Die Erfindung betrifft ein Spritzgussverfahren zum Modifizieren einer Oberfläche eines Formkörpers aus apolarem Polymer, eine dazu geeignete Mehrschichtfolie sowie ein Polymerformteil mit modifizierter Oberfläche.

Polypropylen und verstärktes Polypropylen sind preiswerte und häufig eingesetzte Kunststoffe für Spritzgussteile. Durch die apolaren Eigenschaften des Polypropylens ist eine Weiterverarbeitung oder Veredelung der Spritzgussteile in den meisten Fällen nicht ohne Vorbehandlung möglich. Vor allem beim Kleben und Lackieren ist eine Vorbehandlung nötig, da sonst die Klebstoffe und Lacke nur ungenügend auf der Oberfläche haften bleiben.

Zur Erhöhung der Oberflächenspannung von apolaren Oberflächen, insbesondere von Polypropylenoberflächen, sind verschiedene Me ^¬ thoden bekannt.

Einerseits kann die Oberfläche durch elektrische Entladungen, wie Corona- oder Plasmaentladungen modifiziert werden. Die DE 3340381 beschreibt beispielsweise, wie die Oberfläche von Po ^¬ lypropylen mittels einer Koronaentladungsbehandlung modifiziert werden kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Oberfläche mit ag ^¬ gressiven Medien zu aktivieren. Dazu gehört Säureätzen, Ozonoly- se, Fluorierung oder das Aufquellen mit Lösungsmitteln. Zum Beispiel beschreiben die CA 876666, US 5302418 oder die US 5200274 verschiedene Behandlungen. Ferner kann die Oberfläche auch durch Auftragen von Dispersionen, Polymeren und Primern modifiziert werden, wie beispielswei ^¬ se in der DE 10250067, EP 1190008, DE 10239762 oder EP 1037717 beschrieben .

Weitere bekannte Verfahren sind das Abflammen der Oberfläche o- der der Einsatz von Füllstoffen.

Ein starker Nachteil dieser Verfahren besteht jedoch darin, dass ein zusätzlicher Schritt im Produktionsprozess erforderlich ist. Zudem sind zusätzliche, teilweise aufwändige und teure zusätzli ^¬ che Apparaturen nötig. Vor allem die Behandlung der Oberflächen durch Säuren und Lösungsmittel stellt zudem eine hohe Umweltbe ^¬ lastung dar.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, die Nachteile des Bekannten zu umgehen und insbesondere ein Spritz ^¬ gussverfahren bereit zu stellen, durch welches die Oberfläche eines Polymerformteils aus einem apolaren Polymer mit möglichst wenig Verfahrensschritten verändert werden kann. Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäss Anspruch 1 gelöst.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird eine Mehrschichtfolie mit mindestens einer ersten apolaren Schicht und einer zweiten

Schicht mit mindestens einer von der ersten Schicht unterschied ^¬ lichen Oberflächeneigenschaft hinterspritzt.

Das Hinterspritzen von Folien ist an sich eine bekannte Technologie, bei der zunächst eine Folie in die Kavität eines Spritz ^¬ gusswerkzeugs eingelegt oder auf die Spritzgussform aufgespannt wird. Die Folie wird in die Kavität gepresst und wird entspre ^¬ chend der Form der Kavität verformt. Anschliessend wird ein Po ^¬ lymer in die Kavität eingespritzt, wobei sich die gegen das Po- lymer gewandte Seite der Folie mit dem Polymer verbindet. Da ^¬ durch können Formteile erhalten werden, die mit einer Folie ü- berzogen sind. Heutzutage werden vor allem Dekorfolien hinterspritzt, wie z.B. bei der „inmold injection" (IMD) Technik.

Beim erfindungsgemässen Verfahren wird eine Mehrschichtfolie mit mindestens einer apolaren Schicht und mindestens einer zweiten Schicht mit mindestens einer anderen Oberflächeneigenschaft als die erste Schicht derart in die Kavität eines Spritzgusswerk ^¬ zeugs eingelegt, dass die erste apolare Schicht dem Innenraum der Kavität zugewandt ist während die zweite Schicht auf der In ^¬ nenwand der Kavität zu liegen kommt. Das apolare Polymer wird dann in den Innenraum der Form gespritzt. Das eingespritzte Po ^¬ lymer sowie die erste apolare Schicht der Mehrschichtfolie ste ^¬ hen in der Form in Berührung und verbinden sich in der Folge.

