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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers mit
einer metallisierten Oberfläche,
bei dem man
- (a) einen metallisierten Film in
eine Form einbringt und
- (b) die Form mittels Spritzguß mit einer Kunststoffzusammensetzung
füllt.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Kunststoff-Formkörper mit einer metallisierten
Oberfläche und
einen metallisierten Formkörper,
der auch mit Lasermarkierungen versehen ist, und Endprodukte, die derartige
Formkörper
enthalten.
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Ein
derartiges Verfahren ist aus der
WO 98/51516 A1 bekannt. In dieser Veröffentlichung
wird ein Verfahren zur Herstellung von dekorativen Gegenständen durch
Verwendung eines dekorativen metallisierten Films beschrieben. In
dieser Veröffentlichung
basiert der dekorative metallisierte Film auf einer Mischung von
Fluorharzen. Fluorharze sind für ihre
Fleckenunempfindlichkeit und ihre antiadhäsiven Eigenschaften bekannt.
Zum Erhalt einer guten Haftung des dekorativen metallisierten Films
gegenüber einem
Material wird eine zusätzliche
Haftschicht zur Verbesserung der Haftung zwischen dem dekorativen
metallisierten Film und dem Substrat verwendet.
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Ein
Nachteil des in der
WO
98/51516 A1 beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß zum Erhalt
eines dreidimensionalen Formkörpers
(3D-Formkörpers)
mit einer metallisierten Oberfläche,
in dem der metallisierte Film auch an den Kanten und an anderen
Stellen, an denen der Film erheblich verformt wird, eine hinreichende
Haftung gegenüber
der Kunststoffzusammensetzung zeigt, eine Haftschicht verwendet
werden muß.
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Aufgabe
der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das die oben
aufgeführten
Nachteile nicht oder in viel geringerem Maße aufweist.
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Überraschenderweise
wird diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst, bei dem
ein metallisierter Film verwendet wird, der mindestens eine im wesentlichen
aus einem thermoplastischen Elastomer mit Polyethersegmenten bestehende
Schicht umfaßt.
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Ein
derartiger Film, der mindestens eine im wesentlichen aus einem thermoplastischen
Elastomer mit Polyethersegmenten bestehende Schicht umfaßt, kann
metallisiert werden, wobei die Metallschicht eine gute Haftung auf
dem Film zeigt, und das thermoplastische Elastomer mit Polyethersegmenten zeigt
eine gute Haftung der Kunststoffzusammensetzung auf der gesamten
Oberfläche
eines nicht flachen Gegenstands.
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In
der
EP 0296108 A1 wird
ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff-Formkörpers mit
einer dekorierten Oberfläche
beschrieben, bei dem ein Copolyetheramidfilm eingesetzt wird, der
aber nicht vorher dekoriert und insbesondere nicht metallisiert wird.
Bei diesem bekannten IMD-Verfahren (IMD = In-Mould-Decoration) wird
der Copolyetheramidfilm beim Füllen
der Form durch den Transfer von Tinte unter dem Einfluß von Wärme von
einem dekorierten Trägerfilm
dekoriert, wobei der Trägerfilm
zusammen mit dem Copolyetherfilm in die Form eingebracht wird, aber
zu einem Teil des dekorierten Formkörpers wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann der Film vorher nach verschiedenen Techniken zum Aufbringen
einer dünnen
Schicht verschiedener Typen von Metallen metallisiert und als solcher
zur Herstellung von dreidimensionalen Formkörpern (3D-Formkörpern) verwendet
werden, wobei der Film ohne Verwendung einer zusätzlichen Haftschicht immer
noch eine hinreichende Haftung auf der Kunststoffzusammensetzung
aufweist. Bekannte Techniken für
die Metallisierung, wie z. B. stromlose Metallabscheidung, Metallspritzen,
Sputtern oder Vakuummetallisierung sind in zahlreichen Handbüchern beschrieben,
z. B. in Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering, Rand
9, S. 580–622,
Mark et al., John Wiley and Sons (1987), ISBN 0-471-80941-1. Verschiedene
Typen von Metall sind beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Chrom,
Nickel, Aluminium, Eisen, Zinn, Zink, Blei und Messing. Die Metallschicht kann
die Filmoberfläche
teilweise, vollständig
