WO2016037743A1 - Oberflächenmodifizierbarer spritzgussformkörper und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2016037743A1
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injection molded
molded article
polymer matrix
modifiable
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Wolfgang Fischer
Bernhard Huber
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    • B29L2031/3005—Body finishings

Definitions

  • thermoplastic polymer matrix comprising a thermoplastic polymer matrix and at least
  • plastics account for between 15 and 20 percent by weight and are increasing in automotive engineering. These are often exterior and
  • KunststoffStoffmaschine be injection molded articles for the automotive interior, for example
  • Hotmeltkleber be fixed on the moldings and joined.
  • a step for pretreating the molding surface is usually required in order to obtain a suitable
  • the adhesion properties can usually be achieved by activating the
  • Bonding steps for example by integrating an adhesive function into the injection molding process, are also very popular with plastic attachments.
  • Polypropylene and reinforced polypropylene are inexpensive and frequently used plastics for injection molded parts. Due to the apolar properties of polypropylene is a
  • DE 103 49 177 A1 discloses a process for refining preformed plates comprising the steps of: (a) applying a layer of solid hot melt 100% adhesive based on reactive
  • Polyurethane with the aid of a doctor blade or a roller, on one of the two surfaces of a laminate, a film or a film for coating, in particular of polymer material or of natural or technical material
  • EP 2 374 593 A1 discloses an injection molding method for
  • Method is a multilayer film with at least a first apolar layer and a second layer with
  • the injection molding of films is in itself a known technology in which a film is first inserted into the cavity of an injection molding tool or clamped onto the injection mold. The film is pressed into the cavity and is deformed according to the shape of the cavity. Subsequently, a polymer is injected into the cavity, wherein the polymer facing side of the film connects to the polymer. As a result, molded parts can be obtained which are covered with a film
  • first layer inserted into the cavity of an injection mold such that the first apolar layer faces the interior of the cavity while the second layer comes to rest on the inner wall of the cavity.
  • the apolar polymer is then injected into the interior of the mold.
  • the injected polymer and the first apolar layer of the multilayer film are in contact in the mold and subsequently combine.
  • the second layer of the multilayer film is the second layer of the multilayer film
  • the object of the present invention is thus an injection molded article or KunststoffStoffformelasticity
  • Another object of the invention is in the
  • the surface-modifiable injection molded article comprises a thermoplastic polymer matrix and at least partially a second polymeric material
  • the second polymeric material as adhesive component is already integrated in the injection molding of a thermoplastic polymer matrix. in the finished, cooled state is the sticky
  • Component at least partially as a separate layer, for example as a surface layer before.
  • a particular advantage of the invention is that with the injection molded article and in the proposed method is entirely dispensed with the step of a separate activation of the substrate and an external adhesive application.
  • Adhesive application and / or activation units but also associated with the activation units and the adhesive application operating costs.
  • thermoplastic polymer matrix and the second polymeric material under heat at least partially a phase separation with accumulation of the second polymeric material on the surface of the Form injection moldings. This means that before and during the injection molding, the thermoplastic polymer matrix and the tackifying second polymer component are initially present as a substantially homogeneous mixture in the case of injection molding. A change of the surface modifiable
  • thermodynamically controlled phase separation takes place, which can be used as an adhesive function.
  • thermoplastic polymer matrix is preferably selected from the group consisting of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN), polystyrene (PS),
  • PC Polycarbonate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • the second polymeric material is a
  • thermoplastic polyolefin elastomer POE
  • OBC olefinic block copolymer
  • the second polymeric material is preferably meltable and Migbar.
  • the second polymeric material is in a proportion of 5-40% by mass, preferably 10-30% by mass, particularly preferably 10-25% by mass in the surface-modifiable
  • the second polymeric material has an average molecular weight of 11,000 to 37,000 g / mol.
  • the surface-modifiable is the surface-modifiable
  • the microwave-coupleable additives preferably contain carbon fibers, carbon nanotubes, graphene or the like.
  • the heating of the shaped body may possibly take place exclusively by microwave treatment.
