DE60113137T2

DE60113137T2 - Mit durchsichtigem harz beschichteter gegenstand aus rostfreiem stahl

Info

Publication number: DE60113137T2
Application number: DE60113137T
Authority: DE
Inventors: Ken Egashira
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: AU2002212991A1; WO2002027046A2; EP1328398B1; JP2002103517A; EP1328398A2; WO2002027046A3; DE60113137D1; ATE303247T1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand aus einem mit transparentem Harz beschichteten nicht rostenden Stahl mit hervorragender Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit und dergleichen, und welcher die Merkmale des Untergrunds aus nicht rostendem Stahl ohne Modifizierung zeigen kann. Der mit transparentem Harz beschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafter Weise beispielsweise als Außenteil eines Kraftfahrzeugs etc. verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Bleche aus nicht rostendem Stahl hatten bislang eine hervorragende Beständigkeit und Formbarkeit und besitzen ein metallisches Aussehen. Demzufolge wurden sie in breitem Umfang als Außenmaterialien in verschiedenen technologischen Gebieten eingesetzt.
Beispielsweise wird auf dem Gebiet der Automobilindustrie ein Blech aus nicht rostendem Stahl als Außenteil beim Formen im Anschluss an das Walzformen und bei einer Säule bzw. Stütze im Anschluss an das Pressformen verwendet, weil das aus einem Blech aus nicht rostendem Stahl hergestellte Außenteil ein kunstvolles Aussehen ergeben kann, wobei die einzigartige Helligkeit und das Anfühlen einer metallischen Masse, welches das Blech aus nicht rostendem Stahl besitzt, durch Beschichten des Stahlblechs mit einem transparenten Harz genutzt werden.
Allerdings ist es schwierig, leicht einen transparenten Harzüberzug in einer befriedigenden Form auf der Oberfläche eines solchen Außenteils aus einem Blech aus nicht rostendem Stahl zu bilden. Zum Beispiel muss in dem Verfahren der Beschichtung eines Blechs aus nicht rostendem Stahl mit einem geschmolzenen Harz durch Extrusion ein Harz mit einer spezifischen Zusammensetzung, die für Extrusionsbedingungen geeignet ist, verwendet werden. Darüber hinaus muss die Stahlblechoberfläche dick mit dem Harz beschichtet sein. Es ist daher unmöglich, ein Außenteil mit einer komplizierten Gestalt mit dem Harz dünn zu beschichten.
Es wurde auch vorgeschlagen, eine Harzbeschichtung durch Lackieren mit einem geschmolzenen Harz zu bilden. Zum Beispiel offenbart die JP-A 62-174 387 ein Verfahren zur Bildung einer Fluorharzbeschichtung mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit, Schmutzbeständigkeit und Glätte auf der Oberfläche eines nicht rostenden Stahls. Um die Haftfestigkeit des Fluorharzes mit dem nicht rostenden Stahl zu verbessern, umfasst das Verfahren zur Bildung einer Harzbeschichtung das Beschichten der Oberfläche des nicht rostenden Stahls mit einem Silan-Haftvermittler mit einer Aminogruppe in einer Beschichtungsmenge von 1 bis 500 g/m². Außerdem offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 63-260 965 eine transparente Harzzusammensetzung für nicht rostenden Stahl, bei welcher 0,1 bis 5 Gew.-% eines terminale Epoxygruppe enthaltenden Silan-Haftvermittlers und 0,5 bis 10 Gewichtsteile eines Oxalanilid-W-Absorbers zu 100 Gewichtsteilen eines Harzes, dass 60 bis 99 Gew.-% einer festen Komponente aus einem lösungsmittellöslichen Fluorharz mit einer Hydroxylzahl von 20 bis 250 und 1 bis 40 Gew.-% einer festen Komponente eines Härtungsmittels zugesetzt werden.
Allerdings lässt sich bei dem Harzbeschichtungsverfahren, in welchem ein Silan-Haftvermittler verwendet wird, wie oben stehend beschrieben, die erwartete Wirkungsweise nicht erzielen, solange ein Silan-Haftvermittler mit einer speziellen Zusammensetzung nicht verwendet wird. Darüber hinaus ist in diesen Verfahren die Bildung einer Harzbeschichtung mit einer gleichmäßigen Dicke schwierig, und Gegenstände mit der Form von Endprodukten müssen mit einem Harz beschichtet werden und einzeln einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die Folge ist, dass die Produktivität und die Effizienz verringert werden.
Darüber hinaus wurde das Beschichten der Oberfläche eines Blechs aus nicht rostendem Stahl mit einem Harzfilm anstelle des Extrudierens eines geschmolzenen Harzes oder des Bildens einer Harzbeschichtung ebenfalls vorgeschlagen (siehe beispielsweise die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2-234 859). Durch das Verfahren der Verwendung eines Harzfilm lässt sich Folgendes realisieren: leichte Bildung einer Beschichtung mit gleichförmiger Dicke; Vorsehung eines Produkts mit einem Aussehen von hoher Qualität; und kontinuierliche Laminierung eines Harzfilms auf ein flaches Blech aus einem nicht rostenden Stahl und anschließendes Formen, wie Walzformen und Pressformen. Demzufolge besitzt das Verfahren auch den Vorteil einer erhöhten Produktivität. Allerdings schränkt das Verfahren der Laminierung eines Harzfilms auf ein Blech aus nicht rostendem Stahl unter Verwendung eines druckempfindlichen Klebstoffs und eines wärmeempfindlichen Klebstoffs die Eigenschaften (wie die Haftfestigkeit) des verwendeten Klebstoffs ein. Das Verfahren kann daher nicht in vorteilhafter Weise für spezifische Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel muss ein Gegenstand aus nicht rostendem Stahl, welcher als ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, verschiedene Belastungsproben bestehen. Allerdings kann der Klebstoff im Anschluss an den Test nicht mehr eine Klebefestigkeit zeigen, die mit derjenigen vor dem Test vergleichbar ist. Demzufolge kann der Gegenstand aus nicht rostendem Stahl mit einem Harzfilm nicht als ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs ohne weitere Verarbeitung verwendet werden.