oder in Form von Mustern oder Leitungswegen bedecken. Die Dicke
der Metallschicht hängt
von den Anforderungen der Anwendung und der angewandten Technik
ab, wird aber im allgemeinen im Bereich von 0,002 bis 45 Mikrometer
liegen. So erfordern z. B. EMI-Abschirmungsanwendungen häufig dickere Schichten
als Anwendungen, in denen Reflexion oder ein lediglich dekorativer
Effekt von Bedeutung ist.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, daß der
Film auch an den Stellen, an denen der Formkörper ohne den Film Öffnungen
aufweist, beispielsweise an den Stellen, an denen in einer späteren Phase
Drucktasten anzubringen sind, intakt bleibt, so daß beispielsweise
ein (spritz)wasserfestes oder staubfestes Gehäuse für Produkte mit Kontakt- oder
Drucktasten und dergleichen hergestellt werden kann. Außerdem kann
die Oberfläche
auch ziemlich rauh sein, d. h. sie kann Rutschfestigkeitseigenschaften
aufweisen. Besonders vorteilhaft ist dies für Anwendungen wie Gehäuse von
Endprodukten wie Mobiltelefonen, Taschenrechnern, Electronic Organizers
oder Personal Digital Assistants, Küchengeräten und dergleichen, aber auch
für Fahrzeugbauteile,
insbesondere diejenigen im Fahrgastraum, wie ein Armaturenbrett
oder Teile davon.
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Unter
einem metallisierten Film ist hier ein Film mit einer zumindest
teilweise metallisierten Seite zu verstehen, der dazu dient, einem
Formkörper
insbesondere technische Eigenschaften und nicht nur ein anderes
Aussehen zu verleihen. Unter technischen Eigenschaften werden z.
B. die Leitung von Elektrizität
oder Wärme
des Formkörpers,
wie es in Leitungswegen in Stromkreisen oder einem Wärmeschild
zur Verhinderung von heißen
Stellen auf einer Oberfläche
eines Gegenstands gewünscht
ist; die Reflexion von z. B. Licht oder elektromagnetischen Wellen
in Lampenreflektoren bzw. Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen,
die sogenannte EMI-Abschirmung; die Diffusion, z. B. zur Bereitstellung
einer Barriere gegen die Diffusion von Gasen, z. B. Sauerstoff,
oder Feuchtigkeit durch die Metallschicht.
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Der
Film kann lediglich eine andere Farbe als der Formkörper haben,
aber auch einen speziellen Farbeffekt wie ein metallisches Aussehen
oder einen anderen Glanz verleihen, insbesondere wenn der Film nur
teilweise metallisiert ist.
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Der
Film kann nicht nur zumindest teilweise metallisiert sein, sondern
auch mit einem oder mehreren Mustern, Bildern oder Angaben versehen
sein, die lediglich figurativ, lediglich informativ oder sowohl figurativ
als auch informativ sein können.
Der Film kann transparent oder transluzent, aber auch (fast) opak
sein. Der Film kann nichtporös
sein oder eine bestimmte Porosität
aufweisen; er kann eine glatte Oberfläche haben, es kann aber auch
eine Oberflächentextur
aufgebracht worden sein.
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Unter
einer Schicht, die im wesentlichen aus einem thermoplastischen Elastomer
mit Polyethersegmenten besteht, ist hier zu verstehen, daß die Schicht
aus einer Zusammensetzung besteht, die als Hauptkomponente mindestens
ein thermoplastisches Elastomer mit Poly ethersegmenten enthält, d. h.
die Zusammensetzung enthält
im allgemeinen mehr als 50 Masse-% dieses thermoplastischen Elastomers,
vorzugsweise mehr als 60 Masse-%, besonders bevorzugt mehr als 70
Masse-% und noch weiter bevorzugt mehr als 80 Masse-%, bezogen auf die
gesamte Zusammensetzung. Die Zusammensetzung kann auch bis zu 50
Masse-% anderer Polymere, vorzugsweise nicht mehr als 40 Masse-%,
besonders bevorzugt nicht mehr als 30 Masse-% und noch weiter bevorzugt
nicht mehr als 20 Masse-% enthalten, so daß das mindestens eine thermoplastische Elastomer
eine kontinuierliche Phase der Zusammensetzung bildet. Vorzugsweise
sind derartige andere Polymere mit dem thermoplastischen Elastomer verträglich, um
die mechanischen oder ästhetischen Eigenschaften
beizubehalten oder zu verbessern. Die Zusammensetzung kann auch übliche Additive wie
Stabilisatoren, Farbmittel, Verarbeitungshilfsmittel oder Flammschutzverbindungen
enthalten. Im allgemeinen liegen derartige Additive je nach ihrer Funktion
jeweils in Mengen von 0,01–10
Masse-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vor.
