Thermoplastisches Erzeugnis sowie Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung

Die Erfindung betrifft ein thermoplastisches Erzeugnis sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses aus einem Hartkunststoffbauteil und einem Weichkunststoffbauteil mit selektiver Galvanisierung.

Es ist bekannt, dass durch Kombination von SEBS (Polystyrol-poly(ethylen/ butylen)- polystyrol) mit polaren thermoplastischen Elastomeren, wie TPE-E (thermoplastische Polyesterelastomere) oder TPU (thermoplastische Polyurethane) gute Verbundhaftungen an technischen Thermoplasten, wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere), ABS/PC (Ac- rylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere/Polycarbonat), PC (Polycarbonat) und PMMA (PoIy- methylmethacrylat) möglich sind. Entsprechende Erzeugnisse werden beispielsweise in USP 5 149 589 beschrieben.

Es ist ferner bekannt, dass thermoplastische Elastomere auf der Basis von SEBS/PP (Po- lystyrol-poly(ethylen/butylen)-polystyrol / Polypropylen) ausgezeichnete Verbundhaftungen zu polyolefinischen Werkstoffen, wie Polypropylen oder Polyolefin aufweisen. Auch transparente Materialien dieser Zusammensetzung sind bekannt.

Weiterhin wird in Kunststoffe 1/2005, Seiten 34-36, beschrieben, dass mit Materialien auf Basis von S-SB-S (partiell ungesättigtes Styrol/Butadien-Blockcopolymer), das unter der Marke Styroflex ^® vertrieben wird, Haftungen an PC, PMMA und MABS (Methylmethacrylat- Acrylnitiril/Butadien-Styrol-Copolymere) erzielt werden können. Dieses Material weist eine Härte von 85 Shore A auf. Für viele Anwendungen im Dichtungssektor wird dies als zu hart angesehen und es ist für viele Anwendungen im Außenbereich aufgrund der vorhandenen Doppelbindungen nicht einsetzbar.

Der Stand der Technik weist ferner allgemein folgende Nachteile auf.

- Transparente Polymercompounds mit ausgezeichneten Verbundhaftungen an amorphen, technischen Thermoplasten mit guten Bewitterungseigenschaften sowie Shore-Härten unter 70 Shore A sind nicht möglich.

- Die Modifizierung von SEBS mit TPE-E oder TPU sowie die Kompatibilisierung durch säuremodifiziertes SEBS oder modifiziertes PP (Polypropylen) ist aufwändig und schwierig.

Bei speziellen Bauteilen kann es durch den mehrphasigen Aufbau zu Delamination in der Nähe des Angusses kommen.

- Durch die Abmischung mit zur Hydrolyse neigenden polaren thermoplastischen Elastomeren, wie TPE-E oder TPU, müssen die Materialien vorgetrocknet werden.

- Ein Einsatz als Dichtungswerkstoff bei Temperaturen über 70 ⁰ C ist bei haftungsmodifi- zierten Materialien des Standes der Technik nicht möglich.

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

überraschenderweise wurde gefunden, dass die Aufgabe durch ein thermoplastisches Erzeugnis gelöst wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen ersten polaren technischen Thermoplasten mit stoffschlüssiger Verbindung mit einem zweiten Thermoplasten um- fasst, der ein styrolbasierendes thermoplastisches Elastomer und ein Polyolefin umfasst.

Hierbei beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform der kristalline Anteil im styrolbasie- renden thermoplastischen Elastomer höchstens 20 Gew.-% des Elastomers.

Damit ist es nunmehr möglich, auch mit unpolaren thermoplastischen Elastomeren auf Basis von Styrolelastomeren in Kombination mit Polyolefinen Haftung an polaren technischen Thermoplasten, wie ABS, ABS/PC, PC oder PMMA zu erreichen.

Ein geringer kristalliner Anteil im styrolbasierenden thermoplastischen Elastomer kann durch geeignete Auswahl von im Handel befindlichen Styrolelastomeren aus der Gruppe der SEBS mit hohem Seitenkettenanteil erreicht werden. Entsprechende Handelsprodukte sind beispielsweise Kraton ^® MD 6932, Kraton ^® MD 6924 oder Kraton ^® RP 6945.

