DE2532207C3 - Herstellen von Überzügen auf Oberflächen aus Polycarbonat-Kunststoffen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Lackieren von Polycarbonat-Oberflächen durch Aufbringen und Härten bestimmter Überzugsmittel, die gleichzeitig die Eigenschaft haben, ein Tempern des Überzuges bei höherer Temperatur und ein Verformen des Überzuges zusammen mit dem Polycarbonat-Kunststoff bei höherer Temperatur und unter Druck zu ermöglichen.

Polycarbonate sind bekanntlich thermoplastische Bisphenol-Polyester der Kohlensäure, die einen hohen Schmelzbereich haben. Sie werden großtechnisch hergestellt. Wegen ihrer gunstigen Eigenschaften verwendet man diese thermoplastischen Kunststoffe häufig für Innenauskleidungen von Flugzeugen oder anderen Räumen. Hierbei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß Polycarbonat-Werkstücke der Raumform genau angepaßt werden können, weil sie in der Wärme verformbar sind. Um gefärbte Polycarbonate zu erhalten, wurden diese bisher in der Regel in der Schmelze eingefärbt. Solche eingefärbten Partien können bei späteren Neufertigungen farblich nicht identisch erhalten werden, so daß bei Anbau von Ausstattungsteilen trotz gleicher Farbe Farbtonunterschiede auftreten, die sehr störend wirken. Es hat sich ferner gezeigt, daß eingefärbte Polycarbonate sich im Laufe der Zeit verändern, was eine Folge bestimmter Pigmente ist.

Deshalb ist es in vielen Fällen erwünscht und notwendig, Oberflächen von Polycarbonat-Kunststoffen zu lackieren. So ist es aus der DE-OS 1694273 bekannt, Überzüge auf Polycarbonat-Fonnkörpern aus Lacken auf Polyacrylatharzbasis herzustellen. In der DE-OS 2 317 874 wird ferner vorgeschlagen, Polycarbonat-Oberflächen zu beschichten aus einem Uberzugsmittel, das aus drei Komponenten hergestellt wird, von denen die eine Komponente ein Polyester sein kann und eine andere Komponente ein Acrylatharz ist. Überzüge der bekannten Art sind zwar kratzfest und lösungsmittelbeständig, eine Lackierung muß aber bei einer nachfolgenden Wänneverformung den Verformungsprozeß mitmachen, ohne daß sie sich von der Oberfläche ablöst.

Aufgabe der Erfindung war es demnach, ein Verfahren zum Lackieren von Polycarbonat-Oberflächen

zu finden, das gestattet, daß die erhaltenen Überzüge genauso zäh elastisch verformbar wie das thermoplastische Polycarbonat sind und die außerdem auch nach dem Verformen hervorragende Haftfestigkeit auf dem Polycarbonat besitzen, ohne zur Rißbildung zu neigen und ohne nach längerer Zeit zersetzend auf die PoIycarbonat-Oberfläche einzuwirken.

Die Aufgabe wurde unter Ausschaltung der bekannten Nachteile überraschenderweise gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Überragen auf

r> Oberflächen aus Polycarbonat-Kunststoffen durch Aufbringen und Härten von Überzugsmitteln, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Überzugsmasse, deren fumbildende Kunstharze aus einem Gemisch aus

w a) 30 bis 40 Gewichtsteilen eines mit gesättigten, niedermolekularen Fettsäuren modifizierten Polyesters aus Polycarbonsäuren und Polyalkoholen,

b) 10 bis 20 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisates aus 60 bis 80 Gew.% Butylacrylat und 40 bis 20 Gew.% Vinylisobutyläther,

c) 40 bis 60 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisates aus 90 bis 95 Gew.% Vinylchlorid, 1 bis 3 Gew.% Vinylacetat und dem Rest Vinylalkohol

so mit freien Hydroxylgruppen

bestehen, aufbringt und bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls unter Wärmezufuhr härtet.

