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Dokumentenidentifikation DE69414793T2 15.04.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0643997
Titel Verfahren zur Behandlung von Kunststoffgläser
Anmelder Valeo Vision, Bobigny, FR
Erfinder Chitarra, Salvatore, F-92160 Antony, FR;
Pilache, Michel, F-95250 Beauchamp, FR;
Teva, Daniel, 94 000 Creteil, FR
Vertreter Cohausz Hannig Dawidowicz & Partner, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 69414793
Vertragsstaaten DE, ES, GB, IT
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 07.09.1994
EP-Aktenzeichen 941140147
EP-Offenlegungsdatum 22.03.1995
EP date of grant 25.11.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.04.1999
IPC-Hauptklasse B05D 3/06
IPC-Nebenklasse C08J 7/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um Gläser aus transparentem Kunststoff für eine Anwendung als Abdeckscheibe eines Scheinwerfers oder einer Signalleuchte, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorzubereiten.

Für die vorgenannten Anwendungen müssen die Gläser aus transparentem Kunststoff einer Behandlung unterzogen werden, durch die sie gegenüber verschiedenen äußeren Einwirkungen unempfindlich oder zumindest widerstandsfähig gemacht werden.

Dabei handelt es sich um mechanische Einwirkungen, die sich aus dem Zusammentreffen des Glases mit verschiedenen Feststoffpartikeln ergeben.

Daraus resultiert ein Abrieb des Kunststoffglases, der eine Beeinträchtigung der Lichtdurchlaßeigenschaften des Glases sowie die Entstehung von Störbeugungen zur Folge hat.

Außerdem handelt es sich um chemische Einwirkungen infolge unterschiedlicher Faktoren, die chemische Reaktionen mit dem Material verursachen können, aus dem das besagte Glas besteht. Derartige chemische Reaktionen können durch die Umgebungsfeuchtigkeit, durch verschiedene Luftverunreinigungen, durch Waschflüssigkeiten sowie durch Öl- oder Kraftstoffspritzer bedingt sein.

Chemische Umwandlungen des Materials des Kunststoffglases können auch infolge der Einwirkung bestimmter Strahlungen, etwa von Ultraviolettstrahlen, ausgelöst werden.

Diese chemischen Reaktionen haben zur Folge, daß Veränderungen des Aussehens des Glases und auch eine Beeinträchtigung seiner Lichtdurchlaßeigenschaften bewirkt werden.

Um die vorgenannten Nachteile auszuschließen, ist bereits vorgeschlagen worden, die Kunststoffgläser durch eine Schutzbeschichtung zu schützen.

Die Schutzbeschichtungen können nach ihrer jeweiligen Wirkungsweise in zwei Kategorien eingeteilt werden.

Die erste Kategorie besteht aus abriebfesten Hartlakken, die eine transparente Schutzschicht bilden, die das Kunststoffglas gegen alle mechanischen und chemischen Einwirkungen schützt.

Die Lacke dieser Kategorie bestehen im allgemeinen aus siliciumorganischen oder Acrylverbindungen, die eine ähnliche Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegenüber chemischen Einwirkungen wie Glas aufweisen.

Diese Lacke haben jedoch den Nachteil, daß sie einen anderen Ausdehnungskoeffizienten als das von ihnen geschützte Glas besitzen, so daß es notwendig sein kann, zwischen dem Lack und dem Kunststoffglas eine Zwischenschicht vorzusehen, um die mechanischen Spannungen zu absorbieren, die bei Temperaturänderungen auftreten können, wie dies bei den Abdeckscheiben von Scheinwerfern der Fall ist.

Bei den Lacken der zweiten Kategorie handelt es sich um sogenannte selbstheilende Lacke, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie nach einer mechanischen Einwirkung, etwa einer Schrammenbildung, selbsttätig wieder eine einwandfreie Oberfläche bilden.

Die Schutzbeschichtungen, die selbstheilende Lacke bilden, werden in der Regel aus Verbindungen auf Polyurethanbasis hergestellt.

Dies ist bei der Beschichtung der Fall, die in der auf den Namen der Anmelderin eingereichten Patentanmeldung FR-A-2 677 657 beschrieben wird und die eine Beschichtungszusammensetzung enthält, die durch einen vernetzten Polyurethan-Polyharnstoff gebildet wird.

Es ist festgestellt worden, daß die Haftung der Schutzbeschichtung auf dem Kunststoffglas zuweilen unzureichend ausfällt, und dies trotz der Verwendung von Oberflächenbehandlungsverfahren für das Glas wie Corona-, Flamm- oder Mikrowellenplasma-Verfahren, vor der Aufbringung der Schutzbeschichtung.

Dies hat eine schnelle Beeinträchtigung der optischen Durchlaßeigenschaften des Glases zur Folge, wodurch es für seine Verwendung ungeeignet wird.

Im übrigen ist, vor allem aus der US-A-4 018 939, ein Verfahren zur Behandlung eines transparenten Kunststoffglases bekannt, das darin besteht, daß die Oberfläche des besagten Glases vor der Aufbringung der Schutzbeschichtung einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraviolettstrahlung durch Lampen ohne Elektrode abgegeben wird, deren Zündung erfolgt, indem sie der Einwirkung von durch ein Magnetron erzeugten Mikrowellen ausgesetzt werden.

Der Fachmann ist bemüht, den Kunststoff einer Abdeckscheibe für Scheinwerfer oder Signalleuchten vor der Einwirkung von Ultraviolettstrahlen zu schützen, die ihre Vergilbung bewirken.

In diesem Zusammenhang ist auf die vorgenannte Patentanmeldung FR-A-2 677 657 zu verweisen, in der vorgesehen ist, in die Beschichtung Stabilisatoren einzubringen, die die Scheibe vor den Ultraviolettstrahlungen schützen.

Die Tests, die an Polycarbonatgläsern erfolgten, an denen eine Oberflächenbehandlung gemäß den vorgenannten bekannten Verfahren und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommen wurden, haben gezeigt, daß die erfindungsgemäße Behandlung eine tiefere und dauerhaftere Aktivierung des Kunststoffs ermöglicht, wodurch eine bessere Haftung der im Anschluß an die Oberflächenbehandlung aufgebrachten Schutzbeschichtung ermöglicht wird.

Vor allem die dauerhaftere Beschaffenheit der Aktivierung stellt einen äußerst wichtigen Faktor dar, zumal die Aktivierungs- und Beschichtungsvorgänge nicht gleichzeitig erfolgen können.

Bei der Auswahl von Emissionsquellen für ultraviolette Strahlen, deren Emissionsspektrum größtenteils Wellenlängen über 280 nm umfaßt und bei denen vorzugsweise mehr als 50% der abgegebenen Energie Wellenlängen zwischen 280 und 380 nm entsprechen, konnte das Ausbleiben einer Vergilbung des Polycarbonats festgestellt werden.

Die Ultraviolettstrahlung wird vorzugsweise so gewählt, daß die auf das Kunststoffglas eintreffende Energie zwischen 2 und 14 J/cm² liegt.

Nach der vorgenannten Oberflächenbehandlung wird eine Schutzbeschichtung der eingangs genannten Art auf das Glas aufgebracht.

Dabei handelt es sich vorteilhafterweise um eine Beschichtung, wie sie in der Patentanmeldung FR-A-2 677 657 offenbart wird.

Das Material des Glases ist vorzugsweise Polycarbonat.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines Anwendungsbeispiels der Erfindung.

Abdeckscheiben für Kraftfahrzeugscheinwerfer als Formteile aus transparentem Polycarbonat, wie sie unter der Bezeichnung "LEXAN LS2/111" durch die Firma "GEP" vertrieben werden, werden so auf dem Transportband angeordnet, daß die für die Anbringung außen an einem Scheinwerfer bestimmte Fläche jeweils für eine Lichtstrahlung zugänglich ist.

Das besagte Transportband kann durch einen Behandlungstunnel laufen, wobei es eine Eingangsschleuse und anschließend am Tunnelausgang eine Ausgangsschleuse durchläuft.

Das Tunnelgewölbe ist mit einer Batterie von Lampen des Typs Quecksilberlampe mit Zusatz von Halogeniden, wie insbesondere Eisen- und Kobalthalogeniden, bestückt.

Derartige Lampen, die Ultraviolettstrahlungen abgeben, werden unter der Bezeichnung "D" durch die Firma "FUSION VU CURING-SYSTEMS" vertrieben.

Sie werden erfindungsgemäß insbesondere aufgrund ihres Emissionsspektrums ausgewählt.

Die abgstrahlten Wellenlängen sind im Bereich von 280 nm weniger reichhaltig, wobei sich die durch den gewählten Lampentyp abgegebene Energie im Bereich der Ultraviolettstrahlen des Typs UVA und UVB zwischen 280 und 380 nm befindet.

Diese Lampen weisen zudem den Vorteil auf, daß sie nur sehr wenige Infrarotstrahlen abgeben und dadurch keine starke Erwärmung der behandelten Produkte verursachen.

Es handelt sich vorzugsweise um Lampen ohne Elektroden, deren Zündung erfolgt, indem sie der Wirkung von Mikrowellen ausgesetzt werden, die durch ein außerhalb des Tunnels angeordnetes Magnetron erzeugt werden. Geeignet angeordnete Wellenleiter kanalisieren die Mikrowellen vom Magnetron aus und verteilen sie, indem sie sie auf die besagten Lampen fokussieren.

Dazu sind die Lampen im Brennpunkt eines elliptischen Reflektors angeordnet, der außerdem die Ausrichtung der von jeder Lampe abgegebenen Ultraviolettstrahlung ermöglicht.

Durch eine individuelle Einstellung der Ausrichtung jedes Reflektors wird eine geeignete Verteilung der abgegebenen Energie zu den zu behandelnden Gläsern hin herbeigeführt.

Der Tunnel sowie die Ein- und Ausgangsschleusen sind so gestaltet, daß jedes Austreten von Mikrowellen- und Ultraviolettstrahlungen nach außen verhindert wird.

