无方向依赖性冲击韧性的3D模制件制造技术

本发明专利技术涉及涂层剂，其包含至少30重量%的至少一种具有至少100000g/mol平均摩尔质量的热塑性聚合物、至少一种可UV固化的反应性稀释剂、至少一种光引发剂、至少一种有机溶剂，其中烯类不饱和基团的含量为至少3摩尔/千克所述涂层剂固含量。本发明专利技术特别涉及模制件，其包含热塑性聚合物、热塑性聚合物薄膜和该薄膜的形成模制件表面的表面涂层，该表面涂层具有>0.1µm至<20µm的厚度，并可通过用该涂层剂涂覆所述薄膜获得。以此类型和方式提供具有抗刮和耐溶剂表面的无方向依赖性冲击韧性的模制件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及具有抗刮性和耐溶剂性表面的无方向依赖性冲击韧性的3D聚合物模制件，和涉及用于其制备的薄膜嵌入成型法。薄膜嵌入成型技术已公认用于在注塑法中制造塑料部件。其设定首先由涂覆的薄膜二维或三维地预制部件的正表面，然后从反面用塑料熔体填充或后注塑。在此通常希望的是正面受到充分保护以抵御化学和机械作用。这在现有技术中通常通过该表面上适当的涂层或漆层来实现。为避免成品三维部件的湿式涂覆，有利的是，应该将这样的漆层或涂层施加到薄膜上，其然后与该薄膜一起经受所有进一步的成型步骤和此后例如通过UV曝光最终固化。由此对于适合这种技术的涂覆的薄膜形成非常特定的性质状况。在现有技术中，术语“可成型硬涂层”已公认用于这种产品类别，即首先足够防粘连、但随后可以与基底一起任意热成型并最终通过UV固化获得保护层性质的薄膜涂层。难以与大的潜在UV交联潜力一起实现初级涂层的防粘连性(Blockfestigkeit)和热塑性特征方面的这种性质组合。现有技术中对这一目标的大多数解决方案包括使用主要通过双固化法制备的大分子单体，尤其如Beck,Erich(BASF),ScratchresistantUVcoatingsforautomotiveapplications,PittureeVernici,EuropeanCoatings(2006),82(9),10-19；Beck,Erich,Intothethirddimension:threewaystoapplyUVcoatingtechnologyto3D-automotiveobjects,EuropeanCoatingsJournal(2006),(4),32,34,36,38-39；Petzoldt,Joachim；Coloma,Fermín(BMS),Newthree-dimensionallyformablehardcoatfilms,JOT,JournalfuerOberflaechentechnik(2010),50(9),40-42；EP2113527A1,Petzoldt等人，Developmentofnewgenerationhardcoatedfilmsforcomplex3D-shapedFIMapplications,RadTechAsia2011,ConferenceProceedings中所述。另外，对于在汽车、各种其它运输工具、电气电子器件和建筑工业中广泛使用的塑料部件在低至-30℃的使用相关的低温下的冲击和冲撞韧性方面提出高要求。已知例如由聚碳酸酯制成的产品具有此性能。然而，聚碳酸酯表面也对刮擦和溶剂具有一定的敏感性。然而，同样已知的是施加在聚碳酸酯上的脆性或冲击韧性较小的聚合物层，例如增加抗刮性的漆层或PMMA覆盖层不利地影响聚碳酸酯的冲击韧性。由共挤PC/PMMA薄膜制成的塑料部件因此通常不显示可接受的冲击韧性，尤其是当冲撞来自聚碳酸酯一侧，即聚甲基丙烯酸酯甲酯位于冲撞的拉伸区时。因此对于在低温下也是无方向依赖性冲击韧性的和可通过薄膜嵌入成型有效获得并同时具有抗刮和耐溶剂表面的模制件存在相当大的需要。因此本专利技术提供如下：无方向依赖性冲击韧性的3D模制件，其包含热塑性聚合物、热塑性聚合物薄膜和所述薄膜的形成模制件表面的抗刮与耐溶剂的表面涂层，该表面涂层具有≥0.1μm至≤20μm的厚度，并可通过用包含如下组分的涂层剂涂覆薄膜表面获得：(a)至少一种热塑性聚合物，其具有至少100000g/mol的平均摩尔质量，含量为所述涂层剂固含量的30重量%；(b)至少30重量%的可UV固化的反应性稀释剂；(c)0.1至10重量份的至少一种光引发剂；和(d)至少一种有机溶剂，其中烯类不饱和基团的含量为至少3摩尔/千克所述涂层剂固含量。本专利技术的涂层剂可以以简单和有效的方式获得。另外，可由此获得的涂层在许多表面上如特别可考虑用于薄膜嵌入成型法中的薄膜上具有足够的防粘连性，但是接着可以与涂覆的基底一起任意地热成型并在例如通过UV辐射的固化之后具有抗刮和耐溶剂的表面。另外，已经令人惊讶地发现，尤其当所述薄膜的表面涂层的厚度为≥0.1μm至≤20μm时，获得该模制件的无方向依赖性的冲击韧性。本专利技术意义上的应用技术上足够的非方向依赖性韧性，理解为是指所述模制件在根据DINENISO6603-1的击穿试验中在-30℃下在从两侧的高达2.5m/s，优选高达3.0m/s，更优选高达3.5m/s的碰撞速度下表现为韧性。在击穿试验中的“韧性”通过在此产生的断裂的类型，即通过区分为韧性断裂和脆性断裂来定义，下文将进行解释：进行根据DINENISO6603-1的击穿试验，其中使用的下落质量为13kg、样品尺寸为50×50mm2、冲子直径为20mm和使用具有孔径40mm的圆形接触面(Auflager)，其中改变碰撞速度以测定韧性/脆性-转变。断裂类型(韧性/脆性断裂)可以根据受冲击的测试样品的断裂形象来测定：韧性断裂被认为是没有裂纹形成的塑性变形(符合标准)或测试样品击穿(如果保持为一整块)(偏离标准)。脆性断裂被评定为样品破碎为两部分或更多部分。可以例如借助如可根据ASTMD3363测得的铅笔硬度测定抗刮性。可以根据ENISO2812-3:2007评估耐溶剂性。值得注意的是，通过用该涂层剂按本专利技术涂覆薄膜并通过UV辐射最终固化而获得的模制件表面甚至对原本对聚碳酸酯表面非常有害的溶剂丙酮也具有良好的耐受性。在此尤其优选的是，本专利技术的模制件可通过薄膜嵌入成型获得，其中该薄膜嵌入成型包括在该薄膜远离保护层的一侧上用热塑性聚合物熔体填充包含保护层的3D成型的薄膜。在本专利技术的意义上，薄膜嵌入成型是这样的方法：其中用涂层剂涂覆薄膜，然后使该薄膜例如三维热成型，并且接着将该薄膜用热塑性聚合物在远离该薄膜的一侧进行后涂覆(hinterbeschichtet)或后注塑。在此，该涂覆可以已经包含干燥过程。优选地，在后涂覆过程之前使该薄膜表面上的涂层通过光化辐射，优选UV辐射而固化。所用的待涂覆的薄膜优选为透明的热塑性塑料如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯或聚(甲基)丙烯酸酯、聚砜、聚酯、热塑性聚氨酯和聚苯乙烯以及它们的共聚物与混合物(共混物)。合适的热塑性塑料例如是聚丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯(例如PMMA；例如来自R?hm公司的Plexiglas?)、环烯烃共聚物(COC；例如来自Ticona公司的Topas?；来自NipponZeon公司的Zenoex?或来自JapanSyntheticRubber公司的Apel?)、聚砜(本文档来自技高网...

