DE69821116T2

DE69821116T2 - Lackfolienverbund mit einer maskenfolie

Info

Publication number: DE69821116T2
Application number: DE1998621116
Authority: DE
Inventors: T. Charles SCULLIN; V. Donald FLATT; E. Frederick DUHME
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1998-08-13
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2018-08-14
Also published as: KR20010023011A; EP1005419A1; ES2214723T3; CN1267256A; JP2001514984A; EP1005419B1; US5968657A; JP4602544B2; WO1999008870A1; DE69821116D1; CN1091411C; KR100589472B1; US6083335A; CA2300264A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Oberflächenfilme, die einem Substrat ein dekoratives Merkmal verleihen, insbesondere auf Lackfilme zur Verwendung bei der Oberflächenbehandlung von Objekten, wie Autoteilen, und insbesondere auf ein thermoformbares Lackfilmgefüge, das einen Maskierfilm umfasst, der ablösbar an einem Lackfilm haftet und bei dem die Oberflächenbeschaffenheit des Lackfilms während des Thermoformens, insbesondere der Glanz und der DOI-Wert des Lackfilms, im Wesentlichen erhalten bleibt.
Hintergrund der Erfindung
Häufig ist eines der wichtigsten Merkmale eines Produkts sein Erscheinungsbild. Autohersteller sind insbesondere mit dem Erscheinungsbild der Autos, die sie herstellen, beschäftigt. Komponenten wie zum Beispiel Autokarosseriebleche, Verkleidungskomponenten, Seitenspiegelgehäuse und ähnliche Autoteile werden traditionell sprühlackiert, um ein gewünschtes Erscheinungsbild (d. h. Farbe und Oberflächenbeschaffenheit) zu erhalten. Vor kurzem wurde das Sprühlackieren bestimmter Autoaußenteile durch einen vorgefertigten mehrschichtigen Lackfilm ersetzt. Zusätzlich zu anderen Vorteilen vermeiden solche Lackfilme die Umweltprobleme, die mit verdampfenden Lacklösungsmitteln verbunden sind, und benötigen keine zusätzlichen Lackieranlagen und die dazugehörigen Geräte, Öfen, Schlammentsorgungs- und Emissionskontrollsysteme. Die Verwendung von Lackfilmen des Standes der Technik brachte jedoch gemischte Ergebnisse, insbesondere in Bezug auf die Farbe und die Oberflächenbeschaffenheit.
Solche Lackfilme umfassen typischerweise eine Dekorschicht mit der gewünschten Lackbeschaffenheit und werden häufig vorgeformt, wie durch Thermoformen (d. h. Formen des Films, während er in einem erhitzten Zustand ist). Dann wird der vorgeformte Lackfilm auf die gewünschte(n) Oberfläche(n) des Teils geheftet. Wenn es sich um ein Kunststoffformteil handelt, werden Lackfilme angeheftet, indem sie durch Insert-Molding mit dem Teil verbunden werden. Die Dekorschicht einiger Lackfilme wird durch Gießen auf eine Trägerschicht gebildet. Die Oberfläche der Trägerschicht, auf die die Dekoschicht gegossen wird, ist so geformt, dass auf der Dekoschicht die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit entsteht. Außerdem wird gelehrt, die Trägerschicht auf dem Lackfilm zu belassen, nachdem der Lackfilm hergestellt wurde, um den Lackfilm während des Transports und der Handhabung und während des anschließenden Aufbringens des Films auf das Teil (z. B. Thermoformen des Lackfilms in einen vorgeformten Zustand zum Verbinden mit dem Teil) zu schützen.
Autohersteller fordern oft, dass die lackierten Oberflächen auf ihren Autos einen sehr hohen Glanz und DOI-Wert (d. h. distinctness of image oder Spiegelglanz) aufweisen, insbesondere bei Metallic-lackierten Oberflächen. Das Gießen der Dekoschicht auf eine Trägerschicht mit einer hochglänzenden Oberfläche führte zu Lackfilmen mit einem hohen Glanz und DOI-Wert. Die Thermoformbarkeit einiger Trägerschichten des Standes der Technik ist jedoch sehr eingeschränkt, wodurch die Verwendungen der Lackfilme auf flache oder leichtkonturierte Teile beschränkt sind. Man findet auch Lackfilme mit Trägerschichten, die eine verbesserte Thermoformbarkeit aufweisen, wie die im US-Patent Nr. 5,215,826 (Shimanski et al.) beschriebenen. Die Thermoformbarkeit dieser Trägerschichten ist jedoch immer noch zu stark eingeschränkt. Außerdem wird selbst mit Trägerschichten des Standes der Technik, die eine ausreichende Thermoformbarkeit für eine bestimmte Verwendung aufweisen, zu oft eine erhebliche Reduktion im Glanz und DOI-Wert des Lackfilms beobachtet, nachdem der Lackfilm und die Trägerschicht thermogeformt wurden.
EP-A-0 768 354 offenbart eine Folie zum Schützen eines Lackfilms eines Autos während des Transports. Die Folie besteht aus einem olefinischen Polymer.
WO-A-94/03337 offenbart ein Lackfilmgefüge mit einer Schutzschicht, die aus einer mit einem Polyurethankleber beschichteten Polyethylenterephthalat-(PET)-Folie bestehen kann.
Daher besteht ein Bedürfnis nach einer besseren Methode, um einen Lackfilm während des Transports und der Handhabung und während des anschließenden Aufbringens des Films auf das Teil (z. B. Thermoformen des Lackfilms in einen vorgeformten Zustand zum Verbinden mit dem Teil) zu schützen, wobei die Oberflächenbeschaffenheit des Lackfilms, insbesondere der Glanz und der DOI-Wert, im Wesentlichen erhalten bleibt.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Diesem Bedürfnis wird durch Bereitstellen eines Maskierfilms, der sich ablösbar mit einem Lackfilm verbinden lässt, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung entsprochen, um den Lackfilm während des Transports und der Handhabung und während des anschließenden Formens und Verarbeitens (z. B. Thermoformen und/oder Insert-Molding) des Lackfilms auf einem Artikel oder Teil besser zu schützen, während die Oberflächenbeschaffenheit des Lackfilms, insbesondere der Glanz und der DOI-Wert (d. h. distinctness of image oder Spiegelglanz), im Wesentlichen erhalten bleibt.
Der hier verwendete Ausdruck "Lackfilm" umfasst einen mehrschichtigen thermoplastischen Film, der für den Oberflächenschutz und die Dekoration eines darunterliegenden Objekts sorgt, ausreichend flexibel ist, um sich bei Verarbeitungstemperaturen an die Konturen des darunterliegenden Objekts anzupassen, und eine Farbschicht hat, die überall Färbemittel aufweist, wobei eine oder mehrere der folgenden Schichten daran haften können: eine Klarlackschicht (auf der Oberfläche wegen des Erscheinungsbilds und zum Schutz), eine Verstärkungsschicht (unter der Farbschicht wegen der Festigkeit) und eine Klebeschicht (auf der Unterseite, wenn sie zur sicheren Verbindung mit dem darunterliegenden Objekt benötigt wird) sowie eine Schutzschicht (auf der äußeren Oberflächenschicht und davon ablösbar). Außerdem bezieht sich der hier verwendete Ausdruck "hoher Glanz" auf einen Glanz von wenigstens etwa 60 bei 20°, und ein "hoher DOI-Wert" bezieht sich auf ein DOI von wenigstens etwa 60.
