WO2009053130A1 - Verfahren zur herstellung von beschichteten formkörpern - Google Patents

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WO2009053130A1
WO2009053130A1 PCT/EP2008/060783 EP2008060783W WO2009053130A1 WO 2009053130 A1 WO2009053130 A1 WO 2009053130A1 EP 2008060783 W EP2008060783 W EP 2008060783W WO 2009053130 A1 WO2009053130 A1 WO 2009053130A1
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injection mold
reactive mixture
meth
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temperature
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PCT/EP2008/060783
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Arne Schmidt
Christian Eberle
Marc Poth
Klaus Albrecht
Erwin BÜRKLE
Martin Eichlseder
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Evonik Röhm Gmbh
Kraussmaffei Technologies Gmbh
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    • B29K2079/08—PI, i.e. polyimides or derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of coated moldings. Furthermore, the present invention describes a system for carrying out this method.
  • Thermoplastic plastic molding compounds which can be based on polymethyl methacrylate (PMMA), for example, are used for a variety of applications.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the masses are extruded or injection-molded into moldings.
  • the moldings are now widely used for the production of heavy-duty parts, such as sliding parts (automotive in the interior and exterior, covers of electronic devices such as mobile phone, computer, organizer, MP3 player or TV covers), covered dyed Attachments (eg in the automotive industry: exterior mirrors, pillar coverings, mirror triangles) or covered colored utensils.
  • the surface of the moldings used in this way tends due to the high stress to form scratches that are visually often unacceptable.
  • molded articles which have been produced by injection molding are particularly susceptible to scratching.
  • the color of the molded body produced can be very difficult to vary due to economic aspects, so as to enable, for example, in the production of a simple color matching of the attachment to the respective automobile.
  • other properties of the shaped body can be changed by a modification of the surface.
  • a molded article may be provided with a hydrophobic or hydrophilic coating, for example wettability with water or others
  • the surface of a shaped body can be designed to be mirrored or reduced in reflection.
  • these moldings may also have dirt-repellent or antibacterial properties, which are often achieved by a modification of the surface.
  • the moldings described above can be provided with lacquer layers.
  • the classic application of reactive paints is relatively complicated and therefore expensive. These processes are hardly suitable for the production of mass-produced articles.
  • JP 11300776 and JP 2005074896 describe injection molding processes in which a molded article having a scratch-resistant layer is obtained.
  • JP 11300776 (Dainippon Toryo, 1998) describes a two-stage RIM process.
  • a molding is obtained by metathesis RIM of dicyclopentadiene.
  • the moved back movable part of the RIM tool so that a defined gap between the molding and mold is formed.
  • a coating material is injected in a second RIM process, which consists of acrylic-functionalized urethane oligomers, styrene, Diacrylatvernetzern and optionally fillers and pigments (TiO 2 , talc) and is cured at 95 ° C for 2min free-radical.
  • the document JP2005074896 (Toyota Motor Corp .; Dainippon Toryo Co.) also describes a RIM process.
  • a plastic in particular polycarbonate (PC)
  • PC polycarbonate
  • the tool then opens by a small gap and within a few seconds, a reactive solution of acrylate-functionalized urethane oligomers, acrylate crosslinkers, inhibitors and an organic peroxide initiator is injected and cured.
  • the cure is complete after a few seconds and after 90s the composite is removed from the mold. It has a good scratch resistance, adhesion, thermal cycling and hot water change resistance.
  • Mandatory in all claims is the presence of a urethane oligomer composed of isophorone diisocyanate or bis (isocyanocyclohexyl) methane building blocks.
  • the shaped bodies set out above already have good properties.
  • the production is time consuming, so that the process is overall expensive.
  • a premature polymerization of the reactive mixture in the injection molding apparatus is another problem of the injection molding process described in JP 11300776 and JP 2005074896, so that short cycle times by these methods are hardly attained in mass production.
  • problems often occur with the service life of the system, since the injection molds are often not sufficiently close to the reactive mixtures, so that they can come into contact with moving parts of the system.
  • the molding materials in the extruders are subject to thermal stress, which can lead to degradation of the polymers.
  • the mechanical and optical properties of the molding compositions such as. the color, and thereby change the shape of the body.
  • the process should in particular allow the production of hydrophobic or hydrophilic coating, for example, to change the wettability with water or other liquids.
  • the method should allow a mirroring or a reflection reduction of the surface.
  • the molded body should be designed with dirt-repellent or antibacterial properties. In view of the prior art, it was therefore an object of the present invention to provide a process for the production of coated moldings, which can be carried out easily and inexpensively. In this case, the molded body should be obtained with the shortest possible cycle times and, overall, with relatively low energy consumption.
  • moldings with excellent mechanical properties should be obtainable by the process.
  • the moldings should show a high scratch resistance and hardness.
  • the coated moldings should have a high resistance to weathering and chemicals.
  • the process should be able to produce moldings with a high precision and consistently high quality.
  • the process should allow the highest possible lifetime of an injection molding plant.
  • the present invention accordingly provides a process for the production of coated moldings, in which a molding compound is injected into an injection mold and cooled to obtain a shaped body which Injection mold changed so that a gap between the surface to be coated of the molding and the inner surface of the injection mold is formed, the resulting gap fills by Sphtzguss with a reactive mixture, which is characterized in that the temperature of at least a portion of the injection mold is increased to cure the reactive mixture.
  • moldings having excellent mechanical properties are obtained by the method according to the invention.
  • the moldings can show a high scratch resistance and hardness.
  • the surface properties of moldings can be adapted by the inventive method to a variety of different requirements.
  • the method can be used in particular for the production of hydrophobic or hydrophilic coating, for example, to change the wettability with water or other liquids.
  • a mirroring or a reflection reduction of the surface can be achieved.
  • a shaped body can be designed by the method according to the invention with dirt-repellent or antibacterial properties.
  • the coated moldings have a high resistance to weathering and chemicals.
  • moldings with a high precision and consistently high quality can be produced.
  • shaped bodies which, according to the According to the invention methods are available, essentially no cracks or similar defects.
  • these moldings show a high surface quality.
  • the process allows a long service life of an injection molding machine.
  • it is possible to achieve a higher density of the system, in particular by increasing the temperature to cure the reactive mixture.
  • the viscosity of the reactive mixture usually decreases during heating, so that the reactive mixture is usually more free-flowing at relatively high temperatures.
  • the thermal configuration of the molding compositions in the extruder can be minimized by the embodiment according to the invention, so that moldings having a high, consistent quality are obtained.
  • Injection molding processes have long been known and are widely used. In general, in this case, a molding compound is injected into an injection mold and cooled to obtain a shaped body.
  • the coating is advantageously carried out by a change in the injection mold, wherein a gap between to be coated O- ber Diagram of the molding and the inner surface of the injection mold is formed.
  • the resulting intermediate space can be filled with a reactive mixture by means of spheroidal casting.
  • thermoplastically processable polymers include, for example, poly (meth) acrylates, in particular polymethyl methacrylate (PMMA), poly (meth) acrylimides, polyacrylonitriles, polystyrenes, polyethers, polyesters, polycarbonates, polyvinyl chlorides.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • poly (meth) acrylimides polyacrylonitriles
  • polystyrenes polyethers
  • polyesters polycarbonates
  • polyvinyl chlorides poly (meth) acrylates and poly (meth) acrylimides are preferred.
  • These polymers can be used individually or as a mixture. Furthermore, these polymers may also be in the form of copolymers.
  • Preferred copolymers include styrene-acrylonitrile copolymers, styrene-maleic acid copolymers and polymethyl methacrylate copolymers, in particular polymethyl methacrylate-poly (meth) acrylimide copolymers.
  • Particularly preferred molding compositions comprise at least 15% by weight, preferably at least 50% by weight and particularly preferably at least 80% by weight of polymethyl methacrylate, polymethacrylimethylimide and / or polymethyl methacrylate copolymers, based on the total weight of the molding composition.
  • the molding compositions of the present invention may preferably contain poly (meth) acrylates.
  • the term (meth) acrylates include methacrylates and acrylates as well as mixtures of both.
  • Poly (meth) acrylates are polymers obtainable by polymerization of a monomer mixture which has at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight of (meth) acrylates, based on the weight of the monomers. These monomers are well known in the art and commercially available.
  • (meth) acrylic acid and (meth) acrylates derived from saturated alcohols such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, pentyl (meth) acrylate,
  • (Meth) acrylates derived from unsaturated alcohols such as. , Oleyl (meth) acrylate, 2-propynyl (meth) acrylate, allyl (meth) acrylate, vinyl (meth) acrylate, etc .; Amides and nitriles of (meth) acrylic acid, such as
  • Glycol di (meth) acrylates such as 1,4-butanediol (meth) acrylate, (meth) acrylates of ether alcohols, such as
  • Trimethyloylpropantri (meth) acrylate Trimethyloylpropantri (meth) acrylate.
  • 1-alkenes such as hexene-1, heptene-1
  • branched alkenes such as vinylcyclohexane, 3,3-dimethyl-1-propene, 3-methyl-1-diisobutylene, 4-methylpentene-1
  • Vinyl esters such as vinyl acetate
  • Styrene substituted styrenes having an alkyl substituent in the side chain, such as. B. ⁇ -methylstyrene and ⁇ -ethylstyrene, substituted styrenes having an alkyl substituent on the ring, such as vinyltoluene and p-methylstyrene, halogenated Styro- Ie, such as monochlorostyrenes, dichlorostyrenes, tribromostyrenes and tetrabromostyrenes;
  • Heterocyclic vinyl compounds such as 2-vinylpyridine, 3-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine, 3-ethyl-4-vinylpyridine, 2,3-dimethyl-5-vinylpyridine, vinylpyrimidine, vinylpiperidine, 9-vinylcarbazole, 3 Vinylcarbazole, 4-vinylcarbazole, 1-vinylimidazole, 2-methyl-1-vinylimidazole, N-vinylpyrrolidone, 2-vinylpyrrolidone, N-vinylpyrrolidine, 3-vinylpyrrolidine, N-vinylcaprolactam, N-vinylbutyrolactam, vinyloxolane, vinylfuran, vinylthiophene, vinylthiolane, Vinylthiazoles and hydrogenated vinylthiazoles, vinyloxazoles and hydrogenated vinyloxazoles; Vinyl and isoprenyl ethers; Maleic acid derivatives such as maleic anhydride, methylmaleic anhydr
  • Preferred poly (meth) acrylates are obtainable by polymerization of mixtures which are at least 20% by weight, in particular at least 60% by weight and particularly preferably at least 80% by weight, in each case based on the total weight of the monomers to be polymerized. Have methyl methacrylate. These polymers are used as polyols in the context of the present invention. Methylnnethacrylate called.
  • Preferred molding compositions may contain various poly (meth) acrylates which differ, for example, in molecular weight or in the monomer composition.
  • the polymers can be prepared in bulk, solution, suspension or emulsion polymerization.
  • the bulk polymerization is exemplified in Houben-Weyl, Vol. E20, Part 2 (1987), pp. 1145ff. described.
  • Valuable information regarding solution polymerization can be found on p. 1156ff.
  • Explanations of the suspension polymerization technique can be found on p. 1149ff., While the emulsion polymerization can be found on p. 1150ff. is executed and explained.
  • preferred molding compositions may comprise poly (meth) acrylimides.
  • Poly (meth) acrylimides have repeating units which can be represented by formula (I)
  • R 1 and R 2 identically or differently, denote hydrogen or a methyl group and R 3 denote hydrogen or an alkyl or aryl radical having up to 20 carbon atoms.
  • units of structure (I) constitute greater than 30% by weight, more preferably greater than 50% by weight and most preferably greater than 80% by weight of the poly (meth) acrylimide.
  • these copolymers may contain other monomer units which are, for example, esters of acrylic or methacrylic acid, in particular lower alcohols having 1-4 C atoms, styrene, maleic acid or their anhydride, itaconic acid or its anhydride, vinylpyrrolidone, vinyl chloride or vinylidene chloride.
  • the proportion of comonomers which can not or only with difficulty be cyclized should not exceed 30% by weight, preferably 20% by weight and more preferably 10% by weight, based on the weight of the monomers.