【技术保护点】
涂层剂，其包含：(a)至少一种热塑性聚合物，其具有至少100000 g/mol的平均摩尔质量，含量为所述涂层剂固含量的至少30重量%；(b)至少30重量%的可UV固化的反应性稀释剂；(c) 0.1至10重量份的至少一种光引发剂；和(d)至少一种有机溶剂，其中烯类不饱和基团的含量为至少3摩尔/千克所述涂层剂固含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.14 EP 13172190.41.涂层剂，其包含：
(a)至少一种热塑性聚合物，其具有至少100000g/mol的平均摩尔质量，含量为所述涂
层剂固含量的至少30重量%；
(b)至少30重量%的可UV固化的反应性稀释剂；
(c)0.1至10重量份的至少一种光引发剂；和
(d)至少一种有机溶剂，
其中烯类不饱和基团的含量为至少3摩尔/千克所述涂层剂固含量。
2.如权利要求1中所述的涂层剂，其中所述热塑性聚合物(a)具有根据ISO306至少90
℃的维卡软化温度VET。
3.如权利要求1或2中所述的涂层剂，其中所述热塑性聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯或
由70重量%至99.5重量%甲基丙烯酸甲酯与0.5重量%至30重量%丙烯酸甲酯构成的共聚物。
4.如前述权利要求中至少一项所述的涂层剂，其中所述至少一种可UV固化的反应性稀
释剂(b)包括双官能、三官能、四官能、五官能和/或六官能的丙烯酸类和/或甲基丙烯酸类
单体。
5.如权利要求1至3中至少一项所述的涂层剂，其中所述反应性稀释剂(b)包括烷氧基
化的二丙烯酸酯和/或二甲基丙烯酸酯、烷氧基化的三丙烯酸酯和/或三甲基丙烯酸酯、烷
氧基化的四丙烯酸酯和/或四甲基丙烯酸酯、烷氧基化的五丙烯酸酯和/或五甲基丙烯酸
酯、烷氧基化的六丙烯酸酯和/或六甲基丙烯酸酯、脂族的氨基甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯
酸酯、聚丙烯酰基丙烯酸酯及其混合物。
6.如权利要求1至4中至少一项所述的涂层剂，其中所述反应性稀释剂(b)包括二季戊
四醇五/六丙烯酸酯。
7.无方向依赖性冲击韧性的3D模制件，其包含热塑性聚合物、热塑性聚合物薄膜和所
述薄膜的形成模制件表面的抗刮与耐溶剂的表面涂层，所述表面涂层具有≥0.1μm至≤
20μm的厚度，并可通过用如权利要求1至6中至少一项所述的涂层剂涂覆所述薄膜表面获<...

【专利技术属性】
技术研发人员：S科斯特罗米内，J佩特措尔特，W霍韦斯塔特，S霍拜卡，R金策尔，
申请(专利权)人：科思创德国股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE