WO2012055873A2 - Fugenlose heckklappe - Google Patents

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WO2012055873A2
WO2012055873A2 PCT/EP2011/068667 EP2011068667W WO2012055873A2 WO 2012055873 A2 WO2012055873 A2 WO 2012055873A2 EP 2011068667 W EP2011068667 W EP 2011068667W WO 2012055873 A2 WO2012055873 A2 WO 2012055873A2
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vehicle component
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adhesive
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Ulrich Grosser
Volkhard Krause
Michael Wagner
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing seamlessly manufactured vehicle components, in particular fauxklap s, with a continuous support made of a thermoplastic material having at least one transparent region which is an integral part of the carrier.
  • the carrier is made in one piece and seamless.
  • the support has a thickness of 3-7 mm, preferably 4-6 mm, more preferably 4.5-5.5 mm.
  • the thickness of the carrier varies over the entire component at most by 10%, preferably at most by 5%.
  • Seamless in the sense of the present invention means that the outer surface of the component has no joints or transitions with a depth of more than 0.20 mm, more preferably more than 0.15 mm, and particularly preferably more than 0.10 mm , The joints or transitions preferably further have a width of not more than 0.20 mm.
  • the carrier consists of a thermoplastic material, which is preferably transparent, and can be made completely flat or curved differently. In addition, in the planar as well as in the curved embodiments, the carrier may additionally be further structured and / or shaped.
  • the carrier has an outer surface of at least 360000 mm 2 .
  • the support has a surface area between 360000 mm 2 and 3600000 mm 2 , more preferably between
  • 360000 mm 2 and 3300000 mm 2 more preferably between 810000 mm 2 and 3000000 mm 2, and particularly preferably between 810000 mm 2 and 2500000 mm 2 .
  • a part of the support is made of a transparent plastic, while a second part consists of a directly molded non-transparent plastic, wherein the Anspritzüberêt meet the above requirements in terms of joints and transitions.
  • the transparent part is polycarbonate and the nontransparent part is a polycarbonate blend, preferably acrylonitrile-butadiene or polyester (e.g., PET, PBT).
  • the transition of the materials is preferably in edge areas, so that any unevenness occurring will be laminated.
  • Transparent in the sense of the present invention means that the plastic a
  • Light transmission (based on ASTM 1003 or ISO 13468: in% and light D65 / 10 0 ) of at least 6%, more preferably of at least 12%, and particularly preferably of at least 23%. Furthermore, the haze is preferably less than 3%, more preferably less than 2.5%, and most preferably less than 2.0%.
  • Thermoplastic plastics which can be used to produce the support of the vehicle components according to the invention are polycarbonate, copolycarbonate, polyester carbonate, polystyrene, styrene copolymers, aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), PET-cyclohexanedimethanol copolymers (PETG), Polyeth ylennaphth al at (P EN), Polybutylene terephthalate (PBT), polyamide, cyclic polyolefin, poly- or poly- or copolyacrylates and poly- or C olymethacrylat such as poly- or Copolymethylmethacrylate (such as PMMA) and copolymers with styrene such as transparent polystyrene acrylonitrile (PSAN), thermoplastic polyurethanes, polymers based on cyclic olefins (eg TOPAS®, a commercial product from Ticona), more preferably polycarbonate, copoly
  • Polyester carbonate aromatic polyester or polymethyl methacrylate, or mixtures of the components mentioned, and particularly preferably polycarbonate and copolycarbonate.
  • thermoplastic polymers in particular if they are miscible with one another in a transparent manner, are also possible, with a mixture of polycarbonate with PMMA (more preferably with PMMA ⁇ 2% by weight) or polyester being preferred in a specific embodiment.
  • a further specific embodiment in this context comprises a mixture of polycarbonate and PMMA with less than 2.0% by weight, preferably less than 1.0% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, where at least 0.01 % By weight of PMMA are based on the amount of polycarbonate, wherein the PMMA preferably has a molecular weight ⁇ 40,000 g / mol.
  • the proportion of PMMA is 0.2% by weight, and more preferably 0.1% by weight, based on the amount of polycarbonate, wherein the PMMA preferably has a molecular weight ⁇ 40,000 g mol.
  • An alternative further specific embodiment contains a mixture of PMMA and polycarbonate with less than 2% by weight, preferably less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, wherein at least 0.01% by weight of polycarbonate is contained based on the amount PMMA,
  • the proportion of polycarbonate is 0.2% by weight, and more preferably 0.1% by weight, based on the amount of PMMA.
  • Suitable polycarbonates for the production of the plastic composition according to the invention are all known polycarbonates. These are homopolycarbonates, copolycarbonates and thermoplastic polyesters.
  • the preparation of the polycarbonates is preferably carried out by the phase boundary process or the melt transesterification process which are variously described in the literature.
  • the polycarbonates are preferably prepared by reactions of bisphenol compounds with carbonic acid compounds, in particular phosgene or in the melt transesterification process diphenyl carbonate or dimethyl carbonate.
  • Homopolycarbonates based on bisphenol A and copolycarbonates based on the monomers bisphenol A and 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3,5-trimethylcyclohexane are particularly preferred here.
  • These and other bisphenol or diol compounds which can be used for the polycarbonate synthesis are disclosed, inter alia, in WO 2008037364 A1 (p.7, lines 21 to 10, line 5), EP 1 582 549 A1 ( 0018] to [0034]), WO 2002026862 A1 (page 2, line 20 to page 5, line 14), WO 20051 13639 A1 (page 2, lines 1 to page 7, line 20) ,
  • the polycarbonates may be linear or branched. Mixtures of branched and unbranched polycarbonates can also be used.
  • Suitable branching agents for polycarbonates are known from the literature and described, for example, in US Pat. Nos. 4,185,009 and DE 25 00 092 A1 (3,3-bis- (4-hydroxyaryloxindoles according to the invention, see in each case the entire document), DE 42 40 313 A1 (see page 3, lines 33 to 55), DE 19 943 642 A1 (see page 5, lines 25 to 34) and US-B 5 367 044 and in the literature cited therein
  • the polycarbonates used may also be intrinsically branched, in which case no branching agent is added in the context of the polycarbonate production
  • An example of intrinsic branching are so-called frieze structures, as disclosed for melt polycarbonates in EP 1 506 249 A1.
  • Hersannon chain terminators can be used.
  • chain terminators are preferably phenols such as phenol.
  • Alkylphenols such as cresol and 4-tert-butylphenol, chlorophenol, bromophenol. Cumylphenol or mixtures thereof used.
  • the polycarbonates may also contain conventional polymer additives such as those described in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 or "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Kunststoff described flame retardants, optical brighteners, flow improvers, organic or inorganic colorants, thermal stabilizers, inorganic pigments, mold release agents or processing aids.
  • UV absorber or IR absorber may be included. Suitable UV absorbers are described, for example, in EP 1 308 084 A1, in DE 102007011069 A1 and in DE 10311063 A1.
  • Suitable IR absorbers are disclosed, for example, in EP 1 559 743 A1, EP 1 865 027 A1, DE 10022037 A1, DE 10006208 A1 and in Italian patent applications RM2010A000225, RM2010A000227 and RM2010A000228.
  • the thermoplastic for the vehicle component carrier is a polycarbonate having a molecular weight M w of from 22,000 to 30,000, more preferably from 24,000 to 28,000, and most preferably from 25,000 to 27,000 as determined by gel permeation chromatography with polycarbonate calibration.
  • the flowability of the polycarbonate used for the preparation of the carrier is further sufficient to realize flow paths of 600 mm to 1200 mm, preferably 800 mm to 1 100 mm, particularly preferably 900 mm to 1000 mm in the injection-compression molding process
  • the melt temperature preferably of 280 ° C is up to 320 ° C, more preferably from 300 ° C to 310 ° C
  • the mold temperature is preferably from 60 ° C to 110 ° C, more preferably from 80 ° C to 100 ° C
  • the filling pressure of 50 bar to 1000 bar more preferably from 80 bar to 750 bar and particularly preferably from 100 bar to 500 bar
  • the embossing gap of 0.5 mm to 10 mm, preferably from 2 mm to 7 mm, particularly preferably from 5 mm to 6 mm.
  • the vehicle components according to the invention comprising the carrier made of thermoplastic material, hereinafter also referred to as the base layer (I) of the vehicle component according to the invention, may also contain further layers in the sense of a multilayer composite.
  • the carrier all the layers indirectly or directly connected to it, as well as the integrated functional elements form the vehicle component according to the invention.
  • the following functional elements may in this case be integrally formed and / or incorporated in the vehicle component according to the invention:
  • On the support can also one or more of the following layers in different
  • Sequences can be applied either on one side of the carrier or on both sides of the carrier. Which includes:
  • (III) layers for protection against the effects of weathering for example containing UV absorbers and / or R absorbers, which also include reflection layers for IR and UV radiation (IR radiation of 750 nm to 2500 nm, UV radiation of 400 nm to 180 nm).
  • inorganic / organic (hybrid systems) based paints are used. These systems can be applied via, for example, dipping, spin coating, spraying, or fluting. The curing can take place thermally or by means of UV irradiation. In a special embodiment, scratch-resistant layer is applied directly to the support in an in-line method (direct coating / spin skinning).
  • the scratch-resistant coating may e.g.
  • a scratch-resistant coating can be applied by plasma-assisted polymerization processes, for example via a SiO 2 plasma,
  • plasma-assisted polymerization processes for example via a SiO 2 plasma
  • additives e.g. UV absorber derived e.g. of triazoles or triazines.
  • IR absorbers of organic or inorganic nature may be included. These additives can be used in the scratch-proof lacquer itself or in the
  • the thickness of the scratch-resistant layer is 1 to 20 ⁇ , preferably 2 to 15 ⁇ .Germanraum 1 ⁇ the resistance of the scratch-resistant layer is insufficient. Above 20 ⁇ occur more often cracks in the paint.
  • the base material according to the invention which is described in the present invention, is preferably provided with a scratch-resistant and / or antireflection coating as described above after completion of the injection-molded article since the preferred range of use is in the range of window or automobile glazing.
  • a primer containing UV absorbers is preferably used in order to improve the adhesion of the scratch-resistant lacquer.
  • the primer may contain other stabilizers such as HALS systems (stabilizers based on sterically hindered amines), adhesion promoters, flow aids.
  • the particular resin can be selected from a variety of materials and is described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5 th Edition, Vol. AI 8, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991. It is possible to use polyacrylates, polyurethanes, phenol-based, melamine-based, epoxy and alkyd systems or mixtures of these systems.
  • the resin is usually dissolved in suitable solvents - often in alcohols.
  • curing may be at room or elevated temperatures. Preferably, temperatures between 50 ° C and 130 ° C are used - often after a large part of the solvent was briefly removed at room temperature.
  • Commercially available systems are e.g. SHP470, SHP470FT-2050 and SHP401 from Momentive Performance Materials. Such coatings are e.g. in US 6350512 Bl, US 5869185, WO 2006/108520 and EP 1308084.
  • Scratch-resistant paints (hard-coat) are preferably composed of siloxanes and preferably contain UV
  • .Absorber They are preferably applied by dipping or flow processes. Curing takes place at temperatures of 50 ° C - 130 ° C.
  • Commercially available systems are e.g. AS4000, SHC5020 and AS4700 from Momentive Performance Materials. Such systems are e.g. in US 5041313, DE 3121385, US 5391795, WO 2008/109072.
  • the synthesis of these materials is usually carried out by condensation of alkoxy and / or alkylalkoxysilanes under acid or base catalysis.
  • nanoparticles can be incorporated.
  • Preferred solvents are alcohols such as butanol, isopropanol, methanol, ethanol and mixtures thereof.
