貧油光的涂覆的聚碳酸酯薄膜的制作方法
【專利說明】貧油光的涂覆的聚碳酸酯薄膜
[0001] 本發(fā)明涉及用至少一個含聚甲基丙烯酸甲酯的層涂覆的聚碳酸酯薄膜，其表面在 抗刮性、耐溶劑性和抗油光（oiling)特性方面具有改進(jìn)的性質(zhì)，還涉及此類薄膜的制造方 法。本發(fā)明還涉及包含本發(fā)明薄膜的3D塑料部件以及本發(fā)明的薄膜用于在薄膜嵌入成型 (film insert moulding)法中制造塑料部件的用途。
[0002] 薄膜嵌入成型技術(shù)已公認(rèn)用于在注塑法中制造塑料部件。其設(shè)定首先由涂覆的薄 膜二維或三維地預(yù)制部件的正表面，然后從反面用塑料熔體填充或后注塑。
[0003] 在此通常希望的是正面受到充分保護(hù)以抵御化學(xué)和機(jī)械作用。這在現(xiàn)有技術(shù)中通 常通過該表面上適當(dāng)?shù)耐繉踊蚱釋觼韺崿F(xiàn)。為避免成品三維部件的濕式涂覆，有利的是，應(yīng) 該將這樣的漆層或涂層施加到薄膜上，其然后與該薄膜一起經(jīng)受所有進(jìn)一步的成型步驟和 此后例如通過UV曝光最終固化。
[0004] 由此對于適合這種技術(shù)的涂覆的薄膜形成非常特定的性質(zhì)狀況。在現(xiàn)有技術(shù)中， 術(shù)語"取成歪^齋涂層"己公認(rèn)用于這種產(chǎn)品類別，即首先足夠防粘連（blockfest)、但隨后可 以與基底一起任意熱成型并最終通過UV固化獲得保護(hù)層性質(zhì)的薄膜涂層。
[0005] 難以與大的潛在UV交聯(lián)潛力一起實現(xiàn)初級涂層的防粘連性（Blockfestigkeit) 和熱塑性特征方面的這種性質(zhì)組合。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中對這一目標(biāo)的大多數(shù)解決方案包括使用主要通過雙固化法制備的大 分子單體，尤其如Beck, Erich (BASF), Scratch resistant UV coatings for automotive applications, Pitture e Vernici, European Coatings (2006), 82(9)，10-19 ;Beck, Erich, Into the third dimension: three ways to apply UV coating technology to 3D-automotive objects, European Coatings Journal (2006), (4), 32, 34, 36, 38-39 ；Petzoldt, Joachim ；Coloma, Fermin (BMS), New three-dimensionally formable hardcoat films, JOT, Journal fuer Oberflaechentechnik (2010), 50(9), 40-42 ；EP 2113527 Al, Petzoldt 等人，Development of new generation hardcoated films for complex 3D_shaped FIM applications， RadTech Asia 2011， Conference Proceedings 中所述。
[0007] 這些薄膜產(chǎn)品用例如聚碳酸酯熔體后注塑（廣遵旋A成麥)之后，產(chǎn)生所需塑料部 件。
[0008] 對廣泛用于汽車、各種其它交通工具、電氣和電子設(shè)備和建筑工業(yè)中的此類塑料 部件的視覺外觀提出高要求。通常被稱作"油光"的不規(guī)則彩虹現(xiàn)象妨礙所需的視覺印象。 當(dāng)要制造光亮鋼琴黑色的塑料部件時，這種不合意的效應(yīng)顯得特別醒目。
