CZ20002065A3 - Způsob výroby povrchově tvrzené, oboustranně vysoce lesklé fólie prosté gelových částic, zpracovatelné způsobem vlisování fólie - Google Patents

Abstract

Při způsobu výroby povrchově tvrzené, oboustranně vysoce lesklé fólie, která je prakticky prostá gelových částic, s tloušťkou 80 až 300 pm se tavenina, např. polymethylmethakrylátu vytváří pomoci extruderu a prostřednictvím ohebné lamelové trysky se přivádí na hladící válcovací stolici, která je uspořádána pro zvláště velké přítlačné síly ve válcovací štěrbině, přičemž hladící válce jsou bombírovány. Fólie se používají pro povrchovou dekoraci vysoce hodnotných termoplastických tvarovaných součástí.

Description

Oblast techniky

Jestliže se vstřikované součásti dekorují potištěnými polymetakrylátovými (PMMA) fóliemi, používají se za účelem dosažení určitého „hloubkového účinku tisku PMMA-fólie o tloušťce 80 až 300 pm. Pro dekoraci se buď potištěné PMMAfólie, kolaminované s termoplastickými nosičovými materiály, předtvarují a razí na požadovanou geometrii, uvádějí se do vstřikovacího lisu a zastřikují se, nebo se potištěná PMMAfólie ve formě role uvádí do vstřikovacího lisu a zastřikuje. Zastřikování se provádí na potištěné straně, takže tisk je chráněn PMMA-fólií obsahující látku absorbující UV záření. Pro zastřikování mohou být použity následující termoplasty a polymerní směsi: ABS, PC/ABSsměsi, PVC, PC, PC/ASA-směsi, PP, PP-směsi.

Pro dekoraci se buď vkládají potištěné výlisky fólie (volitelně předtvarované) do vstřikovacího lisu a zastřikují se, nebo se potištěná PMMA-fólie z role zavádí do vstřikovacího nástroje a zastřikuje se, nebo se PMMA-fólie laminuje na termoplastický nosičovy materiál a (volitelně předtvarovaná) se zavádí do vstřikovacího lisu a zastřikuje. Jako nosičové materiály, které se laminují s potištěnou fólií podle vynálezu, se mohou použít například následující termoplasty: ABS, směsi polykarbonát-ABS, ASA (kopolymer akryloester-styren-akrylonitril), směsi polykarbonát-ASA, směsi obsahující polyolefiny, jako např. polyetylén, polypropylen, PVC, a směsi obsahující polyfenylen. Všechny termoplastické materiály mohou být vyztuženy skelnými vlákny

-2nebo minerálními plnivy.

PMMA-fólie přebírá funkci ochranného laku. Na rozdíl proti vstřikovaným součástem, chráněným ochranným lakem nebo potištěným přímým nebo nepřímým způsobem (tepelným přenosem, mokrým přenosem), nabízí povrchové dekorování potištěnými PMMA-fóliemi následující výhody:

- značné snížení nákladů (povrchové dokončení a dekorace se provádí v jediném kroku)

- bezrozpouštědlový proces

- malé investiční náklady a náklady na ochranu prostředí

- jednoduchá výměna tištěného vzoru

- vyšší volnost volby vzoru.

Dekorování termoplastických výlisků potištěnými fóliemi, jako součást procesu lisování vstřikováním, se všeobecně nazývá „In-mould-film-decoration (dekorování vlisováním fólie). Nejznámější formu tohoto způsobu představuje takzvané „Insert-Moulding (lisování vložky). K tomu se dekorativně potištěná PMMA-fólie pro vyztužení kolaminuje s termoplastickým nosičovým materiálem. K tomu se používají s výhodou ABS, ASA, PC, PVC, PP, PPE a směsi těchto materiálů.

Fóliový laminát se prostřednictvím tepelného tvarovacího procesu tvaruje a razí na požadovanou geometrii. Předlísky se následně přivádějí k zastřikovacímu procesu k vlastní výrobě výlisků. K tomu se předlísky, většinou automaticky, uvádějí do vstřikovacího lisu a zastřikují se termoplastickými plasty. K zastřikování se s výhodou používají ABS, ASA, PC, PVC, PP, PPE jakož i směsi těchto materiálů. Jestliže se použije nosičový materiál dostatečné

-3• tt tloušúky, je možno ušetřit zastřikování a je možno přímo použít přetvařovaný, vyražený nebo nařezaný laminát.

„In-Mould-Film-Decoration (dekorování vlisováním fólie) nabízí, na základě velmi racionálního vedení procesu a možnosti rychlé výměny vzoru, zpracovatelům popř. výrobcům formy možnosti náhrady tradičního nákladného způsobu.

PMMA-fólie, potištěná transparentními, elastickými laky, zastříknutá transparentním termoplastem, se může například racionálním způsobem použít pro výrobu krytů zadních světel automobilů. Jako transparentní termoplasty se používají s výhodou PMMA-tvarovací hmoty, SAN, polystyrénové tvarovací hmoty, polykarbonáty jakož i směsi PMMA/SAN.