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Geeignete
Beispiele für
ein thermoplastisches Elastomer mit Polyethersegmenten sind beispielsweise
segmentierte Copolymere mit sogenannten Hart- und Weichsegmenten,
wobei es sich bei dem Weichsegment um einen Polyether, vorzugsweise
einen aliphatischen Polyether, handelt. Ein derartiges thermoplastisches
Elastomer mit Polyethersegmenten wird im folgenden auch als ein
thermoplastisches Elastomer oder ein Copolymer bezeichnet. Vorzugsweise
umfassen die Weichsegmente einen von mindestens einem Alkylenoxid
abgeleiteten Polyether, beispielsweise ein Poly(alkylenoxid)glykol. Derartige
Copolymere weisen gute mechanische Eigenschaften über einen
sehr weiten Temperaturbereich auf. Als Poly(alkylenoxid)glykol können beispielsweise
Poly(tetramethylenoxid)glykol oder Poly(tetrahydrofuran)glykol,
Poly(propylenoxid)glykol, insbesondere Poly (1,2-propylenoxid)glykol,
Poly(ethylenoxid)glykol, ethylenoxidterminiertes Poly(propylenoxid)glykol
oder Kombinationen davon verwendet werden. Derartige Polyether haben
einen im wesentlichen amorphen Charakter, eine niedrige Glasübergangstemperatur
(Tg) und eine geringe Steifigkeit. Vorzugsweise
ist die Tg kleiner als 0°C, besonders bevorzugt kleiner
als –20°C und ganz
besonders bevorzugt kleiner als –30°C. Der Vorteil hiervon besteht
in der hohen Flexibilität
und den guten mechanischen Eigenschaften des segmentierten Copolymers
auch bei tiefen Temperaturen. Diese Weichsegmente haben im allgemeinen
eine Molmasse von 400–6000
g/mol, vorzugsweise 500–3000
g/mol.
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Die
Hartsegmente in dem Copolymer haben im allgemeinen eine Erweichungstemperatur,
d. h. eine Glasübergangstemperatur
oder Schmelztemperatur, von mehr als 100°C, besonders bevorzugt mehr
als 150°C
und noch weiter bevorzugt mehr als 170°C. Vorzugsweise haben die Hartsegmente
teilkristallinen Charakter, was zu einer verbesserten Chemikalienbeständigkeit
des Copolymers führt.
Geeignete Hartsegmente sind Segmente auf Basis eines Polyurethans,
eines Polyamids oder eines Polyesters. Der Vorteil eines derartigen
thermoplastischen Copolyetherurethan-, Copolyetheramid- oder Copolyetherester-Elastomers
besteht darin, daß sie die
Herstellung von dünnen
Filmen mit guten Eigenschaften ermöglichen, die transparent oder
zumindest transluzent sind, infolge von Schäumen während der Filmherstellung auch
porös sein
können
und nach verschiedenen Techniken leicht metallisiert werden können.
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Das
Verhältnis
zwischen den Weich- und Hartsegmenten in dem thermoplastischen Elastomer mit
Polyethersegmenten kann im allgemeinen innerhalb weiter Grenzen
variieren, wird aber insbesondere auf der Basis der gewünschten
Härte des
Copolymers gewählt.
Die Härte
liegt im allgemeinen zwischen 20 und 80 Shore D.
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Eine
geringe Härte
ist insofern vorteilhaft, als sie einen flexibleren Film ergibt;
eine hohe Härte
verleiht im allgemeinen eine höhere
Temperaturbeständigkeit
und bessere mechanische Eigenschaften. Vorzugsweise liegt die Härte zwischen
30 und 75 Shore D, besonders bevorzugt zwischen 35 und 70 Shore
D. Der Vorteil hiervon besteht in einer guten Balance zwischen verschiedenen
Eigenschaften, wie Verarbeitbarkeit, Temperaturbeständigkeit,
mechanischen Eigenschaften und gegebenenfalls Bedruckbarkeit mit
Hilfe verschiedener Techniken.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Copolymer um einen Copolyetherester, da
dieser günstige Verarbeitungseigenschaften
aufweist. Im einzelnen handelt es sich bei dem Hartsegment um einen
aus Wiederholungseinheiten, die sich von mindestens einem Alkylenglykol
und mindestens einer aromatischen Dicarbonsäure oder einem Ester davon
ableiten, aufgebauten Polyester. Die Alkylengruppe enthält im allgemeinen
2-6 C-Atome, vorzugsweise 2-4 C-Atome. Für das Alkylenglykol sind Ethylenglykol, Propylenglykol
und insbesondere 1,4-Butylenglykol bevorzugt.