[0009] "油光"效應(yīng)通過以一個方向反射的兩個光束的干涉產(chǎn)生，其中一個光束在空氣/ 涂層界面處反射，而另一光束在位于其下的涂層/基底薄膜界面處反射。這兩個表面反射 的光越多，該效應(yīng)越可見。光亮基底上的光亮漆層是嚴(yán)重油光的先決條件。當(dāng)例如光滑聚 碳酸酯薄膜用光亮清漆覆蓋時，正好是這種情況。
[0010] 在這樣的用途中，通常使用具有大約1. 58的折光率的光滑聚碳酸酯薄膜，其通常 用基于脂族化合物的漆料以5至20微米的應(yīng)用相關(guān)的層厚度來涂覆。由于熱成型，該涂層 在部件上的層厚度也依賴于位置而變化，這可促使在整個部件上發(fā)生彩虹效應(yīng)。
[0011] 總體而言，因此更加需要具有貧油光的表面的聚碳酸酯薄膜，其另外在成型工藝 之前和之后具有足夠的防粘連性并在例如借助UV光固化后具有一定的抗刮性和耐溶劑 性。滿足具有所提到的性質(zhì)組合的這種性質(zhì)狀況構(gòu)成對本領(lǐng)域技術(shù)人員的一個特別的挑 戰(zhàn)。
[0012] 已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用至少一個含聚甲基丙烯酸甲酯的層覆蓋聚碳酸酯基底 時，可以以特別有效的方式甚至以貧"油光"形式獲得具有特別的抗刮性和耐溶劑性的可 熱成型和隨后可UV固化的涂覆的聚碳酸酯薄膜，其中所述一個或多個層的總厚度為至少 10微米，且該層或這些層的每一層包含至少40重量％的聚甲基丙烯酸甲酯，且用于所述含 PMMA的涂層的整個層或最上層的涂層劑包含至少一種具有至少100000 g/mol的重均摩爾 質(zhì)量的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物、至少一種可UV固化的反應(yīng) 性稀釋劑、至少一種光引發(fā)劑和至少一種溶劑。
[0013] 本發(fā)明因此提供下列：涂覆的聚碳酸酯薄膜，其包含聚碳酸酯薄膜和在其上的至 少一個具有至少40重量％的聚甲基丙烯酸甲酯含量的含聚甲基丙烯酸甲酯的層，其特征在 于 所述至少一個含聚甲基丙烯酸甲酯的層的總層厚度為至少10微米， 所述至少一個含聚甲基丙烯酸甲酯的層的最上層可通過用涂層劑涂覆獲得，所述涂層 劑包含 (a) 所述涂層劑固含量的至少40重量％的含量的至少一種具有至少100000 g/mol的 平均摩爾質(zhì)量Mw的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物； (b) 所述涂層劑固含量的至少30重量％的含量的至少一種可UV固化的反應(yīng)性稀釋 劑； (c) 所述涂層劑固含量的多0.1至< 10重量份的含量的至少一種光引發(fā)劑；和 (d) 至少一種有機(jī)溶劑， 其中烯類不飽和基團(tuán)的含量為至少3摩爾/千克所述涂層劑固含量。
[0014] 該含PMMA的涂層因此可以是均勻的并可以以單層施加。其也可以由相繼施加的 多個含PMMA的層構(gòu)成。如上所述，所述至少一個含PMMA的層中的含PMMA的層可具有不同 的組成。其必要條件包括各層的最低PMMA含量為40重量％、用于最上層的涂層劑的特定組 成以及所述至少一個含PMMA的層中的含PMMA的層的總層厚度為至少10微米。如果只設(shè) 計一個含PMMA的層，該具有至少10微米的層厚度的PMMA層由可通過用本發(fā)明的涂層劑涂 覆所獲得的涂層構(gòu)成。
[0015] 因此在最簡單的實施方案中，本發(fā)明的涂覆的聚碳酸酯薄膜由聚碳酸酯薄膜和已 通過用本發(fā)明的涂層劑涂覆該薄膜所獲得的涂層構(gòu)成。由此，可以高效地獲得具有貧油光、 防刮并耐溶劑的表面的本發(fā)明的聚碳酸酯薄膜。
[0016] 同樣有利的是該聚碳酸酯基底的具有至少10微米的總厚度的雙層覆蓋層，其中 直接毗鄰聚碳酸酯的下層由純聚甲基丙烯酸甲酯構(gòu)成且上層可由本發(fā)明的涂層劑獲得。因 此，本發(fā)明的涂覆的聚碳酸酯薄膜在這一優(yōu)選實施方案中包含兩個含聚甲基丙烯酸甲酯的 層。在其中一個優(yōu)選實施方案中，本發(fā)明的薄膜包含可通過共擠獲得的聚碳酸酯/聚甲基 丙烯酸甲酯薄膜和可通過用本發(fā)明的涂層劑涂覆獲得的在該薄膜的聚甲基丙烯酸甲酯層 上的涂層。
