DE60307642T2

DE60307642T2 - Herstellungsverfahren von wetterfesten folien und gegenständen

Info

Publication number: DE60307642T2
Application number: DE60307642T
Authority: DE
Inventors: J. William Saint Paul HUNT; D. Warren Saint Paul KETOLA; A. Lee Saint Paul PAVELKA; L. Richard Saint Paul SEVERANCE
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: AU2003237380A1; CN1671780A; WO2004013213A1; DE60307642D1; ATE336540T1; EP1525252A1; EP1525252B1; US20040028836A1; JP2010116569A; CN1312202C; JP5209651B2; JP2005534769A; KR20050030968A

Description

Hintergrund
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung beschichteter wetterfester polymerer Folien.
Polymerfolien, insbesondere diejenigen, die aus Poly (methylmethacrylat) (PMMA) und Poly(vinylchlorid) (PVC) hergestellt sind, werden zur Herstellung von Konstruktionen mit Haltbarkeit im Freien verwendet. Derartige Konstruktionen werden für eine Vielfalt von Anwendungen verwendet, wie Verkehrsschilder und Gebäudeschilder, Fahrzeugmarkierungen und Fahrzeugkennzeichen. Üblicherweise sind diese Polymerfolien in Abschnitten mit Tinte oder einer anderen Beschichtung beschichtet oder bedruckt. Idealerweise haben diese bedruckten oder beschichteten Polymerfolien eine Nutzungsdauer von mehreren Monaten bis zehn Jahren oder sogar mehr. Jeder Bestandteil der Konstruktion muss im Stande sein, gegenüber potenziell schädlichen Elementen, wie Sonnenlicht, Regen, Wind und anderen Umwelteinflüssen, beständig zu sein.
Mit ultraviolettem Licht (UV) gehärtete Tinten und Beschichtungen genießen aufgrund der zunehmenden Geschwindigkeit, mit der derartige Folien beschichtet oder bedruckt werden können, sowie der Annahme, dass gehärtete oder vernetzte Beschichtungen haltbarer sind als andere herkömmliche Beschichtungen oder Tinten wachsende Popularität. Üblicherweise sind diese Materialien derart formuliert, dass die Eigenschaften "Durchhärten" und "Oberflächenhärten" ausgewogen sind. "Durchhärten" bezieht sich auf eine verhältnismäßig gleichmäßige Reaktivität über die Dicke der Beschichtung und wird am meisten von Wellenlängen von etwa 320 bis etwa 380 nm beeinflusst. "Oberflächenhärten" bezieht sich auf eine Reaktion in der Nähe oder auf der Beschichtungsoberfläche und wird in erste Linie von Wellenlängen von etwa 240–270 nm beeinflusst. Das Gleichgewicht zwischen beiden Härtungsarten wird über Formulierungen mit einer ausgewogenen Mischung aus Fotoinitiatoren und die Verwendung von UV-Lichtquellen erreicht, die ein breites UV-Licht-Spektrum mit wirksamen Lichtstärken bereitstellen. Typisch können derartige breite UV-Licht-Spektren mit wirksamen Lichtstärken durch eine Mitteldruck-Quecksilberlampe bereitgestellt werden.
Kurzdarstellung
Bei den Bestrebungen, haltbarere Schilder mithilfe von UV-Licht-härtbaren Tinten oder Zusammensetzungen herzustellen, haben die Anmelder entdeckt, dass das Aussetzen eines Polymerfoliensubstrats an UV-Licht im Rahmen eines herkömmlichen UV-Licht-Härtungsverfahrens eine Zersetzung der ausgesetzten Folie innerhalb eines verhältnismäßig kurzen Zeitraums verursacht oder verursachen kann. Überraschenderweise ist der Nachweis einer solchen Folienzersetzung jedoch nicht unmittelbar offensichtlich; nicht beschichtete Abschnitte der Polymerfolien, die im Rahmen eines UV-Licht-Härtungsverfahrens UV-Licht ausgesetzt werden, entwickeln innerhalb eines Zeitraums von etwa vier Jahren ein trübes Aussehen, wenn sie Sonnenlicht oder anderen Elementen ausgesetzt werden.