Es war überraschend und nicht vorherzusehen, daß diese Kunstharzmischung in dem flüssigen Überzugsmittel zu Überzügen auf Polycarbonat-Oberflächen führt, die mit dem Polycarbonat-Kunststoff einen außerordentlich gut haftenden elastischen Überzug bilden. Es war überraschend, daß ein derartiger Überzug zusammen mit dem Polycarbonat bei 100° C 2 Stunden lang getempert werden kann und daß er anschließend ebenfalls zusammen mit dem Polycarbonat bei Temperaturen bis zu 230° C und Drücken bis zu 10 kg/cm² verformt werden kann. Nach dem Verformen ist die Verbindung zwischen Lacküberzug und PoIy-

hs carbonatharz genauso innig wie vor dem Tempern. An keiner Stelle der Lackierung haben sich die gefürchteten feinen Haarrisse gezeigt.

Es war besonders überraschend und nicht vorher-

zusehen, daß gerade diese Mischung aus drei verschiedenen Kunstharzen in bezug auf die thermoplastischen Eigenschaften der Polycarbonate eine derartig weitgehende Anpassungsmöglichkeit hervorbrachte. Andere Mischungen der gleichen Harze mit anderen Gewichtsmengen der einzelnen Komponenten oder auch andere Kunstharze erbrachten in keinem Falle das hervorragende Ergebnis dieser erfindungsgemäßen Mischung.

Die erfindungsgemäße Kunstharzmischung aus den drei Komponenten ist in vielen Lösungsmitteln löslich. Für die Verwendung als Lack für Polycarbonat-Oberf lachen wird aber ein Lösungsmittelgemisch bevoizugt vorgeschlagen, das ans vorwiegend Glykoläther und aliphatischen Kohlenwasserstoffen (Benzin) im Verhältnis 2 : 1 bis 1: 2 besteht. Dieses Lösungsmittelgemisch ist indifferent für Polycarbonat und löst dieses nicht an bzw. es bewirkt kein Quellen des Polycarbonats.

Die eine Komponente besteht aus 30 bis 40 Gewichtsteilen eines mit gesättigten, niedermolekularen Fettsäuren modifizierten Polyesterharzes aus Polycarbonsäuren und Polyalkoholen.

Solche Harze sind handelsübliche Alkydharze, auf die kein Schutz begehrt wird. Als Polyalkohole werden vor allem Glycerin, Pentaerythrit, Trimethylolpropan, aber darüber hinaus noch zahlreiche andere Verbindungen angewandt. Als Polycarbonsäure wird in erster Linie Phthalsäure oder ihr Anhydrid benutzt. Es können aber auch Isophthalsäure und Terephthalsäure, Maleinsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure sowie deren Derivate, ferner Zitronensäure, Aconitsäure und viele ähnliche Verbindungen benutzt werden. Die Alkydharze sind modifiziert durch den Einbau von gesättigten Fettsäuren wie z. B. den Vorlauf-Fettsäuren der Kokosnußöl-Fettsäure oder der Erdnußöl-Fettsäure. Als Modifizierungsmittel können aber auch aliphatische Fettsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen verwendet werden. Die geeigneten Alkydharze haben einen Hydroxyigehalt von ca. S %, eine Säurezahl von weniger als IS. Die Viskosität bei 20° C nach DIN 53211, gemessen als 50%ige Lösung in Xylol, liegt zwischen 130 und 190 mPa s.

Die zweite Komponente ist ein Mischpolymerisat aus 60 bis 80 Gewichtsprozent Butylacrylat und 40 bis 20 Gewichtsprozent Vinylisobutyläther. Auch solche Produkte sind handelsüblich.

Als dritte Komponente werden 40 bis 60 Gewichtsteile eines Copolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat vorgeschlagen. Geeignete Copolymerisate enthalten zwichen 90 und 95% Vinylchlorid und 1 bis 3% Vinylacetat. Der Rest entfällt auf Vinylalkohol. Diese Copolymerisate sind ebenfalls handelsüblich.

