DE19722559C2 - Verfahren zur Herstellung verformbarer Acrylplatten mit erhöhter Abrieb- und Kratzfestigkeit vorzugsweise für im Tiefziehverfahren herzustellende Sanitärgegenstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ver­ formbarer Acrylplatten mit erhöhter Abrieb- und Kratz­ festigkeit für im Tiefziehverfahren herzustellende Sanitär­ gegenstände, wobei man auf eine Acrylplatine unmittelbar vor dem Tiefziehvorgang eine Art Lack aufträgt und man danach die so beschichtete Acrylplatine tiefzieht. Sanitär­ gegenstände der genannten Art sind z. B. Badewannen, Dusch­ wannen oder dergleichen.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Sanitärobjekten aus Polymethylmethacrylat­ basis bekannt. Diese Kunststoff-Sanitärobjekte, beispiels­ weise Bade- oder Duschwannen werden meist als Acrylwannen bezeichnet und unterscheiden sich in ihren Eigenschaften von den Stahl-Email-Wannen. Die DE 43 44 577 A1 be­ schreibt beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung solcher Acrylwannen auf Polymethylmethacrylatbasis. Aus diesem Dokument ist es auch bekannt, dem Polymethylmeth­ acrylat (PMMA) partikelförmige, anorganische Füllstoffe zuzusetzen, die relativ feinteilig sind, deren Par­ tikelgröße jedoch noch im Bereich von 20 bis 60 µm liegt. Bei diesem bekannten Verfahren werden jedoch die Sani­ tärgegenstände im Gießharzverfahren hergestellt und nicht tiefgezogen. Die gesamte Gießharzsuspension enthält die genannten Füllstoffe, so dass in der fertigen PMMA-Platte die Füllstoffe über deren gesamtes Volumen verteilt ange­ ordnet sind. Die Verwendung der Füllstoffe geschieht bei diesem bekannten Verfahren außerdem dazu, die thermische Beständigkeit der Kunststoff-Sanitärobjekte zu verbessern.

Ein anderes Verfahren aus dem Stand der Technik, das in der DE 43 13 715 A1 beschrieben ist, beschreibt ebenfalls die Herstellung von Polymermaterialien auf PMMA-Basis unter Verwendung partikelförmiger anorganischer Füllstoffe mit einer Teilchengröße, die vorzugsweise im Bereich oberhalb von 10 µm liegt. Bei diesem Verfahren werden jedoch ge­ schäumte PMMA-Materialien hergestellt, die für die Her­ stellung von Sanitärobjekten mit besonders abrieb- und kratzfesten Oberflächen weniger geeignet sind. Auch in dieser Schrift ist es nicht vorgesehen, die Polymerma­ terialien durch Tiefziehen zu verformen.

Die Druckschrift DE 44 11 439 A1 beschreibt die Auf­ tragung einer auf Acrylharz basierenden Beschichtung auf eine Integralschaumplatte, die anschließend zu einer Bade­ wanne tiefgezogen wird. Das bekannte Verfahren gewähr­ leistet jedoch keine zufriedenstellende Abrieb- und Kratz­ festigkeit des Sanitärgegenstandes.

Aus EP 0 010 646 A1 sind Formkörper bekannt, die aus thermoplastischen Kunststofffolien hergestellt werden. Dem Kunststoff werden anorganische Füllstoffe mit einem Durch­ messer von 0,5 bis 15 µm zugemischt, um eine gleichmäßige Mattigkeit des Formkörpers zu erzielen. Zur Herstellung von Sanitärgegenständen ist das beschriebene Verfahren unge­ eignet.