Das neuartige Verfahren zur Herstellung von beschichteten Polymerfolien gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet die vorstehend genannten Probleme herkömmlicher Polymerfolien aus, indem die beschichteten Polymerfolien einer wirksamen Menge UV-Licht ausgesetzt werden, das im Wesentlichen nicht die Wellenlängen 230 nm bis 265 nm aufweist und das ausreicht, eine UV-Licht-härtbare Zusammensetzung auf einem Abschnitt einer Außenfläche der Polymerfolie zu härten, jedoch die nicht beschichteten Abschnitte der Polymerfolie nicht negativ beeinflusst. Die resultierende beschichtete Polymerfolie besitzt im Vergleich zu beschichteten auf herkömmliche Weise hergestellten beschichteten Polymerfolien eine bessere Witterungsbeständigkeit.
Wie hierin verwendet, bezieht sich eine "wirksame Menge" auf eine Gesamtstrahlendosis, die mit einer bestimmten Intensität zum Härten einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung abgegeben wird.
"Im Wesentlichen nicht die Wellenlängen 230 nm bis 265 nm aufweisen" bedeutet, dass in diesem Wellenlängenbereich und unter Verwendung des integrierten Radiometers EIT Uvicure Power Puck (EIT Inc., Sterling, VA) keine Photonenintensität festgestellt wird.
Wie hierin verwendet, bedeutet "Polymerfolie" eine Polymerfolie, die eine abnehmende Witterungsbeständigkeit zeigt, wenn sie nach Aussetzen an eine wirksame Menge UV-Licht mit dem gesamten Spektrum in Verbindung mit dem herkömmlichen Härten einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung einer Witterungsbeständigkeitsprüfung unterworfen wird.
Wie hierin verwendet, bedeutet "UV-A" Wellenlängen von etwa 320 nm bis etwa 400 nm, Spitzenwert 370 nm; "UV-B" bedeutet Wellenlängen von etwa 275 nm bis etwa 320 nm, Spitzenwert 305 nm; und "UV-C" bedeutet Wellenlängen von etwa 230 nm bis etwa 265 nm, Spitzenwert 250 nm.
Demgemäß betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung beschichteter Polymerfolien, wobei das Herstellungsverfahren die Schritte Beschichten mindestens eines Abschnitts einer Außenfläche einer Polymerfolie mit einer UV-Licht-härtbaren Tintenzusammensetzung und Aussetzen der beschichteten Außenfläche der Polymerfolie an eine wirksame Menge UV-Licht ohne bestimmte Wellenlängen umfasst. Die UV-Licht-Dosis reicht aus, um die UV-Licht-härtbare Zusammensetzung zu härten, hat jedoch keinen negativen Einfluss auf die nicht beschichteten Abschnitte der Polymerfolie.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner hergestellte Gegenstände, die die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Polymerfolien enthalten.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei der Durchsicht der folgenden genauen Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen und der anhängenden Ansprüche.
Genaue Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung beschichteter polymerer Folien mit verbesserter Witterungsbeständigkeit. Die gebildeten beschichteten Polymerfolien bewahren selbst nach Aussetzen an beschleunigte Verwitterungsbedingungen über einen Zeitraum von mindestens etwa 2000 Stunden ein erwünschtes Aussehen der Fläche. Die Bestandteile der Polymerfolien sind derart ausgewählt, zusammengesetzt und verarbeitet, dass die gebildete Folie die wünschenswerten Witterungsbeständigkeitseigenschaften aufweist.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren bereit, dass die Schritte Beschichten einer ersten Außenfläche einer polymeren Folie mit einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung unter Ausbildung einer polymeren Folie mit einem oder mehreren unbeschichteten Bereichen und einem oder mehreren beschichteten Bereichen; und Aussetzen der ersten beschichteten Außenfläche an eine wirksame Menge UV-Licht zum Härten der UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung, wobei das UV-Licht im Wesentlichen keine Wellenlängen aufweist, die die Oberflächeneigenschaften und die Witterungsbeständigkeit der unbeschichteten Bereiche der Folie negativ beeinflussen.
Die Polymerfolie kann unter Verwendung eines oder mehrerer Beschichtungsschritte mit einer UV-Licht- härtbaren Zusammensetzung beschichtet werden. Zu geeigneten Beschichtungsverfahren gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Bürstenstreichverfahren, Spritzlackieren, Thermotransferdrucken, Saugen, Siebdrucken, Flexodrucken, Tintenstrahldrucken, Transferbeschichten, Tiefdruckbeschichten, Spritzdüsenbeschichten, Beschichten mittels Lackvorhang, Flachdruck und Kombinationen davon. Wünschenswerterweise umfasst das Beschichtungsverfahren einen oder mehrere Druckschritte, umfassend Siebdrucken, Flexodrucken, Tintenstrahldrucken oder eine Kombination davon.
