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DE3049034A1 - Flexible kunststofformkoerper mit metallglanz - Google Patents

Flexible kunststofformkoerper mit metallglanz

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DE3049034A1
DE3049034A1 DE19803049034 DE3049034A DE3049034A1 DE 3049034 A1 DE3049034 A1 DE 3049034A1 DE 19803049034 DE19803049034 DE 19803049034 DE 3049034 A DE3049034 A DE 3049034A DE 3049034 A1 DE3049034 A1 DE 3049034A1
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Germany
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flexible polyurethane
flexible
base coat
molded body
surface coating
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DE19803049034
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Toshiyasu Kasugai Aichi Ito
Katsuhide Ichinomiya Aichi Manabe
Masatoshi Inazawa Aichi Tsutsui
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Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
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Description

Toyoda Gosei Kabushiki Kaisha (Toyoda Synthetics Co., Ltd.) Nishikasugai-gun, Aichi-ken Japan
Flexible"Kunststofformkörper mit Metallglanz
Die Erfindung betrifft flexible Kunststofformkörper mit glänzender Metallisierung, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung. Die erfindungsgemäßen Kunststof formkörper mit Metallglanz weisen einen Grundformkörper aus einem thermoplastischen Kunstharz auf.
Zur Erzeugung von Kunststofforinkörpern mit metallischem Aussehen wird zumeist so verfahren, daß ein Metallfilm auf die Oberfläche von Kunststofforinkörpern aufgebracht wird. Zur Erzeugung derartiger Metallfilme auf KunststoffartikeIn sind bereits zahlreiche Verfahren angegeben worden. Hierzu gehören der Metallanstrich, die Naßplattierung, das Heißverpressen, die Vakuummetallisierung (Metallbedampfung), das Sputtern sowie ähnliche Ionenplattierungsverfahren, die derzeit praktisch angewandt werden.
O89-FP140-SF-Bk
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In der letzten Zeit besteht aufgrund des Inkrafttretens verschärfter Sicherheitsvorschriften für heraus-
. von TC;ra-fM-fah.r?:e.nqgn.
stehende Karos seneteileysowie aus Gründen der Gewichtsersparnis die Tendenz, anstelle von Metallteilen
etwa für Stoßstangen, Frontgrillteile,
Scheinwerfergehäuse und ähnliche Bauteile von Kraftfahrzeugen flexible Kunstharzprodukte einzusetzen. Hinzu kommt, daß ein großes Bedürfnis danach besteht, derartige flexible Kunstharzprodukte zur Verbesserung ihres Dekorations- oder ästhetischen Werts durch Metallisierung im Aussehen zu verbessern. Auf der anderen Seite sind jedoch nach bekannten herkömmlichen Verfahren metallisierte Kunsthar-zerZeugnisse auf solche Produkte beschränkt, die aus harten Kunstharzen wie etwa ABS-Harzen bestehen. Bisher wurde kein erfolgreiches Beispiel für eine zufriedenstellende Metallisierungsbehandlung flexibler Kunstharzerzeugnisse bekannt.
Bei der Naßplattierung, die zu den bekanntesten Verfahren zur Metallisierung von Kunstharzprodukten gehört, wird der Kunstharzformkörper oberflächlich einer chemischen Metallplattier;ungsbehandlung unterzogen und anschließend mit dem gewünschten Metall wie etwa Kupfer, Nickel und Chrom auf der chemisch aufgebrachten Metalloberfläche galvanisch metallisiert. Der auf der Oberfläche der Kunstharzformkörper durch diese Plattierungsbehandlungen erzeugte Metallfilm besitzt eine Dicke von einigen /um bisYeinigen 10 /um und fühlt sich aufgrund der schlechten Kaltverformbarkeit und Duktilität derartiger, relativ dicker Metallfilme entsprechend nicht mehr weich und flexibel wie die darunter liegenden Kunstharz formkörper an.
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Bei der Verfahrensweise, bei der ein metallhaltiger Anstrich aufgebracht wird, weist der erzeugte Beschichtungsfilm zwar eine gute Haftung an den Kunstharzformkörpern als Substraten auf, jedoch ergibt das normalerweise in feinverteilter Form in den Anstrichmitteln vorliegende Metall keine Kunstharzformkörper mit metallgetreuem Aussehen.
Beim Heißpreßverfahren, bei dem eine hinreichend dünne Metallfolie verwendet wird, wird der weiche, flexible Griff der Produkte nicht verschlechtert. Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß die Dehnbarkeit der Metallfolie nur gering ist, so daß bei Deformation des flexiblen Kunstharzes Risse in der Metallfolie entstehen.
Bei der Vakuummetallisierung oder beim Sputteringverfahren, das in den letzten Jahren steigende Verbreitung bei der Herstellung von Kunstharzformkörperη mit Metallglanz erfuhr, wird üblicherweise eine Grundbeschichtung auf die Oberfläche eines Kunstharzformkörpers aufgebracht, auf der nach der Härtung der Grundbeschichtung ein dünner Metallfilm durch Vakuumbedampfung oder Sputtern oberflächlich aufgebracht wird; anschließend wird auf den Metallfilm eine als Schutzschicht dienende Oberflächenbeschichtung aufgebracht.