Eine weitere Möglichkeit hierbei besteht in der Auswahl von SEPS (Polystyrol- poly(ethylen/propylen)-polystyrol), das ebenfalls aufgrund seines molekularen Aufbaus ein amorphes Weichsegment besitzt. Entsprechende Handelsprodukte werden unter dem Handelsnamen Septon ^® vertrieben.

Des Weiteren kann die Kristallisation des Weichsegments bei Einsatz von üblichen SEBS- Typen, wie Kraton ^® G1651 , oder von SEEPS (Polystyrol-poly(ethylen-ethylen/propylen)-

polystyrol), beispielsweise vertrieben unter der Bezeichnung Septon ^® 4055, durch σ-Olefine, beispielsweise vertrieben unter dem Handelsnamen Engage ^® , oder durch ataktische Po- lypropylene, beispielsweise vertrieben unter dem Handelsnamen Rextac ^® , verhindert werden.

Dem zweiten Thermoplasten können weitere Polyolefine, ausgewählt aus der Gruppe der Homo- oder Copolymere, insbesondere PP und PE (Polyethylen) in einer Menge von bis zu 70% zugesetzt werden.

Des Weiteren kann dem zweiten Thermoplasten ein maleinsäureanhydrid-modifiziertes Po- lyolefin oder spezielle Styrolelastomere, die beispielsweise unter dem Handelsnamen Ore- vac ^® CA 100 oder Kraton ^® FG 1901 vertrieben werden, zugesetzt werden.

Weiterhin können Weichmacher aus der Gruppe der paraffinischen oder technischen öle in einer Menge von bis zu 60 Gew.-% des zweiten Thermoplasten zugesetzt werden.

Der zweite Thermoplast kann handelsübliche Füll- und/oder Verstärkungsstoffe, wie Calciumcarbonat, Talkum, Bariumsulfat, Metalloxide, -hydroxide oder Kieselsäure in einer Menge von bis zu 80 Gew.-% enthalten.

Außerdem können übliche Additive, wie Antioxidantien, Lichtschutzmittel, Gleitmittel oder Farbstoffe zugegeben werden.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung.

Bisher war es nicht möglich, Hart-/Weichkunststoffverbunderzeugnisse mit handelsüblichen thermoplastischen Elastomeren (TPE) als Weichkomponente selektiv zu galvanisieren.

Es werden deshalb im Stand der Technik zwei grundsätzlich unterschiedliche Verfahren eingesetzt, um dekorative partiell galvanisierte Bauteile oder Mehrkomponentenbauteile mit dekorativer Galvanisierung herzustellen.

Beim ersten Verfahren werden die Hartkunststoffbauteile gespritzt, galvanisiert und mit TPE umspritzt. Dieses Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung von Seitenblenden für Elektrorasierer eingesetzt.

Nachteilig ist, dass es sich hierbei um ein sehr aufwändiges Verfahren handelt, da die Werkzeuge und der gesamte Prozess nur sehr geringe Toleranzen zulassen. Darüber hinaus fallen bei diesem Verfahren nicht unerhebliche Ausschussraten an. Ferner handelt es sich beim Galvanisieren um einen Freiflächenprozess, bei dem die Schichtdicken u.a. von dem Platz auf dem Galvanogestell abhängig sind. Durch die prozessbedingten Schichtdickenschwankungen ist eine aufwändige Verfahrensführung und Kontrolle notwendig.

Weiterhin wird als nachteilig angesehen, dass bei den verschiedenen Prozessschritten ein hoher Anteil an manuellen Tätigkeiten notwendig ist.

Darüber hinaus ist es nachteilig, dass die Verbindung zwischen dem galvanisierten Bauteil und dem Weichkunststoffbauteil nur formschlüssig erfolgt und so keine Dichtigkeit zwischen den Bauteilen erreicht wird. Ist eine entsprechende Abdichtung erforderlich, ist dies nur durch eine aufwändigere Gerätekonzeption und mit zusätzlichen Dichtelementen zu erreichen.

Bei dem zweiten Verfahren wird eine aufwändigere Teilekonstruktion in Kauf genommen, um die Anzahl der Prozessschritte, wie sie im ersten Verfahren beschrieben werden, zu verringern und die Gerätekonstruktion zu vereinfachen. Aus diesem Grund müssen die Bauteile beispielsweise mit einer aufwändigen Abdichtkante aus einem nichtgalvanisierten Kunststoff versehen werden. Dadurch soll eine Beschädigung der galvanisierten Schicht beim Schließen des Werkzeugs verhindert werden.