Die Anzahl der gezündeten Lampen, die Ausrichtung der Reflektoren, die Intensität der Ultraviolettstrahlung und die Geschwindigkeit des Transportbands werden so eingestellt, daß die auf die Gläser eintreffende Energie vorzugsweise zwischen 2 und 14 J/cm² liegt, wobei sich die Geschwindigkeit des Transportbands insbesondere zwischen 2 und 4,8 m/min. bewegen kann.

Am Tunnelausgang werden die Gläser hinter der Ausgangsschleuse aufgenommen, um sie mit einer Schutzbeschichtung zu versehen, beispielsweise mit einem vernetzten Polyurethan-Polyharnstoff, auf den sich die Patentanmeldung FR-A-2 677 657 bezieht.

Um die Leistungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu überprüfen, sind am Tunnelausgang Proben entnommen und verschiedene Messungen durchgeführt worden.

Dabei wurde zunächst die Oberflächenspannung gemessen, um sie mit der des unbehandelten Polycarbonats einerseits und des nach einem herkömmlichen Verfahren (Corona-, Flamin-, Mikrowellenplasma-Verfahren) behandelten Polycarbonat andererseits zu vergleichen.

Die Ergebnisse werden nachstehend angeführt:

Polycarbonat Oberflächenspannung Dyn/cm

unbehandelt 40

herkömmliche Behandlung 42

erfindungsgemäße Behandlung 54

Nach der erfindungsgemäßen Behandlung ist eine sehr deutliche Zunahme der Oberflächenspannung festzustellen.

In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Haftung einer Schutzbeschichtung umso stärker und dauerhafter ausfällt, je größer die Oberflächenspannung der zu beschichtenden Schicht ist.

Dadurch werden die Vorteile der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik belegt.

Es wurden Vergilbungsmessungen an Proben durchgeführt, die am Tunnelausgang entnommen wurden.

Ein Vergleich mit entsprechenden Werten, die an den Proben aus unbehandeltem Polycarbonat ermittelt wurden, ergibt keine signifikante Veränderung des erfindungsgemäß behandelten Materials. Entgegen allen Erwartungen bleiben daher die optischen Leistungen des Materials erhalten.

Außerdem wurde als weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellt, daß durch dieses Verfahren die mechanischen Eigenschaften des behandelten Materials nicht beeinträchtigt werden, im Gegensatz zu den früheren Verfahren, die besonders aggressiv sind.

Dabei konnten Proben aus unbehandeltem und unbeschichtetem Polycarbonat (A), nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Proben (B) und mit einer Zusammensetzung aus vernetztem Polyurethan-Polyharnstoff beschichtete Proben (C) verglichen werden.

Bei den Zugfestigkeitstests, die an einer Maschine "INSTRON 4301" mit 150 mm · 20 mm · 4 mm großen Proben erfolgten, wurden die folgenden Ergebnisse ermittelt (Durchschnittswerte):

Die Stoßfestigkeitsprüfungen, die an einer Maschine "ADAMEL-LIIOMARGY 1342" ("Charpy"-Spitzkerbprobe) mit 60 mm · 20 mm · 4 mm großen Proben durchgeführt wurden, führten zu den folgenden Ergebnissen (Durchschnittswerte):

Dies zeigt, daß die mechanischen Eigenschaften des Materials, aus dem die Scheinwerferabdeckscheiben bestehen, durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens nicht beeinträchtigt werden, sondern diese Eigenschaften bleiben auch nach der Beschichtung des Glases mit einer Schutzbeschichtung noch erhalten.

Außerdem konnte nachgewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Behandlung eine tiefere und dauerhaftere Aktivierung des Kunststoffes ermöglicht.

Die Erfindung ist nicht auf die Behandlung von Polycarbonatgläsern beschränkt. So kommt sie auch bei der Behandlung von Polymethylmethacrylat-Gläsern zur Anwendung.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Behandlung von Gläsern aus transparentem Kunststoff, das darin besteht, daß die Oberfläche jedes Glases vor der Aufbringung der Schutzbeschichtung einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraviolettstrahlung durch Lampen ohne Elektrode abgegeben wird, deren Zündung erfolgt, indem sie der Einwirkung von durch ein Magnetron erzeugten Mikrowellen ausgesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Gläser aus Polycarbonat ausgeführt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Ultraviolettstrahlung ein Emissionsspektrum aufweist, das zum größten Teil Wellenlängen über 280 nm enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 50% der abgegebenen Energie Wellenlängen zwischen 280 und 380 nm entsprechen.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gläser auf ein Transportband gelegt werden, das über eine Eingangsschleuse und eine Ausgangsschleuse durch einen Tunnel laufen kann, dessen Gewölbe mit einer Batterie der besagten Lampen bestückt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Lampen im Brennpunkt eines elliptischen Reflektors angeordnet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetron außerhalb des Tunnels angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der gezündeten Lampen, die Ausrichtung der Reflektoren, die Intensität der Ultraviolettstrahlung und die Geschwindigkeit des Transportbands so eingestellt werden, daß die auf die Gläser eintreffende Energie zwischen 2 und 14 J/cm² liegt.







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