Tento způsob nabízí možnost rychlé změny vzoru, aniž by bylo nutno stavět nové, nákladné vícesložkové vstřikovací lisy. Kromě toho se ušetří nákladné barvení PMMA-tvarovacích hmot pro vícesložkové vstřikování.

„In-Mould-Film-Decoration (dekorování vlisováním fólie) umožňuje v této oblasti použití výrobu kompletních dílů karosérie automobilu, které volitelně mohou, obsahovat kryty zadních světel jako funkční plochy.

Volitelně se PMMA-fólie, potištěná transparentním elastickým lakem, může při tomto použitím před výrobou výlisku zastříknout transparentními, termoplastickými nosičovými materiály pro zvýšení tuhosti pro ochranu laku proti horké, pod vysokým tlakem se nacházející tavenině termoplastického materiálu používaného pro zastřikování.

Zvláštní, velmi hospodárně fungující provedení „In• · • · · · • 8

8

Mould-Film-Decoration (dekorování vlisováním fólie) používá kombinovaného tvarovacího zastřikovacího nástroje, pomocí kterého se realizuje v jednom procesu na bázi potištěných fólií ve formě role jak tvarování fólie, tak zastřikování. Tento způsob se obecně nazývá „Film-Insert-Molding (lisování vložené fólie).

Při použití PMMA-fólií k dekorování vstřikovaných výlisků pomocí „Film-Insert-Molding (lisování vložené fólie) jsou na PMMA-fóliový materiál kladeny vysoké požadavky:

- dobrá manipulovatelnost v procesu tisku, tzn. dostatečná tažnost

- vysoká povrchová tvrdost (alespoň tvrdost tužky HB) pro zamezení poškrábání výlisků dekorovaných PMMA-fólií

- vysoký lesk povrchu (měřeno podle DIN 67530) >120

- malý zákal účinkem vlhkosti <2 % zamlžení podle metody popsané na str. 15

- nízký povrchový zákal <1,5 %

- extrémně nízký počet gelových částic max. 1 gelová částice na 2 00 cm²

- vysoká odolnost vůči povětrnosti; srovnatelná se standardní PMMA

- dostatečná absorpce UV-světla; UV-absorpce v oblasti 290 až 370 nm <1 %.

Dosavadní stav techniky

DE 38 42 796 (Rohm GmbH) popisuje PMMA-fólie na bázi

PMMA-tvarovací hmoty s malou velikostí částic elastomeru a s vysokým podílem elastomeru. Fólie podle vynálezu nejsou,

-5pokud jde o parametr „povrchová tvrdost, z této tvarovací hmoty vyrobitelné.

WO 96/30435 a EP 763 560 (Mitsubishi Rayon) popisují výrobu PMMA-fólií o tlouštice až 0,3 mm, založených na určitém složení PMMA: modifikátor rázuvzdornosti na bázi polybutylakrylátu s určitým průměrem částic, PMMA-polymerní matrice a (volitelně) přídavek modifikátorů tavitelnosti (polymer I).

Výroba fólie se provádí v jednoválcovém procesu (tzv. vytlačování na chlazený válec), při kterém se termoplastická tavenina během procesu chlazení a tuhnutí uvádí do styku s jednotlivým kovovým válcem a chladí se. Je třeba výslovně upozornit, že termoplastická tavenina se nemůže pro výrobu fólií požadované tloušťky tvarovat mezi dvěma kovovými válci.

Tento způsob vykazuje oproti dvouválcovému procesu významné nevýhody, které mají rozhodující vliv na kvalitu fólie. Gelové částice, k jejichž tvorbě v zásadě mají rázuvdorně modifikované PMMA-tvarovací hmoty sklon, se při tvarování na jednotlivém chlazeném válci, na rozdíl od dvouválcového (hladicího) procesu, nezatlačují pod povrch, a zůstávají tak viditelné jako optický defekt. Zvláště nevýhodně se projevují v následném procesu tisku při výrobě dekorové fólie, při kterém se v oblasti gelových částic ukazují zřetelně viditelná chybějící místa. Dále, povrch fólie odvrácený od chlazeného válce, volně ochlazovaný na vzduchu, vykazuje pozorovatelný povrchový zákal, způsobený různě silnou objemovou kontrakcí částic elastomeru a matrice z PMMA. Tím se vytváří povrchová struktura „kopce a údolí, která rozptyluje světlo a vyvolává tak nevýhodný efekt • φφφ

-6Φ φ φφφφ φφφφ φφφ φφ φφ φφ φφ φφ zákalu.

DE 195 44 563 (Rohm GmbH) popisuje rázuvzdorné PMMA tvarové hmoty používané pro výrobu fólií podle vynálezu.

DE 40 18 530 (Rohm GmbH) popisuje způsob výroby plných desek nebo fólií o tloušťce menši než 1 mm z termoplastického plastu s teplotou skelného přechodu >50 °C. Vyhlazení se dosahuje vedením fólie na nekonečném pásu. Získané desky nebo fólie jsou prakticky bez orientace a dvoj lomu.