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Lackfilmgefüge bereitgestellt, das einen thermoformbaren Lackfilm mit einem hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einem DOI-Wert von wenigstens 60 umfasst. Es kann wünschenswert sein, dass der Lackfilm auch formbar ist, zum Beispiel durch Insert-Molding. Es ist wünschenswert, dass der Lackfilm mit hoher Detailgenauigkeit thermoformbar ist (d. h. tief thermoformbar ist, um sich an stark konturierte Oberflächen anzupassen). Der Lackfilm umfasst eine Farblackschicht. Es ist wünschenswert, dass der Lackfilm auch eine Klarlackschicht umfasst, die die Farblackschicht bedeckt. Die Klarlackschicht und die Farblackschicht können mit jeder geeigneten Methode gebildet und miteinander verbunden werden. Zum Beispiel können sie jeweils durch Extrudieren gebildet oder gegossen werden. Sie können getrennt gebildet und laminiert oder in anderer Weise miteinander verbunden werden, oder sie können aufeinander aufgetragen werden (z. B. aufeinander extrudiert, gegossen oder gesprüht werden). Ein thermoformbarer Maskierfilm, der eine Urethanschicht (z. B. eine gegossene oder extrudierte Urethanschicht) umfasst, wird auf den Lackfilm laminiert oder in anderer Weise damit verbunden, so dass ein maskierter Lackfilm entsteht. Die Oberfläche der Urethanschicht hat einen hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20°, bevor er mit dem Lackfilm verbunden wird. Die Urethanschicht umfasst ein Urethan-Latexdispersionsmaterial. Die Urethanschicht braucht nicht nur ein Urethan zu umfassen. Der Maskierfilm ist mit dem Lackfilm thermoformbar, so dass ein thermoformbarer maskierter Lackfilm entsteht. Nachdem der maskierte Lackfilm thermogeformt wurde, lässt sich der Maskierfilm immer noch leicht von dem Lackfilm ablösen. Es ist wünschenswert, dass der Maskierfilm auch mit dem Lackfilm formbar ist, so dass ein formbarer maskierter Lackfilm entsteht. Nachdem der maskierte Lackfilm geformt wurde, lässt sich der maskierte Film leicht von dem geformten Lackfilm ablösen. Bei einem Lackfilm mit einem Klarlack ist es wünschenswert, dass die Urethanschicht des Maskierfilms mit der Klarlackschicht verbunden wird. Die Urethanschicht ist maßgeblich geeignet, dass der hohe Glanz von wenigstens 60 bei 20° und der hohe DOI-Wert von wenigstens 60 des Lackfilms, insbesondere eines Lackfilms mit einer Klarlackschicht, wenigstens im Wesentlichen erhalten bleiben, nachdem der maskierte Lackfilm thermogeformt und/oder geformt wurde und der Maskierfilm von dem Lackfilm abgelöst wurde.
Es kann wünschenswert sein, dass der Lackfilm eine Träger- oder Verstärkungsschicht umfasst, die adhäsiv oder in anderer Weise mit der Rückseite der Farblackschicht verbunden ist, um eine strukturelle Stütze für den Lackfilm zu erhalten. Es ist wünschenswert, dass diese Trägerschicht mit einem Substrat (z. B. einer geformten Kunststoffschale), das einen Teil oder die Gesamtheit eines Artikels oder Teils bildet, verbunden werden kann (z. B. durch Formpressen).
Es ist vermutlich wünschenswert, dass der Maskierfilm maßgeblich geeignet ist, während des Thermoformens und/oder Formens des maskierten Lackfilms im Wesentlichen in demselben Maße wie der Lackfilm gestreckt (d. h. gedehnt) zu werden. Es ist auch vermutlich wünschenswert, dass der Maskierfilm des gedehnten maskierten Lackfilms ein Gedächtnis hat (d. h. einen Grad der Erholung von dem Ausmaß der Dehnung), das im Wesentlichen dasselbe oder ähnlich ist wie das des Lackfilms, wenn der maskierte Lackfilm nach dem Erhitzen (z. B. Thermoformen und/oder Formpressen) abgekühlt wird. Es kann weiterhin wünschenswert sein, dass der Maskierfilm bei der Temperatur des Thermoformens und/oder Formens wenigstens genauso stark oder stärker als der Lackfilmteil des maskierten Lackfilms ist, ohne einen wesentlichen Grad der Erholung beim Abkühlen nach dem Erhitzen aufzuweisen.
Es ist wünschenswert, dass der Maskierfilm während der Handhabung vor und während der Verarbeitung (z. B. Thermoformen und/oder Formen) des maskierten Lackfilms ausreichend mit dem Lackfilm verbunden ist, um ohne wesentliche Abtrennung daran haften zu bleiben, während er sich nach einer solchen Verarbeitung immer noch leicht von dem Lackfilm ablösen lässt.
Der Lackfilm kann eine Farblackschicht umfassen, die Metallic-Flocken enthält. Der offenbarte Maskierfilm ist insbesondere wünschenswert, um den hohen Glanz und DOI-Wert eines Lackfilms, der eine solche Farblackschicht umfasst, aufrechtzuerhalten. Lackfilme mit einer Farblackschicht, die Metallic-Flocken enthält, scheinen stärker anfällig zu sein, ihren Glanz und DOI-Wert zu verlieren, wenn sie thermogeformt werden. Der Lackfilm und der Maskierfilm können zusammen oder getrennt geformt werden. Es kann wünschenswert sein, dass der Lackfilm und der Maskierfilm getrennt geformt werden, dass der Lackfilm auf einer Seite einen hohen Glanz und DOI-Wert hat, dass der Maskierfilm auf einer Seite einen hohen Glanz hat und dass der Lackfilm und der Maskierfilm miteinander laminiert werden, wobei die oberflächenbehandelten Seiten sich jeweils gegenüberliegen und miteinander in Kontakt sind.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um ein Lackfilmgefüge herzustellen. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bereitstellens eines Lackfilms mit einem hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einem hohen DOI-Wert von wenigstens 60, des Bereitstellens eines Maskierfilms und des Verklebens des Maskierfilms mit dem Lackfilm, so dass ein maskierter Lackfilm entsteht, der thermoformbar und/oder formpressbar ist, wobei sich der Maskierfilm leicht von dem Lackfilm ablösen lässt. Die Oberfläche des Maskierfilms wird von einer Urethanschicht gebildet, die ein Urethan-Latexdispersionsmaterial umfasst. Die Urethanschicht ist maßgeblich geeignet, so dass der Lackfilm seinen ursprünglichen hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und DOI-Wert von wenigstens 60 wenigstens im Wesentlichen beibehält, nachdem der maskierte Lackfilm thermogeformt und/oder formgepresst wurde und der Maskierfilm abgelöst wurde. Das vorliegende Verfahren kann den Schritt des getrennten Bildens des Lackfilms und des Maskierfilms vor dem Schritt des Verbindens umfassen.
Es ist wünschenswert, dass bei dem Schritt des Formens eine glänzende Oberfläche auf dem Lackfilm und auf dem Maskierfilm entsteht und dass der Schritt des Verbindens das Laminieren der glänzenden Oberfläche des Lackfilms und der glänzenden Oberfläche des Maskierfilms unter Bildung des maskierten Lackfilms umfasst. Der Schritt des getrennten Formens kann den Schritt des Formens des Lackfilms umfassen, zum Beispiel durch Wasser- oder Lösungsmittelgießen des Lackfilms auf eine Hochglanzoberfläche eines Substrats (z. B. einer Schutzschicht), so dass eine glänzende Oberfläche auf dem Lackfilm entsteht, die einen hohen Glanz und DOI-Wert aufweist. Der Schritt des getrennten Formens kann auch den Schritt des Bildens des Maskierfilms umfassen, zum Beispiel durch Flüssigkeitsgießen (d. h. Wasser- oder Lösungsmittelgießen) der Urethanschicht auf eine Hochglanzoberfläche eines anderen Substrats (z. B. einer Schutzschicht oder des Lackfilms), so dass eine glänzende Oberfläche auf der Urethanschicht entsteht, die einen hohen Glanz aufweist. Wenn das zum Gießen der Urethanschicht verwendete Substrat nicht der Lackfilm ist, wird vor dem Schritt des Verbindens der Lackfilm von dem einen Substrat abgelöst, und die Urethanschicht wird von dem anderen Substrat abgelöst. Der Schritt des Verbindens umfasst das Laminieren der glänzenden Oberfläche des Lackfilms und der glänzenden Oberfläche der Urethanschicht unter Bildung des maskierten Lackfilms. Wenn der bereitgestellte Lackfilm eine Klarlackschicht umfasst, umfasst der Schritt des Formens des Lackfilms die Bildung eines Klarlacks auf der Oberfläche des Substrats, so dass eine glänzende Oberfläche auf dem Klarlack entsteht, die einen Glanz aufweist, der dem Lackfilm einen hohen Glanz und DOI-Wert verleiht.