Zum Auftragen einer durch Licht härtbaren Zusammensetzung auf eine Fläche der Polymerfolie kann jede beliebige herkömmliche Beschichtungsvorrichtung verwendet werden. Zu geeigneten Beschichtungsvorrichtungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Pinsel, Farbsprühvorrichtungen, Schreibgeräte (d. h. Schreibstifte, Markierstifte usw.), Siebdrucker, Flexodrucker, piezoelektrische Tintenstrahldrucker, Thermotintenstrahldrucker und Transferbeschichtungsausrüstung.
Die Menge an UV-Licht-härtbarer Zusammensetzung, die auf einen oder mehrere beschichtete Bereiche einer Außenfläche der Polymerfolie aufgetragen wird, kann in Abhängigkeit von einer Anzahl Faktoren unterschiedlich sein, zu denen das jeweilige Beschichtungsverfahren, die jeweilige aufgetragene Beschichtungszusammensetzung und die letztendliche Verwendung der beschichteten Polymerfolie gehören, aber nicht darauf beschränkt sind. Üblicherweise beträgt die Menge an Beschichtungsmittel, die auf einen oder mehrere beschichtete Bereiche einer Außenfläche der Polymerfolie aufgetragen wird, von etwa 0,1 Gramm pro Quadratmeter (gsm) bis etwa 200 gsm, bezogen auf die Oberfläche des beschichteten Bereichs. Die Beschichtung kann jedoch in jeder beliebigen Menge verwendet werden, solange die Beschichtung eine gewünschte Beschichtung in dem einen oder mehreren beschichteten Bereichen bildet.
Wenn die Polymerfolie mit einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung beschichtet ist, wird die beschichtete Fläche der Folie zum Härten der UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung einer wirksamen Menge UV-Licht ausgesetzt, das im Wesentlichen keine Wellenlängen aufweist, die einen negativen Einfluss auf die Witterungsbeständigkeit der unbeschichteten Bereiche der Folie haben. Üblicherweise liegt eine wirksame Menge Licht, die zum Härten einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung erforderlich ist, im Bereich von etwa 100 mJ/cm² UV-A bis etwa 3000 mJ/cm² UV-A.
Die Wellenlängen des Lichts, das zum Härten der UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung verwendet wird, kann in Abhängigkeit von einer Anzahl Faktoren unterschiedlich sein, zu denen die Art der Polymerfolie gehört, aber nicht darauf beschränkt ist. Mit anderen Worten kann bei einer vorgegebenen Polymerfolie ein bestimmter Bereich schädlicher Wellenlängen entweder nicht an der Quelle vorhanden sein oder von der Lichtquelle entfernt worden sein, um eine beschichtete Polymerfolie mit verbesserten Witterungsbeständigkeitseigenschaften bereitzustellen. Im Falle von beispielsweise Folien, die Acrylharze umfassen, zum Beispiel Copolymere aus Methylmethacrylat, ist es wünschenswert, Licht mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 280 nm nicht bereitzustellen oder zu entfernen. In einem anderen Beispiel sollten im Falle von Folien, die ein Vinylchloridharz, wie Poly(vinylchlorid), umfassen, keine Wellenlängen von weniger als etwa 280 nm im UV-Licht vorhanden sein. Bei anderen Polymerfolien kann das Licht einen anderen nicht vorhandenen oder von der Lichtquelle entfernten Wellenlängenbereich aufweisen.
