JP2012506482A - 塗装表面を保護するためのカバー - Google Patents

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Abstract

部分的に硬化した塗装表面を保護するためのカバーであって、通気性膜と、カバーを塗装表面に貼り付けるための接着テープとを備え、そのテープが、カバーの周縁に沿って膜の内面を覆う永久接着剤層、塗装表面に接触する除去可能な接着剤層、および永久接着剤層と除去可能な接着剤層との間に配置されたキャリア層を備えるカバー。

Description

本発明は、塗装表面を保護するためのカバーに関する。
新しく塗装された乗用車は、保管および/または輸送中における天然および人工の要素からの保護を必要とする。乗用車が塗装工場を離れて冷却された後、オーブンを離れて1時間後、保護層を所定位置に置くことがあり得る。さらに、この保護膜は、起こり得るすべての気象条件下で6ヶ月にわたって乗用車の上に残存し得る。それらの気象条件は、その下で、保護膜、およびそれに関連する異なる接着剤配合物が、異なるクリアコートを保護しなければならない環境である。時には、保護は、除去しなければならないワックスによって行われる。いくつかの国々の環境法は、現在、これらのワックスの使用を禁止している。保護は、ルーフ、フードおよびトランクリッドなどの主面に対して、一時的な合成繊維カバーによって行われることが多い。しかし、これらのカバーは、典型的に、塗装が完全に硬化する前に適用され、カバー自体が、許容できない跡を塗装表面に生じさせることがある。最近開発された塗装の中には、このような跡をより残しやすいことが分かっているものもある。
インド特許第206879号明細書(Joo)は、車両の表面を埃および錆から保護するための周縁の両面テープを有する通気性ポリエチレン繊維基材を含む車両カバーを開示している。Jooによる車両カバーは、それらを除去する際に塗装仕上げを損なうことが分かった。
本発明の保護カバーの縁部に貼り付けられる差別化された両面接着テープの断面図である。
既存の特定の保護カバーに関連する欠点の結果、塗装表面を保護するだけでなく、最近開発された仕上げ塗料の一部に関して特に問題となっていた表面に跡を残さない改良されたカバーの必要性が存在する。
本発明の保護カバーは、保護すべき塗装フィルムの意図された領域に対して適切な形状およびサイズに切断された2つの目的を有する膜と、保護カバーを塗装フィルムに貼り付けるための膜の内周縁に沿っている差別化された多層の接着テープとによって、傷がつきやすい塗装フィルムに対して機械的な強度および保護を提供する。さらに、本発明のカバーの一実施形態によれば、カバーは入射光の高い反射率を提供する。
本発明のカバーの膜は、保護層としておよび通気層として機能する2つの目的を果たす。膜は、外部汚染との接触、(雨を含む)液体、日光への曝露、ならびに破片および粒子状物質の衝突によって生じる損傷から塗装仕上げを保護する。
膜は、水蒸気が膜を通過することを可能にし、揮発性化合物が保護カバーを通って塗装フィルムから逃げることを可能にするという点で「通気性」である。通気性膜を使用することによって、本発明のカバーは、それと塗装仕上げとの間において、捕捉された水分および他の化合物の蒸発を行い、水分によって生じる、塗装仕上げへの汚れの発生を排除する。膜は、24時間当たり約500g/m2〜24時間当たり約5000g/m2の水蒸気透過率を有する。ガーリー・ヒル多孔度によって測定される場合の膜の空気透過率は、約25秒未満である。さらに、膜は液体不透過性であり、少なくとも100cmの静水ヘッドを有する。
膜は、さらに有利には、反射層として機能する目的を果たす。膜は、入射光の散乱によって特徴付けられた高い光反射率を有するので、本発明の保護カバーは、車両の部分的に硬化した塗装仕上げにおける熱の蓄積を低減し、これによって、覆われた塗装仕上げに対して均一で寛容な硬化状態を提供する。膜は、有利には、約85%よりも高い、さらに約90%よりも高い、さらに約95%よりも高い、さらに約98%よりも高い反射率を有する。