Als aromatische Carbonsäure
sind Terephthalsäure,
1,4-Naphthalindicarbonsäure
oder 4,4'-Diphenyldicarbonsäure besonders
gut geeignet. Gegebenenfalls können
auch andere Dicarbonsäuren
wie Isophthalsäure
vorliegen, was normalerweise zu einem nierigeren Schmelzpunkt führt. Vorzugsweise
basiert das Hartsegment weitgehend auf Polyethylenterephthalat,
Polypropylenterephthalat und insbesondere auf Polybutylenterephthalat.
Der Vorteil hiervon besteht in einem guten Kristallisationsverhalten
und einem hohen Schmelzpunkt, so daß die Copolymere leicht zu
einem Film verarbeitet werden können
und gute thermische und chemische Stabilität aufweisen.
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Beispiele
für derartige
Copolymere, insbesondere Copolyetherester, und ihre Herstellung
werden beispielsweise in Handbook of Thermoplastics, etc. O. Olabishi,
Kapitel 17, Marcel Dekker Inc., New York 1997, ISBN 0-8247-9797-3,
in Thermoplastic Elastomers, 2. Aufl., Kapitel 8, Carl Hauser Verlag (1996),
ISBN 1-56990-205-4,
in Encyclopaedia of Polymer Science and Engineering, Band 12, Wiley & Sons, New York
(1988), ISBN 0-471-80944, S. 75–117,
und den dort angegebenen Literaturstellen beschrieben.
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Sehr
gute Ergebnisse wurden mit einem Film aus mindestens einem Copolyetherester
mit Hartsegmenten, die sich von Polybutylenterephthalaf ableiten,
und Weichsegmenten, die sich von Poly(tetramethylenoxid)glykol oder
ethylenoxidterminiertem Poly(propylenoxid)glykol ableiten, erhalten.
Ein Vorteil dieser Copolymere besteht in ihrer hervorragenden Wärmebeständigkeit
und ihrem hervorragenden Verarbeitungsverhalten. Es wurde gefunden,
daß ein aus
diesen Materialien hergestellter Film bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
beim Füllen
der Form mit einer schmelzflüssigen
Polymerzusammensetzung, selbst wenn sie anfangs eine Temperatur über dem
Schmelzpunkt des Copolyetheresters aufweist, nicht oder zumindest
nicht vollständig
erweicht oder schmilzt, so daß der
erhaltene Formkörper
eine Schicht aus Copolyetheresterfilm auf der gesamten (dem gewünschten
Teil der) Oberfläche
aufweist.
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Ein
metallisierter Film ist durch Metallisierung eines Films, der mindestens
eine im wesentlichen aus einem thermoplastischen Elastomer mit Polyethersegmenten
bestehende Schicht umfaßt, nach
bekannten Techniken zur Metallisierung erhältlich. Des weiteren stellt
sich heraus, daß derartige metallisierte
Filme bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine hervorragende Haftung auf dem Formkörper aufweisen, während die
metallisierte Oberfläche
durch den Spritzgießschritt
kaum beeinflußt
wird.
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Die
Oberfläche
des Films, die metallisiert ist, kann vollständig mit Metall bedeckt sein
oder teilweise, z. B. in Form von Mustern. Ein Beispiel für ein Muster
ist ein Leitungsweg in einem Stromkreis. Beim Design und Aufbringen
der teilweisen Metallisierung oder des Musters auf den Film (zweidimensional)
kann auch die Verformung des Films, die bei der Herstellung des
Formkörpers
(dreidimensional) in Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens
auftritt, berücksichtigt
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht der metallisierte Film aus einer einzigen Schicht, die ein
Copolymer umfaßt,
das metallisiert worden ist. Der Vorteil hiervon besteht in der
technischen Einfachheit.