Das vorliegende Verfahren kann die Schritte des Thermoformens des maskierten Lackfilms zu einer gewünschten Form und des Ablösens des Maskierfilms von dem Lackfilm umfassen. Das vorliegende Verfahren kann auch die Schritte des Thermoformens des maskierten Lackfilms zu einer gewünschten Form, des Verbindens des maskierten Lackfilms mit einem Substrat und des Ablösens des Maskierfilms von dem Lackfilm umfassen. Außerdem kann das vorliegende Verfahren auch die Schritte des Thermoformens des maskierten Lackfilms zu einer gewünschten Form, des Formens des maskierten Lackfilms zu einem Kunststoffformteil durch Insert-Molding und des Ablösens des Maskierfilms von dem Lackfilm umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsansicht eines Lackfilmgefüges gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Querschnittsansicht eines Maskierfilms gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf eine Schutzschicht montiert ist;
3 ist eine Querschnittsansicht eines Lackfilms gemäß der vorliegenden Erfindung, der auf eine Schutzschicht montiert ist;
4 ist ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zum Laminieren eines Lackfilms und eines Maskierfilms unter Bildung eines maskierten Lackfilms;
die 5A–F sind Querschnittsansichten eines Thermoforming-Positivwerkzeugs und einer Schicht eines maskierten Lackfilms gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stadien eines Thermoformingverfahrens;
die 6A–E sind Querschnittsansichten eines Insert-Molding-Werkzeugs und einer vorgeformten Schicht eines maskierten Lackfilms oder eines Lackfilms gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stadien eines Insert-Molding-Verfahrens;
6F ist eine Querschnittsansicht eines thermogeformten und durch Insert-Molding geformten Lackfilmgefüges gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem halbkugelförmigen Teil;
die 7A–G sind Querschnittsansichten eines Insert-Molding-Werkzeugs und einer Schicht eines maskierten Lackfilms gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stadien eines Insert-Molding-Verfahrens, wobei der maskierte Lackfilm geformt wird, während er dem Insert-Molding unterzogen wird; und
die 8A–F sind Querschnittsansichten eines Thermoforming-Negativwerkzeugs und einer Schicht eines maskierten Lackfilms gemäß der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Stadien eines Thermoformingverfahrens.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Wir beziehen uns auf die 1 bis 3. Ein Lackfilmgefüge 20 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen thermoformbaren Lackfilm 22 und einen Maskierfilm 24. Der Lackfilm hat eine obere Oberfläche 26 mit einem hohen Glanz und DOI-Wert (d. h. distinctness of image). Es ist notwendig, dass die Oberfläche 26 einen Glanz von wenigstens etwa 60 bei 20° und einen DOI-Wert von wenigstens etwa 60 hat. Der Maskierfilm 24 umfasst eine Urethanschicht 28 mit einer hochglänzenden Oberfläche 30. Die hochglänzende Oberfläche 30 der Urethanschicht 28 ist mit der Oberfläche 26 mit dem hohen Glanz und hohen DOI-Wert des Lackfilms 22 verbunden und leicht davon ablösbar, so dass ein thermoformbarer maskierter Lackfilm 32 entsteht. Es ist wünschenswert, dass die Oberfläche 30 des Maskierfilms 24 einen Glanz von wenigstens etwa 60 bei 20° hat.
Wir beziehen uns nun auf 2. Es kann wünschenswert sein, dass der Maskierfilm 24 eine Verstärkungsschicht 34 umfasst, die mit der Rückseite der Urethanschicht 28 (d. h. mit der Seite, die der Oberfläche 30 gegenüberliegt) verbunden ist, um es zu erleichtern, wenn es daran geht, die Maskierschicht 24 von dem Lackfilm 22 abzulösen. Ohne die Verstärkungsschicht 34 kann die Urethanschicht 28 die Tendenz haben, zu zerreißen und in Stücken von dem thermogeformten und/oder geformten Lackfilm 22 abgezogen zu werden. Mit der Verstärkungsschicht 34 ist es wahrscheinlicher, dass der Maskierfilm 24 in einem Stück abgelöst wird. Befriedigende Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Urethandispersion erhalten, die auf eine hochglänzende Oberfläche 36 einer Schutzschicht oder eines Trägers 38 gegossen wird. Beispiele für befriedigende gießfähige Urethangemische zusammen mit ihren Zusammensetzungen sind weiter unten im Einzelnen beschrieben. Es ist wünschenswert, dass die Oberfläche 36 der Schutzschicht 38 den höchstmöglichen Glanz hat, um die Oberfläche 30 der Urethanschicht 28 mit einem solchen hohen Glanz zu versehen. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, dass die Urethanschicht 28 eine Dicke innerhalb des Bereichs von etwa 15,2 μm (6 mil) bis etwa 40,6 μm (1,6 mil) hat. Um die Wahrscheinlichkeit von Blasen zu reduzieren, hat es sich als besonders wünschenswert erwiesen, dass die Dicke der Urethanschicht 28 den Wert 30,5 μm (1,2 mil) nicht überschreitet.
Befriedigende Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Polyestermaterials erhalten, um eine Schutzschicht 38 für die unten beschriebene beispielhafte Urethanschicht 28 herzustellen. Eine annehmbare Polyesterschutzschicht 38 wird mit einer hochglänzenden Oberfläche gebildet, zum Beispiel durch Gießen auf eine Chromwalze, und mit einer biaxialen Orientierung, so dass sie eine hohe Zugfestigkeit aufweist. Die Schutzschicht 38 lässt sich auch leicht von der Urethanschicht 28 ablösen, so dass die Trennung der Oberflächen 30 und 36 keine wesentliche Verschlechterung des Glanzes verursacht, den die Urethanoberfläche 30 aufweist.
Es ist wünschenswert, dass die Urethanschicht 28 des Maskierfilms 24 keine Vernetzung aufweist (d. h. ein reiner Thermoplast ist). Dennoch kann ein gewisser Grad der Vernetzung in der Urethanschicht 28 akzeptabel sein, solange der Maskierfilm 24 noch in der Lage ist, sich während des Thermoformens und/oder Formpressens des maskierten Lackfilms 32 mit dem Lackfilm 22 zusammen auszudehnen. Ein Beispiel für ein gegossenes Urethanmaterial für die Schicht 28, das keine Vernetzung aufweist, umfasst ein Urethanharz in Form einer Latexdispersion, die von ICI Resins US in Wilmington, MA, unter der Bezeichnung NeoRez R 9679 hergestellt wird. Die Urethanlatexdispersion wird mit einem üblichen Lösungsmittel gemischt, wie zum Beispiel Dibutylacetat und/oder Butylcarbitol. Dieses beispielhafte Urethanmaterial umfasst auch ein Tensid, das von Union Carbide in Danbury, Connecticut, unter der Bezeichnung Triton GR-7M hergestellt wird, so dass eine gleichmäßigere Benetzung erhalten werden kann; zwei flüssige Silikone, die von BYK Chemie USA in Wallingford, Connecticut, unter den Bezeichnungen BYK 301 und BYK 307 hergestellt werden, um die Haftung zwischen dem Maskierfilm 24 und dem Lackfilm 22 zu reduzieren (d. h. um die Ablösbarkeit des Maskierfilms 24 zu verbessern); und ein Inspektionsadditiv, das von der Clariant Corporation in Charlotte, North Carolina, unter der Bezeichnung Leucophor B-302 hergestellt wird und das unter Schwarzlicht weiß wird, um die Anwesenheit des Maskierfilms 24 zu bestätigen.
