DE69932722T2

DE69932722T2 - Kaschierverfahren zum herstellen von fahrzeugkarrosserieteilen

Info

Publication number: DE69932722T2
Application number: DE69932722T
Authority: DE
Inventors: E. John Lowell ROYS; H. Howard Munster ENLOW; J. Paul North Branch MARTUS
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: DE69932722D1; US6709723B2; KR20010052651A; US6284183B1; JP2002517340A; CA2333074A1; EP1085983A1; CN1264675C; KR100603553B1; EP1085983B1; US20020050665A1; CN1307523A; BR9911106A; WO1999064241A1; TW483831B

Description

Diese Erfindung betrifft die Herstellung von Außenkarosseriebauteilen oder -elementen für Fahrzeuge aus Polymermaterialien, und insbesondere ein Übertragungslaminierungsverfahren durch Trockenlack zum Ausbringen von vorgeformten Lackfilmlaminaten auf Kunststoffsubstratbahnenmaterialien. Das Verfahren vermeidet den getrennten Schritt des Spritzgießens eines Substratbauteils auf das Übertragungslaminat aus Trockenlack.
Karosseriebauteile für Fahrzeuge wurden in der Vergangenheit durch Sprühlackieren von Metallblechteilen hergestellt. Mehrschichtlackbeschichtungen wie diejenigen, die als Lacksysteme aus Klarüberzug und Farbüberzug bezeichnet werden, wurden zum Herstellen von gewünschten optischen Wirkungen verwendet. Zusätzlich zu Hochglanz und hoher Klarheit des Bilds (DOI), sind diese Lacküberzüge durch Bereitstellung von Chemikalienfestigkeit und Wetterfestigkeit, die die Zersetzung durch ultraviolettes Licht verhindert, auch äußerst haltbar.
In den letzteren Jahren wurden Karosserieformbauteile aus Kunststoff mit an das Kunststoffformbauteil gebundenen dekorativen Lackfilmen aus Klarüberzug und Farbüberzug hergestellt. Die Verwendung derartiger Filme vermeidet bestimmte Umweltprobleme, die mit dem Verdampfen von Farblösungsmitteln verbunden sind, während sie auch den Bedarf an Lackieranlagen und die Emissionskontrolle im Automobilherstellungswerk reduzieren oder eliminieren.
Auf Grund der zunehmenden Notwendigkeit, die Luftverschmutzung zu reduzieren, die durch während des Lackierungsverfahrens emittierte Lösungsmittel verursacht wird, wurden in den letzten Jahren viele verschiedene Ansätze zur Herstellung dieser dekorativen Filme unternommen. Diese Verfahren können im Allgemeinen in Lösungsgusstechniken oder Extrusionstechniken eingestuft werden.
Zum Beispiel beschreibt US-Patent Nr. 5,707,697 an Spain et al. Lösungsgusstechniken, in welchen Flüssiggussklarlacke auf Lösungsmittelbasis und pigmentierte Basisüberzüge durch ein Überzugsverfahren wie Umkehr-Walzenbeschichtung auf eine flexible Gussbahn aufgebracht werden. Die Flüssiggusslagen werden getrennt aufgebracht und dann zum Abdampfen der Lösungsmittel bei hohen Temperaturen getrocknet. Nach den Schritten des Gießens des Klarlacks und Farblacks, wird der Verbundlacküberzug vom Träger entfernt und auf eine dünne halbstarre warmformbare Polymerträgerbahn übertragungslaminiert. Die bevorzugte Trägerbahn weist eine Dicke von etwa 0,508 mm (20 mil) auf, obwohl die Trägerbahn eine Dicke von 0,254 mm (10 mil) bis 1,016 mm (40 mil) aufweisen kann. Die mit Lack überzogene Trägerbahn wird dann in eine dreidimensionale Gestalt warmgeformt, gefolgt vom Gießen des Substratbauteils auf die warmgeformte Bahn in einer Spritzgussform. Dieses als „Einlegeform"-Verfahren bekannte Verfahren, ist zusammen mit den Übertragungslaminierungs- und Warmformungsschritten, im vorstehenden Patent '697, das hier unter Bezugnahme eingebracht ist, beschrieben.
Als Alternative zu Lösungsmittelgussfilmen wurden extrudierte Filme zum Herstellen von Außenlackfilmen aus Klarüberzugs und Farbüberzug für Fahrzeuge verwendet. Die Internationale Anmeldung WO 96/40480 an Enlow et al. beschreibt eine Vorgehensweise, in der Lackfilme und/oder Laminate durch Extrusionsbeschichten oder Techniken des gemeinsamen Extrudierens hergestellt werden. Der Lackfilm wird durch Übertragungslaminierungstechniken auf eine unterstützende Trägerbahn übertragen, gefolgt von Warmformen der mit Lack überzogenen Trägerbahn in eine gewünschte dreidimensionale Gestalt und deren Spritzgusskaschieren in ein Substratbauteil durch das Einlegeform-Verfahren.
Als weitere Alternative kann eine Übertragungsbahn aus Trockenlack direkt in eine Spritzgussform gegeben werden, ohne dass sie außerhalb der Form warmgeformt wird. Die Bahn wird in diesem Fall in der Spritzgussform durch die Formmasse unter Wärme und Druck zu einer mit einer Kontur versehenen Gestalt ge formt, wobei dies als das „Inmould"-Verfahren bezeichnet wird. Ein derartiges Verfahren ist z.B. in US-Patent Nr. 4,810,540 an Ellison et al. beschrieben.
Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Erkenntnis, dass die Produktionskosten zum Herstellen dieser Außenteile für Fahrzeuge durch Eliminieren des Spritzgussschritts reduziert werden können. Mit anderen Worten kann es erwünscht sein, ein Außenkarosserieelement oder -bauteil für Fahrzeuge derart herzustellen, dass das fertige Fahrzeugteil, wie ein Armaturenbrett, nach dem Warmformungsschritt zum Einbau in das Fahrzeug bereit ist. Dies würde die Herstellung einer Polymersubstratbahn mit ausreichender Dicke und Strukturintegrität erfordern, um als das fertige Teil, das den übertragenen Lackfilm angemessen trägt, zu fungieren. Dies erfordert auch ein Polymersubstratmaterial, das durch Warmformungstechniken geformt werden kann, während es die gewünschten optischen Eigenschaften (wie hohe Klarheit der Abbildung und Glanz) des fertigen Lackfilms nicht stört. Zum Beispiel kann es erwünscht sein, Polymersubstratmaterialien zu verwenden, die einen hohen Füllstoffgehalt oder Bestandteile aus wiedergemahlener Masse enthalten, um die Kosten des Gesamtprodukts zu reduzieren. Jedoch können diese bestimmten Materialien während der Warmformung vom Substrat auf den Lackfilm übertragen werden, wobei Fehlstellen erzeugt werden, die die sonst gewünschte glatte, qualitativ hohe optische Oberfläche des fertigen Films vermindern. Zudem kann das dickere Substratbahnenmaterial beträchtliche Wärmemengen absorbieren, wenn ein Lackfilm daran gebunden oder wenn es warmgeformt wird. Eine derartige übermäßige Wärmeabsorption kann auf die Lackfilmoberfläche übertragen werden und die optischen Eigenschaften des Lackfilms durch Verursachen von übermäßiger Trübung oder Schleierbildung des Klarüberzugs vermindern. Dieses Problem ist insbesondere kritisch, wenn derartige Außenlackfilme aus Fluorpolymerharzen, wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Acrylharzlegierungen vom im vorstehend erwähnten Patent '697 an Spain et al., in der Internationalen Anmeldung WO 96-40480 an Enlow et al. oder im Patent '540 an Ellison et al. beschriebenen Typ hergestellt sind.