Nachteilig ist, dass ein Dreikomponenten-Spritzgussteil erforderlich ist, was mit erhöhten Investitionen verbunden ist.

Gemäß der Erfindung soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung aus einem Hartkunststoffbauteil und einem Weichkunststoffbauteil bereitgestellt werden, bei dem die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden.

Dies wird überraschenderweise durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung aus einem Hartkunststoffbauteil und einem Weichkunststoffbauteil erreicht, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Herstellung des Weichkunststoffbauteils ein Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer und

Polyolefin eingesetzt wird und dass das Verfahren die Schritte a) Erstellen einer Spritzgussform für das Verbunderzeugnis, b) Spritzen des Verbunderzeugnisses und c) selektives Galvanisieren des Verbunderzeugnisses umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als weitere Verfahrensschritte nach dem Spritzen und nach dem Galvanisieren Ausschusskontrollen durchgeführt. Durch den Einsatz des Thermoplasten aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin zur Herstellung des Weichkunststoffbauteils konnte das folgende Verfahren realisiert werden. Zur Verdeutlichung der besonderen Vorteilhaftigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird parallel dazu das oben als erstes genannte Verfahren dargestellt.

Erfindungsgemäßes Verfahren Verfahren nach dem Stand der Technik

Erstellen einer Spritzgussform für das Erstellen einer Spritzgussform für Verbunderzeugnis das Hartkunststoffbauteil i

Erstellen einer Spritzgussform für das Weichkunststoffbauteil

Spritzen des Verbunderzeugnisses Spritzen des Hartkunststoffbauteils i i

Ausschusskontrolle des Ausschusskontrolle des Verbunderzeugnisses Hartkunststoffbauteils i i selektives Galvanisieren des Galvanisieren des Verbunderzeugnisses Hartkunststoffbauteils i 4 ^,

Ausschusskontrolle des Ausschusskontrolle des galvanisierten galvanisierten Verbunderzeugnisses Hartkunststoffbauteils i

nestbezogenes Einlegen des Hartkunststoffbauteils i

Spritzgießen des Weichkunststoffbauteils

Ausschusskontrolle des galvanisierten Verbunderzeugπisses

Neben dem gegenüber dem Stand der Technik um mehrere Verfahrensschritte verkürzten erfindungsgemäßen Verfahren liegt ein weiterer Vorteil vorliegender Erfindung darin, dass die einzelnen Bauteile nicht mechanisch sondern stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Hierbei kann es sich einerseits auch um mehrere Hartkunststoffbauteile und andererseits auch um mehrere Weichkunststoffbauteile handeln.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz des Thermoplasten aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin wird die selektive Galvanisierung des Hartkunststoffbauteils oder der Hartkunststoffbauteile möglich, weil der Thermoplast gegenüber Chromschwefelsäure resistent ist.

Das Verbunderzeugnis kann also nahezu im Standardverfahren gefertigt und anschließend galvanisiert werden.

Der Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin kann ein Polystyrol- poly(ethylen/butylen)-polystyrol (SEBS) sein, das einen Seitenkettenanteil von über 60% aufweist. Damit ist ein hoher amorpher Anteil im Weichsegment des Thermoplasts gegeben. Entsprechende Thermoplasten werden unter den Handelsbezeichnungen Kraton ^® MD 6932, Kraton ^® RP 6924 oder Septon ^® 2063 in Kombination mit Polypropylen vertrieben.

übliche Weichmacher und Füllstoffe können bei der Herstellung des Weichkunststoffbauteils dem Thermoplasten zugesetzt werden.

Vorzugsweise weist der zur Herstellung des Weichkunststoffbauteils eingesetzte Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer einen kristallinen Anteil von höchstens 20 Gew.-% des Elastomers auf.

Als Hartkunststoff wird vorzugsweise ein polarer amorpher technischer Thermoplast eingesetzt. Hierbei ist besonders bevorzugt ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) oder ABS-Blends. Diese sind gut galvanisierbar.

Zur Galvanisierung eignen sich am besten klassische Galvanoverfahren für ABS mit einer Chromschwefelsäure-Aktivierung und zwar sowohl ionogene als auch kolloidale Verfahren.