EP 659 829 (Rohm GmbH) popisuje ochrannou fólii proti povětrnosti a jí povlečené výlisky, kterážto fólie má vedle ochrany proti povětrnosti také úlohu absorpce UV-záření. Sestává z tvrdé fáze z PMMA a tlumicí fáze, přičemž látka absorbuj íc UV-záření.

EP 391 193 (Bayer AG) popisuje způsob výroby na obou stranách lesklé, opticky izotropní extruzní fólie s tloušťkou menší než 0,6 mm, která se bud'

1. vyrábí extruzí a následným kalandrováním mezi lakovaným elastickým válcem a vysoce lesklým ocelovým válcem, nebo

2. se tvaruje ve dvou extruzních krocích, přičemž v prvním kroku se vyrábí extruzí a následným kalandrováním mezi broušeným elestickým válcem a vysoce lesklým ocelovým válcem fólie, na jedné straně vysoce lesklá a na druhé straně matná. Ve druhém extruzním kroku se fólie vyrobená v prvním kroku na matné straně povléká taveninou ze stejného termoplastického plastu, takto získaná povlečená fólie se

9

-79 9 9 9999 9 99 9

9 9 99 9 9 99 9

999 99 99 99 99 99 opět kalandruje mezi dvěma vysoce lesklým ocelovým válcem a broušeným elastickým válcem, přičemž vysoce lesklá strana povlečené fólie je obrácena k válci z broušeného elastického materiálu.

Oba způsoby, které jsou jednak technologicky náročné, jednak jsou spojeny s vysokými výrobními náklady, podle dosavadního stavu techniky, jsou pro výrobu oboustranně lesklé fólie mezi dvěma vysoce lesklými ocelovými válci, kvůli extrémně vysokým a obtížně ovladatelným silám ve válcovací štěrbině, nepoužitelné.

Způsob 1 má tu nevýhodu, že není velkovýrobně realizovatelný, neboř lakové vrstvy na gumových válcích vlivem vysoké teploty tavení velmi rychle křehnou. Pro zabránění vlivu vysokých teplot tavení se mohou lakované gumové válce chladit ve vodní lázni, vlhkost však vede k nevýhodnému ovlivnění povrchové kvality fólie.

Způsob 2 vykazuje mimořádně nepříznivou ekonomii, neboř výroba fólie se musí provádět ve dvou extruzních krocích. Extruzní povlékání fólie taveninou a následné kalandrování, zejména v požadované oblasti tloušřky podle vynálezu, dále vede k nepříznivým povrchovým vlastnostem.

EP 195 075 (Exxon) popisuje způsob výroby fólie z 10-85 % hmotn. elastomeru a 90-15 % hmotn. polyolefinu, při kterém se extrudovaný pás vede při teplotě nad bodem měknutí skrze štěrbinu protiběžných válců. Jeden z válců je vysoce lesklý chlazený válec a druhý válec je válec s vysoce lesklou gumovou plochou, fólie se přitom chladí.

Takto získané fólie mají tloušřku mezi 25 a 250

-8φφ φφ φφ mikrometrů (10'⁶m). Přítlačné síly zde nejsou popsány, nevýhody popsané v diskusi k EP 391 193 existují i zde.

EP 212 355 (Bayer AG) popisuje fólii z polykarbonátu, která je popřípadě potištěna bezlepidlovou polyuretanovou vrstvou. Fólie jsou jednostranně matové nebo jednostranně strukturované tím, že strukturované chlazené potiskují a zastřikují.

jsou taženy přes matované nebo válce. Takto získané fólie se

Jako plast pro zastřikování se používá kopolymer akrylonitrilu, butadienu a styrenu.

EP 294 705 (Rohm GmbH) popisuje způsob výroby oboustranně lesklých fólií, který používá jako hladící prvek již hlazenou fólii, která je v tomto způsobu předem vyrobena a vedena zpět.

A.Huemer (Kunststoffe 87 (1997), 10, str. 1351 a dále) diskutuje výhody a nevýhody uspořádáni hladících válců, stejně jako H.Gross (Kunststoffe 87 (1997) , 5, str. 564) .

Huemer uvádí, že „pokusy s vyšším tlakem selhávají, neboř tím se nemění ani doba zdržení ve válcovací štěrbině, ani doba relaxace polymeru.

Opatření, která Huemer popisuje (správný poměr rychlosti výstupu z trysky a rychlosti odtahování) nestačí k získání fólií s vysokou kvalitou povrchu. Pro vyhlazení povrchu není, jak Huemer vyvozuje, potřebný co možná nejnišší tlak ve válcovací štěrbině, nýbrž co možná nejvyšší.

Podstata vynálezu

Vyvstává tak potřeba vytvořit hospodárně pracující, ve

-9• Φ φ · φφφ · Φ « 9

4 4 4 4 · 44 9 4 9 4

444 44 44 944 99 4 • 4 4 4·· ·· 4 ·

9 9 9 4 4 9 94 4 4 44 velkovýrobním měřítku použitelný způsob výroby fólií o tlouštice <0,3 mm z rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot, který kromě toho poskytne oboustranně vysoce lesklou fólii, s kvalitou povrchu téměř bez gelových částic a s povrchovou tvrdostí dostatečnou pro dekorování. Dále musí být tato fólie spolehlivě a hospodárně opracovatelná v procesu tisku jakož i při způsobu „in-mould-film-decoration (dekorování vlisováním fólie), musí vykazovat tomu odpovídající dostatečnou tažnost.

