WO2007104588A1 - Verfahren zur herstellung einer thermoplastischen folie - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a process for the production of a thermoplastic film having a three-dimensionally structured surface, wherein the film already provided with a surface structure in a preliminary shaping step is subjected to a further subsequent shaping processing step, in particular a thermoforming, in which the film acquires its component form.
  • the invention also relates to a film for a shaping processing step.
  • the leading forming step in which the film is provided with a surface structure, usually consists of an embossing process.
  • a series of further forming processes such as pressing or pressing processes, in which the film is pressed against molds and obtains its component form, are known as subsequent shaping processing step.
  • Thermoplastic film with a three-dimensional textured, embossed surface, so as grainy, patterned, or finely textured molded skins made of plastics are widely known as surfaces for objects and z.
  • foam films with a pleasant feel about for the cladding of dashboards or the inner shells of doors, etc.
  • a person skilled in the art is aware of the problem with respect to subsequent deformation processes that when a film is applied to a three-dimensional component, for example during a drawing process, a film provided with a uniformly embossed surface is drawn into a molding tool (thermoforming) or via a solid support or body is stretched, it can of course come to deformations of the film, which go beyond the elastic limit of the material from which the workpiece consists. It can be distortions due to changing distances between individual
  • DE 102 02 752 discloses a method for producing a molded part drawn deeply from a thermoplastic film, in which the surface structure of the embossing roll is compressed or reduced in the regions in which the thermoplastic film is stretched during the deep-drawing process. This compensation then creates a uniform surface pattern during deep drawing.
  • the embossing roller or serving as a negative outer roller surface in the form of a silicone tube must be processed in a relatively complicated manner to adjust the compensating pattern densifications.
  • DE 100 18 196 A1 describes a process for producing a grained film of uncrosslinked polyolefins, which is treated to increase the grain hardness with electron beams and then deep-drawn.
  • the film as a whole has a more stable and therefore less deformable scar, only the overall elongation is reduced, but the problem of the required differential elongation of individual regions of the film is not satisfactorily resolved.
  • the object was to present a cost-effective method with which a suitable for subsequent shaping processing, in particular for thermoforming foil can be produced, which allows different deformations / strains over the individual surface areas of the film, without visible distortions by changing Distances between individual surface structures can be recognized.
  • thermoplastic film which particularly accommodates the process.
  • the film which is usually extruded, already embossed and possibly also already painted, is subjected to electron beam crosslinking prior to the subsequent shaping processing step, which crosslinks individual flat areas of the film differently and essentially in such a way that the areas, which are subjected to higher degrees of separation in the subsequent shaping processing step, have different degrees of crosslinking than their neighboring areas.
  • crosslinking of polymers results from the formation of covalent bonds between the polymer chains.
  • networking is done by the classical
  • Vulcanization with elemental sulfur or silanes by peroxide crosslinking, by cross-linking with electron beams, or by a combination of the methods.
  • electron beam crosslinking the radicals that start the crosslinking process are formed by the action of high-energy radiation on the polymer molecules. The accelerated electrons interact with the irradiated molecules. By elastic collisions, the kinetic energy of the electrons is transferred to atoms of the molecule composite. The affected atoms are thereby converted into a higher excited state. If the energy thus supplied is greater than the binding energy of the covalent bonds, the bond is cleaved and radicals, macro radicals and ions are formed.
  • the radicals react in subsequent reactions with the molecules of the polymer chains or themselves and lead both to the formation of covalent bonds between the individual chains, as well as the degradation of the macromolecules by chain scission.
  • Chain scission and chain construction run in parallel. It depends on the polymer type used and the processing conditions such as radiation dose, type of radiation, temperature, etc., which reaction dominates.
  • the adjustment of the process parameters in electron beam crosslinking is therefore of fundamental importance. Since a chain degradation takes place, a cross-linking of all existing polymer chains with each other is not feasible. Although complete crosslinking is not achieved by beam crosslinking, key features of the irradiated polymers are still strongly affected.
