DE102005046309B4

DE102005046309B4 - Verbundmaterial

Info

Publication number: DE102005046309B4
Application number: DE200510046309
Authority: DE
Inventors: Domenico Boccuto; Lenidas Dr.-Chem. Kiriazis
Original assignee: Nordenia Deutschland Gronau GmbH
Current assignee: Nitto Advanced Film Gronau GmbH
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: DE102005046309A1

Abstract

Verbundmaterial mit einem flächigen, ein- oder mehrschichtigen Substrat (1) aus thermoplastischem Kunststoff und mindestens einer von dem Substrat (1) ablösbaren Oberflächenschutzfolie (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) und die Oberflächenschutzfolie (2) durch Coextrusion gemeinsam hergestellt sind und einen Coextrusionsverbund (3) bilden, wobei die Haftung im Coextrusionsverbund (3) an der Oberfläche des Substrats (1) durch Wahl der Polymere in den zueinander benachbarten Schichten so eingestellt ist, dass die Oberflächenschutzfolie (2) rückstandsfrei von der Oberfläche des Substrats (1) abziehbar ist und dass der Coextrusionsverbund (3) eine mechanisch geglättete oder geprägte Oberfläche aufweist, wobei der Präge- oder Glättungseffekt durch die Oberflächenschutzfolie (2) hindurch wirkt und auch nach dem Entfernen der Oberflächenschutzfolie (2) bestehen bleibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial mit einem flächigen, ein- oder mehrschichtigen Substrat aus thermoplastischem Kunststoff und mindestens einer von dem Substrat ablösbaren Oberflächenschutzfolie.
Oberflächenschutzfolien werden in vielen Bereichen eingesetzt, wo hochwertige und/oder empfindliche Oberflächen gegen mechanische Einwirkungen geschützt werden müssen. Die Oberflächenschutzfolien sollen einen temporären Oberflächenschutz gewährleisten, der die Oberfläche des Substrats bei der Verarbeitung oder beim Transport schützt. Danach kann die Oberflächenschutzfolie entfernt und entsorgt werden. Schutzfolien werden beispielsweise zum Schutz von glänzenden oder transparenten Kunststoffplatten, oder als Kaschierfolien für den temporären Schutz von Küchen- und Möbeloberflächen, oder Oberflächen von Hausgeräten verwendet. Ferner werden Oberflächenschutzfolien auf Platten aufgebracht, die durch Tiefziehen zu Formteilen weiter verarbeitet und/oder einer mechanischen Bearbeitung z. B. durch Bohren oder Schneiden, unterworfen werden. Die Oberflächenschutzfolien werden in einem Kaschierprozess auf das zu schützende Substrat aufgebracht. Beim Kaschieren werden übliche Kaschierklebstoffe verwendet oder es werden Oberflächenschutzfolien eingesetzt, die bereits eine durch Coextrusion hergestellte Haftschicht aus einem Permanentklebstoff aufweisen. Die Kleber- bzw. Haftschicht muss auf das Substrat, die Prozess- und/oder Lagerbedingungen abgestimmt werden, damit die Oberflächenschutzfolie später leicht und rückstandsfrei von dem Substrat wieder abgelöst werden kann.
Aus WO 94/033371 A2 ist eine mehrschichtige Lackfolie bekannt, die bei der Herstellung von Kunststoffspritzgussteilen in eine Form eingelegt und hinterspritzt wird. Auf die Lackfolie ist eine Oberflächenschutzfolie durch Kaschieren aufgebracht, die so dimensioniert ist, dass die Lackfolie beim Spritzgießen nicht be schädigt wird. Die Lackfolie bildet eine beispielsweise glänzende Dekoroberfläche auf dem spritzgeformten Kunststoffteil. Die an der Oberfläche des entformten Kunststoffteils haftende Schutzfolie kann als temporärer Oberflächenschutz noch während des Transports und der Handhabung der Teile genutzt werden.
Das Aufbringen der Oberflächenschutzfolie auf ein Substrat erfordert im Rahmen der bekannten Maßnahmen einen aufwendigen Kaschiervorgang. Wird das Substrat mit aufkaschierter Schutzfolie einer nachträglichen Wärmebehandlung, beispielsweise beim Tiefziehen oder einer Thermoumformung, ausgesetzt, hat dies häufig einen unerwünschten Einfluss auf die Haftung zwischen Schutzfolie und Substrat. Bei einer nachträglichen Erwärmung steigt die Haftkraft nämlich bisweilen stark an, was dann zu Problemen beim Abziehen der Oberflächenschutzfolie führen kann.
