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Verfahren zur Veredlung der Oberfläche von Gegenständen aus thermoplastischen
Kunststoffen Bekannt ist die Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen zur Herstellung
von Gegenständen der verschiedensten Art. Die Verarbeitung der Kunststoffe, die
in bekannter Weise mit Farb-und Füllstoffen versetzt sein können, erfolgt nach den
üblichen Methoden durch Gießen, Pressen oder nach dem Spritzgußverfahren. Zur Erzielung
von Farbschattierungen hat man bereits verschieden gefärbte Kunststoffpulver zusammen
oder nacheinander verpreßt bzw. verspritzt. Es ist auch schon vorgeschlagen worden,
z. B. künstliche Gebisse oder Gebißteile aus Superpolyamiden zu verschweißen oder
zu verlöten und gegebenenfalls noch oberflächlich anzufärben. Durch Polieren der
Oberfläche erzielt man einen hohen Glanz.
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Es wurde nun gefunden, daß man die Oberfläche von auf an sich bekannte
Art hergestellten Gegenständen veredeln kann, die aus ungefärbten oder gefärbten
thermoplastischen Kunststoffen mit schmalem Schmelzintervall, insbesondere solchen
mit möglichst weit auseinander liegenden Schmelz-und Zersetzungstemperaturen bestehen,
wenn man ihre Oberfläche bis zum beginnenden Schmelzfluß erhitzt. Durch diese nachträgliche
Erhitzung wird die Oberfläche überraschenderweise härter und erhält ohne zusätzliches
Schleifen und Polieren ein spiegelblankes, glänzendes Aussehen.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, mit einer Flamme oder einem heißen
Gasstrom über durch Sägen rauh gewordene Seitenflächen von Platten oder anderen
Formlingen aus Acryl- und Methacrylharzen zu gehen. Bei diesen Stoffen handelt es
sich
weder um Kunststoffe mit schmalem Schmelzintervall noch um
die Veredlung einer an sich schon glatten Oberfläche, sondern um das grobe Niederschmelzen
von Rauhigkeiten, wie sie stets auf einer gesägten Oberfläche zu finden sind. Die
feinen Splitter und Kanten der gesägten Oberfläche werden beim thermischen Erweichen
infolge der Oberflächenspannung des erhitzten Kunststoffes abgerundet, ohne eine
solche Oberflächenglätte anzunehmen; wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren
als Ausgangszustand in Betracht kommt.
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Die Patentschrift 742723 beschreibt eine Verbesserung von Folien,
die aus Polyurethanlösungen erhalten wurden, durch kurzzeitige Wärmebehandlung über
ihren Schmelzpunkt. Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfindung weder auf
Folien noch überhaupt auf Gegenstände, die aus Pölyurethanlösungen erhalten wurden.
Es ist bekannt, daß aus Lösungen hergestellte Gebilde zum hartnäckigen Festhalten
von Lösungsmittelresten neigen, wodurch ihre mechanischen Eigenschaften leiden.
Eine kurzzeitige hohe Erhitzung vermag diese Lösungsmittel auszutreiben; dieser
Vorgang darf sich naturgemäß nicht auf die Oberfläche beschränken, sondern muß das
Material in seiner ganzen Tiefe ergreifen, was nur bei Gegenständen von geringer
Dicke, also z. B. Folien, möglich ist. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft aber
allein eine Behandlung der Oberfläche, die die Tiefe des Materials nicht ergreift
und soll auf Folien und andere Gegenstände, die aus Lösungen erhalten wurden, nicht
angewandt werden.
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Die Patenschrift 742 364 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften von Folien oder anderen Gegenständen, die ohne Anwendung
von Lösungsmitteln aus warmformbaren Polymerisationsprodukten hergestellt wurden.
Dieses Verfahren bezweckt im Gegensatz zu vorliegender Erfindung keine Vergütung
einer an sich fertigen Oberfläche eines Gegenstandes, insbesondere keine Verbesserung
des Glanzes und der Härte, sondern eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften,
wie Zugfestigkeit und Dehnung, über die ganze Tiefe des Gegenstandes. Die Erwärmung
erfolgt daher so intensiv, daß der gesamte Gegenstand nur eine geringe Formfestigkeit
besitzt. Da die Hitzebehandlung nach dem bekannten Verfahren nur kurze Zeit andauern
soll und die gesamte Tiefe des Gegenstandes erfassen muß, bezieht es sich naturgemäß
nur auf Gegenstände geringer Dicke, wie z. B. Folien, Fäden o. dgl. Nach vorliegender
Erfindung soll dagegen nur die Oberfläche eines Gegenstandes, unabhängig von seiner
Dicke, veredelt werden. Die Erhitzung wird daher nur so weit getrieben, daß die
Oberfläche zu schmelzen beginnt, dann wird die Erhitzung sofort unterbrochen. Die
Erfindung erstreckt sich auf die Behandlung von Gegenständen, die aus einem Kunststoff
bestehen, welcher einen schmalen Schmelzintervall besitzt, daher plötzlich zu schmelzen
beginnt und nach der Entfernung der Wärmequelle sofort wieder erstarrt. Durch die
Erhitzung bis zum beginnenden Schmelzfluß und dann sofortige Unterbrechung der Erhitzung
tritt keine Veränderung der Formfestigkeit des Gegenstandes in seiner Tiefe ein.
