DE10107613A1 - Flüssigfolien als Transportschutz für lackierte Kraftfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Flüssigfolien zum Transportschutz von lackierten Kraftfahrzeugen, bestehend aus einer folienbildenden Kunststoffdispersion und üblichen Additiven und Hilfsstoffen, wobei die Dispersion frei von Trennmitteln ist und mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffanteile enthält, die in der Mischung dem gebildeten Film eine Oberflächenspannung von 35-50 mJ/m·2· geben, wobei der polare Anteil 5-15 mJ/m·2· beträgt, sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Verwendung von Flüssigfolien zum Transportschutz von lackierten Kraftfahrzeugen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine strahlende, hochglänzende Lackierung ist für jedes Kraftfahrzeug ein beson­ deres positives Erscheinungsbild. Dies gilt insbesondere wenn ein neues Fahr­ zeug an den Kunden übergeben werden soll. Da jedoch frischlackierte Ober­ flächen besonders empfindlich auf verschiedenste Belastungen wie Luft­ verschmutzung, physikalische Einwirkungen wie Stöße oder Kratzer, Regen- oder Lichteinwirkungen reagieren, wird seit längerer Zeit das frisch lackierte Auto mit einem Transportschutz umgeben, der vor der Auslieferung an den Kunden wieder entfernt wird.

Eine der ersten Transportschutzmaßnahmen war das Überziehen des Kraftfahr­ zeugs mit einem dünnen Film aus geschmolzenen Wachs oder Paraffin. Diese Überzüge sind hydrophob genug um sauren Regen oder Chemikalienbelastungen beispielsweise durch Vogelexkremente abzuhalten, jedoch so weich, daß eine Stoß- oder Kratzbelastung nur wenig gedämpft wird. Aus ökologischen Gründen wird heute zunehmend auf eine Wachskonservierung verzichtet, da beim Abwaschen der Beschichtungen größere Mengen Wachs ins Abwasser gelangen.

Ein weiterer Versuch wurde unternommen, die Kraftfahrzeuge durch Bekleben mit selbstklebenden Folien zu schützen. Sowohl das Aufbringen als auch das Entfer­ nen solcher Folien muß jedoch meist manuell durchgeführt werden und verursacht daher erhebliche Kosten, so daß sich diese Schutzvorrichtungen nicht durch­ gesetzt haben.

Alternativ wird auf das gesamte Fahrzeug eine Schutzfolie aufgeschrumpft, bzw. eine entsprechend vorgeformte Folien übergestreift, die praktisch als "Einmal­ verpackung" dient. Da diese Folien vergleichsweise dick sind und trotz einer gewissen Recyclingfähigkeit als Einmalverpackung erhebliche Kosten ver­ ursachen, ist auch dieses System nicht optimal.