  • surface-modified molding comprises the following
  • thermoplastic having weight average molecular weights and polarities and the second polymeric material is suitable as an adhesive; b) melting, injection molding and cooling of the material in an injection mold, wherein the thermoplastic
  • Component acts as an adhesive.
  • the injection molded article is gradient-controlled heated or melted and cooled, so that a selective, controlled enrichment of the second polymeric material on a predeterminable surface or
  • the injection molded article is
  • Injection molded body takes place and then connected to an example flat decorative part or
  • Shaped body provided, which can be dispensed with the process step of the adhesive application.
  • the adhesive is already intrinsically contained in the molding and can be selected by free heating. Examples
  • POE polyolefin elastomers
  • OBC olefinic block copolymers
  • the "Infuse TM” (Dow Chemical Company) olefin block copolymers (OBC) are ethylene and olefin copolymers made from alternating semi-crystalline and .alpha
  • Infuse 9817 is placed on an injection molding machine in one
  • the measured tensile strength corresponds to the order of magnitude achieved by conventional adhesive application
  • Example 2 Furthermore, to characterize the surface and the adhesive distribution analysis methods for measuring the
  • a molded body surface of pure PP has as
  • a shaped body surface of PP + TPO / OBC according to the invention has, after heating, a surface tension of 32-34 mN / m according to DIN.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a
  • thermoplastic polymer matrix and at least partially a second polymeric material
  • Fig. 2 is a schematic representation of the structural
  • Fig. 3 is a schematic representation of the bonding of a heated surface-modified
  • the matrix may be acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamides (PA), each fiber-reinforced or unreinforced or their mixtures exist.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • SAN styrene-acrylonitrile
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PA polyamides
  • Incorporated into this matrix are "Infuse TM" (Dow Chemical Company) olefin block copolymers (OBC) and / or "Affinity TM" GA (Dow Chemical Company) polyolefin elastomers (POEs), which form the tackifying component of the molded article and small balls are shown.
  • OBC olef
  • thermoplastic polymer matrix and the tackifier
  • Olefin block copolymers (OBC) and / or polyolefin elastomers (POE) initially as a largely homogeneous mixture in the
  • Fig. 2 illustrates the structural change of
  • Heat influence for example by heat or radiation, and then cooling. Due to the low middle
  • phase separation wherein the olefin block copolymers (OBC) and / or the polyolefin elastomers preferably on the colder tool parts and / or on the surface or the
  • FIG. 3 schematically shows the utilization of the hotmelt adhesive functionality of the olefin block copolymers (OBC) enriched now on the molding surface and / or thermoplastic polyolefin elastomers (POE) by reheating and then gluing the heated
  • OBC olefin block copolymers
  • POE thermoplastic polyolefin elastomers
  • the heating can be carried out exclusively by microwave treatment, preferably with the assistance of incorporated microwaving couplable additives. A separate adhesive job is eliminated.
  • the decorative part is in particular an elastic, flat
  • Laminating element for example leather or artificial leather.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen oberflächenmodifizierbaren Spritzgussformkörper (1) umfassend eine thermoplastische Polymermatrix (2) und zumindest bereichsweise ein zweites polymeres Material (3), wobei die Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) unterschiedliche gewichtsmittlere Molekulargewichte und Polaritäten aufweisen und das zweite polymere Material (3) als Klebstoff geeignet ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

OBERFLÄCHENMODIFI ZIERBARER SPRITZGUSSFORMKÖRPER UND VERFAHREN
ZU DESSEN HERSTELLUNG
Technisches Gebiet Die vorliegende Erfindung betrifft einen
oberflächenmodifizierbaren Spritzgussformkörper umfassend eine thermoplastische Polymermatrix und zumindest
bereichsweise ein zweites polymeres Material, sowie ein entsprechendes Verfahren zu dessen Herstellung und
Verwendung.
Kunststoffe nehmen im Automobilbau inzwischen einen Anteil zwischen 15 und 20 Gewichtsprozent mit steigender Tendenz ein. Dabei handelt es sich häufig um Exterieur- und
Interieurteile, die ihre entsprechenden optischen, haptischen und funktionalen Eigenschaften durch Verkleben von
Spritzgussbauteilen mit unterschiedlichen Oberflachendekoren erhalten. Die steigenden Anforderungen an Qualität und
Wirtschaftlichkeit sowie Ressourceneffizienz, aber auch der globale Wettbewerbsdruck erfordern immer wirtschaftlichere, nachhaltigere und flexiblere Verklebungsprozesse.
Insbesondere werden KunstStoffteile als Spritzgussformkörper für den Automobilinnenraum, beispielsweise
Instrumententafeln, Türverkleidung oder Mittelkonsolen, zur verbesserten Anmutung mit Oberflächendekoren wie Leder oder Folie versehen, welche mittels Dispersionskleber oder
Hotmeltkleber auf den Formkörpern fixiert und gefügt werden. Hierbei ist üblicherweise ein Schritt zur Vorbehandlung der Formteiloberfläche erforderlich, um eine geeignete
Oberflächenspannung unter Einhaltung definierter
Prozessfenster zu gewährleisten. Die Haftungseigenschaften lassen sich in der Regel durch eine Aktivierung der
Oberfläche durch Beflammen, Plasmabehandlung oder
Gasphasenfluorierung optimieren.
Ein Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, dass zumindest ein zusätzlicher Schritt im Produkt ionsprozess erforderlich ist. Zudem sind zusätzliche, teilweise
aufwändige und teure zusätzliche Apparaturen nötig. Vor allem die Behandlung der Oberflächen durch Säuren und Lösungsmittel stellt zudem eine hohe Umweltbelastung dar. Stand der Technik
Derzeit erfreut sich der Trend zu weniger
Verklebungsschritten beispielsweise durch Integration einer Klebefunktion in den Sprit zgussprozess auch bei Anbauteilen aus Kunststoff großer Beliebtheit.
Polypropylen und verstärktes Polypropylen sind preiswerte und häufig eingesetzte Kunststoffe für Spritzgussteile. Durch die apolaren Eigenschaften des Polypropylens ist eine
Weiterverarbeitung oder Veredelung der Spritzgussteile in den meisten Fällen nicht ohne Vorbehandlung möglich. Vor allem beim Kleben und Lackieren ist eine Vorbehandlung nötig, da sonst die Klebstoffe und Lacke nur ungenügend auf der
Oberfläche haften bleiben.
Beim sogenannten "Kleben on Demand" wird der Kleber bzw. eine Kleberschicht in einem dem Spritzguss unmittelbar
nachgeschalteten Prozessschritt auf das Spritzgussteil aufgetragen .
Beispielsweise offenbart DE 103 49 177 AI einen Prozess zur Veredelung von vorher geformten Platten mit den Schritten : (a) Auftragen einer Schicht eines festen Klebemittels des Typs Hot Melt 100%, basierend auf reaktionsfähigem
Polyurethan, und zwar mit Hilfe einer Rakel oder einer Rolle, auf einer der beiden Oberflächen eines Laminats , einer Folie oder eines Films zur BeSchichtung, insbesondere aus Polymer- Material oder aus natürlichem beziehungsweise technischem Stoff
(b) Auflegen des zur Beschichtung gedachten Laminats , der Folie oder des Films auf die entsprechende Oberfläche der zu veredelnden Platte; (c) Vorwärmen des zur Beschichtung gedachten Laminats , beziehungsweise der Folie oder des Films ;
(d) Kaschieren des zur Beschichtung gedachten Laminats , der Folie oder des Films auf die zu veredelnde Platte durch
Warmpressen . Vergleichbare Verfahren finden sich insbesondere auf dem Gebiet der Metall-KunstStoffverbünde .
EP 2 374 593 AI offenbart ein Spritzgussverfahren zum
Modifizieren einer Oberfläche eines Formkörpers aus apolarem Polymer, eine dazu geeignete Mehrschichtfolie sowie ein
Polymerformteil mit modifizierter Oberfläche. In dem
Verfahren wird eine Mehrschichtfolie mit mindestens einer ersten apolaren Schicht und einer zweiten Schicht mit
mindestens einer von der ersten Schicht unterschiedlichen
Oberflächeneigenschaft hinterspritzt. Das Hinterspritzen von Folien ist an sich eine bekannte Technologie, bei der zunächst eine Folie in die Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt oder auf die Spritzgussform aufgespannt wird. Die Folie wird in die Kavität gepresst und wird entsprechend der Form der Kavität verformt. Anschließend wird ein Polymer in die Kavität eingespritzt, wobei sich die gegen das Polymer gewandte Seite der Folie mit dem Polymer verbindet. Dadurch können Formteile erhalten werden, die mit einer Folie
überzogen sind. Heutzutage werden vor allem Dekorfolien hinterspritzt, wie z.B. bei der " In-Mold-Decoration" ( IMD) Technik .