Um eine solche geringe Haftfestigkeit zwischen dem Gegenstand aus nicht rostendem Stahl und dem Harzfilm zu ergänzen, gibt es ein gängiges Verfahren, welches das kontinuierliche Beschichten der Oberfläche des Gegenstands aus nicht rostendem Stahl mit einer Acrylgrundierung und die Wärmebehandlung der Grundierung in den Verarbeitungsschritten umfasst (ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2-234 859, sofern erforderlich). Da die Acrylgrundierung aber eine schlechte Lichtbeständigkeit aufweist, tendiert die Grundierung dazu, sich an der Grenzfläche zwischen dem nicht rostendem Stahl und der Grundierung abzulösen, wenn die Grundierung Licht über einen langen Zeitraum ausgesetzt ist. Um solche Probleme zu vermeiden, welche durch die Acrylgrundierung erzeugt werden, kann kein transparenter Harzfilm mit ausgezeichneter Lichtdurchlässigkeit auf dem Gegenstand aus nicht rostendem Stahl verwendet werden Derzeit werden Gegenstände aus nicht rostendem Stahl durch Extrusion von Polyvinylchlorid (PVC) oder eines gefärbten Harzfilms mit einem Tönungsgrad, der ausreichend ist, um im Wesentlichen den Durchgang von Licht zu verhindern, beschichtet. Somit wäre es ein Vorteil, einen nicht rostenden Stahl als ein Außenteil eines Kraftfahrzeuges vorzusehen, auf welchem ein transparenter und dekorativer Film gebildet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist ein Gegenstand aus nicht rostendem Stahl, welcher eine darauf gebildete transparente und gleichmäßige Harzbeschichtung aufweist. Der Gegenstand nutzt das Oberflächenaussehen des Substrats aus nicht rostendem Stahl und besitzt eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Harzbeschichtung und dem nicht rostendem Stahl. Dieser Artikel kann mit einer begrenzten Anzahl an Schritten hergestellt werden und ist besonders nützlich als ein Außenteil eines Kraftfahrzeuges.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Substrat aus nicht rostendem Stahl mit einem transparenten Harzfilm auf mindestens einer Oberfläche des Substrats beschichtet. Der transparente Harzfilm schließt eine transparente Polyurethanbasis und eine wärmeempfindliche Haftschicht, gebildet auf der transparenten Polyurethanbasis auf der Seite des Substrats aus nicht rostendem Stahl, ein. Der transparente Harzfilm ist mit einem Substrat aus nicht rostendem Stahl durch einen Silan-Haftvermittler verbunden.
Ausführliche Beschreibung
Der mit einem transparenten Harz beschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat aus nicht rostendem Stahl und einen transparenten Harzfilm, mit welchem mindestens eine Oberfläche des Substrats beschichtet ist. Der Gegenstand aus nicht rostendem Stahl kann wahlweise zusätzliche Schichten oder Filme zu Verbesserung der Eigenschaften und des Aussehens aufweisen.
Das Substrat aus nicht rostendem Stahl bei dem harzbeschichteten Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung unterliegt keiner spezifischen Beschränkung. Das Substrat kann in verschiedenen Gestalten aus einem optional gewählten und kommerziell verfügbaren nicht rostendem Stahl gebildet werden. Im Allgemeinen kann das Substrat aus einem nicht rostendem Austenit-, Ferrit- oder Martensitstahl gebildet werden, welcher mindestens 10 Gew.-% Chrom aus den folgenden Gründen enthält. Wenn der Chromgehalt in dem nicht rostenden Stahl hoch ist, lässt sich der Stahl leicht zu der vorbestimmten Gestalt formen. Spezifische Typen geeigneter nicht rostender Stähle schließen SUS 430 und SUS 304 ein. Fremdmaterialien, wie Staub, werden in der Regel von der Oberfläche eines solchen nicht rostenden Stahls entfernt. Der nicht rostende Stahl kann danach einer herkömmlichen Behandlung, wie einer Oberflächenbehandlung, unterzogen werden. Beispiele für die Oberflächenbehandlung schließen das Reinigen der Oberfläche aus nicht rostendem Stahl mit Alkohol zur Entfernung von Fetten und Ölen und deren Passivierung zur Verhinderung von Rostbildung ein. Der nicht rostende Stahl kann gegebenenfalls einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen werden. Darüber hinaus kann der nicht rostende Stahl in der Regel als ein Blech mit einer aus einem weiten Dickenbereich gewählten Dicke erhalten werden.
Ein transparenter Harzfilm wird danach kontinuierlich auf das Stahlblech gemäß der vorliegenden Erfindung laminiert und das Stahlblech wird verschiedenen Formungsprozeduren, wie einem Walzformen oder Pressformen unterzogen, um einen Artikel mit einer gewünschten Gestalt zu ergeben. Wie weiter unten erläutert, ist der harzbeschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung für ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs, wie ein Formteil bzw. Verkleidung oder eine Säule (pillar) nützlich.