Als Alternative zu den vorgenannten Systemen wurde von der Anmelderin eine Flüssigfolie bestehend aus einer filmbildenden Kunststoffdispersion entwickelt, die unmittelbar nach dem Lackierprozeß der Kraftfahrzeugaußenhaut auf die lackier­ ten Flächen aufgebracht werden kann und diese während des Transports schützt, um nach dem Transport wieder leicht von dem lackierten Teil abgezogen zu wer­ den. Der Schutzfilm kann bereits während der Serienfertigungsprozesse auf die lackierten Teile aufgebracht werden und dabei bereits bei der Endmontage einen entsprechenden Schutz gewährleisten. Da die Flüssigfolie sich mittels üblicher Lackiervorrichtungen problemlos auftragen läßt und nach kurzem Trockenen nicht nur einen wirksamen Schutz erreicht sonder sich auch wieder problemlos abzie­ hen läßt, bildet dieses System eine ausgesprochen kostengünstige Alternative zu den bekannten Überzugsfolien. Nachteilig an diesen Überzugssystemen ist es, daß frisch lackierte Flächen eine sehr hohe Haftung gegenüber den filmbildenden Stoffen der Flüssigfolie aufweisen, so daß durch Zusatz von geeigneten Phasen­ trennmitteln, wie Wachs, Silikonöl, Spindelöl, die sich an der Grenzfläche zwischen der Flüssigfolie und dem Lack anreichern, eine einwandfreie Wieder­ abtrennung der aufgebrachten Folie gewährleistet werden muß. Insbesondere bei einem frischen Lack können diese Phasentrennmittel jedoch aus der Grenzfläche auch in die Lackoberfläche abwandern und, wenn dies in größerem Maße geschieht, zu unschönen Verfärbungen der Lackoberfläche führen. Andererseits schwitzen diese Substanzen aus, d. h. sie wandern zur Oberfläche ab, so daß nach längerer Konservierung die Folie sich nicht mehr sicher entfernen läßt.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Zusammensetzung der Flüssigfolie zu fin­ den, die ein einfaches Aufbringen auf die Lackoberfläche und eine sichere Wie­ derentfernung erlaubt, sobald dies gewünscht ist, dabei jedoch während der Zeit der Schutzausübung fest auf der Lackoberfläche haftete und diese gegen äußere Einwirkungen wie Regen, Luftverunreinigungen oder mechanische Beanspru­ chungen wirksam schützt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.

Es ist überraschend, daß durch Zusammenmischen von vergleichsweise weichen, folienbildenden Kunststoffen mit harten, ebenfalls folienbildenden Kunststoffen zu einer gemeinsamen wäßrigen Dispersion und Aufbringung dieser Mischung auf die Lackoberfläche in dünner Schicht nach dem Trocknen eine Flüssigfolie gebil­ det wird, die den überzogenen Teilen einen wirksamen Schutz gegenüber Chemi­ kalien, physikalischen Einwirkungen und Licht verleiht und fest genug haftet, um während des Transports durch Wind oder andere Einflüsse nicht abgelöst zu wer­ den, jedoch nach dem Transport einfach in einem oder wenigen Teilstücken von Hand abgezogen werden kann. Durch eine geeignete Mischung der Komponenten läßt sich ein Folienfilm erzeugen, welcher durch eine geeignete Oberflächen­ spannung einerseits eine feste Haftung auf den Lackoberflächen bewirkt, anderer­ seits jedoch durch Abziehen von einer Kante her, leicht ohne zu reißen wieder entfernt werden kann.

Typische Kraftfahrzeuglacke enthalten als Lackbindemittel Alkydharze, Acrylharze oder Polyurethane. Vorzugsweise wird als Oberflächenschicht ein 2-Komponenten Polyurethanlack verwendet. Solche Polyurethanlacke weisen Oberflächenenergien im Bereich von etwa 35 bis 45 mJ/m² auf, wobei der polare Anteil 1 bis 5 mJ/m² und der disperse Anteil bei 30 bis 42 mJ/m² liegt. Die zum Oberflächenschutz die­ nenden Flüssigfolien weisen Oberflächenenergien im gleichen Bereich auf, wobei sich jedoch die brauchbaren von den unbrauchbaren Folien dadurch unterschei­ den, daß der polare Anteil an der Oberflächenenergie in einem Bereich von 5 bis 15, vorzugsweise 6 bis 10 mJ/m² liegt und der disperse Anteil bei etwa 28 bis 40 mJ/m² liegt, so daß sich in der Summe durchschnittliche freien Oberflächen­ energien von 35 bis 50 mJ/m² ergeben. Wenn der polare Anteil noch niedriger ist, ergibt sich eine zu feste Bindung zum Lackuntergrund, so daß die Folie nicht mehr problemlos und rückstandsfrei entfernt werden kann. Wenn die polaren Anteile höher liegen ergibt sich ein zu harter Film, der beim Transport oder Abziehen leicht reißt und sich deshalb nicht problemlos entfernen läßt.