  • the crosslinking sites newly formed by electron beam-induced crosslinking hinder the folding process of the polymer chains. This results in a lowering of the degree of crystallinity, in particular, the mechanical strength and brittleness decrease with decreasing degree of crystallinity, while toughness and damping properties increase. In fact, however, in most cases, a decrease in the degree of crystallinity due to the lowering of the degree of crystallinity does not occur. The reason for this is that the lower crystallinity is overcompensated by the increased structural strength of the crosslinked amorphous regions.
  • the cohesive forces between the crosslinked polymer chain segments are many times greater than in the uncrosslinked state where only van der Waals interaction forces act between the chains. The sliding and shifting of the polymer chains is considerably more difficult due to the crosslinking. These changes are manifested, for example, by an increase in mechanical strength and heat resistance.
  • the stretching of the areas with higher degrees of separation is greatly reduced by the cross-linking, whereby a transfer of the forming voltages also takes place on the adjacent areas, so that both areas by approximately equal amounts of z. B. 25 - 30% are stretched. This significantly reduces structural differences in the transition of the areas.
  • An inhomogeneous distribution over the film surface of the newly formed crosslinking sites ie the crosslink density distribution or net arch density - expressed for example by the gel content as a known measure of crosslinking - can be achieved particularly advantageously by exposing the film to electron radiation from both sides, the degrees of crosslinking on the two sides of the film or film surfaces can be different levels.
  • the overall crosslinking of individual regions can be influenced both via the irradiated surface and via the radiation intensity and the effect of crosslinking in the thickness direction of the film which can be influenced thereby.
  • a one-sided irradiation can thereby by the choice of
  • Acceleration voltage for the electrons varies depending on the film thickness of the maximum dose adsorption range and thus be defined at the crosslink density distribution.
  • the crosslinking density distribution can be further influenced by the relation of the applied doses with variation of the respective acceleration voltage.
  • the films to be irradiated they are to be readjusted for each chemical system.
  • An advantageous development consists in that the electron beam cross-linking of the film takes place by an at least partially multiple irradiation of at least one film surface with an electron beam source.
  • the simple spatial control of the beam source or the electron beam can already produce the desired diversity in the networking.
  • the films to be processed are usually present as web material, the width of the film webs being determined as a function of the preceding production, it is of course possible to carry out different irradiation variants within the scope of the invention, which are adapted to the further processing of the film web.
  • the middle region of a film web is always the one that falls in the area of the instrument panel of a dashboard during the subsequent shaping and thus has to endure the greatest degrees of separation, then precisely this middle region of the film is crosslinked one or more times according to the invention.
  • a further advantageous development consists in that the electron beam cross-linking of the film surface is carried out successively in rows, the beam width of the electron beam being adjustable by means of a diaphragm. With the help of such a “Scanning” can be adjusted in a simple manner over the film width different degree of crosslinking.
  • a mask is arranged, which varies the intensity of the electron beam at least in partial regions of the beam cross section.
  • thermoplastic film of crosslinked polymeric materials having a three-dimensionally structured, embossed surface consisting of a thermoplastic elastomer, in particular a thermoplastic olefin (TPO) or a polyolefin mixture.
  • TPO thermoplastic olefin
  • Electron-beam crosslinking of certain areas of the polyolefin provides the special and surprising property of the film in which, during the forming process which usually takes place in the heat, there is an expansion behavior required for the forming and sufficient resistance to excessive strains of the surface for process-reliable material handling.
  • the film consists of precrosslinked polymeric materials, in particular a composition of polypropylene, polyethylene, and their copolymers and terpolymers, which are particularly suitable for use as a film for automotive interior. This also results after the subsequent deformation step, a particularly uniform surface structure without conspicuous overstretching.
  • the pre-crosslinking takes place chemically by adding conventional crosslinking agents.
  • the film is formed as a multilayer polymer film composite. Such a training supports the influenceable effect of crosslinking in the thickness direction of the film and thus the overall crosslinking of individual film areas.
  • the constituents of the polymer films are preferably polyolefins.
  • the range of usable polyolefins is not subject to any fundamental restriction.
  • the film has a thickness of 0.4 to 4 mm. As a result, the adjustability of the crosslinking depth is further facilitated.
  • the cross-linking of the film is advantageously adjusted so that the film has a gel content of at least 30%, preferably a gel content of 40 to 60, in the areas which are subjected to higher degrees of expansion in the subsequent shaping step %.