Nach EP 2 374 593 AI wird jedoch eine Mehrschichtfolie mit mindestens einer apolaren Schicht und mindestens einer zweiten Schicht mit mindestens einer anderen
Oberflächeneigenschaft als die erste Schicht derart in die Kavität eines Spritzgusswerkzeugs eingelegt, dass die erste apolare Schicht dem Innenraum der Kavität zugewandt ist während die zweite Schicht auf der Innenwand der Kavität zu liegen kommt. Das apolare Polymer wird dann in den Innenraum der Form gespritzt. Das eingespritzte Polymer sowie die erste apolare Schicht der Mehrschichtfolie stehen in der Form in Berührung und verbinden sich in der Folge.
Dabei weist die zweite Schicht der Mehrschichtfolie
mindestens eine Oberflächeneigenschaft auf, die von der ersten apolaren Schicht verschieden ist. Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen Spritzgussformkörper bzw. KunstStoffformkörper
bereitzustellen, dessen Haftungs- und Benet Zungseigenschaften in einfacher Weise derart modifizierbar ist, dass die Zahl der Verfahrensschritte zur Verklebung des Formkörpers und die Kosten für die Werkzeuge reduziert und gleichzeitig die
Qualitätsanforderungen an die Verklebung erfüllt werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines entsprechenden Verfahrens, bei dem bereits während oder nach dem Spritzgießens die Haftungs- und Benet Zungseigenschaften einer Formteiloberfläche ohne
zusätzlichen Aufwand funktional verbessert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen
Spritzgussformkörper mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass der oberflächenmodifizierbare Spritzgussformkörper eine thermoplastische Polymermatrix und zumindest bereichsweise ein zweites polymeres Material umfasst, wobei die
Polymermatrix und das zweite polymere Material
unterschiedliche gewichtsmittlere Molekulargewichte und
Polaritäten aufweisen und das zweite polymere Material als Klebstoff geeignet ist.
Mit anderen Worten ist das zweite polymere Material al klebefähige Komponente bereits im Spritzgussformkörper einer thermoplastischen Polymermatrix integriert. Im fertigen, abgekühlten Zustand liegt die klebefähige
Komponente zumindest bereichsweise als separate Schicht, beispielsweise als Oberflächenschicht vor. Zur
Weiterverarbeitung bzw. Verklebung wird der gewünschte
Formkörperbereich erwärmt. Die derart aktivierte Oberfläche verhält sich also derart, als ob ein Kleberauftrag erfolgt wäre. Dies macht sich einerseits in einer Klebrigkeit der Oberfläche als auch in einer Erhöhung der Oberflächenspannung bemerkbar, da die polare Komponente an die Oberfläche
wandert.
Mit Blick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundelag, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Spritzgussformkörpers und des Verfahrens zu seiner Herstellung gelöst werden konnte. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht nämlich darin, dass mit dem Spritzgussformkörper und in dem vorgeschlagenen Verfahren gänzlich auf den Schritt einer gesonderten Aktivierung des Substrats und einen externen Klebstoffauftrag verzichtet wird .