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In
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfaßt
der Film mindestens zwei Schichten, wovon mindestens eine Außenschicht
im wesentlichen aus einem Copolymer besteht und diese Schicht metallisiert
worden ist. Ein derartiger Mehrschichtfilm kann mit Hilfe eines
Coextrusionsverfahrens oder durch Laminieren mehrerer Filme hergestellt
werden. Der Vorteil hiervon besteht darin, daß durch Verwendung von verschiedenen Materialien
für verschiedene
Schichten eine Kombination von wünschenswerten
Filmeigenschaften erhalten werden kann. So kann man beispielsweise
ein Copolymer, das gut metallisierbar ist und eine hervorragende
Haftung auf der Kunststoffzusammensetzung bereitstellt, in Kombination
mit einem anderen Material, das beispielsweise gute Oberflächeneigenschaften,
beispielsweise Verschleißeigenschaften, aufweist.
Ein Beispiel für
einen derartigen Mehrschicht film ist ein Film mit einer Schicht,
die im wesentlichen aus einem Copolyetherester-Copolymer besteht,
und einer anderen Schicht aus Polycarbonat. Der Vorteil dieser Kombination
besteht in einer hervorragenden Haftung zwischen den Schichten und
hohem Glanz und hoher Verschleißfestigkeit
der Polycarbonatschicht.
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In
einer besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
kombiniert man mindestens zwei Schichten, die beide im wesentlichen aus
einem Copolymer bestehen, aber eine unterschiedliche Härte aufweisen.
Dies hat den Vorteil, daß die
eine Komponente für
gute Metallisierbarkeit gewählt
wird und die andere Komponente für
eine andere gewünschte
Eigenschaft. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Formkörper beispielsweise
mit einer metallisierten Oberfläche
mit Soft-Touch- und/oder Rutschfestigkeitseigenschaften zu versehen.
Soft-Touch-Eigenschaften sind im allgemeien durch Herstellung einer
Oberflächenschicht
aus einem Material mit geringer Härte, beispielsweise einem Copolymer
mit einer Härte
von weniger als 60 Shore D, vorzugsweise weniger als 50 Shore D
und besonders bevorzugt weniger als 40 Shore D und Aufbringen einer
besonderen Oberflächenstruktur darauf
erhältlich.
Ein Beispiel ist ein Film mit einer Schicht aus einem Copolyetherester
mit einer Härte von
40 Shore D und einer Schicht aus einem Copolyetherester mit einer
Härte von
63 Shore D.
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In
einer anderen besonderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
umfaßt
der metallisierte Film mindestens eine im wesentlichen aus einem
thermoplastischen Elastomer mit Polyethersegmenten bestehende Schicht,
die geschäumt ist;
d. h. die Schicht hat eine poröse
Struktur, vorzugsweise eine geschlossenzellige Struktur. Der Vorteil
hiervon besteht darin, daß der
Soft-Touch-Charakter der metallisierten Oberfläche weiter verbessert und ein
elastischer Dämpfungseffekt
erhalten werden kann. Dies ist speziell für Geräte und handgehaltene Einrichtungen
oder andere Abdeckungen von Interesse. Ein poröser Film kann nach einem Extrusionsverfahren
unter Verwendung einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung
und eines chemischen oder physikalischen Treibmittels hergestellt
werden.
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Die
Filmdicke kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Vorzugsweise
hat ein Film eine Dicke von mehr als 0,01 mm, da der Film sonst
schwierig zu handhaben ist und das Risiko des Reißens oder
Verrunzelns des Films beim Füllen
der Form groß ist. Der
Film ist vorzugsweise je nach seiner Härte zum einfacheren Formen
zu einem 3D-Formkörper und zur
besseren Haftung auf der Oberfläche
des Formkörpers
dünner
als 2 oder 1 mm. Demzufolge hat der Film vorzugsweise eine Dicke
von 0,01–1
mm, besonders bevorzugt 0,05–0,75
mm und ganz besonders bevorzugt 0,1–0,5 mm.
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Vor
dem Einbringen in die geöffnete
Form kann der metallisierte Film auf eine geeignete Größe gebracht
werden, beispielsweise durch Schneiden oder Stanzen bei Raumtemperatur
oder verminderter Temperatur, beispielsweise Tieftemperaturschneiden.