  • one-component hybrid systems can be used. These are e.g. in EP 0570165 or WO 2008/071363 or DE 2804283. Commercially available hybrid systems are e.g. available under the name PI 1 (587 or U VI IC 3000 from Momentive Performance Materials.
  • the application of the paint via the flood process since it leads to coated parts with high optical quality.
  • the flood process can be done manually with hose or suitable coating head or automatically in the run on flood painting robot and possibly slot nozzles.
  • I lierbei the components, both hanging and stored in a corresponding product carrier, can be coated.
  • the part to be coated is mounted or placed in a suitable product carrier.
  • the coating can also be performed by hand.
  • the coating liquid primer or lacquer solution is poured from the upper edge of the small part in the longitudinal direction over the plate, while at the same time the starting point of the paint on the
  • the lacquered panels are ventilated and hardened vertically hanging from a clamp in accordance with the prevailing manufacturer's specifications.
  • the layers (III) are preferably based on thermoplastics, in which case preferably the thermoplastic materials which are also used for the preparation of the support (I) are used. Polycarbonates and poly- or co-glycolethacrylates, e.g. Poly- or Copolymethylmethacrylate (such as PMMA) are particularly preferred.
  • the thermoplastics used for the preparation of (III) are so additivated that their resistance to radiation is significantly increased, in particular in the range of 1 80 nm to 400 nm and / or in the range of 750 nm to 2500 nm.
  • UV absorbers see, for example, EP 1 308 084 A1, DE 10200701 1069 A1 or DE 10311063 A1
  • R absorbers see, for example, EP 1 559 743 A1, EP 1 865 027 A1, DE 1 0022037 A1, DE 1 0006208 AI and the Italian patent applications RM2010A000225, RM2010A000227 and RM2010A000228).
  • weathering protection layers (III) can be prepared by methods customary for the production of multilayer systems of a basecoat and optional topcoat / optional topcoat layers. extrusion, direct skinning, direct coating, insert molding, film back injection, or other
  • Extrusion processes are known in the art and described, for example, for coextrusion, inter alia, in EP-A 0 1 10 221, EP-A 0 1 10 238 and EP-A 0 716 919.
  • thermoplastic plastics containing fillers or reinforcing materials in particular the use of plastic blends equipped in this way, is suitable as the material.
  • blends containing polycarbonate and at least one further thermoplastic material are preferred.
  • the fillers and reinforcing materials used may be fibrous, platelet, tubular, rod or spherical, or particulate.
  • Suitable fillers and reinforcing agents for the purposes of the present invention include, for example, talc, wollastonite, mica, kaolin, kieselguhr, calcium sulfate, calcium carbonate, barium sulfate, glass fibers, glass or
  • Preferred fillers are fillers which cause isotropic swirling behavior of the composition.
  • talc and short glass fibers are particularly preferred.
  • Glass or ceramic balls or hollow spheres can increase the scratch resistance of this surface.
  • compositions (V) the content of fillers and reinforcing materials is from 5% by weight to 40% by weight, preferably from 7% by weight to 30% by weight, more preferably from 8% by weight to 25% by weight. , wherein the weights are based on the total composition of (V).
  • the material used for the preparation of (V) may optionally be those described in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 or "Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Kunststoff described conventional polymer additives.
  • organic and / or organic colorants or pigments include, inter alia, organic and / or organic colorants or pigments, UV absorbers, IR absorbers, mold release agents, heat stabilizers or processing stabilizers.
  • polyester is preferably a polyalkylene terephthalate, more preferably a polyethylene terephthalate (PET) or a polybutylene terephthalate (PBT). Particularly preferred polyester is PET.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the proportion of polycarbonate in the polycarbonate polyester blends amounts to 10% by weight to 90% by weight, preferably 30% by weight to 80% by weight, more preferably 35% by weight to 70% by weight. , particularly preferably 40 wt .-% to 65 wt .-% in each case based on the
  • the proportion of the polyester in the polycarbonate polyester blends amounts to 60% by weight to 5% by weight, preferably 50% by weight to 10% by weight, more preferably 35% by weight to 10% by weight. %, more preferably 25% to 15% by weight, respectively, of the total composition of (V).
  • compositions of (V) may also include elastomeric modifiers incorporated in U.S. Pat
  • Amounts from 0 wt .-% to 25 wt .-%, preferably 3 wt .-% to 20 wt .-%, more preferably 6 wt .-% 20 wt .-% and particularly preferably 8 wt .-% to 18 wt .-% may be included. Again, the weight percentages refer to the total composition of (V)
  • the plastic blend is a composition comprising the plastics A) and B), wherein
  • the graft polymer is preferably prepared in the emulsion polymerization process, suspension process, bulk polymerization process, or solution process.
  • Component B preferably comprises one or more graft polymers of I. 1 5 to 95, preferably 30 to 90 wt .-%, of at least one Viny] monomer on
  • the glass transition temperatures of the graft bases are preferably ⁇ 10 ° C., preferably ⁇ 0 ° C., more preferably ⁇ -20 ° C.
  • the graft base B.1.2 generally has an average particle size (d.sub.50 value) of 0.05 to 10 .mu.m, preferably 0.1 to 5 .mu.m, more preferably 0.15 to 1 .mu.m.
  • Monomers B.1.1 are preferably mixtures of
  • Styrene ⁇ -methylstyrene, p-methylstyrene, p-chlorostyrene
  • methacrylic acid (C i -Cg) alkyl esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate
  • Methacrylonitrile and / or (meth) acrylic acid (C 1 -C 8) -alkyl esters, such as methyl methacrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, and / or derivatives (such as anhydrides and imides) of unsaturated carboxylic acids, for example, maleic anhydride and N-phenylmaleimide ,
  • Preferred monomers B. 1. 1 . 1 are selected from at least one of the monomers styrene, ⁇ -methylstyrene and methyl methacrylate
  • preferred monomers B. 1 . 1 .2 are selected from at least one of the monomers acrylonitrile, maleic anhydride and methyl methacrylate.
  • Particularly preferred monomers are B. 1. 1 . 1 styrene and 6. 1. 1 .2 acrylonitrile.
  • suitable graft B.1.2 are, for example, diene rubbers, EP (D) M rubbers, ie those based on ethylene / propylene and optionally diene. Acrylate, polyurethane, silicone, chloroprene and ethylene / vinyl acetate rubbers and silicone / acrylate Kompaktkauts chuke.
  • Preferred grafting bases B.1.2 are diene rubbers, for example based on butadiene and isoprene, or mixtures of diene rubbers or copolymers of diene rubbers or mixtures thereof with further copolymerisable monomers (for example according to B. 1, 1 and B. 1 In that the glass transition temperature of component B.2 is below ⁇ 10 ° C, preferably ⁇ 0 ° C, more preferably ⁇ -20 ° C. Especially preferred is pure polybutadiene rubber.
  • the gel content of the graft base B.1.2 is at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight (measured in toluene).
  • the glass transition temperatures are determined by means of dynamic differential thermal analysis (DSC) according to the standard DIN EN 61006 at a heating rate of 10 K / min with definition of T g as
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • the linear thermal expansion coefficient of the respective material should be within a relatively narrow range, where QS is the transverse direction, i. H. the direction orthogonal to the direction of the melt flow considered by the gate means.
  • the linear thermal expansion coefficient of the respective material should be within a relatively narrow range, where QS is the transverse direction, i. H. the direction orthogonal to the direction of the melt flow considered by the gate means.
  • Expansion coefficient of the frame material in the longitudinal direction by 1x10 ° to 3x10 "5 (mm / mm K) lower than that of the substrate.
  • the quotient RS / RQ should be in the range of 0.6 to 1.0.
  • the material for forming the black edge or the reinforcing frame element is preferably connected by partial injection molding of the carrier with this.
  • the carrier is preferably made of a transparent thermoplastic material
  • a visible area in the sense of a window pane can be represented by the injection molding of the black edge or the reinforcing frame element.
  • the transparent viewing area is in total 10 - 90%, more preferably 20-75% and particularly preferably 30 - 50% of the component surface and can be continuous or in the form of transparent partial surfaces, which by non-transparent rear-injected material visually are separated from each other, executed. In this way, transparent surfaces can be created, behind which lights or license plates are arranged.
  • the number of components for the lighting elements is at least reduced by the components that were mounted on the outside in the previous design. Also, the sealing of the lights is no longer necessary, as well as the trough for the logo could be integrated into the component, the transparency of the substrate also allows the vehicle license plate behind the
  • Laying support e.g. to the thief steel protection.
  • light sensors can also be installed behind the polycarbonate outer skin to open and close the flap or door.
  • the reinforcing elements (VI) give the vehicle component according to the invention a high rigidity and at the same time low weight and in the context of the present invention preferably have a base body, a pillar structure and a support profile and are preferably produced by injection molding or extrusion processes and can be made from the same material or consist of different materials. 1
  • the support (I) or a layer directly or indirectly bonded to it itself may also form the main body for the reinforcing element.
  • the reinforcing elements (VI) can in this case extend completely over the surface of one side of the carrier except the transparent viewing areas. But the positioning of (VI) on partial surfaces of the carrier outside the field of view is also possible. These include in particular areas with particularly high mechanical stress. In moving automotive parts, these may be, for example, areas where hinges or moving parts such as windshield wipers are integrated.
  • thermoplastics As materials for the rib structure, thermoplastics come into question.
  • plastics are amorphous thermoplastics, in particular polycarbonate, copolycarbonate, copolyestercarbonate, PC-blends and polymethyl methacrylate.
  • the inserted into the rib structure support profile may be in one or more parts. It can be made either solid or with cavities, channels or the like.
  • the support profile is an I-Pr i !, an L-profile or a T-Pro Iii. Also possible is a U-Pro tart, which e.g. also pairs of ribs connects. It can be a closed one
  • the support profile e.g. a rectangular tube.
  • the geometries of the narrow and wide side surfaces can be identical.
  • the support profile may e.g. contain one or more channels that can be used to hold cables and hoses or to carry liquids.
  • the support profile may correspond to the ribs in the geometry of its surfaces, so that the inserted profile has the same height as the ribs, but it may also be lower or higher than the ribs, so that it may protrude beyond the rib or from the rib package ,
  • the geometry of the support profile may be designed to have other functions, e.g. can take over as a fastener. In this case, the support profile is already a semi-finished product with properties that go beyond the simple reinforcement function.
  • the support profile can also be designed so that a positive and / or positive connection with at least one further component runs over the structure of the support profile.
  • at least one wide side surface of the support profile is glued to a rib and a narrow side surface of the profile is on the plastic base body. Wide side surface of the profile and the surface of the plastic body are thus perpendicular or approximately perpendicular (at an angle of about 70 - 110 °) to each other.
  • the support profile may be made of metallic, fiber composite or ceramic materials. It can be produced by extrusion, stamping, deep drawing, roll forming or other shaping processes.
  • the support profile is made of a metallic material.
  • the support profile is a simple reinforcement profile of a sheet metal, preferably of steel, iron, titanium, aluminum or magnesium or alloys of these metals.
  • the support profile is a rolled strip steel or an aluminum extruded profile.
  • the profiles may also be made of ceramic, duromers or plastic composite materials.
  • the structural adhesive used for bonding may be commercially available adhesive, as used, for example, in the automotive industry for the bonding of panes or sheet metal structures. It can be used both wet adhesives, contact adhesives, hot melt adhesives or reactive adhesives. Particularly suitable for this technology are one-component or two-component structural adhesives based on polyurethane with different stiffnesses. However, it is also possible, for example, to use adhesives based on acrylic / acrylate, methyl methacrylate, silicone or epoxy resin; in the fin pack, the adhesive layer may have a thickness of up to several millimeters.