Der transparente Harzfilm, mit welchem das Substrat aus nicht rostendem Stahl wie weiter oben erläutert allgemein beschichtet ist, ist eine transparente Kunstharzbasis und eine transparente wärmeempfindliche Haftschicht, die auf der Substratseite der Basis aus nicht rostendem Stahl gebildet ist.
Der transparente Harzfilm kann aus einem beliebigen von verschiedenen transparenten Kunstharzmaterialien in einer frei gewählten Dicke gebildet werden, solange der Film keine nachteiligen Auswirkungen auf das Aussehen etc. des Substrats aus nicht rostendem Stahl, welches als Unterschicht verwendet wird, ausübt. Ferner schließt der Ausdruck "transparent" hierin natürlich einen vollständig transparenten Zustand mit einer Durchlässigkeit von sichtbarem Licht von 100% ein, schließt aber auch einen Zustand ein, welcher eine geringere Durchlässigkeit von sichtbarem Licht entsprechend der gewünschten Wirkungsweise zeigt. Das bedeutet, der in der vorliegenden Erfindung verwendet Harzfilm ist zufriedenstellend, wenn er eine Transparenz in einem Maße aufweist, so dass er das Aussehen des matten (ground) nicht rostenden Stahls verbessert. Harzfilm besitzt daher vorzugsweise eine Durchlässigkeit von sichtbarem Licht von 50% oder mehr. Darüber hinaus kann der Harzfilm wahlweise transparent und gefärbt sein.
Beispiele für das Kunstharzmaterial, welches für den Harzfilm geeignet ist, schließen Polyurethanharz, Acrylharz, Polyesterharz, Fluoracrylharz und Polyvinylchloridharz ein, obgleich das geeignete Kunstharzmaterial nicht auf die oben genannten Harze beschränkt ist. Darüber hinaus können diese Harze zur Verbesserung der Eigenschaften des Harzfilms Additive, wie einen UV-Absorber und ein Färbemittel, enthalten.
Obwohl der transparente Harzfilm in der Regel in einer Einzelschicht verwendet wird, kann er wahlweise in einer Mehrschichtstruktur aus zwei oder mehr Schichten verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Deckschicht aus Polyurethan-Klarlack etc. auf dem Harzfilm gebildet werden. Obwohl die Filmdicke des transparenten Harzfilms in einem weiten Bereich entsprechend einem gewünschten Effekt oder dergleichen verändert werden kann, liegt die Dicke in der Regel im Bereich von etwa 30 bis 1.000 μm, vorzugsweise von etwa 50 bis 300 μm.
Da der transparente Harzfilm auf das Substrat aus nicht rostendem Stahl laminiert wird, ist eine transparente wärmeempfindliche Haftschicht erforderlich, und die Schicht wird auf der Seite des Substrats aus nicht rostendem Stahl der Kunstharzbasis gebildet. Herkömmlicherweise verfügbare transparente wärmeempfindliche Klebstoffe sind für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet. Beispiele für den Klebstoff schließen Polyurethan-Klebstoffe, Polyester-Klebstoffe, olefinische Klebstoffen, Acryl-Klebstoffe und Vinylchlorid-Klebstoffe ein. Die Definition von "transparent" wie oben stehend erläutert, wird auch auf die Transparenz solcher wärmeempfindlichen Klebstoffe angewandt. Obwohl die Dicke der wärmeempfindlichen Haftschicht entsprechend der Haftfestigkeit variiert werden kann, die zwischen dem Substrat aus nicht rostendem Stahl und dem transparenten Harzfilm erforderlich ist, beträgt die Dicke in der Regel etwa 5 bis 500 μm, vorzugsweise etwa 30 bis 200 μm.
Die wärmeempfindliche Haftschicht wie oben beschrieben wird vorzugsweise durch Einstellen des Typs und der Filmdicke des Klebstoffs gebildet, so dass die Haftfestigkeit des transparenten Harzfilms, die sich auf das Substrat aus nicht rostendem Stahl auswirkt, 14 N/25 mm oder mehr bezüglich der Ablösefestigkeit beträgt. Die Haftfestigkeit davon, die sich auf das Substrat aus nicht rostendem Stahl auswirkt, beträgt stärker bevorzugt 20 N/25 mm oder mehr bezüglich der Ablösefestigkeit. Wenn die Ablösefestigkeit des Harzfilms von dem Substrat aus nicht rostendem Stahl 14 N/25 mm oder mehr beträgt, kann der als ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs verwendete Gegenstand in beständiger Weise über einen langen Zeitraum ohne eine Versagen des Klebstoffs verwendet werden. Wenn die Ablösefestigkeit weniger als 14 N/25 mm beträgt, besteht die Möglichkeit, dass der Harzfilm sich aufgrund der Alterung ablöst.
Für den Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung wird der transparente Harzfilm nicht direkt auf das Substrat aus nicht rostendem Stahl laminiert, sondern auf dieses durch einen Silan-Haftvermittler laminiert. Das heißt, die Verwendung eines Silan-Haftvermittlers als Grundierung sorgt für einen hervorragenden Bindungszustand zwischen dem Harzfilm und dem Substrat aus nicht rostendem Stahl.
Der hierin als Grundierung verwendete Silan-Haftvermittler kann grundsätzlich jeder in der Silikonchemie bekannte Typ sein. Demzufolge lässt sich der Silan-Haftvermittler durch die allgemeine Formel angeben Y-SiX₃ worin Y eine reaktive organische funktionelle Gruppe, wie eine Aminogruppe, eine Epoxygruppe, eine Vinylgruppe, eine (Meth)acrylgruppe und eine Mercaptogruppe ist und X eine hydrolysierbare Gruppe, wie eine Alkoxygruppe, ist. Demzufolge schließen Beispiele für einen geeigneten Silan-Haftvermittler Aminosilan-Haftvermittler, Epoxysilan-Haftvermittler, Vinylsilan-Haftvermittler und Methoxy-(ethoxy-)silan-Haftvermittler ein, obwohl die zu verwendenden geeigneten Silan-Haftvermittler nicht auf die oben genannten beschränkt sind.