Damit entfallen nicht nur Investitionskosten für die
Kleberauftrags- und/oder Aktivierungseinheiten, sondern auch die mit den Aktivierungseinheiten und dem Klebstoffauftrag verbundenen Betriebskosten.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung des
oberflächenmodifizierbaren Spritzgussformkörpers ist
vorgesehen, dass die thermoplastische Polymermatrix und das zweite polymere Material bei Wärmeeinwirkung zumindest teilweise eine Phasentrennung unter Anreicherung des zweiten polymeren Materials an der Oberfläche des Spritzgussformkörpers ausbilden. Dies bedeutet, dass vor und während des Spritzgießens die thermoplastische Polymermatrix und die klebrigmachende zweite Polymerkomponente zunächst als weitgehend homogene Mischung im Sprit zguss vorliegen. Eine Veränderung des oberflächenmodifizierbaren
Spritzgussformkörpers erfolgt unter Wärmeeinfluss ,
beispielsweise durch Hitze oder Strahlung, und anschließendem Abkühlen. Durch die niedrigen mittleren Molekularmassen und Dichten der zweiten Polymerkomponente, aber auch durch deren gegenüber dem Matrixmaterial erhöhte Polarität bewegt sich diese beim Erwärmen relativ frei innerhalb der Polymermatrix. Beim Abkühlen erfolgt eine thermodynamisch kontrollierte Phasentrennung, die als Klebstofffunktion genutzt werden kann .
Bevorzugt ist die thermoplastische Polymermatrix ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Polystyrol (PS),
Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE) , Polypropylen (PP) ,
Polyamide (PA) oder Mischungen daraus. Diese können auch faserverstärkt sein.
Vorzugsweise ist das zweite polymere Material ein
funktionalisiertes thermoplastisches Polyolefin- Elastomer (POE) , ein olefinisches Block-Copolymer (OBC) oder eine Mischung daraus.
Dabei ist das zweite polymere Material bevorzugt aufschmelz- und wiederverfestigbar .
Weiter bevorzugt ist das zweite polymere Material in einem Mengenanteil von 5-40 Ma-%, bevorzugt 10-30 Ma-%, besonders bevorzugt 10-25 Ma-% im oberflächenmodifizierbaren
Spritzgussformkörper enthalten. Vorzugsweise weist das zweite polymere Material ein mittleres Molekulargewicht von 11 000 bis 37 000 g/mol auf.
Vorzugsweise weist der oberflächenmodifizierbare
Spritzgussformkörper bzw. das erste und/oder zweite Polymer mikrowellenkoppelbare Additive auf.
Vorzugsweise enthalten die mikrowellenkoppelbaren Additive Carbonfasern, Carbon-Nanotubes , Graphen oder dgl . Damit kann die Erwärmung des Formkörpers gegebenenfalls ausschließlich durch Mikrowellenbehandlung erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
oberflächenmodifizierten Formkörpers umfasst folgende
Schritte : a) Bereitstellung einer thermoplastische Polymermatrix mit einem zweiten polymeren Material, wobei die Polymermatrix und das zweite polymere Material unterschiedliche
gewichtsmittlere Molekulargewichte und Polaritäten aufweisen und das zweite polymere Material als Klebstoff geeignet ist; b) Aufschmelzen, Spritzgießen und Abkühlen des Materials in einem Spritzgießwerkzeug, wobei die thermoplastische
Polymermatrix und das zweite polymere Material beim
Aufschmelzen zumindest teilweise eine Phasentrennung unter Anreicherung des zweiten polymeren Materials an der
Oberfläche des Spritzgussformkörpers ausbilden;
c) Entfernen des Formkörpers aus dem Spritzgießwerkzeug;
d) Erwärmen oder Aufschmel zen und Wiederverfestigen des
Spritzgussformkörpers, wobei das zweite polymere Material zur Verbindung des Spritzgussformkörpers mit einem weiteren
Bauteil als Klebstoff wirkt.
Bevorzugt wird der Spritzgussformkörper gradientengesteuert erwärmt oder aufgeschmolzen und abgekühlt, so dass eine selektive, kontrollierte Anreicherung des zweiten polymeren Materials an einer vorbestimmbaren Oberfläche oder
Oberflächenbereich des Spritzgussformkörpers erfolgt. Es ist also denkbar, dass lediglich ein ausgewählter
Oberflächenbereich des Formkörpers erwärmt und mit einem weiteren Bauteil verklebt wird.