  • the minimum thickness of the adhesive layer is dictated by requirements for the flexibility of the adhesive layer and thus by the materials and the geometry of the composite components as well as the requirements of the composite component. By different distances between two ribs, which are connected via adhesive technology with a support profile, the thickness of the adhesive layer can be adjusted, whereby the type and degree of stiffening and decoupling can be flexibly adjusted.
  • E s may be the adhesive also be a melt processable melt adhesive, in this case, it is possible to connect plastic, hot melt adhesive and Stützpro fil in a multi-component injection molding composite component.
  • the adhesive layer is between 0.5 - 10 mm thick, in a particularly preferred embodiment 1 - 5 mm.
  • adhesive or elastic connecting material can also additionally enter into a form-fitting connection.
  • adhesive or elastic connecting material can also additionally enter into a form-fitting connection.
  • the adhesive serves as a composite and decoupling element. 1 lohe loads are on the adhesive surfaces over a large area and not selectively forwarded so that there is no voltage peaks and the associated disadvantages in the component.
  • the adhesive By means of the adhesive, different thermal expansion coefficients can thus be compensated precisely in the presently large components.
  • the component surface is treated with a primer prior to application of the adhesive.
  • the reinforcing element (VI) comprising a base body and a rib structure containing at least one rib or at least one pair of ribs can be produced by one-, two- or multi-component injection molding or extrusion processes, wherein at least one surface of a support profile having at least one ribbed surface Connected via adhesive technology. If a support profile is connected to two adjacent ribs, it can first be inserted between the ribs and then glued in place. It is the same possible to first press the adhesive between the ribs and then insert the support profile.
  • the support profile has contact with the base body only via the adhesive or the elastic connection material.
  • a T-support profile is accommodated in a U-ribbed profile, the adhesive filling all three sides of the U-ribbed profile in a uniform thickness in the range of 1 to 5 mm (see FIG.
  • the adhesive is a 2K polyurethane system having a hardness of Shore A 70.
  • the metallic hinge components are connected to the support or a layer associated with the support via a 2K polyurethane system having a hardness of Shore A 70.
  • plastic composite components Another possible manufacturing method of such plastic composite components is a multi-component injection molding process, in which the support profile is already inserted into the appropriate shape and the plastic and the thermoplastic elastomer, which performs adhesive function, are injected.
  • the composite component according to the invention has the advantage that very low requirements are placed on the geometry of the support professional. Simple reinforcement plates can be inserted, tolerance deviations can be compensated by the thickness of the adhesive layer. Due to the simple geometry no material waste is created and the vertical arrangement of the support profile and the main surface of the base body requires less support profile. This means on the one hand cost efficiency due to lower material costs and lower production costs of the support profile, on the other hand weight reduction of the finished part. With the help of the adhesive layers occurring loads are distributed over a large area and evenly in the plastic, so that it does not come to the occurrence of voltage spikes. The new technology also enables the stiffening of components made of amorphous thermoplastics with metal profiles. About the
  • Rib geometry and the adhesive layer thicknesses can be set very flexible type and degree of stiffening and decoupling. Due to the damping properties of the adhesive layer vibrations and noise are suppressed.
  • Insulating materials can be used for insulation and noise insulation, preferably in a "direct coating” method, on the inside of the components, optionally also between or over the
  • the insulating layer is coated with another paint or surface layer, so that an optically and haptically pleasing inner surface of the component is formed.
  • Vehicle components in the sense of the present invention are, for example, lickl lapp. Roof modules, side doors, fenders, hood modules, windshield modules or side window modules, with tailgates being preferred.
  • a tailgate based on a carrier (I) made of Makroion® AG2677 from Bayer MaterialScience AG was produced by injection compression molding.
  • three different multi-layer composites containing the carrier (I) were realized according to Figures 1, 2 and 3.
  • Tailgate contains in a preferred embodiment, the functional elements of Figure 4.
  • 5 layer for increasing the scratch resistance (II): consisting of 5a primer (SHP470 FT2050) and 5b scratch-resistant lacquer (AS700)
  • Makroion® AG2677 is a linear, UV-stabilized and easily decompressible polycarbonate based on bisphenol-A. Makroion® AG2677 has a melt volume flow rate MVR according to ISO 1133 of 12.5 cm 3/10 min, measured at 300 ° C and 1.2 kg load on. The product is available from Bayer MaterialScience AG, Leverkusen.
  • Makroblend® 7665 is a elastomermodi ix jewes polycarbonate blend polyethylene terephthalate with 20% of mineral filling with a melt volume flow rate MVR according to ISO 1133 of 14 cm 3/10 min, measured at 270 ° C and 5 kg load.
  • the product is available from Bayer MaterialScience AG, Leverkusen.
  • Makroblend® UT235M is a mineral-filled, easily moldable polycarbonate
  • the product is available from the Bayer
  • Bayblend T95MF is a polycarbonate ABS blend with 9% mineral filling and a melt volume-flow rate MVR according to ISO 1133 of 18 cm 3/10 min, measured at 260 ° C and 5 kg load.
  • the product is available from Bayer MaterialScience AG, Leverkusen.
  • Scratch Resistant AS4700 is a silicone-based thermosetting varnish containing isopropanol, n-butanol and methanol as a solvent, having a solids content of 25% by weight, a specific gravity of 0.92 and a viscosity measured at 25 ° C. from 3-7.
  • the product is available from Momentive Performance Materials GmbH, Leverkusen.
  • SHP470 is a 7% by weight solids primer. a specific gravity of 0.94 and a viscosity at 25 ° C of 30 to 60 based on 1-methoxy-2-propanol as a solvent.
  • the product is available from the Momentive e Performance Materials GmbH, Leverkusen.
  • Adhesive is a high-viscosity, moisture-curing 1 K polyurethane system (for example
  • Steps for producing the multilayer composite according to FIG. 1 Procedure 1- Insert the foil 2 into the injection mold, - Close the tool
  • Tool in this position creates a gap between 1. solidified material component and tool wall.
  • procedure 1 can be dispensed with in the production of the film 2.
  • Procedure 3 Alternative Coating to Procedure 2: Direct Coating Coating Following Procedure 1:
  • this step may also be done prior to the Amsterdam injection with layer V or VI)
  • a spoiler (21) is formed, in which furthermore a transparent region for the third brake light (12) is integrated. Furthermore, transparent areas are provided for turn signals (14) and rear lights (16), as well as a further transparent area below the windscreen wiper receptacle (with integrated opening (20).) Further depressions for the logo (18) and license plate (17) are integrated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fugenlos gefertigten Fahrzeugbauteilen, insbesondere Fahrzeugklappen, mit einem durchgehenden Träger aus einem thermoplastischen Kunststoff, die mindestens einen transparenten Bereich aufweisen, der integraler Bestandteil des Trägers ist.

Description

Fugenlose Heckklappe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von fugenlos gefertigten Fahrzeugbauteilen, insbesondere Fahrzeugklap en, mit einem durchgehenden Träger aus einem thermoplastischen Kunststoff, die mindestens einen transparenten Bereich aufweisen, der integraler Bestandteil des Trägers ist.
Um im Automobilbau das Karosseriegewicht zu reduzieren, werden z.B. Glasscheiben durch transparente Kunststoffscheiben ersetzt. Darüber hinaus werden schon seit langem auch viele außenliegende Fahrzeugbauteile aus Kunststoff gefertigt, wie z.B. Stoßfänger und Schutzkanten.
Bezüglich der Fahrzeugbauteile besteht ein großes Interesse daran, verschiedene Funktionselemente in die Bauteile zu integrieren, den Bauteilaufbau jedoch so zu gestalten, daß die Bauteile einteilig auf Basis eines einzigen Trägermaterials gefertigt werden können.
Hierbei müssen insbesondere großflächige Bauteile über eine ausreichende Steifigkeit verfügen, um den an sie gestellten mechanischen Anforderungen gerecht werden zu können. Gleichzeitig sollten die Bauteile jedoch so ausgelegt sein, daß sie ein möglichst niedriges Eigengewicht aufweisen.
I m Automobilbau bestehen zudem speziell für hochpreisige Fahrzeuge ambitionierte Anforderungen bezüglich des optischen Er s cheinung s b i 1 d e s der verbauten Materialien. Inhomogenitäten, beziehungsweise optische Störungen in der Bauteiioberfläche sind in diesem Zusammenhang nicht akzeptabel. Zudem sind aufgrund des immer komplexer werdenden Aufbaus von Fahrzeugbauteilen aktuell vennehrt effiziente Fertigungsverfahren gefragt, die es ermöglichen, die Bauteile in möglichst wenigen Schritten herzustellen.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, fugenlos gefertigte Fahrzeugbauteile mit h her Steifigkeit und mit geringem Gewicht, aufweisend mindestens einen integrierten transparenten Bereich und ein oder mehrere integrierte Funktions elemente zur Verfügung zu stellen, wobei die gesamte Bauteiloberfläche eine durchgängige, fugenlose ausgezeichnete optische Qualität aufweist.
Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteile bereitzustellen, in dem alle Fertigungs schritte nebst Integration der Funktions elemente in einem Werkzeug realisierbar sind und ein nachträgliches Anbringen und Abdichten der Funktions elemente entfällt.
Die gestellte Aufgabe konnte überraschenderweise durch ein Verbundsystem auf Basis eines Trägers aus thermoplastischem Kunststoff gelöst werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Träger einteilig und fugenlos ausgeführt. Hierbei weist der Träger eine Dicke von 3 - 7 mm, bevorzugt von 4 - 6 mm, besonders bevorzugt von 4,5 - 5,5 mm auf. Die Dicke des Trägers variiert über das gesamte Bauteil maximal um 10%, vorzugsweise maximal um 5%. Fugenlos im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß die äußere Oberfläche des Bauteils keine Fugen oder Übergänge mit einer Tiefe von mehr als 0,20 mm, weiter bevorzugt von mehr als 0,15 mm, und besonders bevorzugt von mehr als 0,10 mm aufweist. Die Fugen oder Übergänge haben weiterhin vorzugsweise eine Breite von nicht mehr als 0,20 mm. weiter bevorzugt von nicht mehr als 0,15 mm, und besonders bevorzugt von nicht mehr als 0,10 mm. Der Träger besteht aus einem thermoplastischen Kunststoff, welcher bevorzugt transparent ist, und kann vollkommen eben oder unterschiedlich stark gekrümmt ausgeführt sein. In der ebenen wie in den gekrümmten Ausfuhrungsformen kann der Träger darüber hinaus zusätzlich weiter strukturiert und/oder ausgeformt sein.
Ferner weist der Träger eine äußere Oberfläche von mindestens 360000 mm2 auf. Bevorzugt weist der Träger eine Oberfläche zwischen 360000 mm2 und 3600000 mm2, weiter bevorzugt zwischen
360000 mm2 und 3300000 mm2, weiter bevorzugt zwischen 810000 mm2 und 3000000 mm2 sowie besonders bevorzugt zwischen 810000 mm2 und 2500000 mm2 auf.
