DE60011054T2

DE60011054T2 - Glänzende metallisierte verbundfolie

Info

Publication number: DE60011054T2
Application number: DE60011054T
Authority: DE
Inventors: R. Thomas FIELDS; Don Smith; Quan Song; O. Mark OUTLAW; W. Kenneth DICK
Original assignee: Soliant LLC
Current assignee: Soliant LLC
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2020-03-10
Also published as: US6287672B1; EP1161342A2; CA2365842A1; BR0008918A; DE60011054D1; CA2365842C; KR20020006027A; BR0008918B1; US6565955B2; JP2003500259A; ATE267697T1; US20020048665A1; AU7569400A; US20010051255A1; WO2000073061A3; WO2000073061A2; MXPA01009260A; JP4885363B2; EP1161342B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Glanzfolientechnologie. Insbesondere betrifft die Erfindung eine glänzende metallisierte Verbundfolie, die überlegene Eigenschaften in Bezug auf optische Beschaffenheit und Deformation aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbundfolie eine Schicht aus diskontinuierlichen Indium-Inseln, die auf einer Polyvinylidendifluorid-Acryl-Legierungsfolie abgeschieden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von glänzenden metallisierten Verbundfolien.
Hintergrund der Erfindung
Metallisierte polymere Decküberzüge können zur Ergänzung und sogar zum Ersatz von glänzenden, reflektierenden Metalloberflächenbehandlungen, insbesondere einer Chromplattierung, verwendet werden. Polymere Strukturen mit metallisierten Decküberzügen werden üblicherweise als Ersatzprodukte für Gegenstände, wie Kraftfahrzeug-Kühlergrillvorrichtungen, die das Erscheinungsbild eines verchromten Gegenstands aufweisen sollen, verwendet. Dekorative polymere Komponenten werden mittlerweile in der Kraftfahrzeugindustrie standardmäßig verwendet, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass Kunststoffe relativ flexibel, korrosionsbeständig und kostengünstig sind. Kunststoffteile verringern auch das Kraftfahrzeuggewicht, was das Leistungsvermögen und insbesondere den wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch verbessert.
Zahlreiche Patentschriften befassen sich mit metallisierten Substraten. Beispielsweise beschreibt US-5 035 940 ein rückseitig mit einem Polymeren versehenes Aluminiumsubstrat mit einem wetterbeständigen Polymerüberzug. Gleichermaßen beschreibt US-5 536 539 eine Kraftfahrzeugkomponente, die aus einem geformten Kunststoffgegenstand mit einer dekorativen Oberfläche aus einem Polymerfilm gebildet ist. Diese beiden Patente gehören der Inhaberin des vorliegenden Patents.
Herkömmliche in situ-Verfahren zur Metallisierung von Polymersubstraten bedienen sich häufig einer direkten Metallbeschichtung von geformten Substraten, üblicherweise durch Vakuumabscheidung. Diesbezüglich wurde Indium als bevorzugtes Metall eingeführt, da es im mikroskopischen Maßstab zur Bildung von kleinen, diskreten Abscheidungen oder "Inseln" neigt. Beim Biegen besteht bei diskontinuierlichen Metallschichten die Tendenz, dass sie die angestrebten optischen Eigenschaften besser behalten als kontinuierliche Metallfolien, die eine Tendenz zum Brechen aufweisen. Eine diskrete Metallisierung beschränkt auch die elektrische Leitfähigkeit, die eine unerwünschte Korrosion beschleunigen kann, auf ein Minimum. Beispielsweise betrifft US-4 431 711 (Eisfeller) die Metallisierung von dreidimensionalen Gegenständen mit Indium in einer Art und Weise, bei der die elektrische Leitfähigkeit und damit die Korrosion auf ein Minimum beschränkt werden.
In den meisten Fällen wird die metallisierte Schicht mit einem durchsichtigen Polymerüberzug bedeckt, der die Oberfläche physikalisch und chemisch schützt. Ein derartiger Überzug wird als "klarer Überzug" bezeichnet. Obgleich eine in situ-Metallisierung von geformten polymeren Gegenständen eine wertvolle Technik darstellt, erfordert sie das getrennte Auftragen eines Grundüberzugs, einer Metallisierungsschicht und eines klaren Überzugs. Dabei sind bei jedem Auftragevorgang Trocknungszeiten erforderlich, die zu einer Verlängerung der Verarbeitungszeiten beim Metallisieren von dreidimensionalen Gegenständen führen. Daher kann sich die Abscheidung von Metall direkt auf einem Gegenstand unmittelbar nach der Formgebung des Gegenstands als nachteilig erweisen.
Alternativ bieten metallisierte Verbundfolien (d. h. Klebebänder), die auf polymere Strukturen aufgebracht werden können, häufig Vorteile gegenüber herkömmlichen in situ-Metallisierungstechniken. Beispielsweise können metallisierte Verbundfolien hergestellt, gelagert und in Rollenform transportiert werden. Derartige Laminate erleichtern auch die Anwendung beim Kunden, wobei Beschränkungen nur aufgrund der Wirksamkeit des Klebstoffes bestehen. Außerdem werden bei Verwendung einer metallisierten Verbundfolie Probleme mit der chemischen Verträglichkeit, die bei der in situ-Metallisierung von Gegenständen zwischen dem Metall und dem Polymersubstrat auftreten können, verringert.
Zur Herstellung einer metallisierten Verbundfolie wird typischerweise ein Polymersubstrat mit einem erwünschten Metall beschichtet, und zwar häufig durch Vakuumabscheidung. Anschließend wird ein klarer Polymerüberzug unter Anwendung herkömmlicher Techniken, z. B. durch Gießen oder Rakelauftrag, auf die Metallisierungsschicht aufgebracht. Die Verwendung derartiger metallisierter Verbundfolien ist zwar zweckmäßig, kann aber im Vergleich zu herkömmlichen in situ-Techniken zu einem schlechteren Decküberzug führen. Daher ist es erstrebenswert, einen Decküberzug mit ähnlicher Qualität wie bei einem in situ-Verfahren zu erreichen, wobei aber die Zweckmäßigkeit einer Verbundfolie erhalten bleibt.
Diesbezüglich sind metallisierte Verbundfolien bekannt, die unter Anwendung herkömmlicher Techniken in die gewünschte Gestalt gebracht werden können. Ferner können derartige geformte Laminate mit einem thermoplastischen Polymeren gefüllt werden, um einen festen Gegenstand herzustellen, der einen ähnlichen glänzenden Decküberzug aufweist wie ein Gegenstand, der durch in situ-Verfahren metallisiert worden ist.
Beispielsweise beschreibt US-4 101 698 (Dunning et al.) ein metallisiertes elastomeres Laminat, das bei dreidimensionalen Formen einen reflektierenden Metall-Oberflächendecküberzug ergeben kann. Insbesondere wird die metallisierte Schicht auf eine elastomere Folie in separaten, diskontinuierlichen, planaren Segmenten aufgetragen. US-4 115 619 (Kurfman et al.) beschreibt einen glänzenden, mehrschichtigen Polymerverbundstoff, der durch Metallisieren einer thermoplastischen Polymerschicht mit einem weichen Metall, wie Indium, gebildet wird. Die Metallschicht wird durch herkömmliche Techniken, z. B. durch Vakuumabscheidung, Sputtering oder Lamination, aufgetragen. Die metallisierte Folie kann unter Anwendung herkömmlicher Formgebungsverfahren in die gewünschte Gestalt gebracht werden. US-4 403 004 (Parker et al.) beschreibt eine metallisierte Verbundfolie, die aus einer wärmeverformbaren Grundschicht besteht, die auf beiden Seiten durch Abscheidung aus der Dampfphase mit Metall beschichtet worden ist. Diese Verbundfolie kann durch Wärmeverformung in eine dreidimensionale Gestalt gebracht werden.