Die Metallisierung flexibler Kunstharzformkörper nach diesen Verfahren zur Erzeugung eines hohen Metallglanzes weist allerdings noch den Nachteil auf, daß die hierbei verwendete Grundbeschichtung, die sowohl gegenüber dem flexiblen Kunstharzsubstrat als auch gegenüber dem Metallfilm eine gute Haftung aufweisen muß, nur geringe Dehnung (lediglich 20 bis 30 %) aufweist ,wobei eine hohe Dehnung eine
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der wichtigen für Grundbeschichtungen geforderten Eigenschaften darstellt, so daß bei der den Metallfilm tragenden Grundbeschichtung die Tendenz zur Rißbildung vorliegt und in extremen Fällen bei Deformationsbeanspruchung des flexiblen Kunstharzsubstrats Ablösung eintritt.
Es bestand daher ein erhebliches Bedürfnis nach der Entwicklung verbesserter Verfahren zur Erzeugung flexibler Kunstharzformkörper mit Metallglanz insbesondere durch Vakuumbedampfung oder Sputtern, ohne daß hierbei Probleme durch Rißbildung oder Ablösung bei der den Metallfilm tragenden Beschichtung auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, flexible, glänzend metallisierte Kunstharζformkörper anzugeben, die die Nachteile herkömmlicher Kunstharzformkörper mit Metallglanz nicht aufweisen, wobei die Grundformkörper aus thermoplastischen Polyurethanen bzw Gemischen (Polyblends) thermoplastischer Polyurethane mit thermoplastischen synthetischen Kunstharzen und die Grundbeschichtung aus einem Polyurethanlack bestehen sollen und die metallisierten Kunststofformkörper insbesondere als flexible, metallisch glänzende Kunststofformkörper für Kraftfahrzeugteile verwendbar sein sollen.
Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung der flexiblen Kunststofformkörper mit Metallglanz angegeben werden, bei dem ein Metallfilm durch Sputtern auf die Oberfläche der Grundbeschichtung aufgebracht wird.
Die Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
Der Erfindung liegen ausgedehnte experimentelle ünter-
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suchungen an verschiedenen flexiblen Kunstharzsubstraten, Lacken und Metallen hinsichtlich der Dicke der Metallfilme, der Verfahrensweise beim Aufbringen des Metallfilms sowie der Trocknungsbedingungen für die Lacke zugrunde mit der Zielsetzung, (a) ein verbessertes- flexibles Kunstharz-Substratmaterial, (b) einen als Grundbeschichtung verwendbaren Lack mit ausgezeichneter Haftung sowohl gegenüber dem flexiblen Kunstharzsubstrat als auch dem Metallfilm und ausgezeichneter Dehnung als einer der wichtigen Lackeigenschaften, (c) ein Metall mit ausgezeichneter Verformbarkeit und Duktilität und hoher Wetterfestigkeit und (d) einen als Oberflächenbeschichtung verwendbaren Lack mit ausgezeichneter Haftung gegenüber dem Metall und hoher Abriebfestigkeit und
hoher Wetterfestigkeit ausfindig zu machen.
Als Ergebnis der ausgedehnten Untersuchungen wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, daß flexible, metallisierte Kunstharzformkörper mit Metallglanz, die sich flexibel anfühlen und weder Rißbildung auf der glänzenden Oberfläche noch Ablösung bei Deformation der Kunstharzformkörper zeigen, unter Verwendung einer speziell ausgewählten Kombination eines flexiblen Kunstharzsubstrats mit flexiblen Lacken und Aufbringen eines Metallfilms durch Sputtern zugänglich sind.
Die Erfindung beruht auf den obigen Feststellungen.
Die erfindungsgemäßen flexiblen Kunststofformkörper mit Metallglanz sind gekennzeichnet durch einen Grundformkörper aus einem thermoplastischen Polyurethan oder einem Gemisch (Polyblend) eines thermoplastischen Polyurethans und eines thermoplastischen Kunst-
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harzes, deren Oberfläche mit einem flexiblen Polyurethanlack als Gründbeschichtung überzogen ist, auf der ein Metallfilm durch Sputtern aufgebracht ist, der seinerseits eine Schicht aus einem flexiblen Polyurethanlack als Oberflächenbeschichtüng aufweist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der flexiblen Kunstharzformkörper mit Metallglanz ist gekennzeichnet"" durch Aufbringen.eines flexiblen Polyurethanlacks als Grundbeschichtung auf einen Formkörper aus einem thermoplastischen Polyurethan oder einem Gemisch eines thermoplastischen Polyurethans mit einem thermoplastischen synthetischen Harz, Aufbringen eines Metallfilms durch. Sputtern auf die Gründbeschichtung nach deren Härtung und anschließendes Aufbringen eines" flexiblen; Polyurethanlacks als Oberflächenbeschichtüng auf den Metall-
Die erfindungsgemäßen flexiblen, glänzend metallisierten Kunstharzformkörper können durch die drei aufeinanderfolgenden Behandlungsschritte aus einem Formkörper aus einem thermoplastischen Polyurethan oder einem Polyblend aus einem thermoplastischen Polyurethan und einem thermoplastischen synthetischen Harz als Substrat hergestellt werden. Bei der ersten Behandlung wird ein flexibler Polyurethanlack mit ausgezeichneter Haftung gegenüber dem Substrat und einem darauf durch Sputtern erzeugten Metallfilm und ausgezeichneter Dehnung als Grundbeschichtung auf die Oberfläche des1als Substrat dienenden Formkörpers aufgebracht. Nach Härtung der Grundbeschichtung wird anschließend ein dünner Film eines Metalls mit guter Verformbarkeit und Düktilität im zweiten Behandlungsschritt durch Sputtern des Metalls auf- die
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Grundbeschichtung aufgebracht, wodurch der Formkörper einen metallischen Glanz erhält. Bei der dritten, abschließenden Behandlungsstufe wird ein flexibler Polyurethanlack mit ausgezeichneter Haftung gegenüber dem Metallfilm und ausgezeichneter Wetterfestigkeit und Abriebfestigkeit · auf den Metallfilm als Oberflächenbeschichtung aufgebracht und gehärtet.