Ein derartiges Schneiden oder Stanzen kann mit Hilfe von Messern,
aber beispielsweise auch mit einem Wasser- oder Laserstrahl bewerkstelligt
werden. Es ist auch möglich,
den Film während
oder unmittelbar vor dem Spritzgießschritt (b) auf eine geeignete Größe zu bringen.
In letzterem Fall kann der Film beispielsweise kontinuierlich von
einer Rolle der Form und Spritzgußmaschine zugeführt werden.
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Die
Kunststoffzusammensetzung kann Polymere mit verschiedener chemischer
Zusammenstezung und verschiedenen Eigenschaften enthalten. Vorzugsweise
basiert die Kunststoffzusammensetzung auf einem Polymer, das mit
dem Copolymer in dem Film, mit dem es beim Füllen der Form in Berührung gebracht
wird, verträglich
oder mischbar ist. Unter einer auf einem Polymer basierenden Zusammensetzung
ist zu verstehen, daß das
Polymer die Hauptkomponente der Zusammensetzung ist, d. h. das Polymer
bildet eine kontinuierliche Phase der Zusammensetzung. Der Vorteil
hiervon besteht darin, daß eine gute
Haftung zwischen der Kunststoffzusammensetzung und dem Film erhalten
wird. Bei Verwendung eines Copolyetheramid enthaltenden Films basiert
die Kunststoffzusammensetzung vorzugsweise beispielsweise auf einem
Polyamid. Ein Copolyetherurethanfilm hat den Vorteil, daß der Film eine
gute Haftung auf verschiedenen Kunststoffen zeigt.
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Es
wurde ferner gefunden, daß bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Haftung durch Erhöhung
der Temperatur der Form verbessert werden kann. Aus diesem Grund
beträgt
die Formtemperatur mindestens 60°C,
vorzugsweise mindestens 90°C, besonders
bevorzugt mindestens 120°C
und ganz besonders bevorzugt mindestens 140°C. Man sollte jedoch darauf
achten, eine zu hohe Formtemperatur für einen gegebenen Film zu vermeiden,
da dies zu einer Verschlechterung z. B. eines Bilds auf dem Film oder
sogar zum Schmelzen des Films führen
könnte.
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Im
Fall eines Copolyetherester enthaltenden Films basieren geeignete
Kunststoffzusammensetzungen vorzugsweise auf einem thermoplastischen Polyester
oder Polycarbonat, da die Filmhaftung dann sehr gut ist. Beispiele
für geeignete
Polyester sind Polyethylenterephthalat (PET) und Polybutylenterephthalat
(PBT) und Mischungen davon. Beispiele für Polycarbonat-Kunststoffzusammensetzungen sind
Zusammensetzungen auf Basis von Bisphenol-A-polycarbonat (PC) und
Copolymere und Mischungen davon. Geeignete Zusammensetzungen sind
beispielsweise Mischungen von PC und PET (PC/PET), PC und PBT (PC/PBT),
PBT und PET oder PC und Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymeren (PC/ABS).
Der Vorteil derartiger Kunststoffzusammensetzungen besteht darin,
daß Formkörper mit engen
Maßtoleranzen
und mit sehr guter Maßhaltigkeit über einen
großen
Temperaturbereich erhalten werden, die als Gehäuse für verschiedene Geräte verwendet
werden können.
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Eine
besondere Ausführungsform
der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem man eine Kombination aus
einem Copolyetherster enthaltenden Film und einer Kunststoffzusammensetzung
auf Basis einer PBT-Zusammensetzung oder einer PC/ABS-Mischung einsetzt.
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In
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
füllt man
die Form in Schritt (b) mit einer geschäumten Kunststoffzusammensetzung.
Der Vorteil hiervon besteht in einem Formkörper mit geringer Dichte. Wenn
die verwendete Kunststoffzusammensetzung einen niedrigen Modul aufweist,
erhält
man einen Formkörper
mit weichem Griff, aber einer geschlossenen und metallisierten Oberfläche guter
Qualität.
Ein Beispiel für
eine derartige Ausführungsform
ist ein Verfahren, bei dem man eine Form mit einem Polyurethanschaumstoff gegen
einen Copolyetheresterfilm füllt.