Derartige verformbare Verbundfolien weisen jedoch eine geringe Flexibilität auf und unterliegen bei einer übermäßigen Verformung der metallisierten Substrate häufig einer Rissbildung. Außerdem besteht bei derartigen formbaren Folien eine Tendenz, dass sie im Laufe der Zeit ihren Glanz verlieren. Dies ist bei metallisierten Indium-Schichten besonders schädlich, die in Gegenwart von halogenhaltigen Polymeren (z. B. Polyvinylchlorid, "PVC") einer Redoxreaktion unterliegen können, bei der elementares Indium in Indiumtrichlorid umgewandelt wird. Schließlich können bei der Formgebung von kontinuierlichen metallisierten Schichten Korrosionsprobleme entstehen.
Demzufolge besteht ein Bedürfnis nach einer glänzenden, metallisierten, verformbaren Verbundfolie, mit der diese Probleme bewältigt werden können.
Aufgabe der Erfindung und zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer glänzenden, metallisierten Verbundfolie mit verbesserter Beschaffenheit in Bezug auf optische Eigenschaften und in Bezug auf Deformation, sowie nach einem Verfahren zur Herstellung derartiger Verbundfolien.
Im weitesten Sinn umfasst die Erfindung eine metallisierte verformbare Verbundfolie aus einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln, die auf einer mikroskopisch glatten Folie aus einer Legierung mit einem Gehalt an Polyvinylidendifluorid (PVDF) und einem Acrylatpolymeren abgeschieden sind. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei der Folie um ein FLUOREX^R-Fluorpolymeres (Rexam, Inc., Matthews, N.C.) bei dem die Polyvinylidendifluorid-Folie etwa 25 % einer Acrylkomponente enthält. Diese Indium-FLUOREX^R-Kombination zeigt eine überlegene, quantitativ belegbare Beschaffenheit in Bezug auf optische Eigenschaften und Deformation, verglichen mit anderen glänzenden, formbaren Folien.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine Klebstoffschicht, die auf der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht gegenüber der PVDF-Acrylat (oder "Acryl")-Folie aufgebracht ist. Sodann wird eine thermoplastische Schicht auf den Klebstoff aufgebracht. Eine derartige thermoplastische Schicht kann aus Polyvinylchlorid (PVC), einem thermoplastischen Olefin (TPO), Polycarbonaten (PC) oder einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Copolymeren bestehen. Die Klebstoffschicht verhindert die unerwünschte Bildung von Indiumoxid (In₂O₃), einer weißstichigen, nicht-reflektierenden Verbindung. Wenn ferner die thermoplastische Schicht Polyvinylchlorid enthält, trägt die Klebstoffschicht dazu bei, eine Umsetzung von Chloridionen oder Chlorwasserstoffsäure mit der Indium-Schicht unter Bildung von Indiumtrichlorid (InCl₃), einer nichtreflektierenden Verbindung, zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann eine thermoplastische Egalisierschicht zwischen der diskontinuierlichen Indium-Schicht und der Polyvinylidendifluorid-Folie enthalten sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen umfasst diese Egalisierschicht Polyurethan. Während der Erwärmungsvorgänge, z. B. bei Formgebungsverfahren, bewahrt die Egalisierschicht die glatte Polyvinylidendifluorid-Schicht vor der Bildung von mikroskopischen Fältchen. Dadurch bleibt bei der metallisierten Verbundfolie die verbesserte Deutlichkeit des Bildes (DOI = "distinctness of image") erhalten. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "mikroskopische Fältchen" sind Falten in der PVDF-Acryl-Folie mit einer Amplitude von weniger als etwa 0,5 μm oder von etwa 2 % der Foliendicke zu verstehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung eine dehnbare Polyurethan-Maske, die auf der Oberfläche der PVDF-Acryl-Folie gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht angeordnet ist. Diese Polyurethan-Maske trägt zur Aufrechterhaltung des Glanzes bei, wenn die mit Indium metallisierte PVDF-Acryl-Folie gedehnt wird.
Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zur Herstellung der mit Indium metallisierten, thermoplastischen Polyvinylidendifluorid-Verbundfolie. Ein bevorzugtes Verfahren umfasst das Gießen einer PVDF-Acryl-Folie auf ein Polyethylenterephthalat-Substrat und anschließend die Abscheidung einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln auf die Polyvinylidendifluorid-Folie. Eine Polyester-Folie (z. B. Polyethylenterephthalat) wird auf die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln gebracht und anschließend werden die PVDF-Acryl-Folie und die diskontinuierliche Indium-Schicht "presspoliert". Alternativ kann die Polyvinylidendifluorid-Folie vor der Zugabe der diskontinuierlichen Indium-Schicht presspoliert werden.
Sodann wird die Polyethylenterephthalat-Folie von der diskontinuierlichen Indium-Schicht entfernt. Ein Verbundstoff, der eine Klebstoffschicht und eine thermoplastische Schicht umfasst, wird anschließend mit der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht so verbunden, dass die Klebstoffschicht in Kontakt mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht gelangt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Polyethylenterephthalat-Substrat von der Polyvinylidendifluorid-Folie entfernt. Dieser Vorgang führt zu der angestrebten Polyvinylidendifluorid-Folie, die mit Indium metallisiert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine dehnbare Maskierungsschicht auf die PVDF-Acryl-Folie gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht aufgebracht, nachdem das Polyester-Substrat entfernt worden ist. Die Maskierungsschicht bewirkt eine Aufrechterhaltung des Glanzes der Verbundfolie während der Formgebungsvorgänge.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird zunächst eine thermoplastische Egalisierschicht so auf die Polyvinylidendifluorid-Folie aufgebracht, dass die diskontinuierliche Indium-Schicht direkt auf der Egalisierschicht und nicht auf der Polyvinylidendifluorid-Folie gebildet wird. Bei Verwendung einer Egalisierschicht kann die Notwendigkeit zum Presspolieren des Polyvinylidendifluorids entfallen.
Die vorstehenden und weiteren Ziele und Vorteile der Erfindung und die Art und Weise in der diese erreicht werden, werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1–4 sind schematische Querschnittdarstellungen verschiedener Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Folien.
5–11 erläutern die Abfolge bei der Formgebung einer Folie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12–16 erläutern eine weitere Abfolge bei der Formgebung einer Folie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
17–25 erläutern eine dritte Abfolge bei der Formgebung einer Folie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Gemäß einem weit gefassten Aspekt betrifft die Erfindung eine glänzende metallisierte Verbundfolie aus einer PVDF-Acryl-Folie und einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln, die auf der PVDF-Acryl-Folie abgeschieden sind. Gemäß der vorliegenden Offenbarung beträgt die Dicke der PVDF-Acryl-Folie typischerweise etwa 1–2 mil oder etwa 25–50 μm, während die Dicke der diskontinuierlichen Indium-Schicht typischerweise etwa 100–800 Å oder weniger als 0,1 μm beträgt. Die Erfinder haben festgestellt, dass die Verwendung einer mikroskopisch glatten PVDF-Acryl-Folie in Kombination mit diskontinuierlichen Indium-Inseln zu einer synergistischen Wirkung führt. Insbesondere erweist sich PVDF-Acryl als besonders günstiges Polymeres zur Bildung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie mit einer verbesserten Beschaffenheit in Bezug auf optische Eigenschaften und Deformation. Das PVDF-Acryl-Produkt bildet einen außerordentlich wetterbeständigen klaren Überzug.
Gemäß den hier gemachten Ausführungen fasst der Fachmann die Bezugnahme auf ein PVDF-Acryl-Produkt so auf, dass darunter Polymergemische oder -legierungen fallen, die Polyvinylidendifluorid als hauptsächliche Polymerkomponente enthalten. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung in erfolgreicher Weise unter Verwendung eines Polyvinylidendifluorid-Polymeren ausgeübt werden, das etwa 30 Gew.-% und gelegentlich bis zu etwa 70 Gew.-% eines Acryl-Polymeren, typischerweise Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polyethylmethacrylat (PEMA) enthält, wobei auch andere Bestandteile geeignet sind. Im allgemeinen bieten höhere prozentuale Anteile an einem Acrylprodukt eine höhere Kratzfestigkeit, was aber auf Kosten einer geringeren chemischen Beständigkeit (insbesondere gegenüber Lösungsmitteln) und einer in gewissem Umfang erhöhten Sprödigkeit geht.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, dass PVDF-Acryl-Folien in unterschiedlichen Farben verfügbar sind. Demzufolge können die hier beschriebenen metallisierten Folien in verschiedenen Farben hergestellt werden, indem man in geeigneter Weise gefärbte PVDF-Acryl-Folien einbaut. PVDF-Acryl-Folien können beispielsweise unter Verwendung von Pigmenten, Tinten oder Glimmer gefärbt werden. Derartige Produkte können je nach Bedarf ohne unzumutbaren experimentellen Aufwand zugesetzt werden.