Vorzugsweise wird der Spritzgussformkörper
gradientengesteuert derart erwärmt, aufgeschmolzen und/oder abgekühlt, dass eine selektive Anreicherung des zweiten polymeren Materials an einer Sichtfläche des
Spritzgussformkörpers erfolgt und diese anschließend mit einem beispielsweise flächigen Dekorteil verbunden bzw.
verklebt wird. Durch Erwärmen und anschließendes Verklebens des erwärmten oberflächenmodifierbaren Spritzgussformkörpers mit einem geeigneten Dekorteil wird also vorteilhaft ein
Formkörper bereitgestellt, bei dem auf den Verfahrensschritt des Klebstoffauftrags verzichtet werden kann. Der Klebstoff ist bereits intrinsisch im Formkörper enthalten und lässt sich wählbar durch einfaches Erwärmen freisetzen. Beispiele
Im Folgenden wird die Erfindung durch einige Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung damit einschränken zu wollen. Die Beispiele zeigen tabellarisch verschiedene
funkt ionalisierte Polyolefin-Elastomere (POE) , olefinische Block-Copolymere (OBC) oder deren Mischung als
erfindungsgemäßes zweites polymeres Material. Die im Handel seit Kurzem erhältlichen sogenannten "Infuse™" (Dow Chemical Company) Olefin Block-Copolymere (OBC) und die "Affinity™" GA (Dow Chemical Company) Polyolefin Elastomere (POE, TPO) bilden beispielhaft den schmelzklebetechnischen Ausgangspunkt zur Verwendung im Spritzgussteil.
Grundsätzlich weisen beide Polymere im Vergleich zu
herkömmlichen Polyolefinen außerordentlich niedrige mittlere Molekularmassen und Dichten, aber auch eine hohe Polarität auf. Die weiteren besonderen physikochemischen Eigenschaften wurden an anderer Stelle diskutiert.
Bei den "Infuse™" (Dow Chemical Company) Olefin Block- Copolymeren (OBC) handelt es sich um Ethylen und -Olefin Copolymere, die aus wechselnden semikristallinen und
elastomeren Blöcken oder Segmenten bestehen, die in einer Multiblockarchitektur statistisch verteilt sind und
entscheidend zu ihrer Hotmelt-Klebefunktionalität beitragen.
Die folgenden Tabellen zeigen beispielhaft verschiedene Eigenschaften der "Affinity™" GA (Dow Chemical Company) Polyolefin Elastomere (POE, TPO) .
AFFINITY™ GA 1000R
Functlonallzed Polyolefin Elastomer
Overview
Tabelle 1. Funktionalisiertes Polyolefin Elastomer
"Affinity™ GA 1000R"
Figure imgf000012_0001
Tabelle 2. Physikalische Eigenschaften von klebergeeigneten "Affinity™ GA" Polyolefin Elastomeren
Rohstoffe der Beispiele:
a) Polymermatrix aus Polypropylen (PP)
b) "Infuse 9817": Copolymer aus Ethylen mit Octen,
Schmelzpunkt 120 °C, Biegemodul 23 MPa, Dichte 0,877 g/m3, Schmelzindex 15 g/10 min vor der Pfropfung und nach der Pfropfung 4 g/10 min
c) "Affinity™ GA" Polyolefin Elastomer Beispiel 1 :
Infuse 9817 wird auf einer Spritzgussmaschine in einem
Mengenanteil von 10-30 Ma-% mit PP in der Schmelze gemischt und als flächiger Formkörper aufgetragen.
Anschließend erfolgen das Erwärmen, das Verkleben und eine klebtechnische Festigkeitsprüfung und des Formkörpers:
a) Zwei miteinander verklebte Formkörper weisen eine
Zugfestigkeit gemäß DIN > 7000 N auf.
b) Ein mit einem fächigen Dekor (PVC, PUR, geschäumt)
verklebter Formkörper weist nach Erwärmung auf ca.
1802C eine Zugfestigkeit gemäß DIN > 10-50 N auf.
Die gemessene Zugfestigkeit entspricht in der Größenordnung einer durch herkömmlichen Klebstoffauftrag erreichten
Zugfestigkeit .