Zu den zur Herstellung von Formkörpern als Substrate verwendeten thermoplastischen Kunstharzmaterialien gehören Polyvinylchlorid, Surlyn (DuPont), Polyester und Polyurethane; Polyvinylchlorid und Surlyn eignen sich nicht zur Verwendung gemäß der Erfindung, da Polyvinylchlorid üblicherweise zur Formgebung mit einer hohen Menge an Weichmacher versetzt wird, der möglicherweise auf der Oberfläche entsprechenderKuns.thar ζ formkörper erzeugte Metallfilme angreift, was zur Fleckbildung oder Verfärbung führen kann; Surlyn, das ein aus einem Polyester harz mit einem Metall kombiniertes Kunstharzprodukt darstellt, weist ferner schlechte Haftung gegenüber dem als Grundbeschichtung aufgebrachten Lack auf. Die Verwendung von Polyestern ist ebenfalls nicht bevorzugt, da Polyester nur schlechte Haftung gegenüber den als Grundbeschichtung verwendeten Lacken aufweisen.Aus den obigen Gründen sind die thermoplastischen Kunstharzmaterialien, die sich nach der Formgebung zur erwünschten Form als erfindungsgemäße Substrate eignen, auf Kunstharze der Polyurethanreihe beschränkt. Thermoplastische Polyurethanelastomere der Polyester- oder Polyätherreihe, die ausgezeichnete Elastizität und Kaltfestigkeit aufweisen, sowie Polyblend-Gemische thermoplastischer Polyurethanelastomerer der Polyesterreihe mit ABS-Harzen werden entsprechend als Ausgangsmaterialien für die erfindungsgemäßen
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Grundformkörper eingesetzt.
Erfindungsgemäß als Grundbeschichtung verwendbare flexible Polyurethanlacke sollten ausgezeichnete Dehnung und gute Haftung gegenüber dem Metallfilm als auch dem thermoplastischen Polyurethan bzw dem Gemisch aus thermoplastischem Polyurethan und ABS-Harz als Substrat aufweisen. Darüber hinaus sollte der flexible Polyurethanlack vorzugsweise hohe Hitzefestigkeit, hohe Wetterfestigkeit sowie hohe Warmwasserbeständigkeit besitzen.
Als Grundbeschichtung besonders bevorzugt sind flexible Polyurethanlacke mit höherer Härtungsgeschwindigkeit und ausgezeichneter Hitzefestigkeit und Dehnung. Beispiele für flexible Polyurethanlacke, die den obigen Anforderungen entsprechen, sind Lacke, die überwiegend aus einem Reaktionsprodukt aus äquivalenten Mengen (a) ^feines düi?eh Copolymerisation eines Hydroxyalkylmethacrylats mit einem Polykondensationsprodukt eines aliphatischen Glycols mit einer aliphatischen Dicarbonsäure hergestellten Polyesterpolyols mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 250 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts
M von etwa .1000 bis 4000 und (b) eines Polyisocyanats mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen bestehen.
Beispiele für entsprechende aliphatische Glycole sind etwa geradkettige Glycole wie Äthylenglycol, 1.2-Propylenglycol, 1.3-Butylenglycol und 1.6-Hexandiol.
Beispiele für aliphatische Dicarbonsäuren sind andererseits etwa Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und Pimelinsäure.
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Diese Glycole und Dicarbonsäuren werden in üblicher Weise zu den entsprechenden Polykondensationsprodukten, dh Polyestern, miteinander umgesetzt. Beispiele für mit den Polykondensationsprodukten copolymerisierbare Hydroxyalky!methacrylate sind etwa 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxybutylmethacrylat udgl. Diese Hydroxyalky!methacrylate können in Form von Gemischen mit Alkylmethacrylaten wie etwa Äthylmethacrylat, Propylmethacrylat und Butylmethacrylat verwendet werden.
Die Copolymerisation des Hydroxyalkylmethacrylats mit dem Polyester (Polykondensationsprodukt) wird in an sich bekannter Weise durchgeführt.
Üblicherweise werden zwei oder mehr der in dieser
Weise erhaltenen Polyesterpolyole zur Einstellung ihrer
und
Hydroxylzahl im Bereich von 100 bis 250/ihres Zahlenmittels des Molekulargewichts zwischen 1000 und 4000 miteinander gemischt.
Beispiele für geeignete Polyisocyanate sind Präpolymere der Hexamethylendiisocyanatreihe, der Xylylendiisocyanatreihe und der Isophorondiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts von 100 bis 2000.