Kurz gesagt stellt eine Ausführungsform dieser Erfindung ein Verfahren zum Herstellen Qualitätsaußenkarosserieelemente oder -bauteile für Fahrzeuge aus einem vorgeformten Übertragungslaminat aus Trockenlack bereit, umfassend einen auf eine relativ dünne warmformbare Polymerträgerbahn aufgebrachten Qualitätsaußenlackfilm für Fahrzeuge. Das Verfahren schließt den Schritt des Extrudierens einer relativ dicken warmformbaren Polymermaterialbahn und das Formen eines mit Lack überzogenen dicken Bahnenlaminats durch Laminieren der Trägerbahnseite des vorgeformten Trockenlacklaminats auf die extrudierte Bahn ein. Der Laminierungsschritt wird unter Verwendung der Extrusionswärme durchgeführt, um die Trägerbahn und die extrudierte Bahn durch Wärme aneinander zu binden, um eine integrale Substratbahn zu formen, die zu einer dreidimensionalen Gestalt warmformbar ist, wobei der Trockenlackfilm an ihre äußere Oberfläche gebunden ist. Die Trägerbahn und die extrudierte Bahn umfassen verträgliche Polymermaterialien, um die Bindung zwischen ihnen zu fördern. In einer Ausführungsform weist die extrudierte Bahn eine Dicke von mindestens dem Zweifachen der Dicke der Trägerbahn auf. In einer anderen Ausführungsform weist die Trägerbahn eine Dicke von 0,245 mm (10 mil) bis 0,762 mm (30 mil) auf und die extrudierte Substratbahn eine Dicke von mindestens 1,016 mm (40 mil) auf. Beim Formen des dicken Bahnenlaminats zu einer gewünschten Gestalt wird dem Laminat anfänglich Wärme zugeführt, um die Substrattemperatur schrittweise auf die Formungstemperatur zu erhöhen. Diesem Schritt folgt die Formung des Laminats zu einer dreidimensionalen Gestalt, vorzugsweise durch Vakuumformung, um ein fertiges Qualitätsaußenkarosseriebauteil oder -element für Fahrzeuge herzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Außenlackfinishs für Fahrzeuge mit hoher Qualität (hohem Glanz und hohem DOI) an einem Karosserieelement oder -bauteil mit einer Dicke bis zu 6,35 mm (0,250 Zoll) bereit, indem zuerst der Übertragungsfilm aus Trockenlack auf die relativ dünne Polymerträgerbahn und anschließend die Trägerbahn auf die wesentlich dickere extrudierte Substratbahn laminiert wird. Die Zwischenträgerbahn stellt eine Grenzschicht bereit, die die Übertragung von Fehlern aus den im Substratbahnenmaterial enthaltenen Materialien des Füllstoffs und der wiedergemahlenen Masse auf die Lackfilmoberfläche verhindert, wodurch die optischen Eigenschaften von hoher Qualität des fertigen Films während des Warmformens zu einer dreidimensionalen Gestalt bewahrt werden.
Ein Hauptvorteil des Verfahrens ist die Eliminierung eines anschließenden Spritzgussschritts. Dies reduziert die Herstellungskosten außerordentlich, da die hohen Kosten eines Spritzgusswerkzeugs vermieden werden. Die Verarbeitungszeit wird ebenfalls reduziert.
Wie erwähnt, wird das Lackfilmträgerbahnenlaminat an die extrudierte Substratbahn unter Verwendung der Extrusionswärme wärmegebunden, um die Trägerbahn an das extrudierte Substrat zu binden. Dies senkt die Herstellungskosten durch Reduzierung der Gesamtanzahl an Schritten im Verfahren, verglichen mit dem Laminieren der Trägerbahn auf eine vorgeformte Substratbahn oder eine gegossene Bahn.
In einer Form der Erfindung wird die extrudierte Substratbahn nach der Extrusion und vor der Laminierung auf das Übertragungslaminat aus Trockenlack schnell gekühlt. Dies verhindert, dass hohe Wärmegrade auf den Lackfilm übertragen werden, die sonst mit einem Grad vorliegen könnten, der zum Verursachen einer Trübung oder anderen Herabsetzung der optischen Eigenschaften des Lackfilms ausreichend ist. Eine Trübung ist nicht nur im Klarüberzug (da sie den Glanz und DOI senkt), sondern auch im Farbüberzug unerwünscht, da sie unerwünschte Farbveränderungen erzeugen kann, was Schwierigkeiten in der Farbabstimmung verursacht. Des Weiteren schließen bevorzugte Warmformungstechniken das Vorwärmen der extrudierten Substratbahn unter gesteuerten Wärmebedingungen vor der Warmformung ein. Dies kann die Wärmemenge reduzieren, welcher der Lackfilm während dem Warmformen ausgesetzt ist, um weitere übermäßige Wärmeübertragung auf den Lackfilm zu steuern.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden in Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung und die begleitenden Zeichnungen vollständiger klar.
1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform eines vorgeformten Laminats veranschaulicht, das einen auf eine dünne halbstarre Polymerträgerbahn angehafteten Übertragungsfilm aus Qualitätsaußentrockenlack umfasst.
2 ist eine schematische Seitenaufrissansicht, die ein Verfahren des gemeinsamen Extrudierens zum Herstellen der Trägerbahn und des Klebeschichtbestandteils des in 1 dargestellten Laminats darstellt.
3 ist eine schematische Seitenaufrissansicht, die ein Verfahren zur Übertragungslaminierung eines Übertragungsfilms aus Trockenlack auf eine Trägerbahn darstellt.
4 ist eine schematische Seitenaufrissansicht, die ein Verfahren zur Extrusionslaminierung zum Herstellen dicker Bahnen darstellt.
5 ist eine alternative Ausführungsform des Extrusionslaminierungsverfahrens von 4.
6 ist eine schematische Ansicht, die das Warmformen des durch die in 4 dargestellten Schritte hergestellten dicken Bahnenlaminats veranschaulicht.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die das fertige Teil nach dem Warmformen zu einer dreidimensionalen Kontur darstellt.
8 ist eine schematische Seitenaufrissansicht, die ein Verfahren zum Doppellagenformen eines verstärkten fertigen Teils darstellt.
Ein Qualitätsaußenlackfilm für Fahrzeuge wird durch eine Kombination an Schritten auf eine Polymersubstratbahn aufgebracht, die die Bildung eines trockenen Farbübertragungsfilms mit Außenlackqualität für Fahrzeuge, Übertragen des Trockenlackfilms auf eine dünne unterstützende Trägerbahn, Laminierung des resultierenden vorgeformten Trockenlackfilmlaminats auf eine extrudierte dicke Substratbahn und Warmformen des resultierenden mit Lack beschichteten Laminats zu der Gestalt eines fertigen Teils einschließt. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung, in welcher das anfängliche Übertragungslaminat 10 aus Trockenlack einen Außenlackfilm aus Basisüberzug und Klarüberzug umfasst, der einen äußeren Klarüberzug 12 und einen darunter liegenden pigmentierten Farbüberzug 14 umfasst. Der Lackfilm aus Klarüberzug und Farbüberzug kann einen beliebigen Übertragungsfilm aus Außentrockenlack für Fahrzeuge umfassen, der wetterbeständig, dauerhaft, warmformbar ist und thermoplastische Eigenschaften in dem Sinne aufweist, dass der Lackfilm unter Anwenden von Wärme in einem Warmformverfahren einer Dehnung unterzogen werden kann, um den Film zu einer fertigen dreidimensionalen Kontur zu formen, während für die Anwendung im Außenbereich von Fahrzeugen erforderliche Haltbarkeit des Außenbereichs von Fahrzeugen und optische Eigenschaften bewahrt werden. In einer bevorzugten Form der Erfindung ist die Klarüberzugsschicht vorzugsweise ein Trockenlackfilm mit einer Dicke von 12,7 (0,5) bis 38,1 μm (1,5 mil). Für Metallic-Lackfilme kann der Klarüberzug eine Dicke von bis zu etwa 2 mil aufweisen. Der Klarüberzug umfasst vorzugsweise eine Mischung aus einem thermoplastischen fluorierten Polymer und einem Acrylharz. Der bevorzugte Klarüberzug enthält vorzugsweise einen thermoplastischen Fluorkohlenstoff wie Polyvinylidenfluorid (PVDF). Das fluorierte Polymer kann ein Homopolymer oder Copolymere und Terpolymere von Vinylidenfluorid umfassen. Der Acrylharzbestandteil des Klarüberzugs kann ein Polymethylmethacrylat- oder ein Polyethylmethacrylatharz oder Gemische davon sein. Eine bevorzugte Formulierung umfasst 50 bis 70% PVDF und 30 bis 50% Acrylharz auf der Basis der gesamten Harzfeststoffe im Lackfilm. Geeignete Formulierungen zur Herstellung von beim Ausüben dieser Erfindung nützlichen Klarüberzuglackfilmen sind in US-Patent 5,707,697 an Spain et al. detaillierter beschrieben.
Das Patent '697 an Spain et al. offenbart Lösungsmittelgusstechniken, die zur Herstellung des Lackfilms aus Basisüberzugs und Klarüberzug verwendet werden können. Gemäß diesem Verfahren werden der Klarüberzug und der Farbüberzug nacheinander auf eine Polyesterträgerbahn gegossen und zum Abdampfen der Lösungsmittel getrocknet. Der Klarüberzug wird auf einen glatten Polyestergussfilm mit hohem Glanz gegossen, um die optischen Eigenschaften der hohen Qualität auf die Klarüberzugsoberfläche zu übertragen.