Ein Verfahren zum Entfernen bestimmter Wellenlängen von UV-Licht ist das Filtern. Nützliche Filtermedien können in Abhängigkeit von einer Anzahl Faktoren unterschiedlich sein, zu denen das Polymerfolienmaterial und die vom Lichtspektrum zu entfernenden Wellenlängen gehören, aber nicht darauf beschränkt sind. Zu geeigneten Filtermedien gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Stück Natronkalkfensterglas in doppelter Stärke, erhältlich von Corning, Inc., Corning, NY, mit einer Dicke von etwa 0,125 Inch (0,32 cm), das sowohl UV-B-Band (275–320 nm, Spitzenwert 305 nm) als auch UV-C-Band (230–265 nm, Spitzenwert 250 nm) aus dem Lichtspektrum entfernt; und PYREX^® 7740 und COREX^® 7058, beide erhältlich von Corning Inc., Corning, NY, die nur Photonen im UV-C-Band aus dem Lichtspektrum entfernen und einen geringen Abfall der Intensität im UV-B-Band verursachen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das vorstehend beschriebene Verfahren ferner das Anbringen eines oder mehrerer Substrate an einer zweiten Außenfläche der Polymerfolie umfassen, wobei die zweite Außenfläche der ersten Außenfläche gegenüber liegt. Das eine oder mehrere Substrate können mittels jedes herkömmlichen Befestigungsverfahrens, wozu Kleben, Laminieren, Nähen und mechanische Befestigungsmittel, wie Nieten usw., gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, an der Polymerfolie angebracht werden. Wünschenswerterweise sind das eine oder mehrere Substrate klebend an der Polymerfolie angebracht. Zu geeigneten Substraten zum Anbringen an der Polymerfolie gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, eine Folie, wie eine Polymerfolie; eine Metallfolie oder ein Metallbogen; jedes beliebige Papierprodukt; jedes beliebige Holzprodukt, wie Sperrholz und Holzfaserplatten; andere Bauprodukte, wie Gipsplatten, Beton und Leichtschaumplatten; eine Schaumstoffeinlage; jede Stoffart, einschließlich Webstoffe, Vliesstoffe und Wirkstoffe; oder eine Kombination davon.
Das polymere Material kann jedes beliebige im Handel erhältliche Polymer oder Copolymer in Folienform sein. Zu Beispielen gehören Acrylharze umfassende Folien, einschließlich Polymere und Copolymere aus Methylmethacrylat, und ein Vinylchloridharz umfassende Folien, wie PVC. Ein "Acrylharz" ist ein thermoplastisches Polymer oder Copolymer aus: Acrylsäure, Methacrylsäure, Estern von Acrylsäure, Estern von Methacrylsäure oder Acrylnitril.
Die Polymerfolienschicht kann bis zu etwa 50 Gewichtsprozent, wünschenswerterweise bis zu etwa 10%, an verschiedenen Zusätzen umfassen, wie Füllstoffe, Ultraviolett-Stabilisatoren (UV), Plastifizierer, klebrig machende Mittel, Verlaufshilfsmittel, Hilfsstoffe, Schlagfestigkeit modifizierende Mittel, expandierbare Mikrokügelchen, wärmeleitende Partikel, elektrisch leitende Partikel und dergleichen, wie Siliciumdioxid, Glas, Ton, Talkum, Pigmente, Farbstoff, Glasperlen oder -kügelchen und Antioxidationsmittel, um das Gewicht und/oder die Kosten der Folienschicht zu senken, die Viskosität einzustellen und/oder zusätzliche Verstärkung bereitzustellen oder die Wärmeleitfähigkeit der Folienschicht zu modifizieren.
Die Polymerfolie kann mindestens teilweise mit jeder UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung beschichtet sein. Zu geeigneten UV-Licht-härtbaren Zusammensetzungen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, UV-Licht-härtbare Tintenzusammensetzung, die in US-Patentveröffentlichung Nr. 02-0086914-A1 (Lee et al.); und US-Patent Nr. 6,5587,5309 (Ylitalo et al.) und 6,467, 897 (Wu et al.) offenbart sind.
Mindestens ein Abschnitt einer Außenfläche der Polymerfolie ist mit einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung, wünschenswerterweise einer UV-Licht-härtbaren Tintenzusammensetzung, beschichtet. Die gebildete beschichtete Polymerfolie weist mindestens eine Außenfläche mit einem oder mehreren unbeschichteten Bereichen und einem oder mehreren beschichteten Bereichen auf. Es sei bemerkt, dass die beschichtete Polymerfolie auch einen oder mehrere beschichtete Bereiche auf der Außenfläche aufweisen kann, auf der der eine oder mehrere beschichtete Bereiche mit einem Beschichtungsmittel beschichtet sind, das sich von der UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung unterscheidet. Die Oberfläche, die von dem einen oder mehreren unbeschichteten Bereichen der Außenfläche eingenommen wird, ist in Abhängigkeit von der letztendlichen Verwendung der beschichteten Polymerfolie unterschiedlich. Wünschenswerterweise nehmen der eine oder mehrere Bereiche von etwa 1 bis etwa 99 der Gesamtoberfläche der einen Außenfläche ein. Die gebildeten beschichteten Polymerfolien weisen im Vergleich zu beschichteten Polymerfolien, die mittels herkömmlicher Verfahren hergestellt wurden (d. h. Licht des gesamten Spektrums ausgesetzt wurden), eine hervorragende Witterungsbeständigkeit auf.