Die Gesamtoberfläche des Substrats aus nicht rostendem Stahl wird in der Regel mit einem Silan-Haftvermittler vor der Laminierung des transparenten Harzfilms beschichtet. Der Silan-Haftvermittler wird unter Verwendung herkömmlicher Teilchen getrocknet. Der Silan-Haftvermittler kann beispielsweise durch Aufstreichen, Tauchbeschichten, Sprühbeschichten oder eine ähnliche Verfahrensweise unter Verwendung einer Lösung des Mittels beschichtet werden. Insbesondere wird der Silan-Haftvermittler beispielsweise in Alkohol gelöst, wodurch eine Lösung, die 1 bis 5% des Mittels enthält, erhalten wird, und das Substrat aus nicht rostendem Stahl wird damit durch ein solches Beschichtungsverfahren wie oben erwähnt beschichtet. Darüber hinaus kann die folgende Verfahrensweise ebenfalls durchgeführt werden: Ein Silan-Haftvermittler wird mit einer solchen Beschichtungslösung imprägniert und das Substrat aus nicht rostendem Stahl wird mit dem damit zu beschichtenden Haftvermittler gewischt. Obwohl die Beschichtungsmenge des Silan-Haftvermittlers während des Beschichtens stark verändert werden kann in Abhängigkeit von den gewünschten Behandlungseffekt, beträgt die Beschichtungsmenge in der Regel etwa 1.100 mg/m² bis 1.000 mg/m², vorzugsweise etwa 10.100 mg/m² bis 100 mg/m². Der Silan-Haftvermittler kann im Anschluss an das Beschichten einem natürlichen Trocknen unterzogen werden. Allerdings ist bevorzugt, das Mittel durch Erwärmen bei Temperaturen von etwa 40°C bis 20°C während mehrerer Sekunden bis zu mehreren Minuten zu trocknen. Insbesondere wird beispielsweise das Blech aus nicht rostendem Stahl in einen Ofen mit einer internen Luftzirkulation gegeben und kann bei etwa 150°C 3 Minuten lang oder bei 200°C 2 Minuten lang getrocknet werden.
Der mit transparentem Harz beschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung kann eine zusätzliche Schicht oder Film zur Verbesserung der Eigenschaften und des Aussehens zusätzlich zu dem Substrat aus nicht rostendem Stahl und dem transparenten Harzfilm aufweisen. Zum Beispiel kann zur Verbesserung des Designs des Gegenstands der vorliegenden Erfindung der transparente Harzfilm auch mit einem Muster, Buchstaben oder Logos bedruckt werden, oder ein gedruckter Film kann ebenfalls auf den transparenten Harzfilm laminiert werden. Darüber hinaus kann die Oberfläche des Harzfilms auch mit einer transparenten Klarlackbeschichtung beschichtet werden.
Bei dem mit transparentem Harz beschichteten Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung liegt die Gesamtdicke des auf ein Substrat aus nicht rostendem Stahl laminierten transparenten Harzfilms, d. h. dessen Dicke einschließlich der Dicke des aufgebrachten Silan-Haftvermittlers vorzugsweise im Bereich von etwa 35 μm bis 1.500, stärker bevorzugt von etwa 50 μm bis 500. Eine Dicke von weniger als 35 μm führt leicht zu einer Verschlechterung der Lichtbeständigkeit und der Haltbarkeit und eine Dicke von über 1.500 μm führt leicht zu einer Verschlechterung des Aussehens zusammen mit einer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit.
Der mit einem transparenten Harz beschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung kann durch verschiedene Technologien hergestellt werden und daher unterliegt das Herstellungsverfahren keiner spezifischen Einschränkung. Um die vorliegende Erfindung besser zu verstehen, wird eine Ausführungsform erläutert. Zum Beispiel kann eine B-Säule bzw. mittlere Türsäule als ein Außenteil eines Kraftfahrzeugs durch die folgende Verfahrensweise hergestellt werden.
Es wird ein Blech aus nicht rostendem Stahl mit einer vorbestimmten Größe hergestellt. Fremdmaterialien etc., die an der Oberfläche anhaften, werden durch Abwaschen des Stahlblechs mit Wasser entfernt und das Stahlblech wird mit einem organischen Lösungsmittel, wie Methylethylketon (MEK) oder Alkohol entfettet. Das Blech aus nicht rostendem Stahl, dessen Oberfläche gereinigt wurde, wird vollständig mit einem geeigneten Silan-Haftvermittler in der Form einer Lösung beschichtet. Die Beschichtungslösung des Silan- Haftvermittlers ist eine Alkohollösung, welche etwa 1 bis 5% davon enthält. Der Silan-Haftvermittler, Abfall oder dergleichen wird mit der Beschichtungslösung imprägniert und die gesamte Oberfläche des Blechs aus nicht rostendem Stahl wird mit dem Haftvermittler abgewischt. Um den Beschichtungsfilm der Lösung eines Silan-Haftvermittlers im Anschluss an das Beschichten einer Wärmebehandlung zu unterwerfen, wird der Beschichtungsfilm bei 200°C 2 Minuten lang in einem Ofen mit einer internen Luftzirkulation getrocknet.
Wenn die Grundierungsbehandlung unter Verwendung eines Silan-Haftvermittlers wie weiter oben erläutert beendet wird, wird ein transparenter Harzfilm auf das Blech aus nicht rostendem Stahl, (die mit Silan-Haftvermittler behandelte Oberfläche) durch eine transparente wärmeempfindliche Haftschicht laminiert. Zum Beispiel kann ein Verbundfilm, welcher einen transparenten Urethanfilm und eine transparente wärmeempfindliche Urethan-Haftschicht umfasst, als transparenter Harzfilm verwendet werden.