Die Oberflächenenergien sind ein Maß für die Arbeit, die aufgewendet werden muß, um eine neue Oberfläche von Festkörpern zu bilden. Dabei wird unterschie­ den zwischen dem polaren Anteil, der auf Dipolwechselwirkung zwischen den Molekülen zurückgeht und dem dispersen Anteil, der auf von der Waals- Bindungskräfte zurückgeht. Diese Oberflächenenergien werden üblicherweise aus den Oberflächenspannungen gegenüber polaren und unpolaren Flüssigkeiten bestimmt. Ein übliches Verfahren ist z. B. die Bestimmung gemäß Owens, Wendt, Rabel und Kaelble.

Als weiche, filmbildende Anteile werden vorzugsweise PU-Dispersionen aber auch Polyvinylacetate verwendet. Als harte, enthaftende Komponente sind insbeson­ dere Polystyrol, Polyethylen und relativ hochmolkulare Polyurethane geeignet. Polyurethanpolyester sind als weiche haftungsvermittelnde Kunststoffe besonders geeignet.

Eine Mischung von etwa gleichen Teilen der harten und weichen filmbildenden Komponenten wird in den meisten Fällen erfolgreich eingesetzt, jedoch können auch Mischungen mit 30 bis 70% der weichen zu 70 bis 30% der harten Kom­ ponenten verwendet werden, wobei das Mischungsverhältnis teilweise auch entsprechend der Oberflächenenergie des zu schützenden Lacks eingestellt wer­ den kann.

Die zum Auftragen der Flüssigfolie angewandten Dispersionen enthalten übliche Stabilisierungsmittel für die dispergierten Kunststoffe, Verdicker, Füllstoffe und Pigmente, Verlaufmittel, Lösungsvermittler und andere übliche Dispersions­ hilfsstoffe. Antibakterielle Mittel, Lichtschutzmittel, Entschäumer, Korrosions­ inhibitoren und andere Stoffe dienen der zusätzlichen Schutzwirkung solcher Folien.

Die Flüssigfolie wird mit einer Schichtdicke von 50 bis 250 µm, vorzugsweise 70 bis 150 µm, Trockenfilmdicke, entsprechend 100 bis 150 µm Naßfilmdicke angewendet.

In den beigefügten Beispielen ist die Erfindung näher erläutert, ohne sie dadurch beschränken zu wollen.

Beispiel 1 Flüssigfolie

Eine Flüssigfolie wird aus folgenden Komponenten in einem Rührkessel mit Flügelrührer zusammengemischt:

weiches Polyesterpolyurethan (1)	15,5%
hartes Polyesterpolyurethan (2)	17,5%
Verdicker	9,0%
Lichtschutzmittel und Stabilisatoren	3,0%
Wasser (Gesamt)	55,0%

Die Mischung (3) ist in innen lackierten Behältern oder Kunststoffbehältern zu lagern.

• 1. Polyesterpolyurethan mit Ammoniumcarbonatgruppen als wäßrige Dispersion. Oberflächenenergie von reinen Filmen 45,7 mJ/m², polarer Anteil 5,6 mJ/m².
• 2. Polyesterpolyurethan mit Natriumsulfonatgruppen als wäßrige Dispersion. Oberflächenenergie von reinen Filmen 41,3 mJ/m², polarer Anteil 5,6 mJ/m².
• 3. Filme aus der Mischung haben eine Oberflächenenergie von 44,6 mJ/m² und einen polaren Anteil von 8,9 mJ/m².

Bei Veränderung des Mengenverhältnisses der Komponenten (1) und (2) auf 10,0% und 23% ergibt sich eine Oberflächenenergie von 44,7 mJ/m² und ein polarer Anteil von 9,2 mJ/m; bei einem Verhältnis von 20% und 13% ergibt sich eine Oberflächenenergie von 44,1 mJ/m² und einen polaren Anteil von 6,3 mJ/m².

Beide Mischungen sind erfindungsgemäß brauchbar.