  • the grain firmness of the stretched portions of the film is sufficiently high to prevent distortion of the surface structure / grain structure, the lower gel content of the other regions of the film providing sufficient extensibility to achieve a process-safe deformation to cover a three-dimensional component.
  • An advantageous embodiment is that the difference in gel content between highly crosslinked and low-crosslinked areas of the film 10 and 60%, preferably 20 to 50%. This achieves a sufficient equalization of the strains of the material even with highly deformed components, such as covers for the transmission tunnel of a car.
  • the determination of the gel content is usually carried out by an extraction method in which first samples are cut at a thickness of about 0.5 mm into squares of an edge length of about 1.0 mm. The samples (about 100 mg) are then placed in test tubes equipped with stainless steel plugs which prevent the samples from floating. The test tubes are filled with 100 ml of xylene and sealed with aluminum foil to prevent evaporation of the solvent. The xylene is then heated to boiling. The specimens are left for about 24 h in boiling xylene. Subsequently, the gel-xylene mixture is filtered through a sieve drum with a mesh size of 200 mesh, leaving the gel in the sieve drum. The sieve drums are placed on metal plates and dried at 14O 0 C for 3 h in a convection oven. After cooling to room temperature, the content is weighed and weighed.
  • dashboards for interior lining of vehicles with an outer surface in the form of a foamed-in film.
  • Such dashboards often have heavily reshaped areas which are directly and permanently visible to the driver and passenger. This applies for example to the instrument hood, for the glove box and for ventilation nozzles and cut-outs.
  • an equalization of the strains as given by the inventive method is achieved in the film, for aesthetic reasons, particularly important.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Folie mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche, wobei die Folie vor einem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt einer Elektronenstrahlvernetzung unterworfen wird, die einzelne flächige Bereiche der Folie unterschiedlich vernetzt, so dass die Bereiche, die beim Verformen höheren Auszugsgraden unterworfen werden, andere Vernetzungsgrade 15 aufweisen als ihre Nachbarbereiche.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Folie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Folie mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche, wobei die bereits in einem vorlaufenden Formgebungsschritt mit einer Oberflächenstruktur versehene Folie einem weiteren nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt unterworfen wird, insbesondere einem formgebenden Tiefziehen, bei dem die Folie ihre Bauteilform erhält. Ebenfalls betrifft die Erfindung eine Folie für einen formgebenden Verarbeitungsschritt.
Der vorlaufende Formgebungsschritt, bei dem die Folie mit einer Oberflächenstruktur versehene wird, besteht in aller Regel aus einem Prägeverfahren. Als nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt kennt man dabei neben dem Tiefziehen natürlich eine Reihe weiterer Umformverfahren, wie etwa Drück- oder Pressverfahren, bei denen die Folie gegen Formen gepresst wird und ihre Bauteilform erhält.
Thermoplastischen Folie mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche, also etwa genarbte, gemusterte, oder fein strukturiert Formhäute aus Kunststoffen sind als Oberflächen für Gegenstände weithin bekannt und werden z. B. verwendet für die Innenverkleidung in Fahrzeugen, hier oft als relativ weiche unterschäumte Folien, so genannte Schaumfolien, mit angenehmer Haptik etwa für die Verkleidung von Armaturenbrettern oder die Innenschalen von Türen etc. In entsprechender Anpassung von Festigkeit und Design werden solche Folien natürlich auch für andere hochwertig beschichtete Waren genutzt.
Im Stand der Technik sind zur Herstellung solcher Formhäute verschiedene Verfahren bekannt, zum Beispiel Walzverfahren zur Herstellung von „endlosen" Folienbahnen oder auch Verfahren zur Herstellung von werkzeugfallenden einzelnen Formhäuten. Hier sind jedoch im Weiteren die Walzverfahren angesprochen, bei denen eine thermoplastische Folie mit Hilfe einer Prägewalze mit einer Oberflächenstruktur versehen wird.