Wenn das Laminieren des Harzfilms auf das Blech aus nicht rostendem Stahl beendet ist, wird das Blech aus nicht rostendem Stahl, das durch eine Spannvorrichtung gehalten wird, pressgeformt. Eine B-Säule mit einer gewünschten Gestalt kann auf diese Weise erhalten werden, ohne dass es zu einem Ablösen und einer Rissbildung des auf das Blech aus nicht rostendem Stahl laminierten Harzfilms kommt. Da die verbundene Oberfläche zwischen der B-Säule und dem Harzfilm darauf eine hervorragende Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit etc. aufweist, können die von einem Außenteil eines Kraftfahrzeugs verlangten Eigenschaften ausreichend erfüllt werden. Darüber hinaus kommt es, selbst wenn die B-Säule an harte Bedingungen über einen langen Zeitraum ausgesetzt wird, zu keinen Problemen, wie einem Ablösen des Harzfilms. Da darüber hinaus die Aufbringung des Silan-Haftvermittlers durch eine ähnliche Verfahrensweise wie bei der Aufbringung einer herkömmlichen Acrylgrundierung durchgeführt werden kann, geht der Vorteil der Massenproduktivität durch die Verwendung des Films nicht verloren. Da weiterhin das Bilden eines Gegenstands mit der gewünschten Gestalt nach Beendigung einer Reihe von Behandlungen einschließlich der Laminierung des Harzfilms durchgeführt werden kann, lässt sich die Zahl der Schritte bei der Herstellung der Gegenstände verringern. Somit kann die Ausbeute der Gegenstände im Vergleich mit der herkömmlichen Verfahrensweise, die das Beschichten von Stahlsubstraten mit einem Harz nach der Bildung von Gegenständen umfasst, verbessert werden. Da darüber hinaus außerdem der Harzfilm, mit welchem das Blech aus nicht rostendem Stahl beschichtet wird, transparent ist, wird die Manifestierung solcher Eigenschaften des Untergrunds aus nicht rostendem Stahl wie Glanz und metallisches Aussehen nicht beeinträchtigt.
Es versteht sich aus den oben stehenden Erläuterungen, dass die mit den transparenten harzbeschichteten Gegenstände aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise für die Herstellung verschiedener Gegenstände aus nicht rostendem Stahl verwendet werden können. Da darüber hinaus die mit Harz beschichteten Gegenstände aus nicht rostendem Stahl eine besonders hervorragende Wasserbeständigkeit, Lichtbeständigkeit oder dergleichen besitzen, können sie besonders vorteilhaft als Außenteile eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Beispiele für die Außenteile eines Kraftfahrzeugs schließen Kühlergrille, Zierleisten, Dekorformteile des Türspiegels und dergleichen, zusätzlich zu den oben stehend beschriebenen Formteilen bzw. Verkleidungen und Säulen, ein.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird im Anschluss ausführlich unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert. Außerdem sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die folgenden Beispiele beschränkt ist.
Beispiele 1 bis 6
Unterschiedliche Silan-Haftvermittler wie unten beschrieben wurden jeweils in Beispielen der Herstellung von mit transparentem Harz beschichteten Gegenständen aus nicht rostendem Stahl der vorliegenden Erfindung als Proben verwendet.
Zunächst wurde ein Blech aus nicht rostendem Stahl (Produktname: SUS 430BA, hergestellt von Nisshin Seikou Co.) von 150 mm Länge, 35 mm Breite und 0,5 mm Dicke hergestellt. Die Oberfläche wurde mit Methylethylketon (MEK) entfettet. Ein Silan-Haftvermittler wurde danach mit einer Ethanollösung, die 5% eines Haftvermittlers enthielt, imprägniert und die Oberfläche des Blechs aus nicht rostendem Stahl wurde mit dem Silan-Haftvermittler abgewischt. Das Blech aus nicht rostendem Stahl wurde in einem Ofen mit einer internen Luftzirkulation bei 200°C gegeben und 2 Minuten lang getrocknet.
Als die Grundierungsbehandlung mit dem Silan-Haftvermittler beendet war, wurde ein transparenter Verbundfilm auf das Blech aus nicht rostendem Stahl laminiert, während die behandelte Oberfläche immer noch 200°C aufwies. Der hierin verwendete Verbundfilm wurde durch Beschichten einer Seite eines transparenten Polyurethanfilms (Zwei-Lösungs-Typ) von 60 μm Dicke mit einem wärmeempfindlichen Polyurethan-Klebstoff (Handelsname von Desmocoll 530, hergestellt von Bayer) in einer Dicke von 25 μm hergestellt. Um den Verbundfilm mit dem Blech aus nicht rostendem Stahl fest zu verbinden, wurde der Film auf das Stahlblech laminiert, während der Film mit einer Spannvorrichtung gepresst wurde.
Das Blech aus nicht rostendem Stahl mit einem Verbundfilm wurde anschließend unter Erhalt einer Probe pressgeformt. Es war kein Ablösen des Verbundfilms im Verlauf des Pressformens der Probe festzustellen.
Bewertungstest
Das Aussehen und die Haftfestigkeit der Verbundfilme der in den jeweiligen Beispielen 1 bis 6 hergestellten Proben wurden unter unterschiedlichen Bedingungen (nach der Aufbringung von warmem Wasser und nach einem beschleunigten Witterungstest) bewertet. Die Verfahrensweise der Bewertung der Haftfestigkeit unter jeder einzelnen Bedingung ist weiter unten aufgeführt.
1. Nach der Aufbringung von warmem Wasser