[0017] 具有厚度不同的聚甲基丙烯酸甲酯層的聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯共擠薄 膜是現(xiàn)有技術(shù)中已知的并且許多可購得，例如以Makrofol? SR 253、Makrofol? SR 906、 Makrofol? SR 280商品名購自Bayer Materialscience AG。這種類型的薄膜可用于制造 本發(fā)明的薄膜，其中將其在聚甲基丙烯酸甲酯面上用本發(fā)明的涂層劑涂覆以使含PMMA的 總層厚度為至少10微米。
[0018] 可購得和現(xiàn)有技術(shù)中的許多提到的共擠PC/PMMA薄膜已具有厚度大于10微米的 PMMA層。在這種基底上，由于PMMA和主要由PMMA構(gòu)成的本發(fā)明涂層的折光率彼此非常接 近，甚至很薄的本發(fā)明涂層(例如5微米厚度）也不會造成顯著油光。這種新形成的界面不 會增強(qiáng)不想要的彩虹現(xiàn)象。
[0019] 含PMMA的層的總數(shù)因此為至少1，并可以為總共1、2、3或4。在此，所述含PMMA的 層的根據(jù)本發(fā)明的層厚度為至少10微米。根據(jù)所述含PMMA的層的數(shù)量和厚度，可通過用 本發(fā)明的涂層劑涂覆來獲得的含PMMA的最上層可具有至少2微米，優(yōu)選至少5微米，更優(yōu) 選至少10微米的厚度。共擠PC/PMMA薄膜中的上述共擠PMMA層的厚度可以為至少10微 米，優(yōu)選至少15微米，更優(yōu)選至少20微米。因此，共擠PC/PMMA薄膜中的PMMA層的厚度可 以為至少10微米，且在其上可由本發(fā)明的涂層劑獲得的層的厚度可以為至少5微米。
[0020] 本發(fā)明的涂層劑可以以簡單和有效的方式獲得。此外，可由此獲得的涂層在許多 表面，特別例如考慮用于薄膜嵌入成型法的薄膜上具有足夠的防粘連性，但隨后可以與涂 覆的基底一起任意地?zé)岢尚?，并在例如借助UV輻射固化后獲得在抗刮性、耐溶劑性和至少 降低的油光效應(yīng)方面具有有利性質(zhì)的表面。
[0021] 可以例如借助如可根據(jù)ASTM D 3363測得的鉛筆硬度確定抗刮性?？梢愿鶕?jù)EN ISO 2812-3:2007評估耐溶劑性。值得注意的是，通過用該涂層劑按本發(fā)明涂覆薄膜并通過 UV輻射最終固化而獲得的模制件表面甚至對原本對聚碳酸酯表面非常有害的溶劑，如丙酮 也具有極好的耐受性。
[0022] 用于界定油光的彩虹效應(yīng)的量度是由反射光譜測得的牛頓環(huán)數(shù)。其由400納米至 650納米之間的反射光譜中的最大振幅計算。從該光譜中獲取以百分比計的反射（R)和最 大振幅（M)。為了消去單位，在相同波長下將Μ除以R。為了避免小數(shù)位，將測得的值乘 以1000。由此測定的值對本發(fā)明的涂層而言低于20,而具有明顯油光的對比薄膜表現(xiàn)出30 和以上以及甚至更高的值。
[0023] 本發(fā)明的涂層劑包含 (a) 所述涂層劑固含量的至少40重量％的含量的至少一種具有至少100000 g/mol的 平均摩爾質(zhì)量Mw的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯共聚物； (b) 所述涂層劑固含量的至少30重量％的含量的至少一種可UV固化的反應(yīng)性稀釋 劑； (c) 所述涂層劑固含量的多0.1至< 10重量份的含量的至少一種光引發(fā)劑；和 (d) 至少一種有機(jī)溶劑， 其中烯類不飽和基團(tuán)的含量為至少3摩爾/千克所述涂層劑固含量。
[0024] 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)被理解為是指聚甲基丙烯酸甲酯均聚物和基于甲基丙 烯酸甲酯的共聚物，其優(yōu)選具有大于70重量％的甲基丙烯酸甲酯含量。這種PMMA聚合物 和PMMA共聚物是已知的并可以以商品名 3a|?i ^Yonik^^Altuglas^O