Aus der DE 103 22 994 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils durch Hinterspritzen oder Hinterschäumen eines früheren Teils bekannt. Das Folienteil wird mit einer Schutzfolie aus Kunststoff bereit gestellt und tiefgezogen. Die auf das Folienteil aufkaschierte Schutzfolie wird vor dem Hinterspritzen oder Hinterschäumen zur Egalisierung von Unebenheiten bearbeitet.
Die DE 100 21 109 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Coextrudats sowie einen danach hergestellten Folienaufbau. Das Coextrudat umfasst eine Klebefolie, die über eine Handklebstoffschicht an eine Release-Schicht angrenzt. Nach der Trennung des mehrschichtigen Coextrudats können der Abschnitte der Klebefolie als Klebeetiketten verwendet werden, wobei die zugeordneten Abschnitte der Release-Schicht und einer zweiten Trägerbahn als Abfall zu entsorgen sind.
Aus der WO 99/25552 A1 sind mehrlagig coextrudierte Folien bekannt, die an einer der Verbindungsflächen zweier ihrer Lagen trennbar sind. Durch ein Aufwickeln der Folie und ein Verkleben mit sich selbst kann ein zuvor auf einer Außenfläche aufgebrachter Aufdruck derart angeordnet werden, dass dieser nach einem erneuten Abwickeln und der vorgesehenen Trennung der einzelnen Folienschichten innen liegend angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbundmaterial mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, dessen Schutzfolie leicht und rückstandsfrei von dem Substrat abgelöst werden kann, wobei das Substrat auch eine hochwertige Oberfläche aufweisen soll. Dabei soll sich insbesondere eine nachträgliche Erwärmung des Verbundmaterials bei der Weiterverarbeitung, z. B. beim Tiefziehen, nicht auf die Haftung zwischen Oberflächenschutzfolie und Substrat auswirken.
Ausgehend von einem Verbundmaterial mit einem flächigen ein- oder mehrschichtigen Substrat aus thermoplastischem Kunststoff und mindestens einer von dem Substrat ablösbaren Oberflächenschutzfolie wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Substrat und die Oberflächenschutzfolie durch Coextrusion gemeinsam hergestellt sind und einen Coextrusionsverbund bilden, wobei die Haftung im Coextrusionsverbund an der Oberfläche des Substrats durch Wahl der Polymere in den zueinander benachbarten Schichten so eingestellt ist, dass die Oberflächenschutzfolie rückstandsfrei von der Oberfläche des Substrats abziehbar ist und dass der Coextrusionsverbund eine mechanisch geglättete oder geprägte Oberfläche aufweist, wobei der Präge- oder Glättungseffekt durch die Oberflächenschutzfolie hindurch wirkt und auch nach dem Entfernen der Oberflächenschutzfolie bestehen bleibt. Erfindungsgemäß wird die Oberflächenschutzfolie zusammen mit dem Substrat durch Coextrusion hergestellt. Bei dem Substrat kann es sich um ein- oder mehrschichtige Folien oder ein- oder mehrschichtige Platten handeln.
Als Platten werden im Rahmen der Erfindung Kunststoffbahnen mit einer Dicke von mehr als 200 μm verstanden. Durch Wahl der Polymere bzw. Polymermischungen in den zueinander benachbarten Schichten ist es möglich, eine definierte Trennebene zwischen der Oberflächenschutzfolie und dem Substrat zu erzeugen, an der die Oberflächenschutzfolie und das Substrat getrennt werden können, wenn ein Oberflächenschutz nicht mehr benötigt wird.
Der Coextrusionsverbund weist eine mechanisch geglättete oder geprägte Oberfläche auf. Der Coextrusionsverbund kann direkt nach dem Extrudieren inline geprägt oder geglättet werden. Der Präge- oder Glättungseffekt wirkt durch die Schicht, welche die Oberflächenschutzfolie bildet, hindurch und bleibt auch nach dem Entfernen der Oberflächenschutzfolie bestehen.