膜は、有利には、Tyvek(登録商標)の商標名で、E.I.du Pont de Nemours&Co.(Wilmington,DE)(以下においてDuPont)から商業的に入手可能な高密度ポリエチレンシートなどの、フラッシュスパンプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルシートを備える。代わりに、フラッシュスパンシートは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アセチルポリオキシメチレン樹脂およびポリアミドからなる群から選択されるポリマーから形成されてもよい。膜の各フラッシュスパン層は約5ミル〜約15ミルの平均厚さである。不透明度、反射率または機械的剛性を向上させるために、2つ以上の膜層を使用することができる。
膜は、使用時の優れた耐久性を実証する程度に十分な機械的完全性を有する。膜の引張強度は、有利には、ASTM D5035に従って測定される場合約7lb/in〜約72lb/inである。膜の破断点伸びは、有利には、ASTM D5035に従って測定される場合約10%〜約28%である。膜のエルメンドルフ引裂強度は、有利には、ASTM D1424に従って測定される場合約0.5lb〜約1.3lbである。膜の層間剥離強度は、有利には、ASTM D2724に従って測定される場合約0.08lb/in〜約0.8lb/inである。
膜の表面エネルギーは塗装仕上げの表面エネルギーよりも低い。表面エネルギーの差は、両面テープに用いられる接着要件を決定する。膜の表面エネルギーがより低いことにより、膜と接触する接着剤は、塗装仕上げと接触する接着剤の剥離強度よりも高い剥離強度を有しなければならない。
車両に使用される場合、図1に示したような一実施形態では、本発明の保護カバー10は、膜の周縁に沿って配置されかつ膜の内面に貼り付けられる差別化された多層の接着テープ15によって、塗装仕上げの所定位置に保持される。テープは、それを膜に貼り付けるための永久接着剤層14、保護カバーを車両の塗装仕上げに貼り付けるための除去可能な接着剤層18、および永久接着剤層と除去可能な接着剤層との間のキャリア層16を備える。「永久」という用語は、一般に、通常の使用時にテープが剥離しないような保護カバーの膜への貼り付けを意味する。対照的に、「除去可能な」という用語は、テープが、保護カバーを塗装表面に保持するが、カバーが不要になった場合にそのテープを手で比較的容易に除去することができるようなクリアコートへの貼り付けを意味する。典型的には、取り扱いを容易にするために、剥離層20が、除去可能な接着剤層に貼り付けられる。
永久接着剤はキャリア層と膜との間に永久結合を形成する。永久接着剤層と膜との間の剥離強度は少なくとも約10N/cmである。適切な永久接着剤は、アクリルベースの接着剤、ブチルゴムとスチレンブタジエンゴムとを含むゴムベースの接着剤、ホットメルト接着剤、およびブロックコポリマー接着剤を含む。永久接着剤層は約20マイクロメートル〜約60マイクロメートルの厚さを有する。
除去可能な接着剤は塗装仕上げに化学的に反応しない。除去可能な接着剤層は、約1×104ダイン/cm2〜約1×106ダイン/cm2の範囲の、またはさらに、約1×105ダイン/cm2〜約3×105ダイン/cm2の範囲の比較的低い引張応力を有する。除去可能な接着剤と塗装仕上げとの間の界面の剥離強度は、約2N/cm〜約7N/cmであり、この剥離強度は、永久接着剤とキャリア層または膜との間の界面の剥離強度よりも低い。同様に、除去可能な接着剤と塗装仕上げとの間の界面の剥離強度は、除去可能な接着剤とキャリア層との間の界面の剥離強度よりも低い。カバーが塗装表面から除去されるときに、そのカバーは車両の塗装表面からきれいに外れるが、カバー自体は元の状態のままである。除去可能な適切な接着剤は、ブチルゴムとスチレンブタジエンゴムとを含むゴムベースの接着剤、ブロックコポリマー接着剤、アクリルベースの接着剤およびホットメルト接着剤を含む。添加剤を有しないかまたはごくわずかに有する医療グレード接着剤は、除去可能な接着剤として適切であり得る。除去可能な接着剤層は約30マイクロメートル〜約80マイクロメートルの厚さを有する。
キャリア層は、永久接着剤層と除去可能な接着剤層との間における接着剤の移行を防止する。キャリア層は、有利には、低い弾性率、低剛性フィルム(例えば、ポリエチレンまたはポリウレタン)あるいは低剛性発泡体層である。キャリア層は80℃で約1×107Pa、−40℃で約5×109Paの引張係数を有する。