Der Farbüberzug 14 wird auf den Klarüberzug gegossen, nachdem der Klarüberzug auf der Trägerbahn getrocknet wurde. Der Farbüberzug kann auf den getrockneten Klarüberzug aufgetragen werden, oder der Farbüberzug kann auf einen separaten Polyestergussfilm aufgetragen, getrocknet und später vom Gussfilm auf den Klarüberzug übertragen werden. In beiden Fällen wird der Farbüberzug vorzugsweise durch Umkehr-Walzenbeschichtungs-, Auftragungs- oder Matrizenbeschichtungstechniken, ähnlich denjenigen die beim Bilden des Lösungsmittelgussklarfilms verwendet werden, auf den Gussfilm aufgebracht. Der Farbüberzug umfasst vorzugsweise eine thermoplastische synthetische harzartige Beschichtungszusammensetzung, enthaltend einen Gehalt an Pigment und/oder Metallflocken, um das nötige Erscheinungsbild für die Verwendung im Außenbereich von Fahrzeugen des fertigen Teils bereitzustellen. Der Farbüberzug enthält eine ausreichende Pigmentmenge, um eine ausreichende Deckkraft und Klarheit der Abbildung zu bewahren, während der Weißbruch durch den Warmformungsschritt vermieden wird, um als ein Außenlacküberzug für Fahrzeuge zu fungieren. Der pigmentierte Basisüberzug kann eine ausreichende Menge an reflektierenden Flocken enthalten, um, falls gewünscht, Metalliclachfilme aus Basisüberzug und Klarüberzug und ihre resultierenden gewünschten optischen Eigenschaften bereitzustellen. Die bevorzugte Trockenfilmdicke der Farbbeschichtung beträgt 12,7 μm (0,5) bis 38,1 μm (1,5 mil). In einer bevorzugten Form der Erfindung umfasst der Farbüberzug ein gemischtes Lacksystem aus thermoplastischem fluoriertem Polymer und Acrylharz, ähnlich dem Lacksystem, das beim Bilden des Klarüberzugs verwendet wird. Wie bei dem Klarüberzug, sind in dem vorstehend bezeichneten Patent '697 an Spain et al. auch geeignete Farbüberzugsformulierungen beschrieben.
Als Alternative zum Lackfilm aus Basisüberzug und Klarüberzug von 1 kann der Außenlackfilm für Fahrzeuge eine Kombination aus Außenklarüberzug und einem Farbüberzug einschließen, oder der Farbüberzug kann eine einzelne trockene Dünnfilmbeschichtung eines pigmentierten synthetischen harzartigen Materials mit gewünschten Eigenschaften im Außenbereich von Fahrzeugen umfassen. Alternativ dazu kann der Lackfilm aus Basisüberzug und Klarüberzug durch Extrusionsbeschichtungstechniken wie diejenigen, beschrieben in der Internationalen Anmeldung WO 96/40480 an Enlow et al., hergestellt werden.
Egal, ob der Farbfilm aus Lösungsmittelgusstechniken oder Extrusionsbeschichtungstechniken hergestellt ist, in beiden Fällen wird der Übertragungsfilm aus Trockenlack auf eine warmformbare Trägerbahn 16 mit einer/einem dazwischen liegenden Klebeschicht oder Leimüberzug 18 laminiert. Die Trägerbahn ist eine halbstarre selbsttragende dünne flache Bahn aus warmformbarem Polymermaterial. Die Trägerbahn ist aus einem Material mit einer Dicke hergestellt, die in eine komplexe dreidimensionale Gestalt warmformbar ist, während der äußere Lackfilm vor der Übertragung von Fehlern von einer nachstehend beschriebenen darunter liegenden Substratbahn 56 geschützt wird. Das Material, aus dem die Substratbahn hergestellt ist, kann eine beträchtliche Menge an Füllstoff oder Teilchen von wiedergemahlener Masse enthalten und kann deshalb Fehlerstellen in der Oberfläche des fertigen Gegenstands herstellen. Die Trägerbahn weist eine Dicke im Bereich von 0,254 mm (10 mil) bis 0,762 mm (30 mil) auf. Bei dem bevorzugten Material, aus dem die Trägerbahn hergestellt ist, handelt es sich um ABS, thermoplastische Olefine (TpO) oder andere Polypropylen oder Polyethylen enthaltende Olefinmaterialien. Die Dicke der Trägerbahn ist ausreichend, um Fehler von der darunter liegenden Substratbahn zu absorbieren, um die Übertragung von Fehlern auf die Oberfläche des Lackfilms zu vermeiden. Das Trägerbahnenmaterial ist auch von wesentlich höherer Güte als das darunter liegende Substratmaterial. Das Trägerbahnenmaterial mit hoher Qualität weist eine wesentlich geringere Gelzahl als das Substratmaterial auf. Das Substratmaterial kann auch Füllstoff und einen Anteil an wiedergemahlener Masse bis zu 30% seines Gesamtvolumens und/oder -gewichts enthalten. Derartige Füllstoffe und Materialien an wiedergemahlener Masse fehlen im Wesentlichen im Trägerbahnenmaterial.
2 veranschaulicht ein Verfahren zum Herstellen eines Verbunds aus Trägerbahn und Klebeschicht durch Techniken des gemeinsamen Extrudierens. Alternativ dazu kann eine einschichtige vorgeformte Trägerbahn an einen Klebeleimüberzug geklebt werden, der auf die Farbüberzugsseite des Trockenlackfilms aufgetragen wurde. Der Leimüberzug wird in einem Übertragungslaminierungsverfahren, wie dasjenige, das im vorstehend bezeichneten US-Patent 5,707,697 an Spain et al. beschrieben ist, an die Trägerbahn gebunden. Der Leimüberzug umfasst ein beliebiges synthetisches harzartiges Material, das während des Übertragungslaminierungsschritts zum Binden des Lacküberzugs an die Trägerbahn wärmeaktiviert wird. Eine bevorzugte Trockenfilmdicke des Leimüberzugs beträgt 2,5 μm (0,1) bis 25,4 μm (1,0 mil). Der Leimüberzug wird vorzugsweise wie ein thermoplastischer Lacküberzug aufgebracht und im selben mehrstufigen Trockenschritt, der beim Trocknen des Klarüberzugs und Farbüberzugs verwendet wird, getrocknet. Für ein Lacksystem auf der Basis von PVDF-Acryl wird ein Leimüberzug auf der Basis eines Acrylharzes für die geeignete Bindung des Lacküberzugs an die Trägerbahn bevorzugt. In einer Ausführungsform, in welcher der Lacküberzug auf eine aus Acrylnitrilbutydienstyrol (ABS) hergestellte Trägerbahn geklebt wird, kann dieser Leimüberzug ein in einem geeigneten Lösungsmittel gelöstes und getrocknetes Polymetylmethacrylatharz umfassen. In einer anderen Ausführungsform, in welcher die Trägerbahn ein thermoplastisches Polyolefin ist oder aus einem Olefinmaterial wie Polypropylen hergestellt ist, kann der Leimüberzug eine Zusammensetzung aus einer Acrylharzschicht zum Binden an den Farbüberzug und eine geeignete chlorierte Polyolefinbindungsschicht zum Binden an die Trägerbahn auf Olefinbasis umfassen.
2 veranschaulicht ein Verfahren des gemeinsamen Extrudierens zum Herstellen der Trägerbahn 16 und seiner Klebeschicht 18. In einer Ausführungsform wird die gemeinsame Extrusion aus einem ein Acrylharz A und ein ABS-Harz B umfassenden Ausgangsmaterial durchgeführt. Beide Harzmaterialien werden zum Entfernen von überschüssiger Feuchtigkeit vor dem Extrudieren separaten Trocknern 20 zugeführt. Die getrockneten Harzpellets von jedem Material werden über Vakuumrohre 24 aus dem Trockner in Trichter 22 befördert. Aus den Trichtern werden die Pellets durch Schwerkraft getrennten Extrudern 26 zugeführt. Die Pellets werden in den Zufuhrabschnitt von jedem Extruderzylinder befördert. Die Harze in jedem Extruder werden zu einem geschmolzenen Zustand erwärmt und durch ihre entsprechenden Zylinderabschnitte zu einem einzelnen Verbindungsblock 28 und dann in die Matrize 30 eines Extruders 32 befördert. Die geschmolzene gemeinsam extrudierte Bahn verlässt die Matrize und läuft durch einen Kalandrier(Polier)-Stapel mit drei Walzen, umfassend eine obere Walze 34 eine Zwischenwalze 36 und eine untere Walze 38. Der Kalandriervorgang poliert beide Seiten der gemeinsam extrudierten Bahn. Die Bahn läuft stromabwärts weg vom Extruder und wird gekühlt, indem sie über Kühlwalzen 40 läuft, und schließlich auf eine Austrittswalze 42 gewickelt. In einer Ausführungsform umfasst die endgültige gemeinsam extrudierte Bahn 20,3 (0,8) bis 38,1 μm (1,5 mil) Acryllackklebstoffschicht und eine ABS-Trägerbahnschicht mit 28,5 mil. Andere Ausführungsformen sind ebenfalls beim Ausüben der Erfindung, wie in nachstehenden Beispielen beschrieben, nützlich.
3 zeigt ein Übertragungslaminierverfahren zum Aufbringen des Übertragungsfilms aus Trockenlack auf die Trägerbahn. In im 3 veranschaulichten Verfahren kann die Trägerbahn entweder eine separate Trägerbahn mit einem Klebeleimüberzug wie in US-Patent 5,707,697 an Spain et al. beschrieben oder die mit Bezug auf 2 beschriebene gemeinsam extrudierte Bahn umfassen.
Mit Bezug auf 3 schließt der Laminierschritt den auf einer oberen Abwickelwalze 44 aufbewahrten lackbeschichteten Träger und eine auf einer unteren Abwickelwalze 46 aufbewahrte flexible mit Klebstoff beschichtete Trägerbahn ein. Der Träger und die Trägerbahn laufen zwischen einer erwärmten Laminiertrommel 47 und einer Gummistützwalze 48 durch. Die Laminiertrommel besteht vorzugsweise aus Stahl und wird bei einer Temperatur von 204°C (400°F) bis 218°C (425°F) betrieben. Sie wird mit den überlappenden Bahnen in Kontakt gepresst, um sie auf eine ausreichende Temperatur zum Aktivieren der Klebstoffschicht zu erwärmen und presst die beiden Bahnen in Kontakt miteinander, um den Lacküberzug an die Trägerbahn zu binden. Die Gummistützwalze 48 wird vorzugsweise bei einem Druck von 53,6 kg pro linearem cm (300 Pfund pro linearem Zoll) in Kontakt mit der Laminierwalze gepresst. Die Polyesterträgerbahn, auf die der Lackfilm gegossen ist, wird von dem Lackfilm abgelöst und zu einer Aufnahmewalze 49 befördert. Ein dünner Schutzfilm wie ein Polyvinylacetat wird von einer Lagerwalze 50 abgewickelt und durch die Laminierwalze 51 auf die Klarüberzugsseite des Lackfilms laminiert. Die Bahnen bewegen sich während der Laminierung mit einer langsamen Geschwindigkeit um die Trommeln [60, 62 und 64], um sicherzustellen, dass das resultierende Laminat 52 auf eine Temperatur, die sich der Temperatur der Laminiertrommel annähert, erwärmt wird. Dies erweicht das Trägerbahnenmaterial etwas, sowie es auch die Klebeschicht aktiviert, um eine komplette Bindung zwischen dem Lacküberzug und der Trägerbahn sicherzustellen. Die Polyesterträgerbahn des mit Lack beschichteten Films weist eine Wärmebeständigkeit gut über der Laminierungstemperatur auf, wodurch der Träger einer Dehnung während des Laminierschritts standhält. Im Anschluss an die Übertragungslaminierung oder den Bindungsschritt wird dann das flexible mit Lack beschichtete Laminat 52 um eine oder mehrere Kühlwalzen (nicht dargestellt) zum Kühlen des Laminats auf Raumtemperatur befördert. Vor dem Befördern um die Kühlwalzen wird der Film, während der obere Überzug warm ist, mit dem schützenden äußeren Film 50 laminiert. Das fertige Laminat 52 läuft dann auf eine Laminataufwickeltrommel 54.
Das Verfahren des gemeinsamen Extrudierens von 2 vereinfacht das Herstellungsverfahren, verglichen mit einem Verfahren zum Herstellen einer vorgeformten Trägerbahn und deren Laminieren auf einen Lackfilm, auf dem der Leimüberzug lösungsmittelgegossen wurde. Durch gemeinsames Extrudieren der Trägerbahn und der Klebeschicht wird der Schritt des getrennten Beschichtens des Leimüberzugs auf den Trockenlackfilm durch eine Umkehr-Walzenbeschichtungsapparatur eliminiert.
Mit Bezug auf 4 wird als nächstes, vorzugsweise beim Extrudieren des Substrats, das vorgeformte Lackfilmlaminat 52 auf die Oberseite einer dicken Polymersubstratbahn laminiert. Eine dicke Substratbahn 56 wird anfänglich aus der Matrize eines Extruders 58 extrudiert. Die extrudierte Bahn läuft dann durch einen Kalandrierstapel mit drei Walzen, umfassend eine obere Walze 60, eine Zwischenwalze 62 und eine untere Walze 64. Die extrudierte Bahn läuft zuerst zwischen der oberen und mittleren Walze, die bei Temperaturen zum sofortigen Kühlen der Bahn betrieben werden, um sie zu stabilisieren. Die Bahn wird auch auf beiden Seiten der Walzen poliert. Die extrudierte Bahn wickelt sich dann um die Zwischenrolle 62 und läuft zwischen dem Spalt der Walzen 62 und 64 durch. Gleichzeitig wird das Lackfilmlaminat 52 von der Walze 54 abgewickelt und läuft in den Spalt derselben Walzen 62 und 64. Dies bringt Wärme und Druck auf, um die Trägerbahnseite des Laminats 52 auf eine Seite der extrudierten dicken Bahn 56 zu schmelzen. Dieser Extrusionslaminierungsschritt stellt ein dickes Verbundbahnenlaminat 66 her, wobei das Lackfilmlaminat als integrale Einheit an das extrudierte dicke Bahnensubstrat gebunden ist. Vorzugsweise wird die untere Walze 64 des Stapels bei einer niedrigeren Temperatur als die der beiden anderen Walzen betrieben, um eine weitere Temperaturreduktion im Laminierungsschritt bereitzustellen. Die bevorzugte Vorgehensweise ist es, das Lackfilmlaminat 52 durch den Spalt auf der Seite zu leiten, die durch die untere Walze 64 des Stapels kontaktiert wird, so dass beim Verbinden des Laminats mit der extrudierten Bahn 56 ihre geringere Walzentemperatur direkt auf die Trägerbahnseite des Lackfilmlaminats aufgebracht wird.
5 veranschaulicht ein alternatives Extrusionslaminierungsverfahren, ähnlich 4, jedoch mit einer Modifikation, das die Laminierung von Lackfilmträgerbahnenlaminaten auf dünnere extrudierte Substratbahnen aufnimmt. In 5 wird das Lackfilmträgerbahnenlaminat 52 an die extrudierte Bahn an einem höheren Punkt an der Zwischenrolle 62 gebunden. Das Laminat 52 wird in diesem Falle am Spalt der Zwischenwalze 62 und einer separaten Laminierwalze 67 aufgetragen. Der Zweck ist es, für dünnere extrudierte Substrate (im Bereich von 1,016 mm (40 mil)) den Grad des Spalts enger an die Mitte der Walze 62 zu heben, und für dickere extrudierte Substratbahnen (im Bereich von 5,08 mm (200) bis 6,35 mm (250 mil)) den Spalt stufenweise auf den in 4 dargestellten Punkt zu verringern. Die Einstellung der Spaltlage bewahrt erwünschterweise Lackfilmtemperaturen, wodurch sie nicht nachteilig beeinflusst werden, da die Restwärme im Substrat ansteigt.
Die Dicke Substratbahn ist auf eine Dicke extrudiert, die mit der gewünschten Dicke des fertigen Teils übereinstimmt. Erfindungsgemäß ist es ein Ziel, einen anschließenden Spritzgussschritt zum Formen des Substratbestandteils des fertigen Teils zu vermeiden. Der extrudierte Substratbahnbestandteil stellt die nötige Steifheit oder strukturelle Integrität des fertigen Teils bereit, und dennoch muss die Substratbahn ausreichend warmformbar sein, um durch Warmformung in die gewünschte Kontur des fertigen Teils geformt zu werden. In einer Form der Erfindung weist die extrudierte Substratbahn eine Mindestdicke von mindestens der zwei- bis dreifachen Dicke der Trägerbahn auf. In einer Ausführungsform weist die Trägerbahn eine Dicke von 0,254 (10) bis 0,305 mm (12 mil) und die extrudierte Substratbahn eine Dicke von 1,22 bis 1,27 mm (48–50 mil) auf. In einer anderen Ausführungsform weist die Trägerbahn eine Dicke von 0,457 (18) bis 0,508 mm (20 mil) und die extrudierte Substratbahn eine Dicke von 5,08 mm (0,20) bis 6,35 mm (0,25 Zoll) auf. Soweit relative Maße betroffen sind, weist die Trägerbahn vorzugsweise eine Dicke im Bereich von 0,254 (10) bis 0,762 mm (30 mil) und die extrudierte dicke Substratbahn eine Dicke im Bereich von 1,016 mm (40 mil) bis 6,35 mm (0,25 Zoll) auf.
Die Substratbahn 56 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das im Wesentlichen dieselbe Polymerzusammensetzung oder zumindest eine Polymerzusammensetzung umfasst, die mit dem in der Trägerbahn enthaltenen Polymermaterial in dem Sinne verträglich ist, dass die zwei Materialien unter Wärme als integrale strukturelle Einheit verträglich verschmolzen miteinander werden können. In einer Form der Erfindung wird das dicke Substratbahnenmaterial, wie in 4 veranschaulicht, extrudiert und ist das Substratmaterial zum Schmelzen auf die Trägerbahn unter Verwendung der Extrusionswärme ausreichend, um die beiden Bahnen durch Schmelzklebetechnik durch Wärme zu einer integralen Einheit miteinander zu verbinden. Die bevorzugten Materialien aus denen die dicke Substratbahn hergestellt ist, sind ABS zum Binden an eine ABS-Trägerbahn, oder TPO, einschließlich Polypropylen oder Polyethylen, wenn die dicke Bahn an ähnliche in der Trägerbahn enthaltene verträgliche Materialien gebunden wird. Der Lackfilm auf der Oberfläche des fertigen Laminats 66 weist eine fehlerfreie Oberfläche auf, die die gewünschten optischen Eigenschaften einer Oberfläche von Qualitätslacken für Fahrzeuge bewahrt. Jegliche Fehler im Substratmaterial, wie Füllstoffteilchen oder Material an wiedergemahlener Masse, werden durch die Zwischenträgerbahn absorbiert, um einen fehlerfreien Lacküberzug bereitzustellen.
Während der Extrusionslaminierung weist das an der Matrizenöffnung des Extruders extrudierte geschmolzene Material je nach Polymerextrusionsmaterial typischerweise eine Temperatur von 204°C (400°F) bis 232°C (450°F) auf. Die Temperatur, bei welcher die Laminierung stattfindet, ist wegen der durch die Kalandrierwalzen neben der Extrudermatrizenaustrittsöffnung hergestellten Temperaturreduktion wesentlich geringer. In einer Ausführungsform wird die obere Walze 60 bei einer Temperatur im Bereich von 93°C (200°F) bis 102°C (216°F) betrieben, wird die Zwischenwalze 62 bei einer Temperatur im Bereich von 79°C (175°F) bis 99°C (210°F) betrieben und wird die untere Walze 64 bei einer Temperatur im Bereich von 66°C (150°F) bis 96°C (205°F) betrieben. Dies senkt die Laminierungstemperatur am Spalt der Zwischen- und unteren Kalendrierwalzen auf 193°C (380°F) bis 216°C (420°F). Bei dieser Temperaturstufe kann das Lackfilmlaminat erfolgreich an die extrudierte dicke Substratbahn gebunden werden, während die nötigen Wärmegrade keine nachteilige Trübung oder Schleierbildung des Lackfilms verursachen. Diese Walzentemperaturen werden nur als Beispiele angeführt und können zum Steuern der Wärmebindung und der an die Lackfilme absorbierten Wärmegrade je nach verwendeten Materialien eingestellt werden, um optische Klarheit des fertigen Films sicherzustellen. Es sollte angemerkt werden, dass im Verfahren von 4 und 5 die die im Verfahrensschritt von 3 aufgebrachte Schutzbahn 50 als Schutzabdeckung für den Lackfilm während des Extrusionslaminierungsverfahrens und des anschließenden Formungsschritts intakt bleibt. Die Schutzbahn wird auch nach dem Formungsschritt an Stelle gelassen, um die äußere Klarüberzugsoberfläche vor Abrieb zu schützen.
Mit Bezug auf 6 wird das dicke Bahnenlaminat 66 zu einer gewünschten dreidimensionalen Gestalt des fertigen Teils warmgeformt. Das anfänglich flache Laminat kann zur Verwendung als fertiges Außenkarosseriebauteil oder -element für Fahrzeuge zu einer höchst konturierten dreidimensionalen Gestalt geformt werden. 7 stellt schematisch ein dreidimensional geformtes dickes Bahnenlaminat 68 dar, das nach dem Warmformen zu einer fertigen dreidimensionalen Gestalt warmgeformt wurde. In einer Ausführungsform kann das dicke Bahnenlaminat 66 warmgeformt und angepasst werden, um ein fertiges Fahrzeugteil wie ein Armaturenbrett oder ein Karosserieseitenabformverkleidungsteil herzustellen, wobei jedes davon zum Einbau in ein Fahrzeug bereit ist. Das Verfahren vermeidet einen anschließenden Gussschritt zum Formen eines gegossenen Substrats oder eines Strukturbestandteils des fertigen Teils. Der Warmformungsschritt kann durch verschiedene Typen an Warmformungseinrichtungen durchgeführt werden. Während des Warmformens wird das dicke Bahnenlaminat in einem Ofen auf eine Warmformungstemperatur vorgewärmt, gefolgt durch Vakuumformen der Bahn zu einer gewünschten dreidimensionalen Gestalt. Die Warmformungstemperatur liegt in einem Bereich, der zum Bilden des fertigen Teils ein Erweichen und eine thermoplastische Dehnung des Lackfilms und seiner Trägerbahn ermöglicht. Die tatsächliche Bahntemperatur, der der Lackfilm unterzogen wird (nicht Ofentemperatur), liegt auf einer Höhe, der ein Mattwerden des Lackfilms während der Warmformung verhindert. In einer Ausführungsform liegen die Bahntemperaturen während des Warmformens im Bereich von 154°C (310°F) bis 182°C (360°F) an der Lackfilmoberfläche der Bahn. Die Kerntemperatur der dicken Substratbahn wird ebenfalls auf eine Temperatur, im Wesentlichen innerhalb desselben Temperaturbereichs, erhöht, sodass auf die Lackfilmoberfläche übertragene Wärme von dem Substrat die optischen Eigenschaften des Lackfilms nicht nachteilig beeinflusst. Wird das dicke Bahnenlaminat zum Erhöhen seiner Kerntemperatur auf eine gewünschte Warmformungstemperatur im Warmformungsofen vorgewärmt, ist es erwünscht, verhältnismäßig mehr Wärme auf die Rückseite des Laminats anzuwenden als auf die Vorderseite des Films. Durch Anwenden von etwa 0 bis 30% der Wärme auf die Vorderseite und etwa 70 bis 100% der Wärme auf die Rückseite endet die Rückseite des Laminats von 11°C (20°F) bis 17°C (30°F) wärmer als die Vorderseite. Dies erzeugt einen etwa 20% höheren DOI und einen etwa 10% höheren Glanz als eine gleichmäßig verteilte Wärmeanwendung. Die gewünschte Ofentemperatur der Warmformungsapparatur beträgt 232°C (450°F) bis 343°C (650°F), und diese Temperatur kann je nach Dicke der Substratbahn und der gewünschten Zykluszeiten verändert werden. Für eine Bahn mit einer Dicke von 1,524 mm (60 mil) beträgt die Zykluszeit z.B. etwa 1,5 bis 2 Minuten zum Erwärmen des Laminats zu seiner Formungstemperatur. Bahntemperaturen im Bereich von 171°C (340°F) bis 182°C (360°F) erzeugen in einem Versuch die beste Kombination von DOI und Glanz.
8 veranschaulicht einen Nachverarbeitungsschritt, in welchem Befestigungen oder Verstärkungselemente auf das fertige Laminat 68 aufgebracht werden können, zur Verwendung beim Umwandeln des fertigen Teils in ein Strukturbauteil. Das veranschaulichte Verfahren ist ein Beispiel eines Doppelbahnformungsver fahrens in welchem ein Befestigungsmechanismus 70 in eine fertig laminierte Bahn 72 eingebettet wird. Das Verfahren schließt das Starten mit dem dicken Bahnenlaminat 68 an einer Aufbewahrungswalze 74 und einer separaten dicken Polymersubstratbahn 76 an einer Aufbewahrungswalze 78 ein. Die beiden dicken Bahnen laufen um separate Walzen 80 und werden als getrennte Bahnen einer Warmformungsapparatur zugeführt. Ein sich zwischen den Lagen befindendes Vorheizgerät 82 wärmt beide Seiten der Bahnen zusammen mit Hauptheizgeräten 84 vor. Der Verstärkungsmechanismus oder die Befestigungsvorrichtung 70 wird in dem Leerraum vor der Formstation eingesetzt, in welchem Formungswerkzeuge 86 Wärme und Druck auf die beiden Bahnen aufbringen, um sie als eine integrale Struktureinheit 88 aneinander zu binden, wobei die Befestigungsvorrichtung oder Verstärkung in das endgültige Teil eingebettet wird. Die beiden verbundenen Bahnen können in der Formvorrichtung auch zu einer Kontur gestaltet werden. Dies kann Strukturteile herstellen, in welchen die Doppelsubstratbahnen (das Laminat 68 und die Bahn 76) jeweils eine Dicke im Bereich von z.B. 5,08 (200) bis 6,35 mm (250 mil) aufweisen können und miteinander verbunden sind, um das dicke Strukturteil 88 zu formen.
Als eine Alternative kann das fertige Teil 68 durch herkömmliches Schweißen, Drehschweißen oder Schallverbindungstechniken daran angebrachte Befestigungs- oder Verstärkungsteile aufweisen.
Beispiel 1