Ein Verfahren zur Bestimmung der Witterungsbeständigkeit von beschichteten Polymerfolien ist die Überwachung der Glanzbewahrung der unbeschichteten Abschnitte der Folie, nachdem diese Folie einem Protokoll zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, oder einem Protokoll zur Verwitterung im Freien, wie ASTM G 7, unterworfen war.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2000 Stunden einen 60°-Glanzwert von mindestens 90% eines ursprünglichen einen 60°-Glanzwerts bewahrt. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2000 Stunden einen 60°-Glanzwert von mindestens 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen einen 60°-Glanzwerts bewahrt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche einer beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2500 Stunden einen 60°-Glanzwert von mindestens 80% eines ursprünglichen 60°-Glanzwerts bewahrt. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2500 Stunden einen 60°-Glanzwert von mindestens 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen 60°-Glanzwerts bewahrt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen 60°-Glanzwert von mindestens 90% eines ursprünglichen 60°-Glanzwerts bewahrt. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen 60°-Glanzwert von mindestens 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen 60°-Glanzwerts bewahrt.
Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung der Witterungsbeständigkeit von beschichteten Polymerfolien, die die exponierte Fläche eines Reflexgegenstands darstellen, ist die Überwachung der Reflexionsbewahrung der unbeschichteten Abschnitte des Gegenstands, nachdem der Gegenstand einem Protokoll zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, oder einem Protokoll zur Verwitterung im Freien, wie ASTM G 7, unterworfen war.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie einer Reflex konstruktion nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154, Zyklus 2, über etwa 2000 Stunden einen Reflexionswert von mindestens 95% eines ursprünglichen Reflexionswerts. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2000 Stunden einen Reflexionswert von mindestens 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen Reflexionswerts.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie einer Reflexkonstruktion nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2500 Stunden einen Reflexionswert von mindestens 80% eines ursprünglichen Reflexionswerts. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2500 Stunden einen Reflexionswert von mindestens 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen Reflexionswerts.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen 60°-Glanzwert von mindestens 80% eines ursprünglichen 60°-Glanzwerts bewahrt. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen Reflexionswert von mindestens 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen 60°-Glanzwerts.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie einer Reflexkonstruktion nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen Reflexionswert von mindestens 90% eines ursprünglichen Reflexionswerts. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten Acrylharzfolie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen Reflexionswert von mindestens 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen Reflexionswerts.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie einer Reflexkonstruktion nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen Reflexionswert von mindestens 80% eines ursprünglichen Reflexionswerts. Wünschenswerterweise haben der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche der beschichteten PVC-Folie nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen Reflexionswert von mindestens 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 oder 99% des ursprünglichen Reflexionswerts.
Die erfindungsgemäßen beschichteten Polymerfolien können unter Ausbildung einer Vielfalt von Gegenständen mit einer oder mehreren zusätzlichen Schichten kombiniert werden. Geeignete zusätzliche Schichten sind vorstehend beschrieben und dazu gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Folien, Metallfolien oder -bögen, Papierprodukte, Holzprodukte, Gipsplatten, Beton, Leichtschaumplatten, Schaumstoffeinlagen, jede Stoffart und Kombinationen davon.
Die vorliegende Erfindung ist vorstehend beschrieben und wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert, die jedoch nicht als Beschränkung des Schutzumfangs ausgelegt werden dürfen.
PRÜFVERFAHREN
ASTM G 154-00a, Zyklus 2
Probestreifen wurden unter Verwendung von fluoreszierendem UV-Licht und der im Prüfverfahren beschriebenen Wasservorrichtung dem Prüfverfahren ASTM G 154-00a, Zyklus 2, unterworfen.
Vor der Lichteinwirkung wurde der ursprüngliche 60°-Glanzwert jedes Streifens bestimmt. Die Glanzwertmessungen wurden gemäß ASTM D 523 durchgeführt. Der ursprüngliche 60°-Glanzwert jedes Streifens wurde als ursprünglicher Glanzwert zur Ermittlung der Glanzbewahrung verwendet. Nach jeder Erhöhung der Lichteinwirkung wurden weitere 60°-Glanzwerte bestimmt.