Diese Polyole und Polyisocyanate in Form von Präpolymeren werden in äquimolarem Verhältnis miteinander gemischt und mit einem Verdünnungsmittel verdünnt, so daß der resultierende Lack eine zur Anwendung geeignete Viskosität aufweist, übliche Bestandteile im Handel erhältlicher Verdünnungsmittel, beispielsweise aromatische
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Kohlenwasserstoffe wie Töluol, Ester sowie Äthylacetat und Butylacetät, Ketone wie Aceton, Methylathylketon und Methylisobutylketon sowie etwa Äther wie Tetrahydrofuran können ebenfalls erfindungsgemäß als Verdünnungsmittel eingesetzt werden.
Beim Aufbringen des flexiblen Polyurethanlacks als Grundbeschichtung auf das Substrat sind die PoIyolkomponente und die Polyisocyanatkomponente' noch nicht vollständig miteinander umgesetzt und liegen noch als solche vor. Wenn der mit dem flexiblen Polyurethanlack als Grundbeschichtung beschichtete Formkörper in einer Trockenkammer erhitzt wird, werden die Reaktanten unter Bildung der flexiblen polyurethan-Grundbeschichtung umgesetzt. Zur Vereinfachung wird jedoch der Lack vor der Härtung kurz als Polyurethanlack bezeichnet.
Das zur Metallisierung der Formkörper bei der Sputteringbehandlung verwendete Metall sollte vorzugsweise gute Verformbarkeit und Duktilität aufweisen. Darüber hinaus sollte das Metall ausgezeichnete Wetterfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit besitzen. Beispiele für derartige Metalle sind reine Metalle wi e Kupfer, Silber, Nickel und Chrom sowie Legierungen wie rostfreier Stahl und Nickel-Chrom. Zinn, Aluminium und ähnliche Metalle weisen zwar ausgezeichnete Verformbarkeit und Duktilität auf, sind jedoch aufgrund ihrer nur sehr geringen Wetterbeständigkeit sowie ihrer Korrosionsanfälligkeit gegenüber Chemikalien zur Verwendung im Freien nicht günstig.
Der als Oberflächenbeschichtung zum Schutz des Metallfilms verwendete flexible Polyurethanlack sollte transparent sein und ausgezeichnete Dehnung und Haftung
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ara Metallfilm aufweisen. Darüber hinaus soll der Lack hohe Wetterfestigkeit, hohe Abriebfestigkeit sowie hohe Wärme- und Warmwasserbeständigkeit besitzen. Beispiele für derartige flexible Polyurethanlacke, die den obigen Anforderungen genügen, sind Lacke, die überwiegend aus einem Reaktionsprodukt aus äquivalenten Mengen eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 20 bis 200 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 1000 bis 4000 und einem nicht vergilbenden PoIyisocyanat mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen bestehen.
Das Acrylpolyol leitet sich von Hydroxyalkylmethacrylaten allein oder entsprechenden Gemischen mit Alkylmethacrylaten ab. Bevorzugte Beispiele für solche Methacrylate sind Methylmethacrylat, Äthylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat, 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 2-Hydroxypropylmethacrylat, 2-Hydroxybutylmethacrylat udgl. Diese Methacrylate werden zur Erzielung der oben definierten Hydroxylzahl und des entsprechenden Zahlenmittels des Molekulargewichts sowie zur Einstellung einer Dehnung (als Oberflächenbeschichtung) von 20 bis 150 % partiell polymerisiert oder copolymerisiert.
Beispiele für nicht vergilbende Polyisocyanate sind Präpolymere der Hexamethylendiisocyanatreihe, der Tetramethylendiisocyanatreihe, der Phenylendiisocyanatreihe sowie der Tolylendiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts
M von etwa 100 bis 2000.
η
Diese Acrylpolyole und Polyisocyanate werden in äquimolarem Mengenverhältnis gemischt und mit einem Verdünnungsmittel in der Weise verdünnt, daß der resultieren-
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de Lack eine zur Anwendung geeignete Viskosität aufweist. Verschiedene als Verdünnungsmittel zur Herstellung der für die Grundbeschichtung herangezogenen Lacke verwendete organische Lösungsmittel können auch für die für die Oberflächenbeschichtung herangezogenen Lacke verwendet werden.
Erforderlichenfalls können Stabilisatoren, Färbemittel, Härtungsbeschleuniger und andere Additive in die flexiblen Polyurethanlacke für die Grundbeschichtung und/oder die Oberflächenbeschichtung eingebracht werden, solange sie nicht stören bzw zu unerwünschten Eigenschaften führen.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der flexible Polyurethanlack als Grundbeschichtung im ersten Behandlungsschritt auf die Oberfläche des Formkörpers aus dem thermoplastischen Polyurethan oder dem Polyblend aus dem thermoplastischen Polyurethan und dem ABS-Harz aufgebracht. Der Auftrag des flexiblen Polyurethanlacks auf das Substrat wird in an sich bekannter Weise vorgenommen, beispielsweise durch Aufsprühen etwa mit einer Spritzpistole oder durch Eintauchen der Formkörper in den Lack.
