Verfahren zum Beschichten eines transparenten Formteils

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines transparenten Formteils, dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Formteil in einer Kapsel angeordnet und befestigt wird, wobei die Kunststoff- Folie zwischen Kapselwand und Formteil angebracht ist, b) die Luft in der Kammer zwischen Kunststoff-Folie und Formteil evakuiert wird, c) die Kunststoff-Folie erwärmt wird, d) eine zweite Kammer zwischen Kunststoff-Folie und Kapselwand mit Außenluft auf Atmosphärendruck entspannt wird und e) die Kunststoff-Folie dadurch auf das Formteil gepresst wird und während dieses Pressvorgangs ein Vakuum aufrechterhalten wird.

Weiterhin betrifft die Erfindung beschichtete Formteile, Fassaden-, Sichtschutz- und Bekleidungselemente, die mit diesem Verfahren erstmals zugänglich sind und die Verwendung der Formteile.

Bisher standen zur Beschichtung von transparenten Formteilen lediglich aufwendige Laminiertechniken zur Verfügung. Transparente Formteile, die eine strukturierte Oberfläche aufweisen, konnten mit dieser Beschichtungstechnik nicht hergestellt werden. Um beispielsweise Sichtschutzelemente herzustellen, musste das transparente Form- teil mit aufwendiger Technik geätzt, bedampft oder sandgestrahlt werden bzw. das strukturierte Formteil musste gänzlich aus teurem, pigmentierten Milchglas hergestellt werden.

Form, Farbe und Oberfläche kann bei Formteilen nachträglich kaum bis gar nicht ver- ändert werden. Gerade Aussehen und Eigenschaften wie beispielsweise Haptik und Witterungsbeständigkeit der Formteile lassen häufig zu wünschen übrig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher, ein Verfahren zu finden, dass eine nachträgliche Oberflächengestaltung der transparenten Formteile zulässt.

überraschenderweise wurde nun gefunden, dass das eingangs genannte Verfahren sich hervorragend eignet, um eine nachträgliche Oberflächengestaltung bei Formteilen durchzuführen.

Ein vergleichbares Verfahren zur Beschichtung von Türen ist bereits aus

WO 01/032400 bekannt. Allerdings ist WO 01/032400nicht zu entnehmen, ob und auf

welche Art und Weise transparente Formkörper mit diesem Verfahren beschichtet werden können.

Auf das in WO 01/032400 beschriebene Verfahren wird hier ausdrücklich Bezug ge- nommen. Insbesondere werden auf die folgenden Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale der WO 01/032400 explizit hingewiesen, die einzeln oder vorzugsweise in Kombination eingesetzt werden:

• Infrarot-Heizung, wodurch die Kunststofffolie vor dem Aufpressen vorzugsweise auf 120 bis 180 ⁰ C erwärmt wird - Blasenbildung, ein Reißen der Folie oder

Weißbruch der Folie an den Kanten kann somit vermieden werden;

• Getrennte Kammern zwischen Formteil und Folie (Kammer A), sowie zwischen Folie und Kapselwand (Kammer B) - vorteilhaft werden die Kammern A und B gleichzeitig oder vorzugsweise nacheinander mit einem Vakuum beaufschlagt. In der Regel wird ein Vakuum von kleiner 50 oder vorzugsweise kleiner 30 mbar eingestellt. Dadurch wird ein Verknicken der Folie, bzw. ein vorzeitiger Kontakt der Folie mit dem Formteil verhindert. Durch Entspannen des Vakuums in Kammer B auf Atmosphärendruck wird die Folie auf das Formteil gepresst, während das Vakuum in Kammer A noch aufrechterhalten wird; • Gleichzeitige Beschichtung des Formteils mit Folie auf gegenüberliegenden Seiten - am einfachsten wird dies erreicht, indem das Formteil in einem Rahmen aus Holz, Metall oder Kunststoff verankert und in der Mitte der Beschichtungs- kammer zentriert durch eine Halterung an den Kopfenden des Rahmens gehalten wird. Unterhalb des Formteils wird eine weitere Folie eingebracht, wodurch eine dritte Kammer C zwischen dieser Folie und der unteren Kapselwand entsteht. Dann werden alle drei Kammern wie bereits weiter oben beschrieben mit einem Vakuum beaufschlagt und das Formteil nach Erhitzen der Folie durch öffnen der Kammern A und C entsprechend beidseitig beschichtet.