Proto bylo třeba věnovat velkou pozornost správné volbě PMMA-složky, zejména pokud jde o rovnováhu mezi povrchovou tvrdostí a tažností.

Dále uvedených vlastností PMMA-fólie, nezbytných pro dekorování povrchů, je možno dosáhnout jen tehdy, když:

se použije polybutylakrylát jako základ modifikátorů rázuvzdornosti odolného vůči povětrnosti použitý modifikátor rázuvzdornosti vykazuje určitou nejmenši velikost částic účinné elestomerní fáze (rozmezí velikosti částic) použitý modifikátor rázuvzdornosti se může na základě jeho morfologické struktury (jasné rozdělení houževnaté a elastomerní fáze, co nejvyšší účinný elastomerní podíl, co největší velikost částic) použit v poměrně velkém zředění, čímž je zajištěna minimálně nezbytná povrchová tvrdost pro výrobu suroviny pro fólii se použije speciální způsob výroby tvarovací hmoty, který na základě integrované techniky koagulace modifikátorů rázuvzdornosti umožňuje dostatečné oddělení ve vodě rozpustných polymeračních pomocných látek z výroby modifikátorů rázuvzdornosti,

- 10• 4 44 44 44 44 • · · · 4 4 4 * · 4 4 4 4 · 44 4 • 44 44 ·· 444 4· 4

4444 4444 · 44 4 · 44 44 čímž je zajištěn jen nepatrný sklon k zákalu fólie účinkem vodní páry.

dobrá zpracovatelnost v procesu tisku (pro „Film-InsertMolding (lisování vložené fólie) se většinou používají dekorativně potištěné PMMA-fólie), tj. dostatečná tažnost vysoká povrchová tvrdost (alespoň tvrdost tužky HB) pro zamezení poškrábání výlisků dekorovaných PMMA-fólií

- vysoký lesk povrchu (měřeno podle DIN 67530) >120

- malý zákal účinkem vlhkosti <2 % zamlžení podle metody popsané na str. 15

- nízký povrchový zákal <1,5 %

- extrémně nízký počet gelových částic max. 1 gelová částice na 200 cm²

- vysoká odolnost vůči povětrnosti, srovnatelná se standardní PMMA

- dostatečná absorpce UV-světla; UV-absorpce v oblasti 200 až 370 nm <1 %.

Výroba používaných rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot je popsána v DE 195 44 563 (Rohm GmbH).

Dále je pro zajištění vysoké kvality fólie (extrémně nízký počet gelových částic, vysoký povrchový lesk, vysoká odolnost vůči vlivu povětrnosti, nízký povrchový zákal) nezbytný způsob tvarování fólie podle vynálezu. Výše zmíněná kombinace vlastností není možná způsobem vytlačováním na chlazený válec, pro fólie v nárokované oblastí tlouštěk obvyklým.

Výroba fólie podle vynálezu se provádí speciálním, na technice hladícího válcování založeným, způsobem tvarování ·· ·» 99

9 9 9 9

9 9 9 999

9 9 9

99 99 9· za použití speciálního přítlačného systému a dvojice specielně bombírovaných, na zrcadlový lesk vyleštěných válců, v jejichž válcovací štěrbině se provádí tvarování fólie podle vynálezu. Technikou hladícího válcování byly dosud vyráběny jen zřetelně tlustší fólie (d>0,3 mm; viz „Folien fur thermogeformte Verpackungen, VDI-Verlag, 1992).

Pro výrobu fólií podle vynálezu (oblast tlouštěk 80 až 300 pm, s výhodou 95 až 250 pm, zvláště výhodně 105 až 250 pm) jsou nezbytné extrémně velké přítlačné síly ve válcové štěrbině, které nelze realizovat dosud používanými konstrukcemi (přitlačování lomenou pákou, viz obr. 1, nebo obvyklým hydraulickým přitlačováním). Hydraulické přitlačování, které ostatně má tyto přítlačné síly vyvíjet jen přibližně, je podstatně konstrukčně náročnější než řešení podle vynálezu. Překvapivě se podařilo vyvíjet vysoké přítlačné síly prostřednictvím konstrukce podle vynálezu: Jeden z válců tvořících hladící štěrbinu je nehybně fixován v hladící válcovací stolici. Druhý, posouvatelný válec je prostřednictvím dvou paralelně uspořádaných pohonů (elektrických nebo hydraulických) šnekovým převodem spojen s táhly umístěnými na ložiskových čepech válců (viz obr. 2).

Tím způsobem je, pro požadovanou štěrbinu mezi válci, zamezeno rozevření válcovací štěrbiny tlakem způsobeným taveninou. Takto maximálně dosažitelný přítlačný tlak činí 1500 N/cm.