Dem Fachmann ist in Bezug auf nachfolgende Verformungsverfahren das Problem bekannt, dass beim Aufbringen einer Folie auf ein dreidimensionales Bauteil, also etwa bei einem Ziehvorgang, bei dem eine mit einer einheitlich geprägten Oberfläche versehene Folie in ein Formwerkzeug gezogen (Tiefziehen) oder über einen festen Träger oder Grundkörper gespannt wird, es natürlich zu Verformungen der Folie kommen kann, die über die Elastizitätsgrenze des Materials, aus dem das Werkstück besteht, hinausgehen. Es können dabei Verzerrungen durch sich ändernde Abstände zwischen einzelnen
Oberflächenbereichen entstehen, die dem Betrachter als Unregelmäßigkeiten sofort auffallen. Da im Bereich des Automobilinterieurs ein starker Trend zur Verbesserung der Qualitätsanmutung zu beobachten ist, sind solche Unregelmäßigkeiten immer weniger akzeptabel.
Die DE 102 02 752 offenbart hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines aus einer thermoplastischen Folie tief gezogenen Formteiles, bei dem die Oberflächenstruktur der Prägewalze in den Bereichen verdichtet bzw. verkleinert wird, in denen beim Tiefziehvorgang eine Dehnung der thermoplastischen Folie erfolgt. Durch diese Kompensation entsteht dann beim Tiefziehen ein gleichmäßiges Oberflächenmuster. Hier muss jedoch die Prägewalze bzw. die als Negativ dienende äußere Walzenoberfläche in Form eines Silikonschlauches auf relativ aufwendige Weise bearbeitet werden, um die kompensierenden Musterverdichtungen einzustellen.
Die DE 100 18 196 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer genarbten Folie aus unvernetzten Polyolefinen, die zur Erhöhung der Narbfestigkeit mit Elektronenstrahlen behandelt wird und dann tiefgezogen wird. Da Durch ein solches Verfahren die Folie insgesamt eine stabilere und damit weniger verformbare Narbe aufweist, wird lediglich die Dehnung insgesamt erniedrigt, das Problem der erforderlichen unterschiedlichen Dehnung einzelner Bereiche der Folie aber nicht zufriedenstellend gelöst. Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein kostengünstiges Verfahren vorzustellen, mit dem eine für nachfolgende formgebende Verarbeitung, insbesondere für ein Tiefziehen geeignete Folie hergestellt werden kann, die unterschiedliche Verformungen / Dehnungen über der einzelne Flächenbereiche der Folie erlaubt, ohne sichtbare Verzerrungen durch sich ändernde Abstände zwischen einzelnen Oberflächenstrukturen erkennbar werden zu lassen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten. Ebenfalls offenbart ist eine thermoplastische Folie, welche dem Verfahren in besonderer Weise Rechnung trägt.
Hierbei wird die Folie, die in der Regel extrudiert, bereits geprägt und ggf. auch schon lackiert wurde, vor dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt einer Elektronenstrahlvernetzung unterworfen, die einzelne flächige Bereiche der Folie unterschiedlich und im Wesentlichen auf eine solche Weise vernetzt, dass die Bereiche, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, andere Vernetzungsgrade aufweisen als ihre Nachbarbereiche.
Die Vernetzung von Polymeren entsteht durch Ausbildung kovalenter Bindungen zwischen den Polymerketten. Üblicherweise erfolgt die Vernetzung durch die klassische
Vulkanisation mit elementarem Schwefel oder Silanen, durch die Peroxidvernetzung, durch die Vernetzung mit Elektronenstrahlen, oder durch eine Kombination der Verfahren. Bei der Elektronenstrahlenvernetzung entstehen die den Vernetzungsprozess startenden Radikale durch die Einwirkung energiereicher Strahlung auf die Polymermoleküle. Dabei gehen die beschleunigten Elektronen Wechselwirkungen mit den bestrahlten Molekülen ein. Durch elastische Stöße wird die kinetische Energie der Elektronen auf Atome des Molekül Verbundes übertragen. Die betroffenen Atome werden dadurch in einen höheren Anregungszustand überführt. Ist die so zugeführte Energie größer als die Bindungsenergie der kovalenten Bindungen, so wird die Bindung gespalten und es entstehen Radikale, Makroradikale und Ionen. Die Radikale reagieren in Folgereaktionen mit den Molekülen der Polymerketten oder sich selbst und führen sowohl zur Ausbildung kovalenter Bindungen zwischen den einzelnen Ketten, als auch zum Abbau der Makromoleküle durch Kettenspaltung. Kettenspaltung und Kettenaufbau laufen parallel. Es hängt dabei vom verwendeten Polymertyp und den Verarbeitungsbedingungen wie Strahlendosis, Art der Strahlung, Temperatur, etc. ab, welche Reaktion dominiert. Die Einstellung der Verfahrensparameter bei der Elektronenstrahlvernetzung ist daher von elementarer Wichtigkeit. Da auch ein Kettenabbau stattfindet, ist eine Vernetzung aller vorhandenen Polymerketten miteinander nicht realisierbar. Obwohl durch Strahlen Vernetzung eine vollständige Vernetzung nicht erreicht wird, werden dennoch Hauptmerkmale der bestrahlten Polymere stark beeinflusst.