Erfindungsgemäß entfällt ein aufwendiger Kaschierprozess zur Verbindung der Oberflächenschutzfolie und des Substrats. Durch definierte Bedingungen bei der Coextrusion kann die Haftung zwischen der Oberflächenschutzfolie und dem Substrat genau und reproduzierbar eingestellt werden. Da das Zusammenführen des Substrats und der die Oberflächenschutzfolie bildenden Schicht bei hohen Temperaturen im Schmelzzustand erfolgt, hat eine nachträgliche Erwärmung bei der Weiterverarbeitung des Verbundmaterials keinen starken Haftanstieg mehr zur Folge. Folglich kann im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre sichergestellt werden, dass die Oberflächenschutzfolie auch nach einer Weiterverarbeitung des Verbundmaterials durch Thermoumformung bzw. Tiefziehen leicht und rückstandsfrei von dem Substrat ablösbar ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass das Substrat aus einer Kunststoffbahn besteht, die durch Thermoformen zu stabilen Formteilen weiter verarbeitet werden kann.
Das Substrat kann durch Zusatz von Pigmenten eingefärbt sein. Insbesondere dann, wenn das Substrat eine größere Dicke aufweist, ist das Substrat zweckmäßig mehrschichtig ausgebildet und ist nur ein an die Oberfläche angrenzender Bereich oder die Kernschicht durch Zusatz von Pigmenten eingefärbt. Ferner besteht die Möglichkeit, dass das Substrat eine Oberflächenschicht aufweist, die Nanopartikel enthält. Die Nanopartikel werden bei der Coextrusion des Materials zudosiert und verleihen der Oberfläche des Substrats gute mechanische Eigenschaften. Unter anderem wird die Oberfläche hierdurch kratzunempfindlich.
Das Substrat des erfindungsgemäßen Coextrusionsverbundes kann aus einem Polymer oder einer Polymermischung aus der Gruppe der Polyolefine, Polyolefin-Copolymere, Styrol-Copolymere, Acryl-Copolymere, Polyamide, Polyester oder thermoplastischen Elastomeren bestehen. Zu den Polyolefinen, die erfindungsgemäß als Substrat geeignet sind, gehören insbesondere PP, PE. Als Polyolefin-Copolymere kommen insbesondere EVA, EBA, EMA, EEA und Ionomere in Betracht. Als Styrol-Copolymere sind insbesondere Styrol-Butadien-Styrol-Copolymere wie SBS und SEES einsetzbar. Als Acryl-Copolymere finden bevorzugt PMMA und SMMA Verwendung. Als Polyamide finden bevorzugt PA6, PA6/66 Verwendung. Als Polyester PET. Als thermoplastische Elastomere werden vorzugsweise TPO und TPU eingesetzt. Zweckmäßigerweise wird als Substrat ein hochwertiger Kunststoff, der beispielsweise gute Tiefzieheigenschaften aufweist, verwendet.
Für die Oberflächenschutzfolie eignen sich Polyolefine, Polyolefin-Copolymere oder Polyamide.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass die die Oberflächenschutzfolie bildende Schicht und das ein- oder mehrschichtige Substrat in direktem Kontakt zueinander coextrudiert werden. Durch geeignete Rohstoffkombination kann die ge wünschte Haftkraft in der Trennebene zwischen der Oberflächenschutzfolie und dem Substrat eingestellt werden. Zur Einstellung einer definierten Haftkraft zwischen der Oberflächenschutzfolie und dem Substrat kann ferner eine Haftvermittlerschicht zwischen den Schichten vorgesehen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zwischen dem Substrat und der Oberflächenschutzfolie eine Haftvermittlerschicht angeordnet, die eine hohe Affinität zu dem Polymer der Oberflächenschutzfolie und eine geringe Affinität zu dem Polymer in der angrenzenden Schicht des Substrats aufweist. Als Haftvermittlerschicht sind insbesondere Polyolefine, Polyolefin-Copolymere und maleinsäureanhydrid-gepfropfte Polyolefine geeignet. Durch Einstellen des Mischungsverhältnisses dieser Polymere lässt sich sehr genau die gewünschte Haftung zu den Nachbarschichten einstellen, wenn man Elends aus polaren und unpolaren Polymeren einsetzt.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass auf beiden Seiten des Substrats eine durch Coextrusion zusammen mit dem Substrat erzeugte Oberflächenschutzfolie angeordnet wird. Beide Oberflächenschutzfolien sind von dem Substrat leicht und rückstandsfrei abziehbar.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial ist vielfältig einsetzbar. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere auch die Verwendung des beschriebenen Verbundmaterials als Kaschierfolie für Küchen- und Möbeloberflächen, Oberflächen von Hausgeräten aber auch für Zierleisten, Blenden oder Verkleidungen im Bereich Automotive. Ferner eignet sich die Verwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials auch zur Herstellung von Kunststoffformteilen, die durch Tiefziehen geformt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch in einer sehr stark vereinfachten Darstellung:
1 das erfindungsgemäße Verbundmaterial im Schnitt,
2 bis 4 weitere Ausgestaltungen des Verbundmaterials.