Eine erste beispielhafte Urethanschicht 28 wurde gebildet, indem man 3000 Gramm des Urethanharzes NeoRez R 9676 mit 6,0 Gramm des Tensids Triton GR-7M und 3,0 Gramm des UV-Farbstoffs Leucophor B302 vormischte. Dann wurden 9,0 Gramm des flüssigen Silikons BYK 301 und 3,0 Gramm des flüssigen Silikons BYK 307 in 210 Gramm des Lösungsmittel Dibutylacetat eingemischt.
Dann wurde das Urethanschichtmaterial gebildet, indem man das Gemisch aus flüssigem Silikon und Lösungsmittel langsam zu der Harzvormischung gab, wobei man einen hochscherenden Mischer verwendete. Nachdem alle Materialien hinzugefügt worden waren, wurde der Mischer etwa 10 Minuten lang laufen gelassen. Die Zusammensetzung wurde etwa 24 Stunden lang bedeckt gelassen, damit sie entlüften konnte. Ein 0,06 mm dicker hochglänzender glatter Polyesterfolienträger wurde durch einen Rakelbeschichter gefädelt, und das Urethanschicht material wurde bis zu einer Nassbeschichtungsdicke von 0,15 mm auf die hochglänzende Oberfläche des Polyesterträgers gerakelt. Diese feuchte Beschichtung wurde dann in einem Ofen 2 Minuten bei 66°C, 2 Minuten bei 93°C und 1 Minute bei 149°C getrocknet. Die resultierende Urethanschicht 28 hatte eine nominelle Dicke von 0,03 mm. Die Urethanschicht 28 kann allein als Maskierfilm 24 verwendet werden, oder sie kann durch eine oder mehrere andere Schichten verstärkt werden.
Eine zweite beispielhafte Urethanschicht 28 wurde nach dem obigen Verfahren für die erste beispielhafte Schicht 28 gebildet, aber mit 2790,0 Gramm NeoRez R 9679, 6,0 Gramm Triton GR-7M, 9,0 Gramm BYK 301, 3,0 Gramm BYK 307, 3,0 Gramm Leucophor B-302 und 189,0 Gramm des Lösungsmittels Butylcarbitol. Wenn man die verschiedenen Komponenten eines dieser Urethanmaterialchargen miteinander mischt, sollten das Dibutylacetat und das Butylcarbitol jeweils sehr langsam zugeführt werden, um zu verhindern, dass das Gemisch einen Koaleszenzschock erfährt.
Ein weiteres Beispiel für ein Urethanmaterial, das zum Flüssiggießen zur Schicht 28 geeignet ist, umfasst das oben beschriebene Urethanharz NeoRez R 9679 und einen geeigneten Vernetzen, wie zum Beispiel das Vernetzungsmittel, das von ICI Resins US unter der Bezeichnung NeoCryl CX-100 hergestellt wird. Dieses beispielhafte Urethanmaterial umfasst auch das oben beschriebene Tensid Triton GR-7M und das übliche Lösungsmittel Butylcarbitol, das zum Beispiel von der Union Carbide Corporation hergestellt wird. Falls gewünscht, kann das Inspektionsadditiv Leucophor B-302 zu dieser vernetzbaren Urethanmaterialcharge gegeben werden.
Eine dritte beispielhafte Urethanschicht 28, die eine gewisse Vernetzung aufweist, kann gebildet werden, indem man 90,79 Gew.-% des Urethanharzes NeoRez R 9676 mit 0,18 Gew.-% des Tensids GR-7M vormischt. Als nächstes wurden 9,03 Gew.-% des Lösungsmittels Butylcarbitol langsam zu der Urethanharzvormischung gegeben, wobei man einen hochscherenden Mischer verwendete. Nachdem alle Materialien hinzugefügt worden waren, wurde der Mischer eine Zeit lang weiter laufen gelassen. Unmittelbar bevor die Urethanschicht gebildet werden soll, werden 1,20 Gew.-% des Vernetzungsmittels NeoCryl CX-100 eingemischt. Diese Zusammensetzung wird während einer geeigneten Zeitspanne bedeckt gelassen, damit sie entlüften kann. Ein hochglänzender glatter Polyesterfolienträger wird durch einen Rakelbeschichter gefädelt, und das Urethanschichtmaterial wird bis zu einer geeigneten Nassbeschichtungsdicke, so dass man die gewünschte Trockenschichtdicke erhält, auf die hochglänzende Oberfläche des Polyesterträgers gerakelt. Diese feuchte Beschichtung wird dann in einem Ofen getrocknet.
Vermutlich kann die Urethanschicht 28 durch Flüssiggießen (d. h. Wasser- oder Lösungsmittelgießen) oder durch Extrusion (z. B. Blasfolienextrusion) gebildet werden. Die extrudierte Schicht 28 würde mit dem Lackfilm verbunden (z. B. laminiert) werden. Vermutlich kann eine solche gegossene oder extrudierte Urethanschicht 28 aus einem einzigen Urethanharz, einem Urethancopolymer oder einer Polymerlegierung eines Urethans hergestellt werden.
Ein Beispiel für ein polymeres Material, das zur Bildung der wahlfreien Verstärkungsschicht 34 geeignet ist, umfasst eine lösungsmittelgegossene Polyvinylchlorid-(PVC)-Dispersion, die das PCV-Harzpulver enthält, das von der Geon Corporation in Avon, Ohio, unter der Bezeichnung Geon 178 hergestellt wird; den polymeren Weichmacher, der von der Velsicol Corporation in Chattanooga, Tennessee, unter der Bezeichnung Admex 770 hergestellt wird; der Wärmestabilisator, der von Witco in Greenwich, Connecticut, unter der Bezeichnung Nuostab V-1923 hergestellt wird; und die üblichen Lösungsmittel Lösungsbenzin, Diisobutylketon und Xylol.
Eine beispielhafte Verstärkungsschicht 34 kann gebildet werden, indem man ein Lösungsmittelgemisch aus einem Gemisch von 4,04 Gramm Lösungsbenzin, 7,63 Gramm Diisobutylketon und 10,78 Gramm Xylol herstellt. Dann werden 18,72 Gramm des polymeren Weichmachers Admex 770 und 2,67 Gramm des Wärmestabilisators Nuostab V-9123 zu dem Lösungsmittel gegeben. Dann wurden 56,16 Gramm des PVC-Harzes Geon 178 langsam zu dem Lösungsmittelgemisch gegeben, wobei man einen hochscherenden Mischer verwendete, um das Harz zu dispergieren, und dann wurde eine Stunde lang gemischt, wobei eine gleichmäßige Zusammensetzung für die Verstärkungsschicht 34 entstand. Dann wird die Verstärkungsschichtzusammensetzung bis zu einer Nassbeschichtungsdicke von 0,076 mm direkt auf die Urethanschicht 28, die sich auf dem Polyesterträger 38 befindet, gerakelt. Der Nassmaskierfilm 24 wird in einem Ofen 1 Minute bei 66°C, 1 Minute bei 93°C, 1 Minute bei 149°C und 1 Minute bei 204°C getrocknet. Die resultierende Verstärkungsschicht 34 hat eine Dicke von etwa 0,038 mm, und der resultierende Maskierfilm hat eine Dicke von 0,068 mm.