Witterungsbeständige thermoplastisch formbare Lackfilme zur Verwendung in dieser Erfindung können aus vielen geeigneten Polymermaterialien und -formulierungen hergestellt werden. Ein derartiges beim Ausüben dieser Erfindung nützliches Lacksystem umfasst ein Lacksystem aus Basisüberzug und Klarüberzug, in welchem jede Lackfilmschicht eine Legierung von PVDF und Acrylharzen umfasst. Derartige äußere Lackfilme für Fahrzeuge sind von Avery Dennison Corporation unter der Marke AVLOY^® erhältlich. Eine beim Ausüben dieser Erfindung nützliche Klarüberzugsformulierung umfasst etwa 60 Gew.-% PVDF und etwa 40 Gew.-% Acrylharz auf der Basis der gesamten im Trockenlackfilm enthaltenen Harzfeststoffe. Eine typische Klarüberzugformulierung auf der Basis von Gewichtsteilen lautet wie folgt:

Bestandteile	Teile
PVDF (KYNAR 500 plus Homopolymer – Elf Atochem)	20,0
Polyethylmethacrylat (ELVACITE 2042 – ICI)	12,0
Dispersionsmittel (Solsperse 17000)	0,06
UV-Absorbtionsmittel (Tinuvin 900)	0,64
Cyclohexanon	19,52
Exxate^® 700 – Exxon Chemicals	21,53
Butylaceton (BLO)	26,25

Eine beim Ausüben dieser Erfindung nützliche Farbüberzugsformulierung umfasst auch etwa 60 Gew.-% PVDF und etwa 40 Gew.-% Acrylharz der gesamten im Trockenfilm enthaltenen Harzfeststoffe. In diesem Fall wird ein Teil des Acrylharzfeststoffgehalts durch das Acrylharzvehikulum für die Pigmentdispersion bereitgestellt. Eine typische Farbüberzugformulierung für einen tiefschwarzen Lackfilm für Fahrzeuge lautet wie folgt:

Bestandteile	Teile
PVDF (KYNAR 500 plus- Elf Atochem)	16,90
Polyethylmethacrylat (ELVACITE 2042)	10,14
Dispersionsmittel (Solsperse 17000)	0,05
UV-Absorbtionsmittel (Tinuvin 900)	0,54
Schwarze Pigmentdispersion	14,72
Blaue Pigmentdispersion	0,78
BLO	22,19
Exxate^® 700	18,19
Cyclohexanon	16,49

Die im Farbüberzug enthaltenen Pigmentdispersionen können je nach Wahl der Farbe variieren. Die folgenden Pigmentdispersionen werden in der vorstehenden Farbüberzugformulierung verwendet.
Eine als Pigmentdispersion 474-39350 bezeichnete schwarze Dispersion von Gibraltar Chemicals umfasst:

Bestandteile Teile

Pigment – (FW 206 DeGussa) 7,0

Acrylharz – (B735 – Zenica) 29,7

Exxate 600 – (Exxon Chemicals) 31,65

BLO 31,65
sDie als Pigmentdispersion 474-34550 bezeichnete blaue Dispersion von Gibraltar umfasst:

Bestandteile Teile

Pigment – (Palomar Blue – Bayer) 9,10

Acrylharz – B735 22,30

Exxate 600 34,3

BLO 34,3
Verschiedene andere pigmentierte Farbüberzüge können verwendet werden, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich zu den basispigmentierten Farbüberzügen und Metalliclacken für Fahrzeuge kann der Farbüberzug auch gedruckte Muster einschließen, wie Silver Brush, vertrieben unter der Bezeichnung AVLOY^® durch Avery Dennison Corporation. Dieser Farbüberzug besteht aus einem eine Dispersion von Metallflocken umfassenden Basisüberzug, vertrieben unter der Bezeichnung METALURE^® durch Avery Dennison, zusammen mit geeigneten Drucküberzügen zwischen der Basisbeschichtung und der Klarlackbeschichtung, um das fertige Muster bereitzustellen.
Der Lackfilm aus Klarüberzug und Farbüberzug kann entweder zu einer dicken ABS-Substratbahn oder einer dicken TPO-Substratbahn mantelbahnlaminiert werden. In der ABS-Ausführungsform wird eine Acrylklebeschicht mit einer Dicke von 20,3 (0,8) bis 38,1 μm (1,5 mil) mit einer ABS-Trägerbahn mit einer Dicke von etwa 11 mil gemeinsam extrudiert. Der Acrylklebstoff ist aus Acrylharzmaterialien wie AutoHaas DR 101 oder Cyro HS116 hergestellt. Die ABS-Trägerbahn wird aus einem Material mit einer hochwertigen Güte mit einer niedrigen Gelzahl, wie LSA von General Electric, hergestellt. In einer Ausführungsform wurde die extrudierte dicke Substratbahn mit einer Dicke von etwa 49 mil extrudiert und wurde aus einer ABS-Zusammensetzung von geringer Güte für allgemeine Zwecke mit bis zu 30% Materialien an wiedergemahlener Masse, wie LS 1000 von G.E., hergestellt. In einer ähnlichen Ausführungsform wurde eine ABS-Bahn mit hoher Güte und einer Dicke von 0,457 mm (18 mil) auf ein mit Materialien an wiedergemahlener Masse gemischtes ABS mit einer Dicke von 1,016 mm (40 mil) mantelbahnlaminiert.
In einer ein TPO-Substrat umfassenden Ausführungsform ist die Klebeschicht als zweischichtiger Leimüberzug gegossen, zuerst mit einem Acrylleimüberzug zum Binden an die Farbüberzugsseite des Lackfilms und zweitens mit einem Leimüberzug aus chloriertem Polyolefin (CPO), gegossen auf den Acrylleimüberzug zum Binden an die TPO-Trägerbahn. Der Acrylleimüberzug kann ELVACITE 2042 PEMA-Harzlösungsmittel, gegossen aus geeigneten Lösungsmitteln und zu einer Filmdicke von etwa 12 g/m² getrocknet, umfassen. Der CPO-Leimüberzug kann Har des Typs DuPont 826 oder Hardlyn CP 13, aus geeigneten Lösungsmitteln gegossen und zu einer Filmdicke von etwa 12 g/m² getrocknet, umfassen. In einer Ausführungsform kann die TPO-Trägerbahn ein vorgeformtes TPO von hoher Güte wie E1501 oder E900 von Solvay oder R370 von Royalite mit einer Dicke von 0,508 mm (20 mil) sein. Die extrudierte dicke TPO-Substratbahn kann eine Dicke von 5,08 (0,20) bis 6,35 mm (0,25 Zoll) aufweisen und aus Materialien von geringerer Güte vom gleichen Zulieferer hergestellt sein.
Beispiel 2
Das Ziel dieses Versuchs war es, eine gemeinsam extrudierte Bahn, umfassend eine Acrylharzklebeschicht und eine ABS-Harzträgerbahn, herzustellen. Sowohl das Acrylharzmaterial als auch das ABS-Harzausgangsmaterial erfordern das Trocknen von überschüssiger Feuchtigkeit vor dem Extrudieren. Dies wird durch Trocknen des Harzes in einem Trockenmitteltrockner für eine Dauer von mindestens 2 Stunden bei 66°C (150°F) für das Acrylharz und 77°C (170°F) für das ABS durchgeführt. Während der Extrusion wird dem Trockner zusätzliches Harz zugesetzt, wenn Harz über Vakuumrohre zum Extruder gepumpt wird. Während des Betriebs werden die Trockner auf 99°C (200°F) eingestellt, um das konstant in den Trockner eingegebene Harz zu trocknen. Das Harz sollte einen endgültigen Feuchtigkeitsgehalt unter 0,08% aufweisen, um Probleme bei der Extrusion zu verhindern. Der für die Extrusion gewünschte Feuchtigkeitsgehaltgrad liegt zwischen etwa 0,02% bis 0,04%. Die getrockneten Harzpellets von jedem Material werden über Vakuumrohre in die Schüttgutbehälter auf der Oberseite von jedem Extruder befördert. Aus den Trichtern werden die Pellets durch die Schwerkraft in den Zufuhrabschnitt des Extruderzylinders befördert. Sie werden über ein Sieb dem Zylinder zugeführt und zu einem geschmolzenen Zustand erwärmt. Die Harze in den beiden Extrudern werden durch ihre entsprechenden Zylinderabschnitte zu einem Einzelverbindungsblock und dann in die Matrize des Extruders befördert. Die geschmolzene Bahn verlässt die Matrize und läuft durch einen Stapel mit drei Kalandrierwalzen, die beide Seiten der Bahn polieren. Da sich die Bahn die Linie abwärts bewegt, wird sie durch Laufen über Kühlstahlwalzen gekühlt und anschließend zu einer Walze aufgewickelt. In einer Ausführungsform umfasste die Endwalze 20,3 (0,8) bis 38,1 μm (1,5 mil) Acryllack und eine ABS-Schicht mit einer Dicke von 0,742 mm (28,5 mil) für eine Gesamtbahndicke von 0,762 mm (30 mil). Die Endschmelztemperaturen des geschmolzenen Harzes lauteten wie folgt:
Die Temperatur beträgt für alle Zonen 227°C (440°F), und die Schmelztemperatur beträgt 209°C (408°F). Die Liniengeschwindigkeit beträgt 12m/Min. (39,8 ft/min). In dem Stapel mit drei Kalandrierwalzen betrugen die Starttemperaturen für die obere, mittlere und untere Walze 77°C (170°F), 66°C (150°F) bzw. 63°C (145°F).
Beispiel 3
Extrusionsmantelbahnlaminierversuche wurden gemäß den Prinzipien dieser Erfindung durchgeführt. Eine geeignete Mantelbahnlaminieranlage ist von Spartech. Portage, WI erhältlich. In einem Versuch wurde ein Trockenlackfilmträger- Bahnenlaminat mit einer Dicke von 0,508 mm (20 mil) auf eine Extrusion aus 100% wiederpelletiertem E900 TPO mit einer Dicke von 5,59 mm (0,22 Zoll) mantelbahnlaminiert. Avloy^®-Übertragungsfilme aus Trockenlack, erhältlich von Avery Dennison Corporation wie AL310036 G3, AL 310043 G3 und AL310056 G3 wurden auf die Trägerbahn aus TPO-Material mit einer Dicke von 0,508 mm (20 mil) laminiert und dann auf die extrudierte TPO-Bahn mit einer Dicke von 5,59 mm (0,22 Zoll) unter Verwendung der Extrusionswärme mantelbahnlaminiert, um die Trägerbahnseite des vorgeformten Lackfilmlaminats auf das dicke extrudierte Substrat zu laminieren. In dieser Ausführungsform betrugen die Temperaturen der oberen, mittleren und unteren Walze am Extrudermatrizenausgang 99°C (210°F), 99°C (210°F) bzw. 66°C (150°F). In einem anderen Versuch wurde ein Trockenlacklaminat mit einer Dicke von 0,56 mm (22 mil) auf eine TPO Bahn mit einer Dicke von (0,230 Zoll) laminiert. Die obere Walze am Extrudermatrizenausgang lag in diesem Fall bei 102°C (216°F). Das Verfahren stellte ein Verbundlaminat mit einer Dicke von 6,35 mm (0,25 Zoll) zum Warmformen zu einem fertiges Karosseriebauteil für Fahrzeuge her.
So kann die dünne warmformbare Trägerbahn aus einem Polymermaterial von hoher Qualität frei von Gelen oder anderen Fehlern hergestellt werden, und die Trägerbahn maskiert jegliche Gele oder andere Fehler in der extrudierten dicken Bahn, um zu verhindern, dass sie während des Warmformens auf die Lackfilmseite des fertigen Teils übertragen werden. Als Ergebnis können Polymermaterialien mit einer geringeren Güte für die extrudierte dicke Substratbahn verwendet werden. Durch die Verwendung eines Substratmaterials mit einer geringeren Güte als Hauptteil des endgültigen Ausbaus stellt das Verfahren deutliche Kosteneinsparungen bereit. Durch Warmformen des Teils aus einer ausreichenden Materialdicke zum direkten Aufsetzen auf das das Fahrzeug wird die Notwendigkeit des Spritzgießens der Substratbestandteile, einschließlich einer teuren Spritzgussanlage und Spezialwerkzeug vermieden, wodurch Herstellungskosten weiter reduziert werden.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines für Qualitätsaußenkarosserieelements oder -bauteils für Fahrzeuge aus einem vorgeformten Übertragungslaminat aus Trockenlack, umfassend einen auf eine relativ dünne warmformbare Polymerträgerbahn aufgebrachten Qualitätsaußenlackfilm für Fahrzeuge, umfassend die Schritte des Extrudierens einer relativ dicken ein warmformbares Polymermaterial umfassenden Bahn; Formen eines mit Lack überzogenen dicken Bahnenlaminats durch Laminieren der Trägerbahnseite des vorgeformten Trockenlacklaminats auf die extrudierte Bahn unter Verwendung der Extrusionswärme zum Wärmeverbinden der Trägerbahn und der extrudierten Bahn miteinander zum Bilden einer integralen Substratbahn, die zu einer dreidimensionalen Gestalt warmformbar ist, indem der Trockenlackfilm an ihre Oberfläche gebunden wird, wobei die Trägerbahn und die extrudierte Bahn eine Dicke von mindestens dem Zweifachen der Dicke der Trägerbahn aufweisen; Anwenden von Wärme auf das resultierende dicke Bahnenlaminat, um die Substratbahn auf eine Formungstemperatur zu erhöhen; und Formen des Laminats zu einer dreidimensionalen Gestalt zur Herstellung eines fertigen äußeren Qualitätskarosserieaußenelements oder -bauteils für Fahrzeuge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial der Trägerbahn eine niedrigere Gelzahl aufweist als das dickere extrudierte Bahnenmaterial.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Polymermaterial der extrudierten Substratbahn einen wesentlich höheren Füllstoffgehalt aufweist als das Trägermaterial.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die extrudierte Bahn eine Dicke von mindestens dem Dreifachen der Dicke der Trägerbahn aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließend das Anwenden von Wärme auf das dicke Bahnenlaminat durch ein Temperaturgefälle, wobei beim Erhöhen der Temperatur des Laminats auf seine Formungstemperatur die auf die Substratseite des Laminats aufgebrachte Wärmemenge größer ist als die auf die Lackfilmseite aufgebrachte Wärmemenge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Übertragungsfilm aus Trockenlack einen Außenlackfilm aus Basisüberzug und Klarüberzug für Fahrzeuge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, einschließend das gemeinsame Extrudieren der Trägerbahn und einer Klebeschicht auf die Trägerbahn zum Binden des Übertragungsfilms aus Trockenlack.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei dem Schritt des gemeinsamen Extrudierens die Übertragungslaminierung durch Trockenlack des Trockenlackfilms auf die Klebeseite der gemeinsamen Extrusion folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die relativ dünne warmformbare Polymerträgerbahn eine Dicke von 0,254 mm bis 0,305 mm (10 bis 12 mil) und die extrudierte Bahn eine Dicke von 1,22–1,27 mm (48–50 mil) aufweist;
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die relativ dünne warmformbare Polymerträgerbahn eine Dicke von 0,457 mm bis 0,508 mm (18 bis 20 mil) und die extrudierte Bahn eine Dicke von 5,08–6,35 mm (0,20–0,25 Zoll) aufweist;
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Polymermaterial der Trägerbahn eine niedrigere Gelzahl aufweist als das dickere extrudierte Bahnenmaterial.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Polymermaterial der extrudierten Substratbahn einen wesentlich höheren Füllstoffgehalt aufweist als das Trägerbahnenmaterial.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die extrudierte Bahn ein Dicke von mindestens dem Dreifachen der Dicke des Trägermaterials aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, einschließend das Anwenden von Wärme auf das dicke Bahnenlaminat durch ein Temperaturgefälle, wobei beim Erhöhen der Temperatur des Laminats auf seine Formungstemperatur die auf die Substratseite des Laminats aufgebrachte Wärmemenge größer ist als die auf die Lackfilmseite aufgebrachte Wärmemenge.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Übertragungsfilm aus Trockenlack einen Außenlackfilm aus Basisüberzug und Klarüberzug für Fahrzeuge umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19, einschließend das gemeinsame Extrudieren der Trägerbahn und einer Klebeschicht auf die Trägerbahn zum Binden des Übertragungsfilms aus Trockenlack.