NL9201968A - Aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat. - Google Patents

Description

ALUMINIUM-POLYPROPYLEEN- ALUMINIUM LAMINAAT

De uitvinding heeft betrekking op een aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat voor carrosserietoepassingen. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van het aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat.

Een laminaat van het in de aanhef genoemde type is beschreven in de aangemelde octrooi-aanvrage NL 9102127 ten name van aanvraagster.

Een harde eis voor een aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat voor carrosserietoepassingen is, dat een daaruit vervaardigd carrosserie-onderdeel bij de laktemperatuur vorrastabiel is. De lakbehandeling van automobielcarrosserieën en onderdelen daarvoor uit staal bestaat uit een kataforese-, een filler- en een top-coat-behandeling. De kataforese-behandeling vindt in de regel plaats bij circa 180 °C. Deze behandeling kan echter bij aluminium achterwege blijven. Voor de beide resterende behandelingen vindt de filler-behandeling in de regel plaats bij een temperatuur die gelijk is aan of iets hoger is dan de temperatuur bij de top-coat-behandeling. De filler-behandeling vindt in de regel plaats bij een temperatuur van ten minste 135 °C en ligt veelal in het gebied van 140 tot 155 °C. Onder laktemperatuur dient in het kader van deze octrooi-aanvrage te worden verstaan de hoogste bij de lakbehandeling door het uit het laminaat vervaardigde produkt te bereiken temperatuur. De hiervoor genoemde harde eis houdt in dat de carrosserie na het lakken geen of nagenoeg geen zichtbare blijvende vormveranderingen mogen vertonen. Dergelijke vormveranderingen leiden tot een niet strak uiterlijk van het automobiel en worden door kopers van automobielen niet geaccepteerd.

Aan deze harde eis kan volgens de stand van de techniek alleen worden voldaan door warmvervorming van het laminaat. Persstraten in automobielfabrieken zijn echter ingericht op koudvervormen en zijn niet zonder meer geschikt voor warmvervorming en daarvoor slechts met grote moeite geschikt te maken. Bovendien betekent warmvervormen extra energieverbruik.

Het doel van de uitvinding is derhalve een laminaat te verschaffen dat geschikt is voor koudvervormen in de automobielindustrie .

Dit wordt volgens de uitvinding bereikt door een aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat voor carrosserietoepassingen, omvattende twee huidplaten van aluminium met een dikte van 0,15 -0,3 mm ; . een kern van massieve polypropyleen met een voor polypropyleen hoge vloeigrens bij de laktemperatuur en met een dikte van 0,6 - 2 mm; een laag hechtmiddel tussen de kern en de huidplaten, met de eigenschap dat uit het laminaat door koudvervormen tot een gekromde vorm vervaardigd onderdeel vormstabiel is bij de laktemperatuur. Daarbij wordt onder koudvervormen in het kader van deze octrooi-aanvrage verstaan het vervormen van het laminaat, zoals koudpersen, zonder dat daarbij opzettelijk warmte aan het laminaat wordt toegevoerd met het doel om het laminaat voor of tijdens het vervormen te verwarmen. Onder een gekromde vorm wordt verstaan een onderdeel, zoals een carrosseriedeel, dat in veelal twee coördina-tierichtingen in het vlak van het laminaat gekromd is.

Een dergelijk onderdeel is bij de laktemperatuur vormstabiel als het na het koudvervormen en na de lakbehandeling bij de laktemperatuur gevolgd door afkoelen in hoofdzaak zijn vorm behoudt.

Aan deze eis wordt in de regel voldaan als bij de hierna te beschrijven verderveerproef de verderveerhoek kleiner is dan circa 0,5 graad en groter is dan circa - 0,2 graad.

De verrassend goede vormstabiliteit van het laminaat volgens de uitvinding bij de laktemperatuur na koudvervorming wordt door aanvraagster geweten aan de keuze van het polypropyleen met een voor polypropyleen hoge vloeigrens bij de laktemperatuur.

Bij voorkeur heeft de polypropyleen een vloeigrens bij de laktemperatuur van ten minste 2 N/mm2 en meer bij voorkeur van ten minste 4 N/mm2, Het mechanisme hiervan is nog onderwerp van onderzoek, maar gemeend wordt dat door de toch al lage vloeigrens van polypropyleen bij kamertemperatuur de spanningen na koudvervormen in het laminaat beperkt blijven, terwijl de hoge vloeigrens bij de laktemperatuur er voor zorgt dat de vervormingen bij de laktempera-1-iinr pem mim'imiin bp.nerkt! bliïven.

In de praktijk heeft het polypropyleen een hoge vloeigrens bij de laktemperatuur indien het polypropyleen tevens een hoge E-modulus bij de laktemperatuur, een hoge kristalliniteit en een zuivere samenstelling heeft, bijvoorbeeld een homopolymeer is.

De verrassend goede vormstabiliteit van het laminaat met de receptuur volgens de uitvinding bij de laktemperatuur na koudvervor-ming wordt door aanvraagster voorts toegeschreven aan het hecht-systeem. Bij voorkeur is het hechtmiddel een hechtprimer met een dikte van 2-20 μτα, en meer bij voorkeur van 5-10 μτα. Hechtprimers zijn voor een laminaat slechts bekend voor een metaal-kunststof laminaat voor verpakkingsdoeleinden. Zo is bijvoorbeeld uit GB 2,123,746 het gebruik van een hechtprimer bekend bij een metaal-polyester laminaat voor drankenbussen. Voor dit laminaat gelden echter geen eisen van vormstabiliteit. In de vakwereld wordt echter bij het vervaardigen van een aluminium-kunststof-aluminium laminaat voor carrosserietoepassingen hechtfolie, ook wel genoemd hechtfilm gebruikt. Zo is bijvoorbeeld uit EP 184 549 het gebruik van polypropyleen hechtfolie bekend bij een aluminium-kunststof-aluminium laminaat voor o.a. carrosserietoepassingen. Het is aanvraagster gebleken dat een dergelijk laminaat na koudvervormen bij de laktemperatuur niet vormstabiel is. De reden hiervan is nog onderwerp van onderzoek, maar gemeend wordt dat dit zou kunnen samenhangen hiermee, dat bij de gebruikelijke polypropyleen hechtfolies in de regel een laag molecuulgewicht wordt toegepast en dat de folies zijn gemodificeerd voor hechting, hetgeen de hoge temperatuureigenschap-pen nadelig beïnvloedt.