Zur Kunststoffmetallisierung wird auf das Handbuch Kunststoff-Metallisierung, Leuze Verlag, Saulgau/Württemberg, 1991 , verwiesen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Hartkunststoffbauteil mit dem Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin überspritzt wird.

Des Weiteren ist ein Verfahren bevorzugt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Thermoplast aus styrolbasierendem Elastomer und Polyolefin mit Metalleffektflitter eingefärbt wird.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das Hartkunststoffbauteil bedruckt wird.

Anwendungsgebiete für die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Verbunderzeugnisse sind beispielsweise Rasierer, Schutz von Galvanogestellen, Verpackungen oder Flakons.

Des Weiteren ergeben sich neue Möglichkeiten für Designer durch die Transparenz der Hart- und Weichkunststoffbauteile verbunden mit speziellen Lichteffekten.

Besonders außergewöhnliche Effekte sind zu erreichen, indem das Hartkunststoffbauteil, das galvanisierbar ist, eingefärbt wird und mit dem Weichkunststoffbauteil, das nicht galvanisierbar ist, überspritzt wird. Nach der partiellen Galvanisierung ist nur im Bereich des transparenten Weichmaterials die Untergrundfarbe sichtbar.

Weiter können besondere Effekte dadurch erzielt werden, dass das transparente Weichkunststoffbauteil mit Metalleffektflittern eingefärbt wird und einen farbigen Hintergrund zur Tiefenwirlung aufweist oder der zu überspritzende Bereich partiell dekoriert, beispielsweise bedruckt, wird.

Ferner ist es nunmehr möglich, durch eine entsprechende Gestaltung der Geometrie des Weichkunststoffbauteils Partien der Formteiloberfläche durch Abschirmung der Oberflächen-

leitung im Galvanobad frei von metallischer Beschichtung zu halten und so weitere Farbeffekte zu erzielen.

Das erfindungsgemäße thermoplastische Erzeugnis soll im Folgenden anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Es wird in üblicher Weise ein Polymercompound hergestellt aus 30,3 Gew.-% SEBS mit einem Seitenkettenanteil von über 60% (Kraton ^® RP 6924), 24,2 Gew.-% paraffinisches Weissöl (Primol 382), 3,0 Gew.-% Homopolypropylen (Borealis HD 120 MO), 18,2 Gew.-% copolymerisiertes Polypropylen (Hifax ^® CA 60A) und 24,3 Gew.-% CaO ₃ (Calcilit 6G).

Beispiel 2

Es wird in üblicher Weise ein Polymercompound hergestellt aus 84,7 Gew.-% SEBS mit einem Seitenkettenanteil von über 60% (Kraton ^® MD 6932) und 15,3 Gew.-% PP-MAH (Polypropylen-Maleinsäureanhydrid) (Orevac ^® CA 100).

Beispiel 3

Es wird in üblicher Weise ein Polymercompound hergestellt aus 66,7 Gew.-% SEPS (Sep- ton ^® 2063), 16,7 Gew.-% copolymerisiertes Polypropylen (Hifax ^® CA 60A) und 16,6 Gew.-% ataktisches Polypropylen (Rextac ^® APAO 3585).

Vergleichsbeispiel 1

Es wird in üblicher Weise ein Polymercompound hergestellt aus 19,2 Gew.-% SEBS (Kraton ^® G1654), 5,8 Gew.-% SEBS-MAH (Kraton ^® FG 1901 ), 23,1 Gew.-% paraffinisches Weissöl (Primol 382), 32,7 Gew.-% TPE-E (Hytrel 4068) und 19,2 Gew.% CaCO ₃ (Calcilit 6G).

Vergleichsbeispiel 2

Es wird 100-prozentiges S-SB-S (Styroflex ^® 2G 66) eingesetzt.

Die Polymercompounds aus den Beispielen und Vergleichsbeispielen werden auf einem Zweischneckencompoundierextruder (Berstorff ZE 50 A) homogenisiert und Zweikomponenten-Verbundkörper auf der Spritzgussmaschine Klöckner-Ferromatik Typ F 1 10 hergestellt. Hierfür werden ABS-Platten (Polylac 717) mit Abmessungen von 150 mm ^■ 100 mm ^■ 2 mm flächig mit 2 mm der Mischungen aus den Beispielen überspritzt. Anschließend werden die Schälkräfte vergleichend mit den Mischungen aus allen Beispielen an 20 mm breiten Streifen, mit einem Abzugswinkel von 90° mit Prüfgeschwindigkeiten von 100 mm/Min an einer Zwick Zug-Prüfmaschine 1445 geprüft.