• Beschichten der Kunststofffolie oder vorzugsweise des Formteils mit einem Kleb- stoff, der die dauerhafte Haftung der Folie auf dem Formteil ermöglicht.

Der Klebstoff kann sowohl auf Basis einer wässrigen, VOC-freien PU-Basis beruhen, oder auf einem sprühfähigen (PU)Hotmelt, der mit einer speziellen Applikationspistole aufgetragen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich überraschenderweise zur Beschichtung von transparenten Formteilen - insbesondere mit strukturierter Oberfläche -, die bisher einer Beschichtung mit Kunststofffolie nicht zugänglich waren.

Besonders bevorzugt sind transparente Formteile, die eine strukturierte Oberfläche mit Erhöhungen von 2 bis 15 mm aufweisen. Diese Erhöhungen können als regelmäßige oder unregelmäßige dreidimensionale Struktur auf beiden oder vorzugsweise einer

Seite des Formteils angebracht sein. Mit anderen Worten besonders bevorzugte Formteile weisen eine glatte Unterseite und eine dreidimensional strukturierte Oberseite auf. Bei Hinterleuchtung zeigen diese Formteile eine interessante Raumtiefenwirkung. Die Formteile weisen in der Regel eine Gesamtschichtdicke von 2 bis 100 mm auf und können bis zu mehrere Meter lang sein.

Die zu beschichtenden Formteile sind transparent oder zumindest transluzent. Auch nach der Beschichtung sind die Formteile in der Regel transparent oder zumindest transluzent. Vorzugsweise handelt es sich bei den transparenten Formteilen um eine ebene, transparente, strukturierte Platte. Insbesondere handelt es sich bei dem transparenten Formteil um eine Glas- oder Kunststoffglasplatte, die jeweils eine glatte und eine strukturierte Oberfläche aufweist.

Die zu beschichtenden Formteile sind vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff-Glas. Unter Kunststoffgläsern werden transparente Materialien wie Polycarbonat, PMMA, SAN, AMSAN usw. verstanden. Bekanntester Vertreter ist Plexiglas.

Um Deformationen des Formteils während des Beschichtungsprozesses zu vermeiden, kann das Formteil während des gesamten Verfahrens in einen Behelfsrahmen eingespannt sein. Sofern der Rahmen im fertig beschichteten Formteil verbleiben soll, wird dieser vor der Beschichtung mit einem entsprechenden Klebstoff eingesprüht, welcher dann im Beschichtungsprozess durch die Wärme der Folie aktiviert wird. Soll der Rahmen nach der Beschichtung entfernt werden, erfolgt kein Klebstoffauftrag und die Folie wird entlang des Rahmens vorzugsweise mit einer Klinge abgeschnitten.

Als Klebstoffe werden bevorzugt wässrige Systeme auf Polyurethanbasis verwendet. Es kommen sowohl einkomponentige als auch zweikomponentige Systeme in Frage. Als einkomponentige Klebestoffe kommen PU-Dispersionen in Betracht, beispielhaft sei hier Jowapur® 150.50 genannt. Als Zweikomponentenklebstoffe kommen Kombinationen von PU-Dispersionen wie beispielsweise Jowapur® 150.30 mit Isocyanaten wie beispielsweise Jowat® 195.40 in Frage. In der Regel sind jedoch auch Klebestoffe auf Acrylat- oder Epoxidharz-Basis für den Einsatz geeignet. Ebenso eignet sich eine zweischichtige Folie mit einem Haftvermittler auf Basis von Styrol-Butadien-Styrol- Copolymeren auf der Unterseite. Bei der Verwendung der Haftfolien kann in der Regel auf den Einsatz eines zusätzlichen Klebstoffes verzichtet werden. Die Applikation des Klebstoffes kann durch die herkömmlichen Methoden wie Aufstreichen, Aufwalzen oder Besprühen erfolgen, wobei das Besprühen besonders bevorzugt ist. Eine 20 minütige Trocknungszeit bei Raumtemperatur im Anschluss an den Klebstoffauftrag ist bei den beschriebenen Systemen ausreichend.