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In
einer anderen geeigneten Ausführungsform
ist der Film lasermarkierbar, beispielsweise da der Film mindestens
ein strahlungsempfindliches Farbmittel enthält, das unter dem Einfluß von Strahlung,
beispielsweise von einem Laser, die Farbe ändert, oder da die Metallschicht
strahlungsempfindlich ist und mit Markierungen versehen werden kann. „Farbänderung" umfaßt eine Änderung
der chromatischen Farbe zu einer anderen Farbe, den Erhalt einer
Farbe aus einem ungefärbten
Zustand oder den teilweisen oder vollständigen Verlust von Farbe. Der lasermarkierbare
Film kann auch ein anderes Additiv zur Verbesserung der Lasermarkierbarkeit
enthalten. Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht darin, daß zusätzliche
Angaben oder Dekorationen später
auf einen in Massen produzierten Formkörper aufgebracht werden können, wobei
die Angaben auf relativ einfache Art und Weise geändert werden
können,
gegebenenfalls auch für
jeden produzierten Formkörper.
Dadurch kann ein Produkt, z. B. persönliche Geräte, wie ein Mobiltelefon oder
ein Personal Digital Assistant, mit einem persönlichen Charakter oder einzigartigen Code
versehen werden.
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Wenn
der Film mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei strahlungsempfindliche
Farbmittel enthält,
kann man beispielsweise durch die Wahl des Laserstrahlungstyps Markierungen
in verschiedenen Farben und sogar ein mehrfarbiges Bild wie ein
Photo des Anwenders bereitstellen.
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Es
ist auch möglich,
nicht den transparenten oder transluzenten Film, sondern die darunter
liegende Kunststoffzusammensetzung durch Laserstrahlung zu markieren
und darauf mittels Bestrahlung mit Laserlicht durch den Film, insbesondere
auf einem nicht durch eine Metallschicht bedeckten Oberflächenbereich,
ein Bild aufzubringen.
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Die
Erfindung betrifft auch einen so erhältlichen zumindest teilweise
metallisierten Kunststoff-Formkörper. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen Formkörper mit mindestens einer teilweise
metallisierten Oberfläche,
die auch Soft-Touch- und/oder Rutschfestigkeitseigenschaften aufweist.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Kunststoff-Formkörper mit einer zumindest teilweise
metallisierten Oberfläche,
auf die durch Laserbestrahlung andere Markierungen aufgebracht werden
können. Der
Vorteil hiervon besteht darin, daß der Film zwar dreidimensional
verformt wird, der Formkörper
jedoch in einer beliebigen gewünschten
Position und mit hoher Genauigkeit mit einem Bild versehen werden
kann. Daher betrifft die Erfindung auch einen derartigen markierten
und metallisierten Kunststoff-Formkörper.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Endprodukt, umfassend einen erfindungsgemäßen Kunststoff-Formkörper. Zumindest
ein Teil der Oberfläche dieses
Produkts besteht aus einem derartigen erfindungsgemäßen Formkörper, insbesondere
ein solcher Teil, der für
die technische und/oder informative/dekorative Funktion des Produkts
relevant ist, wie ein Bedienfeld. Der Vorteil hiervon besteht darin,
daß das
Endprodukt mit einer metallisierten und gegebenenfalls informativen
Oberfläche
versehen wird, die beispielsweise wenig verschleißanfällig ist.
Ein anderer Vorteil besteht darin, daß das Endprodukt mit einzigartigen,
persönlichen
Bildern lasermarkiert werden kann. Noch ein anderer Vorteil besteht
darin, daß das
Endprodukt auch Soft-Touch- und/oder Rutschfestigkeitseigenschaften
aufweisen kann.
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Beispiele
für Endprodukte
sind dreidimensionale spritzgegossene Schaltungsträger (3D
MID, MID = Moulded Interconnect Devices) mit metallisierten Leitungswegen,
spritzgegossene Leiterplatten (Moulded Circuit Boards, MCB), Lampenreflektoren für häusliche/technische
Geräte
oder Autos, Bedienfelder für
Kosumelektronik und Gehäuse
mit einer Metallschicht für
EMI-Abschirmungsanwendungen.
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Die
Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele erläutert.
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Film
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Mit
Hilfe eines Allzweckextruders mit einer 45-mm-Schnecke und Flachfilm-Peripherie wurden aus
Arnitel® EM550,
einem Copolyetherester mit einer Härte von ungefähr 55 Shore
D (DSM Engineering Plastics, NL), Filme mit einer Dicke von ungefähr 150 μm hergestellt.