Es ist dem Fachmann bekannt, dass bei herkömmlichen Acryl­ wannen die Abrieb- und Kratzfestigkeit der Oberfläche meist nicht ausreichend ist, so dass diese Acrylwannen nach längerem Gebrauch an der Oberfläche Kratzspuren aufweisen und/oder stumpf werden und dadurch unansehnlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung verformbarer Acrylplatten mit erhöhter Ab­ rieb- und Kratzfestigkeit zur Verfügung zu stellen, das sich für die Herstellung von Sanitärgegenständen im Tief­ ziehverfahren eignet, und eine industrielle Serienfertigung zulässt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Lack mit Hilfe von Rollen oder Rakel oder durch Tauchen oder Fluten der Acrylplatine aufgetragen wird, wobei der Lack dispergierte nanoskalige Teilchen vorzugsweise auf anorganischer Basis in einer Größe zwischen 10 und 100 Nanometer enthält. Ein besonderer Vorteil bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass man auf diese Weise Sanitärgegenstände aus Acryl herstellen kann, die gegenüber den herkömmlichen Acryl-Sanitärgegenständen eine Oberfläche mit erhöhter Abrieb- und Kratzfestigkeit auf­ weisen, wobei sich diese gleichzeitig durch Tiefziehen in eine beliebige gewünschte Form bringen lassen, ohne dass die Oberfläche durch den Tiefziehvorgang in nachteiliger Weise beeinflusst wird. Die Partikelgröße der sogenannten nanoskaligen Teilchen ist erheblich kleiner als dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten, in den eingangs genannten Dokumenten beschriebenen Verfahren der Fall ist.

Vorzugsweise lässt man nach dem Auftrag das in dem Lack enthaltene Lösungsmittel eine Zeit lang abdunsten, so dass eine Teilvernetzung in dem Lack stattfindet, bevor der Tiefziehvorgang erfolgt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man vorzugsweise so vor, dass man die mit dem Lack beschichtete Acrylplatte zunächst über eine Tiefziehform bringt und mit Hilfe von Heizstrahlern oder dergleichen auf eine erhöhte Temperatur bringt. Vorzugsweise bringt man die beschichtete Acryl­ platine, die sich auf der Tiefziehform befindet, mit Hilfe von Heizstrahlern oder dergleichen nach der Beschichtung auf die Verformungstemperatur, so dass beim Tiefziehvorgang eine weitere Wärmezufuhr nicht notwendig ist.

Vorzugsweise ist der Aufheizvorgang vor dem Tiefziehen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vergleichsweise lang gegen­ über dem Tiefziehvorgang, beispielsweise dauert der Auf­ heizvorgang einige Minuten, während der Tiefziehvorgang danach vorzugsweise nur einige Sekunden dauert.

Die Größe der nanoskaligen Teilchen in dem Lack, die man für die Beschichtung der Acrylplatine verwendet, liegt vor­ zugsweise im Bereich zwischen 60 und 80 Nanometer.

Diese nanoskaligen Teilchen sollten in dem Lack, der für die Beschichtung der Acrylplatine verwendet wird, gleich­ mäßig verteilt sein. Die Konzentration der nanoskaligen Teilchen in dem Lack beträgt beispielsweise zwischen 1% und 50%, vorzugsweise im Bereich von etwa 2% bis etwa 30%.

Für die nanoskaligen Teilchen kommen im Prinzip beliebige kristalline Teilchen in Betracht, vorzugsweise verwendet man anorganische kristalline nanoskalige Teilchen, bei­ spielsweise lassen sich Oxide verwenden wie z. B. TiO₂, Si O₂ oder Al₂O₃ .

Gegenstand der Erfindung sind außerdem Sanitärgegenstände, die aus verformbaren Acrylplatten mit erhöhter Abrieb- und Kratzfestigkeit nach einem Verfahren mit den erfindungs­ gemäßen Merkmalen der oben genannten Art hergestellt wurden.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen be­ vorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein besonders guter Verbund zwischen der Acrylplatte, die die Untergrund- oder Trägerschicht bildet, und der Beschichtung erhalten. Somit kommt es beim Tiefziehvorgang nicht zu Rissen, Ab­ platzungen oder sonstigen Ablösungen der Beschichtung.