Der hier verwendete Ausdruck "mikroskopisch glatt" bedeutet, dass die Oberfläche eine durchschnittliche Rauigkeit (RA) von 0,75 μm oder weniger aufweist. Dem Fachmann auf dem Gebiet der mikroskopischen Oberflächen ist es bekannt, dass RA das arithmetische Mittel der absoluten Werte der Abweichungen des Rauigkeitsprofils vom mittleren Profil bedeutet, d. h. "das arithmetische Mittel sämtlicher Abweichungen des Rauigkeitsprofils von der Mittellinie" (US-4 875 262, Spalte 4, Zeilen 26–31).
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße glänzende, metallisierte Verbundfolie eine diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln, die auf einer mikroskopisch glatten PVDF-Acryl-Folie abgeschieden sind. Dem Fachmann ist es geläufig, dass ein herkömmliches Verfahren, um dies zu erreichen, in einer Abscheidung von Indium aus der Dampfphase besteht. Eine Klebstoffschicht wird mit der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht so verbunden, dass die diskontinuierliche Indium-Schicht sandwichartig zwischen der PVDF-Acryl-Folie und der Klebstoffschicht angeordnet ist. Eine thermoplastische Schicht, die schließlich als rückwärtige Schicht für die endgültige Folienstruktur dient, wird mit der Klebstoffschicht gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht verbunden. Sie vervollständigt die metallisierte Verbundfolienstruktur. Gegebenenfalls kann gemäß den hier gemachten Ausführungen eine dehnbare Polyurethan-Maskenschicht zu der PVDF enthaltenden Folie gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht hinzugefügt werden.
Bei bevorzugten Ausführungsformen wird die Klebstoffschicht aus einer Polyurethan-Schicht und einer Acryl-Schicht gebildet. Bei derartigen Ausführungsformen steht die Polyurethan-Schicht in direktem Kontakt mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht und die Acryl-Schicht steht in direktem Kontakt mit der thermoplastischen Substratschicht. Mit anderen Worten, die Polyurethan-Schicht der Klebstoffschicht ist sandwichartig zwischen der diskontinuierlichen Indium-Schicht und der Acryl-Schicht der Klebstoffschicht angeordnet. Gleichermaßen ist die Acryl-Schicht der Klebstoffschicht sandwichartig zwischen der thermoplastischen Substratschicht und der Polyurethan-Schicht der Klebstoffschicht angeordnet. Die Acryl-Klebstoffschicht verbessert die Verbundstoffverarbeitung, ist aber ansonsten nicht für die gebildete glänzende metallisierte Verbundfolie erforderlich. Ein besonders geeigneter Polyurethan-Klebstoff ist Novacote^R ADH 222, ein Produkt der Fa. Stahl. Gleichermaßen handelt es sich bei einem besonders geeigneten wärmereaktiven thermoplastischen Acryl-Klebstoff um Elvacite^R 2009, Produkt der Fa. ICI. In Bezug auf die thermoplastische rückwärtige Schicht haben die Erfinder festgestellt, dass sich herkömmliche thermoplastische Produkte zwar zufriedenstellend verhalten, dass aber bestimmte Arten von thermoplastischen Produkten bevorzugt werden. Insbesondere lässt sich die Erfindung in besonders günstiger Weise realisieren, indem man eine thermoplastische Substratschicht verwendet, die aus Polyvinylchlorid, thermoplastischen Olefinen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren (ABS), Polycarbonaten, Polystyrol und Gemischen dieser Polymeren hergestellt ist.
Ferner können die hier beschriebenen metallisierten Folien in verschiedenen Farben hergestellt werden, indem man eine in geeigneter Weise gefärbte Klebstoffschicht oder eine thermoplastische rückwärtige Schicht vorsieht. Beispielsweise können die Klebstoffschicht (d. h. die Polyurethan-Klebstoffschicht, die Acryl-Klebstoffschicht oder beide) oder die thermoplastische rückwärtige Schicht unter Verwendung von Pigmenten, Tinten oder Glimmer gefärbt werden.
Die metallisierte Verbundfolie gemäß dieser ersten Ausführungsform kann zu Fertigungsgegenständen, wie Kraftfahrzeugteilen, geformt werden. Insbesondere kann diese metallisierte Verbundfolie unter Anwendung von dem Fachmann geläufigen Verfahren ausgestanzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die erfindungsgemäße glänzende, metallisierte Verbundfolie und die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln voneinander durch eine thermoplastische Egalisierschicht getrennt. Gemäß den hier gemachten Ausführungen trägt diese Egalisierschicht, die typischerweise etwa 0,5 bis 1,0 mil (oder etwa 10 bis 25 μm) beträgt, dazu bei, während der Heißverarbeitungsstufen das Indium an einer Faltenbildung zu hindern. Diese Egalisierschicht trägt auch zu einer verbesserten Klarheit des Bildes (DOI), bis zu 95 DOI, bei, verglichen mit dem herkömmlicheren Wert von 65 DOI. Der hier verwendete Ausdruck "Klarheit des Bildes" stellt ein Maß für die optische Qualität einer reflektierenden Oberfläche dar. Der DOI-Wert wird mit einem DOI-Meßgerät gemessen, z. B. dem I²R Glow Box Model GB11-86M-Gerät der Fa. Instruments for Research and Industry, Cheltenham, Pa. Die Erfinder haben festgestellt, dass eine Egalisierschicht aus Polyurethan (allein) oder Acryl (allein) offensichtlich gut funktionsfähig ist, wobei eine Kombination aus Acryl auf FLUOREX^R und Polyurethan auf Acryl besonders bevorzugt wird. Insbesondere wird Polyurethan SU6729, Produkt der Fa. Stahl, bevorzugt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform trennt eine thermoplastische Grundierschicht die PVDF-Acryl-Folie und die Egalisierschicht. Diese Grundierschicht dient dazu, die Egalisierschicht an der PVDF-Acryl-Folie zu binden. Wie es dem Fachmann geläufig ist, geht PVDF-Acryl nur unter Schwierigkeiten eine Bindung mit anderen polymeren Materialien ein. Die Erfinder haben festgestellt, dass Acrylmassen mit einem Gehalt an etwa 2 Epoxybestandteilen für Grundierüberzüge zufriedenstellend sind, ebenso chlorierte Polyolefine. Eine bevorzugte Grundiermasse ist das Acrylprodukt 68070 (Produkt der Fa. DuPont).
Gemäß der bereits beschriebenen Struktur kann eine Verbundfolie, die eine PVDF-Acryl-Folie, eine Egalisierschicht und eine diskontinuierliche Indium-Schicht umfasst, zusätzlich verstärkt werden, indem man eine Klebstoffschicht auf die diskontinuierliche indium-Schicht gegenüber der Egalisierschicht anbringt. Mit anderen Worten, die diskontinuierliche Indium-Schicht ist sandwichartig zwischen der Egalisierschicht und einer Klebstoffschicht angeordnet. Wie bereits ausgeführt, bestehen bevorzugte Klebstoffschichten aus einer Polyurethan-Schicht und einer Acryl-Schicht. Die Klebstoffschichten werden so angeordnet, dass die Polyurethan-Schicht der Klebstoffschicht im Kontakt mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht steht.
Ferner vervollständigt gemäß der bereits beschriebenen ersten strukturellen Ausführungsform die thermoplastische Substratschicht die Struktur. Diese auf der Rückseite angeordnete thermoplastische Schicht befindet sich auf der Klebstoffschicht, insbesondere in Kontakt mit der Acryl-Schicht der Klebstoffschicht. Wie bereits erwähnt, haben die Erfinder festgestellt, dass Polyvinylchlorid, thermoplastische Olefine, Polycarbonate und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere besonders günstige thermoplastische rückwärtige Schichten darstellen.
Diese zweite strukturelle Ausführungsform kann ebenso wie die erste zu metallisierten Fertigungsgegenständen, insbesondere zu Kraftfahrzeugteilen, geformt werden. Ferner stellt das Vorliegen einer thermoplastischen Egalisierschicht sicher, dass Teile, die aus dem metallisierten Laminat gebildet worden sind, in erfolgreicher Weise durch Spritzguss verformt werden können. Wie es für den Fachmann ersichtlich ist, umfasst das Spritzgießen das Füllen des durch den Innenraum des geformten Teils definierten Hohlraums mit Füllstoffmaterial, üblicherweise einem polymeren Füllstoff. Ferner kann die hier beschriebene metallisierte Folie in einer bestimmten Farbe hergestellt werden, indem man eine in geeigneter Weise gefärbte Egalisierschicht einverleibt.
Der hier verwendete Ausdruck "Formgebung" wird in seiner breiten Bedeutung verwendet und kann verschiedene, relativ spezielle Techniken umfassen, wozu (ohne Beschränkung hierauf) die Thermoformgebung, das Blasformen, das Verpressen und die Formgebung in der Form ("in-mold"-Formgebung, z. B. gleichzeitige Füllung und Formgebung) sowie beliebige andere modifizierte oder verwandte Techniken, die sich der thermoplastischen Natur der Polymerteile der erfindungsgemäßen Folie bedienen, gehören.
Ferner kann eine dehnbare Maskenschicht der PVDF-Acryl-Folie vor der Formgebung der metallisierten Verbundfolie zugefügt werden. Die dehnbare Maskenschicht ist so konzipiert, dass während der Thermoverformungsvorgänge, Vakuumformgebungsvorgänge und der übrigen Formgebungsvorgänge, einschließlich Spritzgießen, Blasformen und Verpressen, Glanz und DOI-Wert erhalten bleiben. Die Maskenschicht trägt ferner zur Festigkeit der metallisierten Verbundfolie bei. Ferner schützt die dehnbare Maskenschicht die unteren Schichten der metallisierten Verbundfolie vor einem Verkratzen, bis das Formteil ausgestellt wird oder anderweitig zu sehen ist. Die Maskenschicht kann sich während der Formgebung bis zu etwa 600 % dehnen und weist bei Raumtemperatur eine Reißdehnung von mindestens etwa 200 % auf. Als Raumtemperatur wird hier ein Wert von etwa 15 bis etwa 30 °C definiert.
Vorzugsweise wird die dehnbare Polyurethan-Maskenschicht auf einem polymeren Substrat, z. B. Polyester, vorgeformt. Die Polyurethan-Maskenschicht wird direkt auf der Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie platziert, und das polymere Substrat wird von der Maskenschicht entfernt. Um diesen Vorgang zu erleichtern, muss zunächst das Polyester-Substrat, an das die PVDF-Acryl-Folie schwach gebunden ist, entfernt werden.
Die Maskenschicht muss während der Herstellung von Gegenständen aus der metallisierten Verbundfolie als äußere Schutzschicht beibehalten werden. Die dehnbare Maskenschicht ist in lösbarer Weise mit der darunterliegenden PVDF-Acryl-Schicht der metallisierten Verbundfolie verbunden und kann in einem Stück abgezogen werden, um die darunter liegende PVDF-Acryl-Schicht der metallisierten Verbundfolie freizulegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Maskenschicht im wesentlichen durchsichtig, um eine visuelle Inspektion von Oberflächendefekten vorzunehmen, ohne dass die Maskenschicht entfernt werden muss.
Ferner behält die dehnbare Maskenschicht während des Spritzgießens oder Verpressens, z. B. während einer thermoplastischen oder hitzehärtenden Pressverformung, wobei eine aufgeraute oder mattierte Form verwendet wird, einen hohen Glanz und DOI-Wert. Aufgeraute Formen sind hochglanzpolierten Formen trotz der Tatsache, dass sie billiger sind, überlegen, da die raue Formoberfläche die Entfernung von Luft aus der Form beim Schließen der Form erleichtert. Die dehnbare Maskenschicht schützt die metallisierte Verbundfolie vor einer Verringerung des Glanzes oder einer anderen Schädigung, die durch die Form hervorgerufen wird, ohne dass hochglanzpolierte Formen verwendet werden.
Vorzugsweise beträgt die Dicke der Maskenschicht etwa 7,6 μm (0,3 mil) bis etwa 76,2 μm (3,0 mil). Die dehnbare Maskenschicht umfasst ein Polyurethan-Polymeres. Vorzugsweise umfasst die Maskenschicht eine trockene Folie eines aliphatischen oder aromatischen Polyesters oder Polyetherpolyurethans in Form einer Dispersion oder einer Lösung. Beispielsweise können die Polyurethan-Polymeren QA 5218 und QA 5026, Produkte der Fa. Mace Adhesives and Coatings, Dudley, Mass., zur Bildung der Maskenschicht verwendet werden. Bei einer Ausführungsform umfasst die Maskenschicht etwa 85 bis 99,5 Gew.-% einer Polyurethan-Dispersion auf Wasserbasis. Vorteilhafterweise wird eine geringe Menge eines oberflächenaktiven Mittels (etwa 0,05 bis 0,2 Gew.-%) zur Verringerung der Oberflächenspannung zugesetzt. Ein bevorzugtes oberflächenaktives Mittel ist SURFYNOL 104H, Produkt der Fa. Air Products, Allentown, Pa.
Die Zusammensetzung der Maskenschicht kann Additive umfassen, die in die PVDF-Acryl-Schicht wandern, um die Wetterfestigkeit oder andere erstrebenswerte Eigenschaften zu verbessern. (Maskenschicht-Additive können auch eine Wanderung von Additiven aus der PVDF-Acryl-Schicht in die Polyurethan-Maskenschicht verhindern.) Wanderungsadditive, die sich erfindungsgemäß für diesen Zweck eignen, umfassen (ohne Beschränkung hierauf) Mittel zur Erhöhung der Härte, Trennmittel, UV-Stabilisatoren, Antioxidationsmittel, Farbstoffe, Gleitmittel, oberflächenaktive Mittel, Katalysatoren und Gleitzusätze.
Insbesondere gehören zu erfindungsgemäß geeigneten Wanderungsadditiven Benzophenon, Silicone, Wachse, Triazole, Triazine und Kombinationen dieser Additive. Die Wanderungsadditive können durch Einwirkung von Wärme oder Druck während der Formgebungs- oder Pressverfahren dazu veranlasst werden, in die äußere Oberfläche der PVDF-Folie zu wandern. Ferner verhindert das Vorliegen dieser Additive in der Maskenschicht eine Wanderung von Additivkomponenten aus der PVDF-Acryl-Schicht in die Maskenschicht.
UV-Stabilisatoren, wie TINUVIN 1130 und TINUVIN 292, beides Produkte der Fa. Ciba Geigy, Hawthorne, N.Y., können der Zusammensetzung der Maskenschicht als Wanderungsadditive zugesetzt werden. Silicon-Additive, wie BYK333, Produkt der Fa. BYK Chemie, Wallingford, CT, können zugesetzt werden, um den Reibungskoeffizient der PVDF-Acryl-Schicht zu verringern. Die Wanderungsadditive werden im allgemeinen in Mengen von etwa 0,01 bis 2,0 Gew.-% zugesetzt, wobei sämtliche Additive typischerweise nicht mehr als etwa 5,0 Gew.-% der Zusammensetzung der Maskenschicht ausmachen.
Auch ohne die dehnbare Maskenschicht sind die hier beschriebenen metallisierten Laminate dazu in der Lage, ihre erwünschten optischen Eigenschaften beizubehalten, selbst wenn sie einer erheblichen Deformation unterliegen, einschließlich eines Streckvorgangs und eines Stanzvorgangs in Beträgen bis zu 200 Flächen-%, wobei ein DOI-Wert von 95 oder mehr erhalten bleibt, wie vorstehend erwähnt wurde. Dies fördert die Verwendung der metallisierten Verbundfolie bei zusätzlichen Arten von Formgebungsvorgängen. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass die metallisierte Verbundfolie über einem relativ kälteren Gegenstand platziert werden kann, so dass dann, wenn die Luft zwischen der metallisierten Verbundfolie und dem Gegenstand entfernt wird, die metallisierte Verbundfolie an den Umfängen des Gegenstands haftet. Insbesondere haben die Erfinder festgestellt, dass die metallisierte Verbundfolie eine Temperatur von 137,8 °C (280 °F) bis 187,8 °C (370 °F) aufweisen soll und der Gegenstand sich bei einer Temperatur von weniger als etwa 48,9 °C (120 °F) befinden soll. Dem Fachmann ist es geläufig, dass die Entfernung von mitgerissener Luft erreicht werden kann, indem man die metallisierte Verbundfolie unter verminderten Druckbedingungen (d. h. bei einem unter atmosphärischem Druck liegenden Druck) auf den Gegenstand bringt. Die Erfinder haben festgestellt, dass durch diese Vorgehensweise das Irisieren der verformten, metallisierten Verbundfolie vermindert wird. Dem Fachmann ist es geläufig, dass es sich beim Irisieren um eine regenbogenartige Farbdarstellung handelt, die durch eine unterschiedliche Lichtbrechung hervorgerufen wird.
Gemäß einem weiteren breiten Aspekt betrifft die Erfindung verbesserte Verfahren zur Verformung von glänzenden, metallisierten Verbundfolien. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung neue Verarbeitungsstufen, die im Stand der Technik nicht beschrieben wurden. Eine derartige Fortentwicklung besteht in einer Presspolierstufe einer PVDF enthaltenden Folie, um sie mikroskopisch glatt auszugestalten. Die Erfinder haben festgestellt, dass nicht-modifizierte PVDF-Acryl-Folien mikroskopisch rau sind. Dadurch wird die optische Klarheit der erhaltenen metallisierten Folie verringert. Mit anderen Worten, eine außerordentliche Glattheit hat einen günstigen Einfluss auf die optischen Eigenschaften von geformten und ungeformten metallisierten Verbundfolien. Beim Presspolieren handelt es sich, wie nachstehend ausgeführt, um ein Verfahren zum Glätten der Oberfläche der PVDF enthaltenden Folie.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Presspolieren an der PVDF-Acryl-Folie, vorzugsweise FLUOREXR, vor der Metallisierung durchgeführt. Die PVDF-Acryl-Folie wird kontinuierlich auf ein polymeres Substrat, vorzugsweise ein Polyester-Substrat, aufgebracht und sodann unter Durchlaufen eines Ofens getrocknet. Während die PVDF-Acryl-Folie den Ofen verlässt, wird eine polymere Folie, vorzugsweise eine Polyester-Folie auf die PVDF-Acryl-Folie gegenüber dem polymeren Substrat aufgebracht. Anschließend wird diese Struktur zwischen einem Walzenspalt gepresst, der von zwei Walzen gebildet wird, von denen eine oder beide beheizt sind. Die polymere Folie wird anschließend entfernt, um die Indium-Metallisierung der PVDF-Acryl-Folie zu erleichtern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Presspolieren auf eine Struktur angewandt, die eine diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln, die auf einer PVDF enthaltenden Folie abgeschieden sind, umfasst. Zunächst werden die diskontinuierliche Indium-Schicht und die PVDF-Acryl-Schicht schwach mit den polymeren Materialien verbunden. Insbesondere wird die PVDF-Acryl-Folie auf ein polymeres Substrat, vorzugsweise ein Polyester-Substrat, gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht aufgebracht und eine polymere Folie, vorzugsweise eine Polyester-Folie, wird auf die diskontinuierliche Indium-Schicht gegenüber der PVDF-Acryl-Folie aufgebracht. Anschließend wird diese polymere Struktur, die sowohl eine diskontinuierliche Indium-Schicht als auch eine PVDF-Acryl-Folie umfasst, durch einen geheizten Walzenspalt geführt. Sodann wird die polymere Folie von der diskontinuierlichen Indium-Schicht abgenommen.
Die Erfinder haben festgestellt, dass Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat, "PET") am besten als polymeres Substrat, an das die PVDF-Acryl-Folie schwach gebunden ist, geeignet ist. Gleichermaßen haben die Erfinder festgestellt, dass Polyester offensichtlich am besten als polymere Folie geeignet ist, die auf die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln aufgebracht wird. Mylar^R D-Polyester-Folie der Fa. DuPont weist eine glatte Oberfläche auf, die für diesen Vorgang recht gut geeignet ist.
Ferner kann das Verfahren zur Bildung einer glänzenden, metallisierten Verbundfolie auch das Verbinden einer Klebstoffschicht mit der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht umfassen. Bei dieser Stufe wird die Indium-Schicht sandwichartig zwischen der Klebstoffschicht und der PVDF-Acryl-Folie angeordnet. Anschließend kann das Verfahren die Stufe der Wärmelamination einer thermoplastischen rückwärtigen Schicht auf die Klebstoffschicht umfassen, wozu dem Fachmann geläufige, herkömmliche Verfahren herangezogen werden.
Bezüglich des Anbringens der Klebstoffschicht auf der diskontinuierlichen Indium-Schicht haben die Erfinder festgestellt, dass dieser Vorgang erleichtert wird, wenn man zunächst eine Verbundklebstoffschicht ausbildet. Diese Stufe der Bildung eines Klebstoffverbundmaterials, das aus einer Klebstoffschicht und einem darunter liegenden polymeren Substrat hergestellt wird, stellt einen weiteren Aspekt der Erfindung dar. Das Klebstoffverbundmaterial wird vorzugsweise gebildet, indem man einen Acryl-Klebstoff auf einem separaten polymeren Substrat, vorzugsweise Polyester, abscheidet und anschließend eine Polyurethan-Klebstoffschicht auf der Acryl-Klebstoffschicht abscheidet. Die Acryl-Klebstoffschicht ist somit sandwichartig zwischen dem polymeren Substrat und der Polyurethan-Klebstoffschicht angeordnet. Dies führt zur Bildung eines Verbundklebstoffes. Wie vorstehend beschrieben, verbessert die Acryl-Schicht die Haftung. Das polymere Substrat, das als Träger dient, erweist sich bei Einwirkung von Wärme beim Härten der Klebstoffe als stabil.
Das vorher gebildete Klebstoffverbundmaterial kann sodann mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht so verbunden werden, dass die Polyurethan-Schicht des Verbundklebstoffmaterials im Kontakt mit einer diskontinuierlichen Indium-Schicht steht. Anschließend kann das polymere Trägersubstrat von der Acryl-Klebstoffschicht entfernt werden. Dadurch bleibt die Klebstoffschicht zurück, die aus einer Polyurethan-Klebstoffschicht und einer Acryl-Klebstoffschicht gebildet ist.
Nachdem ferner die Klebstoffschicht mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht verbunden ist, kann eine thermoplastische Substratschicht (thermoplastische rückwärtige Schicht) mit der Klebstoffschicht verbunden werden. Die Erfinder haben festgestellt, dass Substratschichten aus Polyvinylchlorid, thermoplastischen Olefinen, Polycarbonaten oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren besonders wirksame thermoplastische rückwärtige Schichten darstellen.
Die Erfinder haben ferner festgestellt, dass es empfehlenswert ist, zunächst eine Verbundklebstoffschicht zu bilden, da die bevorzugten thermoplastischen Substratschichten nicht die Wärmetrocknung der Acryl-Klebstoffschicht und der Polyurethan-Klebstoffschicht aushalten. Somit wird das Klebstoffverbundmaterial auf einem polymeren Trägersubstrat, üblicherweise Polyester, gebildet, bevor es mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht verbunden wird. Bevorzugte polymere Substrate sind bei Einwirkung von Wärme stabil. Anschließend wird das polymere Trägersubstrat, das sich neben der Acryl-Klebstoffschicht befindet, durch eine thermoplastische Substratschicht ersetzt.
Beispiel 1
Die Folie kann unter Anwendung der folgenden beiden Stufen gebildet werden (1 mil – 25,4 μm): Abscheiden einer Schicht von Indium mit einer optischen Dichte (OD) von 1,15 auf einer FLUOREX^R A-Folie (Rexam) durch Vakuumabscheidung; Presspolieren durch Binden einer 25,4 μm (1 mil) dicken PET-Folie (ICI 445) auf der Indium-Oberfläche unter Durchführen durch einen heißen Walzenspalt bei 165,6–193,3 °C (330–380 °F); Herstellen eines Klebstoffverbundmaterials durch Gießen eines Acryl-Materials (ElvaciteR 2009) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf eine 50,8 μm (2 mil) dicke PET-Folie und Gießen eines Polyurethans (ADH 222, Produkt der Fa. Novacote^R) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf das getrocknete Elvacite^R 2009; Entfernen des PET von der Indium-Oberfläche und Binden der ADH 222-Oberfläche des Klebstoffverbundmaterials an die Indium-Oberfläche; Entfernen des PET vom Verbundklebstoffmaterial; und anschließend Verbinden des Verbundmaterials mit 508 μm (20 mil) dickem ABS unter Durchführen durch einen heißen Walzenspalt bei 165,6 bis 193,3 °C (330 bis 380 °F).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Bilden eines glänzenden, metallisierten Laminats, indem man zunächst eine PVDF-Acryl-Folie auf ein polymeres Substrat, vorzugsweise einen Polyester, aufträgt. Anschließend wird eine diskontinuierliche Indium-Schicht unter Anwendung herkömmlicher Verfahren auf der PVDF-Acryl-Folie abgeschieden. Schließlich wird eine Klebstoffschicht auf der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht so gebildet, dass die Indium-Schicht sandwichartig zwischen der PVDF-Acryl-Folie und der Klebstoffschicht angeordnet ist.
Die Erfinder haben festgestellt, dass die diskontinuierliche Indium-Schicht Klebstoffe schlecht aufnimmt, die in Lösungsmitteln gelöst sind, die auch Lösungsmittel für die PVDF-Acryl-Zusammensetzung darstellen. Demzufolge ist es besonders bevorzugt, dass es sich beim Klebstoff um ein Nichtlösungsmittel für die PVDF-Acryl-Zusammensetzung handelt, da Klebstoffe, die potentielle Lösungsmittel darstellen, tendenziell zu einem trüben Erscheinungsbild führen. Somit besteht die bevorzugte Technik darin, eine vorher verfestigte Klebstoffschicht mit den Indium-Inseln zu laminieren. Demzufolge umfasst bei bevorzugten Ausführungsformen das Anbringen der Klebstoffschicht auf der Oberfläche der Indium-Schicht zunächst die Bildung eines Verbundklebstoffmaterials, gemäß den vorstehenden Ausführungen. Bei bevorzugten Strukturen umfasst das Klebstoffverbundmaterial eine Acryl-Klebstoffschicht und eine Polyurethan-Klebstoffschicht. Alternativ können anscheinend bestimmte flüssige Klebstoffe auf Alkoholbasis oder Wasserbasis in situ auf der diskontinuierlichen Indium-Schicht gebildet werden, die eine Trübung des Endprodukts verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Verfahren ferner die Stufe des Heißklebens einer thermoplastischen Substratschicht auf die Klebstoffschicht, vorzugsweise auf die Acryl-Klebstoffschicht. Wie erwähnt, besteht die thermoplastische Substratschicht vorzugsweise aus Polyvinylchlorid, thermoplastischen Olefinen, Polycarbonaten oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren.
Gemäß einem weiteren Aspekt werden die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln und die PVDF-Acryl-Folie, auf der diese Schicht abgeschieden ist, miteinander presspoliert, bevor die Klebstoffschicht auf der diskontinuierlichen Indium-Schicht aufgebracht wird. Alternativ kann die PVDF-Acryl-Folie vor Zugabe der diskontinuierlichen Indium-Schicht presspoliert werden. Das Presspolieren wurde bereits vorstehend erörtert. Hierfür können die gleichen Techniken, wie sie vorstehend beschrieben wurden, herangezogen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zunächst das Gießen einer PVDF-Acryl-Folie auf ein polymeres Substrat, vorzugsweise einen Polyester. Anschließend wird eine Polyurethan-Egalisierschicht auf der PVDF-Acryl-Folie abgeschieden. Sodann wird die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln auf der Polyurethan-Egalisierschicht abgeschieden.
Alternativ kann eine Acryl-Primerschicht auf der PVDF-Acryl-Folie angebracht werden, bevor die Abscheidung der Polyurethan-Egalisierschicht erfolgt. Wie vorstehend beschrieben, fördert die Primerschicht die Bindung zwischen der PVDF-Acryl-Folie und einer Polyurethan-Egalisierschicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein polymeres Substrat, vorzugsweise ein Polyester, auf der diskontinuierlichen Indium-Schicht angeordnet und die Struktur wird anschließend presspoliert, und zwar gemäß der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise. Die PVDF-Acryl-Folie und die diskontinuierliche Indium-Schicht können trotz der Tatsache presspoliert werden, dass sie voneinander durch (1) eine Polyurethan-Egalisierschicht oder (2) eine Acryl-Primerschicht und eine Polyurethan-Egalisierschicht getrennt sind. Alternativ kann die PVDF-Acryl-Folie presspoliert werden, bevor die diskontinuierliche Indium-Schicht hinzugefügt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Klebstoffschicht auf der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht so angebracht, dass die Indium-Schicht sandwichartig zwischen der Polyurethan-Egalisierschicht und der Klebstoffschicht angeordnet ist. Insbesondere umfasst das Anordnen der Klebstoffschicht auf der Oberfläche der Indium-Schicht zunächst die Bildung eines Klebstoffverbundmaterials, das eine Acryl-Klebstoffschicht und eine Polyurethan-Klebstoffschicht, umfasst. Dieses Verfahren zur Herstellung eines Klebstoffverbundmaterials wurde vorstehend beschrieben. Das Verfahren kann auch eine Stufe des Heißverklebens einer thermoplastischen Substratschicht mit der Klebstoffschicht, vorzugsweise der Acryl-Klebstoffschicht, umfassen. Wie bereits ausgeführt, besteht die thermoplastische Substratschicht vorzugsweise aus Polyvinylchlorid, thermoplastischen Olefinen, Polycarbonaten oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren.
Beispiel 2
Das Verfahren kann die folgenden Stufen umfassen: Gießen einer Acryl-Primerschicht (Tedlar^R 68070 der Fa. DuPont) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf FLUOREX^R A; Gießen einer Polyurethan-Schicht (SU 6729 der Fa. Stahl) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf die getrocknete Primerschicht; Abscheiden einer Schicht von Indium mit einem OD-Wert von 1,15 auf der Polyurethan-Oberfläche durch Vakuumabscheidung; Herstellen eines Klebstoffverbundmaterials durch Gießen eines Acryl-Materials (ElvaciteR 2009) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf ein 50,8 μm (2 mil) dickes PET-Material; Gießen von Polyurethan (ADH 222 der Fa. Novacote^R) in einer trockenen Dicke von 12,7 μm (0,5 mil) auf das getrocknete Elvacite^R 2009; Aufbringen einer PET-Folie auf die Indium-Oberfläche und Presspolieren; Entfernen des PET von der Indium-Oberfläche und Verbinden der ADH 222-Oberfläche des Verbundklebstoffmaterials mit der Indium-Oberfläche; Entfernen des PET vom Klebstoffverbundmaterial; Verkleben des Verbundstoffes mit einer 508 μm (20 mil) dicken ABS-Schicht unter Hindurchführen durch einen heißen Walzenspalt von 165,5 bis 193,3 °C (330 bis 380 °F).
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsformen und das Verfahren zu ihrer Herstellung werden durch die Zeichnungen, die durchweg im Querschnitt und schematisch dargestellt sind, erläutert. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgetreu. Sie dienen zur Erläuterung der verschiedenen Schichten der erfindungsgemäßen Folien, wobei die Art und Weise ihrer Herstellung und ihre Beziehungen untereinander dargestellt sind.