Beispiel 2 Flüssigfolie mit Trennmittel (Vergleich)

In einem Rührkessel mit Dispergierscheibe werden 30 Teile Polysaccharid­ verdicker als 3%ige wäßrige Lösung und 12,5 Teile Wasser vorgelegt und in diese Mischung 0,5 Teile Korrosionsinhibitor, 0,4 Teile antibakterielle Mittel, 0,6 Teile Entschäumer und 1 Teil Cellulosefüllstoff eingerührt. Der Mischung werden 1,5 Teile Spindelöl sowie 3 Teile Ethanol als Lösungsvermittler zugefügt und anschließend 50 Teile PU-Dispersion mit 0,5 Teilen eines PU-Verdickers zugefügt.

Die Mischung wird 20 Minuten homogenisiert und anschließend in innen lackierte Behälter oder Kunststoffbehälter abgefüllt.

Beispiel 3 Polyvinylacetatflüssigfolie mit Trennmittel

In einem Rührbehälter mit Flügelrührer werden 61,7 Teile Polyvinylacetat­ dispersion (53%ig Dispersion in Wasser) vorgelegt und 20 Teile eines Poly­ saccharidverdickers (3% in Wasser), sowie 0,4 Teile antibakterielle Mittel zugefügt. Anschließend wird die Mischung mit 0,5 Teile Korrosionsinhibitor, 3,0- Teilen Spindelöl und 3,0 Teilen einer Wachsdispersion (50%ig in Wasser), 10 Teilen eines Weißpigments (50%ig Dispersion in Wasser) und 0,5 Teilen PU-Ver­ dicker versetzt. Die Dispersion wird 15 Minuten homogenisiert und anschließend über ein 100 µm Filter filtriert. Das fertige Produkt wird in innen lackierten Gebin­ den oder Kunststoffgebinden abgefüllt.

Beispiel 4 Testen der Schutzfunktion von Flüssiglacken

Gereinigte und entfettete Stahlbleche, Größe 10 × 20 cm werden mit den folgen­ den, für Kraftfahrzeuge typischen Lacken mittels einer Sprühpistole in zwei bis 3 Kreuzgängen ca. 100 µm dick beschichtet und auf Trockenfilmdicken von 20 bis 40 µm 10 Minuten bei 80°C getrocknet. Anschließend wird je nach Lack 10 Minuten bei 145 bis 165°C der Lack eingebrannt. Verwendet wurden folgende Lackschichten:

• 1. 1 K-PU-Einbrennlack
• 2. 2 K-PU-Klarlack

Der Lackfilm weist eine Oberflächenenergie von 38,9 mJ/m², mit einem polaren Anteil von 1,8 mJ/m² und einen dispersen Anteil von 37,1 mJ/m² auf.

Jeweils 3 Prüfbleche pro Versuch werden mit 4,5 g/m² der Flüssigfolienbeschich­ tung gemäß Beispielen 1 bis 3 beschichtet, 5 Minuten bei 60% relativer Luft­ feuchtigkeit bei Raumtemperatur abgedunstet und 20 Minuten bei 26 bis 30°C bei verminderter Luftfeuchtigkeit (4 g/cm³ H₂O) nachgetrocknet. Anschließend wird noch 5 bis 8 Minuten bei 80°C restliche Feuchtigkeit entfernt. Alle Bleche werden 4 Tage lang gelagert und danach den folgenden Prüfungen unterworfen:

1. Entfernen der getrockneten Flüssigfolien

Alle Folien lassen sich einwandfrei durch zügiges Abziehen einer gelockerten Ecke mit der Hand entfernen. Die Objekttemperatur darf dabei in einem Temperaturbereich -40 bis 50°C liegen.

2. Kondenswassertest gemäß DIN 50017 (KK) 240 Stunden

Die Bleche werden 240 Stunden bei 40°C und 100% relativer Luftfeuchte gelagert und die Wasseraufnahme anhand des "Weißanlaufens" wie folgt getestet.

Nach einer Regeneration bei 24 Stunden Raumtemperatur und 50% relativer Luftfeuchtigkeit sind alle Beschichtungen wieder klar.