Wir beziehen uns nun auf 3. Eine Ausführungsform des Lackfilms 22 umfasst eine Klarlackschicht 40, die mit einer Farblackschicht 42 verbunden ist. Die Klarlackschicht 40 und die Farblackschicht 42 können in jeder geeigneten Weise gebildet und miteinander verbunden werden. Zum Beispiel können sie jeweils durch Extrudieren gebildet oder gegossen werden. Sie können getrennt gebildet und laminiert oder in anderer Weise miteinander verbunden werden, oder sie können aufeinander aufgetragen werden (z. B. aufeinander extrudiert, gegossen oder gesprüht werden). Es hat sich als wünschenswert erwiesen, dass der Lackfilm 22 eine Verstärkungsschicht 44 enthält, die auf die Rückseite der Farblackschicht 42 geklebt ist. Befriedigende Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Klarlackschicht 40 erhalten, die aus einer Legierung eines in einem Acrylharz dispergierten thermoplastischen fluorierten Polymers besteht. Zum Beispiel kann die Klarlackschicht 40 eine Dispersion von Polyvinylidenfluorid (PVDF) sein, das als getrennte Phase in einer Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Matrix oder einer Polyethylmethacrylat-(PEMA)-Matrix dispergiert ist. Die Klarlackschicht 40 kann auf die Oberfläche 46 einer Schutzschicht oder eines Trägers 48 dispersionsgegossen und getrocknet werden, so dass man die Ober fläche 26 mit dem hohen Glanz und DOI-Wert des Lackfilms 22 erhält. Befriedigende Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Schutzschicht 48 erhalten, die aus Polyester besteht, wie die oben beschriebene Polyesterschutzschicht 38. Die Schutzschicht 48 muss außerdem von der Klarlackschicht 40 ablösbar sein, so dass sie den Glanz und DOI-Wert der Lackfilmoberfläche 26 nicht wesentlich verschlechtert. Es hat sich außerdem als wünschenswert erwiesen, die Farblackschicht 42 durch Dispersionsgießen einer Dispersion von PVDF in PMMA auf die Klarlackschicht 40 zu bilden. Die Farbe der Schicht 42 kann mit jedem geeigneten Mittel erhalten werden, einschließlich des Einmischens von Metallic-farbenen Teilchen oder Flocken in die PVDF/PMMA-Dispersion, bevor man sie auf die Klarlackschicht 40 gießt.
Die vorliegende Erfindung soll zwar nicht notwendigerweise darauf eingeschränkt sein, doch hat sich gezeigt, dass eine Klarlackschicht 40, die durch Dispersionsgießen von in PMMA dispergiertem PVDF hergestellt wird, wünschenswerter sein kann als eine ähnliche Klarlackschicht, die durch Lösungsgießen einer Lösung von PVDF in PMMA hergestellt wird. Eine solche dispersionsgegossene Klarlackschicht 40 ist typischerweise weniger teuer herzustellen als eine ähnliche lösungsmittelgegossene Schicht 40. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung des offenbarten Maskierfilms 24, wie sie hier gelehrt wird, es ermöglicht, dass eine PVDF/PMMA-dispersionsgegossene Klarlackschicht 40 einen hohen Glanz beibehält und der resultierende Lackfilm 22 während des Thermoformens und/oder Formpressens des maskierten Lackfilms 32 einen hohen Glanz und DOI-Wert beibehält. Es hat sich gezeigt, dass ein solcher Lackfilm 22, der eine PVDF/PMMA-dispersionsgegossene Klarlackschicht 40 aufweist, während des Thermoformens und/oder Formpressens eine erhebliche Verschlechterung in seinem Glanz und DOI-Wert erfahren würde, wenn der Maskierfilm 24 nicht vorhanden wäre. Beispiele für einen Lackfilm mit einem lösungsgegossenen PVDF/PMMA-Klarlack sind in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US 88/00991 (Internationale Veröffentlichungsnummer WO 88/07416) zu finden, die ein internationales Einreichungsdatum vom 25. März 1988 und ein internationales Veröffentlichungsdatum vom 6. Oktober 1988 hat.
Beispiele für andere Lackfilme findet man in WO 94/03337 mit dem Titel "Paint Film and Methods of Manufacture and Application to Objects Such as Automobile Parts" der Anmelderin. Beispiele für zusätzliche Lackfilme findet man auch in den US-Patenten Nr. 4,810,540, ausgegeben am 7. März 1989, 4,931,324, ausgegeben am 5. Juni 1990, 4,943,680, ausgegeben am 24. Juli 1990, und 5,215,826, ausgegeben am 1. Juni 1993. Im Unterschied zum US-Patent Nr. 5,215,826 ist die hochglänzende Oberfläche 30 des offenbarten Maskierfilms 24 mit einer Schicht aus Urethanmaterial gebildet. Außerdem kann der offenbarte maskierte Lackfilm 32 im Vergleich zu dem im Patent 5,215,826 offenbarten zur Verwendung mit stark konturierten Teilen tiefer thermogeformt werden.
Die Verstärkungsschicht 44 kann mitverwendet werden, um dem Lackfilm 22 zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Befriedigende Ergebnisse wurden unter Verwendung einer extrudierten Verstärkungsschicht 44 erhalten, die aus einem thermoplastischen Olefin (TPO) oder einem Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) bestand. Es hat sich als wünschenswert erwiesen, die Verstärkungsschicht 44 mit der Rückseite der Farblackschicht 42 zu verbinden, indem man eine Kleberschicht 50 verwendet, die zum Beispiel aus einem Polyurethan-(PUR)-Kleber (z. B. einem feuchtgehärteten PUR-Kleber) besteht. Die Kleberschicht 50 kann zum Beispiel durch Umkehrwalzenbeschichtung oder Rakelbeschichtung auf die Farblackschicht 42 aufgebracht werden. Um die Bindungsfestigkeit der Kleberschicht 50 zu erhöhen, können die Oberflächen 52 und 54 der Farblackschicht 42 bzw. der Verstärkungsschicht 44 koronabehandelt werden.
Ein beispielhafter Lackfilm 22 umfasst eine Klarlackschicht 40, die durch Gießen einer Dispersion von PVDF in PMMA oder PEMA auf die hochglänzende Oberfläche 46 eines PET-Trägers 48 und Trocknen der feucht aufgetragenen Schicht 40 bis zu einer Trockendicke von etwa 48,26 μm (1,9 mil) hergestellt wird. Dann wird eine Farblackschicht 42 auf die getrocknete Klarlackschicht 40 gegossen. Die Farbschicht wird durch Gießen einer farbigen Dispersion von PVDF in PMMA auf die Rückseite der Klarlackschicht 40 (d. h. die Oberfläche, die der Oberfläche 26 gegenüberliegt) hergestellt. Die Farblackschicht 42 wird so aufgetragen, dass sie nach dem Trocknen eine Dicke von etwa 3,81 μm (1,5 mil) hat. Eine Oberfläche einer extrudierten Verstärkungsschicht 44, die aus TPO oder ABS besteht und eine Dicke von etwa 431,8 μm (17 mil) hat, wird koronabehandelt und mit einer Kleberschicht 50 aus PUR mit einer Dicke von etwa 7,62 μm (0,3 mil) auf die koronabehandelte Rückseite der Farblackschicht 42 geklebt.