Die zweite Schicht der Mehrschichtfolie weist mindestens eine Oberflächeneigenschaft auf, die von der ersten apolaren Schicht verschieden ist. Beispielsweise weist die zweite Schicht eine andere Struktur oder Farbe auf als die erste apolare Schicht. Bevorzugt weist die zweite Schicht jedoch eine von der ersten apolaren Schicht unterschiedliche Oberflächenspannung auf. Ganz besonders bevorzugt weist dabei die zweite Schicht polare Eigen ^¬ schaften auf.

Als apolar im Sinne der Anmeldung wird ein Material und/oder eine Oberfläche verstanden, die eine Oberflächenspannung von weniger als 35mN/m aufweist. Als polar im Sinne der Anmeldung wird ein Material und/oder eine Oberfläche verstanden, die eine Ober ^¬ flächenspannung von mehr als 37mN/m aufweist. Die Oberflächenspannung lässt sich mit handelsüblichen Testtinten bestimmen. Verschiedene Testreihen sind gemäss der DIN 53364 definiert. Ei ^¬ ne andere Möglichkeit zur Bestimmung der Oberflächenspannung be- steht im Messen des sog. Kontakt- oder Benetzungswinkels . Dabei wird der Winkel zwischen der Oberfläche und einem Wassertropfen gemessen. Je besser die Benetzbarkeit der Oberfläche desto klei ^¬ ner der Winkel. Die Messung des Winkels erfolgt dabei beispiels ^¬ weise durch einen Goniometer.

Die zweite Schicht ist dabei derart gewählt, dass diese als Klebstoff geeignet ist. Beispielsweise kann die zweite Schicht derart zusammengesetzt sein, dass sie unter Hitzeeinwirkung oder durch ein Lösungsmittel aktiviert werden kann. Dies hat den Vor ^¬ teil, dass ein nach dem erfindungsgemässen Spritzgussverfahren hergestelltes Formteil direkt verklebt werden kann oder Dekor- und weitere Elemente, wie z.B. Haken, angebracht werden können. Alternativ kann die Zusammensetzung auch so gewählt werden, dass die zweite Schicht physikalisch aktiviert werden kann, bei ^¬ spielsweise durch Ultraschall oder Hochfrequenz. Weiter alterna ^¬ tiv kann die zweite Schicht auch so ausgestaltet sein, dass sie durch Wärmeeintrag aktiviert werden kann, wie z.B. durch Infra ^¬ rotstrahlung .

Die zweite Schicht der Mehrschichtfolie umfasst oder besteht be ^¬ vorzugt aus einem polaren Polymer aus der Gruppe der Polyamide, Copolyamide, Polyester, Copolyester, Polyurethane, Polyetherblo- ckamide, Acrylate oder Polycarbonate oder Mischungen davon.

Besonders bevorzugt umfasst oder besteht die zweite Schicht aus Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat (ABS) sowie dessen Ab- mischung mit Polycarbonat (ABS/PC) , Polyamid (PA) oder Polyu ^¬ rethan (TPU) . ABS und ABS/PC eignen sich hierbei besonders vor ^¬ teilhaft für nachträgliches Galvanisieren und TPU zeigt eine gu ^¬ te Affinität zu Lacken und Farben. Das hinterspritze Polymer, also das Polymer aus dem das Polymer ^¬ formteil besteht, umfasst oder besteht vorzugsweise aus Polypro ^¬ pylen. Das Polypropylen kann auch Füllstoffe, insbesondere Glas ^¬ fasern, Kreide oder Talk enthalten. Alternativ können als apolares Polymer auch andere schwierig zu verarbeitende Kunststoffe verwendet werden, wie beispielsweise Polyethylen, Polyoxymethy- len, thermoplastische Elastomere oder Ethylvinylacetat oder Co- polymere und Mischungen davon.

Die erste apolare Schicht der Mehrschichtfolie umfasst oder be ^¬ steht aus einem apolaren Polymer, insbesondere Polypropylen, modifiziertes Polypropylen, Polyethylen, modifiziertes Polyethylen, Polyoxymethylen, Ethylvinylacetat, Styrolblockcopolymere, Ionomere, Olefine, Kautschuke oder Plastomere sowie Copolymere und Mischungen davon.

Den Polymeren der ersten und der zweiten Schicht können weitere in der Folienindustrie übliche Verarbeitungshilfsmittel und Zu ^¬ satzstoffe beigemischt werden, wie beispielsweise Füllstoffe o- der Farbstoffe.

Alternativ kann die Mehrschichtfolie zwischen der ersten apolaren Schicht und der zweiten Schicht mindestens eine weitere Schicht aufweisen. Diese mindestens eine weitere Schicht kann dabei als Haftvermittler- oder Barriereschicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht dienen. Im weiteren kann diese mindestens eine weitere Schicht die Eigenschaften der Mehrschicht ^¬ folie zusätzlich verändern, wie beispielsweise die Reissfestig ^¬ keit, Dimensionsstabilität, Griffhärte oder Farbe.