In einer alternativen Aus führungs form besteht ein Teil des Trägers aus einem transparenten Kunststoff, während ein zweiter Teil aus einem direkt angespritzten nicht-transparenten Kunststoff besteht, wobei die Anspritzübergänge die oben genannten Anforderungen hinsichtlich der Fugen und Übergänge erfüllen. Vorzugsweise bestehen der t ansparente Teil aus Polycarbonat und der nicht -transparente Teil aus einem Polycarbonatblend, vorzugsweise mit Acrylnitrilbutadien oder Polyester (z.B. PET, PBT). Der Übergang der Materialien liegt vorzugsweise in Kantenbereichen, so daß eventuell auftretende Unebenheiten kaschiert werden. Transparent im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, daß der Kunststoff eine
Lichtransmission (in Anlehnung an ASTM 1003 bzw. ISO 13468: angegeben in % und Lichtart D65/100) von mindestens 6 %, weiter bevorzugt von mindestens 12 %, und besonders bevorzugt von mindestens 23 % aufweist. Weiterhin ist die Trübung vorzugsweise kleiner als 3 %, weiter bevorzugt kleiner als 2,5 %, und besonders bevorzugt kleiner als 2,0 %. Thermoplastische Kunststoffe, die zur Herstellung des Trägers der erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteile verwendet werden können, sind Polycarbonat, Copolycarbonat, Polyestercarbo- nat, Polystyrol, Styrol-Copolymere, aromatische Polyester wie Polyethylenterephthalat (PET), PET-Cyclohexandimethanol-C o p o l ym e r ( P E T G) , P o l y eth y l enn ap hth a l at ( P EN) , Polybutylenterephthalat (PBT), Polyamid, cyclisches Polyolefin, Poly- oder Poly- oder Copolyacrylate und Poly- oder C op olymethacrylat wie z.B. Poly- oder Copolymethylmethacrylate (wie PMMA) sowie Copolymere mit Styrol wie z.B. transparentes Polystyrolacrylnitril (PSAN), thermoplastische Polyurethane, Polymere auf Basis von zyklischen Olefinen (z.B. TOPAS®, ein Handelsprodukt der Firma Ticona) weiter bevorzugt Polycarbonat, Copolycarbonat,
Polyestercarbonat, aromatische Polyester oder Polymethylmethacrylat, oder Mischungen der genannten Komponenten, und besonders bevorzugt Polycarbonat und Copolycarbonat.
Auch Mischungen von mehreren thermoplastischen Polymeren, insbesondere wenn sie transparent miteinander mischbar sind, sind möglich, wobei in einer speziellen Ausführungsform eine Mischung aus Polycarbonat mit PMMA (weiter bevorzugt mit PMMA < 2 Gew.%) oder Polyester bevorzugt ist.
Eine weitere spezielle Ausführungsform enthält in diesem Zusammenhang eine Mischung aus Polycarbonat und PMMA mit weniger als 2,0 Gew.%, vorzugsweise weniger als 1,0 Gew.%, weiter bevorzugt weniger als 0,5 Gew.%, wobei mindestens 0,01 Gew.% PMMA enthalten sind bezogen auf die Menge Polycarbonat, wobei das PMMA bevorzugt ein Molgewicht <40.000 g/mol aufweist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an PMMA 0,2 Gew.%, und besonders bevorzugt 0,1 Gew.%, bezogen auf die Menge Polycarbonat, wobei das PMMA bevorzugt ein Molgewicht <40.000 g mol aufweist.
Eine alternative weitere spezielle Ausführungsform enthält eine Mischung aus PMMA und Polycarbonat mit weniger als 2 Gew.%, vorzugsweise weniger als 1 Gew.%, weiter bevorzugt weniger als 0,5 Gew.%, wobei mindestens 0,01 Gew.% Polycarbonat enthalten sind bezogen auf die Menge PMMA,
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Anteil an Polycarbonat 0,2 Gew.%, und besonders bevorzugt 0,1 Gew.%, bezogen auf die Menge PMMA. Geeignete Polycarbonate für die Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffzusammensetzung sind alle bekannten Polycarbonate. Dies sind Homopolycarbonate, Copolycarbonate und thermoplastische Poiyestercarbonate.
Die Herstellung der Polycarbonate erfolgt vorzugsweise nach dem Phasengrenzfläclienverfahren oder dem Schmelze-Umesterungsverfahren, welche mannigfaltig in der Literatur beschrieben werden.
Zum Phasengrenzfläclienverfahren sei beispielhaft auf H. Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Vol. 9, Interscience Publishers, New York 1964 S. 33 ff., auf
Polymer Reviews, Vol. 10,„Condensation Polymers by Interfacial and Solution Methods", Paul W. Morgan, Interscience Publishers, New York 1965, Kap. VIII, S. 325, auf Dres. U. Grigo, K. Kirch er und P. R- Müller "Polycarbonate" in Becker/Braun. Kunststoff-Handbuch, Band 3/1 , Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, S. 118-145 sowie auf EP 0 517 044 A 1 verwiesen. Das Schmelze-Umesterungsverfahren ist beispielsweise in der Encyclopedia of Polymer Science,
Vol. 10 (1969), Chemistry and Physics of Polycarbonates, Polymer Reviews, 1 1. Schnell, Vol. 9,
John Wiley and Sons, Inc. (1964) sowie in den Patentschriften DE-B 10 31 512 und US-B 6 228 973 beschrieben.
Die Polycarbonate werden bevorzugt durch Reaktionen von Bisphenol Verbindungen mit Kohlensäureverbindungen, insbesondere Phosgen oder beim Schmelzeumesterungsprozess Diphenylcarbonat bzw. Dimethylcarbonat, dargestellt.
Hierbei sind Homopolycarbonate auf Basis Bisphenol-A und Copolycarbonate auf der Basis der Monomere Bisphenol-A und 1 , 1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)-3 ,3 ,5-trimethylcyclohexan besonders bevorzugt. Diese und weitere Bisphenol- bzw. Diolverbindungen, die sich für die Polycarbonatsynthese einsetzen lassen, sind unter anderem offenbart in WO 2008037364 AI (s.7, Z. 21 bis s. 10, Z. 5), EP 1 582 549 AI ([0018] bis [0034]), WO 2002026862 AI (S. 2, Z. 20 bis S. 5, Z. 14), WO 20051 13639 A I (S. 2, Z. l bis S. 7, Z. 20).
Die Polycarbonate können linear oder verzweigt sein. Es könne auch Mischungen aus verzweigten und unverzweigten Polycarbonaten eingesetzt werden.
Geeignete Verzweiger für Polycarbonate sind aus der Literatur bekannt und beispielsweise beschrieben in den Patentschriften US-B 4 185 009 und DE 25 00 092 AI (erfindungsgemäße 3,3- bis-(4-hydroxyaryl-oxindole, s. jeweils gesamtes Dokument), DE 42 40 313 AI (s. S. 3, Z. 33 bis 55), DE 19 943 642 AI (s. S. 5, Z. 25 bis 34) und US-B 5 367 044 sowie in hierin zitierter Literatur. Darüber hinaus können die verwendeten Polycarbonate auch intrinsisch verzweigt sein, wobei hier kein Verzweiger im Rahmen der Polycarbonatherstellung zugegeben wird. Ein Beispiel für intrinsische Verzweigungen sind so genannte Fries-Strukturen, wie sie für Schmelzepolycarbonate in der EP 1 506 249 A I offenbart sind.
Zudem können bei der Polycarbonat-Hersteilung Kettenabbrecher eingesetzt werden. Als Kettenabbrecher werden bevorzugt Phenole wie Phenol. Alkylphenole wie Kresol und 4-tert.- Butylphenol, Chlorphenol, Bromphenol. Cumylphenol oder deren Mischungen verwendet. Die Polycarbonate können darüber hinaus übliche Polymeradditive, wie z.B. die in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder„Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschriebenen Flammschutzmittel, optische Aufheller, Fließverbesserer, organische oder anorganische Farbmittel, Thermostabilisatoren, anorganische Pigmente, Entformungsmittel oder Verarbeitungshilfsmittel enthalten.
Ferner können. UV-Absorber oder IR-Absorber enthalten sein. Geeignete UV -Absorber sind beispielsweise beschrieben in der EP I 308 084 AI , in der DE 102007011069 AI sowie in der DE 10311063 AI .
Geeignete IR-Absorber sind beispielsweise in EP 1 559 743 AI , EP 1 865 027 AI , DE 10022037 A I , DE 10006208 AI sowie in den italienischen Patentanmeldungen RM2010A000225, RM2010A000227 sowie RM2010A000228 offenbart.
Von den in der zitierten Literatur genannten IR -Absorbern sind solche auf Borid- und Wolframatbasis sowie auf ITO und ATO basierende Absorber sowie Kombinationen daraus bevorzugt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der thermoplastische Kunststoff für den Träger des Fahrzeugbauteils ein Polycarbonat mit einem Molekulargewicht Mw von 22.000 bis 30.000, weiter bevorzugt von 24.000 bis 28.000 und besonders bevorzugt von 25.000 bis 27.000, ermittelt durch Gelpermeationschromatographie mit Polycarbonateichung. Die Fließfähigkeit des für die Herstellung des Trägers verwendeten Polycarbonats reicht ferner aus, um im Spritzprägeprozeß Fließwege von 600 mm bis 1200 mm, bevorzugt 800 mm bis 1 100 mm, besonders bevorzugt 900 mm bis 1000 mm zu realisieren, wobei die Schmelzetemperatur vorzugsweise von 280 °C bis 320 °C, weiter bevorzugt von 300 °C bis 310 °C beträgt, die Werkzeugtemperatur vorzugsweise von 60 °C bis 110 °C, weiter bevorzugt von 80 °C bis 100 °C beträgt, der Fülldruck von 50 bar bis 1000 bar, weiter bevorzugt von 80 bar bis 750 bar und besonders bevorzugt von 100 bar bis 500 bar liegt, und der Prägespalt von 0,5 mm bis 10 mm, vorzugsweise von 2 mm bis 7mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 6 mm ist.
Die er f ndungs gemäßen Fahrzeugbauteile enthaltend den Träger aus thermoplastischem Kunststoff , nachfolgend auch als Basisschicht (I) des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils bezeichnet, können zudem im Sinne eines mehrlagigen Verbundes weitere Schichten enthalten.
1 Ii erb ei bilden der Träger, alle mit diesem mittelbar oder unmittelbar verbundenen Schichten sowie die integrierten Funktionselemente das erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil. Folgende Funktionselemente können hierbei in dem erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil integral ausgeformte und/oder eingebunden sein:
» Scharniere
• Heizelemente » Antennen
» Schließfunktionalitäten
» Lampengehäuse /-aufnähme z.B. für Rücklichter, Blinker, Bremslichter, Kennzeichenbeleuchtung und hochgesetzte Bremsleuchte
» Scheibenwischer( und -motor)aufnahme » Kennzeichenmulde
• Spoiler
• Stylinglinien
• Strukturelemente für das Wassermanagement (Ableiten von Spritz- und Regenwasser)
• Nummernschildaufnahme außen oder innen · Solarmodule
Auf dem Träger können zudem eine oder mehrere der folgenden Schichten in unterschiedlichen
Abfolgen entweder auf einer Seite des Trägers oder auf beiden Seiten des Trägers aufgebracht werden. Hierzu zählen:
• (II) Schichten zur Erhöhung der Kratzfestigkeit insbesondere über dem transparenten Sichtbereich des Fahrzeugbauteils.
• (III) Schichten zum Schutz vor Witterungseinflüssen beispielsweise enthaltend UV-Absorber und/oder !R -Absorber, wobei hierzu auch Reflexionsschichten für IR- und UV- Strahlung zählen (IR-Strahlung von 750 nin - 2500 nm, UV-Strahlung von 400 nm bis 180 nm) .
• (IV) Farbgebende Schichten enthaltend Farbmittel und oder Pigmente • (V) Schichten zur Ausbildung von Schwarzrändern, verstärkenden Rahmenelementen. Diese können aus den vorgenannten thermoplastischen Kunststoffen oder deren Mischungen hergestellt sein und sind bevorzugt nicht transparent.