Die von den Heizstrahlern oder einer ähnlichen Aufheizvor­ richtung vor dem Tiefziehvorgang in der Acrylplatte zu erzielende Verformungstemperatur liegt meistens oberhalb von 150 Grad Celsius, beispielsweise in der Größenordnung von etwa 180 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius. Das Tief­ ziehen erfolgt vorzugsweise im Vakuum. Nach dem Tiefzieh­ vorgang erfolgt vorzugsweise eine Abkühlphase, die bei­ spielsweise einige Minuten dauert, wobei man zunächst auf eine Temperatur abkühlen kann, die noch oberhalb der Raum­ temperatur liegt. Im Anschluss daran wird der Rohling des so aus der beschichteten Acrylplatte hergestellten Sanitär­ gegenstands entformt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Kompositmate­ rial erhalten, bei dem die Beschichtung einen festen und dauerhaften Verbund mit dem Acryl eingegangen ist, so dass durch den Tiefziehvorgang die Haftung der Beschichtung auf der Acrylplatte nicht beeinträchtigt wird. Durch das Auf­ heizen der Platte, durch das Verstrecken des Materials unter Vakuum und in der Abkühlphase polymerisiert das Ma­ terial und verbindet sich mit der Acrylplatte chemisch. Man erhält außerdem eine porenfreie und glatte Oberfläche, die ähnlich ist wie bei einer unbeschichteten Acrylplatte. Die Reinigung von Sanitärgegenständen, die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren herstellt wurden, im Gebrauch ist unproblematisch. Es tritt auch keine Aufkeimung des Materi­ als bei Fakterienbefall auf.

Außerdem ist die spanabhebende Bearbeitung eines so be­ schichteten Acrylgegenstands möglich, was notwendig ist, um beispielsweise bei Sanitärgegenständen den Rand zu fräsen oder in diesen Sanitärgegenstand zu bohren, um beispiels­ weise Ab- und/oder Überlaufbohrungen anzubringen, ohne dass es dabei zu Abplatzungen kommt.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtete Sani­ tärgegenstand hat eine erhöhte Chemikalienbeständigkeit gegenüber solchen aus herkömmlichen PMMA. Es tritt keine Farbveränderung auf (ΔE < 1). Weiterhin tritt gegenüber dem ursprünglichen Material kein Glanzverlust auf. Bei visu­ eller Betrachtung der Oberfläche des Sanitärgegenstands ist praktisch kein Unterschied zwischen der erfindungsgemäß beschichteten Acryloberfläche (PMMA-Oberfläche) und einem entsprechend unbeschichteten Acryl feststellbar. Die Forde­ rungen der DIN EN 198 und 263 werden erfüllt.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung des Auf­ trags des Lacks auf einer Acrylglasplatine;

Fig. 2 eine schematisch vereinfachte Darstellung der ver­ schiedenen Phasen der Herstellung einer erfindungs­ gemäßen beschichteten Acrylglasplatte.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Wie man aus der Darstellung erkennt, erfolgt der Auftrag des Lacks 11 auf die Acrylglasplatine 10 (den Acrylglasrohling) z. B. mit­ tels eines in Längsrichtung entlang der Acrylglasplatine 10 beweglichen Rakels 13. Alternativ dazu kann man den Lack 11 für die Beschichtung auch mit Hilfe einer oder mehrerer Rollen 12 in Längsrichtung oder auch in Querrichtung auf die Acrylglasplatine 10 aufrollen. Beide alternaiv ge­ nannten Möglichkeiten sind der Einfachheit halber hier in einer Darstellung wiedergegeben.