Tavenina, vyrobená pomocí jedno- nebo dvoušnekového extruderu (pro zajištění konstantnosti proudu taveniny mohou být volitelně použita čerpadla taveniny) se prostřednictvím trysky, dimenzované pro extruzí fólie, přivádí ke způsobu tvarování podle vynálezu. Tavenina se tvaruje v definované

-12* *«r ·· ·· ·· ·♦ ·· » * · · · · β 9 » • · · · · · · · · ·« ·

999 99 9 9 999 99 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 99 99 ·9 99 99 válcovací štěrbině a hladí a ochlazuje se prostřednictvím povrchu temperovaných, na zrcadlový lesk leštěných válců (hloubka drsnosti RA 0,002-0,006, RT=0,02 - 0,04, měřeno podle DIN 4768) . Přitom je geometrický tvar jednoho nebo obou válců vybroušen bombírovaně, odchylně od válcového tvaru. Bombáž má rozhodující význam pro rovnoměrné rozdělení tloušťky po šířce fólie.

Definice „bombáže: parabolické zvětšování průměru od okrajů válců ke středu. Literatura: Hensen, Knappe, Patente: Kunststoff-Extrusionstechnik II, Extrusions-anlagen, HanserVerlag, 1986. Bombáž je třeba uzpůsobit na tloušťku a šířku fólie, které se má docílit (tzn. neexistuje žádná univerzálně použitelná bombáž).

Alternativně mohou být pro zajištění rovnoměrného rozdělení tloušťky provedena následující konstrukční opatření:

- křížení os válců („Ax-Crossing)

- vzájemné zakřivení válců („Roli-bending)

Tyto obě metody jsou u hladících válcovacích stolic neobvyklé, neboť zde znamenají vysoké konstrukční náklady. Obvykle se používají na kalandrovacích zařízeních.

Výsledkem způsobu podle vynálezu je oboustranně vysoce lesklá fólie téměř prostá gelových částic s vynikajícími povrchovými vlastnostmi.

Způsob podle vynálezu je možno použít také pro výrobu polykarbonátových fólií s vynikajícími povrchovými vlastnostmi.

-13 * φ· φφ ·· φ* φφ • Φ φφ φφφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ φφφ φ φ φ φ φ φφφ φφ φφ φφφ φφ · φ φ φφφφ φφφφ φφφ φφ φφ φφ φφ φφ

Při dvouválcovém procesu se elestomerem modifikovaná tavenina PMMA tvaruje mezi dvěma temperovanými ocelovými válci, přičemž povrchová teplota ocelových válců leží pod teplotou zeskelnění použitého matricového PMMA-polymeru. Tím se získá přednostní orientace molekul PMMA-matrice (majících oproti elastomerní fázi značně vyšší hnací sílu tuhnutí) na na povrchu kovu resp. fólie, čímž je dosaženo vysoce lesklého povrchu fólie se zanedbatelně malým zákalem povrchu.

Dvouválcový proces dále zajišřuje značně lepší chování pod vlivem povětrnosti, neboř hladké povrchy fólie jsou méně citlivé vůči erozi podporované UV-světlem.

Jistě je možné, vhodnou volbou modifikátorů extrémně malé velikosti částic (jak je popsáno v DE 42 796), realizovat oboustranně vysoce lesklé povrchy fólie také prostřednictvím vytlačování na chlazený válec. Ty však vykazují, pro PMMA-fólie vyrobené vytlačováním na chlazený válec typickou, tvorbu gelových částic, která je pro dekorování povrchů nevýhodná.

Dále je nezbytný, pro zajištění dostatečné tažnosti fólie, s ubývající velikostí elastomerních částic se zvyšující obsah elastomeru, který opět nepříznivě ovlivňuje povrchovou tvrdost, která je podstatná pro dekorační použití (minimální požadavek je tvrdost tužky „HB, s výhodou alespoň H, zvláště výhodně 2H).

Optimální oblast teploty tvarování termoplastických, nekrystalických plastů leží různě mezi teplotou zeskelnění (ET, Einfriertemperatur) a oblastí plastického-viskózního

- 14tečení. Pro dosažení vysokého povrchového lesku je třeba při hladícím procesu nastavit povrchové teploty hladících tvarovacích válců nižší než je teplota zeskelnění. Z toho vyplývá, že fólie z termoplastických materiálů se tím hůře tvarují na tenké vrstvy, čím vetší je teplotní rozdíl mezi teplotou válců (musí být menší než teplota zeskelnění T_G) a optimální oblastí teplot tepelného tvarování.

Jak je zřejmé z H.Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, 21. vydání (1979), obr. 99 na str. 166, je z výše uvedených důvodů tepelné tvarování tenkých fólií s vysoce lesklými povrchy v případě polykarbonátu v případě polymetylmetakrylátu.

použitém hladícím procesu jsou dosažitelné v případě extruze polykarbonátů nejmenší tloušřky asi 120 μΜ, v případě PMMA asi 100 μτη. S narůstající tloušřkou exponenciálně rostou potřebné přítlačné síly.

značně obtížnější než Z toho plyne, že při

Dále, tvarování fólie je pomocí nárokovaného hladícího procesu v případě termoplastických materiálů tím snadněji realizovatelné, čím širší je teplotní oblast pro optimální tepelné tvarování. Protože se při průchodu tvarovaného filmu taveniny hladící štěrbinou ustavuje vysoký teplotní gradient, musí mít tvarovaný termoplast přiměřeně širokou oblast teplot tepelného tvarování. Z toho plyne, že prakticky není možné zpracovat na nárokované fólie termoplasty jako PP nebo PE.