• (Vi) mechanische Verstärkungselemente, » (VII) Funktionsschichten wie Antibeschlag-, Antireflexschichten sowie Schichten zur
Transparenzsteuerung (Elektrochromie, Thermotropie. Thermochromie)
» (VIII) Dämm- und Isolierschichten
Schichten zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II):
Es sind verschiedene Methoden bekannt, um eine Kratzfestbeschichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung herzustellen. Beispielsweise können Epoxy-, Acryl-, Polysiloxan-, kolloidales Kiese!gel-
, oder anorganisch/organisch (Hybridsysteme) basierte Lacke verwendet werden. Diese Systeme können über beispielsweise über Tauchverfahren, Spincoating, Sprühverfahren, oder Flutb es chichtung aufgebracht werden. Die Aushärtung kann thermisch oder mittels UV- Bestrahlung erfolgen. In einer speziellen Ausführungsform wird Kratzfestschicht in einem Inline- Verfahren (Direct Coating / Direet Skinning) direkt auf den Träger aufgebracht.
Es können Ein- oder Mehrschichtsysteme verwendet werden. Die Kratzfestbeschichtung kann z.B. direkt oder nach Vorbereitun der Substratoberfläche mit einer ( irundierung (Primer) aufgetragen werden. Ferner kann eine Kratzfestbeschichtung über Plasma-gestützte Polymerisationsverfahren aufgebracht werden, z.B. über ein SiO; Plasma. Weiterhin ist es möglich, über bestimmte Spritzgussverfahren, wie z.B. das Hinterspritzen von oberflächenbehandelten Folien, eine Kratzfestbeschichtung auf den resultierenden Formkörper aufzubringen.
In der Kratzfestschicht können verschiedene Additive, wie z.B. UV-Absorber, abgeleitet z.B. von Triazoien oder Triazinen, vorhanden sein. Ferner können IR-Absorber organischer oder anorganischer Natur enthalten sein. Diese Additive können im Kratzfestlack selbst oder in der
Primers chicht enthalten sein. Die Dicke der Kratzfestschicht beträgt 1 - 20 μητ, bevorzugt 2 - 15 μπι .Unterhalb von 1 μηι ist die Beständigkeit der Kratzfestschicht ungenügend. Oberhalb von 20 μηι treten häufiger Risse im Lack auf. Das erfindungsgemäße Basismaterial, welches in der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, wird bevorzugt nach Fertigstellung des Spritzgus s artikels mit einer oben beschriebenen Kratzfest- und/oder Antireflexschicht versehen, da der bevorzugte Einsatzbereich im Bereich von Fenster- oder- Automobilverscheibung liegt. Für Polycarbonate wird bevorzugt ein UV-Absorber enthaltener Primer eingesetzt, um die Haftung des Kratzfestlackes zu verbessern. Der Primer kann weitere Stabilisatoren wie z.B. HALS-Systeme (Stabilisatoren auf Basis sterisch gehinderter Amine), Haftvermittler, Fließhilfsmittel enthalten.
Das jeweilige Harz kann aus einer Vielzahl von Materialien ausgewählt werden und ist z.B. in Ullmann's Encylopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. AI 8, pp. 368-426, VCH, Weinheim 1991 beschrieben. Es können Polyacrylate, Polyurethane, Phenol-basierte, Melamin- basierte, Epoxy- und Alkyd-Systeme oder Mischungen dieser Systeme eingesetzt werden. Das Harz wird meist in geeigneten Lösemitteln gelöst - häufig in Alkoholen.
Abhängig vom gewählten Harz kann die Aushärtung bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen erfolgen. Bevorzugt werden Temperaturen zwischen 50 °C und 130 °C eingesetzt - häufig nach dem ein Großteil des Lösemittels kurzzeitig bei Raumtemperatur entfernt wurde. Kommerziell erhältliche Systeme sind z.B. SHP470, SHP470FT-2050 und SHP401 der Firma Momentive Performance Materials. Derartige Beschichtungen sind z.B. in US 6350512 Bl, US 5869185, WO 2006/108520 sowie EP 1308084 beschrieben. Kratzfest -Lacke (Hard-Coat) sind bevorzugt aus Siloxanen aufgebaut und enthalten bevorzugt UV-
.Absorber. Sie werden bevorzugt über Tauch- oder Fließverfahren aufgebracht. Die Aushärtung erfolgt bei Temperaturen von 50 °C - 130 °C. Kommerziell erhältliche Systeme sind z.B. AS4000, SHC5020 und AS4700 von Momentive Performance Materials. Derartige Systeme sind z.B. in US 50413 13 , DE 3121385, US 5391795, WO 2008/ 109072 beschrieben. Die Synthese dieser Materialien erfolgt meist über Kondensation von Alkoxy- und/oder Alkylalkoxysilanen unter Säure- oder Basenkatalyse. Optional können Nanopartikel eingearbeitet werden. Bevorzugte Lösemittel sind Alkohole wie Butanol, Isopropanol, Methanol, Ethanol und deren Mischungen.
Anstatt von Primer / Kratzfestbeschichtungs-Kombinationen können Einkomponenten-Hybrid- Systeme eingesetzt werden. Diese sind z.B. in EP 0570165 oder WO 2008/071363 oder DE 2804283 beschrieben. Kommerziell erhältlich Hybrid- Systeme sind z.B. unter den Namen PI 1( 587 oder U VI IC 3000 von Momentive Performance Materials erhältlich.
In einem besonders bevorzugtem Verfahren erfolgt die Applikation des Lackes über das Flutverfahren, da es zu beschichteten Teilen mit hoher optischer Qualität führt.
Das Flutverfahren kann manuell mit Schlauch oder geeignetem Beschichtungskopf oder automatisch im Durchlauf über Flutlackierroboter- und gegebenenfalls Schlitzdüsen erfolgen.
I lierbei könne die Bauteile, sowohl hängend als auch in einem entsprechenden Warenträger gelagert, beschichtet werden. Bei größeren und/ oder 3D-Bauteilen wird das zu beschichtende Teil in einen geeigneten Warenträger eingehangen oder aufgesetzt.
Bei Kleinteilen kann die Beschichtung auch per Hand durchgeführt werden. Hierbei wird di e zuschichtende flüssige Primer- oder Lacklösung ausgehend von der oberen Kante des Kleinteiles in Längsrichtung über die Platte gegossen, während gleichzeitig der Ansatzpunkt des Lackes auf der
Platte von links nach rechts über die Plauenbreite geführt wird. Die lackierten Platten werden senkrecht an einer Klammer hängend nach den j eweiligen Herstellervorgaben abgelüftet und gehärtet.
Schichten zum Schutz von Witterungseinflüssen (III) Die Schichten (III) basieren vorzugsweise auf thermoplastischen Kunststoffen, wobei hierbei vorzugsweise die thermoplastischen Kunststoffe, welche auch für die Herstellung des Trägers (I) verwendet werden, zum Einsatz kommen. Polycarbonate und Poly- oder Copolymethacrylate wie z.B. Poly- oder Copolymethylmethacrylate (wie PMMA) sind hierbei besonders bevorzugt. Die zur Herstellung von (III) verwendeten thermoplastischen Kunststoffe werden derart additiviert, daß deren Beständigkeit gegenüber Strahlung insbesondere im Bereich von 1 80 nm bis 400 nm und/oder im Bereich von 750 nm bis 2500 nm signifikant erhöht wird.
Hierzu werden UV-Absorber (siehe beispielsweise EP 1 308 084 AI , DE 10200701 1069 AI oder DE 10311063 AI) und /oder !R Absorber (siehe beispielsweise EP 1 559 743 AI , EP 1 865 027 A I , DE 1 0022037 A I , DE 1 0006208 A I sowie die italienischen Patentanmeldungen RM2010A000225, RM2010A000227 und RM2010A000228) eingesetzt.
Ferner können weitere übliche P olymeradditive, wie z.B. die in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder„Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschriebenen, optische Aufheller, Fließverbesserer, Thermostabilisatoren, Entformungsmittel oder Verarbeitungshilfsmittel enthalten sein. Die Schichten zum Schutz vor Witterungs einflüss en (III) können nach Verfahren hergestellt werden, wie sie für die Fertigung von Mehrschichtsystemen aus einer Basis- und optionaler Deckschicht / optionalen Deckschichten üblich sind. Zu diesen Verfahren zählen die (Co)extrusion, Direct Skinning, Direct Coating, Insert Moulding, Folienhinterspritzen, oder sonstige dem
Fachmann bekannte geeignete Verfahren. Spritzgießverfahren sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise im "Handbuch Spritzgi essen",
Friedrich Johannnaber/Walter Michaeli, München; Wien: Hanser, 2001, ISBN 3-446-15632-1 oder "Anleitung zum Bau von Spritzgiesswerkzeugen", Menges/Michaeli/Mohren, München; Wien: Hanser, 1999, ISBN 3-446-21258-2 beschrieben. Extrusionsverfahren sind dem Fach mann bekannt und beispielsweise für die Coextrusion unter anderem beschrieben in EP-A 0 1 10 221 , EP-A 0 1 10 238 und EP-A 0 716 919. Für Details des Adapter- und Düsenverfahrens siehe Johannaber/Ast:„Kunststoff- Maschinenführer", Hanser Verlag, 2000 und in Gesellschaft Kunststofftechnik:„Coextrudierte Folien und Platten: Zukunftsperspektiven, Anforderungen, Anlagen und Herstellung, Qualitätssicherung", VDI-Verlag,
1990.
Für die Herstellung von Schwarzrändern beziehungsweise verstärkenden Rahmenelementen (V) bietet sich als Material die Verwendung thermoplastischer Kunststoffe enthaltend Füll- beziehungsweise Verstärkungs Stoffe, insbesondere die Verwendung von derart ausgerüsteten Kunststoff Elends an. In diesem Zusammenhang sind Elends enthaltend Polycarbonat und mindestens einen weiteren thermoplastischen Kunststoff bevorzugt.
Die verwendeten Füll- und Verstärkungsstoffe können faser-, plättchen-, röhren-, Stäbchen- oder kugelförmig bzw. sphärisch oder partikulär sein. Zu den im Sinne der vorliegenden Erfindung geeigneten Füll- und Verstärkungsstoffen zählen beispielsweise Talk, Wollastonit, Glimmer, Kaolin, Kieselgur, Calciumsulfat, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Glasfasern, Glas- oder
Keramikkugeln, Glashohlkugeln oder K erami kholil kugel n. Glas- oder Mineralwolle, Kohlefasern oder Carbon-Nanotubes. B evorzugte F üllsto ffe s ind F üllsto ffe , di e ein is otrop es S chwindungs verhalt en der Zusammensetzung bewirken.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von Talk und Kurzglasfasern besonders bevorzugt.
Glas- oder Keramikkugeln oder -hohlkugeln können dabei die Kratzfestigkeit dieser Oberfläche erhöhen.
In den Zusammensetzungen (V) ist der Gehalt an Füll- und Verstärkungsstoffen von 5 Gew.% bis 40 Gew.%, vorzugsweise von 7 Gew.% bis 30 Gew.%, weiter bevorzugt von 8 Gew.% bis 25 Gew.%., wobei sich die Gewichtsangaben auf die Gesamtzusammensetzung von (V) beziehen.
Ferner kann das für die Herstellung von (V) verwendete Material optional die in EP-A 0 839 623, WO-A 96/15102, EP-A 0 500 496 oder„Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, München beschriebenen üblichen Polymeradditive enthalten.
Hierzu zählen unter anderem organische und/ oder organische Farbmittel oder Pigmente, UV- Absorber, IR-Absorber, Entformungsmittel, Thermostabilisatoren oder Verarbeitungsstabilisatoren.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem
Kunststoff Blend um ein Blend enthaltend mindestens ein Polycarbonat um mindestens einen Polyester, wobei der Polyester bevorzugt ein Polyalkylenterephthalat, weiter bevorzugt ein Polyethylenterephthalat (PET) oder ein Polybutylenterephthalat (PBT) ist. Als Polyester besonders bevorzugt ist PET.