Pie auf die Oberfläche des Substrats aufgebrachte Grundbeschichtung wird durch Anblasen mit Heißluft oder Einbringen der beschichteten Formkörper in eine Trockenkammer bei erhöhter Temperatur getrocknet, wobei die im Lack enthaltenen Lösungsmittel verdampfen und der Lack unter Bildung eines völlig mit dem Substrat verbundenen Grundbeschichtungsfilms gehärtet wird. Die Dicke der Grundbeschichtung wird auf etwa 5 bis 30 ,um eingestellt, um eine ausreichende Haftung sowohl am Substrat als auch
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gegenüber dem Metallfilm sicherzustellen.
Beim zweiten Behandlungsschritt der Metallisierung wird das Metall bzw die Legierung durch Sputtern auf die Grundbeschichtung aufgebracht. Beim Sputtern wird das Metall bzw die Legierung in Form ionisierter Partikel auf der Grundbeschichtung des Formkörpers unter vermin-
ab
dertem Druck bzw im VakuumCgelagert. Im Hinblick auf die Ähnlichkeit der Mechanismen werden die sog Ionenplattierung und die Metallbedampfung oft unter dem Begriff 'Sputtering' in dessen weiterem Sinn verstanden. Unter dem Begriff 'Sputtering1 bzw 'Sputtern' wird entsprechend hier allgemein die sog Trockenplattierung durch Vakuumabscheidung und die Ionenplattierung neben der eigentlichen Bedeutung des Begriffs Sputtern verstanden.
Die Dicke des Metallfilms ist allgemein auf den Bereich von 150 bis 500 8 beschränkt. Wenn die Dicke des Metallfilms unter 150 S beträgt, deckt der Metallfilm nicht mehr ausreichend, so daß das Substrat durch den Metallfilm hindurchscheint. Wenn die Dicke des Metallfilms andererseits über 500 S liegt, besteht das Risiko des Auftretens von Rissen im Metallfilm bei Deformationsbeanspruchung des Formkörpers.
Bei der dritten Behandlungsstufe des Schutzüberzugs über den Metallfilm wird der flexible Polyurethanlack als Oberflächenbeschichtung auf den Metallfilm in gleicher Weise wie bei der Grundbeschichtung aufgebracht, beispielsweise durch Aufsprühen oder Eintauchen. Die Oberflächenbeschichtung wird anschließend in ähnlicher Weise wie bei der Grundbeschichtung, beispielsweise durch Anblasen mit Heißluft, einer Trocknungsbehandlung
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unterzogen, wobei die im Lack enthaltenen Lösungsmittel verdampft werden und die darin enthaltenen reaktiven - Komponenten Acrylpolyol. und Polyisopyanat unter Bildung einer als Schutzfilm dienenden Polyurethan-Oberflächenbeschichtung miteinander umgesetzt werden.. -
Die Menge des aufgebrachten Lacks wird, in geeigneter Weiseso eingestellt, daß die Dicke der getrockneten Lackschicht im Bereich von 5 bis 30 ,,um und vorzugsweise 10 bis 2,0 /Um liegt. -... . : :.
Die erfindungsgemäßen flexiblen, glänzend metallisierten Kunstharzformkörper weisen, einen dauerhaften .brilliant.en Metal Iglanz und hohe Wetter festigkeit, Abriebfestigkeit, Hitzebeständigkeit und Warmwasserbeständigkeit auf . Die erfindungsgemäßen Formkörper zeichnen sich demgemäß durch ihre hohe Flexibilität, ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen sowie ihren hohen Dekorationseffekt aufgrund-des Metall-.glanz.es aus. Die erfindungsgemäßen .Produkte eignen sich daher insbesondere als hochbeanspruchte Teile für Kraftfahrzeuge. Aufgrund ihrer Flexibilität und ihrer Weichheit eignen sich die erfindungsgemäßen Formkörper insbesondere für herausstehende Teile von Kraftfahrzeugen :_im:Hinblick auf die diesbezüglich verschärften Sicher- -heitsbestimmungen,. Neben diesen Anwendungen, eignen sich diel jsrfindungsgemäßenFormkörper ferner auch für.. Dekorations—.,bzw .Cri'namental.e Zwecke zur. Verwendung in geschlos-. senen Räiamen. sowie im Freien sowie etwa, als staßdämpfende Materialien. ;■:: :.--■' -.. ..:·-. :- ·~ :-■'". ·..._.----- Die glänzende Metalloberfläche der erfindungsgemäßen F.ormkörper zeigt auch dann, keine Riss© oder Streifen, wenn die Formkörper deformiert werden; ferner bilden sich
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kaum Flecken oder weiße Stellen, die in der Hauptsache durch Abbau der als Schutzschicht dienenden Oberflächenschicht durch schädliche Umgebungseinflüsse wie Hitze, Feuchtigkeit und Chemikalien hervorgerufen werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Vergleichsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
Eine Luftschlitzplatte (60 mm breit, 300 mm lang) als Kraftfahrzeugkarosserieteil wurde unter Verwendung eines flexiblen Harzes (Pandex PC-740, Dainihon Ink Chem. Go., Ltd., Japan) hergestellt, das ein Gemisch (Polyblend) eines thermoplastischen Polyurethans mit einem ABS-Harz darstellt. Die Oberfläche der rechteckigen Luftschlitzplatte wurde mit isopropanolgetränkter GaZe abgewischt und bei Raumtemperatur gut getrocknet. Dann wurde ein Lack, der durch Mischen von (a) einem durch Copolymerisation von 2-Hydroxybutylmethacrylat mit einem Polykondensationsprodukt von Äthylenglycol und Adipinsäure hergestellten Polyesterpolyol-Präpolymer mit einer Hydroxylzahl von 200 mit (b.) einem Isocyanat der Hexamethylendiisocyanatreihe mit 12 Gew.-% NCO-Gruppen im Mischungsverhältnis 4:5, Zugabe eines Gemischs gleicher Gewichtsmengen Toluol, Xylol, Äthylacetat, Methyläthylketon, Methylisobutylketon und Cellosolveacetat als Verdünnungsmittel zu dem Gemisch und Einstellung der Viskosität des resultierenden Lacks (auf etwa 18 s im Fordbecher Nr. 4) hergestellt worden war, als Grundbeschichtung auf die Oberfläche der rechteckigen Luftschlitzplatte mit einer Sprühpistole aufge-
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. 23 . 30A9034
sprüht, bis der Beschichtungsfilm eine Dicke von etwa 15 ,um besaß; der Film wurde anschließend getrocknet und 120 min in einer Heißluft-Trockenkammer bei 80 0C gehärtet.