Beispiel 2 : Ferner werden zur Charakterisierung der Oberfläche und der Klebstoffverteilung Analysemethoden zur Messung der
Oberflächenspannung eingesetzt: a) Eine Formkörperoberfläche aus reinem PP weist als
Referenzmaterial nach Erwärmung eine Oberflächenspannung von 28 mN/m gemäß DIN auf.
b) Eine Formkörperoberfläche aus erfindungsgemäßen PP + TPO/OBC weist nach Erwärmung eine Oberflächenspannung von 32-34 mN/m gemäß DIN auf.
Die signifikante Erhöhung der Oberflächenspannung, die mit einer spürbaren Klebrigkeit der Oberfläche einhergeht, belegt die Anreicherung der polaren TPO/OBC-Polymerkomponente an der Oberfläche .
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend seien einzelne Ausführungsformen des
Spritzgussformkörpers bzw. seiner Herstellung und Verwendung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
erfindungsgemäßen oberflächenmodifi zierbaren
Spritzgussformkörpers mit einer thermoplastische Polymermatrix und zumindest bereichsweise einem zweiten polymeren Material;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der strukturellen
Veränderung bzw. Phasentrennung eines
oberflächenmodifi zierbaren Sprit zgussformkörpers unter Wärmeeinfluss ; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verklebens eines erwärmten oberflächenmodifizierten
Spritzgussformkörpers mit einem Dekorteil.
Die generelle Struktur des Spritzgussformkörpers während des Spritzgießens ergibt sich aus einer thermoplastischen
Polymermatrix, dargestellt als große Knäuel. Die Matrix kann aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) , Styrol-Acrylnitril (SAN), Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE) , Polypropylen (PP) , Polyamide (PA) , jeweils faserverstärkt oder unverstärkt oder deren Mischungen bestehen. In diese Matrix eingearbeitet sind "InfuseTM" (Dow Chemical Company) Olefin Block-Copolymere (OBC) und/oder "AffinityTM" GA (Dow Chemical Company) Polyolefin Elastomere (POE) , die die klebrigmachende (tackifying) Komponente des Formkörpers bilden und als kleine Knäuel dargestellt sind. Diese
unterscheiden sich vom Matrixmaterial insbesondere durch ein niedrigeres mittleres Molekulargewicht sowie eine
vergleichsweise hohe Polarität. Vor und während des Spritzgießens liegen die
thermoplastische Polymermatrix und die klebrigmachenden
Olefin Block-Copolymere (OBC) und/oder Polyolefin Elastomere (POE) zunächst als weitgehend homogene Mischung im
Spritzgussgranulat und anschließend als homogene,
statistische Mischung im Spritzguss vor.
Fig. 2 illustriert die strukturelle Veränderung des
oberflächenmodifizierbaren Spritzgussformkörpers unter
Wärmeeinfluss , beispielsweise durch Hitze oder Strahlung, und anschließendem Abkühlen. Durch die niedrigen mittleren
Molekularmassen und Dichten der Olefin Block-Copolymere (OBC) und der Polyolefin Elastomere, aber auch durch deren
gegenüber dem Matrixmaterial erhöhte Polarität bewegen sich diese beim Erwärmen relativ frei innerhalb der Polymermatrix. Beim Abkühlen erfolgt eine thermodynamisch kontrollierte
Phasentrennung, wobei sich die Olefin Block-Copolymere (OBC) und/oder die Polyolefin Elastomere bevorzugt an den kälteren Werkzeugteilen und/oder an der Oberfläche bzw. den
Oberflächen des Spritzgussformkörpers anreichern.