Der Mengenanteil von Polycarbonat in den Polycarbonat Polyester Blends beläuft sich auf 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bevorzugt 30 Gew.-% bis 80 Gew.-%, weiter bevorzugt 35 Gew.-% bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 Gew.-% bis 65 Gew.-% j eweils bezogen auf die
Gesamtzusammensetzung von (V).
Der Mengenanteil des Polyesters in den Polycarbonat Polyester Blends bel uft sich auf 60 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt 50 Gew.-% bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 35 Gew.-% bis 10 Gew.- %, besonders bevorzugt 25 Gew.-% bis 15 Gew.-% j e w e i l s b e z o g en au f d i e Gesamtzusammensetzung von (V).
Optional können die Zusammensetzungen von (V) auch Elastomermodi fikatoren enthalten die in
Mengen von 0 Gew.-% bis 25 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 20 Gew.-%, weiter bevorzugt 6 Gew.-% 20 Gew.-% und besonders bevorzugt 8 Gew.-% bis 18 Gew.-% enthalten sein können. Auch hier beziehen sich die Gew.-% Angaben auf die Gesamtzusammensetzung von (V)
In einer alternativen speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem bei dem Kunststoff Blend um eine Zusammensetzung umfassend die Kunststoffe A) und B), wobei
A) 10 bis 100 Gew. -Teile, bevorzugt 60 bis 95 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 75 bis 95 Gew.-Teiie, insbesondere 85 bis 95 Gew. -Teile (bezogen auf die Summe der Komponenten A) und B) mindestens einer Komponente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus aromatischem Polycarbonat, aromatischem Polyestercarbonat, Polymethylmethacrylat-(Co)Polymer und Polystyrol-(Co)Polymer, ist und
B) 0 bis 90 Gew. -Teile, bevorzugt 5 bis 40 Gew. -Teile, besonders bevorzugt 5 bis 25 Gew.-Teile, insbesondere 5 bis 15 Gew.-Teile (bezogen auf die Summe der Komponenten A)und B) mindestens eines Propfpolymerisats. Das Propfpolymerisat ist bevorzugt hergestellt im Emulsionspolymerisationsverfahren, Suspensionsverfahren, Massepolymerisationsverfahren, oder Lösungsverfahren.
C) optional kautschukfreies Vinylhom op olymer i s at und/oder kautschukfreies Vinylcopolymerisat wobei sich die Gewichtsteile der Komponenten A und B zu 100 addieren .
Die Komponente B umfasst vorzugsweise ein oder mehrere Pfropfpolymerisate von B. i . 1 5 bis 95, vorzugsweise 30 bis 90 Gew.-%, wenigstens eines Viny] monomeren auf
B.1.2 95 bis 5, vorzugsweise 70 bis 10 Gew.-% einer oder mehrerer Pfropfgrundlagen.
Die Glasübergangstemperaturen der Propfgrundlagen sind vorzugsweise < 10°C, vorzugsweise < 0°C, besonders bevorzugt < -20°C.
Die Pfropfgrundlage B.1.2 hat im allgemeinen eine mittlere Teilchengröße (dso-Wert) von 0,05 bis 10 μητ, vorzugsweise 0,1 bis 5 μιη, besonders bevorzugt 0,15 bis 1 μ ηι.
Monomere B.1.1 sind vorzugsweise Gemische aus
B.1.1.1 50 bis 99 Gew.-Teilen Vinylaromaten und/oder kernsubstituierten Vinylaromaten (wie
Styrol, α -Methylstyrol, p-Methylstyrol, p-Chlorstyrol) und/oder Methacrylsäure-(Ci- Cg)-Alkylester, wie Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat), und
B. l .1.2 1 bis 50 Gew.-Teilen Vinylcyanide (ungesättigte Nitrile wie Acrylnitril und
Methacrylnitril) und/ oder (Meth)Acrylsäure-(Ci-Cs)-Alkylester, wie Methylmethacrylat, n-Butylacrylat, t-Butylacrylat, und/oder Derivate (wie Anhydride und Imide) ungesättigter Carbonsäuren, beispielsweise Maieinsäureanhydrid und N-Phenyl- Maleinimid.
Bevorzugte Monomere B. 1 . 1 . 1 sind ausgewählt aus mindestens einem der Monomere Styrol, a- Methylstyrol und Methylmethacrylat, bevorzugte Monomere B . 1 . 1 .2 sind ausgewählt aus mindestens einem der Monomere Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid und Methylmethacrylat. Besonders bevorzugte Monomere sind B. 1 . 1 . 1 Styrol und 6. 1 . 1 .2 Acrylnitril.
Für die Pfropfpolymerisate B. l geeignete Pfropfgrundlagen B.1.2 sind beispielsweise Dienkautschuke, EP(D)M-Kautschuke, also solche auf Basis Ethylen/Propylen und gegebenenfalls Dien. Acrylat-, Polyurethan-, Silikon-, Chloropren- und Ethylen/Vinylacetat-Kautschuke sowie Silikon/ Acrylat-Kompositkauts chuke.
Bevorzugte Pfropfgrundlagen B.1.2 sind Dienkautschuke, beispielsweise auf Basis Butadien und Isopren, oder Gemische von Dienkautschuken oder Copolymerisate von Dienkautschuken oder deren Gemischen mit weiteren copolymerisierbaren Monomeren (z.B. gemäß B. 1 . 1 . 1 und B. l .1.2), mit der Maßgabe, dass die Glasübergangstemperatur der Komponente B.2 unterhalb < 10°C, vorzugsweise < 0°C, besonders bevorzugt < -20°C liegt. Besonders bevorzugt ist reiner Polybuta- dienkautschuk.
Besonders bevorzugte Polymerisate B. l sind beispielsweise ABS-Polymerisate (Emulsions-, Masse- und Suspensions-ABS), wie sie z.B. in der DE-OS 2 035 390 (=US-PS 3 644 574) oder in der DE-OS 2 248 242 (=GB-PS 1 409 275) bzw. in Ulimanns, Enzyklopädie der Technischen Chemie, Bd. 19 (1980), S. 280 ff. beschrieben sind. Der Gelanteil der Pfropfgrundlage B.1.2 beträgt mindestens 30 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 40 Gew.-% (in Toluol gemessen).
Die Glasübergangstemperaturen wird mittels dynamischer Differenz-Thermoanalyse (DSC) gemäß der Norm DIN EN 61006 bei einer Heizrate von 10 K/min mit Definition der Tg als
Mittelpunkttemperatur (Tangentenmethode) bestimmt.
Bevorzugt ist ist A) Polycarbonat und B) Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS).
Zum Vermeiden von Bauteilspannungen ist darauf zu achten, daß die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten durch eine geeignete Materialaus wähl aufeinander abgestimmt sind.
Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn auf den Träger des erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteils ein Schwarzrand beziehungsweise Rahmenelement unmittelbar aufgebracht wird.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, für den Schwarzrand beziehungsweise das Rahmenelement ein Material zu wählen, dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient in Längsrichtung (d.h. vom Anguß betrachtet in Richtung des Schmelzflusses, nachfolgend als RS abgekürzt) niedriger ist, als der des Materials des Trägers. Zudem sollte das RS/QS-Verhältnis des linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des jeweiligen Material in einem relativ engen Bereich liegen, wobei QS die Querrichtung, d. h. die Richtung orthogonal zur vom Anguß betrachteten Richtung des Schmelzflusses meint. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der lineare thermische
Ausdehnungskoeffizient des Rahmenmaterials in Längsrichtung um 1x10° bis 3x10"5 (mm/mm K) niedriger als der des Trägermaterials.
Der Quotient RS/RQ sollte in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 liegen.
Das Material zur Ausbildung des Schwarzrandes beziehungsweise des verstärkenden Rahmenelements wird bevorzugt durch partielles Hinterspritzen des Trägers mit diesem verbunden.
Da der Träger bevorzugt aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff besteht, kann durch das Hinterspritzen des Schwarzrandes beziehungsweise des verstärkenden Rahmenelements ein Sichtbereich im Sinne einer Fensterscheibe dargestellt werden. Bezogen auf das gesamte erfindungsgemäße Fahrzeugbauteil beträgt der transparente Sichtbereich in Summe 10 - 90 %, weiter bevorzugt 20-75 % und besonders bevorzugt 30 - 50 % der Bauteilfläche und kann durchgängig oder in Form von transparenten Teilflächen, welche durch nicht transparentes hinterspritzt es Material optisch voneinander getrennt sind, ausgeführt sein. Auf diese Weise können transparente Oberflächen geschaffen werden, hinter denen Leuchten oder Kennzeichen angeordnet werden.
Der große Vorteil dieser Ausführungsform ist es, daß eine Scheibe nicht mehr, wie in bislang gängigen Serienkonzepten üblich, eingeklebt und abgedichtet werden muß, was den Aufwand bei Montage und Logistik vereinfacht.
Bei Motorhauben, Frontklappen und I leckklappen reduziert sich die Zahl der Bauteile für die Beleuchtungselemente mindestens um die Komponenten, die in der bisherigen Bauweise außen angebracht waren. Auch das Abdichten der Leuchten ist nicht mehr notwendig, ebenso konnte die Mulde für das Logo in das Bauteil integriert werden, Die Transparenz des Trägermaterials ermöglicht zudem, das Fahrzeugkennzeichen hinter die den
Träger zu verlegen, z.B. zum Dieb Stahlschutz. Anstelle separat montierter Schlösser und Öffnungsgriffe können außerdem Lichtsensoren hinter der Poiycarbonat-Außenhaut installiert werden, mit denen sich die Klappe oder Tür öffnen und schließen lässt.
Die Verstärkungselemente (VI) verleihen dem erfindungsgemäßen Fahrzeugbauteil eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig niedrigem Gewicht und weisen im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt einen Grundkörper, eine R i ppenstruk tur sowie ein Stützprofil auf und werden vorzugsweise im Spritzgussverfahren oder Extrusionsverfahren hergesteilt und können aus demselben Material oder verschiedenen Materialien bestehen. 1 Herbei kann bevorzugt auch der Träger (I) oder eine mit ihm mittelbar oder unmittelbar verbundene Schicht selbst den Grundkörper für das Verstärkungs element bilden.
Die Verstärkungs elemente (VI) können sich hierbei vollständig über die Fläche einer Seite des Trägers ausgenommen die transparenten Sichtbereiche erstrecken. Aber auch die Positionierung von (VI) auf Teilflächen des Trägers außerhalb des Sichtbereichs ist möglich. Hierzu zählen insbesondere Bereiche mit besonders hoher mechanischer Beanspruchung. Bei beweglichen Automobilteilen können dies beispielsweise di e Bereiche sein, in denen Scharniere oder bewegliche Funktionsteile wie Scheibenwischer integriert sind.
Als Materialien für die R ippenstruktur kommen thermoplastische Kunststoffe in frage. Es eignet sich insbesondere ein unverstärkter, verstärkter und/oder gefüllter Kunststoff auf Basis von Polyamid (PA), Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat (PET), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyacrylate, insbesondere Polymethylmethacrylat (PMMA), Polybutylenterephthalat
(PBT), Polystyrol (PS), syndiotaktisches Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyolefin, insbesondere Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Copolycarbonat (CoPC), Copolyestercarbonat oder eine Mischung dieser Kunststoffe. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den Kunststoffen um amorphe thermoplastische Kunststoffe, insbesondere um Polycarbonat, Copolycarbonat, Copolyestercarbonat, PC-Blends und Polymethylmethacrylat.