Die bei einer durch Elektronenstrahlen induzierten Vernetzung neu entstandenen Vernetzungsstellen behindern den Faltvorgang der Polymerketten. Dadurch kommt es zu einer Erniedrigung des Kristallinitätsgrades, wobei insbesondere die mechanische Festigkeit und Sprödigkeit mit sinkendem Kristallinitätsgrad abnehmen, während Zähigkeit und Dämpfungseigenschaften zunehmen. Tatsächlich tritt in den meisten Fällen jedoch eine durch die Erniedrigung des Kristallinitätsgrades zu erwartende Abnahme der Festigkeit nicht auf. Der Grund hierfür ist, dass die geringere Kristallinität durch die gesteigerte Strukturfestigkeit der vernetzten amorphen Bereiche überkompensiert wird. Die Kohäsionskräfte zwischen den vernetzten Polymerkettensegmenten sind um ein Vielfaches größer als im unvernetzten Zustand, wo lediglich van der Waalsche Wechselwirkungskräfte zwischen den Ketten wirken. Das Abgleiten und Verlagern der Polymerketten wird durch das Vernetzen wesentlich erschwert. Diese Veränderungen äußern sich beispielsweise durch eine Zunahme der mechanischen Festigkeit und der Wärmeformbeständigkeit.
Dadurch, dass die Bereiche, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, andere Vernetzungsgrade aufweisen als ihre Nachbarbereiche, insbesondere und vorteilhafterweise höhere Vernetzungsgrade, verbleibt auch nach dem nachfolgenden Verformungsschritt, zum Beispiel nach dem Aufbringen der Folie auf ein dreidimensionales Bauteil, eine außerordentlich gleichmäßige Oberflächenstruktur erhalten.
Dies kommt daher, dass die stark umgeformten Folienbereiche, d.h. zum Beispiel solche auf vorspringenden Geometrien mit engen Radien, sich stärker dehnen als die Nachbarbereiche und daher die Verformungsspannungen in die Nachbarbereich übertragen. Über die gesamte Fläche gesehen ergibt sich dann eine Vergleichmäßigung der Oberflächenspannung der Folie nach der Verformung. Dadurch bleibt auch die Oberflächenstruktur im Wesentlichen erhalten, jedenfalls aber so, dass eine Veränderung nicht mit bloßem Auge merkbar ist. Bei den herkömmlichen Verfahren im Stand der Technik mussten die Bereiche mit höheren Auszugsgraden die gesamte Dehnung allein auffangen, wurden also z. B. um 60 % gedehnt, während die direkt daneben liegenden Bereiche nicht gedehnt wurden. Die Unterschiede in der Struktur waren somit oft erkennbar groß. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch die Vernetzung die Dehnung der Bereiche mit höheren Auszugsgraden stark reduziert, wodurch eine Übertragung der Umformspannungen auch auf die daneben liegenden Bereiche erfolgt, so dass beide Bereiche um etwa gleich Beträge von z. B. 25 - 30 % gedehnt werden. Damit sind Strukturunterschiede im Übergang der Bereiche wesentlich reduziert.
Eine über die Folienfläche inhomogene Verteilung der neu entstandenen Vernetzungsstellen, also der Vernetzungsdichteverteilung oder Netzbogendichte - beispielsweise ausgedrückt durch den Gelgehalt als bekanntes Maß für die Vernetzung - kann dadurch besonders vorteilhaft erreicht werden, dass die Folie von beiden Seiten einer Elektronenstrahlung ausgesetzt wird, wobei die Vernetzungsgrade auf den beiden Folienseiten bzw. Folienoberflächen unterschiedlich hoch sein können.