Ferner wurden vor der Lichteinwirkung die Reflexionswerte jedes Streifens gemäß ASTM E 810 bestimmt. Zum Messen der Reflexion jedes Streifens wurden die nachstehend aufgeführten Geometrien verwendet:
Einfallwinkel: –4°
Beobachtungswinkel: 0,2°
Lagewinkel: 0°
Der ursprüngliche Reflexionswert jedes Streifens wurde als ursprünglicher Reflexionswert zur Ermittlung der Reflexionsbewahrung verwendet. Nach jeder Erhöhung der Lichteinwirkung wurden weitere Reflexionswerte bestimmt.
ASTM G 7
Vor der Lichteinwirkung wurden der ursprüngliche 60°- Glanzwert und der ursprüngliche Reflexionswert jedes Streifens wie vorstehend beschrieben bestimmt. Die Dauer der Prüfung der Verwitterung im Freien betrug 365 Tage. Die Prüfung der Verwitterung im Freien von Reflexstreifen SCOTCHLITE^TM 3870 und 3970 (nachstehend beschrieben) wurde in Miami, FL, bei 26° nördlicher Breite durchgeführt, wobei die Probestreifen auf einem Sperrholzträger befestigt und um 5° zur Horizontale geneigt waren, während die Prüfung der Verwitterung im Freien von Reflexstreifen SCOTCHLITE^TM 690-10U (nachstehend beschrieben) in Phoenix, AZ, bei 34° nördlicher Breite durchgeführt wurde, wobei die Probestreifen auf einem Sperrholzträger befestigt und um 45° zur Horizontale geneigt waren. Nach einem Zeitraum von 365 Tagen wurde die Prüfung der Verwitterung im Freien beendet und die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden wie vorstehend beschrieben auf Reflexion und 60°-Glanzwert untersucht.
UV-Dosimetrie
Die UV-Lichtstärken und -Dosierungen wurden mit einem integrierten Radiometer EIT Uvicure Power Puck, erhältlich von EIT, Inc., Sterling, VA, ermittelt. Sowohl die Spitzenstärke als auch die integrierte Dosis wurden in den Bändern UV-A (320–400 nm, Spitzenwert 370 nm), UV-B (275–320 nm, Spitzenwert 305 nm), UV-C (230–265 nm, Spitzenwert 250 nm) und UV-V (375–450 nm, Spitzenwert 415) ermittelt, wie durch die EIT-Spektralkennlinien angegeben. Die angegebenen Dosierungen und Stärken sind Mittelwerte von mindestens fünf Messungen anhand des Expositionsprotokolls.
UV-Härtungsprotokolle
Proben wurden unter Verwendung eines RPC UV-Prozessors, erhältlich von RPC Industries, Plainfield, IL, der mit zwei Mitteldruck-Quecksilberlampen ausgerüstet war, UV-Licht ausgesetzt. Die Leistungseinstellung war "hoch", und die Einwirkung wurde in Luftatmosphäre durchgeführt.
Beispiele
Polymerkonstruktionen: SCOTCHLITE^TM 3870 bezieht sich auf eine Reflexkonstruktion, die eine Oberschicht aus einer Polymerfolie vom PMMA-Typ, umfassend ein Copolymer aus Methylmethacrylat, enthält, im Handel erhältlich von 3M Company, St. Paul, MN.
SCOTCHLITE^TM 3970 bezieht sich auf eine Reflexkonstruktion, die eine Oberschicht aus einer Polymerfolie vom PMMA-Typ, umfassend ein Copolymer aus Methylmethacrylat, enthält, im Handel erhältlich von 3M Company, St. Paul, MN.
SCOTCHLITE^TM 690-10U bezieht sich auf eine Reflexkonstruktion, die eine Oberschicht aus einer Polymerfolie, umfassend PVC, enthält, im Handel erhältlich von 3M Company, St. Paul, MN.
Filtermedium:
"COREX^® 7058" bezieht sich auf Glas, erhältlich von Corning Glass Works, Corning, NY.