  • Poly (N-methylmethacrylimides) (PMMI), polymethyl methacrylates (PMMA) and / or PMMI-PMMA copolymers are preferably copolymers of PMMI and PMMA, which are prepared by partial cycloimidization of the PMMA.
  • PMMI which is produced by partial imidization of PMMA, is usually prepared to imidize a maximum of 83% of the PMMA used, the resulting product being referred to as PMMI, but strictly speaking a PMMI-PMMA copolymer.
  • PMMI polymethyl methacrylate
  • Both PMMA and PMMI or PMMI-PMMA copolymers are commercially available lent, z. B. under the brand name Pleximid the company Röhm.
  • An exemplary copolymer (Pleximid 8803) has 33% MMI units, 54.4% MMA units, 2.6% methacrylic acid units, and 1.2% anhydride units. The products and their production are known (Hans R. Kricheldorf, Handbook of Polymer Synthesis, Part A, Publisher Marcel Dekker Inc.
  • the molding compositions may comprise styrene-acrylonitrile polymers (SAN).
  • SAN styrene-acrylonitrile polymers
  • Particularly preferred styrene-acrylonitrile polymers can be obtained by the polymerization of mixtures consisting of 70 to 92% by weight of styrene 8 to 30% by weight of acrylonitrile and 0 to 22% by weight of further comonomers, in each case based on the total weight consist of the monomers to be polymerized.
  • silicone rubber graft copolymers which are composed of can be mixed with the molding compositions
  • the core a ) before the grafting comprises vinyl groups and the shell c) is obtainable by radical polymerization of a mixture comprising acrylic esters and methacrylates.
  • the molding compositions according to the invention may further contain acrylate rubber modifier. Surprisingly, this makes it possible to achieve an excellent impact resistance behavior at room temperature (about 23 ° C.) of the shaped bodies which have been produced from the molding compositions.
  • Such acrylate rubber modifiers are known per se. These are copolymers which have a core-shell structure, the core and the shell having a high proportion of the (meth) acrylates described above.
  • Preferred acrylate rubber modifiers in this case have a structure with two shells, which differ in their composition.
  • Particularly preferred acrylate rubber modifiers have, inter alia, the following structure: core: polymer having a methyl methacrylate content of at least 90
  • Wt .-% based on the weight of the core.
  • Shell 1 polymer having a butyl acrylate content of at least 80% by weight, based on the weight of the first shell.
  • Shell 2 polymer having a methyl methacrylate content of at least 90% by weight, based on the weight of the second shell.
  • a preferred acrylate rubber modifier may have the following structure:
  • S1 copolymer of butyl acrylate (81, 2% by weight), styrene (17.5% by weight) and allyl methacrylate (1.3% by weight)
  • S2 copolymer of methyl methacrylate (96% by weight) and ethyl acrylate (4
  • the ratio of core to shell (s) of the acrylate rubber modifier can vary within wide limits.
  • the weight ratio of core to shell K / S is in the range from 20:80 to 80:20, preferably from 30:70 to 70:30, to modifiers with one shell or the ratio of core to shell 1 to shell 2 K / S1 / S2 in the range of 10:80:10 to 40:20:40, more preferably from 20:60:20 to 30:40:30 in modifiers with two shells.
  • the particle size of the acrylate rubber modifier is customarily in the range from 50 to 1000 nm, preferably 100 to 500 nm and more preferably from 150 to 450 nm, without this being intended to limit it.
  • the weight ratio of silicone rubber graft copolymer to acrylate rubber modifier is in the range of 1:10 to 10: 1, preferably 4: 6 to 6: 4.
  • Particular molding compositions preferably consist of f1) 20 to 95% by weight of poly (meth) acrylates, f2) 0 to 45% by weight of styrene-acrylonitrile polymers, f3) from 5 to 60% by weight of silicone rubber graft copolymers f4) from 0 to 60% by weight based on acrylate rubber impact modifiers, in each case based on the weight of components f1 to f4, and customary additives and additives.
  • compositions to be polymerized, the molding compositions, or the moldings obtainable therefrom may contain further well-known additives.
  • additives include, but are not limited to, molecular weight regulators, release agents, antistatic agents, antioxidants, mold release agents, flame retardants, lubricants, dyes, flow improvers, fillers, light stabilizers, pigments, weathering inhibitors, and plasticizers.
  • the additives are in the usual amount, d. H. up to 80 wt .-%, preferably up to 30 wt .-%, based on the total mass used. If the amount is greater than 80 wt .-%, based on the total mass, so properties of the plastics such as the processability can be disturbed.
  • the weight-average molecular weight M w of the homo- and / or copolymers to be used according to the invention as matrix polymers can vary within wide limits, the molecular weight usually being matched to the intended use and the method of processing of the molding composition. In general, however, it is in the range between 20,000 and 1,000,000 g / mol, preferably 50,000 to 500,000 g / mol and particularly preferably 80,000 to 300,000 g / mol, without this being intended to limit this.
  • Reactive mixtures in the context of the present invention refer to compositions which can be cured by free-radical polymerization. Under conditions of injection molding, these compositions can be injected into the injection mold so that these compositions are at least temporarily flowable under these conditions. Reactive mixtures which can be used for coating are set out inter alia in the publications JP 11300776 and JP 2005074896. These references are referred for purposes of disclosure, and the compositions described in these references are incorporated in the present application.
  • reactive mixtures which contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and more preferably at least 90% by weight of (meth) acrylates having at least two double bonds, based on the total weight of the reactive mixture, exhibit.
  • double bond refers in particular to carbon-carbon double bonds which are free-radically polymerizable
  • (meth) acrylate” stands for acrylate, methacrylate and mixtures of both.
  • (Meth) acrylates having at least two double bonds are also known as crosslinking monomers. These include in particular (meth) acrylates having two double bonds, such as (meth) acrylates, which are derived from unsaturated alcohols, such as.
  • glycol di (meth) acrylates such as ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, tetra- and polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol (meth) acrylate, 1, 4-butanediol (meth) acrylate, 1, 6-hexanediol di (neth) acrylate, glycerol di (neth) acrylate and diurethane dimethacrylate; (Meth) acrylates having three or more double bonds, such as glycerol tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, penta
  • Particularly preferred (meth) acrylates having at least two double bonds are, in particular, 1,6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate.
  • the reactive mixture may comprise at least one (meth) acrylate having three or more double bonds.
  • the proportion of (meth) acrylates having three or more double bonds is preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 25% by weight, especially preferably at least 50% by weight and very particularly preferably at least 90% by weight. , based on the weight of the reactive mixture.
  • Reactive mixtures which are at most 90% by weight, particularly preferably at most 75% by weight, in particular preferably at most 50% by weight and very particularly preferably at most 7% by weight of monomers having two or less, are furthermore of particular interest Include double bonds.
  • the reactive mixture preferably comprises 1, 6-hexanediol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate and / or pentaerythritol tetraacrylate.
  • Reactive mixtures comprising trimethylolpropane triacrylate and pentaerythritol tetraacrylate are of particular interest, with the weight ratio of trimethylolpropane triacrylate to pentaerythritol tetraacrylate preferably being in the range from 10: 1 to 1:10, preferably in the range from 10: 1 to 1:10. may range from 5: 1 to 1: 5, more preferably in the range of 3: 1 to 1: 3 and most preferably in the range of 2: 1 to 1: 2.
  • the reactive mixture preferably comprises trimethylolpropane triacrylate and 1,6-hexanediol diacrylate, the weight ratio of trimethylolpropane triacrylate to 1,6-hexanediol diacrylate preferably being in the range from 10: 1 to 1:10, preferably in the range from 5: 1 to 1: 1 : 5, more preferably in the range of 3: 1 to 1: 3 and most preferably in the range of 2: 1 to 1: 2.
  • reactive mixtures which preferably comprise pentaerythritol tetraacrylate and 1,6-hexanediol diacrylate.
  • the weight ratio of pentaerythritol tetraacrylate to 1,6-hexanediol diacrylate may range from 10: 1 to 1:10, preferably from 5: 1 to 1: 5, more preferably from 3: 1 to 1: 3, and most particularly preferably in the range of 2: 1 to 1: 2.
  • Reactive mixtures comprising pentaerythritol tetraacrylate and / or trimethylolpropane triacrylate surprisingly show a particularly high scratch resistance, which increases in particular with the proportion of pentaerythritol tetraacrylate.
  • Reactive mixtures comprising 1,6-hexanediol diacrylate and / or trimethylolpropane triacrylate show a particularly high UV stability, which can be determined in particular by the xenon test.
  • mixtures with a high proportion of 1,6-hexanediol diacrylate retain high scratch resistance even after xenon irradiation according to the friction wheel test.
  • the scratch resistance of the coating depends inter alia on the number of polymerizable double bonds, based on the weight of the Mixture. The higher this proportion, the higher the scratch resistance that the coating can achieve. Accordingly, the reactive mixture may accordingly have at least 1 mol of double bond per 120 g of reactive mixture, more preferably at least 1 mol of double bond per 105 g of reactive mixture.
  • the scratch resistance can be increased in particular by the use of (meth) acrylates having three or more double bonds.
  • the reactive mixture can be used in particular in reactive injection molding. Accordingly, the mixture has a viscosity which allows such use.
  • the dynamic viscosity of the reactive mixture in the range of 1 to 200 mPa * s at 25 ° C, more preferably in the range of 5 to 50 mPa * s at 25 ° C, the dynamic viscosity according to Brookfield (with UL adapter). can be determined.
  • the reactive mixture comprises at least one initiator, by means of which the monomers can be radically polymerized.
  • thermal initiators are used which form radicals by the action of heat.
  • Suitable thermal initiators include azo compounds, peroxy compounds, persulfate compounds or azoamidines.
  • Non-limiting examples include dibenzoyl peroxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, diisopropyl sopropylperoxidicarbonat, bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di-potassium persulfate, ammonium peroxydisulfate, 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) (AIBN), 2,2 '- Azobis (isobutyric acid amidine) hydrochloride, benzopinacol, dibenzyl derivatives, methyl ethyl ketone peroxide, 1,1-azobiscyclohexanecarbonitrile, methyl ethyl ketone peroxide, acetyl acetone peroxide, dilauryl peroxide, didecanoyl peroxide, tert-butyl
  • the reactive mixture 0.01 wt .-% to 3 wt .-%, preferably 0.1 wt .-% to 2.5 wt .-% and particularly preferably 0.5 wt .-% to 1, 5 wt. % thermal initiator, based on the weight of the reactive mixture.
  • a reactive mixture may include photoinitiators that initiate radical polymerization when irradiated with electromagnetic waves.
  • photoinitiators that initiate radical polymerization when irradiated with electromagnetic waves.
  • photoinitiators include ⁇ -(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(trimethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N
  • Diethoxyacetophenone (DEAP, Upjon Corp), n-butyl benzoin ether (OTggon-14, AKZO) and 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone (Olgacure 651) and 1-benzoylcyclohexanol (Olgacure 184), bis (2,4,6-thmethylbenzoyl ) - phenylphosphine oxide (Olgacure 819) and 1- [4- (2-hydroxyethoxy) phenyl] -2-hydroxy-2-phenylpropan-1-one (Olgacure 2959), each available from Ciba Geigy Corp. are commercially available.
  • the proportion of photoinitiator is not critical per se.
  • the reactive mixture preferably has from 0% by weight to 10% by weight, particularly preferably from 0.3% by weight to 5% by weight and very particularly preferably from 0.7% by weight to 2.3% by weight Photoinitiator, based on the weight of the reactive mixture on.
  • the weight ratio of photoinitiator to thermal initiator may be in the range from 20: 1 to 1: 5, preferably in the range from 15: 1 to 1: 1 and more preferably in the range from 10: 1 to 2: 1.
  • the reactive mixture may comprise a lubricant.
  • a lubricant for. B. selected from the group of polysiloxanes, the saturated fatty acids having less than C 2 o, preferably Ci 6 to Ci 8 carbon atoms or the saturated fatty alcohols having less than C 2 o, preferably Ci 6 to Ci 8 carbon atoms. Preference is given to small amounts of not more than 0.25, z. B. 0.05 to 0.2 wt .-%, based on the weight of the reactive mixture. Suitable z.