周囲温度がそれぞれのクリアコートのガラス転移温度を超える場合に、いくつかのクリアコート配合物は自身の剛性を失うので、それらの粘弾性特性を考慮すべきである。キャリア層は、クリアコートに跡が残ることを回避するために、低い引張係数を有するべきである。同様に、除去可能な接着剤の係数は全体の表面外観の優れた性能にとって重要である。その接着剤の引張係数は、クリアコートのガラス転移温度(TG)よりも高い温度におけるクリアコートの引張係数と同じ範囲にあるべきである。さらに、クリアコートへの接着剤の適合を保証し、除去可能な接着剤へのクリアコートの適合を保証しないようにするために、引張係数をクリアコートのTGの範囲よりも低くする必要がある。すなわち、保護カバーの剥離後、クリアコート表面には跡が少し残るかまたは全く存在しない。本発明のカバーの種々の実施形態の両面テープの異なる成分の適切な係数を提供することにより、温度、湿度、UV曝露などのような種々の環境下で、優れた性能が実現される。
キャリアの表面エネルギーは、塗装フィルムの表面エネルギーよりもかなり高くあるべきであり、有利には、約55ダイン/cmを超えるべきである。約50ダイン/cmよりも低い表面エネルギーを有する塗装フィルムと共に使用するために、キャリアの表面エネルギーは有利には約70ダイン/cmである。表面張力のこの差により、除去可能な接着剤層をキャリアから塗装フィルムに移動させることなく、保護カバーが塗装フィルムから剥離されることが許容される。
キャリア層として使用するための適切なフィルムは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリプロピレン、(DuPontから入手可能な)Hytrel(登録商標)などのポリエステル−ポリエーテルコポリマー、およびポリメチルペンテン(PMP)を含む。
テープが膜に貼り付けられる前に、膜への永久接着剤層の接着を改善するために、テープが貼り付けられる膜の内面には、コロナ処理を施すことができる。膜のコロナ処理により、初期の剥離強度が向上する。向上したこの初期の剥離強度により、両面接着剤を膜から剥離する場合の、膜と永久接着剤との界面における破断(破壊)の可能性が排除される。
本発明の別の実施形態によれば、使用中における車両へのより確実な貼り付けを行うために、追加の周縁テープをカバーの膜の内面に貼り付けることができる。
周縁テープは剥離ライナーで覆われ得る。除去可能な接着剤層と接触する剥離ライナーの表面は、クレーターなどの欠陥が塗装仕上げに生じる危険性を最小限にするために、十分に硬化され、平滑および平坦でなければならない。さらに、剥離層は、除去可能な接着剤に混入しないように、低い剥離強度を有しなければならない。
種々のタイプのカバーと、カバーを塗装表面に保持するために使用される接着テープとを含む、本発明の例および比較例の実施形態の実施例について以下に説明する。
カバー
比較例1
日本の日東電工のRapgardは、50マイクロメートルの全厚を有する保護フィルムであり、この保護フィルムにおいて、ポリオレフィンフィルムは35マイクロメートルの厚さであり、ゴム接着剤は15マイクロメートルの厚さである。接着剤は保護フィルム全体を覆う。
比較例2
ドイツのHamburgにあるTesa AGから入手可能なBodyguardは、保護フィルム全体を覆うゴム接着剤層を有するポリオレフィン接着剤フィルムからなる。
テープ
比較例3のテープ
BOWTAPE CO.LTD.(韓国)から入手可能なBOWTAPE Iは、PETキャリアと剥離ライナーとを有する差別化された両面アクリルテープである。
比較例4のテープ
BOWTAPE CO.LTD.(韓国)から入手可能なBOWTAPE IIは、PETキャリアと剥離ライナーとを有する差別化された両面アクリルテープである。BOWTAPE IIは、除去可能な接着剤に、より高濃度の粘着付与剤を有する。
以下の実施例5〜11の両面テープは、アイルランドのLimerickにあるAdhesives Research Ireland Ltd.から入手可能であり、「除去可能な」ゴム接着剤層、およびゴムとアクリル層との間に挟まれたキャリア層を有する「永久」アクリル接着剤層を備える。さらに、テープは、その各外側接着面に貼り付けられているシリコンコーティングされた剥離ライナーを有する。