Das in die Rippenstruktur eingelegte Stützprofil kann einteilig oder mehrteilig sein. Es kann entweder massiv oder mit Hohlräumen, Kanälen oder dergleichen, gefertigt sein. In einfachster und einer bevorzugten Ausführung ist das Stützprofil ein I- Pr i!, ein L- Profil oder ein T- Pro Iii. Möglich ist auch ein U-Profü, welches z.B. auch Rippenpaare verbindet. Es kann ein geschlossenes
Profil sein, z.B. ein Rechteckrohr. In diesem Fall können die Geometrien der schmalen und breiten Seitenflächen identisch sein. Bei einer entsprechenden Geometrie kann das Stützprofil z.B. einen oder mehrere Kanäle enthalten, die zur Aufnahme von Kabeln und Schläuchen oder zur Leitung von Flüssigkeiten genutzt werden können. Das Stützprofil kann in der Geometrie seiner Flächen den Rippen entsprechen, so dass das eingelegte Profil die gleiche Höhe wie die Rippen besitzt, es kann jedoch auch niedriger oder höher als die Rippen sein, so dass es gegebenenfalls über die Rippe bzw. aus dem Rippenpaket herausragt. Die Geometrie des Stützprofils kann so ausgeführt sein, dass es weitere Funktionen z.B. als Befestigungselement übernehmen kann. In diesem Fall handelt es sich bei dem Stützprofil bereits um ein Halbzeug mit über die einfache Verstärkungsfunktion hinausgehenden Eigenschaften. Das Stützprofil kann ebenfalls so ausgeführt sein, dass eine kraft- und/ od er formschlüssige Verbindung zu mindestens einem weiteren Bauteil über die Struktur des Stützprofils läuft. Erfindungsgemäß wird mindestens eine breite Seitenfläche des Stützprofils mit einer Rippe verklebt und eine schmale Seitenfläche des Profils steht auf dem Kunststoffgrundkörper. Breite Seitenfläche des Profils und die Fläche des Kunststoffgrundkörpers stehen somit senkrecht oder annähernd senkrecht (in einem Winkel von ca. 70 - 110°) zueinander.
Das Stützprofil kann aus metallischen, Faserverbund- oder keramischen Werkstoffen sein. Es kann durch Strangpressen, Stanzen, Tiefziehen, Rollformen oder sonstigen formgebende Prozesse hergestellt werden.
Bevorzugt wird das Stützprofil aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Stützprofil um ein einfaches Verstärkungsprofil aus einem Blech vorzugsweise aus Stahl, Eisen, Titan, Aluminium oder Magnesium oder Legierungen dieser Metalle. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Stützprofil ein gewalzter Bandstahl oder ein Aluminiumstrangpressprofil.
In anderen Ausführungsformen können die Profile auch aus Keramik, Duromeren oder Kunststoff- Komposit-Werkstoffen bestehen. Bei dem zur Verklebung verwendeten Strukturklebstoff kann es sich um handelsüblichen Klebstoff handeln, wie er beispielsweise in der Automobilindustrie zur Verklebung von Scheiben oder Blechstrukturen genutzt wird . Es können sowohl Nassklebstoffe, Kontaktklebstoffe, Schmelzklebstoffe oder Reaktionsklebstoffe eingesetzt werden. Besonders geeignet für diese Technologie sind ein- oder zweikompon entige Strukturklebstoffe auf Polyurethanbasis mit unterschiedlichen Steifigkeiten. Es können jedoch auch z.B. Klebstoffe auf Acryl/Acrylat-, Methylmethacrylat-, Silikon oder Epoxidharzbasis verwendet werden, im Rippenpaket kann die Klebstoffschicht eine Dicke bis zu mehreren Millimetern aufweisen. Die minimale Dicke der Klebstoffschicht wird durch Anforderungen an die Flexibilität der Klebstoffschicht und damit durch die Materialien und die Geometrie der Verbundbauteile sowie die Anforderungen an das Verbundbauteil vorgegeben. Durch unterschiedliche Abstände zwischen zwei Rippen, welche über Klebetechnik mit einem Stützprofil verbunden sind, lässt sich die Dicke der Klebstoffschicht einstellen, wodurch Art und Grad der Versteifung und Entkopplung flexibel eingestellt werden können. E s kann sich be i dem Klebstoff auch um einen thermoplastisch verarbeitbaren Schmelzkleber handeln, in diesem Fall ist es möglich, Kunststoff, Schmelzkleber und Stützpro fil in einem Mehrkomponenten-Spritzgießgang zum Verbundbauteil zu verbinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Klebstoffschicht zwischen 0,5 - 10 mm dick, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 1 - 5 mm.
Gegebenenfalls können Klebstoff bzw. elastisches Verbindungsmaterial auch noch zusätzlich eine formschlüssige Verb i ndung eingehen. Bei kleineren Relativbewegungen zwischen d en
Verbundbauteilen dient der Klebstoff als Verbund- und Entkopplungselement. 1 lohe Belastungen werden von den Klebstoffflächen großflächig und nicht punktuell weitergeleitet, so dass es im Bauteil nicht zu Spannungsspitzen und den damit verbundenen Nachteilen kommt. Über den Klebstoff können so gerade be i den vorliegend en großen Bauteilen unterschiedliche Wärmeausdehungskoeffizienten kompensiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Bauteiloberfläche vor Aufbringen des Klebers mit einem Primer behandelt.
Die FI er Stellung der Verstärkungselemente (VI) kann wie folgt realisiert werden. Zum einen kann das Verstärkungs element (VI) enthaltend einen Grundkörper und eine Rippenstruktur enthaltend mindestens eine Rippe oder mindestens ein Rippenpaar mittels Ein-, Zwei- oder Mehrkomponenten-Spritzguss- oder Extrusionsverfahren hergestellt werden, wobei weiterhin mindestens eine Fläche eines Stützprofils mit mindestens einer Rippenfläche über Klebetechnik verbunden wird. Wird ein Stützprofil mit zwei benachbarten R ippen verbunden, so kann es zunächst zwischen die Rippen eingelegt und anschließend eingeklebt werden. Es ist genauso möglich, den Klebstoff zuerst zwischen die Rippen zu pressen und anschließend das Stützprofil einzusetzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat das Stützprofil lediglich über den Klebstoff bzw. das elastische Verbindungsmaterial Kontakt zum Grundkörper. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein T-Stützprofil in einem U-Rippenprofil aufgenommen, wobei der Klebstoff alle 3 Seiten des U-Rippenprofüs in einer gleichmäßen Dicke im Bereich von 1 - 5 mm ausfüllt (vgl. Fig. 1).
Vorzugsweise ist der Klebstoff ein 2K-Polyurethansystem mit einer Härte von Shore A 70.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die metallischen Scharnierbauteile über ein 2K-Polyurethansystem mit einer Härte von Shore A 70 mit dem Träger oder einer mit dem Träger verbundenen Schicht verbunden.
Ein anderes mögliches Herstellungsverfahren solcher Kunststoff-Verbundbauteile ist ein Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren, bei dem das Stützprofil bereits in die entsprechende Form eingelegt ist und der Kunststoff sowie das thermoplastische Elastomer, welches Klebstofffunktion übernimmt, eingespritzt werden.
Das erfindungsgemäße Verbundbauteil hat den Vorteil, dass an die Geometrie des Stützprofiis sehr geringe Anforderungen gestellt werden. Es können einfache Verstärkungsbleche eingelegt werden, Toleranzabweichungen können durch die Dicke der Klebstoffschicht ausgeglichen werden. Durch die einfache Geometrie entsteht kein Materialverschnitt und durch die vertikale Anordnung von Stützprofil und Hauptfläche des Grundkörpers wird weniger Stützprofil benötigt. Dies bedeutet einerseits Kosteneffizienz aufgrund geringerer Materialkosten und geringerer Herstellungskosten des Stützprofils, andererseits Gewichtsreduktion des Fertigteils. Mit Hilfe der Klebstoffschichten werden auftretende Belastungen großflächig und gleichmäßig im Kunststoff verteilt, so dass es nicht zum Auftreten von Spannungsspitzen kommt. Die neue Technologie ermöglicht somit auch die Versteifung von Bauteilen aus amorphen Thermoplasten mit Metallprofilen. Über die
Rippengeometrie und die Klebstoffschichtdicken können Art und Grad der Versteifung und Entkopplung sehr flexibel eingestellt werden. Durch die dämpfenden Eigenschaften der Klebstoffschicht werden Schwingungen und Geräusche unterdrückt.
Dämmstoffe (VIII) können zur Isolation und Geräuschdämmung, vorzugsweise in einem "Direct Coating"-Verfahren, auf die Innenseite der Bauteile, optional auch zwischen oder über die
Ver stärkungs elem ent e, aufgebracht werden. Vorzugsweise werden hierzu Polyurethan-Systeme verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Dämmschicht mit einer weiteren Lack- oder Oberflächenschicht versehen, so daß auch eine optisch und haptisch ansprechende innere Oberfläche des Bauteils entsteht.
Fahrzeugbauteile im Sinne der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise I leckk lappen. Dachmodule, Seitentüren, Kotflügel, Motorhaubenmodule, Windschutzscheibenmodule oder Seitenscheibenmodule, wobei Heckklappen bevorzugt sind.
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Es wurde eine Heckklappe auf der Basis eines Trägers (I) aus Makroion® AG2677 der Fa. Bayer MaterialScience AG im Spritzprägeverfahren hergestellt. Hierbei wurden entsprechend der Figuren 1, 2 und 3 drei verschiedene Mehrschicht verbünde enthaltend den Träger (I) realisiert. Die
Heckklappe enthält in einer bevorzugten Ausführungsform die Funktionselemente nach Fig.4.
M ehrs c h i c h t v erbu n d gemäß Figur 1 :
Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): Kratzfestbeschichtung bestehend aus 1 a Kratzfestlack (AS4700) und 1b Primer (SHP470 FT2050) 2: Folie wahlweise aus der Gruppe der Schichten (II), (IV) oder (VII)
3: Träger (I): Transparente Komponente: Makroion AG2677
4: Schicht zur Ausbildung von Schwarzr ändern, verstärkenden Rahmenelementen (V): Bayblend T95 MF gefärbt
5: Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): bestehend aus 5a Primer (SHP470 FT2050) und 5b Kratzfestlack (AS700)
Mechanisches Verstärkungselement (VI) bestehend aus
6: angeformtem Rippenelement
7: Kleber
8: Stützprofil in Form eines Metall einlegers
Es bedeuten in Figur 2: Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): Kratzfestbeschichtung bestehend aus 1 a Kratzfestlack (AS4700) und lb Primer (SHP470 FT2050)
3: Träger (I): Transparente Komponente: Makroion AG 2677
4: Schicht zur Ausbildung von Schwarzrändern, verstärkenden Rahmenelementen (V): Bayblend
T95 MF gefärbt
Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): bestehend aus 5a Primer (SHP470 FT2050) und 5b Kratzfestlack (AS4700)
Mechanisches Verstärkungs element (VI) bestehend aus 6: angeformtem Rippenelement
7: Kleber
8: Stützprofil in Form eines Metall einlegers
Es bedeuten in Figur 3 :
Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): Kratzfestbeschichtung bestehend Kratzfestlack (AS4700) und I b Primer (SHP470 FT2050)
3: Träger (I): Transparente Komponente: Makroion AG 2677
4: Schicht zur Ausbildung von Schwarzrändern, verstärkenden Rahmenelementen (V): Makroblend 7665
Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit (II): bestehend aus 5a Primer (SHP470 FT2050) und 5b Kratzfestlack (AS4700)
Mechanisches Verstärkungs element (VI) bestehend aus
6: angeformtem Rippenelement
7: Kleber
8: Stützprofil in Form eines Metalleinlegers Die verwendeten Materialien sind nachfolgend charakterisiert:
Makroion® AG2677 ist ein lineares, UV-stabilisiertes und leicht ent ormbares Polycarbonat auf Basis Bisphenol-A. Makroion® AG2677 weist eine Schmelzevolumenfließrate MVR gemäß ISO 1133 von 12,5 cm3/ 10 min , gemessen bei 300 °C und 1,2 kg Belastung, auf. Das Produkt ist erhältlich von der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen.