  • polysiloxanes which are acrylated, such as, for example, 13/6 / ⁇ 2-hexylacrylsiloxane, which compound can be obtained, for example, under the trade name RC 725 from Goldschmidt GmbH.
  • Polysiloxanes can also be used in higher amounts. For example, portions of at most 10 wt .-%, preferably of at most 1 wt .-% and most preferably of at most 0.5 wt .-%. Further suitable z.
  • n-hexadecanol As n-hexadecanol, n-octadecanol, and technical mixtures of n-hexadecanol and n-octadecanol.
  • a particularly preferred slip or mold release agent is stearyl alcohol.
  • the reactive mixture may comprise conventional additives, such as colorants, pigments, for example metallic pigments, UV stabilizers, fillers or nanomaterials, in particular ITO nanoparticles.
  • additives such as colorants, pigments, for example metallic pigments, UV stabilizers, fillers or nanomaterials, in particular ITO nanoparticles.
  • the proportion of these additives depends on the intended application and can therefore be within a wide range.
  • this proportion may be from 0 to 30% by weight, particularly preferably from 0.1 to 5% by weight.
  • the thickness of the coating is often dependent on the nature of the reactive mixture and the molding. The production of very thin coatings is often technically very demanding. On the other hand, very thick coatings often show a strong tendency to form cracks, with some of the adhesive strength decreasing.
  • Coated moldings whose coating is preferably a thickness in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m, preferably 5 ⁇ m to 75 ⁇ m, particularly preferably 8 ⁇ m to 50 ⁇ m, particularly particularly preferably 10 ⁇ m to 40 ⁇ m and very particularly preferably 15, are of particular interest has up to 30 microns. The thickness of the coating can be adjusted by the size of the gap between the surface of the molded body to be coated and the inner surface of the injection mold.
  • the temperature at which the molding compound is injected into the injection mold depends in particular on the type of polymer and the additives. These processing temperatures are known in the art. In general, will the molding compound at a temperature in the range of 150 to 350 0 C, preferably 220 to 330 0 C injected into the injection mold.
  • the temperature of the tool can likewise be set to the temperature customary for the particular molding composition.
  • the molding composition can be cooled to a temperature in the range of 40 to 160 ° C, more preferably 70 to 150 0 C and most preferably 60 to 80 ° C, before the reactive mixture is injected into the intermediate space.
  • the temperature at which the thermal curing of the reactive mixture takes place depends on the type of thermal initiator. Of particular interest are in particular processes in which the thermal curing is preferably carried out at a temperature in the range of 95 to 180 ° C, preferably 100 to 140 0 C and most preferably in the range 105 to 130 ° C in the injection mold. If the temperature during thermal curing is too high, cracking may occur. If the temperatures are too low, the coating often shows too great an adhesion to the metal of the injection molding tool, and in some cases the scratch resistance can also be improved by a higher temperature during the thermal curing. The areas described above have proven to be particularly useful, without this being a restriction.
  • the temperature of at least one part of the injection mold is increased to harden the reactive mixture.
  • the injection mold for curing the coating is only partially heated.
  • a part of the injection mold is advantageously heated with the reactive mixture is in contact, and a part of the injection mold, which is not in contact with the reactive mixture, not heated.
  • injection mold as used herein is known in the art, which generally refers to that part of an injection molding machine which is necessary for molding, which forms a cavity which can be filled with molding material On cooling the molding compound, the injection mold can be opened non-destructively, so that the molded body obtained can be removed from the injection molding mold.
  • the injection mold usually comprises moving parts which allow such an opening.
  • the injection mold usually has a metal part
  • the term "injection mold” is understood to mean, in particular, the forming part, the latter being composed of several parts can the Heating as described above means that the part of the injection mold which is in contact with the reactive mixture is heated as selectively as possible actively.
  • the temperature of at least one part of the injection mold is increased by at least 5 ° C., more preferably by at least 20 ° C., and most preferably by at least 30 ° C.
  • these details relate in particular to the temperature which has a heating element which is in contact with at least one part of the injection mold and heats it.
  • This temperature increase can preferably be achieved within a short period of time.
  • This temperature increase can preferably take place within 1 minute, more preferably within 30 seconds and most preferably within 5 seconds. In this case, particularly short times are desired, but these are limited by the technical conditions.
  • the injection mold can be heated before, during or after the injection of the reactive mixture. Particular advantages can be achieved in particular by starting the heating of the injection mold already before or during the injection of the reactive mixture.
  • the maximum heating power by which the mold-facing surface of the injection mold is heated may preferably be within a range beginning at the minimum temperature of the uncoated molded article and less than 3 seconds, preferably less than 1 second after injection of the reactive mixture ends.
  • the maximum of the heating power through which the molding-oriented surface of the injection molding is heated before or during the injection of the reactive mixture is surprisingly possible to obtain particularly low-crack surfaces on the moldings which are particularly easy to remove from the mold.
  • the beginning and the rate of polymerization of the reactive mixture can be adjusted by the choice of the type and proportion of the thermal initiator and by the choice of the tool temperature.
  • the onset of cure can be controlled by the choice of multifunctional (meth) acrylates contained in the reaction mixture.
  • the method of the invention may be a pre-cured reactive mixture after thermal curing at a temperature in the range from 0 0 C to 120 0 C, preferably from 10 0 C to be cured by exposure to 40 ° C.
  • conventional radiation sources can be used, depending on the type of initiator. Curing can be carried out in particular by UV radiation, wherein the wavelength of the radiation source used can be in particular in the range of 100 nm to 500 nm, preferably 200 to 400 nm.
  • injection molding machines with an electrically heatable injection mold are disclosed inter alia in EP-A-1 065 037, WO96 / 29188 and US 5,234,627, which are incorporated for disclosure purposes.
  • the heating can be done directly by heating the surface with electricity or indirectly by induction or a heating element which is connected to the forming surface of the injection mold. In this case, indirect methods are preferred. In particular, a ceramic heating element or a pelletizing element is suitable.
  • the injection mold may be heated by one or more of the methods set forth above.
  • Peltier elements are electrothermal transducers, which produce a temperature difference when current flows through or a current flow at temperature difference.
  • a common abbreviation for Peltier elements and Peltier coolers is TEC (Thermoelectric Cooler). These elements can be obtained commercially.
  • Ceramic heating elements comprise a ceramic that can be heated by current. Ceramic herein refers to inorganic materials, which may include, but are not limited to, oxides, nitrides and the like. Examples of such materials are inter alia in WO 00/34205, DE 35 12 483, DE 35 19 437 and DE 37 34 274. These publications are incorporated into this application for purposes of disclosure.
  • the injection nozzle via which the reactive mixture is injected into the injection mold, can be equipped with a Peltier element.
  • a Peltier element As a result, surprising advantages in terms of the service life of the system can be achieved. These can be achieved, in particular, by heating the side of the nozzle facing the injection mold and cooling the side of the nozzle away from the injection mold.
  • a preferred system for carrying out the method according to the invention has a cooling, via which at least a part of the injection mold can be cooled.
  • the cooling can be done in particular by known coolant, for example air, water or similar media.
  • the coolant is passed through channels that run in the vicinity of the heated injection mold.
  • the cooling channels can run directly through the injection mold or be provided on the surface, which is arranged opposite the surface of the injection mold with which the plastic molded part is formed.
  • coolant channels between the heating element and the surface of the injection mold may be provided, with which the plastic molded part is formed.
  • the coolant channels may extend directly through the injection mold or be provided on the surface, which is arranged opposite to the surface of the injection mold, with which the plastic molded part is formed.
  • the present invention provides in particular coated moldings which have an outstanding property profile and can therefore be used in a variety of ways.
  • the molding is characterized in particular by a high scratch resistance, which can be determined for example with a Reibradtest.
  • a high scratch resistance which can be determined for example with a Reibradtest.
  • the decrease in gloss at 20 ° can be determined according to DIN EN ISO 2813. By determining a change in gloss, it is possible, for example, to measure the scratch resistance of colored moldings or of colored coatings.
  • the moldings of the invention show excellent adhesion of the coating, which is examined according to the cross-cut test can be.
  • the coating is scratched crosswise and thereby divided into checkerboard-like individual segments. In general, at least 20 individual segments, preferably at least 25 individual segments, are formed in this case. The distance between the lines is approximately 1 mm. Then a 25 mm wide adhesive tape is glued on and removed again. The peeling force of the adhesive tape per cm 2 , measured according to DIN EN ISO 2409, is about 10 N per 25 mm width.
  • an adhesive tape available under the trade designation Type 4104 from Tesa may be used to carry out the experiment.
  • the coated moldings preferably achieve a rating according to the cross-cut test of not more than 1, more preferably of 0.
  • the coated moldings achieve a rating of 1 if not significantly more than 5% of the individual segments are removed. If none of the individual segments (0%) are peeled off, the coated moldings achieve a rating of 0.
  • preferred coatings are free of cracks and show high chemical resistance.
  • the coatings resist in particular ethanol, ethanol / water (70/30), gasoline, pancreatin, sulfuric acid (1%), whereby no stress cracks are formed by contact with these compounds.
  • Preferred shaped bodies can have an E-modulus of greater than or equal to 1200 MPa, preferably greater than or equal to 1600 MPa according to ISO 527 (at 1 mm / min). Furthermore, moldings according to the invention can exhibit a Charpy impact strength greater than or equal to 10 kJ / m 2 , preferably greater than or equal to 15 kJ / m 2, according to ISO 179. In addition, plastics with tensile strengths greater than or equal to 55, preferably greater than or equal to 60, can be produced according to DIN 53 455-1 -3 (at 1 mm / min), which have excellent scratch resistance.
  • the scratch-resistant shaped body can have a transmittance ⁇ D 65 ⁇ 88%, preferably> 90% in accordance with DIN 5036 Part 3.
  • the above-mentioned mechanical and / or optical properties of the molded body are not intended to limit the invention. On the contrary, these statements serve to illustrate the particularly outstanding properties of the molding which can be achieved with good scratch resistance.
  • the molded articles of the present invention can exhibit excellent weathering stability.
  • the weathering stability according to the xenon test is preferably at least 1,000 hours, more preferably at least 2,000 hours. This stability can be determined, for example, by a slight decrease in the transmission or by a slight decrease in the scratch resistance.
  • Coated moldings whose transmission after 2000 hours of xenon irradiation decreases by at most 10%, more preferably by at most 5%, based on the transmission value at the beginning of the irradiation, are of particular interest.
  • preferred coatings obtained with a coating composition of the present invention exhibit high durability in a cyclic change test with little cracking occurring in spite of a deformation of the base body.
  • the load program shown in the document "BMW PR 303 - Part d" can be used to carry out the tire change test.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern, bei demman eine Formmasse in eine Spritzgussform spritzt und unter Erhalt eines Formkörpers abkühlt, die Spritzgussform so verändert, dass ein Zwischenraum zwischen zu beschichtender Oberfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der Spritzgussform entsteht, den entstandenen Zwischenraum durch Spritzguss mit einem Reaktivgemisch füllt, wobei zur Härtung des Reaktivgemischs die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform erhöht wird. Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens.

Description

Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern. Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung eine Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens.
Thermoplastische Kunststoff-Formmassen, die beispielsweise auf Polymethylmethacrylat (PMMA) basieren können, werden für verschiedenste Anwendungen eingesetzt. Hierzu werden die Massen zu Formteilen extrudiert oder spritzgegossen.