Anschließend wurde ein Metallfilm von 200 8 Dicke aus Nickel-Chrom-Legierung (49 % Ni und 22 % Cr) auf die Oberfläche der rechteckigen Luftschlitzplatte durch Sputtern mit einer Sputtervorrichtung (direct current dipolar magnetron sputtering device) unter folgenden Sputterbedingungen aufgebracht:
— 5 Vakuum: 6,7 mPa (5«10 Torr)
Argondruck:
Entladungsleistung: Entladungsdauer:
Ein durch Mischen eines Polyols mit einer Hydroxylzahl von 50, das überwiegend aus Butylmethacrylat und 2-Hydroxybutylmethacrylat bestand, mit Hexamethylendiisocyanat mit 13 Gew.-% NCO-Gruppen (Sumidur, Sumitomo-Bayer Urethane Ind., Co., Ltd., Japan) im Mischungsverhältnis 5:3, Zusatz eines Verdünners aus einem Gemisch gleicher Gewichtsmengen Methylethylketon, Äthylacetat, Toluol und Cellosolveacetat zu dem Gemisch und Einstellung der Viskosität des resultierenden Lacks (auf 18s im Fordbecher Nr. 4) hergestellter Lack wurde als Oberflächenbeschichtung auf den Metallfilm mit einer Sprühpistole aufgesprüht, bis die Dicke der Oberflächenbeschichtung etwa 10 ,um betrug, anschließend getrocknet und 60 min in einer Heißluft-Trockenkammer bei 70 C gehärtet.
53 mPa (4 •ΙΟ"4 Torr)
50 kW
40 S
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An dem resultierenden flexiblen, glänzend metallisierten Formkörper wurden zahlreiche Eigenschaftstests durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 1 angeführt sind.
Beispiel 2
Ein Grundformkörper aus einem flexiblen Harz wurde oberflächlich in gleicher Weise wie in Beispiel 1 mit einer Grundbeschichtung versehen und anschließend unter den gleichen Sputterbedingungen wie in Beispiel 1 mit einem Metallfilm von 200 8 Dicke aus rostfreiem Stahl (SÜS 310S) durch Sputtern beschichtet, worauf schließlich die gleiche Oberflächenbeschichtung wie in Beispiel 1 aufgebracht wurde.
An dem erhaltenen flexiblen, glänzend metallisierten Formkörper wurden verschiedene Eigenschaftstests durchgeführt, deren Ergebnisse in Tabelle 1 angeführt sind.
Vergleichsbeispiel 1
In ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Luftschlitzplatte als Kraftfahrzeugteil unter Verwendung eines ABS-Harzes hergestellt.Die Oberfläche der rechteckigen Luftschlitzplatte wurde mit isopropanolgetränkter Gaze abgewischt und bei Raumtemperatur gut getrocknet. Die Oberfläche der Luftschlitzplatte wurde anschließend mit einem Polyurethanlack als Grundbeschich-
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tung beschichtet, die danach getrocknet und ausgehärtet wurde.
Anschließend wurde auf der Oberfläche der rechteckigen Luftschlitzplatte unter Verwendung der gleichen Sputtervorrichtung wie in Beispiel 1 ein Metallfilm von 500 £ Dicke aus Nickel-Chrom-Legierung (49 % Ni und 22 % Cr) unter folgenden Sputterbedingungen aufgebracht:
Vakuum: Argondruck: Entladungsleistung: Entladungsdauer:
6,7 mPa (5. 10 -5 Torr)
53 mPa (4· 10 -4 Torr)
Lg: 50 kW
100 S.
Danach wurde ein Polyurethanlack als Oberflächenbeschichtung auf den Metallfilm aufgebracht und zur Härtung getrocknet. .
An dem erhaltenen flexiblen, glänzend metallisierten Formkörper wurden verschiedene Eigenschaftstests durchgeführt, deren Ergebnis in Tabelle 1 angeführt ist.