Wir beziehen uns nun auf 4. Der maskierte Lackfilm 32 des Lackfilmgefüges 20 kann gebildet werden, indem man den Maskierfilm 24 und den Lackfilm 22 miteinander verbindet. Zunächst wird die Schutzschicht 48 von dem Lackfilm 22 entfernt, und die Schutzschicht 38 wird von dem Maskierfilm 24 abgelöst. Die hochglänzende Oberfläche 30 des Maskierfilms 24 und die Oberfläche 26 mit dem hohen Glanz und hohen DOI-Wert des Lackfilms 22 werden dann lösbar miteinander verbunden. Eine Methode, um eine solche lösbare Verbindung zu erhalten, besteht darin, die Filme 22 und 24 miteinander zu laminieren. In einem beispielhaften Laminierungsverfahren werden der Lackfilm 22 und der Maskierfilm 24 von jeweiligen Vorratsrollen 56 bzw. 58 ab- und durch einen heißen Walzenspalt 60 zwischen einer Gummiwalze 62 und einer Stahlwalze 64 gezogen. Die Stahlwalze 64 wird mit herkömmlichen Mitteln erhitzt. Die Schutzschichten 48 und 38 werden abgelöst, bevor der Lackfilm 22 und der Maskierfilm 24 miteinander laminiert werden. Es ist wünschenswert, dass die Schutzschicht 38 auf dem Maskierfilm 24 bleibt, während sich der Film 24 auf der Vorratsrolle 58 befindet. Dann wird die Schutzschicht 38 von dem Maskierfilm 24 abgezogen und auf eine Aufwickelrolle 66 gewickelt, bevor der Maskierfilm 24 den Walzenspalt 60 erreicht. Die Schutzschicht 48 kann abgelöst werden, bevor der Lackfilm 22 auf die Vorratsrolle 56 gewickelt wird. Alternativ dazu kann der Lackfilm 22 auch mit der Schutzschicht 48 auf die Walze 56 gewickelt werden. Dann würde man die Schutzschicht 48 ablösen und auf eine Aufwickelrolle 68 (in 4 gezeigt) wickeln, bevor der Lackfilm 22 und der Maskierfilm 24 miteinander laminiert werden.
Befriedigende Ergebnisse wurden erhalten, wenn die Gummiwalze 62 eine Durometer-Ablesung auf ihrer Oberfläche von etwa 70 Shore A hat, die Heißwalze 64 eine Temperatur am Walzenspalt 60 im Bereich von etwa 71,1°C (160°F) bis etwa 110°C (230°F) erzeugt und die Walzen 62 und 64 einen Druck von etwa 0,689 MPa (100 psi) bis 0,758 MPa (110 psi) ausüben und sich die Filme 22 und 24 mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 91,4 cm/min (3 ft/min) bis etwa 6,069 m/min (20 ft/min) bewegen.
Nachdem der Lackfilm 22 und der Maskierfilm 24 miteinander laminiert wurden, wird der resultierende maskierte Lackfilm 32 für die anschließende Verarbeitung, wie Thermoformen und/oder Formpressen, auf einer anderen Aufwickelrolle 70 aufgewickelt. Alternativ dazu kann der maskierte Lackfilm 32 auch anschließend mitlaufend verarbeitet (z. B. thermogeformt) werden, anstatt auf die Rolle 70 aufgewickelt, wieder abgewickelt und dann weiterverarbeitet zu werden.
Wir beziehen uns nun auf die 5A–F. Der maskierte Lackfilm 32 kann in die gewünschte Form oder Konfiguration für den endgültigen zu bildenden Artikel bzw. das Teil (z. B. ein Autoseitenformteil, Seitenspiegelgehäuse, Stoßstange, Kotflügel usw.) vorgeformt werden (z. B. durch ein Thermoformverfahren). Der offenbarte maskierte Lackfilm 32 kann unter Verwendung von herkömmlichen Techniken, die in der Industrie wohlbekannt sind, thermogeformt werden. Im Allgemeinen umfasst ein solches Thermoformverfahren den Schritt des Abwickelns des maskierten Lackfilms 32 von einer Rolle 70 und des Führens des Films 32 durch eine herkömmliche Thermoformapparatur 72. Die Thermoformapparatur 72 umfasst ein Vakuumform-Positivwerkzeug 74 und ein geeignetes Mittel zum Erhitzen (z. B. IR-Heizer, die den Film 32 von oben her erhitzen), um dadurch den maskierten Lackfilm 32 zu erweichen. Der erhitzte Film 32 wird über dem Positivwerkzeug positioniert. Eine Menge von durch das Werkzeug 74 gebildeten Vakuumlöchern 76 wird verwendet, um ein Vakuum zwischen dem erhitzten Film 32 und dem Werkzeug 74 zu bilden und den Film über das Werkzeug herunterzuziehen, bis sich der erweichte Film 32 an das äußere Profil bzw. die Konturen des Positivwerkzeugs 74 anpasst. Sobald der maskierte Lackfilm 32 vollständig zu der gewünschten Form thermogeformt ist (siehe 5E), wird der jetzt vorgeformte Film 32 von dem Werkzeug 74 abgenommen und gekühlt oder an der Luft abkühlen gelassen. An diesem Punkt wird der Maskierfilm 24 entweder von dem jetzt vorgeformten maskierten Lackfilm 32 abgelöst oder für die anschließende Verarbeitung (z. B. Formpressen) zusammen mit dem Lackfilm 22 an Ort und Stelle gelassen.
Falls notwendig, wird der vorgeformte maskierte Lackfilm 32 dann durch Zurechtschneiden mit herkömmlichen Mitteln, wie zum Beispiel einem Standardstanzmesser 78 (hier durch einander gegenüberliegende Schneidkanten dargestellt), von überschüssigem Film 32 befreit. Ein solches Stanzmesser 78 kann zu einem Bestandteil der Thermoformapparatur 72 gemacht werden, um den Vorgang des Zurechtschneidens automatisch nach dem Thermoformschritt durchzuführen. Alternativ dazu kann der Vorgang des Zurechtschneidens auch unabhängig, manuell oder automatisch, unter Verwendung eines Stanzmessers 78 durchgeführt werden. Anstatt dass der Vorgang des Zurechtschneidens durch ein solches Stanzmesser 78 vollständig durchgeführt wird, kann es auch wünschenswert sein, dass das Stanzmesser 78 den vorgeformten maskierten Lackfilm 32 nur partiell zurechtschneidet, wobei der Rest manuell zurechtgeschnitten wird. Dieser letztere Zweischritt-Vorgang des Zurechtschneidens kann wünschenswert sein, wenn der Maskierfilm 24 abgelöst werden soll, bevor der vorgeformte Lackfilm 22 anschließend verarbeitet (z. B. durch Insert-Molding) wird. Es hat sich gezeigt, dass das Ablösen des Maskierfilms 24 erleichtert werden kann, indem man einen Teil des zurechtzuschneidenden Films 32 mit einer Schere abschneidet. Beim Schneiden mit der Schere wird häufig bewirkt, dass sich der Maskierfilm 24 genügend von dem Lackfilm 22 löst, so dass er sich leichter greifen lässt. Sobald man ihn greifen kann, ist es leichter, den Maskierfilm 24 von dem Lackfilm 22 abzulösen.
Wir beziehen uns nun auf die 8A–F. Anstatt ein Vakuumform-Positivwerkzeug 74 zu verwenden, kann die Thermoformapparatur 72 auch ein Vakuumform-Negativwerkzeug 80 umfassen, das Vakuumlöcher 76 enthält, die so positioniert sind, dass sie einen erhitzten maskierten Lackfilm 32 in einen Formenhohlraum 82 herunterziehen. Vermutlich kann der Film 32 durch Thermoformen des maskierten Lackfilms 32 unter Verwendung eines Vakuumform-Negativwerkzeugs 80 kosteneffektiver hergestellt werden. Typischerweise werden mehrere Werkzeuge 74 und/oder 80 verwendet, um einen gegebenen Abschnitt oder eine Schicht des maskierten Lackfilms 32 thermozuformen. Auf diese Weise kann der maskierte Lackfilm 32 an mehreren Stellen gleichzeitig thermogeformt werden, wobei jeder der thermogeformten Teile geeignet ist, um einen Artikel oder ein Teil zu bedecken. Vermutlich ermöglicht die Verwendung von Negativwerkzeugen 80 anstelle von Positivwerkzeugen 74 die Bildung einer größeren Zahl von thermogeformten Abschnitten 83 (siehe 8E und 8F) pro Flächeneinheit des maskierten Lackfilms 32. Indem man einen größeren teil des maskierten Lackfilms 32 nutzt, wird weniger Abfall abgeschnitten.