Hierdurch kann sowohl über die bestrahlte Fläche als auch über die Strahlungsintensität und die damit beeinflussbare Wirkung der Vernetzung in Dickenrichtung der Folie die Gesamtvernetzung einzelner Bereiche beeinflusst werden. Bei einer einseitigen Bestrahlung kann dabei durch die Wahl der
Beschleunigungsspannung für die Elektronen abhängig von der Foliendicke der Bereich der maximalen Dosisadsorption variiert und damit bei die Vernetzungsdichteverteilung definiert werden.
Im Falle der zweiseitigen Bestrahlung lässt sich die Vernetzungsdichteverteilung darüber hinaus durch die Relation der aufgebrachten Dosen unter Variation der jeweiligen Beschleunigungsspannung beeinflussen. Abhängig von den jeweiligen Zusammensetzungen der zu bestrahlenden Folien, sind diese für jedes chemische System neu anzupassen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Elektronenstrahlvernetzung der Folie durch eine mindestens bereichsweise mehrfache Bestrahlung mindestens einer Folienoberfläche mit einer Elektronenstrahlquelle erfolgt. Damit lässt sich durch die einfache örtliche Steuerung der Strahlquelle bzw. des Elektronenstrahles bereits die gewünschte Unterschiedlichkeit in der Vernetzung erzeugen. Da die zu bearbeitenden Folien üblicherweise als Bahnenware vorliegen, wobei die Breite der Folienbahnen abhängig von der vorlaufenden Herstellung festgelegt ist, können im Rahmen der Erfindung natürlich verschiedene Bestrahlungsvarianten durchgeführt werden, die der weiteren Verarbeitung der Folienbahn angepasst sind. Wenn zum Beispiel feststeht, dass immer der mittlere Bereich einer Folienbahn derjenige ist, der bei der nachfolgenden Formgebung in den Bereich der Instrumentenhaube eines Armaturenbrettes fällt und damit die größten Auszugsgrade ertragen muß, wird eben dieser mittlere Bereich der Folie ein- oder mehrfach erfindungsgemäß vernetzt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Elektronenstrahlvernetzung der Folienoberfläche strichweise nacheinander durchgeführt wird, wobei die Strahlbreite des Elektronenstrahls mit Hilfe einer Blende einstellbar ist. Mit Hilfe eines solche „Scanning" lässt sich auf einfache Weise ein über die Folienbreite unterschiedlicher Vernetzungsgrad einstellen. Dies gilt ebenso für eine weitere vorteilhafte Weiterbildung, die darin besteht, dass zwischen der der Elektronenstrahlquelle und der bestrahlten Folienoberfläche eine Maske angeordnet ist, die die Intensität der Elektronenstrahlung mindestens in Teilbereichen des Strahlquerschnitts verändert.
In besonderer Weise geeignet zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine thermoplastische Folie aus vernetzten polymeren Materialen mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche, die aus einem thermoplastischen Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Olefin (TPO) oder einer Polyolefinmischung besteht.
Der besondere Vorteil der Nutzung dieser Polymerart bei dem erfindungsgemäßen Folie besteht darin, dass die ursprünglich vorhandene intermolekulare Vernetzung eines thermoplastischen Olefins (Wasserstoffbrücken, kristalline Strukturen) dominierend thermoreversibel und im Wesentlichen physikalischer Natur ist, was im Hinblick auf die Eignung für eine Verformung grundlegend ist. Die „zusätzliche"
Elektronenstrahlvernetzung bestimmter Bereiche des Polyolefins stellt die besondere und überraschende Eigenschaft der Folie bereit, bei der während des üblicherweise in der Wärme erfolgenden Umformschrittes einerseits ein für die Umformung erforderliches Dehnverhalten und andererseits ein ausreichender Widerstand gegenüber zu großen Dehnungen der Oberfläche zur prozesssicheren Werkstoffhandhabung vorliegt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Folie aus vorvernetzten polymeren Materialen besteht, insbesondere aus einer Zusammensetzung von Polypropylen, Polyethylen, sowie deren Copolymeren und Terpolymeren, welche sich zur Verwendung als Folie für Kraftfahrzeuginterieur besonders eignen. Auch hierdurch ergibt sich nach dem sich anschließenden Verformungsschritt eine besonders gleichmäßige Oberflächenstruktur ohne auffällige Überdehnungen. Die Vorvernetzung erfolgt auf chemischem Wege durch Zugabe von üblichen Vernetzungsmitteln. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Folie als mehrschichtiger Polymerfolienverbund ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung unterstützt die beeinflussbare Wirkung der Vernetzung in Dickenrichtung der Folie und damit die Gesamtvernetzung einzelner Folienbereiche.