実施例5のテープ
厚さ25マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルのポリエチレンテレフタレート(PET)キャリア、厚さ25マイクロメートルのアクリル。
実施例6のテープ
厚さ25マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルのポリエチレンテレフタレート(PET)キャリア、厚さ50マイクロメートルのアクリル。
実施例7のテープ
厚さ50マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルのポリエチレンテレフタレート(PET)キャリア、厚さ50マイクロメートルのアクリル。
実施例8のテープ
厚さ25マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルのポリエチレン(PE)キャリア、厚さ50マイクロメートルのアクリル。
実施例9のテープ
厚さ50マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルのPEキャリア、厚さ50マイクロメートルのアクリル。
実施例10のテープ
厚さ50マイクロメートルのゴム、厚さ32マイクロメートルの(TiO2フィラーまたはUV吸収器を有する)PEキャリア、厚さ50マイクロメートルのアクリル。
実施例11のテープ
厚さ50マイクロメートルのゴム、TiO2フィラーを有する厚さ32マイクロメートルのPEキャリア、UV吸収器を有する厚さ50マイクロメートルのアクリル。
保護カバー
実施例13〜21
保護シートは、LuxembourgにあるDuPont de Nemoursによって販売されているTyvek(登録商標)フラッシュスパンポリエチレンであり、テープは上記のものである。
比較例13 比較例3のテープを有するシート
比較例14 比較例4のテープを有するシート
実施例15 実施例5のテープを有するシート
実施例16 実施例6のテープを有するシート
実施例17 実施例7のテープを有するシート
実施例18 実施例8のテープを有するシート
実施例19 実施例9のテープを有するシート
実施例20 実施例10のテープを有するシート
実施例21 実施例11のテープを有するシート
以下の塗装クリアコートが、本発明の例および比較例の保護カバーの種々の実施例の評価に使用された。各クリアコートは以下のように表され、この場合、1つの成分を有するクリアコートは「1K」として表され、2つの成分を有するクリアコートは「2K」として表される。
コートA:1Kのアクリルメラミン樹脂クリアコート
コートB:硬化剤としてヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)を有する2Kのポリエステルクリアコート
コートC:硬化剤としてイソフォロンジイソシアネート(IPDI)を有する2Kのポリエステルクリアコート
コートD:異なる網状機構、OH−NCOまたはOH−メラミンを有する2Kの耐スクラッチ性クリアコート
コートE:2Kのアクリルクリアコート
コートF:メラニン架橋剤を有するアルキドアクリレートを含む標準的なトップコート
以下の実施例では、塗装仕上げが以下の条件下で硬化された。
焼成不足 125℃で25分
標準的な焼成 140℃で30分
過焼成 160℃で30分
評価
実施例および比較例は、種々の条件に合わせられ、次に、さらに以下に説明するように試験された。
評価I:
A.耐候性試験:
この試験は、異なる乗用車製造業者の組み立てにおける現実をシミュレートするのに役立つ。
クリアコートの硬化ステップの後に、保護カバーが1時間適用された。テープの永久接着面が、塗装仕上げに適用する前に保護カバーに24時間接着され、除去可能な接着面が、剥離ライナーを剥離した直後にクリアコートに接着された。サンプルサイズは幅が2cm、長さが7cmであった。
サンプルは、Volkswagenが開発した手順であるPV1200に従って、シミュレートされた加速気象条件にさらされた。試験は、室内を、5日間にわたって、40℃、湿度100%の状態にし、次に、5日間にわたって、−40℃〜+80℃の間の10回のサイクルを行うことから構成された。サイクルは、例えば、4時間にわたって−40℃の状態にし、次に、2時間の遷移時間で+80℃にし、その状態を4時間保持し、次に、2時間の遷移時間で40℃に戻すことから構成される。