Welche Art von Werkzeug 74 oder 80 zum Thermoformen des maskierten Lackfilms 32 auch immer verwendet wird, der Film 32 ist relativ zum Werkzeug 74 oder 80 so orientiert, dass beim Ablösen des Maskierfilms 24 die hochglänzende Oberfläche 26 mit dem hohen DOI-Wert des Lackfilms 22 die äußere oder exponierte Oberfläche des hergestellten Artikels oder Teils bildet. Typischerweise befindet sich der Maskierfilm 24, wenn der maskierte Lackfilm 32 mit dem Positivwerkzeug der 5A–F thermogeformt werden soll und wenn der Film 32 verwendet werden soll, um einen im Allgemeinen konvexen Teil eines Artikels oder Teils zu bedecken, auf der Seite des maskierten Lackfilms 32, die nicht mit dem Vakuumform-Werkzeug 74 in Kontakt kommt. Wenn der maskierte Lackfilm 32 unter Verwendung eines Formwerkzeugs des Negativtyps 80 thermogeformt werden soll und wenn der Film 32 verwendet werden soll, um einen im Allgemeinen konvexen Teil eines Artikels oder Teils zu bedecken, ist der maskierte Lackfilm 32 so orientiert, dass sich der Maskierfilm 24 auf der Seite befindet, die mit dem Werkzeug 80 in Kontakt ist. Wenn der maskierte Lackfilm 32 für einen konkaven Teil eines Artikels oder Teils thermogeformt werden soll, ist der Maskierfilm 24 andersherum orientiert, als es oben für den Werkzeugtyp 74 und 80 jeweils beschrieben wurde. Wenn die anschließende Verarbeitung ein Insert-Molding-Verfahren beinhaltet, wird der vorgeformte maskierte Lackfilm 32 gewöhnlich mit oder ohne den Maskierfilm 24 (d. h. mit dem Film 24 an Ort und Stelle gelassen oder abgelöst) zu seiner endgültigen Form zurechtgeschnitten, zum Beispiel manuell und/oder mit dem Stanzmesser 78 (siehe 5F und 8F), so dass er in das Werkzeug 84 hineinpasst (siehe 6A–E).
Wenn nichts anderes angegeben ist, lässt sich jede Bezugnahme auf den maskierten Lackfilm 32 in der folgenden Diskussion, die die 6A–E betrifft, auf den Film 32 mit oder ohne den Maskierfilm 24 anwenden. Eine typische Insert-Molding-Vorrichtung 84 beinhaltet zwei Werkzeughälften 86 und 88, die einen Formenhohlraum 90 dazwischen definieren. Während die Werkzeughälften 86 und 88 getrennt sind, wird der vorgeformte Lackfilm 32 zwischen den Werkzeughälften 86 und 88 positioniert. Es ist wünschenswert, dass der vorgeformte Film 32 gegen eine der Werkzeughälften 86 (wie gezeigt) oder 88 positioniert wird. Dann wird das Werkzeug 84 geschlossen, und der Teil des Hohlraums 90 hinter dem vorgeformten Lackfilm 32 wird durch die Einspritzöffnung 92 mit dem gewünschten Kunststoffmaterial gefüllt. Der eingespritzte Kunststoff verbindet sich mit dem Film 32. Nach dem Festwerden bildet der Kunststoff ein Substrat 94 für den Lackfilm 22. Das resultierende Lackfilmgefüge 20 kann einen Teil oder die Gesamtheit des hergestellten Artikels oder Teils bilden. Beim Abkühlen des Substrats 94 und des Lackfilms 32 wird die Form 84 geöffnet, und das Lackfilmgefüge 20 wird entnommen.
Wenn der maskierte Lackfilm 32 nicht im Wesentlichen mit denselben geometrischen Details vorgeformt wird, wie man sie im Werkzeug 84 findet (z. B. als Werkzeughälfte 86), passt der vorgeformte Film 32 nicht richtig in das Werkzeug 84. Im Vergleich zu solchen Filmen, wie sie im Stand der Technik gelehrt werden, ist der offenbarte maskierte Lackfilm 32 besonders gut geeignet, um auf ein hohes Niveau der Detailgenauigkeit thermogeformt zu werden. Insbesondere kann der offenbarte maskierte Lackfilm 32 vermutlich je nachdem, auf welcher Seite des Films 32 der Kunststoff eingespritzt wird, so thermogeformt werden, dass er zu den Konturen eines Formenhohlraums 95 oder Kerns 96, wie er in den 6A–E gezeigt ist, passt, wobei der Formenhohlraum 95 bzw. der Kern 96 eine rechteckige oder kubische Struktur haben. Der offenbarte maskierte Lackfilm 32 wurde erfolgreich thermogeformt, so dass er einen Teil 98 mit einer Halbkreis- oder Halbkugelform aufweist (siehe 6F), so dass er zu den Konturen eines Formenhohlraums oder Kerns mit einer solchen Form passt.
Wir beziehen uns nun auf die 7A–G. Anstatt den maskierten Lackfilm 32 vorzuformen (siehe 5A–F und 8A–F) und dann den vorgeformten Lackfilm 32 einem Insert-Molding zu unterziehen (siehe 6A–F), wie es oben beschrieben ist, kann es wünschenswert sein, dass der maskierte Lackfilm 32 gleichzeitig gebildet und geformt wird. Das heißt, der maskierte Lackfilm 32 kann vollständig innerhalb des Werkzeugs verarbeitet werden. In dem erläuterten Beispiel für ein solches im Werkzeug stattfindendes Verfahren wird ein vorher abgetrennter Abschnitt des maskierten Lackfilms 32 innerhalb des Werkzeugs 84 zwischen den Werkzeughälften 86 und 84 positioniert. Es kann wünschenswert sein, dass der Abschnitt des maskierten Lackfilms 32 einen äußeren peripheren Teil 100 (z. B. einen peripheren Rand) hat, der relativ zu den Werkzeughälften 86 und 88 fixiert ist.
Zum Beispiel kann der äußere periphere Rand 100 an die Negativwerkzeughälfte (Matrize) 86 geklammert oder in anderer Weise fixiert werden. Während der Abschnitt des maskierten Lackfilms 32 zwischen den Werkzeughälften 86 und 88 positioniert ist, wird das Werkzeug 84 geschlossen. Wenn sich das Werkzeug 84 schließt, berührt der Kern 96 den maskierten Lackfilm 32 und drückt den Film 32 in den Hohlraumteil 95 der Werkzeughälfte 86. Während sich der Kernteil 96 in den Hohlraumteil 95 bewegt, wird der maskierte Lackfilm 32 initial gestreckt (d. h. gedehnt). Nachdem das Werkzeug 84 geschlossen ist (siehe 7D), wird der Formenhohlraum 90 durch die Einspritzöffnung 92 mit dem geschmolzenen polymeren Material gefüllt. Während der Formenhohlraum 90 mit dem polymeren Material gefüllt wird, wird der jetzt partiell geformte maskierte Lackfilm 32 in seine endgültige Konfiguration gezwungen, so dass er zu den Konturen des Hohlraumteils 95 passt (siehe 7E). Falls gewünscht, können die Einspritzöffnungen 92 in der Werkzeughälfte 86 gebildet sein, und der Hohlraum 90 kann gefüllt werden, um den partiell geformten Lackfilm 32 zu zwingen, sich an die Konturen des Kernteils 96 anzupassen. Sobald das polymere Material unter Bildung des Substrats 94 fest wird, wird die Form 84 geöffnet, und das resultierende Lackfilmgefüge 20 wird entnommen. Das resultierende Lackfilmgefüge 20 kann einen oder mehrere periphere Teile 100 umfassen, die nicht mit dem Substrat 94 verbunden sind. Falls gewünscht, können diese peripheren Teile (100) mit jedem geeigneten Mittel, wie zum Beispiel manuell und/oder mit dem Stanzmesser 78, abgeschnitten oder auf andere Weise entfernt werden.