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Tabelle 1 Beisj
1		 piele
2		 Vergleichs
beispiel
95 95 -
Untersuchte
Eigenschaft		 Testbedingungen unver
ändert		 unver
ändert		 unver
ändert
Härte Härtetester (JIS A) Il Il Il
Hitzebe
ständigkeit		 450 h im Wärme
schrank bei kon
stant 80 0C		 Il Il Il
Feuchtig
keitsbe
ständigkeit		 450 h im Wärme
schrank bei kon
stant 50 C und
100 % Feuchte		 Il Il Il
Warmwasser
festigkeit		 450 h in entioni
siertem Wasser bei
40 0C		 Il Il Il
thermische
Schockbe
ständigkeit		 Zyklus von 80 0C,
-40 C und 50 C
bei 100 % Feuchte,
fünfmal wieder
holt		 Il Il It
Wetterfestig
keit		 1000 h im Bewitje-
rungs-üestgerät		 Il Il Il
Abriebfestig
keit		 Ford-Abriebtest
(Belastung:
700 g), 150.000
Zyklen
Biegefestig
keit		 Biegetest 40 0,
180 °
* Sunshine-Weather-O-Meter
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Wie aus den Ergebnissen der Tabelle 1 hervorgeht, besitzen die erfindungsgemäßen flexiblen, metallisch glänzenden Kunstharzformkörper ausgezeichnete Eigenschaften, die denen glänzend metallisierter Kunststofformkörper aus steifen Harzen wie ABS-Harzen zumindest äquivalent sind. Hinzu kommt, daß die erfin*- dungsgemäßen Formkörper so flexibel sind, daß sie mit der Hand leicht verformt werden können, ohne daß es hierbei zur Ausbildung von Rissen auf dem glänzenden Metallfilm kommt. Die erfindungsgemäßen Formkörper sind infolgedessen starren herkömmlichen Formkörpern mit Metallglanz, bei denen sich bei Deformation leicht Risse auf der glänzenden Oberfläche bilden, klar überlegen .
Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaften Angaben beschränkt, die die Erfindung lediglich erläutern, sondern umfaßt auch zahlreiche Weiterbildungen im Rahmen des Erfindungskonzepts.
Die Erfindung betrifft zusammengefaßt flexible, glänzend metallisierte Kunstharz-Formkörper aus thermoplastischen Polyurethanen oder Gemischen thermoplastischer Polyurethane mit thermoplastischen Kunstharzen, deren Oberfläche mit einem flexiblen polyurethanlack als Grundbeschichtung, einem aufgesputterten Metallfilm und einem flexiblen Polyurethanlack als OberfIachenbeschichtung versehen ist.
Die erfindungsgemäßen flexiblen, glänzend metallisierten Kunstharzformkörper werden durch Aufbringen eines flexiblen Polyurethanlacks als Grundbeschichtung auf den Grundformkörper aus dem thermoplastischen Polyurethan
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oder dem Gemisch eines thermoplastischen Polyurethans mit einem thermoplastischen Kunstharz, Aufbringen eines Metallfilms durch Sputtern auf die Grundbeschichtung nach der Härtung und anschließendes Aufbringen eines flexiblen Polyurethanlacks als Oberflächenbeschichtung auf den Metallfilm hergestellt.'
Die erfindungsgemäßen flexiblen, glänzend metallisierten Kunststofformkörper besitzen brillianten Metallglanz und hohe Wetterfestigkeit, Abriebfestigkeit, Hitzefestigkeit und Warmwasserbeständigkeit und zeigen auch bei Verformung keine Rißbildung im Metallfilm. Die erfindungsgemäßen Kunststofformkörper eignen sich dementsprechend insbesondere für vorstehende Zierteile insbesondere von Kraftfahrzeugen.
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Claims (26)

A ns p r ü c h e
1.)Flexible, glänzend metallisierte Kunststofformkörper,
gekennzeichnet d u r c h- folgenden-Aufbau:
- einen Grundformkörper aus einem unter den thermoplastischen Polyurethanen und Gemischen von thermoplastischen Polyurethanen mit thermoplastischen synthetischen Harzen ausgewählten thermoplastischen Kunstharz ,
- eine auf seiner Oberfläche aufgebrachte Grundbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethan,
- eine darauf durch Sputtern aufgebrachte Metallschicht und
- eine auf dieser aufgebrachte Oberflächenbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethan.
2. Kunststofformkörper nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch einen Grundformkörpej: aus einem Gemisch (Polyblend) aus einem thermoplastischen Polyurethan und einem ABS-Harz.
3. Kunststofformkörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Grundbeschichtung aus einem
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ORIGINAL INSPECTED
flexiblen Polyurethanlack, der überwiegend aus einem Reaktionsprodukt
aus äquivalenten Mengen
(a) eines durch Copolymerisation eines Hydroxyalkylmethacrylats mit einem Polykondensationsprodukt eines aliphatischen Glycols mit einer aliphatischen Dicarbonsäure hergestellten Polyesterpolyols mit einer Hydroxylzahl von 100 - 250 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 1000 - 4000
und
(b) eines Polyisocyanats mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen
besteht.
4. Kunststofformkörper nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Grundbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethanlack mit einer Polyesterpolyolkomponente auf der Basis eines geradkettigen Glycols.
5. Kunststofformkörper nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Grundbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethanlack mit einer Polyesterpolyolkomponente auf der Basis von Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und/oder Pimelinsäure als aliphatischen Dicarbonsäuren.
6. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Grundbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethanlack mit einem.Präpolymer der Hexamethylendiisocyanatreihe, der Xylylendiisocyanatreihe und/oder der Isophorondiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-
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«www. mSPECTED
Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von 100 bis 2000 als Polyisocyanatkomponente.
7. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Film aus rostfreiem Stahl oder aus Nickel-Chrom als Metallschicht.
8. Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Oberflächenbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethanlack, der überwiegend aus einem Reaktionsprodukt aus äquivalenten Mengen eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 20 bis 200 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 1000 bis 4000 und eines nicht vergilbenden PoIyisocyanats mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen besteht.
9. Kunststofformkörper nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Oberflächenbeschichtung aus einem flexiblen Polyurethanlack mit Hydroxyalkylmethacrylaten bzw Gemischen von Hydroxyalkylmethacrylaten mit Alkylmethacrylaten als Acrylpolyolkomponente.
10. Kunststofformkörper nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch ein Präpolymer der Hexamethylendiisocyanatreihe, der Tetramethylendiisocyanatreihe, der Phenylendiisocyanatreihe und der Tolylendiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 100 bis 2000 als nicht vergilbender Polyisocyanatkomponente.
11. Verfahren zur Herstellung der flexiblen, glänzend metallisierten Kunststofformkörpernach einem der Ansprüche 1 bis 10,
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gekennzeichnet durch
- Aufbringen eines flexiblen Polyurethanlacks als Grundbeschichtung auf einen Grundformkörper aus einem unter den thermoplastischen Polyurethanen und Gemischen von thermoplastischen Polyurethanen mit thermoplastischen synthetischen Harzen ausgewählten thermoplastischen Kunstharz,
- Aufbringen einer Metallschicht durch Sputtern auf die Grundbeschichtung nach ihrer Härtung
und
- Aufbringen eines flexiblen Polyurethanlacks als Oberflächenbeschichtung auf die Metallschicht.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Gemisch eines thermoplastischen Polyurethans mit einem thermoplastischen synthetischen Harz Gemische (Polyblends) thermoplastischer Polyurethane mit ABS-Harzen verwendet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein flexibler Polyurethanlack als Grundbeschichtung verwendet wird, der überwiegend aus einem Reaktionsprodukt aus äquivalenten Mengen
(a) eines durch Copolymerisation eines Hydroxyalkylmethacrylats mit einem Polykondensationsprodukt eines aliphatischen Glycols mit einer aliphatischen Dicarbonsäure hergestellten Polyesterpolyols mit einer Hydroxylzahl von 100 bis 250 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 1000 - 4000
und
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(b) eines Polyisocyanats mit 5 bis 20 Gew.-% NCÖ-Gruppen
besteht.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grundbeschichtung ein flexibler Polyurethanlack mit einer Polyesterpolyolkomponente auf der Basis eines geradkettigen Glycols verwendet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grundbeschichtung ein flexibler Polyurethanlack mit einer Polyesterpolyolkomponente auf der Basis von Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure und/oder Pimelinsäure als aliphatischen Dicarbon-
. . säuren verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grundbeschichtung ein flexibles Polyurethan mit einem Präpolymer der Hexa-
. . .. methylendiisocyanatreihe, der Xylylendiisocyanatreihe
, . und/oder der Isophorondiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von 100 bis 2000 als Polyisocyanatkomponente verwendet 'wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Film aus rostfreiem Stahl oder ein Film aus Nickel-Chrom aufgesputtert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche TT bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Oberflächenbeschichtung ein flexibler Polyurethanlack verwendet wird, der über-
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wiegend aus einem Reaktionsprodukt aus äquivalenten Mengen eines Acrylpolyols mit einer Hydroxylzahl von 20 bis 200 und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 1000 bis 4000 und eines nicht vergilbenden Pdlyisocyanats mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen besteht.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für die Oberflächenbeschichtung ein flexibler Polyurethanlack mit einem von den Hydroxyalkylmethacrylaten allein oder im Gemisch mit Alkylmethacrylaben abgeleiteten Acrylpolyol als Polyolkomponente verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß für die Oberflächenbeschichtung ein flexibler Polyurethanlack mit einem Präpolymer der Hexamethylendiisocyanatreihe, der Tetramethylendiisocyanatreihe, der Phenylendiisocyanatreihe und/oder der Tolylendiisocyanatreihe mit 5 bis 20 Gew.-% NCO-Gruppen und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts M von etwa 100 bis 2000 als nicht vergilbend^ Polyisocyanatkomponente verwendet wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die flexiblen Polyurethanlacke für die Grundbeschichtung und die Oberflächenbeschichtung aufgesprüht werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundbeschichtung in einer Schichtdicke von etwa 5 bis 30 /um aufgebracht wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht in einer Dicke von
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150 bis 500 §. aufgesplittert wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung in einer Schichtdicke von 5 bis 30 /um aufgebracht wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung und die Härtung der flexiblen Polyurethanlacke der Grundbeschichtung sowie der Oberflächenbeschichtung mit Heißluft vorgenommen werden*
26. Verwendung der flexiblen, glänzend metallisierten Kunststofformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für Außenteile von Kraftfahrzeugen.
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