Figur 3 zeigt schematisch die Nutzbarmachung der Hotmelt- Klebefunktionalität der nunmehr an der Formkörperoberfläche angereicherten Olefin Block-Copolymere (OBC) und/oder thermoplastischen Polyolefin Elastomere (POE) durch erneutes Erwärmen und anschließendes Verklebens des erwärmten
oberflächenmodifizierten Spritzgussformkörpers mit einem geeigneten Dekorteil. Das Erwärmen kann ausschließlich durch Mikrowellenbehandlung erfolgen, bevorzugt mit Unterstützung durch eingearbeitete mirkrowellenkoppelbare Additive. Ein gesonderter Klebeauftrag entfällt. Bei dem Dekorteil handelt es sich insbesondere um ein elastisches, flächiges
Kaschierungselement , beispielsweise Leder oder Kunstleder.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) umfassend eine thermoplastische Polymermatrix (2) und zumindest bereichsweise ein zweites polymeres Material (3), wobei die Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) unterschiedliche gewichtsmittlere
Molekulargewichte und Polaritäten aufweisen und das zweite polymere Material (3) als Klebstoff geeignet ist.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach Anspruch 1, wobei die thermoplastische Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) bei Wärmeeinwirkung zumindest teilweise eine Phasentrennung unter
Anreicherung des zweiten polymeren Materials (3) an der Oberfläche des Spritzgussformkörpers (1) und Erhöhung der Oberflächenspannung ausbilden.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die thermoplastische
Polymermatrix (2) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) , Styrol-Acrylnitril (SAN) , Polystyrol (PS), Polycarbonat (PC),
Polyethylen (PE) , Polypropylen (PP) , Polyamide (PA), bevorzugt faserverstärkt oder unverstärkt, oder
Mischungen daraus.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das zweite polymere
Material (3) ein funktionalisiertes thermoplastisches Polyolefin-Elastomer (POE) , ein olefinisches Block- Copolymer (OBC) oder eine Mischung daraus ist. Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei das zweite polymere
Material (3) aufschmelz- und wiederverfestigbar ist.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach einem der Ansprüche 1-5, wobei das zweite polymere
Material in einem Mengenanteil von 5-40 Ma-%, bevorzugt 10-30 Ma-%, besonders bevorzugt 10-25 Ma-% enthalten ist.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach einem der Ansprüche 1-6, wobei das zweite polymere
Material ein mittleres Molekulargewicht von 11 000 bis 37 000 g/mol aufweist.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die thermoplastische
Polymermatrix (2) und/oder das zweite polymere Material (3) mikrowellenkoppelbare Additive aufweist.
Oberflächenmodifizierbarer Spritzgussformkörper (1) nach Anspruch 8, wobei die mikrowellenkoppelbaren Additive Carbonfasern, Carbon-Nanotubes , Graphen oder dgl .
enthalten .
Verfahren zur Herstellung eines oberflächenmodifizierten Formkörpers (4) mit folgenden Schritten :
a) Bereitstellung einer Mischung enthaltend zumindest eine thermoplastische Polymermatrix (2) mit einem zweiten polymeren Material (3), wobei die Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) unterschiedliche
gewichtsmittlere Molekulargewichte und Polaritäten aufweisen und das zweite polymere Material (3) als
Klebstoff geeignet ist;
b) Spritzgießen der Mischung in einem Spritzgießwerkzeug, wobei die die thermoplastische Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) statistisch verteilt vorliegen;
c) Entfernen des Formkörpers aus dem Spritzgießwerkzeug; d) Aufschmelzen und Wiederverfestigen des
Spritzgussformkörpers (1), wobei die thermoplastische Polymermatrix (2) und das zweite polymere Material (3) zumindest teilweise eine Phasentrennung unter
Anreicherung des zweiten polymeren Materials (3) an der Oberfläche des Spritzgussformkörpers (1) ausbilden; und e) Verkleben des Spritzgussformkörpers (1) mit einem weiteren Bauteil, wobei das zweite polymere Material als Klebstoff zur Verbindung des Spritzgussformkörpers (1) mit dem weiteren Bauteil wirkt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der
Spritzgussformkörper (1) gradientengesteuert zumindest bereichsweise derart erwärmt und/oder aufgeschmolzen und abgekühlt wird, dass eine selektive Anreicherung des zweiten polymeren Materials (3) an einer vorbestimmbaren Oberfläche oder Oberflächenbereich des
Spritzgussformkörpers (1) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , wobei der
Spritzgussformkörper (1) gradientengesteuert zumindest bereichsweise derart erwärmt und/oder aufgeschmolzen und abgekühlt wird, dass eine selektive Anreicherung des zweiten polymeren Materials (3) an einer Sichtfläche des Spritzgussformkörpers (1) erfolgt und diese anschließend mit einem flächigen Dekorteil (4) verklebt wird.
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