Makroblend® 7665 ist ein elastomermodi ixiertes Polycarbonat Polyethylenterephthalat Blend mit 20% Mineralfüllung mit einer Schmelzevolumenfließrate MVR gemäß ISO 1133 von 14 cm3/ 10 min , gemessen bei 270 °C und 5 kg Belastung. Das Produkt ist erhältlich von der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen. Makroblend® UT235M ist ein mineralgefülltes leicht ent formbares Polycarbonat
Polyethylenterephthalat Blend mit einer Schmelzevolumenfließrate MVR gemäß ISO 1133 von 35 cm3/ 10 min , gemessen bei 270 °C und 5 kg Belastung. Das Produkt ist erhältlich von der Bayer
MaterialScience AG, Leverkusen.
Bayblend® T95MF ist ein Polycarbonat ABS Blend mit 9% Mineralfüllung und einer Schmelzevolumenfließrate MVR gemäß ISO 1133 von 18 cm3/ 10 min , gemessen bei 260 °C und 5 kg Belastung. Das Produkt ist erhältlich von der Bayer MaterialScience AG, Leverkusen.
Kratzfestlack AS4700 ist ein thermisch härtender Lack auf Silicon-Basis, enthaltend Isopropanlol, n-Butanol und Methanol als Lösungsmittel, mit einem Feststoff-Gehalt von 25 Gew.-% , einer spezifischen Dichte von 0,92 sowie einer Viskosität gemessen bei 25 °C von 3-7. Das Produkt ist erhältlich von der Momentive Performance Materials GmbH, Leverkusen.
SHP470 ist ein Primer mit einem Feststoffgehalt von 7 Gew.-%. einer spezifischen Dichte von 0,94 und einer Viskosität bei 25 °C von 30 bis 60 basierend auf l-Methoxy-2-propanol als Lösungsmittel. Das Produkt ist erhältlich von der Momentiv e Performance Materials GmbH, Leverkusen.
Kleber ist ein hochviskoses, luftfeuchtigkeitshärtendes 1 K-Polyurethansystem (beispielsweise
DOW Betaseal 1842).
Zur Herstellung der Mehrschichtverbunde der Ausführungsbeispiele sind unterschiedliche
Verfahren möglich: Schritte zur Herstellung des Mehrschichtverbundes gemäß Figur 1 : Prozedur 1- Einlegen der Folie 2 ins Spritzgießwerkzeug, - Schließen des Werkzeuges
-Einspritzen von 3 (Makroion® AG2677), anschließende Abkühlung auf <145°C Bauteiltemperatur (weiter bevorzugt <130°C, besonders bevorzugt <120°C), nicht aber unter 80 °C. -Drehen der Kavität in die nächste Position, zwecks Einspritzen von 4 (Beim Schließen des
Werkzeuges in dieser Position entsteht ein Zwischenraum zwischen 1 . verfestigter Materialkomponente und Werkzeugwand.
-Einspritzen von 4 anschließende Abkühlung auf <145°C Bauteiltemperatur (weiter bevorzugt <130°C, besonders bevorzugt <120°C), nicht aber unter 80 °C.
In einer alternativen Ausführungsform der Prozedur 1 kann bei der Herstellung auch auf die Folie 2 verzichtet werden.
Prozedur 2: Beschichtung - Alternative A), im Anschluß an Prozedur 1
- Ent formung - Abkühlen des Bauteils auf Raumtemperatur
- Flutbeschichten des Bauteils mit dem Primer SHP470 FT2050 lb, 5a
- Abdunsten der Lösemittel (vorzugsweise mindestens 30 min)
- Einbrennen/Trocknen des Primers bei 20°C [MW1] bis 200°C, vorzugsweise 40°C bis 130°C
(vorzugsweise für 45 min bei 130 °C). - Abkühlen auf Raumtemperatur
- Beschichten mit Decklack: AS4700 la, 5b
- Abdunsten der Lösemittel (vorzugsweise mindestens 30 min)- Einbrennen/Trocknen des Decklacks la, 5b bei 20°C bis 200°C, vorzugsweise 40°C bis 130°C (vorzugsweise für 45 min bei 130 °C).- Abkühlen auf Raumtemperatur - Einbringen des Klebers 7 zwischen die Rippeneiemente
- Einbetten des Versteifungs elementes (Metall) 8 in den Kleber
- Aushärten des Klebers Prozedur 3 : Alternativbeschichtung zu Prozedur 2: Beschichtung als Direct Coating im Anschluß an Prozedur 1 :
- Drehen der Kavität in die nächste Position, zwecks Einspritzen des PU-Lacksystems (Beim Schließen des Werkzeuges in dieser Position entsteht ein Zwischenraum zwischen 1. verfestigter Materialkomponente und
Werltzeugwand. (optional kann dieser Schritt auch vor dem Hiterspritzen mit der Schicht V oder VI erfolgen)
- Einspritzen des PU Lack-Systems - Entformung
- Abkühlen auf Raumtemperatur
- Einbringen des Klebers zwischen die Rippenelements
- Einbetten des Versteifungs elementes (Metall) in den Kleber
- Aushärten des Klebers
Beschreibung der Funtionselemente (Fig. 4)
10 Heckklappe
12 Transparenter Bereich für 3. Bremsleuchte
13 Transparenter Bereich als Heckscheibe 14 Transparenter Bereich für Blinker
15 Transparenter Bereich als Fenster
16 Transparenter Bereich für Rückleuchten
17 Kennzeichenmulde
18 Logo 19 Schwarz hinterlegier Bereich
20 Durchbruch für Scheibenwischer
21 Spoiler
Durch die Formgebung des Bauteils können verschiedene Funktionselemente integriert werden. Durch Ausformung des oberen Abschlußbereichs wird beispielsweise ein Spoiler (21) gebildet, in dem weiterhin ein transparenter Bereich für die dritte Bremsleuchte (12) integriert ist. Weiterhin sind transparente Bereiche für Blinker (14) und Rückleuchten (16) vorgesehen, sowie ein weiteren transparenter Bereich unterhalb der Scheibenwischeraufnahme (mit integriertem Durchbruch (20). Ferner sind Mulden tür Logo (18) und Kennzeichen (17) integriert.

Claims

Patentansprüche
1 . Fahrzeugbauteil, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einteilig und fugenlos ist und mindestens einen durchgehenden Träger aus einem thermoplastischen Kunststoff umfaßt, wobei das Bauteil mindesten einen transparenten Bereich aufweist.
2. Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Dicke von 3 - 7 mm, bevorzugt von 4 - 6 mm, besonders bevorzugt von 4,5 - 5,5 mm aufweist.
3. Fahrzeugbauteil nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Trägers über das gesamte Bauteil maximal um 10%, vorzugsweise maximal um 5% variiert.
4. Fahrzeugbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff des Trägers Polycarbonat ist.
5. Fahrzeugbauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbonat ein Molekulargewicht Mw von 25.000 bis 27.000 aufweist.
6. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger eine Lichttransmission von mindestens 6 % und eine Trübung von kleiner als 3 % aufweist.
7. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bauteil mechanische Verstärkungselemente umfaßt.
8. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger mindestens eine weitere Schicht aufweist, ausgewählt aus der Gruppe, die
Schichten zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, - Schichten zum Schutz vor Witterungseinflüssen, farbgebende Schichten enthaltend Farbmittel und / oder Pigmente,
S chichten zur Ausbildung von S chwarzrändern und/oder verstärkenden Rahmenelementen, mechanische Verstärkungselemente, - Funktionsschichten ausgewählt aus der Gruppe die Antibeschlag-, Antireflexschichten, und Schichten zur Transparenzsteuerung durch Elektrochromie, Thermotropie und Thermochromie, umfaßt,
Dämm- und Isolierschichten, umfaßt.
9. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Funktionselement enthalten ist, ausgewählt aus der Gruppe, die Scharniere, Heizelemente, Antennen, Schließfunktionalitäten, Lampengehäuse /-aufnähme, Kennzeichenbeleuchtung, hochgesetzte Bremsleuchten, S cheib en wis ch er ( und -motor)aufnahme,
K e n nz e i c h en m u l d e . Logomulde, Spo iler, Stylinglinien, Strukturelemente für das Wassermanagement, Nummernschildaufnahme außen oder innen und Solarmodule umfaßt.
10. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial in Bereichen weiterer Schichten auf der Auftragsseite der Schichten in der Dicke derart reduziert ist, daß die Dicke der zusätzlichen Schicht(en) der reduzierten Dicke des Trägermaterial entspricht.
1 1. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu ch gekennzeichnet, daß verschiedene Bereiche des Träger durch Anguß aus unterschiedlichen thermoplastischen Polymeren gefertigt werden, wobei mindestens ein Anschnitt transparent und ein Abschnitt nicht transparent ist. .
12. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des Material des Schwarzrandes, in Längsrichtung um 1x1 CT5 bis 3xl0~3 (mm/mm K) niedriger als der des Trägermaterials.
13. Fahrzeugbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es folgenden Schichtaufbau aufweist: a) Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, b) IR-Schutzfolie, c) Träger, d) Schicht zur Ausbildung von Schwarzrändern und verstärkenden Rahmen elementen, e) Schicht zur Erhöhung der Kratzfestigkeit f) Mechanisches Verstärkungselement aus Stützprofil verbunden über elastischen Klebstoff mit einem angeformtem Rippenelement
14. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils umfassend die Schritte: optional Einlegen einer Folie 2 ins Spritzgießwerkzeug, Schließen des Werkzeuges
Einspritzen von Träger 3 und anschließende Abkühlung auf <145°C Bauteiltemperatur,
Drehen der Kavität in die nächste Position zur Erzeugung eines Zwischenraums zum , zwecks Einspritzen des Schwarzrandes 4, - Einspritzen des Schwarzrandes 4 und anschließende Abkühlung auf <145°C
Bauteiitemp eratur
Ent formung
Abkühlen des Bauteils auf Raumtemperatur, optional Flutbeschichten des Bauteils mit dem Primer lb, 5aAbdunsten der Lösemittel, - Einbrennen/Trocknen des Primers bei 20°C bis 200°C, vorzugsweise 40°C bis 130°C
Abkühlen auf Raumtemperatur, Beschichten mit Decklack la, 5b Abdunsten der Lösemittel
Einbrennen/Trocknen des Decklacks l a, 5b bei 20°C bis 200°C, vorzugsweise 40°C bis 130°C
Abkühlen auf Raumtemperatur
Einbringen des Klebers 7 zwischen die Rippenelemente Einbetten des Versteifungselementes (Metall) 8 in den Kleber Aushärten des Klebers
15. Verfahren zur Herstellung eines Fahrzeugbauteils umfassend die Schritte: optional Einlegen einer Folie 2 ins Spritzgießwerkzeug, Schließen des Werkzeuges
Einspritzen von Träger 3 und anschließende Abkühlung auf <145°C Bauteiltemperatur,
Drehen der Kavität in die nächste Position zur Erzeugung eines Zwischenraums zum , zwecks Einspritzen des Schwarzrandes 4, Einspritzen des Schwarzrandes 4 und anschließende Abkühlung auf <145°C Bauteiltemp eratur
Drehen der Kavität in die nächste Position, zum Einspritzen eines PU-Lacksystems Einspritzen des PU Lack-Systems
- Entformung
Abkühlen auf Raumtemperatur
Einbringen des Klebers zwischen die Rippenelements
Einbetten des Versteifungselementes (Metall) in den Kleber
Aushärten des Klebers
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