Den Ablauf des gesamten Verfahrens lässt sich anhand von Fig. 2 näher erläutern. Zunächst wird in der in der Zeich­ nung ganz rechts dargestellten Station eine Acrylglas­ platine 10 (Rohling) von einem Plattenstapel mittels eines Platinenladers 16 entnommen und einer Lackierstation 17 zu­ geführt. Dort erfolgt die bereits oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Beschichtung der Acrylglasplatine 10 mit dem Lack 11 in der geschilderten Weise. In der Lackier­ station 17 kann eine Vorhärtung des Lacks 11 erfolgen. An­ schließend wird die beschichtete Acrylglasplatine 10 mit­ tels geeigneter an sich bekannter Fördereinrichtungen zu einem in der Zeichnung gemäß Fig. 2 links dargestellten Tiefziehautomaten 18 gefördert, wo sie zunächst durch die Heizstrahler 15 aufgeheizt wird, vorzugsweise auf die ge­ wünschte Verformungstemperatur. Danach erfolgt in der darunter angeordneten Tiefziehvorrichtung 19 der eigent­ liche Tiefziehvorgang, wobei ein Sanitärgegenstand 10, z. B. eine Badewanne hergestellt wird. Danach kann noch in einer Nachhärtestation 21 eine Bestrahlung der Oberfläche des Sanitärgegenstands 20 zur Nachhärtung der Lackbe­ schichtung 11 erfolgen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dient die Verweilzeit in der Lackierstation 17 (Tiefziehvorgang) zur Eigennivel­ lierung des Lacks, zum Abdunsten des Lösungsmittels und zum Beginn der Vernetzung. Die Polymerisation erfolgt während des Aufheizens der Platte, die Nachpolymerisation erfolgt durch das Tiefziehen und während der Abkühlphase. Eine Nachhärtung, wenn erforderlich, erfolgt in der Nachhärte­ station 21.

Da man ein fast geschlossenes System hat, treten keine Emissionen aus. Ein weiterer Vorteil ist der vorzugsweise automatische Ablauf des Verfahrens.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung verformbarer Acrylplatten mit erhöhter Abrieb- und Kratzfestigkeit für im Tiefziehverfah­ ren herzustellende Sanitärgegenstände, wobei man auf eine Acrylplatine (10) unmittelbar vor dem Tiefziehvorgang eine Art Lack (11) aufträgt und man danach die so beschichtete Acrylplatine tiefzieht, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Lack mit Hilfe von Rollen (12) oder Rakel (13) oder durch Tauchen oder Fluten der Acryl­ platine (10) aufgetragen wird, wobei der Lack (11) disper­ gierte nanoskalige Teilchen vorzugsweise auf anorganischer Basis in einer Größe zwischen 10 und 100 Nanometer enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Auftrag das in dem Lack (11) enthaltene Lö­ sungsmittel eine Zeit lang abdunsten lässt, so dass eine Teilvernetzung in dem Lack (11) stattfindet, bevor der Tiefziehvorgang erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass man die mit dem Lack (11) beschichtete Acrylplatte zunächst über eine Tiefziehform (14) bringt und mit Hilfe von Heizstrahlern (15) oder dergleichen auf eine erhöhte Temperatur bringt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass man die beschichtete Acrylplatine, die sich auf der Tiefziehform (14) befindet, mit Hilfe von Heizstrahlern (15) oder dergleichen nach der Beschichtung auf die Verformungstemperatur bringt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Aufheizvorgang vor dem Tiefziehen vergleichsweise lang ist gegenüber dem Tiefziehvorgang, vorzugsweise der Aufheizvorgang einige Minuten dauert und der Tiefziehvorgang danach vorzugsweise nur einige Sekun­ den.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Größe der nanoskaligen Teilchen in dem Lack (11) für die Beschichtung der Acrylplatine (10) im Bereich zwischen 60 und 80 Nanometer liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Konzentration der nanoskaligen Teil­ chen in dem Lack (11) für die Beschichtung der Acrylplatine (10) zwischen 1% und 50%, vorzugsweise 2% bis 30% beträgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Lack (11) kristalline anorganische nanoskalige Teilchen vorzugsweise bestehend aus TiO₂, SiO₂ und Al₂O₃ enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der eigentliche Tiefziehvorgang ohne zusätzliche Temperaturzufuhr erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Acrylglasplatine in der Lackier­ station (17) zur Vorhärtung des Lacks (11) eine Zeit lang verweilt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachhärtung der Lackbeschichtung (11) vorgesehen ist, vorzugsweise durch Bestrahlung der Oberfläche, die in einer Nachhärtestation (21) erfolgt.

12. Sanitärgegenstand mit erhöhter Abrieb- und Kratzfestig­ keit, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus verformbaren Acrylplatten nach einem Verfahren mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 hergestellt wurde.