Es können auch Schmelzklebstoffe verwendet werden, die aufgerollt, geräkelt, gewalzt und gesprüht werden. Vorzugsweise werden Polyurethanklebstoffe verwendet, die mit Feuchtigkeit vernetzen.

Insbesondere lassen sich die Wetterbeständigkeit und die Haptik von Formteilen durch die Beschichtung mit Kunststofffolien entscheidend verbessern.

Geeignete Kunststofffolien sind insbesondere Polyvinylchlorid, Styrolcopolymere, Polypropylen, Polyvinylidenfluorid, thermoplastisches Polyurethan (TPU) und PoIy- methylmethacrylat (PMMA). Aufgrund ihrer Wetterbeständigkeit haben sich für Außenanwendungen insbesondere Styrolcopolymere wie SAN, AMSAN und insbesondere ASA als geeignet erwiesen. Im Fall beispielsweise des ASA-Copolymers kann die Folie durch 0,5 - 30 Gew.-% einer thermoplastischen Elastomers modifiziert sein. Verwendbare, typische thermoplastische Elastomerklassen sind: TPE-O (thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vorwiegend PP/EPDM), TPE-V (vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vorwiegend PP/EPDM), TPE-U (thermoplastische Elastomere auf Urethanbasis), TPE-E (thermoplastische Copolyester) TPE-S (Styrol- Blockcopolymere, wie z.B. SBS, SEBS, SEPS, SEEPS, MBS) und TPE-A (thermoplastische Copolyamide, Z.B. PEBA). Besonders bevorzugt werden SAN, AMSAN, ASA, TPU oder PMMA-Folien eingesetzt. Insbesondere bevorzugt ist der Einsatz von Coextrusionsfolien, die eine harte und Kratzfeste Deckschicht und eine weichere Trägerschicht aufweisen. Solche Folien können sowohl in diversen Unifarben als auch bedruckten Oberflächen eingesetzt werden. Weiterhin lässt sich die Oberfläche durch verschiedene Prägewalzen während der Extrusion der Folie strukturieren.

Die eingesetzten Folien haben eine Dicke zwischen 50 und 750 μm, bevorzugt zwischen 100 und 500 μm und besonders bevorzugt zwischen 200 und 350 μm. Sie kön- nen aus den entsprechenden Ausgangsstoffen in Granulatform durch die bekannten Verfahren zur Folienproduktion hergestellt werden, wobei das Extrusionsverfahren zur Cast-Folienherstellung bevorzugt ist.

Zur Verbesserung der Klebeeigenschaften können die Folien sowohl auf einer als auch auf zwei Seiten einer Corona-Behandlung unterzogen worden sein.

Aufgrund der interessanten Lichteffekte lassen sich die beschichteten Formteile vorteilhaft im Bausektor und im Innenausbau anwenden.

Insbesondere kommen die erfindungsgemäßen Formteile und Platten als Decken- und Wandbekleidung in Frage. Aufgrund Ihres interessanten transparenten/transluzenten Verhaltens können die Formteile auch mit Hinterleuchtung ausgestaltet sein.

Auch als Bekleidungselemente im Außenbereich eignen sich die erfindungsgemäßen Formteile. Hier kommen insbesondere mit witterungsbeständiger Folie wie PVC, ASA und PMMA beschichtete Formteile in Frage.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Fassadenelemente herstellen, die interessante Licht und Raumverhältnisse zulassen.

Aufgrund der einfachen Oberflächengestaltung eignen sich die Formteile weiterhin sehr gut für den Messebau. Stellwände, Raumteiler, Bühnenbilder lassen sich in der Leichtbauweise sehr einfach erstellen.