Zkušební metody

E-modul, pevnost v tahu a protažení při přetržení byly zkoušeny podle ISO 527-3, upínací délka byla 60 mm a zkušební rychlost 50 mm/min.

- 15Tvrdost tužky byla zkoušena podle ASTM D 3363-92a.

Stupeň lesku byl měřen při 60° podle DIN 67530.

„Zamlžení bylo měřeno podle ASTM D 1003. Pro výpočet „povrchového zamlžení byl zákal fólie po oboustranném zpracování silikonovým olejem odečten od zákalu měřeného v nezpracovaném stavu.

Stanovení počtu gelových částic představuje interní metodu fy. Rohm (Qualitatssicherung-Arbeitsanweisung 1/021/220) .

Gelové částice jsou tmavě/světle blikající částice, viditelné pomocí zvětšení při přibližování a oddalování zkušebního tělíska. Jsou způsobeny hlavně vysokomolekulárními podíly nevyhnutelnými při procesu tavení, nebo, jako např. v případě rázuvzdorně modifikovaného PMMA, agregací elastomerních částic složky modifikátoru rázuvzdornosti.

Vyčíslení gelových částic na plochu 200 cm² fólie se provádí pomocí zařízení pro počítání částic „Copea CP-3 od Agfy Gaevert.

Zákal účinkem vlhkost: Fólie byly umístěny po dobu 96 h nad vodou teplou více než 60 °C (90% vlhkost vzduchu) . Následně bylo měřeno zamlžení podle ASTM D 1003.

Příklady provedení vynálezu

Výroba použité rázuvzdorně tvarovací hmoty a její

-1644 563 (Rohm GmbH).

φφ Φ·· ·«· φ φ φ φφφφ · · · modifikátoru rázuvzdornosti je následujícího složení:

metylmetakrylát/etylakrylát/ složení je popsáno v DE 195

Použité suroviny

Disperze latexu jako třísložkový emulzní polymer

1. složka: kopolymer alylmetakrylát 95,7/4,0/0,3 (hmotnostně)

2. složka: kopolymer butylakrylát/styren/alylmetakrylát

82/17/1 (hmotnostně)

3. složka: kopolymer metylmetakrylát etylakrylát 96/4.

Hmotnostní poměr těchto tří složek je 23/40/30 (hmotnostně). Disperze latexu má obsah pevné látky 45 % hmotn.

Matricový polymer 1 je vyroben kontinuální polymeraci, střední molekulová hmotnost (hmotnostní střed) 110 000 Dalton. Je kopolymerem 96 % hmotn. metylmetakrylátu a 4 % hmotn. metylakrylátu.

Matricový polymer 2 je vyroben diskontinuální polymeraci, je kopolymerem 80 % hmotn. metylmetakrylátu a 20 % hmotn. butylakrylátu. Molekulová hmotnost (hmotnostní střed) 270 000 Dalton.

Matricový polymer 3 je vyroben kontinuální polymeraci. Střední molekulová hmotnost (hmotnostní střed) 110 000 Dalton. Je kopolymerem 99 % hmotn. metylmetakrylátu a 1 % hmotn. metylakrylátu.

Výroba rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot, které jsou základem pro příklady 1, 2 a 4

Výroba rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot pro příklady 1, 2 a 4 se provádí ve dvou krocích. V prvním kroku se provádí výroba rázuvzdorného polotovaru tvarovací hmoty pomocí kombinovaného koagulačního/spojovacího zařízení. Ve druhém kroku se tento polotovar tvarovací hmoty ve dvoušnekovém kompounderu mísí s matricovým polymerem 2 na konečnou surovinu pro fólii, poměr míšení polotovaru tvarovací hmoty k matricovému polymeru 2 je 1:1, při spojování se přidává 0,3 % hmotn. Tinuvinu P (UV-absorber na bázi benzotriazolu, výrobce Ciba-Geigy).

Krok 1 se provádí v zařízení sestávajícím ze dvou za sebou zařazených extruderů, přičemž v prvním extruderu se odvodňuje disperze latexu a spojuje se s částí „matricového polymeru 1, který se přivádí jako tavenina. Ve druhém extruderu, který funguje jakou spojovací a odplyňovací extruder, se provádí přidávání hlavního množství matricového polymeru 1 prostřednictvím postranní vsázky. Na konci odplyňovací zóny se provádí přidávání bělidel a stabilizátorů proti zažloutnutí prostřednictvím předsměsi. Přidává se, vztaženo na vyrobený polotovar tvarovací hmoty, 4 ppm Ultramarinblau 31 a 14 ppm Ultramarinviolett 11. Jako stabilizátor proti zažloutnutí se přidává 40 ppm fosfornanu sodného. Hmotnostní poměr disperze k matricovému polymeru je 82 ku 63.