Das erfindungsgemässe Spritzgussverfahren zur Herstellung eines Polymerformteils aus einem apolaren Polymer weist insbesondere den Vorteil auf, dass das Formteil ohne weitere Vorbehandlung der Oberfläche mit einem weiteren Substrat verklebt werden kann. Ausserdem lässt sich die Oberfläche leicht optisch und mecha ^¬ nisch veredeln, wie beispielsweise durch Lackieren, Pulverbeschichten, Metallisieren, Galvanisieren sowie mit funktionellen Schutzschichten versehen.

Die Polymerformteile, die mit dem erfindungsgemässen Spritzguss ^¬ verfahren hergestellt werden, weisen ausserdem eine sehr homogene Oberfläche auf. Insbesondere können auch versteckte Stellen, die durch die herkömmlichen Modifizierungsverfahren nicht oder nur schlecht behandelt werden können, mit den gewünschten Eigenschaften versehen werden.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fo ^¬ lie bereitzustellen, die geeignet ist, die Oberfläche eines Formteils aus einem apolaren Polymer polare Eigenschaften zu verleihen. Diese Aufgabe wird mit einer Mehrschichtfolie gemäss Anspruch 9 gelöst.

Die erfindungsgemässe Mehrschichtfolie besteht aus mindestens einer ersten apolaren Schicht und einer zweiten polaren Schicht, wobei die apolare Schicht eine Oberflächenspannung von weniger als 35 mN/m und die polare Schicht eine Oberflächenspannung von mehr als 37 mN/m aufweist. Besonders bevorzugt beträgt dabei die Differenz der Oberflächenspannung der apolaren zur polaren

Schicht 5 mN/m oder mehr. Die Polymerzusammensetzung der zweiten Schicht ist so gewählt, dass die zweite Schicht als Klebstoff geeignet ist.

Die erfindungsgemässe Mehrschichtfolie ermöglicht durch die apo ^¬ lare Schicht eine gute Verbindung zu einem Formteil aus einem apolaren Polymer, während die zweite Schicht der Oberfläche des Formteils gute Haftungseigenschaften für Kleber, Lacke und ähn- liches verleihen kann. Dadurch wird es möglich, ein Formteil aus einem apolaren Polymer durch einen einfachen Prozess, bevorzugt durch Hinterspritzen, mit einer Oberfläche auszustatten, welche ohne zusätzliche Behandlung zuverlässig verklebt oder lackiert werden kann.

Ferner ist die Polymerzusammensetzung der zweiten Schicht so gewählt werden, dass die zweite Schicht als Klebstoff geeignet ist. Beispielsweise kann die zweite Schicht derart zusammenge ^¬ setzt sein, dass sie unter Hitzeeinwirkung oder durch ein Lösungsmittel aktiviert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass ein nach dem erfindungsgemässen Spritzgussverfahren hergestelltes Formteil direkt verklebt werden kann oder Dekor- und weitere Elemente, wie z.B. Haken, angebracht werden können. Alternativ kann die Zusammensetzung auch so gewählt werden, dass die zweite Schicht physikalisch aktiviert werden kann, beispielsweise durch Ultraschall oder Hochfrequenz. Weiter alternativ kann die zweite Schicht auch so ausgestaltet sein, dass sie durch Wärmeeintrag aktiviert werden kann, wie z.B. durch Infrarotstrahlung.

Die erfindungsgemässe Mehrschichtfolie kann beispielsweise durch ein Extrusionsverfahren einfach hergestellt werden. Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt und beinhalten unter anderem Blasextrusion und Flachfolienextrusion im Coex- und Kaskadeverfahren. Alternativ kann die erfindungsgemässe Mehrschichtfolie auch durch Kaschieren von Ein- und Mehrschichtfolien oder durch Schmelzauftrag auf Einschicht-, Mehrschicht- oder Nicht ^¬ Kunststofffolien sowie durch Streichauftrag oder Pulverstreuauf ^¬ trag hergestellt werden. Durch Variation der verwendeten Polymere, die zur Herstellung der zweiten Schicht verwendet werden, ist es möglich, ohne grossen Aufwand eine Vielzahl von Folien zu produzieren, die über verschiedene Oberflächeneigenschaften verfügen . Die erste Schicht umfasst oder besteht aus einem apolaren Poly ^¬ mer, bevorzugt Polypropylen, modifiziertes Polypropylen, Polyethylen, modifiziertes Polyethylen, Polyoxymethylen, Ethylvinyl- acetat, Styrolblockcopolymere, Ionomere, Olefine, Kautschuke o- der Plastomere sowie Copolymere davon.