Vergleichsbeispiel 1–6
Eine erste Reihe Probestreifen SCOTCHLITE^TM 3870, 3970 und 690-10U für Vergleichszwecke wurde unter Verwendung eines RPC UV-Prozessors, der mit zwei Mitteldruck-Quecksilberlampen ausgerüstet war, UV-Licht ausgesetzt. Die Leistungseinstellung war "hoch", und die Einwirkung wurde in Luftatmosphäre durchgeführt. Die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden auf einer Bahn achtmal hintereinander mit einer Geschwindigkeit von 100 Fuß/min (30,5 m/min) durch den RPC UV-Prozessor geführt. Dosis und Stärke des UV-Lichts wurden mit einem integrierten Radiometer EIT Uvicure Power Puck ermittelt. Bei jeder Einwirkung auf die Probestreifen für Vergleichszwecke betrug die UV-A-Lichtdosis 295 mJ/cm² pro Durchgang mit einer Stärke von 796 mW/cm² pro Durchgang. Die entsprechende UV-C-Lichtdosis betrug 23,7 mJ/cm² pro Durchgang mit einer Stärke von 54 mW/cm² pro Durchgang. Somit betrug die kumulative Dosis, die jeder Streifen erhielt, 2360 mJ/cm² UV-A und 189,6 mJ/cm² UV-C.
Die ursprüngliche Reflexion jedes Streifens wurde gemäß dem Prüfverfahren ASTM E 810 ermittelt. Der ursprüngliche 60°-Glanzwert jedes Streifens wurde gemäß dem Prüfverfahren ASTM D 523 ermittelt. Die ursprüngliche Reflexion und der ursprüngliche 60°-Glanzwert sind in Vergleichsbeispiel 1–3 und 4–6 in Tabelle 1 bzw. 2 als 100% ihres bewahrten Werts zum Zeitpunkt Stunde 0 (h) definiert. Die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden anschließend einer Prüfung mit beschleunigter UV-Licht-Verwitterung gemäß dem Verfahren in ASTM G 154-00a, Zyklus 2, unterworfen. Die Prüfung der beschleunigten Verwitterung wurde periodisch unterbrochen und die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden wie vorstehend beschrieben auf Reflexion und 60°-Glanzwert untersucht. Tabelle 1 und 2 zeigen die Ergebnisse der bewahrten Reflexion bzw. des bewahrten 60°-Glanzwerts der Vergleichsbeispiele 1–6.
Tabelle 1
Tabelle 2
Vergleichsbeispiel 7–12
Eine zweite Reihe Probestreifen SCOTCHLITE^TM 3870, 3970 und 690-10U für Vergleichszwecke wurde auf dieselbe Weise wie in dem Verfahren für die erste Reihe Probestreifen für Vergleichszwecke UV-Licht ausgesetzt. Die ursprüngliche Reflexion und der ursprüngliche 60°-Glanzwert dieser Probestreifen für Vergleichszwecke wurden wie vorstehend beschrieben ermittelt und sind in Vergleichsbeispiel 7–9 und 10–12 in Tabelle 3 bzw. 4 als 100% ihres bewahrten Werts zum Zeitpunkt Tag 0 definiert. Die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden anschließend einer Prüfung der Verwitterung im Freien gemäß dem Verfahren in ASTM G 7 unterworfen. Tabelle 3 und 4 zeigen die Ergebnisse der bewahrten Reflexion bzw. des bewahrten 60°-Glanzwerts. In Tabelle 3 und 4 steht die Bezeichnung des Verwitterungsorts "FL" für den Ort Miami, FL, und "AZ" für den Ort Phoenix, AZ.
Tabelle 3
Tabelle 4
Beispiel 1–6
Eine erste Reihe beispielhafter Probestreifen SCOTCHLITE^TM 3870, 3970 und 690-10U wurde auf ähnliche Weise wie in dem Verfahren für die erste Reihe Probestreifen für Vergleichszwecke UV-Licht ausgesetzt, mit der Ausnahme, dass das Licht zuerst durch ein 2 mm dickes Glasfilter Corex^TM 7058, erhältlich von Corning Glass Works, Corning, NY, passierte. Bei jeder Einwirkung auf die beispielhaften Probestreifen waren die Dosis pro Durchgang, die Stärke pro Durchgang und die kumulative Dosis UV-A-Licht identisch mit den Werten der entsprechenden Einwirkung auf die Probestreifen für Vergleichszwecke. Dosis und Stärke von UV-C-Licht betrugen beide null, das bedeutet, dass mit dem EIT Uvicure Power Puck im durch das Corex^TM 7058 Glas gesendete Licht keine messbare Menge an UV-C-Licht festgestellt wurde. Die ursprüngliche Reflexion und der ursprüngliche 60°-Glanzwert wurden wie vorstehend beschrieben ermittelt und sind in Tabelle 7 bzw. 8 als 100% ihres bewahrten Werts zum Zeitpunkt Stunde 0 definiert. Die beispielhaften Probestreifen wurden anschließend einer Prüfung mit UV-Licht-Verwitterung gemäß dem Verfahren in ASTM G 154-00a, Zyklus 2, unterworfen. Die Prüfung der Verwitterung wurde periodisch unterbrochen und die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden wie vorstehend beschrieben auf Reflexion und 60°-Glanzwert untersucht. Tabelle 5 und 6 zeigen die Ergebnisse der bewahrten Reflexion bzw. des bewahrten 60°-Glanzwerts der Beispiele 1–6.