Die Abziehbarkeit aller Flüssigfolien ist nach Beendigung des Kondens­ wassertestes weiterhin gegeben.

3. Temperaturwechseltest

Die beschichteten Bleche wurden einem Temperaturwechseltest von jeweils 10 Zyklen von 1 Stunde bei 80°C und 23 h bei -10°C unterzogen.

a) Veränderung der Lackoberfläche

b) Abziehbarkeit

Die Abziehbarkeit ist für alle Beschichtungen gegeben.

4. UV-Beständigkeitstest

Die durch Flüssigfolien geschützten Bleche wurden 240 Stunden bzw. 504 Stunden mit einem Xenonstrahler (Suntest Heraeus) bestrahlt.

Die Folien B1 und B3 lassen sich auch nach dieser UV-Belastung einwandfrei abziehen. Folie B2 haftet teilweise fest. Bei B1 wird keine Veränderung der Lackoberfläche beobachtet, bei B2 und B3 schwitzt etwas Trennmittel an der Oberfläche aus.

5. Freibewitterung

Prüfbleche wurden mit der beschichteten Seite nach oben 3 und 6 Monate in Miami, Florida, USA und Phönix, Arizona, USA, im Freien gelagert und Sonne und Wetter ausgesetzt.

Folie B1 läßt sich einwandfrei entfernen, die Lackoberfläche der Bleche ist unverändert. Folien B2 und B3 lassen sich nach 3 Monaten in Florida gut abziehen, nach 6 Monaten ist jedoch eine teilweise Verklebung und erschwerte Abziehbarkeit (Rißbildung) festzustellen. Durch die stärkere Sonneneinstrahlung wird dies Ergebnis in Arizona bereits nach 3 Monaten erhalten.

6. Chemikalienbeständigkeit

• a) Die Säurebeständigkeit wurde bei 75°C für 30 Minuten mit 1 N H₂SO₄ geprüft.
  Es wurde keine Veränderung der Folien oder der Lackoberfläche beobachtet.
• b) Die Laugenbeständigkeit wurde bei 75°C für 30 Minuten mit 1 N NaOH gemessen.
  Bei einigen Blechen mit Rezeptur B 3 wurde ein Weißanlaufen beobachtet. Nach Abspülen der Natronlauge mit klarem Wasser und Regeneration bei 24 Stunden sind alle Flüssigfolien und Lackoberfläche einwandfrei.
• c) Anschmutzungen der Lackoberfläche lassen sich bei allen 3 Folien mit Wasser und Spülmittel oder mit einem trockenen Tuch einwandfrei entfernen.

Claims (6)

1. Flüssigfolien zum Transportschutz von lackierten Kraftfahrzeugen bestehend aus einer folienbildenden, wäßrigen Kunststoffdispersion und üblichen Additiven und Hilfsstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion frei von Trennmitteln ist und mindestens zwei unterschiedliche Kunststoffanteile enthält.

2. Flüssigfolie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe aus einem harten und einem weichen filmbildenden Kunststoff bestehen.

3. Flüssigfolie gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung der Kunststoffe dem gebildeten Film eine Oberflächenspannung von 35-50 mJ/m² geben, wobei der polare Anteil 5-15, vorzugsweise 6-10 mJ/m² beträgt.

4. Flüssigfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe in einem Verhältnis von 30-70 : 70-30 Gewichtsteilen eingesetzt werden.

5. Flüssigfolie gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polyesterpolyurethandispersion mit Ammoniumcarbonatend­ gruppen in Mischung mit einer Polyesterpolyurethandispersion mit Natrium­ sulfonatendgruppen verwendet wird.

6. Verfahren zur Bildung der Transportfolie, dadurch gekennzeichnet, daß Mischungen gemäß Anspruch 1 bis 5 in einer Schichtdicke von 50 bis 250 µm Trockenfilmdicke auf die zu schützenden Flächen aufgetragen und getrocknet werden.