Die Mittelwerte der Schälkräfte sind in nachfolgender Tabelle angegeben, sowie die Härte der jeweiligen Mischung.

Das erfindungsgemäße thermoplastische Erzeugnis weist eine deutlich größere stoffschlüssige Verbundhaftung auf als entsprechende Erzeugnisse im Stand der Technik. Deshalb kann das erfindungsgemäße thermoplastische Erzeugnis beispielsweise als Abdichtung gegen wässrige Medien eingesetzt werden.

Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße thermoplastische Erzeugnis gegenüber dem Stand der Technik auch den Vorteil, dass es zugleich auch transparent sein kann, so dass beispielsweise Designern bisher unbekannte Möglichkeiten eröffnet werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen thermoplastischen Erzeugnisses besteht darin, dass es auch bei Shore-Härten von 50 Shore A und darunter noch eine gute Verbundhaftung aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses mit selektiver Galvanisierung und dessen geschilderte Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt als ein gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Verbunderzeugnis eine Zahnbürste 1.

Die Zahnbürste 1 weist einen Griff und eine Bürstenkopf auf. Beide sind durch einen Bürstenhals miteinander verbunden. Zusammen stellen sie das Hartkunststoffbauteil 3' dar. Das Hartkunststoffbauteil 3' kann transparent bis farbig sein.

Der Griff ist mit der Galvanoschicht 5 ¹ ummantelt.

Der Griff wird durch das isolierend wirkende Weichkunststoffbauteil 4 ¹ vom Bürstenhals optisch getrennt. Dies führt bei einer Zweikomponenten-Spritzgussanwendung zu einer Dreikomponenten-Optik.

Fig. 2 zeigt ein Dekorverbunderzeugnis 6 in der Draufsicht.

Auf dem Dekorerzeugnis 6, das einen farbigen Träger als Hartkunststoffbauteil 3" aufweist, wird ein Aufdruck oder eine Prägung 7 aufgebracht. Der Aufdruck oder die Prägung 7 sind mit dem transparenten Weichkunststoffbauteil 4" überspritzt.

Der nicht überspritzte Bereich des Hartkunststoffbauteils 3" ist von der Galvanoschicht 5" bedeckt.

Fig. 3 zeigt das Dekorverbunderzeugnis 6 der Fig. 2 in der Seitenansicht.

Fig. 4 zeigt eine Schraubkappe oder Deckel 8 in der Schrägsicht.

Hierbei wird die Schraubkappe oder der Deckel 8 von einem ringförmigen Weichkunststoffbauteil 4'" etwa mittig umgeben. Das Weichkunststoffbauteil 4'" ist transparent bis farbig und wirkt isolierend. Das Hartkunststoffbauteil 3'" dient als Trägermaterial und ist farbig gestaltet. Auf dem Hartkunststoffbauteil 3'" ist die Galvanoschicht 5'" aufgebracht, mit Ausnahme des Bereichs, an dem sich das ringförmige Weichkunststoffbauteil 4"' befindet.

Die Schraubkappe oder der Deckel 8 sind Zweikomponenten-Spritzgusserzeugnisse, die eine Dreikomponenten-Optik liefern.

Fig. 5 zeigt die Schraubkappe oder den Deckel 8 der Fig. 4 in einer Schnittansicht.

Für die Alternative, Schraubkappe, ist ein Gewinde 9 dargestellt.

Fig. 6 zeigt einen Schalter oder Display 10 in der Seitenansicht.

Hierbei bildet das Hartkunststoffbauteil 3"" das transparente Trägermaterial. Mittig ist dies sowohl an seiner Oberseite als auch an seiner Unterseite von dem transparenten Weichkunststoffbauteil 4"" überspritzt. Die übrige Oberfläche des Hartkunststoffbauteils 3"" ist mit der Galvanoschicht 5"" versehen.

Unterhalb des Schalters oder Displays 10 befindet sich ein Leuchtmittel 2. Durch die Transparenz sowohl des Hartkunststoff bauteils 3"" als auch des Weichkunststoffbauteils 4"" können sich somit besondere optische Effekte an der Oberseite des Schalters oder Displays 10 ergeben.