Die Formteile werden heutzutage vielfach zur Herstellung von stark beanspruchten Teilen eingesetzt, wie beispielsweise verschiebbare Teile (Automobil im Innen- und Außenbereich, Abdeckungen von elektronischen Geräten wie Handy-, Computer-, Organizer, MP3 - Player- oder Fernseher- abdeckungen), gedeckt eingefärbte Anbauteile (z.B. in der Automobilindustrie: Außenspiegel, Säulenverkleidungen, Spiegeldreiecke) oder gedeckt eingefärbte Gebrauchsgegenstände. Die Oberfläche der so eingesetzten Formteile neigt aufgrund der hohen Beanspruchung zur Ausbildung von Kratzern, die optisch vielfach nicht akzeptabel sind. Hierbei sind Formkörper, die über Spritzguss hergestellt wurden, besonders kratzempfindlich. Auch kann die Farbe der hergestellten Formkörper aufgrund ökonomischer Aspekte nur sehr schwer variiert werden, um so beispielsweise bei der Herstellung eine einfache Farbanpassung der Anbauteil an das jeweilige Automobil zu ermöglichen. Darüber hinaus können weitere Eigenschaften der Formkörper durch eine Modifikation der Oberfläche verändert werden. Beispielsweise kann ein Formkörper mit einer hydrophoben oder hydrophilen Beschichtung versehen werden, um beispielsweise die Benetzbarkeit mit Wasser oder anderen
Flüssigkeiten zu verändern. Weiterhin kann die Oberfläche eines Formkörpers verspiegelt oder reflexionsmindernd ausgestaltet werden. Darüber hinaus können diese Formkörper auch schmutzabweisende oder antibakterielle Eigenschaften aufweisen, die vielfach durch eine Modifikation der Oberfläche erzielt werden.
Zur Verbesserung der Kratzfestigkeit, zur Farbanpassung, zur Modifikation der Hydrophobie/Hydrophilie der Oberfläche, der Reflexionseigenschaften sowie zur Ausstattung der Oberflächen mit antimikrobiellen und/oder schmutzabweisenden Eigenschaften können die zuvor dargelegten Formkörper mit Lackschichten versehen werden. Allerdings ist das klassische Aufbringen von Reaktivlacken relativ aufwendig und somit teuer. Zur Herstellung von Massenartikeln sind diese Verfahren kaum geeignet.
Aus diesem Grund wurden bereits Verfahren entwickelt, durch die eine Kratzfestschicht relativ kostengünstig mittels Spritzgussverfahren auf die Formkörper aufgebracht werden kann. Beispielsweise beschreiben die Druckschriften JP 11300776 und JP 2005074896 Spritzgussverfahren, bei welchen ein Formkörper mit einer Kratzfestschicht erhalten wird.
Die Druckschrift JP 11300776 (Dainippon Toryo, 1998) beschreibt einen zweistufigen RIM-Prozess. Zuerst wird durch Metathese-RIM von Dicyclopentadien ein Formkörper erhalten. Nach dem Aushärten wird der bewegliche Teil des RIM-Werkzeugs zurück gefahren, so dass ein definierter Spalt zwischen Formkörper und Form entsteht. In diesen Spalt wird in einem zweiten RIM-Prozess ein Coating-Material eingespritzt, das aus acrylfunktionalisierten Urethanoligomeren, Styrol, Diacrylatvernetzern sowie ggf. Füllstoffen und Pigmenten (TiO2, Talkum) besteht und bei 95°C für 2min radikalisch ausgehärtet wird.
Das Dokument JP 2005074896 (Toyota Motor Corp.; Dainippon Toryo Co.) beschreibt ebenfalls einen RIM-Prozess. In einem ersten konventionellen Spritzgussschritt wird ein Kunststoff, insbesondere Polycarbonat (PC) zu einem flächigen Formteil verarbeitet. Das Werkzeug öffnet sich anschließend um einen geringen Spalt und binnen weniger Sekunden wird eine Reaktivlösung aus acrylatfunktionalisierten Urethanoligomeren, Acrylatvernetzern, Inhibitoren und einem organischen Peroxidinitiator eingespritzt und ausgehärtet. Bei 95°C ist die Aushärtung nach wenigen Sekunden vollständig und nach 90s wird der Verbundkörper entformt. Er weist eine gute Kratzfestigkeit, Verbundhaftung, Temperaturwechsel- und Warmwasserwechselbeständigkeit auf. Zwingend in allen Ansprüchen ist die Anwesenheit eines Urethanoligomers, das aus Isophorondiisocyanat- oder Bis(isocyanocyclohexyl)methan-Bausteinen aufgebaut ist.
Die zuvor dargelegten Formkörper weisen bereits gute Eigenschaften auf. Allerdings ist die Herstellung zeitintensiv, so dass das Verfahren insgesamt teuer ist. Eine vorzeitige Polymerisation des Reaktivgemischs in der Spritzgussvorrichtung stellt ein weiteres Problem des in den Druckschriften JP 11300776 und JP 2005074896 beschriebenen Spritzgussverfahrens dar, so dass kurze Taktzeiten durch diese Verfahren in einer Massenproduktion kaum zu erzielen sind. Darüber hinaus treten vielfach Probleme mit den Standzeiten der Anlage auf, da die Spritzgussformen vielfach nicht ausreichend dicht gegenüber den Reaktivgemischen sind, so dass diese mit beweglichen Teilen der Anlage in Berührung kommen können.
Die zuvor dargelegten langen Taktzeiten können weiterhin zu Qualitätsproblemen der hergestellten Form körper führen. Hierzu ist festzuhalten, dass die Formmassen in den Extrudern einer thermischen Belastung unterliegen, die zu einem Abbau der Polymere führen kann. Hierdurch können sich beispielsweise die mechanischen und optischen Eigenschaften der Formmassen, wie z.B. die Farbe, und hierdurch auch die der Formkörper ändern.
Weiterhin besteht ein dauerhaftes Bestreben die Kratzfestigkeit und die Witterungsstabilität der so erhaltenen Formkörper zu verbessern. Darüber hinaus besteht das Bedürfnis ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation von Formkörpern anzugeben, durch welches die Oberflächeneigenschaften von Formkörpern an unterschiedlichste Vorgaben angepasst werden kann. So sollte das Verfahren insbesondere die Herstellung von hydrophoben oder hydrophilen Beschichtung ermöglichen, um beispielsweise die Benetzbarkeit mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu verändern. Darüber hinaus sollte das Verfahren eine Verspiegelung oder eine Reflexionsminderung der Oberfläche ermöglichen. Des Weiteren sollte der Formkörper mit schmutzabweisenden oder antibakteriellen Eigenschaften ausgestaltet werden können. In Anbetracht des Standes der Technik war es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann. Hierbei sollte der Formkörper mit möglichst kurzen Taktzeiten und, ins- gesamt gesehen, unter relativ geringem Energieverbrauch erhalten werden.
Weiterhin sollten durch das Verfahren Formkörpern mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften erhalten werden können. Insbesondere sollten die Formkörper eine hohe Kratzfestigkeit und Härte zeigen. Darüber hinaus sollten die beschichteten Formkörper eine hohe Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit aufweisen. Darüber hinaus sollte das Verfahren Formkörper mit einer hohen Präzision und gleich bleibend hoher Qualität herstellen können.
Darüber hinaus sollte das Verfahren eine möglichst hohe Standzeit einer Spritzgussanlage ermöglichen.
Gelöst werden diese sowie weitere nicht explizit genannte Aufgaben, die jedoch aus den hierin einleitend diskutierten Zusammenhängen ohne Weiteres ableitbar oder erschließbar sind, durch ein Verfahren mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Zweckmäßige Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den auf Anspruch 1 rückbezogenen abhängigen Ansprüchen unter Schutz gestellt. Im Hinblick auf eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens stellt Anspruch 26 eine Lösung der zugrunde liegenden Aufgabe zur Verfügung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern, bei dem man eine Formmasse in eine Spritzgussform spritzt und unter Erhalt eines Formkörpers abkühlt, die Spritzgussform so verändert, dass ein Zwischenraum zwischen zu beschichtender Oberfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der Spritzgussform entsteht, den entstandenen Zwischenraum durch Sphtzguss mit einem Reaktivgemisch füllt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Härtung des Reaktivgemischs die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform erhöht wird.
Hierdurch gelingt es auf nicht vorhersehbare Weise ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann. Hierbei kann der Formkörper mit sehr kurzen Taktzeiten und, insgesamt gesehen, unter relativ geringem Energieverbrauch erhalten werden.
Des Weiteren werden Formkörpern mit hervorragenden mechanischen Eigen- Schäften durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten. Insbesondere können die Formkörper eine hohe Kratzfestigkeit und Härte zeigen. Darüber hinaus können die Oberflächeneigenschaften von Formkörpern durch das erfindungsgemäße Verfahren auf eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen angepasst werden. So kann das Verfahren insbesondere zur Herstellung von hydrophoben oder hydrophilen Beschichtung dienen, um beispielsweise die Benetzbarkeit mit Wasser oder anderen Flüssigkeiten zu verändern. Darüber hinaus kann eine Verspiegelung oder eine Reflexionsminderung der Oberfläche erzielt werden. Des Weiteren kann ein Formkörper durch das erfindungsgemäße Verfahren mit schmutzabweisenden oder antibakteriellen Eigenschaf- ten ausgestaltet werden. Darüber hinaus weisen die beschichteten Formkörper eine hohe Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit auf. Weiterhin können durch das Verfahren Formkörper mit einer hohen Präzision und gleich bleibend hoher Qualität hergestellt werden. So zeigen Formkörper, die gemäß dem er- findungsgemäßen Verfahren erhältlich sind, im Wesentlichen keine Risse oder ähnliche Mängel. Weiterhin zeigen diese Formkörper eine hohe Oberflächengüte.
Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren eine hohe Standzeit einer Spritzgussanlage. Überraschend gelingt es insbesondere durch die Temperaturerhöhung zum Härten des Reaktivgemischs eine höhere Dichtigkeit der Anlage zu Erzielen. Wesentlich ist hierbei, dass die beweglichen Teile der Spritzgussanlage nicht durch das Härten des Reaktivgemischs beeinträchtigt werden. Dies ist insbesondere deshalb überraschend, weil die Viskosität der Reaktivmischung beim Erwärmen üblich abnimmt, so dass das Reaktivgemisch bei höheren Temperaturen üblich fließfähiger ist. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein thermischer Abbau der Formmassen im Extruder minimiert werden, so dass Formkörper mit einer hohen, gleich bleibenden Qua- lität erhalten werden.
Spritzgussverfahren sind seit langem bekannt und werden weithin eingesetzt. Im Allgemeinen wird hierbei eine Formmasse in eine Spritzgussform gespritzt und unter Erhalt eines Formkörpers abgekühlt.
Erfindungsgemäß erfolgt das Beschichten mit Vorteil durch eine Veränderung der Spritzgussform, wobei ein Zwischenraum zwischen zu beschichtender O- berfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der Spritzgussform entsteht. Der entstandene Zwischenraum kann durch Sphtzguss mit einem Reak- tivgemisch gefüllt werden. Die zuvor dargelegten Schritte sind unter anderem in den Druckschriften JP 11300776 und JP 2005074896 ausführlicher dargelegt, die zu Zwecken der Offenbarung in die Anmeldung eingefügt werden.
Formmassen zur Herstellung des zu beschichtenden Formkörpers sind an sich bekannt, wobei diese Formmassen als obligatorische Komponente thermoplastisch verarbeitbare Polymere enthalten. Zu den bevorzugten Polymeren gehören beispielsweise Poly(meth)acrylate, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA), Poly(meth)acrylimide, Polyacrylnitrile, Polystyrole, Polyether, Polyes- ter, Polycarbonate, Polyvinylchloride. Hierbei sind Poly(meth)acrylate und Po- ly(meth)acrylimide bevorzugt. Diese Polymere können einzeln sowie als Mischung eingesetzt werden. Des Weiteren können diese Polymere auch in Form von Copolymeren vorliegen. Bevorzugte Copolymere sind unter anderem Sty- rol-Acrylnithl-Copolymere, Styrol-Maleinsäure-Copolymere und Polymethyl- methacrylat-Copolymere, insbesondere Polymethylmethacrylat- Poly(meth)acrylimid-Copolymere.
Besonders bevorzugte Formmassen weisen mindestens 15 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 50 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-% Polymethylmethacrylat, Polymethacrylmethylimid und/oder Polymethylmethac- rylat-Copolymere auf, bezogen auf das gesamte Gewicht der Formmasse.
Die Formmassen der vorliegenden Erfindung können bevorzugt Po- ly(meth)acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.
Poly(meth)acrylate sind Polymere, die durch Polymerisation einer Monome- renmischung erhältlich sind, die mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt mindestens 80 Gew.-% (Meth)acrylate aufweist, bezogen auf das Gewicht der Monomeren. Diese Monomere sind in der Fachwelt weithin bekannt und kommerziell erhältlich.