Výroba rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot, které jsou základem pro příklad 3

Výroba rázuvzdorných PMMA-tvarovacích hmot pro příklad

- 18 ·· · · · · · · ·· · · ···· · • ····· · · · t · • tt ···· ···· • · · ·· · · · · · * · · se provádí pomocí kombinovaného koagulačního/spojovacího zařízení sestávajícího ze dvou za sebou zařazených extruderů. V prvním kroku se odvodňuje disperze latexu a spojuje se s částí „matricového polymeru 2, který se přivádí jako tavenina. Ve druhém extruderu, který funguje jakou spojovací a odplyňovací extruder, se provádí přidávání zbývajícího množství matricového polymeru 2 prostřednictvím postranní vsázky. Na konci odplyňovací zóny se provádí přidávání bělidla, stabilizátoru proti zažloutnutí a UV absorberu prostřednictvím předsměsi. Přidává se, vztaženo na vyrobený polotovar tvarovací hmoty, 4 ppm Ultramarinblau 31, 14 ppm Ultramarinviolett 11, 40 ppm fosfornanu sodného a 0,5 % hmotn. Mark LA 31 (UV-absorber na bázi benztriazolu, výrobce Asahi-Denka). Hmotnostní poměr disperze k matricovému polymeru je 42/81.

Výroba fólií podle příkladů 1 a 3 (podle vynálezu)

Tavenina se vyrábí pomocí jednošnekového extruderu o průměru 120 mm a prostřednictvím ohebné lamelové trysky (šířky 1500 mm) dimenzované pro vytlačování fólie se přivádí na hladící válcovací stolici podle vynálezu. Nastavení štěrbiny lamelové trysky je 0,8 mm. Hladící válcovací stolice je podle vynálezu prostřednictvím zvláštní konstrukce (viz obr. 2) dimenzována pro vyvíjení vysokých přítlačných sil ve válcovací štěrbině (viz obr. 2) .

Jeden z válců tvořících hladící štěrbinu je nehybně fixován v kalandrovací stolici. Posouvatelný válec je prostřednictvím dvou paralelně uspořádaných elektrických pohonů se šnekovým převodem spojen s táhly umístěnými na ložiskových kamenech válců. Tímto způsobem je pomocí vyvíjené přítlačné síly 1500 N/cm zabráněno rozevírání • 4 · · · ····

4 4 4 · 4 4 4 »4 4 «4444 44 444 44 4 • «444 4444 ··· 44 «4 4 · 44

-19válcovací štěrbiny při výrobě 0,125 mm tlusté fólie tlakem způsobeným ochlazovanou taveninou. Tavenina se ve válcovací štěrbině tvaruje a prostřednictvím povrchu na zrcadlový lesk vyleštěných, na teplotu pod teplotou zeskelnění PMMAmatricového polymeru temperovaných válců (hloubka drsnosti RA=0,004) hladí a ochlazuje. Přitom je jeden z obou válců bombírován. Bombáž činí 0,1 mm.

Výsledkem je oboustranně vysoce lesklá fólie prostá gelových částic s velmi malým povrchovým zákalem. Fólie se potiskuje požadovaným vzorem a následně se zpracovává prostřednictvím „in-mould-film-decoration (dekorování vlisováním fólie) na požadovaný dekorovaný výlisek.

Výroba fólie podle příkladu 2 (srovnávací příklad, způsob vytlačování na chlazený válec analogický citovanému patentu EP 763 560, Mitsubishi)

Tavenina se vyrábí pomocí jednošnekového extruderu o průměru 120 mm a prostřednictvím ohebné lamelové trysky šířky 1500 mm se přivádí do zařízení pro tvarováni fólie na chlazeném válci. Nastavení štěrbiny lamelové trysky je 0,8 mm.

Film taveniny se ukládá na povrchu chlazeného válce a ochlazuje se. Výsledkem je fólie, ve srovnání s fóliemi vyrobenými podle vynálezu, s poměrně nízkým povrchovým leskem, vysokým počtem gelových částic, s nízkou brilancí a významným povrchovým zákalem (viz tab. 1) .

Výroba fólie podle příkladu 4 (srovnávací příklad, hladící válcovací stolice s přitlačováním lomenou pákou, viz obr. 1)

-20Tavenina se vyrábí pomocí jednošnekového extruderu o průměru 120 mm a prostřednictvím ohebné lamelové trysky šířky 1500 mm se přivádí do hladící válcovací stolice opatřené lomenou pákou. Nastavení štěrbiny lamelové trysky j e 0,8 mm.

Výsledkem je výrobek, pokud jde o vlastnosti povrchu odpovídající fóliím z příkladů 1 a 3. Se systémem přitlačování lomenou pákou však není dosaženo požadované tloušůky fólie <300 pm. Tento systém přitlačování nevykazuje v přiblíženém stavu, vzhledem k nutně neúplně narovnanému kloubu (zcela narovnaný kloub pod zatížením vyžaduje nekonečně velkou rozevírací sílu), tuhost nezbytnou pro vyvíjení nezbytné extrémně velké přítlačné síly. To má při vysokých protisilách (vyvíjených tenkým filmem taveniny při výrobě fólie) rozhodující význam.