Tabelle 5
Tabelle 6
Beispiel 7–12
Eine zweite Reihe beispielhafter Probestreifen SCOTCHLITE^TM 3870, 3970 und 690-10U wurde auf ähnliche Weise wie in dem Verfahren für die zweite Reihe Probestreifen für Vergleichszwecke UV-Licht ausgesetzt, mit der Ausnahme, dass das Licht zuerst durch ein 2 mm dickes Glasfilter Corex^TM 7058, erhältlich von Corning Glass Works, Corning, NY, passierte. Bei jeder Einwirkung auf die beispielhaften Probestreifen waren die Dosis pro Durchgang, die Stärke pro Durchgang und die kumulative Dosis UV-A-Licht identisch mit den Werten der entsprechenden Einwirkung auf die Probestreifen für Vergleichszwecke. Dosis und Stärke von UV-C-Licht betrugen beide null, das bedeutet, dass mit dem EIT Uvicure Power Puck im durch das Corex^TM 7058 Glas gesendete Licht keine messbare Menge an UV-C-Licht festgestellt wurde. Die ursprüngliche Reflexion und der ursprüngliche 60°-Glanzwert wurden wie vorstehend beschrieben ermittelt und sind in Tabelle 7 bzw. 8 für Beispiel 7–9 und 10–12 als 100% ihres bewahrten Werts zum Zeitpunkt Tag 0 definiert. Die beispielhaften Probestreifen wurden anschließend auf dieselbe Weise und an denselben Orten wie die entsprechenden Vergleichsbeispiele einer Prüfung der Verwitterung im Freien gemäß dem Verfahren in ASTM G 7 unterworfen. Nach einem Zeitraum von 365 Tagen wurde die Prüfung der Verwitterung im Freien beendet und die Probestreifen für Vergleichszwecke wurden wie vorstehend beschrieben auf bewahrte Reflexion und bewahrten 60°-Glanzwert untersucht. Tabelle 7 und 8 zeigen die Ergebnisse der bewahrten Reflexion bzw. des bewahrten 60°-Glanzwerts. In Tabelle 7 und 8 steht die Bezeichnung des Verwitterungsorts "FL" für den Ort Miami, FL, und "AZ" für den Ort Phoenix, AZ.
Tabelle 7
Tabelle 8

Claims

Verfahren zur Herstellung einer wetterfesten beschichteten polymeren Folie, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Beschichten einer ersten Außenfläche einer polymeren Folie mit einer UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung unter Ausbildung einer polymeren Folie mit einem oder mehreren unbeschichteten Bereichen und einem oder mehreren beschichteten Bereichen und Aussetzen der ersten beschichteten Außenfläche an eine wirksame Menge UV-Licht und Härten der UV-Licht-härtbaren Zusammensetzung, wobei das UV-Licht im Wesentlichen nicht die Wellenlängen 230 nm bis 265 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das UV-Licht mittels eines Filters bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das UV-Licht im Wesentlichen ohne die genannten Wellenlängen von einer UV-Lichtquelle bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerfolie ein Acrylharz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymerfolie ein Vinylchloridharz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche nach Einwirken eines Protokolls zur beschleunigten Verwitterung ASTM G 154-00a, Zyklus 2, über etwa 2000 Stunden einen 60°-Glanzwert von mindestens 80% bewahrt haben.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der eine oder mehrere unbeschichtete Bereiche nach Einwirken eines Protokolls zur Verwitterung im Freien ASTM G 7 über etwa 365 Tage einen 60°-Glanzwert von mindestens 80% bewahrt haben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die UV-Licht-härtbare Zusammensetzung mittels eines Tintenstrahldruckers beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die UV-Licht-härtbare Zusammensetzung durch Mittel beschichtet wird, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siebdruck, Flexodruck, Sprühen, Transferbeschichten, Tiefdruckbeschichten, Spritzdüsenbeschichten, Beschichten mittels Lackvorhang, Flachdruck und Kombinationen davon.
Wetterfeste beschichtete polymere Folie, die mittels eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt ist.