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Beispiel I
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Aus
einem Film aus Arnitel® EM550 wurde eine kreisrunde
Probe mit einem Durchmesser von ungefähr 78 mm ausgeschnitten. Diese
Probe wurde in einen Cressington Sputter Coater der Bauart 108 Auro
eingebracht, wonach der Druck auf etwa 10 Pa verringert wurde. Der
Sputter Coater wurde mit Argon gespült. Über einen Zeitraum von 300
Sekunden wurde an den Sputter Coater ein Strom von 30 mA angelegt
und eine Goldschicht mit einer Dicke von ungefähr 150 mm auf die Probe aufgebracht.
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Die
Probe des golbeschichteten Films wurde in eine offene Form eingebracht,
wobei die Goldoberfläche
der Oberfläche
der Form zugewandt war. Die Form enthielt eine einzige Formhöhlung für eine Scheibe
mit den Abmessungen 70·50
mm, wobei die Dicke der Scheibe schrittweise von 3 mm auf 2 mm auf
1 mm verringert wurde. Diese Dickenänderung ergab eine gestufte
Oberfläche
der Scheibe mit scharfen Ecken am Übergang von einer Dicke zu
einer anderen. Die Form wurde mit einem Ölthermostat bei einer Temperatur
von 120°C
gehalten und war in einer Spritzgußmaschine Engel 80A mit einer
Allzweckschnecke mit einem Durchmesser von 22 mm angeordnet worden.
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Nach
dem Schließen
der Form wurde die Formhöhlung
mit einer schmelzflüssigen PC/ABS-Kunststoffzusammensetzung,
Typ Xantar® CM
206 (DSM Engineering Plastics, NL), die im Umluftofen 6 Stunden
bei 90°C
vorgetrocknet worden war, gefüllt.
Die Temperatureinstellungen der Spritzgußmaschine waren 240–250–255°–250°C vom Aufgabebehälter zur
Düse; die
Plastifizierungszeit betrug ungefähr 5,5 s, die Einspritzzeit
ungefähr
1,08 s, die Abkühlzeit
ungefähr
20 s und die Zykluszeit ungefähr
28 s. Die eingespritzte Menge der Kunststoffzusammensetzung betrug
ungefähr
13 Gramm. Solche Einstellungen stehen im Einklang mit den empfohlenen
Standardverarbeitungsbedindungen für dieses Material.
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Nach
Entnahme des Formkörpers
aus der Form wurde festgestellt, daß der goldbeschichtete Film
auf der gesamten Oberfläche
des Formkörpers einschließlich der Ecken
an der Oberfläche
ohne sichtbare Risse, Falten oder andere Mängel vorlag. Der Film zeigte
eine gute Haftung auf der Oberflächenscheibe
und konnte durch Kratzen oder Reißen nicht von der Scheibenoberfläche entfernt
werden.
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Beispiel II
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In
Analogie zu Beispiel I wurden Formkörper hergestellt, wobei jedoch
in diesem Fall Arnite® TV4 240 (PBT mit 20 Masse-%
Glasfasern von DSM Engineering Plastics, NL) als Kunststoffzusammensetzung
verwendet wurde. Bei der Formgebung wurde eine Formtemperatur von
80°C verwendet,
und die Plastifizierungszeit, Einspritzzeit, Abkühlzeit und Zykluszeit betrugen
ungefähr
5,9 Sekunden, 1,07 Sekunden, 20 Sekunden bzw. 28 Sekunden. Alle
Formkörper
besaßen
das oben beschriebene Aussehen.
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Der
Film zeigte eine gute Haftung auf der Oberfläche der Scheibe und ließ sich nur
schwer durch Kratzen oder Reißen
von der Plattenoberfläche
entfernen.
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Beispiel III
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In
Analogie zu Beispiel I wurden aus Arnite® TV4
240 Formkörper
hergestellt. Bei der Formgebung wurde jedoch eine Temperatur von
120°C angewandt.
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Alle
Formkörper
besaßen
das oben beschriebene Aussehen. Der Film zeigte eine sehr gute Haftung
auf der Scheibenoberfläche.
Es war praktisch unmöglich,
den Film per Hand von der Oberfläche
abzuziehen; die Haftung war so groß, daß der Film beim Ziehen zu reißen begann.