Zu diesen gehören unter anderem (Meth)acrylsäure und (Meth)acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie Methyl(meth)acrylat, E- thyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat,
Hexyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Heptyl(meth)acrylat;
(Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B. O- leyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat usw.; Amide und Nitrile der (Meth)acrylsäure, wie
N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid,
N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid,
1 -Methacryloylamido^-methyl^-propanol; Cycloalkyl(meth)acrylate, wie
3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat; Hydroxylalkyl(meth)acrylate, wie
3-Hydroxypropyl(meth)acrylat,
3,4-Dihydroxybutyl(meth)acrylat,
2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat;
Glycoldi(meth)acrylate, wie 1 ,4-Butandiol(meth)acrylat, (Meth)acrylate von Etheralkoholen, wie
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat; und mehrwertige (Meth)acrylate, wie
Trimethyloylpropantri(meth)acrylat.
Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können zur Herstellung der Po- ly(meth)acrylate auch weitere ungesättigte Monomere eingesetzt werden, die mit den zuvor genannten Methacrylaten copolymerisierbar sind. Im allgemeinen werden diese Verbindungen in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-%, vorzugswei- se 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Comonomere einzeln oder als Mischung verwendet werden können. Hierzu gehören unter anderem 1 -Alkene, wie Hexen-1 , Hepten-1 ; verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-1 -propen, 3-Methyl- 1 -diisobutylen, 4-Methylpenten-1 ; Vinylester, wie Vinylacetat;
Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. α-Methylstyrol und α-Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkyl- substitutenten am Ring, wie Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styro- Ie, wie beispielsweise Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole;
Heterocyclische Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2- Methyl-5-vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin, 2,3-Dimethyl-5-vinylpyridin, Vinyl- pyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol, 3-Vinylcarbazol, 4-Vinylcarbazol, 1 -Vinylimidazol, 2-Methyl-1 -vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidin, 3-Vinylpyrrolidin, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran, Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole, Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole; Vinyl- und Isoprenylether; Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid; und Diene, wie beispielsweise Divinylbenzol.
Bevorzugte Poly(meth)acrylate sind durch Polymerisation von Mischungen er- hältlich, die mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere, Methylmethacrylat aufweisen. Diese Polymere werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als PoIy- methylnnethacrylate bezeichnet. Bevorzugte Formmassen können verschiedene Poly(meth)acrylate enthalten, die sich beispielsweise im Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.
Die Herstellung der (Meth)acrylat-Homo- und/oder Copolymere aus den zuvor dargelegten Monomeren nach den verschiedenen Verfahren der radikalischen Polymerisation ist an sich bekannt. So können die Polymere in Substanz-, Lö- sungs-, Suspensions- oder Emulsionspolymerisation hergestellt werden. Die Substanzpolymerisation ist beispielhaft in Houben-Weyl, Band E20, Teil 2 (1987), S. 1145ff. beschrieben. Wertvolle Hinweise hinsichtlich der Lösungspolymerisation finden sich eben dort auf S. 1156ff. Erläuterungen zur Suspen- sionspolymerisationstechnik finden sich eben dort auf S. 1149ff., während die Emulsionspolymerisation eben dort auf S. 1150ff. ausgeführt und erläutert wird.
Des Weiteren können bevorzugte Formmassen Poly(meth)acrylimide umfassen. Poly(meth)acrylimide weisen wiederkehrende Einheiten auf, die durch Formel (I) darstellbar sind,
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worin R1 und R2 gleich oder verschieden Wasserstoff oder eine Methylgruppe und R3 Wasserstoff oder ein Alkyl- oder Arylrest mit bis zu 20 Kohlenstoffato- men bedeuten.
Vorzugsweise bilden Einheiten der Struktur (I) mehr als 30 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 50 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mehr als 80 Gew.-% des Poly(meth)acrylimids. Die Herstellung von Poly(meth)acrylinniden ist an sich bekannt und beispielsweise in GB-PS 1 078 425, GB-PS 1 045 229, DE-PS 1 817 156 (= US-PS 3 627 711 ) oder DE-PS 27 26 259 (= US-PS 4 139 685) offenbart.
Darüber hinaus können diese Copolymerisate weitere Monomereeinheiten enthalten, die sich beispielsweise aus Estern der Acryl- oder Methacrylsäure, insbesondere mit niedrigen Alkoholen mit 1 - 4 C-Atomen, Styrol, Maleinsäure o- der deren Anhydrid, Itakonsäure oder deren Anhydrid, Vinylpyrrolidon, Vinyl- chlorid oder Vinylidenchlorid ergeben. Der Anteil der Comonomeren, die sich nicht oder nur sehr schwer cyclisieren lassen, soll 30 Gew.-%, vorzugsweise 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, nicht übersteigen.
Bevorzugt können Formmassen eingesetzt werden, die PoIy(N- methylmethacrylimide) (PMMI) und/oder Polymethylmethacrylate (PMMA) umfassen. Poly(N-methylmethacrylimide) (PMMI), Polymethylmethacrylate (PMMA) und/oder PMMI-PMMA-Copolymere sind vorzugsweise Copolymere von PMMI und PMMA, welche durch teilweise Cycloimidisierung des PMMA hergestellt werden. (PMMI, welches durch Teilimidisierung von PMMA hergestellt wird, wird üblicherweise so hergestellt, dass maximal 83 % des eingesetzten PMMA imidisiert werden. Das dabei entstehende Produkt wird als PMMI bezeichnet, ist streng genommen aber ein PMMI-PMMA-Copolymer.) Sowohl PMMA als auch PMMI oder PMMI-PMMA-Copolymere sind kommerziell erhält- lieh, z. B. unter dem Markennamen Pleximid der Firma Röhm. Ein beispielhaftes Copolymer (Pleximid 8803) hat 33 % MMI-Einheiten, 54,4 % MMA- Einheiten, 2,6 % Methacrylsäureeinheiten und 1 ,2 % Anhydrideinheiten. Die Produkte sowie ihre Herstellung sind bekannt (Hans R. Kricheldorf, Handbook of Polymer Synthesis, Part A, Verlag Marcel Dekker Inc. New York - Basel - Hongkong, S. 223 1; H. G. Elias, Makromoleküle, Hüthig und Wepf Verlag Basel - Heidelberg - New York; US-PSS 2 146 209, 4 246 374).
Darüber hinaus können die Formmassen Styrol-Acrylnithl-Polymere (SAN) umfassen. Besonders bevorzugte Styrol-Acrylnithl-Polymere können durch die Polymerisation von Mischungen erhalten werden, die aus 70 bis 92 Gew.-% Styrol 8 bis 30 Gew.-% Acrylnitril und 0 bis 22 Gew.-% weiterer Comonomere, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere, bestehen.
Zur Verbesserung der Schlagzähigkeitswerte können den Formmassen SiIi- conkautschuk-Pfropfcopolymerisate beigemischt werden, die zusammengesetzt sind aus
0,05 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymehsats, eines Kerns a) aus einem siliciumorganischen Polymer, das der allgemeinen Formel (R2SIO2Z2)X-(RSIO3Z2V(SiO4Z2)Z mit x = 0 bis 99,5 Mol-%, y = 0,5 bis 100 Mol-%, z = 0 bis 50 Mol-% entspricht, wobei R gleiche oder verschiedene Alkyl- oder Alkenyl-Reste mit 1 bis 6 C-Atomen, Aryl-Reste oder substituierte Kohlenwasserstoffreste bedeutet,
0 bis 94,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, einer Polydialkylsiloxan-Schicht b) und 5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymerisats, einer Hülle c) aus organischen Polymeren, der Kern a) vor der Pfropfung Vinylgrup- pen umfasst und die Hülle c) durch radikalische Polymerisation einer Mischung, die Acrylsäureester und Methacrylate umfasst, erhältlich ist. Die erfindungsgemäßen Formmassen können des weiteren Acrylatkautschuk- Modifier enthalten. Überraschend kann hierdurch ein hervorragendes Schlagzähigkeitsverhalten bei Raumtemperatur (ca. 23°C) der Formkörper erzielt werden, die aus den Formmassen hergestellt wurden. Besonders wesentlich ist, dass die mechanischen und thermischen Eigenschaften, wie beispielsweise das E-Modul oder die Vicat-Erweichungstemperatur, auf sehr hohem Niveau erhalten bleiben. Wird versucht ein ähnliches Kerbschlagzähigkeitsverhalten bei Raumtemperatur nur durch die Verwendung von Acrylatkautschuk-Modifier oder Siliconkautschuk-Pfropfcopolymerisat zu erzielen, so nehmen diese Werte deutlicher ab.
Derartige Acrylatkautschuk-Modifier sind an sich bekannt. Es handelt sich hierbei um Copolymerisate, die eine Kern-Hülle-Struktur aufweisen, wobei der Kern und die Hülle einen hohen Anteil an den zuvor beschriebenen (Meth)acrylaten aufweisen.
Bevorzugte Acrylatkautschuk-Modifier weisen hierbei eine Struktur mit zwei Schalen auf, die sich in ihrer Zusammensetzung unterscheiden.
Besonders bevorzugte Acrylatkautschuk-Modifier haben unter anderem folgenden Aufbau: Kern: Polymerisat mit einem Methylmethacrylatanteil von mindestens 90
Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Kerns.
Schale 1 : Polymerisat mit einem Butylacrylatanteil von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der ersten Schale.
Schale 2: Polymerisat mit einem Methylmethacrylatanteil von mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der zweiten Schale. Beispielsweise kann ein bevorzugter Acrylatkautschuk-Modifier folgenden Aufbau aufweisen:
Kern: Copolymerisat aus Methylmethacrylat (95,7 Gew.-%), Ethylacrylat (4 Gew.-%) und Allylmethacrylat (0,3 Gew.-%)
S1 : Copolymerisat aus Butylacr~dat (81 ,2 Gew.-%), Styrol (17,5 Gew.-%) und Allylmethacrylat (1 ,3 Gew.-%) S2: Copolymerisat aus Methylmethacrylat (96 Gew.-%) und Ethylacrylat (4
Gew.-%)
Das Verhältnis von Kern zu Schale(n) der Acrylatkautschuk-Modifier kann in weiten Bereichen schwanken. Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis Kern zu Schale K/S im Bereich von 20:80 bis 80:20, bevorzugt von 30:70 zu 70:30 bis Modifiern mit einer Schale bzw. das Verhältnis von Kern zu Schale 1 zu Schale 2 K/S1/S2 im Bereich von 10:80:10 bis 40:20:40, besonders bevorzugt von 20:60:20 bis 30:40:30 bei Modifiern mit zwei Schalen.
Die Partikelgröße der Acrylatkautschuk-Modifier liegt üblich im Bereich von 50 bis 1000 nm, vorzugsweise 100 bis 500 nm und besonders bevorzugt von 150 bis 450 nm, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.
Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt das Gewichtsverhältnis von Siliconkautschuk-Pfropfcopolymerisat zu Acrylatkautschuk-Modifier im Bereich von 1 :10 bis 10:1 , vorzugsweise von 4:6 bis 6:4.
Besondere Formmassen bestehen vorzugsweise aus f1 ) 20 bis 95 Gew.-% Poly(meth)acrylate, f2) 0 bis 45 Gew.-% Styrol-Acrylnithl-Polymere, f3) 5 bis 60 Gew.-% Siliconkautschuk-Pfropfcopolymerisate f4) 0 bis 60 Gew.-% auf Acrylatkautschuk basierende Schlagzähmo- difier, jeweils bezogen auf das Gewicht der Komponenten f1 bis f4, und üblichen Additiven und Zuschlagsstoffen.
Darüber hinaus können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen, die Formmassen, bzw. die hieraus erhältlichen Formkörpern weitere weithin bekannte Additive enthalten. Zu diesen Additiven gehören unter anderem Molekulargewichtsregler, Trennmittel, Antistatika, Antioxidantien, Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbstoffe, Fließverbesserungsmittel, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren, Pigmente, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher.