1 zeigt die am weitesten gefasste Ausführungsform der Erfindung in Form einer glänzenden, metallisierten Verbundfolie, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 bezeichnet ist, wobei auf einer Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie 31 mit mikroskopisch glatten Oberflächen eine Schicht 32 aus diskontinuierlichen Indium-Inseln abgeschieden ist. Wie vorstehend ausgeführt, wird eine PVDF-Folie besonders bevorzugt, die aus einer Polymerlegierung von PVDF und einer geeigneten Acryl-Verbindung hergestellt worden ist.
2 erläutert, dass die metallisierte Verbundfolie 30 ferner eine mit der Klammer 33 in 2 bezeichnete Klebstoffschicht auf der Oberfläche der Indium-Schicht 32 und gegenüber der PVDF-Acryl-Folie 31 aufweisen kann. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Klebstoffschicht 33 selbst aus einer Polyurethan-Schicht 34 direkt auf der Indium-Schicht 32 ausgebildet und eine Acrylschicht 35 ist auf der Polyurethan-Schicht 34 ausgebildet. Eine thermoplastische rückwärtige Schicht 36, die auf der Klebstoffschicht 33 angebracht ist, vervollständigt die Struktur zur endgültigen Verwendung.
Bei einer weiteren Ausführungsform, die in 3 allgemein mit 40 bezeichnet ist, umfasst die glänzende, metallisierte formbare Verbundfolie die PVDF-Acryl-Schicht, die aus Gründen der Übereinstimmung und der Klarheit erneut mit dem Bezugszeichen 31 versehen ist, zusammen mit der Indium-Schicht 32. Diese Ausführungsform umfasst jedoch die thermoplastische Egalisierschicht 41 auf der PVDF-Acryl-Schicht 31. Infolgedessen befindet sich die Indium-Schicht 32 auf der thermoplastischen Egalisierschicht 41 und nicht direkt auf der PVDF-Acryl-Schicht 31. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen umfasst das metallisierte Laminat 40 vorzugsweise die Klebstoffschicht, die durch die entsprechende Polyurethan-Schicht 34 bzw. die Acryl-Schicht 35 gebildet ist.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, die mit der von 3 verwandt ist. Die allgemein mit dem Bezugszeichen 45 bezeichnete Ausführungsform zeigt zusätzlich eine thermoplastische Primerschicht, die als Acryl-Schicht 46 zwischen der PVDF-Acryl-Folie 31 und der thermoplastischen Egalisierschicht 41 dargestellt ist. Wie bei der in 3 dargestellten Ausführungsform befindet sich die Indium-Schicht 32 auf der thermoplastischen Egalisierschicht 41. Die Klebstoffschicht, die aus der Polyurethan-Schicht 34 bzw. der Acryl-Schicht 35 gebildet ist, befindet sich auf dem Indium. 4 zeigt die thermoplastische rückwärtige Schicht 36, die in 2 ebenfalls dargestellt ist.
Die 5–11 erläutern eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. Soweit möglich, sind die entsprechenden Schichten mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Zeichnungen bezeichnet. Demzufolge zeigt 5, dass in der ersten Stufe die PVDF-Acryl-Zusammensetzung auf die Schicht 31 aus einer schematisch mit dem Bezugszeichen 43 bezeichneten geeigneten Gießquelle auf ein Polyester-Substrat 37 gegossen wird. Zu geeigneten Gießverfahren gehören ein Rakel-Walzen-Beschichtungsverfahren, ein Umkehrwalzen-Beschichtungsverfahren oder vorzugsweise ein Schlitzgieß-Beschichtungsverfahren. Die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln 32 wird sodann zu der PVDF-Acryl-Schicht 31 hinzugefügt, wodurch man die in 6 dargestellte Struktur erhält. In der nächsten Stufe wird eine zweite Polyesterschicht 42 zum Zweck des Presspolierens der Indium-Schicht 32 auf die vorstehend beschriebene Weise hinzugefügt. 8 erläutert, dass diese Polyester-Schicht 42 sodann entfernt wird, wobei die glatte Oberfläche der Indium-Schicht 32 zurückbleibt.
9 erläutert die beiden nächsten Stufen, bei denen die ursprüngliche Polyesterschicht 37, auf die zunächst die PVDF-Acryl-Schicht 31 gegossen worden ist, entfernt wird, während die Klebstoffschicht 33 aufgetragen wird, wodurch man die Struktur von 10 mit der PVDF-Schicht 31, der Indium-Schicht 32 und der Klebstoffschicht 33 erhält. 11 erläutert die letzte Stufe des Verfahrens, bei der die rückwärtige thermoplastische Schicht 36 zu der Struktur hinzugefügt wird.
Die 12–16 erläutern eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wie bei der vorstehenden Ausführungsform wird die PVDF-Acryl-Schicht 31 aus einer Quelle 43 auf die erste Polyesterschicht 37 gegossen, wonach die Indium-Metallschicht 32 hinzugefügt wird, wodurch man die Struktur von 13 erhält.
14 erläutert die nächste Stufe des Verfahrens, bei der die Klebstoffschicht 33 gebildet wird, indem man die Acryl-Schicht 35 und die Polyurethan-Schicht 34 auf ein weiteres Polyester-Substrat 47 aufbringt. Wie durch den mit einer Schleife versehenen Verbindungspfeil zwischen den 14 und 15 angedeutet ist, wird diese Struktur, die allgemein mit dem Bezugszeichen 50 versehen ist, auf die Struktur von 13 aufgebracht, wobei die Polyurethan-Schicht 34 auf die Indium-Schicht 32 aufgebracht wird, wodurch man die in 15 dargestellte Struktur erhält. Die Polyester-Schichten 37 und 47 können sodann entfernt werden, wie teilweise in 16 dargestellt ist, wodurch sich die fertige Struktur ergibt.
Die 17–25 erläutern ein drittes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen metallisierten Verbundfolien. Wie bei den vorhergehenden zwei Ausführungsformen umfasst das Verfahren zunächst die Stufe des Gießens der PVDF-Schicht 31 auf ein geeignetes Substrat, z. B. auf den Polyester 37. Wie durch den Übergang von 17 auf 18 dargestellt ist, werden jedoch bei dieser Ausführungsform die Acryl-Primerschicht 46 und die Polyurethan-Egalisierschicht 41 auf die PVDF-Acryl-Schicht 31 aufgetragen, bevor die Indium-Schicht 32 hinzugefügt wird. 19 erläutert, dass eine Polyester-Schicht 42 hinzugefügt wird, um das Presspolieren zu erleichtern. Die Schicht 42 wird sodann von der Struktur entfernt, wodurch man die in 20 dargestellte Struktur erhält. 21 zeigt erneut, dass in einer getrennten Stufe eine Klebstoffschicht auf der Acryl-Zusammensetzung 35 gebildet wird und das Polyurethan 34 auf dem Polyester-Trägersubstrat 47 zu der Struktur von 20 hinzugefügt wird, wodurch man die in 22 dargestellte Gesamtstruktur erhält. Durch Entfernen des Polyester-Trägersubstrats 47 von den Klebstoffschichten erhält man die in 23 dargestellte Struktur, wonach die thermoplastische rückwärtige Schicht 36 zur Vervollständigung der Struktur hinzugefügt wird. Das ursprüngliche Polyester-Substrat 37 kann je nach Wunsch vor einer späteren Verwendung der Verbundfolie entfernt werden, um beispielsweise eine Polyurethan-Maskenschicht 48 hinzuzufügen. Das Einbeziehen der Maskenschicht führt zu der in 25 dargestellten Struktur. In der Zeichnung und der Beschreibung wurden typische Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Spezielle Ausdrücke wurden nur in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn verwendet und stellen keine Beschränkung dar. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den nachstehenden Patentansprüchen.