Sowohl die Aufgabenstellung als auch die Behandlungsmethode des bekannten Verfahrens
unterscheiden sich daher von dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Es wurde ferner gefunden, daß man die aus den obengenannten gefärbten
oder ungefärbten Kunststoffen hergestellten Gegenstände je nach Wunsch und Verwendungszweck
vor dem Erhitzen bis zum beginnenden Schmelzfluß an der Oberfläche mit einer oder
mehreren Farben anfärben und den aufgebrachten Farbstoff bzw. das Farbmuster dann
durch Anschmelzen der Oberfläche gewissermaßen unter Glasur einbrennen kann. Der
Farbstoff, z. B. eine Pigmentfarbe, kann irr trockner, gelöster oder aufgeschlämmter
Form auf an sich bekannte Art durch Sprühen, Pinseln, Stempeln, Tauchen o. dgl.
aufgetragen werden; erforderlichenfalls kann man die Oberfläche vorher nufrauhen,
anlösen oder anquellen. Als flüssiges Trägermittel für den Farbstoff verwendet man
vorteilhaft ein Lösungs- oder Anquellmittel für das zur Herstellung der Gegenstände
verwendete Kunststoffmaterial bzw. eine Lösung dieses Kunststoffes, z. B. bei Gegenständen
aus Polyamiden oder Polyurethanen eine Lösung derselben in Ameisensäure, Phenol
usw. Die Farben können ein- oder mehrfarbig, abgesetzt oder ineinander verlaufend
aufgetragen werden. Es kann die ganze Fläche oder ein abgegrenzter Teil derselben
z. B. schablonenmäßig ein- oder mehrfarbig angefärbt oder der Gegenstand z. B. mit
mehrfarbigen Schriftzügen, Verzierungen usw. versehen werden.
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Nach dem Anfärben der Oberfläche wird dieselbe durch eine geeignete
Wärmequelle, z. B. eine Flamme, erhitzte Luft oder elektrische Heizvorrichtung,
bis zum Schmelzfluß erhitzt. Die Anfärbung und Erhitzung kann je nach der beabsichtigten
Wirkung auch stufenweise mehrmals wiederholt werden. Nach dem Erkalten ist die Farbe
unter Glasur eingebrannt und praktisch unbeschränkt haltbar. Ohne jede weitere Nachbehandlung
erhalten die so behandelten Gegenstände eine veredelte Oberfläche von spiegelglattem,
blankem und glänzendem Aussehen mit dem jeweils gewünschten Farbmuster.
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Es wurde gefunden, daß sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders
gut solche Gegenstände verarbeiten lassen, die aus einem thermoplastischen Kunststoff
hergestellt sind, dessen Schmelz- und Zersetzungstemperaturen möglichst weit auseinanderliegen
und der gleichzeitig ein schmales Schmelzintervall von möglichst wenigen Graden
Celsius besitzt. Diese Stoffe haben den Vorteil, daß sie vor dem Erreichen ihrer
Zersetzungstemperaturen zu schmelzen beginnen. Das Erreichen der erforderlichen
Schmelztemperatur ist leicht an einem plötzlichen Blankwerden der erhitzten Oberfläche
zu erkennen, so daß eine einfache Kontrolle gegeben ist. Gute Ergebnisse sind beispielsweise
mit Polyurethankunststoffen zu erzielen. Bei thermoplastischen Kunststoffen mit
breitem
Schmelzintervall, z. B. Polystyrolen, überschneiden sich die Bereiche der Fließ-
und Zersetzungstemperaturen, so daß zuverlässige Arbeiten im Sinne dieser Erfindung
beeinträchtigt oder gar unmöglich gemacht werden. Bei solchen Kunststoffen ist häufig
beim Anschmelzen ein Blasigwerden der Oberfläche festzustellen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf die verschiedenste Weise anwendbar.
So kann es beispielsweise zur Behandlung von serienmäßig hergestellten Plattenprothesenzähnen
aus farblosen thermoplastischen Kunststoffen angewendet werden, um diesen den Farbton
und den Glanz eines natürlichen Zahnes zu geben. Hierzu wird der Zahn erforderlichenfalls
leicht aufgerauht, mit einem gelösten oder suspendierten Pigmentfarbstoff bzw. Farbstoffgemisch
oder nacheinander mit verschiedenen Farbstoffen angefärbt, z. B. besprüht. Die gefärbten
Zähne werden dann bis zum Schmelzen der Oberfläche erhitzt. Diese Arbeiten lassen
sich auch an einem Fließband durchführen, wobei die aufgereihten Zähne nacheinander
an einem Sandstrahlgebläse, einem oder mehreren Farbsprühern und einer Wärmequelle
vorbeibewegt werden können. Wird als Wärmequelle z. B. ein heißer Luftstrom verwendet,
so kann dieser gleichzeitig zum Aufbringen des Farbstoffes ausgenutzt werden. Obwohl
die Färbung nur oberflächlich vorgenommen wurde, behalten die nach der Erfindung
behandelten Zähne ihren ursprünglichen Farbton und Glanz, auch bei längerem Gebrauch
im Munde, bei.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es des weiteren, beispielsweise
eine Gaumenplatte mit ihren Zähnen aus farblosen oder in der Grundzahnfarbe gefärbten
Kunststoffen in einem Stück herzustellen und die Gaumenplatte und Zähne dann nacheinander
entsprechend anzufärben und die aufgebrachten Farben einzubrennen.