Bevorzugt umfasst oder besteht die zweite Schicht aus einem po ^¬ laren Polymer, insbesondere aus der Gruppe der Polyamide, Copo- lyamide, Polyester, Copolyester, Polyurethane, Polyetherblocka- mide, Acrylate oder Polycarbonate . Besonders bevorzugt umfasst oder besteht die zweite Schicht aus Acrylnitril-Butadien-Styrol- Copolymerisat (ABS) sowie dessen Abmischung mit Polycarbonat (ABS/PC), Polyamid (PA) oder Polyurethan (TPU) .

Den Polymeren der ersten und der zweiten Schicht können weitere in der Folienindustrie übliche Verarbeitungshilfsmittel und Zu ^¬ satzstoffe beigemischt werden, wie beispielsweise Füllstoffe o- der Farbstoffe.

Alternativ kann die Mehrschichtfolie zwischen der ersten apolaren Schicht und der zweiten Schicht mindestens eine weitere Schicht aufweisen. Diese mindestens eine Schicht kann dabei als Haftvermittler- oder Barriereschicht zwischen der ersten und der zweiten Schicht dienen. Im weitern kann diese mindestens eine weitere Schicht die Eigenschaften der Mehrschichtfolie zusätzli ^¬ che verändern, wie beispielsweise die Reissfestigkeit, Dimensi ^¬ onsstabilität, Griffhärte oder Farbe. In einer bevorzugten Aus ^¬ führungsform besteht die Folie aus einer ersten apolaren

Schicht, einer Schicht aus einem Haftvermittler sowie einer zweiten polaren Schicht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Folie aus einer ersten apolaren Schicht, einer Haftvermittlerschicht, einer Schicht aus einem Elastomer, einer zweiten Haftvermittlerschicht sowie einer zweiten polaren Schicht .

Die erfindungsgemässe Mehrschichtfolie weist (insbesondere auf ^¬ grund der Herstellung mittels Coextrusion) zudem die vorteilhafte Eigenschaft auf, dass die einzelnen Schichten sehr gut auf ^¬ einander haften, so dass sie nur unter Zerstörung der Folie getrennt werden können.

Die Verwendung einer erfindungsgemässen Mehrschichtfolie in einem Hinterspritzverfahren zur Herstellung eines Polymerformteils ist besonders vorteilhaft. Die Mehrschichtfolie lässt sich leicht herstellen. Zudem können durch Variation der verwendeten Polymere für die erste apolare Schicht die Haftungseigenschaften zum Formteil einerseits und andererseits durch Variation der Po ^¬ lymere der zweiten Schicht die Oberflächeneigenschaften des fertigen Formteils beeinflusst werden. Das Hinterspritzen von Folien ist ein bekanntes Verfahren, so dass eine Vielzahl dazu notwendiger Geräte auf dem Markt erhältlich sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Poly ^¬ merformteil aus einem apolaren Polymer mit modifizierter Oberfläche vorzulegen. Diese Aufgabe wird mit einem Polymerformteil gemäss Anspruch 14 gelöst.

Ein Polymerformteil, welches durch das erfindungsgemässe Verfah ^¬ ren hergestellt wird, weist eine Oberfläche mit zur Weiterverar ^¬ beitung vorteilhaften Eigenschaften auf. Durch die durch den Hinterspritzprozess erreichbare starke Verbindung zwischen dem Formteil und der Mehrschichtfolie wird die Oberfläche des Form ^¬ teils dauerhaft modifiziert. Weitere Vorteile und Einzelmerkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: Eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Mehrschichtfolie im Schnitt

Fig. 2: Eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Polymerformteils im Schnitt

Fig. 3: Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Spritzgussverfahrens im Schnitt

In Figur 1 ist beispielhaft eine Ausführungsform einer erfin- dungsgemässen Mehrschichtfolie 1 im Schnitt dargestellt. Die Mehrschichtfolie 1 besteht dabei aus einer ersten apolaren

Schicht 2 und mindestens einer zweiten Schicht 3. Die zweite Schicht 3 weist dabei von der ersten Schicht 2 mindestens eine unterschiedliche Oberflächeneigenschaft auf. Zwischen der ersten Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 kann alternativ mindestens eine weitere Schicht vorhanden sein. Die Dicke der Mehrschicht ^¬ folie 1 sowie der einzelnen Schichten 2,3 kann dabei je nach Anwendung variieren. Auch kann die Mehrschichtfolie 1 in verschie ^¬ denen Formen vorliegen, wie beispielsweise als einzelne Bogen, als Rolle oder als Zuschnitt mit definiertem Umriss.