Das in den Figuren dargestellte Verbundmaterial weist ein flächiges, ein- oder mehrschichtiges Substrat 1 aus thermoplastischem Kunststoff und mindestens eine von dem Substrat 1 ablösbare Oberflächenschutzfolie 2 auf. Das Substrat 1 und die Oberflächenschutzfolie 2 sind durch Coextrusion gemeinsam hergestellt und bilden einen Coextrusionsverbund 3. Die Haftung im Coextrusionsverbund 3 an der Oberfläche des Substrats ist durch Wahl der Polymere in den zueinander benachbarten Schichten so eingestellt, dass die Oberflächenschutzfolie 2 rückstandsfrei von der Oberfläche des Substrats 1 abziehbar ist.
Bei dem Substrat 1 kann es sich um eine Kunststoffbahn handeln, die durch Thermoformen zu stabilen Formteilen weiter verarbeitbar ist. Das Substrat 1 ist ferner auch als Folie ausführbar, die beispielsweise als Kaschierfolie verwendet werden kann. Vorzugsweise werden für das Substrat 1 hochwertige Kunststoffe verwendet. Das Substrat 1 kann beispielsweise aus einem Polymer oder einer Polymermischung aus der Gruppe der Polyolefin-Copolymere, Styrol-Copolymere oder Acryl-Copolymere bestehen. Als Oberflächenschutzfolie 2 sind besonders Polyolefine und Polyamide geeignet.
Im Ausführungsbeispiel der 2 ist zwischen dem Substrat 1 und der die Oberflächenschutzfolie 2 bildenden Schicht eine Zwischenschicht, z. B. eine Haftvermittlerschicht 4 angeordnet, die eine hohe Affinität zu dem Polymer der Oberflächenschutzfolie 2 und eine geringe Affinität zu dem Polymer in der angrenzenden Schicht des Substrats 1 aufweist. Die Haftvermittlerschicht 4 kann aus einem Polyolefin-Copolymer, Styrol-Copolymer oder Acryl-Copolymer oder Abmischungen untereinander bestehen. Im Ausführungsbeispiel besteht die Oberflächenschutzfolie 2 aus einem Polyamid und das Substrat 1 aus einem Polyolefin, vorzugsweise Polypropylen. Als Haftvermittlerschicht 4 ist eine ca. 15 μm dicke Schicht aus einem MAH gepfropften LLDPE vorgesehen, welche eine große Affinität zu Polyamid und eine geringere Affinität zu Polypropylen aufweist. Der Darstellung in 2 entnimmt man, dass die Oberflächenschutzfolie 2, die durch Coextrusion zusammen mit dem Substrat 1 sowie der Haftvermittlerschicht 4 hergestellt worden ist, mit anhaftender Haftvermittlerschicht rückstandsfrei von dem Substrat 1 abgezogen werden kann.
In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 ist das Substrat 1 durch Zusatz von Pigmenten eingefärbt. Die Pigmente können dem Polymerrohstoff bei der Extrusion homogen zugegeben werden. Im Ausführungsbeispiel der 3 ist das Substrat 1 mehrschichtig ausgebildet und ist nur ein an die Oberfläche angrenzender Bereich 5, 6 des Substrats eingefärbt. Die Oberflächenschicht 6 des mehrschichtigen Substrats 1 enthält zusätzlich Nanopartikel, die der Oberfläche des Substrats 1 gute mechanische Eigenschaften verleihen. Durch den Zusatz von Nanopartikeln erhält das Substrat 1 eine kratzunempfindliche Oberfläche.