Die Bestandteile der Polymerfolien sind vorzugsweise Polyolefine. Das Spektrum der eingesetzbaren Polyolefine unterliegt dabei keiner prinzipiellen Einschränkung. Verwendet werden können vorzugsweise Polyolefine wie PP, PE, PoIy(I -buten), Polyisobutylen, Poly(4-methylpenten), PP-Copolymere oder -Terpolymere mit C2, C4-Ci2-α-Olefinen, PE- Copolymere oder -Terpolymere mit C3 bis Ci2-α-Olefinen oder Mischungen daraus, wobei als Co- oder Termonomer auch Dien-Monomere eingesetzt werden können, die nicht- konjugierte Doppelbindungen enthalten, wie z.B. 1,4-Hexadien, 5-Methyl-l,5-Hexadien, 5-Ethyliden-2-Norbonen, 5-Butyliden-2-Norbonen, Dicylopentadien, 1,4-Octadien, Cyclohexadien oder Cyclooctadien; Copolymere von Propylen und/oder Ethylen mit polaren Comonomeren wie Acrylsäure und/oder deren Ci-Ci2-Estern, Methacrylsäure und/oder deren Ci-Ci2-Estern, Ionomere auf Basis von Acrylsäure und/oder mit Methacrylsäure sowie Schwefelsäure, Vinylestern gesättigter Ci-Cs-Carbonsäuren, wahlweise mit Kohlenmonoxid als Termonomer; Pfropfcopolymere von Propylen und/oder Ethylen mit 8-45 % aufgepfropften Einheiten von ungesättigten Carbonsäuren, Dicarbonsäuren, deren Estern und/ oder Anhydriden sowie Gemische der genannten Polymere.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das die Folie eine Dicke von 0,4 bis 4 mm aufweist. Hierdurch wird die Einstellbarkeit der Vernetzungstiefe weiter erleichtert.
Mit dem Ziel einer guten Vergleichmäßigung der Dehnung wird die Vernetzung der Folie vorteilhafterweise so eingestellt, dass die Folie in den Bereichen, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, einen Gelgehalt von mindestens 30 % aufweist, vorzugsweise einen Gelgehalt von 40 bis 60 %. Damit ist die Narbfestigkeit der gedehnten Bereiche der Folie ausreichend hoch, um eine Verzerrung der Oberflächenstruktur /Narbstruktur zu verhindern, wobei die den niedrigeren Gelgehalt aufweisenden anderen Bereiche der Folie genügend Dehnfähigkeit bereitstellen, um eine prozesssichere Verformung zur Bedeckung eines dreidimensionalen Bauteiles zu erreichen.
Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Unterschied im Gelgehalt zwischen hoch- und niedrigvernetzten Bereichen der Folie 10 und 60 %, vorzugsweise 20 bis 50 % beträgt. Damit erreicht man eine ausreichende Vergleichmäßigung der Dehnungen des Materials auch bei stark verformten Bauteilen, wie beispielsweise bei Abdeckungen für den Kardantunnel eines PKW.