剥離強度が耐候性試験の前後に測定され、標準的な焼成で硬化が行われた。剥離強度の決定が、ドイツのUlmにあるZwick GmbHから入手可能な、100Nのロードセルを有するZ2.5機で行われた。生じた剥離角度が180°であるように、試験サンプルが位置決めされた。剥離速度は300mm/minであり、サンプルの選択された幅は2.0cmであった。測定は21℃の温度で行われ、周囲湿度は約50%に制御された。これについては以下の表1に示す。
表1:
Figure 2012506482
耐候性ステップの後に、クリアコートの表面が、表面欠陥について肉眼によって、および(テープ周縁の周りの縁部における)プロファイル測定用の光学プロファイル顕微鏡によって分析された。
目視検査では、以下の評価システムが適用され、この場合、第1の評価数字は、接着剤の下にある(焼成不足によって硬化された)クリアコートの表面外観である。第2の評価数字は保護カバーのストリップの縁部の表面外観である。
評価スケールは以下のようなものであった。
0−視認できる欠陥なし 1−非常に小さな欠陥 2−はっきりと視認できる欠陥 3−極めて明白な欠陥 4−大きな欠陥 5−極度の欠陥
次の表2に結果が示される。
表2:
Figure 2012506482
光学プロファイルは、オランダのBredaにあるVeeco Instruments BVから入手可能なWyko NT1100による接触なしに、3次元表面プロファイル測定を行う光学プロファイラによって測定された。
プロファイル分析は、標準的な焼成によって硬化されたクリアコートで行われた。覆われた表面の縁部の測定されたプロファイル高さは、マイクロメートルのピーク高さの最大値によって規定され、次の表3に示される。
表3:
Figure 2012506482
評価II紫外線曝露下における耐久性
新しく塗装されたクリアコートに適用される場合、保護カバーは、湿度変化および温度変化にさらされるだけでなく、特に夏には強いUV照射にさらされる。
接着剤へのUV照射の影響が、Volkswagenが開発した基準であるPV3039に従って、(400、800、1200および1600時間における)曝露時間の関数として剥離強度を測定することにより定量化された。
試験は、(評価Iのように調製された)7.5cm×7.5cmのプレートで行われた。保護カバーのストリップサンプル(2cm×7cm)が、オーブンから取り出した後に1時間接着された。均一な接着を実現するために、50mmの直径と150mmの長さとを有する2kgのステンレス鋼棒を使用して、同じ重量が保護カバーのストリップサンプルに加えられた。
次に、サンプルは、(ILのChicagoにあるAtlas Material Testing Technologyから入手可能な)Ci4000 Xenon Weather−Ometer(登録商標)の内部に配置され、ホウケイ酸塩フィルタと340nmで0.51W/(m2nm)の電力とを有するキセノンランプに曝露された。さらに、サンプルは、18分間作動し、次に、102分間作動しなかったスプリンクラー順序に曝露された。このスプリンクラーの水は、室温で0.1マイクロ秒の導電率を超えてはならない。サンプル温度は65℃(ブラックサンプル)に調整され、室温は38℃に調整された。空気の相対湿度は、乾燥段階中に60%に調整され、活動しているスプリンクラー段階中に95%に調整された。
評価Iに示したような目視検査が、標準的な焼成によって硬化されたパネルで行われた。その結果が次の表4に示される。
表4:
Figure 2012506482
(n.t.= 試験せず)
実施例19は、表面の跡に関して非常に優れた性能を示した。しかし、比較例は、UV照射によるより長い曝露において同様の性能がなかった。実施例19に示したアスタリスクは、望ましくない接着剤の残りを表す。少量の接着剤の残りのこの移行が剥離中に発生し、接着剤配合物の分析の指標になると考えられる。しかし、このことは、UV吸収材料を、除去可能な接着剤層に組み込むことによって対処できると考えられる。除去可能な接着剤層に対して広範囲のUV保護が得られる永久接着剤層およびキャリアで実現される必要な耐候性の向上を含む実施例21が調製された。その結果、加速劣化試験の広範囲の期間中においてUV照射に曝露された後でも、接着剤を残すことなく、乗用車カバーが種々のクリアコート表面からきれいに剥離される。