In dem Test wird bewertet, wie sich das Aussehen eines Verbundfilms verändert, wenn warmes Wasser aufgebracht wird, zusammen mit der Wasserbeständigkeit der Haftfestigkeit des Films. Eine Probe wird in warmes Wasser bei 40°C 240 Stunden lang eingetaucht, aus dem Warmwasserbad entnommen und eine Stunde lang stehen gelassen. Der Verbundfilm wird von dem Blech aus nicht rostendem Stahl mit den Händen abgelöst und der Ablösegrad des Verbundfilms wird in den folgenden drei Stufen bewertet:
γ ... schwer abzulösen (Haftfestigkeit genügt eindeutig dem Standard für Außenfilme von Kraftfahrzeugen);
Δ ... leicht ablösbar (Haftfestigkeit genügt eindeutig nicht dem Standard für Außenfilme von Kraftfahrzeugen); und
X ... nicht verbunden und leicht ablösbar.
Ferner wird, wenn ein außergewöhnliches Aussehen festzustellen ist, von der Beobachtung eine Notiz gemacht.
2. Nach dem beschleunigten Witterungstest
In dem Test wird bewertet, wie sich die Haftfestigkeit eines Verbundfilms verändert, wenn der Film mit Außenlicht bestrahlt wird, das heißt die Lichtbeständigkeit (Witterungsbeständigkeit) der Haftfestigkeit wird bewertet. Eine Probe wird an einer Maschine für einen beschleunigten Witterungstest festgemacht (Sonnenschein-Kohlenstoff-Verwitterungsmesser), einer starken Lichtbestrahlung ausgesetzt und aus dem Testgerät entnommen. Die Probe wird eine Stunde stehen gelassen und der Ablösegrad des Verbundfilms wird in drei Stufen durch die gleiche Verfahrensweise wie oben erwähnt bewertet.
Es wurden die Bewertungsresultate wie in Tabelle 1 beschrieben erhalten.
Tabelle 1
Anhand der Bewertungsresultate in Tabelle 1 versteht sich, dass eine zufrieden stellende Haftfestigkeit, die ausreicht, um den Anforderungen an den Standard für Außenfilme von Kraftfahrzeugen bezüglich der Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit zu genügen, in den Beispielen 1 bis 6 erhalten werden konnte.
Vergleichsbeispiele 1 bis 6
Die in den Beispielen 1 bis 6 beschriebenen Verfahrensweisen wurden wiederholt. Allerdings wurden in den Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung die folgenden Verfahrensweisen, zum Vergleich an Stelle der Grundierungsbehandlungen unter Verwendung von Silan-Haftvermittlern, angewandt. Das bedeutet, eine Grundierungsbehandlung wurde weggelassen oder es wurden Grundierungsbehandlungen mit unterschiedlichen Finishing-Mitteln wie weiter unten beschrieben durchgeführt. Außerdem war jedes Finishing-Mittel in der Regel kommerziell als Klebstoff verfügbar.
In der oben beschriebenen Tabelle ist das Vergleichsbeispiel 1 ein Fall, in welchem eine Probe ohne Oberflächenbehandlung des Blechs aus nicht rostendem Stahl hergestellt wurde. Die Vergleichsbeispiele 2, 3, 5 bis 8 entsprechen den Beispielen 1 bis 6. Obwohl das Vergleichsbeispiel 4 dem Beispiel 3 entspricht, wurde die Oberfläche des Blechs aus nicht rostendem Stahl zuerst abgewischt, um die Blechoberfläche mit einer wässrigen Lösung, die 5% Natriumhydroxid enthält, zu beschichten, getrocknet und mit KBS 17 oberflächenbehandelt.
Es wurden die Bewertungsresultate wie in Tabelle 2 beschrieben erhalten.
Tabelle 2
Anmerkung: h (Zeit) in der Spalte der Haftfestigkeit (Lichtbeständigkeit) bezeichnet die verstrichene Zeit bis zum Auftreten des Problems (Ablösen des Films).
Es versteht sich anhand der Bewertungsresultate in Tabelle 2, dass keine ausreichende Haftfestigkeit, die ausreichend ist, um den Anforderungen des Standards für Außenfilme von Kraftfahrzeugen hinsichtlich der Wasserbeständigkeit und der Lichtbeständigkeit zu genügen, erreicht werden konnte, wenn das filmbeschichtete Blech aus nicht rostendem Stahl ohne das Aufbringen eines Silan-Haftvermittlers auf eine Oberfläche des zu beschichtenden Blechs hergestellt wird.
Beispiel 7
Insgesamt 23 Typen von Proben wurden hergestellt, und es wurde die Haftfestigkeit (N/25 mm) jeder Probe gemessen.
Zunächst wurden zwei Typen von Blechen aus nicht rostendem Stahl (SUS 430BA und SUS 304BA, beide hergestellt von Nisshin Seikou Co.) mit einer Länge von 150 mm, einer Breite von 35 mm und einer Dicke von 0,5 mm hergestellt. Die Oberfläche jedes der Bleche wurde mit Methylethylketon (MEK) entfettet.
Jedes Blech wurde anschließend mit einem Wischtuch, das mit einer Ethanollösung imprägniert war, die 5% eines in den Beispielen 1 bis 6 verwendeten Silan-Haftvermittlers oder ein in den Vergleichsbeispielen 2 bis 8 verwendetes Finishing-Mittel enthielt, wie in Tabelle 3 gezeigt, abgewischt. Die Beschichtungsmenge jedes der Haftvermittler betrug etwa 0,02 bis 0,05 g/m² als Trockengewicht. Die Beschichtungsmenge jedes der Finishing-Mittel betrug etwa 2 bis 5 g/m² als Trockengewicht. Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurde eine solche Grundierungsbehandlung für die Proben 3, 14 und 21 weggelassen. Die Bleche aus nicht rostendem Stahl wurden in einen Ofen mit einer internen Luftzirkulation bei 200°C gegeben und 2 Minuten lang getrocknet.
Als die Grundierungsbehandlung mit einem Silan-Haftvermittler oder Finishing-Mittel beendet war, wurde einer der folgenden drei Typen von transparenten Verbundfilmen auf das Blech aus nicht rostendem Stahl laminiert. Die hierin verwendeten Verbundfilme weisen jeweils eine Zwei-Schicht-Struktur auf und die Schichtstrukturen sind wie unten beschrieben.
Verbundfilm 1:

Basis: transparenter Polyurethanfilm vom Zwei-Lösungs-Typ (60 μm dick)
Haftschicht: wärmeempfindlicher Polyurethan-Klebstoff (Handelsname von Desmocoll 530, hergestellt von Bayer, 25 μm dick)

Verbundfilm 2:

Basis: transparenter Polyurethanfilm vom Zwei-Lösungs-Typ (60 μm dick)
Haftschicht: wärmeempfindlicher Polyester-Klebstoff (Handelsname von Elitel UE 3500, hergestellt von Unitika Corporation, 25 μm dick)

Verbundfilm 3:

Basis: transparenter Polyurethanfilm vom Zwei-Lösungs-Typ (60 μm dick)
Haftschicht: transparenter druckempfindlicher Acryl-Klebstoff (Handelsname von SK Dyne 1502, hergestellt von Soken Kagaku K.K., 25 μm dick)

Verbundfilm 4:

Basis: transparenter Polyurethanfilm vom Zwei-Lösungs-Typ (schwarz, 60 μm dick)
Haftschicht: wärmeempfindlicher Polyurethan-Klebstoff (Handelsname von Desmocoll 530, hergestellt von Bayer, 25 μm dick).

Für einen Verbundfilm 3, bei welchem ein druckempfindlicher Klebstoff verwendet wurde, wurde der Film auf ein Substrat aus nicht rostendem Stahl laminiert, während der Film mit einer Spannvorrichtung gepresst wurde. Außerdem wurde für einen Verbundfilm 1 oder 2, bei welchem ein wärmeempfindlicher Klebstoff verwendet wurde, der Verbundfilm auf ein Blech aus nicht rostendem Stahl, das einer Grundierungsbehandlung unterzogen wurde und eine Temperatur von gar 200°C hatte, laminiert.
Messung der Haftfestigkeit
Die Haftfestigkeit der Probe (im Folgenden als "Probenexemplar" bezeichnet), die wie oben erläutert hergestellt wurde, wurde unter unterschiedlichen Bedingungen (Normalzustand, nach der Aufbringung von warmem Wasser und nach einem beschleunigten Witterungstest) gemessen. Die Methoden zum Messen der Haftfestigkeit unter den jeweiligen Bedingungen werden nachstehend beschrieben.
1. Normalzustand
In dem Test wird die Haftfestigkeit eines Probenexemplars als eine Ablösefestigkeit (N/25 mm), die durch einen 180°-Ablösetest des Probenexemplars erhalten wurde, 48 Stunden nach der Herstellung des Probenexemplars gemessen. Gemäß JIS Z 6800 wird nach der Anbringung des Testexemplars an einer 180°-Ablösetestmaschine ein Teil des Verbundfilms von 25 mm Breite durch Abschneiden entfernt und es wird die Belastung zu dem Zeitpunkt gemessen, da ein Ende des Teststücks in der 180°-Richtung abgelöst wird. Es wurden die in Tabelle 3 beschriebenen Messresultate erhalten.
Die in Tabelle 3 beschriebenen Zahlenwerte und Abkürzungen werden nachstehend erläutert.

Zahlenwert:: Ablösefestigkeit (N/25 mm)
F:: Anheben des Verbundfilms während des Ablösetests
C:: Abschneiden des Verbundfilms während des Ablösetests (die Ablösefestigkeit wird ebenfalls aufgezeichnet)
NP:: Kein Ablösen des Verbundfilms während des Ablösetests (die Haftfestigkeit ist sehr hoch)