Ein Beispiel für ein solches im Werkzeug ablaufendes Verfahren und eine solche Apparatur ist in WO 94/03337 mit dem Titel "Paint Film and Methods of Manufacture and Application to Objects Such as Automobile Parts" der Anmelderin offenbart.
Um verhindern zu helfen, dass während des Formvorgangs Luft zwischen dem Maskierfilm 24 und der entsprechenden Werkzeughälfte (z. B. der Werkzeughälfte 86, wie in den 6A–E und 7A–G gezeigt ist) eingeschlossen wird, kann es wünschenswert sein, dass die Oberflächen 30 und 34 der Urethanschicht 28 bzw. der Schutzschicht 38 texturiert sind. Die texturierte Seite der Urethanschicht 28 würde dann Wege bereitstellen, damit Luft zwischen der Schicht 28 und der entsprechenden Formwerkzeughälfte entweichen kann. Dies würde erfordern, dass die andere Seite der Urethanschicht 28 (d. h. die Seite, die während des Gießens der Schicht 28 der Luft ausgesetzt ist) auf die Oberfläche 26 des Lackfilms 22 laminiert wird. Typischerweise weist die Seite der Urethanschicht 28, die der Luft ausgesetzt ist, wenn sie gegossen wird, einen hohen Glanz auf.
Aus der obigen Offenbarung der allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung und der vorstehenden ausführlichen Beschreibung wird der Fachmann leicht die verschiedenen Modifikationen ersehen können, die bei der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Daher sollte der Umfang der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche und ihre Äquivalente beschränkt sein.

Claims

Lackfilmgefüge (20), das einen thermoformbaren Lackfilm (22) mit einem hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einem hohen DOI-Wert (distinctness of image) von wenigstens 60 DOI umfasst und gekennzeichnet ist durch: einen thermoformbaren Maskierfilm (24), der eine Urethanschicht (28), deren eine Oberfläche mit dem Lackfilm (22) verklebt und sich leicht davon ablösen lässt, umfasst, so dass ein thermoformbarer maskierter Lackfilm (32) entsteht, wobei die Oberfläche der Urethanschicht (28) einen hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° aufweist, bevor sie mit dem Lackfilm (22) verklebt wird, wobei die Urethanschicht (28) ein getrocknetes Urethanlatex-Dispersionsmaterial umfasst; wobei der Lackfilm (22) einen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einen DOI-Wert von wenigstens 60 DOI aufweist, nachdem der maskierte Lackfilm (32) thermogeformt und der Maskierfilm (24) von dem Lackfilm (22) abgelöst wurde.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Lackfilm (22) einen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einen DOI-Wert von wenigstens 60 DOI beibehält, nachdem der maskierte Lackfilm (32) in eine gewünschte Form oder Konfiguration für einen zu bildenden Endartikel oder ein zu bildendes Endteil, vorzugsweise ein Autoseitenformteil, Seitenspiegelgehäuse, Stoßstange oder Kotflügel, thermogeformt wurde und der Maskierfilm (24) von dem Lackfilm (22) abgezogen wurde.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Lackfilm (22) einen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einen DOI-Wert von wenigstens 60 DOI beibehält, nachdem der maskierte Lackfilm (32) in eine Halbkreis- oder Halbkugelform thermogeformt wurde und der Maskierfilm (24) von dem Lackfilm (22) abgezogen wurde.
Lackfilmgefüge (20) gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei die Urethanschicht (28) eine gegossene Urethanschicht (28) ist.
Lackfilmgefüge (20) gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei die Urethanschicht (28) ein wässriges Urethanlatex-Dispersionsmaterial umfasst.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Maskierfilm (24) während des Thermoformens des maskierten Lackfilms (32) im Wesentlichen in demselben Ausmaß gestreckt wird wie der Lackfilm (22) und der Maskierfilm (24) einen Grad der Erholung zeigt, der im Wesentlichen gleich dem des Lackfilms (22) ist, wenn der maskierte Lackfilm (32) nach dem Thermoformen abkühlt.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Maskierfilm (24) während des Thermoformens wenigstens so fest wie der Lackfilm (22) ist und nach dem Abkühlen vom Erhitzen im Wesentlichen keinen Gedächtniseffekt zeigt.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Lackfilm (22) eine Farblackschicht (42) umfasst, die Metallic-Flocken enthält.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei der Lackfilm (22) eine Klarlackschicht (40) auf einer Farblackschicht (42) umfasst, wobei die Klarlackschicht (40) ablösbar mit der Urethanschicht (28) des Maskierfilms (24) verklebt ist.
Lackfilmgefüge (20) gemäß Anspruch 1, wobei das Lackfilmgefüge (20) ein Substrat (94) beinhaltet, auf das der Lackfilm geklebt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Lackfilmgefüges (20), wobei das Verfahren folgendes umfasst: Bereitstellen eines Lackfilms (22) mit einem hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einem hohen DOI-Wert (distinctness of image) von wenigstens 60 DOI; Bereitstellen eines thermoformbaren Maskierfilms (24); und Verkleben einer Oberfläche des Maskierfilms (24) mit dem Lackfilm (22), so dass ein maskierter Lackfilm (32) entsteht, der thermoformbar ist, und zwar so, dass sich der Maskierfilm (24) leicht von dem Lackfilm (22) ablösen lässt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Oberfläche des Maskierfilms (24) von einer Urethanschicht (28) gebildet wird, die ein Urethanlatex-Dispersionsmaterial umfasst, wobei die Oberfläche während des Klebeschrittes mit dem Lackfilm (22) verklebt wird und die Oberfläche einen hohen Glanz von wenigstens 60 bei 20° aufweist, bevor sie mit dem Lackfilm (22) verklebt wird; wobei der Lackfilm (22) einen Glanz von wenigstens 60 bei 20° und einen DOI-Wert von wenigstens 60 DOI aufweist, nachdem der maskierte Lackfilm (32) thermogeformt und der Maskierfilm (24) von dem Lackfilm (22) abgelöst wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der getrennte Bildungsschritt folgendes umfasst: Bilden des Lackfilms (22) auf einer Oberfläche (46) eines Substrats (48) mit einem hohen Glanz und DOI-Wert unter Bildung einer Sichtoberfläche (26) auf dem Lackfilm (22) mit einem hohen Glanz und DOI-Wert; Bilden der Urethanschicht (28) auf einer Oberfläche (36) eines anderen Substrats (38) mit einem hohen Glanz und DOI-Wert unter Bildung einer Sichtoberfläche (30) auf der Urethanschicht (28) mit einem hohen Glanz und DOI-Wert; Ablösen des Lackfilms (22) von dem einen Substrat (48) und der Urethanschicht (28) von dem anderen Substrat (38) vor dem Klebeschritt; wobei der Klebeschritt das Aufeinanderlaminieren der Sichtoberfläche (26) des Lackfilms (22) und der Sichtoberfläche (30) der Urethanschicht (28) unter Bildung des maskierten Lackfilms (32) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei der bereitgestellte Maskierfilm (24) eine gegossene Urethanschicht (28) umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Urethanschicht (28) ein wässriges Urethanlatex-Dispersionsmaterial umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Thermoformen des maskierten Lackfilms (32) in eine gewünschte Form.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Thermoformen des maskierten Lackfilms (32) in eine gewünschte Form; und Kleben des maskierten Lackfilms (32) auf ein Substrat (114).
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Thermoformen des maskierten Lackfilms (32) in eine gewünschte Form; und Formen des maskierten Lackfilms (32) zu einem Kunststoffformteil durch Insert-Molding.