評価Iに示した剥離強度が、標準的な焼成下で硬化されたパネルで実施された。次の表5にはN/cmの結果が示される。
表5:
Figure 2012506482
実施例19は、長時間のおよびUV曝露下のほぼ一定の剥離強度を示している。しかし、比較例2、13および14のすべては、長時間のUV曝露下で剥離強度が増加することを示している。このことは、表面に対する不可逆的な損傷をもたらす、クリアコートと相互作用する化学物質の指標になると考えられる。実施例21は、(実施例19と同様に)長時間のおよびUV曝露下のほぼ一定の剥離強度を示しているが、種々のクリアコート表面には接着剤の残りがない。

Claims (12)

  1. 部分的に硬化した塗装表面を保護するためのカバーであって、
    a)外面と内面と周縁とを有する通気性膜であって、液体水不透過性であり、24時間当たり500〜5000g/m2の水蒸気透過率で水蒸気透過性であり、そして25秒未満のガーリー・ヒル多孔度を有する通気性膜と、
    b)前記カバーを前記塗装表面に貼り付けるための接着テープとを備え、前記テープが、
    (i)前記カバーの周縁に沿って前記膜の前記内面を覆う永久接着剤層と、
    (ii)前記塗装表面に接触する除去可能な接着剤層と、
    (iii)前記永久接着剤層と前記除去可能な接着剤層との間に配置されたキャリア層とを備え、
    前記塗装表面における前記除去可能な接着剤層の剥離強度が、前記膜における前記永久接着剤層の剥離強度よりも低いカバー。
  2. 前記膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アセチルポリオキシメチレン樹脂およびポリアミドからなる群から選択されるポリマーから形成される請求項1に記載のカバー。
  3. 前記膜が、フラッシュスパンプレキシフィラメント状フィルム−フィブリルポリエチレンを含む請求項2に記載のカバー。
  4. 前記膜、前記永久接着剤層、前記除去可能な接着剤層および前記キャリア層の少なくとも1つが、紫外線ブロッカーを含む請求項1に記載のカバー。
  5. 前記膜が、前記部分的に硬化した塗装表面の表面エネルギーよりも低い表面エネルギーを有する請求項1に記載のカバー。
  6. 前記除去可能な接着剤層が、前記部分的に硬化した(または完全に硬化した)塗装表面の引張係数以下の引張係数を有する請求項1に記載のカバー。
  7. 前記永久接着剤層が、アクリルベースの接着剤、ブチルゴムとスチレンブタジエンゴムとを含むゴムベースの接着剤、ホットメルト接着剤、およびブロックコポリマー接着剤からなる群から選択される接着剤を含む請求項1に記載のカバー。
  8. 前記除去可能な接着剤層が、ゴム、ブロックコポリマー、ブチルゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選択される接着剤を含み、前記除去可能な接着剤が、前記塗装との界面において化学的に不活性である請求項1に記載のカバー。
  9. 前記除去可能な接着剤層が、さらに、UV安定剤、酸化防止剤および粘着付与剤からなる群から選択される添加剤を含む請求項1に記載のカバー。
  10. 前記テープが10mm〜100mmの幅を有し、前記永久接着剤層が20マイクロメートル〜60マイクロメートルの厚さを有し、前記除去可能な接着剤層が30マイクロメートル〜80マイクロメートルの厚さを有する請求項1に記載のカバー。
  11. 前記カバーが、さらに、前記除去可能な接着剤層を覆う剥離ライナーを備え、前記剥離ライナーが、十分に硬化した低接着性の平滑なコーティングを備える請求項1に記載のカバー。
  12. 前記カバーが、さらに、請求項1に記載のテープに平行でありかつ請求項1に記載のテープから5ミリメートル未満だけ離間して配置されている差別化された多層の第2の接着テープを備える請求項1に記載のカバー。
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