Die Zusatzstoffe werden in üblicher Menge, d. h. bis zu 80 Gew.-%, vorzugs- weise bis zu 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse eingesetzt. Ist die Menge größer als 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, so können Eigenschaften der Kunststoffe wie beispielsweise die Verarbeitbarkeit gestört werden.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der erfindungsgemäß als Matrixpolymere zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den Anwendungszweck und die Verarbeitungsweise der Formmasse abgestimmt wird. Im allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen 20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis 300 000 g/mol, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll. Reaktivgemische bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung Zusammensetzungen, die durch radikalische Polymerisation gehärtet werden können. Unter Bedingungen des Spritzgusses können diese Zusammensetzungen in die Spritzgussform gespritzt werden, so dass diese Zusammensetzungen bei diesen Bedingungen zumindest zeitweise fließfähig sind. Reaktivgemische, die zur Beschichtung eingesetzt werden können, werden unter anderem in den Druckschriften JP 11300776 und JP 2005074896 dargelegt. Auf diese Druckschriften wird zu Zwecken der Offenbarung Bezug genommen, wobei die in diesen Druckschriften beschriebenen Zusammensetzungen in die vorliegende Anmeldung aufgenommen werden.
Besondere Vorteile können insbesondere mit Reaktivgemischen erzielt werden, die mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-% an (Meth)acrylaten mit mindestens zwei Doppelbindungen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Reaktivgemischs, aufweisen. Der Begriff „Doppelbindung" bezeichnet insbesondere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen, die radikalisch polymerisierbar sind. Der Ausdruck „(Meth)acrylat" steht für Acrylat, Methacrylat sowie Mischungen aus beiden. (Meth)acrylaten mit mindestens zwei Doppelbindungen sind auch als vernetzende Monomere bekannt. Zu diesen gehören insbesondere (Meth)acrylate mit zwei Doppelbindungen, wie beispielsweise (Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B. 2-Propinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat, sowie (Meth)acrylate, die sich von Diolen oder höherwertigen Alkoholen ableiten, wie z.B. Glycoldi(meth)acrylate, wie Ethylenglycoldi(meth)acrylat, Diethylenglycoldi(meth)acrylat, Triethylenglycoldi(meth)acrylat, Tetra- und Polyethylenglycoldi(meth)acrylat, 1 ,3- Butandiol(meth)acrylat, 1 ,4-Butandiol(meth)acrylat, 1 ,6-Hexandioldi(nneth)acrylat, Glycerindi(nneth)acrylat und Diurethandimethacrylat; (Meth)acrylate mit drei oder mehr Doppelbindungen, wie z.B. Glycerintri(meth)acrylat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat und Dipentaerythritpenta(meth)acrylat.
Besonders bevorzugte (Meth)acrylate mit mindestens zwei Doppelbindungen sind insbesondere 1 ,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythrittetraacrylat und Dipentaerythritpentaacrylat.
Gemäß einer besonderen Abwandlung kann das Reaktivgemisch mindestens ein (Meth)acrylat mit drei oder mehr Doppelbindungen umfassen. Vorzugsweise beträgt der Anteil an (Meth)acrylaten mit drei oder mehr Doppelbindungen mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 25 Gew.-%, insbe- sondere bevorzugt mindestens 50 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Reaktivgemischs.
Von besonderem Interesse sind des Weiteren Reaktivgemische, die höchstens 90 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 75 Gew.-%, insbesondere bevor- zugt höchstens 50 Gew-% und ganz besonders bevorzugt höchstens 7 Gew.-% an Monomeren mit zwei oder weniger Doppelbindungen umfassen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst das Reaktivgemisch vorzugsweise 1 ,6-Hexandioldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat und/oder Pen- taerythrittetraacrylat. Von besonderem Interesse sind insbesondere Reaktivgemische, die Trimethylolpropantriacrylat und Pentaerythrittetraacrylat umfassen, wobei das Gewichtsverhältnis von Trimethylolpropantriacrylat zu Pentaerythrittetraacrylat vorzugsweise im Bereich von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt im Be- reich von 5:1 bis 1 :5, insbesondere bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :3 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :2 liegen kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfasst das Reaktivgemisch vorzugswei- se Trimethylolpropantriacrylat und 1 ,6-Hexandioldiacrylat, wobei das Gewichtsverhältnis von Trimethylolpropantriacrylat zu 1 ,6-Hexandioldiacrylat vorzugsweise im Bereich von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt im Bereich von 5:1 bis 1 :5, insbesondere bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :3 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :2 liegen kann.
Von besonderem Interesse sind weiterhin Reaktivgemische, die vorzugsweise Pentaerythrittetraacrylat und 1 ,6-Hexandioldiacrylat umfassen. Zweckmäßig kann das Gewichtsverhältnis von Pentaerythrittetraacrylat zu 1 ,6- Hexandioldiacrylat im Bereich von 10:1 bis 1 :10, bevorzugt im Bereich von 5:1 bis 1 :5, insbesondere bevorzugt im Bereich von 3:1 bis 1 :3 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2:1 bis 1 :2 liegen.
Reaktivgemische, die Pentaerythrittetraacrylat und/oder Trimethylolpropantriacrylat umfassen, zeigen überraschend eine besonders hohe Kratzfestigkeit, die insbesondere mit dem Anteil an Pentaerythrittetraacrylat zunimmt. Reaktivgemische, die 1 ,6-Hexandioldiacrylat und/oder Trimethylolpropantriacrylat umfassen, zeigen eine besonders hohe UV-Stabilität, die insbesondere durch den Xenontest bestimmt werden kann. So behalten Mischungen mit einem hohen Anteil an 1 ,6-Hexandioldiacrylat auch nach einer Xenonbestrahlung eine hohe Kratzfestigkeit gemäß dem Reibradtest bei.
Die Kratzfestigkeit der Beschichtung ist unter anderem abhängig von der Anzahl an polymerisierbaren Doppelbindungen, bezogen auf das Gewicht des Gemischs. Je höher dieser Anteil, desto höher die Kratzfestigkeit, die die Be- schichtung erzielen kann. Vorzugsweise kann das Reaktivgemisch dementsprechend mindestens 1 Mol an Doppelbindung pro 120 g Reaktivgemisch, besonders bevorzugt mindestens 1 Mol an Doppelbindung pro 105 g Reaktivge- misch aufweisen. Hierbei kann die Kratzfestigkeit insbesondere durch die Verwendung von (Meth)acrylaten mit drei oder mehr Doppelbindungen gesteigert werden.
Das Reaktivgemisch kann insbesondere in Reaktivspritzgussverfahren einge- setzt werden. Dementsprechend weist das Gemisch eine Viskosität auf, die einen derartigen Einsatz ermöglicht. Vorzugsweise liegt die dynamische Viskosität des Reaktivgemischs im Bereich von 1 bis 200 mPa*s bei 25°C, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 mPa*s bei 25°C, wobei die dynamische Viskosität gemäß Brookfield (mit UL-Adapter). bestimmt werden kann.
Zur Härtung umfasst das Reaktivgemisch mindestens einen Initiator, durch den die Monomere radikalisch polymerisiert werden können. Hierbei werden thermische Initiatoren eingesetzt, die durch Wärmeeinwirkung Radikale bilden.
Geeignete thermische Initiatoren sind unter anderem Azoverbindungen, Pero- xyverbindungen, Persulfatverbindungen oder Azoamidine. Nicht limitierende Beispiele sind Dibenzoylperoxid, Dicumolperoxid, Cumolhydroperoxid, Dii- sopropylperoxidicarbonat, Bis(4-t-butylcyclohexyl)peroxidicarbonat, Dikalium- persulfat, Ammoniumperoxidisulfat, 2,2'-Azobis(2-methylpropionitril) (AIBN), 2,2'-Azobis-(isobuttersäureamidin)hydrochlorid, Benzpinakol, Dibenzylderivate, Methylethylenketonperoxid, 1 ,1 -Azobiscyclohexancarbonitril, Methylethylketon- peroxid, Acetylacetonperoxid, Dilaurylperoxid, Didecanoylperoxid, tert.- Butylper-2-ethylhexanoat, Ketonperoxid, Methylisobutylketonperoxid, Cyclohe- xanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.-Butylperoxybenzoat, tert.- Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,5-Bis(2-ethylhexanoyl-peroxy)-2,5- dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert.-Butylperoxy-3,5,5- trimethylhexanoat, tert.-Butylperoxyisobutyrat, tert.-Butylperoxyacetat, Dicu- mylperoxid, 1 ,1 -Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan,
1 ,1 -Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexan, Cumylhydroperoxid, tert.- Butylhydroperoxid, Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, sowie die von der Firma DuPont unter dem Namen ®Vazo, beispielsweise ®Vazo V50 und ®Vazo WS erhältlichen Radikalbildner.
Zweckmäßig kann das Reaktivgemisch 0,01 Gew.-% bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 1 ,5 Gew.-% thermischen Initiator, bezogen auf das Gewicht des Reaktivge- mischs, umfassen.
Zusätzlich zu den thermischen Initiatoren kann ein Reaktivgemisch Fotoinitiatoren umfassen, die bei Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen eine radikalische Polymerisation auslösen. Überraschend können durch die Verwendung von Reaktivgemischen, die sowohl thermische Initiatoren als auch Foto- initiatoren umfassen, besondere Vorteile erzielt werden. Zu diesen Vorteilen zählen insbesondere kurze Taktzeiten bei der Herstellung der beschichteten Formkörper sowie eine besonders hohe Witterungsstabilität, Kratzfestigkeit und Haftfestigkeit der Beschichtung.
Zu den bevorzugten Fotoinitiatoren gehören unter anderem αα-
Diethoxyacetophenon (DEAP, Upjon Corp), n-Butylbenzoinether (OTπgonal-14, AKZO) und 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon (Olgacure 651 ) und 1 -Benzoylcyclohexanol (Olrgacure 184), Bis(2,4,6-thmethylbenzoyl)- phenylphosphinoxid (Olrgacure 819) und 1 -[4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl]-2- hydroxy-2-phenylpropan-1 -on (Olrgacure 2959), die jeweils von der Fa. Ciba Geigy Corp. kommerziell erhältlich sind.
Der Anteil an Fotoinitiator ist an sich nicht kritisch. Vorzugsweise weist das Reaktivgemisch 0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 Gew.-% bis 5 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 0,7 Gew.-% bis 2,3 Gew.-% Fotoinitiator, bezogen auf das Gewicht des Reaktivgemischs, auf.
Gemäß einer bevorzugten Abwandlung kann das Gewichtsverhältnis von Fotoinitiator zu thermischen Initiator im Bereich von 20:1 bis 1 :5, bevorzugt im Bereich 15:1 bis 1 :1 und besonders bevorzugt im Bereich 10:1 bis 2:1 liegen.
Neben den zuvor genannten Bestandteilen kann das Reaktivgemisch ein Gleit- mittel umfassen. Hierdurch gelingt es überraschend die Entformbarkeit des beschichteten Formkörpers zu verbessern, ohne dass die Haftfestigkeit auf kritische Werte herabgesetzt werden würde. Als Hilfsstoffe können demnach Gleitmittel, z. B. ausgewählt aus der Gruppe der Polysiloxane, der gesättigten Fettsäuren mit weniger als C2o, bevorzugt Ci6 bis Ci8 Kohlenstoffatomen oder der ge- sättigten Fettalkohole mit weniger als C2o, bevorzugt Ci6 bis Ci8 Kohlenstoffatomen enthalten sein. Bevorzugt sind geringe Mengenanteile von höchstens 0,25, z. B. 0,05 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Reaktivgemischs enthalten. Geeignet sind z. B. Stearinsäure, Palmitinsäure, technische Gemische aus Stearin- und Palmitinsäure. Zweckmäßig sind darüber hinaus Polysiloxane, die acryliert sind, wie zum Beispiel 13/6/αω2-Hexylacrylsiloxan, wobei diese Verbindung beispielsweise unter der Handelsbezeichnung RC 725 von der Fa. Goldschmidt GmbH erhalten werden kann. Polysiloxane können auch in höheren Mengen eingesetzt werden. Zweckmäßig sind beispielsweise Anteile von höchstens 10 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 1 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von höchstens 0,5 Gew.-%. Weiterhin geeignet sind z. B. n- Hexadecanol, n-Octadecanol, sowie technische Gemische aus n-Hexadecanol und n-Octadecanol. Ein besonders bevorzugtes Gleit- bzw. Formtrenn mittel ist Stearylalkohol.
Weiterhin kann das Reaktivgemisch übliche Additive, wie Farbmittel, Pigmente, beispielsweise Metallic-Pigmente, UV-Stabilisatoren, Füllstoffe oder Nanomate- rialien, insbesondere ITO-Nanopartikel umfassen. Der Anteil dieser Additive ist von der beabsichtigten Anwendung abhängig und kann daher in weiten Bereichen liegen. Vorzugsweise kann dieser Anteil, falls Additive enthalten sind, 0 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% betragen.
Die Dicke der Beschichtung ist vielfach von der Art des Reaktivgemischs und des Formkörpers abhängig. Die Herstellung von sehr dünnen Beschichtungen ist vielfach technisch sehr anspruchsvoll. Andererseits zeigen sehr dicke Beschichtungen häufig eine starke Neigung zu Rissbildungen, wobei die Haftfestigkeit teilweise abnimmt. Von besonderem Interesse sind daher beschichtete Formkörper, deren Beschichtung vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 1 μm bis 100 μm, bevorzugt 5 μm bis 75 μm, besonders bevorzugt 8 μm bis 50 μm, insbesondere besonders bevorzugt 10 μm bis 40 μm und ganz besonders bevorzugt 15 μm bis 30 μm aufweist. Die Dicke der Beschichtung kann über die Größe des Zwischenraums zwischen zu beschichtender Oberfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der Spritzgussform eingestellt werden.
Die Temperatur bei der die Formmasse in die Spritzgussform gespritzt wird, hängt insbesondere von der Art des Polymeren sowie der Additive ab. Diese Verarbeitungstemperaturen sind dem Fachmann bekannt. Im Allgemeinen wird die Formmasse bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 3500C, bevorzugt 220 bis 3300C in die Spritzgussform gespritzt.
Die Temperatur des Werkzeugs kann ebenfalls auf die für die jeweilige Form- masse übliche Temperatur eingestellt werden. Vorzugsweise kann die Formmasse auf eine Temperatur im Bereich von 40 bis 160°C, besonders bevorzugt 70 bis 1500C und ganz besonders bevorzugt 60 bis 80°C abgekühlt werden, bevor das Reaktivgemisch in den Zwischenraum einspritzt wird.
Die Temperatur bei der die thermische Härtung des Reaktivgemischs erfolgt, ist von der Art des thermischen Initiators abhängig. Von besonderem Interesse sind insbesondere Verfahren, bei denen die thermische Härtung vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 95 bis 180°C, bevorzugt 100 bis 1400C und ganz besonders bevorzugt im Bereich 105 bis 130°C in der Spritzgussform erfolgt. Falls die Temperatur bei der thermischen Härtung zu hoch ist, kann eine Bildung von Rissen eintreten. Bei zu geringen Temperaturen zeigt die Be- schichtung vielfach eine zu hohe Haftung an dem Metall des Spritzgusswerkzeugs, wobei teilweise auch die Kratzfestigkeit durch eine höhere Temperatur bei der thermischen Härtung verbessert werden kann. Die zuvor dargelegten Bereiche haben sich als besonders zweckmäßig erwiesen, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.
Erfindungsgemäß wird zur Härtung des Reaktivgemischs die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform erhöht. Überraschend gelingt hier- durch eine Härtung der Beschichtung, ohne dass der zunächst erhalten Formkörper nachteilig beeinflusst wird. Besonders vorteilhaft wird die Spritzgussform zur Härtung der Beschichtung nur teilweise erwärmt. Gemäß einer zweckmäßigen Abwandlung wird vorteilhaft ein Teil der Spritzgussform erwärmt, der mit der Reaktivmischung in Berührung steht, und ein Teil der Spritzgussform, der nicht mit der Reaktivmischung in Berührung steht, nicht erwärmt.
In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass der hierin gebrauchte Begriff „Spritzgussform" in der Fachwelt bekannt ist. Hierunter wird im Allgemeinen das Teil einer Spritzgussanlage verstanden, welches zur Formgebung notwendig ist. Dieses Teil bildet eine Kavität, welche mit Formmasse gefüllt werden kann. Nach dem Abkühlen der Formmasse kann die Spritzgussform zerstörungsfrei geöffnet werden, so dass der erhaltene Formkörper aus der Spritz- gussform entnommen werden kann. Daher umfasst die Spritzgussform üblich bewegliche Teile, die ein derartiges Öffnen ermöglichen. Zur Formgebung weist die Spritzgussform üblich ein Metallteil auf, welches mit der Formmasse in Berührung kommt, so dass dieses Teil bzw. die Oberfläche dieses Teils für die Formgebung von entscheidender Bedeutung ist. Für die erfindungsgemä- ßen Zwecke wird unter dem Begriff der Spritzgussform insbesondere das formgebende Teil verstanden, wobei dieses aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein kann. Die zuvor dargelegte Erwärmung bedeutet, dass das mit dem Reaktivgemisch in Berührung stehende Teil der Spritzgussform möglichst selektiv aktiv erwärmt wird. Dies kann insbesondere durch Induktion, durch Stromfluss oder durch Heizelemente erfolgen, die mit diesem Teil der Spritzgussform in Kontakt stehen. Dass weitere Teile der Spritzgussform durch dieses Erhitzen durch Wärmeübertragung ebenfalls aufgeheizt werden können, ist hierfür nicht von Belang, da im Allgemeinen ein Wärmegradient erzeugt wird, wobei die mit dem Reaktivgemisch in Kontakt stehende Oberfläche der Spritzgussform eine höhere Temperatur aufweist, als die Oberfläche der Spritzgussform, die nicht in Kontakt mit dem Reaktivgemisch steht. Vorzugsweise wird die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform um mindestens 5 0C, besonders bevorzugt um mindestens 200C und ganz besonders bevorzugt um mindestens 300C erhöht. Bei einer Erwärmung mittels eines indirekten Heizelements beziehen sich diese Angaben insbesondere auf die Temperatur, die ein Heizelement aufweist, welches mit mindestens einem Teil der Spritzgussform in Kontakt steht und dieses erwärmt. Bei Erwärmung mittels Induktion oder einem durch die Spritzgussform geleiteten Stromes beziehen sich diese Angaben auf die maximale Temperatur, die die Spritzgussform aufweist.
Diese Temperaturerhöhung kann bevorzugt innerhalb einer kurzen Zeitspanne erzielt werden. Bevorzugt kann diese Temperaturerhöhung innerhalb von 1 Minute, besonders bevorzugt innerhalb von 30 Sekunden und ganz besonders bevorzugt innerhalb von 5 Sekunden erfolgen. Hierbei sind besonders kurze Zeiten erwünscht, wobei diese jedoch von den technischen Gegebenheiten begrenzt werden.
Die Spritzgussform kann vor, während oder nach dem Einspritzen des Reaktiv- gemischs erhitzt werden. Besondere Vorteile können insbesondere dadurch erzielt werden, dass mit der Erwärmung der Spritzgussform bereits vor oder während dem Einspritzen des Reaktivgemischs begonnen wird. Vorzugsweise kann das Maximum der Heizleistung, durch die die zum Formteil ausgerichtete Oberfläche der Spritzgussform erwärmt wird, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs liegen der zum Zeitpunkt der minimalen Temperatur des unbeschichte- ten Formkörpers beginnt und weniger als 3 Sekunden, vorzugsweise weniger als 1 Sekunde nach dem Einspritzen des Reaktivgemischs endet. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Maximum der Heizleistung, durch die die zum Formteil ausgerichtete Oberfläche der Spritz- gussform erwärmt wird, vor oder während dem Einspritzen des Reaktivge- mischs erreicht werden. Durch diese Ausgestaltung gelingt es überraschend besonders rissarme Oberflächen auf den Formteilen zu erhalten, die sich besonders leicht entformen lassen.
Weiterhin können der Beginn und die Geschwindigkeit der Polymerisation (Härtung) des Reaktivgemischs durch die Wahl der Art und des Anteils des thermischen Initiators sowie durch die Wahl der Werkzeugtemperatur eingestellt werden. Darüber hinaus kann der Beginn der Härtung durch die Wahl der in der Reaktionsmischung enthaltenen mehrfunktionalen (Meth)acrylate gesteuert werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein vorgehärtetes Reaktivgemisch nach der thermischen Härtung bei ei- ner Temperatur im Bereich von 00C bis 1200C, bevorzugt 100C bis 40°C durch Bestrahlung gehärtet werden. Hierfür können übliche Strahlungsquellen eingesetzt werden, je nach Art des Initiators. Bevorzugt kann die Härtung insbesondere durch UV-Strahlung erfolgen, wobei die Wellenlänge der eingesetzten Strahlungsquelle insbesondere im Bereich von 100 nm bis 500 nm, bevorzugt 200 bis 400 nm liegen kann.
Anlagen, die im Prinzip eine Beschichtung mit einem Reaktivgemisch ermöglichen, sind unter anderem in den zuvor beschriebenen Dokumenten JP 11300776 und JP 2005074896 dargelegt. Zu Offenbarungszwecken werden diese Druckschriften in diese Anmeldung eingefügt. Allerdings werden in diesen Druckschriften keine diese Anlagen beschrieben, bei denen die Temperatur zumindest eines Teiles der Spritzgussform innerhalb von 1 Minute um mehr als 100C verändert werden kann. Derartige Anlagen sind neu und daher ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt ermöglicht die Anlage eine Änderung der Temperatur zumindest eines Teiles der Spritzgussform innerhalb von 5 Sekunden um mehr als 100C, besonders bevorzugt mehr als 200C.
Diese Ausgestaltungen werden unter anderem dadurch erzielt, dass mindestens ein Teil der Spritzgussform durch elektrischen Strom erwärmt werden kann. Spritzgussanlagen mit einer elektrisch beheizbaren Spritzgussform sind unter anderem in EP-A-1 065 037, WO96/29188 und US 5,234,627 dargelegt, welche zu Offenbarungszwecken eingefügt werden. Das Erwärmen kann hierbei direkt durch Aufheizen der Oberfläche mit Strom erfolgen oder indirekt durch Induktion oder ein Heizelement, welches mit der formgebenenden Oberfläche der Spritzgussform verbunden ist. Hierbei sind indirekte Verfahren bevorzugt. Geeignet ist insbesondere ein keramische Heizelement oder ein PeI- tierelement. Hierbei kann die Spritzgussform durch ein oder mehrere der zuvor dargelegten Verfahren erhitzt werden.
Die Erwärmung einer Spritzgussform durch Induktion ist unter anderem in der Druckschrift DE 201 21 777 U1 dargelegt. Zu Zwecken der Offenbarung wird diese Druckschrift in die vorliegende Anmeldung eingefügt.
Peltierelemente sind elektrothermische Wandler, welche bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugen. Eine übliche Abkürzung für Peltierelemente und Peltier-Kühler ist TEC (von engl. Thermoelectric Cooler). Diese Elemente können kommerziell erhalten werden. Keramische Heizelemente umfassen eine Keramik, die durch Strom erwärmt werden kann. Keramik bezeichnet hierin anorganische Materialien, die unter anderem Oxide, Nitride und ähnliche Stoffe umfassen können. Beispiele für derartige Materialien sind unter anderem in WO 00/34205, DE 35 12 483, DE 35 19 437 und DE 37 34 274. Diese Druckschriften werden zu Zwecken der Offenbarung in diese Anmeldung eingefügt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform kann die Einspritzdüse, über die das Reaktivgemisch in die Spritzgussform gespritzt wird, mit einem Peltierele- ment ausgerüstet werden. Hierdurch werden überraschende Vorteile hinsichtlich der Standzeiten der Anlage erzielt. Diese lassen sich insbesondere dadurch erzielen, dass die zur Spritzgussform hingewandte Seite der Düse erwärmt und die von der Spritzgussform abgewandte Seite der Düse gekühlt wird.
Eine bevorzugte Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist eine Kühlung auf, über die zumindest ein Teil der Spritzgussform gekühlt werden kann. Die Kühlung kann insbesondere durch bekannte Kühlmittel, beispielsweise Luft, Wasser oder ähnliche Medien erfolgen. Bevorzugt wird das Kühlmittel durch Kanäle geleitet, die in der Nähe der erwärmten Spritzgussform verläuft. Bei einer Heizung der Spritzgussform durch Induktion können die Kühlkanäle unmittelbar durch die Spritzgussform verlaufen oder an der Oberfläche vorgesehen sein, die gegenüber der Oberfläche der Spritzgussform angeordnet ist, mit der das Kunststoffformteil geformt wird. Bei einer indirekten Heizung der Spritzgussform, beispielsweise durch keramische Elemente oder durch Peltierelemente können Kühlmittelkanäle zwischen dem Heizelement und der Oberfläche der Spritzgussform vorgesehen sein, mit der das Kunststoffformteil geformt wird. Falls die Spritzgussform unmittelbar durch Strom er- hitzt wird, können die Kühlmittelkanäle unmittelbar durch die Spritzgussform verlaufen oder an der Oberfläche vorgesehen sein, die gegenüber der Oberfläche der Spritzgussform angeordnet ist, mit der das Kunststoffformteil geformt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt insbesondere beschichtete Formkörper zur Verfügung, die ein hervorragendes Eigenschaftsprofil aufweisen und daher vielfältig eingesetzt werden können.
Der Formkörper zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Kratzfestigkeit aus, die beispielsweise mit einem Reibradtest bestimmt werden kann. Von besonderem Interesse sind insbesondere beschichtete, transparente Formkörper, deren Haze-Wert nach einem Kratzfestig keitstest gemäß ASTM 1044 (12/05) (Auflage 500g, Anzahl der Zyklen = 100) um höchstens 10%, besonders bevor- zugt um höchstens 6% und ganz besonders bevorzugt um höchstens 3% zunimmt. Die Kratzfestigkeit gemäß ASTM 1044 (12/05) (Auflage 500g, Anzahl der Zyklen = 100) kann darüber hinaus durch die Abnahme des Glanzes bei 20° gemessen werden. Hierbei zeigen bevorzugte beschichtete Formkörper eine Abnahme des Glanzes bei 20° nach einem Kratzfestig keitstest gemäß ASTM 1044 (12/05), (Auflage 500g, Anzahl der Zyklen = 100) von höchstens 10%, besonders bevorzugt um höchstens 6% und ganz besonders bevorzugt um höchstens 3%. Die Abnahme des Glanzes bei 20° kann nach DIN EN ISO 2813 bestimmt werden. Durch die Bestimmung einer Glanzänderung kann beispielsweise die Kratzfestigkeit von eingefärbten Formkörpern oder von einge- färbten Beschichtungen gemessen werden.
Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Formkörper eine hervorragende Haftfestigkeit der Beschichtung, die gemäß dem Gitterschnitttest untersucht werden kann. Hierzu wird die Beschichtung kreuzweise angeritzt und dadurch in schachbrettartige Einzelsegmente unterteilt. Im Allgemeinen werden hierbei mindestens 20 Einzelsegmente, bevorzugt mindestens 25 Einzelsegmente gebildet. Der Abstand der Linien beträgt hierbei in etwa 1 mm. Dann wird ein 25 mm breites Klebeband aufgeklebt und wieder abgezogen. Die Ablösekraft des Klebebandes pro cm2, gemessen gemäß DIN EN ISO 2409 beträgt ca. 10N je 25mm Breite. Zur Durchführung des Versuchs kann beispielsweise ein Klebeband verwendet werden, das unter der Handelsbezeichnung Typ 4104 von der Firma Tesa erhältlich ist. Bevorzugt erzielen die beschichteten Formkörper ei- ne Bewertung gemäß dem Gitterschnitttest von höchstens 1 , besonders bevorzugt von 0. Eine Bewertung von 1 erzielen die beschichteten Formkörper falls nicht wesentlich mehr als 5% der Einzelsegmente abgelöst werden. Falls keines der Einzelsegmente (0%) abgelöst werden, erzielen die beschichteten Formkörper eine Bewertung von 0.
Darüber hinaus sind bevorzugte Beschichtungen frei von Rissen und zeigen eine hohe Chemikalienbeständigkeit. So widerstehen die Beschichtungen insbesondere Ethanol, Ethanol / Wasser (70/30), Benzin, Pankreatin, Schwefelsäure (1 %ig), wobei durch Kontakt mit diesen Verbindungen keine Spannungs- risse gebildet werden.
Bevorzugte Formkörper können ein E-Modul größer oder gleich 1200 MPa, vorzugsweise größer oder gleich 1600 MPa gemäß ISO 527 (bei 1 mm/min) aufweisen. Des Weiteren können erfindungsgemäße Formkörper eine Schlagzä- higkeit nach Charpy größer oder gleich 10 kJ / m2, vorzugsweise größer oder gleich 15 kJ / m2 gemäß ISO179 zeigen. Darüber hinaus können Kunststoffe mit Zugfestigkeiten größer oder gleich 55, vorzugsweise größer oder gleich 60 gemäß DIN 53 455-1 -3 (bei 1 mm/min) erzeugt werden, die eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit aufweisen.
Besonders überraschend ist, dass der kratzfeste Formkörper einen Transmissionsgrad τD65 ≥ 88 %, vorzugsweise > 90 % gemäß DIN 5036 Teil 3 aufweisen kann. Durch die zuvor aufgeführten mechanischen und/oder optischen Eigenschaften des Formkörpers soll keine Beschränkung der Erfindung erfolgen. Diese Angaben dienen vielmehr zur Darstellung der besonders hervorragen- den Eigenschaften des Formkörpers, die bei gleichzeitig guter Kratzfestigkeit erzielt werden können.
Des Weiteren können die Formkörper der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Bewitterungsstabilität zeigen. So beträgt die Bewitterungsstabilität gemäß dem Xenon-Test bevorzugt mindestens 1.000 Stunden, besonders bevorzugt mindestens 2.000 Stunden. Diese Stabilität kann beispielsweise durch eine geringe Abnahme der Transmission oder durch eine geringe Abnahme der Kratzfestigkeit bestimmt werden. Von besonderem Interesse sind insbesondere beschichtete Formkörper, deren Transmission nach 2000 Stunden Xenon- Bestrahlung höchstens um 10%, besonders bevorzugt um höchstens 5% abnimmt, bezogen auf den Transmissionswert zu Beginn der Bestrahlung. Darüber hinaus können bevorzugte Formkörper eine Zunahme des Haze-Wertes nach einem Kratzfestig keitstest gemäß ASTM 1044 (12/05) (Auflage 500g, Anzahl der Zyklen = 100) auf höchstens 25%, besonders bevorzugt auf höchstens 15% nach einer Xenon-Bestrahlung von 2000 Stunden zeigen. Des Weiteren ist die Bestimmung der Kratzfestigkeit nach einer Xenonbestrahlung auch über die Abnahme des Glanzes möglich. Hierbei zeigen bevorzugte beschichtete Formkörper eine Abnahme des Glanzes bei 20° nach einem Kratzfestig keitstest gemäß ASTM 1044 (12/05), (Auflage 500g, Anzahl der Zyklen = 100) von höchstens 25%, besonders bevorzugt um höchstens 20% und ganz besonders bevorzugt um höchstens 15% nach einer Xenon-Bestrahlung von 2000 Stunden.
Darüber hinaus zeigen bevorzugte Beschichtungen, die mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel erhalten wurden, eine hohe Beständigkeit in einem Klimawechseltest, wobei nur eine geringe Rissbildung trotz einer Verformung des Grundkörpers auftritt. Vorzugsweise kann zur Durchführung des KIi- mawechseltests das in dem Dokument „BMW PR 303 - Teil d" dargestellte Belastungsprogramm eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Formkörpern, bei dem man eine Formmasse in eine Spritzgussform spritzt und unter Erhalt eines Formkörpers abkühlt, die Spritzgussform so verändert, dass ein Zwischenraum zwischen zu beschichtender Oberfläche des Formkörpers und der Innenoberfläche der Spritzgussform entsteht, den entstandenen Zwischenraum durch Spritzguss mit einem Reaktivgemisch füllt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Härtung des Reaktivgemischs die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform erhöht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform zur Härtung der Beschichtung nur teilweise erwärmt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Spritzgussform erwärmt wird, der mit der Reaktivmischung in Berührung steht, und ein Teil der Spritzgussform, der nicht mit der Reaktivmischung in Berührung steht, nicht erwärmt wird.
4. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur mindestens eines Teiles der Spritzgussform um mindestens 5 0C erhöht wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tem- peratur um mindestens 30 0C erhöht wird.
6. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens ein Polymer umfasst ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polymethylmethac- rylat, Polymethacrylmethylimid, Styrol-Acrylnithl-Copolymer, Styrol- Maleinsäure-Copolymer und Polymethylmethacrylat-Copolymere.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mindestens 50 Gew.-% Polymethylmethacrylat, Polymethacrylmethylimid und/oder Polymethylmethacrylat-Copolymere umfasst.
8. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, mindestens 40 Gew.-% an (Meth)acrylaten mit mindestens zwei Doppelbindungen.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch mindestens 60 Gew.-% an (Meth)acrylaten mit mindestens zwei Doppelbindungen umfasst.
10. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch mindestens ein
(Meth)acrylat mit drei oder mehr Doppelbindungen umfasst.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an (Meth)acrylaten mit drei oder mehr Doppelbindungen mindestens 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Reaktivgemischs, beträgt.
12. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch eine dynamische Viskosität im Bereich von 1 bis 200 mPa*s bei 25°C aufweist.
13. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch 0,03 Gew.-% bis 5 Gew.-% thermischen Initiator, bezogen auf das Gewicht des Reaktivge- mischs, umfasst.
14. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch 0,01 Gew.-% bis 3 Gew.-% Fotoinitiator, bezogen auf das Gewicht des Reaktivgemischs, umfasst.
15. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung im Bereich von 5 μm bis 75 μm liegt.
16. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse bei einer Temperatur im
Bereich von 220 bis 3300C in die Spritzgussform gespritzt wird.
17. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 1500C abgekühlt wird, bevor das Reaktivgemisch in den Zwischenraum einspritzt wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
Formmasse auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 900C abgekühlt wird, bevor das Reaktivgemisch in den Zwischenraum einspritzt wird.
19. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch bei einer Temperatur im Bereich von 95 bis 1800C in der Spritzgussform thermisch gehärtet wird.
20. Verfahren gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgemisch bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 140°C in der Spritzgussform thermisch gehärtet wird.
21. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch gehärtete Reaktivgemisch bei einer Temperatur im Bereich von 10 bis 400C durch Bestrahlung gehärtet wird.
22. Verfahren gemäß Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das ther- misch gehärtete Reaktivgemisch mit UV-Strahlung gehärtet wird.
23. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Spritzgussform durch elektrischen Strom erwärmt wird.
24. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum der Heizleistung, durch die die zum Formteil ausgerichtete Oberfläche der Spritzgussform erwärmt wird, innerhalb eines Bereichs liegt der zum Zeitpunkt der minimalen Temperatur des unbeschichteten Formkörpers beginnt und weniger als 1 Sekunden nach dem Einspritzen des Reaktivgemischs endet.
25. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maximum der Heizleistung, durch die die zum Formteil ausgerichtete Oberfläche der Spritzgussform erwärmt wird, vor oder während dem Einspritzen des Reaktivgemischs erreicht wird.
26. Anlage zur Durchführung eines Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die Anlage eine veränderbare Spitzgussform aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zumindest eines Teiles der Spritzgussform innerhalb von 1 Minute um mehr als 100C verändert werden kann.
27. Anlage gemäß Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzdüse, über die das Reaktivgemisch in die Spritzgussform gespritzt wird, mit einem Peltierelement ausgerüstet ist.
28. Anlage gemäß Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Spritzgussform durch elektrischen Strom erwärmt werden kann.
29. Anlage gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzgussform durch Induktion, ein keramisches Heizelement oder ein Peltierelement erwärmt werden kann.
30. Anlage gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Spritzgussform gekühlt werden kann.
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