Die Verarbeitung der Kunstharze zum Überzugsmittel erfolgt in bekannter üblicher Weise durch Lösen der Harze in organischen Lösungsmitteln. Bevorzugt wird ein Lösungsmittelgemisch aus Glykoläther und aliphatischen Kohlenwasserstoffen (Benzin) im Verhältnis 2 : 1 bis 1 : 2 verwendet. Geeignete Glykoläther sind beispielsweise Äthylenglykol-monomethyläther, Äthylenglykol-mono-äthyläther und Äthylenglykol-mono-butyläther.

Das Aufbringen des Überzugsmittels erfolgt mittels der in der Lackindustrie bekannten Verfahren durch z. B. Gießen, Spritzen, Tauchen. Die Viskosität des flüssigen Überzugsmittels richtet sich nach dem angewandten Auftragsverfahren.

Die flüssigen Überzugsmittel können farbgebende Mittel, wie z. B. Pigmente, Füllstoffe und die in der Lackindustrie üblichen Zusatzmittel, wie z. B. Verlaufmittel, Thixotropierungsmittel, Antischaummittel, Antiabsetzmittel usw. enthalten.

Die Schichtdicken des Überzuges hängen ab von der Art der Verformung. Sie betragen in der Regel zwischen 5 und 100 um. Die Härtung der Überzüge erfolgt bei Raumtemperatur, gegebenenfalls auch un-

ter Zufuhr von Wärme. In der Regel ist ein Überzug nach 8 Stunden durchgehärtet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das mit dem thermoplastischen Kunststoffüberzug überzogene Polycarbonat-Werkstück 2 Stunden bei 100° C getempert und dann bei Temperaturen bis 230° C unter Drücken bis zu 10 kg/cm" verformt. Vorteilhaft ist es, vor dem Tempern und Verformen auf der Lackoberfläche mit Hilfe eines Siebdruckes auf Alkydharzbasis Muster zu erzeugen, die nach der Warmverformung dem Werkstück eine besonders attraktive Oberfläche verleihen.

Es war überraschend und nicht vorherzusehen, daß nur bei Anwendung eines Überzugsmittels mit der erfindungsgemäßen Kunstharzmischung diese dauerhafte Lackierung von Polycarbonat-Oberflächen hergestellt werden kann. Bei Verwendung anderer Kunstharzkombinationen treten Risse, Sprünge und Ablösungen des Überzuges auf, so daß eine Verfor-

JO mung mit der aufgebrachten Lackschicht bisher nicht vorgenommen werden konnte.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß auf die getemperte und verformte Lackoberfläche eine wei-

tere Schicht aus einem Zweikomponenten-Polyurethanlack als Strukturlack aufgebracht wird. Dieser Lacküberzug kann dem Werkstück verschiedenartiges Aussehen verleihen. Besonders vorgezogen wird ein Tupfeffektmuster. Für diesen Deckanstrich kann man

■»ο jeden üblichen Zweikomponentenlack verwenden, der mit Polyisocyanaten härtbar ist und der zusätzlich Polytetrafluoräthylen enthält.

Die Erfindungsoll an Hand des nachfolgenden Beispieles erläutert werden, ohne sie einzuschränken.

Prozente sind Gewichtsprozente, Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel

Eine 1 cm dicke Tafel aus durchsichtigem Polycarbonatharz wird durch Spritzauftrag mit folgendem Überzugsmittel beschichtet:

10,0 Teile eines mit gesättigten, niedermolekularen Fettsäuren modifizierten Polyester (75%ige Lösung in Xylol), Hydroxylgehalt: 5%, Säurezahl: kleiner als 15, Visko

sität bei 20° C nach DIN 53211: 130 bis 190 mPa s.

6,0 Teile einer 50%igen Lösung eines Mischpolymerisates aus 75 Gewichtsprozent Butylacrylat und 25 Gewichtsprozent Vinylisobutyläther in Äthylenacetat,
2,0 Teile eines epoxidierten Öles als Epoxidweich-

macher,

2,0 Teile Dioktylphthalat,
15,0 Teile Titandioxid Rutil-Typ,

5,0 Teile Talkum, mit Korngröße bis zu 20 μπι, 60,0 Teile einer 20%igen Lösung eines Mischpolymerisates aus 91 Gewichtsprozent Vinyl-

chlorid und 3 Gewichtsprozent Vinylacetat mit 48 Gewichtsprozent Cl-Gehalt und 2 Gewichtsprozent OH-Gehalt in Methylisobuty !keton.