Die Bestimmung des Gelgehalts erfolgt üblicherweise über eine Extraktionsmethode, bei der zunächst Proben bei einer Dicke von etwa 0,5 mm in Quadrate einer Kantenlänge von etwa 1,0 mm geschnitten werden. Die Proben (etwa 100 mg) werden dann in Reagenzgläsern vorgelegt, welche mit Pfropfen aus rostfreiem Stahldraht versehen sind, die ein Aufschwimmen der Proben verhindern. Die Reagenzgläser werden mit 100 ml Xylol gefüllt und mit Alufolie verschlossen, um ein Abdampfen des Lösungsmittels zu verhindern. Das Xylol wird dann zum Sieden erhitzt. Die Probekörper lässt man etwa 24 h im siedenden Xylol. Anschließend wird das Gel-Xylol-Gemisch über eine Siebtrommel mit einer Maschenweite von 200 mesh filtriert, wobei das Gel in der Siebtrommel verbleibt. Die Siebtrommeln werden auf Metallplatten gestellt und bei 14O0C für 3 h im Umluftofen getrocknet. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wird der Gehalt ausgewogen und zur Einwaage ins Verhältnis gesetzt.
Besonders vorteilhaft lässt sich das vorgenannte Herstellungsverfahren nutzen für ein
Armaturenbrett zur Innenverkleidung von Fahrzeugen mit einer Außenoberfläche in Form einer unterschäumten Folie. Solche Armaturenbretter besitzen oft stark umgeformte Bereiche, die für Fahrer und Beifahrer direkt und permanent sichtbar sind. Dies gilt beispielsweise für die Instrumentenhaube, für das Handschuhfach und für Lüftungsdüsen und -ausschnitte. Hier ist eine Vergleichmäßigung der Dehnungen, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren in der Folie erreicht wird, aus ästhetischen Gründen besonders wichtig.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer thermoplastischen Folie mit einer dreidimensional strukturierten Oberfläche, wobei die bereits in einem vorlaufenden Formgebungsschritt mit einer Oberflächenstruktur versehene Folie einem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt, insbesondere einem formgebenden Tiefziehen unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie vor dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt einer Elektronenstrahlvernetzung unterworfen wird, die einzelne flächige Bereiche der Folie unterschiedlich und im Wesentlichen auf eine solche Weise vernetzt, dass die Bereiche, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, andere Vernetzungsgrade aufweisen als ihre Nachbarbereiche.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, höhere Vernetzungsgrade aufweisen als ihre Nachbarbereiche
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlvernetzung beidseitig der Folie erfolgt, wobei die Vernetzungsgrade auf den beiden Folienseiten bzw. Folienoberflächen unterschiedlich hoch sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlvernetzung der Folie durch eine mindestens bereichsweise mehrfache Bestrahlung mindestens einer Folienoberfläche mit einer Elektronenstrahlquelle erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlvernetzung der Folienoberfläche strichweise nacheinander durchgeführt wird, wobei die Strahlbreite des Elektronenstrahls mit Hilfe einer Blende einstellbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der der Elektronenstrahlquelle und der bestrahlten Folienoberfläche eine Maske angeordnet ist, die die Intensität der Elektronenstrahlung mindestens in Teilbereichen des Strahlquerschnitts verändert.
7. Thermoplastische Folie aus vernetzten polymeren Materialen mit einer dreidimensional strukturierten, geprägten Oberfläche zur Verwendung in einem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt, hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das die Folie aus einem thermoplastischen Elastomer, insbesondere einem thermoplastischen Olefin oder einer
Polyolefinmischung besteht.
8. Thermoplastische Folie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus vorvernetzten polymeren Materialen besteht, insbesondere aus einer Zusammensetzung von Polypropylen, Polyethylen, sowie deren Copolymeren und
Terpolymeren, insbesondere zur Verwendung als Folie für Kraftfahrzeuginterieur.
9. Thermoplastische Folie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie als mehrschichtiger Polymerfolienverband ausgebildet ist.
10. Thermoplastische Folie nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das die Folie eine Dicke von 0,4 bis 4 mm aufweist.
11. Thermoplastische Folie nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie in den Bereichen, die bei dem nachfolgenden formgebenden Verarbeitungsschritt höheren Auszugsgraden unterworfen werden, einen Gelgehalt von mindestens 30 % aufweist, vorzugsweise einen Gelgehalt von 40 bis 60 %.
12. Thermoplastische Folie nach Anspruch 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied im Gelgehalt zwischen hoch- und niedrig vernetzten Bereichen der Folie
10 und 60 %, vorzugsweise 20 bis 50 % beträgt.
13. Armaturenbrett zur Innen Verkleidung von Fahrzeugen mit einer Außenoberfläche in Form einer unterschäumten Folie, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 12.
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