Das durch Coextrusion hergestellte Verbundmaterial kann direkt nach dem Extrudieren inline geprägt oder geglättet werden, wobei der Präge- oder Glättungseffekt durch die äußere Schicht, welche die Oberflächenschutzfolie bildet, hindurch erfolgt und auch nach dem späteren Entfernen der Oberflächenschutzfolie bestehen bleibt.
Der Darstellung in 4 entnimmt man, dass problemlos im Wege der Coextrusion auf beiden Seiten des Substrats 1 eine Oberflächenschutzfolie 2 aufgebracht werden kann. Bei dem Substrat 1 handelt es sich beispielsweise um eine transparente Folie oder Platte, die zur Lagerung und zum Transport beidseitig einen temporären Oberflächenschutz benötigt.
Das anhand von Ausführungsbeispielen beschriebene Verbundmaterial ist als Kaschierfolie für Küchen- und Möbeloberflächen oder Oberflächen von Hausgeräten geeignet. Ferner kann das Material, wenn das Substrat eine hinreichende Dicke aufweist, zur Herstellung von Kunststoffformteilen eingesetzt werden, die durch Tiefziehen geformt werden. Aufgrund definierter Bedingungen bei der Coextrusion ist die Haftung zwischen der Oberflächenschutzfolie 2 und dem Substrat 1 genau einstellbar. Eine nachträgliche Erwärmung bei der Weiterverarbeitung des Materials durch Tiefziehen wirkt sich auf die Haftkraft zwischen der Oberflächenschutzfolie 2 und dem Substrat 1 nicht aus. Dadurch kann die Schutzfolie 2 jederzeit, also auch nach der Weiterverarbeitung des Verbundmaterials zu einem Kunststoffformteil, leicht und rückstandsfrei von dem Substrat 1 gelöst werden.

Claims

Verbundmaterial mit einem flächigen, ein- oder mehrschichtigen Substrat (1) aus thermoplastischem Kunststoff und mindestens einer von dem Substrat (1) ablösbaren Oberflächenschutzfolie (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) und die Oberflächenschutzfolie (2) durch Coextrusion gemeinsam hergestellt sind und einen Coextrusionsverbund (3) bilden, wobei die Haftung im Coextrusionsverbund (3) an der Oberfläche des Substrats (1) durch Wahl der Polymere in den zueinander benachbarten Schichten so eingestellt ist, dass die Oberflächenschutzfolie (2) rückstandsfrei von der Oberfläche des Substrats (1) abziehbar ist und dass der Coextrusionsverbund (3) eine mechanisch geglättete oder geprägte Oberfläche aufweist, wobei der Präge- oder Glättungseffekt durch die Oberflächenschutzfolie (2) hindurch wirkt und auch nach dem Entfernen der Oberflächenschutzfolie (2) bestehen bleibt.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) aus einer Kunststoffbahn besteht, die durch Thermoumformung zu stabilen Formteilen weiterverarbeitbar ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) durch Zusatz von Pigmenten eingefärbt ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) mehrschichtig ausgebildet ist und nur ein an die Oberfläche angrenzender Bereich des Substrats oder nur eine Kernschicht des Substrats eingefärbt ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) eine Oberflächenschicht (6) aufweist, die Nanopartikel enthält.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) aus einem Polymer oder einer Polymermischung aus der Gruppe der Polyolefine, Polyolefin-Copolymere, Styrol-Copolymere, Acryl-Copolymere, Polyamide, Polyester oder thermoplastischen Elastomeren besteht.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschutzfolie (2) aus einem Polyolefin oder Polyolefin-Copolymer oder Polyamid besteht.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Substrat (1) und der Oberflächenschutzfolie (2) eine Haftvermittlerschicht (4) angeordnet ist, die eine hohe Affinität zu dem Polymer der Oberflächenschutzfolie (2) und eine geringe Affinität zu dem Polymer in der angrenzenden Schicht des Substrats (1) aufweist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Substrats (1) eine durch Coextrusion zusammen mit dem Substrat erzeugte Oberflächenschutzfolie (2) angeordnet ist.
Verwendung des Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 9 als Kaschierfolie für Küchen- und Möbeloberflächen, Oberflächen von Hausgeräten oder Zierleisten, Blenden oder Verkleidungen im Bereich Automotive.
Verwendung des Verbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Herstellung von Kunststoffformteilen, die durch Tiefziehen geformt werden.