Beispielsweise besteht die Mehrschichtfolie 1 aus einer apolaren Schicht 2 aus Polypropylen, einer Haftvermittlerschicht aus ei ^¬ nem Polyamid sowie einer polaren Schicht 3 aus einem Polyu ^¬ rethan. Ferner kann die Mehrschichtfolie beispielsweise zwischen der apolaren Schicht 2 und der polaren Schicht 3 mehrere Zwischenschichten aufweisen. Beispielsweise kann die Mehrschichtfo ^¬ lie 1 aus einer apolaren Schicht 2 aus Polyethylen, einer Haft- vermittlerschicht aus Ethylenvinylacetat , einer elastomeren Schicht aus Ethylen-Vinyl-Kautschuk, einer weiteren Haftvermittlerschicht aus Ethylenvinylacetet sowie einer zweiten, polaren Schicht 3 aus einem Polyamid bestehen.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemässen Polymerformkörpers 5. Der Polymerformkörper umfasst dabei eine durch ein apolares Polymer 4 hinterspritzte Mehrschichtfolie 1. Die apolare erste Schicht 2 der Mehrschichtfolie 1 ist dabei dem Polymer 4 zugewendet, während die zweite Schicht 3 auf der

(freiliegenden) Oberfläche des Polymerformkörpers 5 angeordnet ist. Alternativ kann ein Polymerformkörper 5 auch durch Hinterspritzen einer Mehrschichtfolie 1, die zwischen der ersten

Schicht 2 und der zweiten Schicht 3 noch mindestens eine weitere Schicht aufweist, bestehen. Der Polymerformkörper 5 kann verschiedene Formen und Konturen aufweisen. Beispielsweise kann der Polymerformkörper 5 in Form eines Armaturenbretts für ein Kraftfahrzeug vorliegen.

Figur 3 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemässen

Spritzgussverfahrens. Wie in Figur 3a gezeigt, wird zunächst ei ^¬ ne Mehrschichtfolie 1 in die Kavität 9 eines Spritzgusswerkzeugs 6 eingelegt. Bevorzugt wird dabei ein Spritzgusswerkzeug mit Va ^¬ kuumtiefziehmöglichkeit eingesetzt, so dass sich die Mehr ^¬ schichtfolie 1 gut an die Wand der Kavität 9 anschmiegen kann. Die erste apolare Schicht 2 der Mehrschichtfolie 1 zeigt dabei in Richtung der Kavität 9, während die zweite Schicht 3 gegen die Wand des Spritzgusswerkzeugs 6 gerichtet ist. Die Form der Kavität 9 richtet sich nach der Form des zu produzierenden Formteils. Figur 3b zeigt den nächsten Schritt, wo der Zylinder 7 des Spritzgusswerkzeugs 6 auf die Kavität 9 abgesenkt wird.

Durch den Einspritzkanal 8 kann anschliessend ein Polymer 4 in die Kavität 9 eingespritzt werden. Den Zustand nach dem Ein- spritzen des Polymers 4 zeigt Figur 3c. Da die erste apolare Schicht 2 und das apolare Polymer 4 ähnliche oder identische 0- berflächeneigenschaften zeigen, entsteht zwischen der Mehrschichtfolie 1 und dem Polymer 4 eine starke Verbindung. Die Mehrschichtfolie 1 lässt sich dank dieser starken Verbindung nicht mehr vom Polymer 4 lösen, ohne dass dabei das Polymerformteil 5 zerstört wird. Somit ermöglicht das erfindungsgemässe Verfahren eine dauerhafte Modifikation der Oberfläche eines Po ^¬ lymerformkörpers aus apolarem Polymer.

Beispiel 1 :

Eine Mehrschichtfolie 1 bestehend aus einer ersten, apolaren Schicht 2 aus Maleinsäureanhydrid-gepfropften Polypropylen (30 g/m ² ) und einer zweiten, polaren Schicht 3 aus einem Copolyamid (10 g/m ² ) wurde durch Polypropylen zu einem Formkörper hinterspritzt .

Beispiel 2 :

Eine Mehrschichtfolie 1 bestehend aus einer ersten, apolaren Schicht 2 aus einem Plastomer (10 g/m ² ), einer Haftvermittlerschicht aus MAH-gepfropftem Polyethylen (5 g/m ² ) und einer zweiten, polaren Schicht 3 aus Polyamid (5 g/m ² ) wurde durch Polypro ^¬ pylen zu einem Formteil hinterspritzt.