Dieses Überzugsmittel wird mit einem Gemisch im Verhältnis 1: 1 aus Äthylenglykol-mono-äthyläther und aliphatischen Kohlenwasserstoffen (Benzin) mit einer Siedegrenze zwischen 110° und 130° C auf Spritzviskosität verdünnt. Nach dem Auftragen des Uberzugsmittels wird an der Luft getrocknet. Der Überzug Lsi nach 8 Stunden bei Raumtemperatur durchgetrocknet. Man erhält einen Überzug mit einer Schichtdicke von SO um.

Der Überzug wird danach mit einem Bild mit Hilfe des Siebdrucks bedruckt. Nach dem Trocknen der Siebdruckfarbe wird die beschichtete Polycarbonatplatte 2 Stunden bei 100° C getempert und dann in einer Presse bei einem Druck von 3 kg/cm² bei 230° C so verformt, daß aus der Platte eine Wanne mit einer Tiefe von 5 bis 15 cm geformt wird.

Nach dem Abkühlen wird mit einem Zweikomponentenlack folgender Zusammensetzung ebenfalls im

Sprit ''erfahren überzogen:

40,0 Teile eines verzweigten hydroxylgruppenhaltigen Polyesters mit 2% OH-Gehalt als 50%ige Lösung in Methylglykolacetat,
5,0 Teile Polytetrafluoräthyleik,

6,0 Teile einer 5%igen Paste eines quaternären Ammoniumsalzes des Montmorülonit in Methyläthylketon,
5,0 Teile Kieselsäureaerogel,
ίο 1,5 Teile Zinkoktoat,

30,0 Teile einer 20%igen Lösung in Methylisobutylketon eines Mischpolymerisates aus 91 Gew.% Vinylchlorid und 3 Gew.% Vinylacetat mit 48 Gew.% Cl-Gehalt und is 2 Gew.% OH-Gehalt,

3.5 Teile Methyläthylketon,
8,5 Teile Benzin 80°/110° C.

Vor dem Verarbeiten wird dieses Überzugsmittel

mit 15 Teilen Hexylendiisocyanat versetzt. Nach dem

Härten des Überzuges ist ein Werkstück mit einer

strukturierten Oberfläche in Form eines Tupfeffektes entstanden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Überzügen auf Oberflächen aus Polycarbonat-Kuoststoffen durch Aufbringen und Härten von Überzugsmassen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Überzugsmasse, deren filmbildende Kunstharze aus einem Gemisch aus

a) 30 bis 40 Teilen eines mit gesättigten, niedermolekularen Fettsäuren modifizierten Polyesters aus Polycarbonsäuren und Polyalkoholen,

b) 10 bis 20 Teilen eines Mischpolymerisates aus 60 bis 80 Gew.% Butylacrylat und 40 bis 20 Gew.% Vinylisobutyläther,

c) 40 bis 60 Teilen eines Mischpolymerisats aus 90 bis 95 Gew.% Vinylchlorid und 1 bis 3 Gew.% Vinylacetat, der Rest aus Vinylalkohol,

bestehen, aufbringt und bei Raumtemperatur oder gegebenenfalls unter Wärmezufuhr härtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Überzugsmasse als Lösungsmittel der filmbildenden Kunstharze ein Gemisch aus vorwiegend Glykoläther und aliphatischen Kohlenwasserstoffen im Gewichtsverhältnis von 2 : 1 bis 1 : 2 verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug zusammen mit dem Polycarbonat-Kunststoff zusätzlich 2 Stunden bei 100° C tempert und bei einem Druck bis zu 10 kg/cm² und einer Temperatur bis 230° C verformt und gegebenenfalls als Deckanstrich einen zusätzlichen Überzug aus einem Zweikomponentenpolyurethanlack als Strukturlack aufbringt und härtet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich vor dem Tempern und Verformen auf den Polycarbonat-Überzug mittels Siebdruck ein Mustej aufbringt.