Claims

Glänzende metallisierte Verbundfolie, umfassend: eine Polyvinylidendifluorid enthaltende Folie mit mikroskopisch glatten Oberflächen; und eine diskontinuierliche Schicht aus Indium-Inseln, die auf der Polyvinylidendifluorid-Folie abgeschieden sind.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Klebstoffschicht, die mit der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht gegenüber der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie verbunden ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Klebstoffschicht um einen Klebstoff handelt, der aus der Gruppe der Klebstoffe auf Alkoholbasis und der Klebstoffe auf Wasserbasis ausgewählt ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 2, wobei die Klebstoffschicht aus einer Polyurethanschicht und einer Acrylschicht besteht, wobei die Polyurethanschicht der Klebstoffschicht zwischen der diskontinuierlichen Indium-Schicht und der Acrylschicht der Klebstoffschicht angeordnet ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ferner umfassend eine thermoplastische Trägerschicht, die mit der Klebstoffschicht gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht verbunden ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 5, wobei die thermoplastische Trägerschicht aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Polyvinylchlorid, thermoplastische Olefine, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere, Polycarbonate, Polystyrole und Gemische dieser Polymeren.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine thermoplastische Egalisierschicht, die zwischen der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie und der diskontinuierlichen Indium-Schicht angeordnet ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 7, wobei es sich bei der Egalisierschicht um ein Polymeres handelt, das aus der Gruppe Polyurethan und Acrylatpolymere ausgewählt ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 7 oder 8, ferner umfassend eine thermoplastische Primerschicht, die zwischen der Polyvinylidendifluorid-Acryl-Folie und der thermoplastischen Egalisierschicht angeordnet ist.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach Anspruch 9, wobei die thermoplastische Primerschicht aus einer Acrylverbindung besteht.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die metallisierte Verbundfolie eine aus folgender Gruppe ausgewählte Komponente enthält: eine getönte Polyvinylidendifluorid-Acryl-Folie, eine getönte thermoplastische Egalisierschicht, eine getönte Klebstoffschicht und eine getönte thermoplastische Trägerschicht.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine dehnbare Polyurethan-Maskenschicht auf der Oberfläche der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die das Polyvinylidendifluorid enthaltende Folie etwa 30 bis 90 Gew.-% Polyvinylidendifluorid und etwa 10 bis 70 Gew.-% eines Acrylpolymeren umfasst.
Glänzende metallisierte Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche der Polyvinylidendifluorid- Acryl-Folie eine durchschnittliche Rauheit von etwa 0,75 um oder weniger aufweist.
Gegenstand, gebildet aus der glänzenden metallisierten Verbundfolie nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei der Gegenstand unter Anwendung einer Technik, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist, gebildet worden ist: Spritzgießen, Blasformen, Pressformen, Warmformen, Formen im Werkzeug und Stanzen.
Gegenstand nach Anspruch 15, wobei es sich bei dem Gegenstand um einen durch Spritzgießen geformten Gegenstand handelt, der ferner ein Füllstoffmaterial im Innern des spritzgegossenen Gegenstands und ein Festigkeit erzeugendes Harz zwischen dem spritzgegossenen Gegenstand und dem Füllstoffmaterial umfasst.
Verfahren zur Anwendung der glänzenden metallisierten Verbundfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend: das Erwärmen der metallisierten Verbundfolie auf eine Temperatur, die wärmer ist als die Oberfläche eines Gegenstands, mit dem die metallisierte Verbundfolie zu verbinden ist; das Platzieren der metallisierten Verbundfolie über dem Gegenstand, wobei die metallisierte Verbundfolie wärmer als die Oberfläche des Gegenstands ist und das Erzeugen eines Vakuums um den Gegenstand herum, um die Verbundfolie in ihrer Form an den Umriss des Gegenstands anzupassen und mit diesem zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Stufe des Platzierens der metallisierten Verbundfolie über dem Gegenstand das Platzieren einer metallisierten Verbundfolie mit einer Temperatur von etwa 280 bis 370 °F über dem Gegenstand mit einer Oberflächentemperatur von weniger als etwa 120 °F umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie, umfassend: das Aufbringen einer Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie auf ein polymeres Substrat; und das Abscheiden einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln auf der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie.
Verfahren zur Herstellung eines glänzenden metallisierten Laminats nach Anspruch 20, ferner umfassend: das Platzieren einer polymeren Folie, vorzugsweise einer Polyesterfolie, auf die diskontinuierliche Schicht von Indium-Inseln; das Presspolieren der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie und der diskontinuierlichen Indium-Schicht, vorzugsweise zwischen Walzen; und anschließend das Entfernen der polymeren Folie von der diskontinuierlichen Indium-Schicht.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 20, ferner umfassend: das Platzieren einer polymeren Folie, vorzugsweise einer Polyesterfolie, auf die das Polyvinylidendifluorid enthaltende Folie gegenüber dem polymeren Substrat; das Presspolieren der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie, vorzugsweise zwischen einem durch Walzen gebildeten erwärmten Walzenspalt; und das Entfernen der polymeren Folie von der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie, wobei alle diese Maßnahmen vor der Stufe der Abscheidung einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln auf der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie durchgeführt werden.
Verfahren zur Herstellung eines glänzenden metallisierten Laminats nach einem der Ansprüche 20 bis 22, ferner umfassend das Abscheiden einer Polyurethan-Egalisierschicht auf die das Polyvinylidendifluorid enthaltende Folie vor der Stufe der Abscheidung einer diskontinuierlichen Schicht von Indium-Inseln auf der Polyurethan-Egalisierschicht.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 23, ferner umfassend das Abscheiden einer Acryl-Primerschicht auf der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie vor der Stufe des Abscheidens einer Polyurethan-Egalisierschicht auf der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie.
Verfahren zur Herstellung eines glänzenden metallisierten Laminats nach einem der Ansprüche 20 bis 24, wobei die Stufe des Aufbringens der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie auf das polymere Substrat das Gießen der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie auf das polymere Substrat umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 25, wobei die Stufe des Gießens der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie auf das polymere Substrat eine Technik umfasst, die aus folgender Gruppe ausgewählt ist: Walzen-Rakel-Beschichtung, Umkehrwalzenbeschichtung und Schlitzgießbeschichtung.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 25, wobei die Stufe des Gießens der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie auf das polymere Substrat das Gießen einer Polyvinylidendifluorid-Acryl-Folie auf ein Polyestersubstrat umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach einem der Ansprüche 20 bis 27, ferner umfassend das Platzieren einer Klebstoffschicht auf die Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht gegenüber der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 28, wobei die Stufe des Platzierens einer Klebstoffschicht auf die Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht das Beschichten der Oberfläche der diskontinuierlichen Indium-Schicht mit einem Klebstoff, der aus der Gruppe der Klebstoffe auf Alkoholbasis und der Klebstoffe auf Wasserbasis ausgewählt ist, umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 28, wobei die Stufe des Platzierens der Klebstoffschicht auf die diskontinuierliche Indium-Schicht folgendes umfasst: das Abscheiden einer Acryl-Klebstoffschicht auf ein Polyester-Klebstoff-Trägersubstrat; das Abscheiden einer Polyurethan-Klebstoffschicht auf die Acryl-Klebstoffschicht auf der dem Polyester-Klebstoff-Trägersubstrat gegenüberliegenden Seite; das Verbinden der Polyurethan-Klebstoffschicht mit der diskontinuierlichen Indium-Schicht; und das Entfernen des Polyester-Klebstoff-Trägersubstrats von der Acryl-Klebstoffschicht.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach einem der Ansprüche 28 bis 30, ferner umfassend das Verbinden einer thermoplastischen Trägerschicht mit der Klebstoffschicht.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach Anspruch 31, wobei die Stufe des Verbindens einer thermoplastischen Trägerschicht mit der Klebstoffschicht das Verbinden einer Trägerschicht umfasst, die aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: Polyvinylchlorid, thermoplastische Olefine, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere, Polycarbonate, Polystyrole und Gemische dieser Polymeren.
Verfahren zur Herstellung einer glänzenden metallisierten Verbundfolie nach einem der Ansprüche 20 bis 32, ferner umfassend: das Entfernen des polymeren Substrats von der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie; und das Platzieren einer dehnbaren Polyurethan-Maskenschicht auf der Oberfläche der das Polyvinylidendifluorid enthaltenden Folie gegenüber der diskontinuierlichen Indium-Schicht.