Příklad 5

Laminování PMMA-fólií vyrobených podle vynálezu podle příkladů 1 a 3 nosičovým materiálem

Film ABS-taveniny se vyrábí pomocí jednošnekového extruderu o průměru 90 mm prostřednictvím široké štěrbinové trysky se přivádí k hladící válcovací stolici. Nastavení štěrbiny lamelové trysky je 1,2 mm.

V hladící štěrbině se PMMA-fólie, potištěná např. takzvaným „uhlovým vzorem a krycím lakem způsobujícím adhezi na ABS, laminuje filmem ABS-taveniny 240 °C teplým. PMMA-fólie podle vynálezu je zavěšena na brzditelném navíjecím hřídeli. Pro zajištění běhu bez záhybů resp. správné laminace se plexisklová fólie podle vynálezu vede

-21 přes tzv. „rozpínací válec. Výsledný fóliový laminát má celkovou tloušúku 0,50 mm, z toho 125 nm činí PMMA-vrstva. Rychlost odtahování z hladící válcovací stolice činí 5 m/min. Laminovaná fólie slouží k povrchovému dekorování výlisků prostřednictvím postupu tzv. „Insert-Moulding (lisování vložky). Výsledné vstřikované součásti mají, vzhledem k použitému dokoračnímu tisku, atraktivní povrchový vzor. PMMA-fólie přestavuje vzhledem ke svým hodnotným povrchovým vlastnostem ideální substrát pro hodnotné lakové systémy.

• · · · · ··· ·· ··· · · · • · · · · ···» • · · 9 « · 4 4

gelové částice/ 2 0 0 cm2	O	15	0-1	nárokovaná tloušťka není možná
povrchové zamlžení (%)	1,1	rH CM	o
lesk 60°	133	108	136
tvrdost tužky	IH	fn	2H
protažení při přetržení (%)	00		r-
pevnost v tahu (MPa)	61	67	83
E-modul (MPa)	1591	1603	1530
vlastnost	1*	CN	* cn	<4·
	Příklad č.

Seznam vztahových značek

Obr. 1

100 ohebná lamelová tryska

110 pevný válec

120 pohyblivý válec

130 lomená páka

140 pneumatický válec

150 fólie

Obr. 2

200 ohebná lamelová tryska

210 pevný válec

220 pohyblivý válec

230 táhlo

240 šnekový převod

250 měřící krabice fólie

Obr. 3

310	válec	hladící	válcovací	stolice
320	válec	hladící	válcovací	stolice
330	válec	hladící	válcovací	stolice
340	PMMA-	fólie
350	rozpínací válec
360	fólie

pp 2000 ~206&

Claims (9)

1. Způsob výroby oboustranně lesklých fólií z termoplastických plastů v rozmezí tlouštěk 80 až 300 μιυ pomocí speciálního vyznačující se tím.

válcovacího postupu, válcovací stolice je hladícího že hladící dimenzována pro vysoké přítlačné síly ve válcovací štěrbině.

2. Způsob výroby oboustranně lesklých fólií z termoplastických plastů v rozmezí tlouštěk 80 až 300 μιτη pomocí speciálního hladicího válcovacího postupu podle nároku 1, vyznačující se tím, že rozmezí teplot optimálního tepelného tvarování je alespoň 15 K.

3. Výroba oboustranně lesklých fólii z termoplastických plastů v rozmezí tlouštěk 80 až 300 μπι pomocí speciálního hladícího válcovacího postupu podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní rozdíl mezi teplotou zeskelnění a optimální oblastí teplot max. 50 K.

4. Výroba oboustranně lesklých fólií z termoplastických plastů v rozmezí tlouštěk 80 až 300 μπι válcovacího postupu, plastem je pomocí speciálního hladícího vyznačující se tím, že termoplastickým polymetylmetakrylát nebo polykarbonát.

PMMA.

5. Výroba oboustranně lesklých fólií z termoplastických plastů v rozmezí tlouštěk 80 až 300 μιυ pomocí speciálního hladícího válcovacího postupu podle nároku 1, vyznačující se tím, že termoplastickým plastem je

-256. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že válec je bombírovaný.

7. Použití fólie, vyrobené způsobem podle některého z nároků 1 až 6 jako dekorační fólie pro vstřikované výlisky.

8. Výrobek ze vstřikované termoplastické tvarovací hmoty, vyznačující se tím, že je dekorován fólií vyrobenou podle některého z nároků 1 až 6.

9. Výrobek podle nároku 8, vyznačující se tím, že termoplastická tvarovací hmota je transparentní tvarovací hmota.

10. Výrobek podle vyznačující se tím, že některého z nároků 7 až 9, fólie zhotovená podle některého z nároků 1 až 6 je před použitím jako dekorační fólie laminována termoplastickým nosičovým materiálem.

11. Použití fólie, vyrobené způsobem podle některého z nároků 1 až 6, jako dekorační fólie pro extrudované výlisky. 12 . Použití fólie, vyrobené způsobem podle některého z nároků 1 až 6, jako dekorační fólie pro extrudované přetvařované výlisky.

WO 99/29766