2. Nach der Aufbringung von warmem Wasser
In dem Test wird bewertet, wie sich die Haftfestigkeit eines Probenexemplars verändert, wenn warmes Wasser aufgebracht wird, d. h. die Wasserbeständigkeit der Haftfestigkeit wird bewertet. Das Probenexemplar wird in warmes Wasser bei 40°C 240 Stunden lang eingetaucht, aus dem Warmwasserbad entnommen und 1 Stunde stehen gelassen. Die Ablösefestigkeit (N/25 mm) des Probenexemplars wird danach als die Haftfestigkeit durch einen 180°-Ablösetest gemessen. Die Methode und die Bedingung der Messung sind die gleichen wie weiter oben erläutert. Es wurden die Messresultate wie in Tabelle 3 beschrieben erhalten.
3. Nach dem beschleunigten Witterungstest
In dem Test wird bewertet, wie sich die Haftfestigkeit eines Probenexemplars verändert, wenn das Probenexemplar mit Außenlicht bestrahlt wird, d. h. die Lichtbeständigkeit (Witterungsbeständigkeit) der Haftfestigkeit wird bewertet. Das Probenexemplar wird an einer Testmaschine für den beschleunigten Witterungstest (Sonnenschein-Kohlenstoff-Verwitterungsmesser) angebracht, einer starken Lichtstrahlung 2.000 Stunden lang ausgesetzt und aus der Testmaschine entnommen. Das Probenexemplar wird 1 Stunde stehen gelassen und die Ablösefestigkeit (N/25 mm) wird als die Haftfestigkeit durch einen 180°-Ablösetest gemessen. Die Methode und die Bedingung der Messung sind die Gleichen wie weiter oben erläutert. Die so erhaltenen Messresultate sind in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Anmerkung:

res*

= Beständigkeit

Es versteht sich anhand der in Tabelle 3 beschriebenen Messresultate, dass eine wirksame Haftfestigkeit nur erzielt werden konnte, wenn ein Silan-Haftvermittler auf eine Oberfläche des Blechs aus nicht rostendem Stahl, das mit einem Film beschichtet werden soll, aufgebracht wurde. Weiterhin konnte eine wirksame Haftfestigkeit erzielt werden, wenn das Blech aus nicht rostendem Stahl verändert wurde oder eine Haftschicht des Films verändert wurde.
Beispiel 8
In dem vorliegenden Beispiel wurde bewertet, wie sich die Haftfestigkeit (N/25) einer Probe verändert, wenn die Beschichtungsmenge eines Silan-Haftvermittlers verändert wird.
Das Probenexemplar 4 (Aminosilan-Haftvermittler AP-133 wird verwendet) und das Probenexemplar 6 (Aminopropyltriethoxysilan A-1100 wird verwendet) in Beispiel 7 wurden verwendet und die in Beispiel 7 beschriebenen Verfahrensweisen wurden wiederholt. Die Beschichtungsmengen von AP-133 oder A-1100 wurden danach zu 10, 1, 0,1, 0,01, 0,001 oder 0,0001 g/m² wie in Tabelle 4 beschrieben verändert. Es wurden die in Tabelle 4 beschriebenen Messresultate erzielt.
Tabelle 4
Anmerkung:

res*

= Beständigkeit

Anhand der Messresultate in Tabelle 4 versteht sich, dass die Beschichtungsmenge des Silan-Haftvermittlers im Bereich von 1 bis 1.000 mg/m², vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 mg/m² wirksam ist.

Claims

Mit Harz beschichteter Gegenstand aus nicht rostendem Stahl, umfassend ein Substrat aus nicht rostendem Stahl und einen transparenten Harzfilm, mit welchem mindestens eine Fläche des Substrats beschichtet ist, wobei der transparente Harzfilm eine transparente Polyurethanbasis und eine transparente, wärmeempfindliche Haftschicht, gebildet auf der transparenten Polyurethanbasis auf der Seite des Substrats aus nicht rostendem Stahl, umfasst und der transparente Harzfilm mit dem Substrat aus nicht rostendem Stahl durch einen Silan-Haftvermittler verbunden ist.
Mit Harz beschichteter Gegenstand aus nicht rostendem Stahl nach Anspruch 1, wobei eine Fläche des Substrats aus nicht rostendem Stahl mit dem Silan-Haftvermittler in einer Beschichtungsmenge von 1 mg/m² bis 1 000 mg/m² beschichtet ist.
Mit Harz beschichteter Gegenstand aus nicht rostendem Stahl nach Anspruch 1, wobei die Haftfestigkeit des transparenten Harzfilms mit dem Substrat aus nicht rostendem Stahl mindestens 14 N/25 mm bezüglich der Ablösefestigkeit beträgt.
Mit Harz beschichteter Gegenstand aus nicht rostendem Stahl nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der transparente, wärmeempfindliche Klebstoff einen Polyurethan-Klebstoff, einen Polyester-Klebstoff, einen olefinischen Klebstoff, einen Acryl-Klebstoff oder einen Vinylchlorid-Klebstoff umfasst.
Mit Harz beschichteter Gegenstand aus nicht rostendem Stahl nach Anspruch 1, wobei der mit Harz beschichtete Gegenstand aus nicht rostendem Stahl auf ein Außenteil eines Kraftfahrzeuges aufgebracht wird.
Mit Harz beschichteter Gegenstand nach Anspruch 1 bis 4, wobei der Silan-Haftvermittler die allgemeine Formel Y~SiX₃ besitzt, worin X eine hydrolysierbare Gruppe ist und Y gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Aminogruppe, einer Mercaptogruppe, einer Epoxygruppe, einer Vinylgruppe, einer Acrylgruppe oder einer Methacrylgruppe.
Verfahren zur Bildung eines mit Harz beschichteten Gegenstands aus nicht rostendem Stahl, umfassend das Anbringen eines transparenten Harzfilms, umfassend eine transparente Polyurethanbasis und eine transparente, wärmeempfindliche Haftschicht, an einem Substrat aus nicht rostendem Stahl, wobei der transparente Harzfilm mit einer Fläche des Substrats aus nicht rostendem Stahl durch einen Silan-Haftvermittler verbunden wird.