Aufgrund ihrer der ansprechenden Oberfläche und ihrer hohen Flexibilität eigenen sich die erfindungsgemäßen Formteile hervorragend zum Kaschieren von beispielsweise Kabelschächten, Rollladenkästen und Gardinenaufhängungen. Die Formteile lassen sich den gegebenen Anforderungen beispielsweise durch Schneiden, Flexen usw. schnell anpassen und da sie flexibel sind in die jeweilige Aussparung einpassen. Dieser Vorgang ist reversibel und benötigt in vielen Fällen keine zusätzliche Halterung.

In transluzenter Ausgestaltung sind die erfindungsgemäß beschichteten Formteile als Sichtschutzelemente wie beispielsweise Duschkabinen, Stellwände, Toiletten- und Badezimmertüren oder -fenster geeignet.

In transparenter und transluzenter Ausgestaltung sind die erfindungsgemäß beschich- teten Formteile interessant für Beleuchtungselemente wie Lampenschirme, Scheinwerfer, Rückstrahler usw.

Beispiel 1

Einseitige Beschichtung einer transparenten Formteils

Als einseitig zu beschichtendes Substrat wurde eine unregelmäßig strukturierte Plexiglasscheibe eingesetzt. Die Platte war 120 cm lang, 80 cm breit und 6 mm hoch. Im ersten Arbeitsschritt wurde zunächst der Klebstoff aufgetragen. Als Klebstoff wurde ein wässriges Zwei-Komponenten System (bestehend aus Binder und Härter) auf Polyurethan-Basis eingesetzt, welches unmittelbar vor Auftrag durch Mischung der beiden Einzelkomponenten hergestellt wurde. Um eine homogene Mischung zu erhalten, wurde die Mischung bei Raumtemperatur mindestens 3 min mit Hilfe eines KPG-Rührers gerührt. Anschließend wurde der Klebstoff mit Hilfe einer Sprühpistole des Typs WaI- ther Pilot in einer Menge von ca. 80 g/m ² auf die strukturierte Oberfläche und auf die 4 Kanten des Formteils aufgetragen. Anschließend ließ man das Formteil 20 min bei Raumtemperatur trocknen. Im nächsten Schritt wurde die Plexiglasplatte in die einseitig eingestellte Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 1 gelegt. Die aufzutragende Kunststofffolie war dabei zwischen Kapselwand und Formteil angebracht. Dadurch entstanden in der Beschichtungskapsel 2 Kammern: eine Kammer zwischen der Kunststofffolie und dem Kammerboden, in der die Plexiglasscheibe positioniert war (Kammer A). Die anderen Kammern befand sich zwischen Kunststofffolie und Kapsel-

deck (Kammer B). Als Kunststofffolien wurden 250 μm starke Castfolie aus Natur- Luran ^® S, dem von der BASF Aktiengesellschaft käuflich erhältlichen ASA - Copoly- mer, eingesetzt. Anschließend wurden in der Kapsel die beiden getrennten Kammern (A, B ₁ ) gleichzeitig evakuiert. Nach Erreichen eines Vakuums von 25 mbar wurde die Kunststofffolie mit Hilfe von IR-Strahlern, die an den Kapselwänden angebracht waren, auf eine Temperatur von 150 ⁰ C erwärmt. Nach Erreichen der Temperatur wurde das Aufheizen beendet und Kammer B mit Luft auf Atmosphärendruck entspannt, wobei gleichzeitig das Vakuum in Kammer A aufrecht erhalten wurde. Durch das Fluten von Kammer B entstand ein überdruck, wodurch die erwärmten Kunststofffolien auf die mit Klebstoff eingesprühten Oberflächen und Kanten des Formteils aufgepresst wurden. Damit endete der Beschichtungsprozess. Durch das Aufheizen mit den IR-Strahlern während des Prozesses wurde außerdem der Klebstoff an den Ober- und Seitenflächen des Formteils aktiviert, wodurch bereits nach Beendigung des Prozesses eine sehr gute Haftung zwischen Klebstoff und Kunststofffolie erreicht wurde. Nach Ab- Schluss des Beschichtungsvorganges konnte das beschichtete Formteil aus der Kapsel entnommen werden. Die über die Schweißnaht weiterlaufende, überstehende Folie wurde mit einer scharfen Klinge manuell entfernt.