz, die (das) elektrisch leitfähig und in der Lage ist, die Funktion der Beschlagentfernung/Enteisung durch Beheizung oder die Funktion einer Antenne zu erfüllen.
  • Die Besonderheit der Erfindung, die darin besteht, die Temperatur der Form zu senken, erfordert zur Erreichung dieser Merkmale kein spezielles Zubehör, wie es in zahlreichen Dokumenten, darunter die zwei weiter oben genannten Patentanmeldungen, beschrieben ist, und ist folglich dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und liegt innerhalb seiner Kenntnisse.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise benutzt werden:
    • – Verglasung für Gebäude, Möbel (beispielsweise Vitrinen, Einlegeböden und Duschkabinen), Elektrohaushaltgeräte, Stadtmöblierung (beispielsweise Wartehäuschen und Werbetafeln) und bodengebundene, Meeres- und Luftfahrzeuge und
    • – Autoglas, insbesondere eine Frontscheibe, oder vorzugsweise eine Seitenscheibe oder eine Heckscheibe, ein Schiebedach und/oder Panoramadach.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels näher erläutert.
  • Beispiel
  • Auf eine 80 μm dicke Folie aus Standardpolycarbonat, das aus Bisphenol A hergestellt ist, von der Gesellschaft GENERAL ELECTRIC unter dem Warenzeichen ”Makrolon” vertrieben wird und dessen Glasübergangstemperatur Tg 145°C beträgt, wurde durch Flow Coating die kratzfeste Beschichtung, die in dem Beispiel der Patentanmeldung EP-A1-0 718 348 beschrieben ist, in Form eines flüssigen Films mit einer Dicke von 20 μm aufgebracht. Nach der Trocknung war diese Dicke auf 5 μm verringert.
  • Die beschichtete Trägerfolie wurde dann auf dem Boden einer Form angeordnet, wobei sich die kratzfeste Schicht darauf befand; das Ganze wurde einer 30 min langen Wärmebehandlung bei 155°C unterworfen. Es wurde so eine thermisch geformte Folie gebildet.
  • Diese wurde anschließend auf dem Boden einer Spritzgießform angeordnet, wobei sich die kratzfeste Schicht mit der Wand der Form in Berührung befand, die mittels Zirkulation von 60°C heißem Wasser beheizt wurde. Danach wurde das thermoplastische Spritzgießen einer 5 mm dicken Schicht aus demselben Standardpolycarbonat wie demjenigen, das die Trägerfolie der kratzfesten Schicht bildete, durchgeführt.
  • Der erhaltene Schichtstoff wies ausgezeichnete Transparenz und optische Qualität auf.
  • Dasselbe Spritzgießen, das ohne die thermisch geformte Folie durchgeführt wurde, wobei alle anderen Arbeitsbedingungen gleich waren, erlaubte nur, ein Erzeugnis zu erhalten, dessen Oberfläche Unregelmäßigkeiten und eine mittelmäßige optische Qualität aufwies, was somit ein Nachweis für einen Transparenzverlust und eine Verdrehung oder Streuung des Lichts war.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung eines wenigstens teilweise transparenten Erzeugnisses mit einer hohen optischen Qualität, die vergleichbar mit derjenigen einer Glasscheibe ist, in welchem wenigstens in einem Teil des Bodens einer Form eine wärmedämmende Folie mit entsprechender Gestalt angeordnet und anschließend in die Form ein thermoplastisches Material spritzgegossen wird, das in der Lage ist, sich mit der Folie zu dem Erzeugnis fest zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Form, dessen Boden mit dieser Folie versehen ist, auf einer Temperatur gehalten wird, die niedriger als diejenige ist, die ohne diese Folie erforderlich wäre, um die erforderliche optische Qualität sicherzustellen, dass das spritzgegossene thermoplastische Material aus Polycarbonat ist, und dass der Teil der Form, dessen Boden mit der Folie versehen ist, auf einer Temperatur von 60°C gehalten wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Folie mindestens 100 μm, vorzugsweise mindestens 200 μm, und besonders bevorzugt mindestens 250 μm beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Folie höchstens 1 000 μm, vorzugsweise höchstens 850 μm, und besonders bevorzugt höchstens 750 μm beträgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie monolithisch oder mehrschichtig ist und ein oder mehrere Polymere umfasst, die aus Polycarbonat, Polypropylen, Polymethylmethacrylat, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polyethylenglykolterephthalat, Polybutylenglykolterephthalat, Polyurethan, Polyvinylbutyral, cycloolefinischem Copolymer wie Ethylen/Norbornen oder Ethylen/Cyclopentadien, Polycarbonat/Polyester-Copolymer, Ionomerharz wie einem Copolymer aus Ethylen/mit einem Polyamin neutralisierter (Meth-)Acrylsäure und dergleichen allein oder im Gemisch ausgewählt sind.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie, die gegebenenfalls zuvor thermisch verformt worden ist, auf dem Boden der Form durch ein beliebiges geeignetes Mittel, insbesondere durch Ansaugen und/oder Blasen und/oder vorzugsweise durch den elektrostatischen Effekt vor dem Einspritzen des thermoplastischen Materials gehalten wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material in dem transparenten Teil des Erzeugnisses mit einer Dicke von 1 bis 10 mm spritzgegossen worden ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material zu einer versteifenden Überdicke auf dem Umfang des Erzeugnisses und/oder zur Bildung von Vorsprüngen wie Klammern für die Positionierung oder Befestigung des Erzeugnisses und/oder mit Einfügung insbesondere metallischer Elemente, dabei solche für einen elektrischen Anschluss eingeschlossen, spritzgegossen worden ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine kratzfeste Schicht trägt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine hydrophobe/oleophobe Funktion umfasst, die in die kratzfeste Schicht eingebaut ist oder auf diese gepfropft ist oder diese mit Zwischenlage einer Kunststofffolie, welche die hydrophobe/oleophobe Schicht trägt, bedeckt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie auf ihrer gesamten Oberfläche oder einem Teil davon eine verschönernde und/oder abdeckende Schicht umfasst, die vorzugsweise direkt unter der konstituierenden Schicht der Folie angeordnet ist, welche die kratzfeste Schicht trägt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine oder mehrere optisch selektive Schichten umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Schicht mit einem Zusammensetzungsgradienten oder einen Antireflex-Schichtaufbau umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie ein elektrisch leitfähiges Netz umfasst.
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