Bij voorkeur is de hechtprimer een blend van een thermoplast en een thermoharder en is meer bij voorkeur de thermoplast evenals de kern van polypropyleen en de thermoharder een epoxyhars. Het toepassen van een thermoharder respectievelijk een epoxyhars in de hechtprimer heeft als voordeel dat na uitharden een bijzonder goede hechting met de deklagen wordt verkregen. Door de thermoplast, resp. het polypropyleen in de hechtprimer wordt na verweking en versmelting daarvan met de kern een zeer goede hechting aan de kern verkregen, omdat de thermoplast in de hechtprimer en de kern compatibel zijn.

Bij voorkeur wordt het aluminium gekozen uit de soorten AA5xxx- en AA6xxx-series van de Aluminium Association. Hiermee kan een aanvaardbare deukweerstand worden verkregen. Bij voorkeur wordt de variëteit AA5182 of AA5754 en wel in de leveringstoestand 0, dat wil zeggen in de zachtgegloeide toestand gekozen. Deze variëteiten zijn goed als dunne band verkrijgbaar. Het verdient aanbeveling het aluminium voor het lamineren voor te rekken om Lüder-lijnen bij het koudvervormen van het laminaat te voorkomen.

De uitvinding is voorts belichaamd in een werkwijze voor het vervaardigen van het laminaat volgens de uitvinding. Deze werkwijze wordt erdoor gekenmerkt dat men eerst elke huidplaat aan een zijde voorziet van een laag hechtprimer en de thermoharder daarin laat uitharden bij een temperatuur in het gebied van 180-250 °C en bij voorkeur van 200-230 °C en dat men vervolgens de huidplaten en de kern samenbrengt met de hechtprimer op de huidplaten op de naar de kern gerichte zijde en hechting van huidplaten en kern bewerkstelligt door verweking van de thermoplast en temperatuur in het gebied van 180-250 °C en bij voorkeur van 200-230 °C. De hechtprimer kan op verschillende manieren zoals door opspuiten of als spray worden aangebracht. Bij voorkeur voorziet men de huidplaten van hechtprimer door middel van coil-coating. Op deze wijze is het mogelijk het laminaat goedkoop en met een hoge kwaliteit te vervaardigen.

De uitvinding zal worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Fig. 1 toont de laagopbouw van het laminaat.

Fig. 2 toont schematisch de verderveerproef voor het bepalen van de vormstabiliteit.

Fig, 3 toont de bak die bij de baktest wordt gemaakt voor het bepalen van de vormstabiliteit.

Fig. 1 toont het aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat 1 volgens de uitvinding bestaande uit twee huidplaten 2 van aluminium met een dikte van 0,15 - 0,3 mm, een kern 3 van massieve poly-propyleen met een dikte van 0,6 - 2 mm en een laag hechtprimer 4 tussen kern 3 en huidplaten 2 met een dikte van bij voorkeur 5 - 10 μια.

Om de vormstabiliteit van het laminaat vast te stellen wordt een proefstuk 5 getest met behulp van de inrichting die getoond wordt in fig. 2. Een proefstuk 5 van 90 mm bij 150 mm wordt eerst met buigcilinders 6 met een diameter van 25 mm en een hartafstand van 48 mm en een doorn 7 met een tophoek van 60° en een afrondings-straal van 6 mm koud vervormd (gebogen). Vervolgens wordt van het proefstuk de buighoek gemeten en wordt het proefstuk in een oven met een temperatuur gelijk aan de laktemperatuur geplaatst om zodoende de latere temperatuurbelasting na te bootsen. Na een verblijf van circa 30 minuten in de oven, welke tijdsduur representatief geacht wordt voor de filler- en top-coat-behandeling, laat men het proefstuk afkoelen en meet men opnieuw de buighoek. Het verschil van de buighoek vóór en na de ovenbehandeling wordt verderveerhoek <p genoemd. De verderveerhoek φ van het proefstuk is een maat voor de thermische vormstabiliteit van een uit het desbetreffend laminaat vervaardigd onderdeel. Een kleine verderveerhoek φ betekent een grote thermische vormstabiliteit.

Om de vormstabiliteit van het laminaat verder vast te stellen wordt een proefstuk van 300 mm bij 500 mm diepgetrokken tot een 28 mm hoge rechthoekige bak 8 (zie fig. 3) met een zwakgekromde bodem. Bij deze baktest wordt de bak aan dezelfde temperatuurscyclus onderworpen als het proefstuk bij de verderveerproef. Voor en na de temperatuurscyclus wordt een aantal contouren van de bak met behulp van een contourograaf nauwkeurig opgemeten, zodat eventuele vormveranderingen nauwkeurig kunnen worden bepaald. Tevens wordt de bak visueel beoordeeld op vormveranderingen.

In tabel 1 zijn resultaten van een verderveerproef en een baktest vermeld die zijn gedaan om de vormstabiliteit van een drietal laminaten bij een laktemperatuur van 145 °C te bepalen.

Tabel 1.

Het laminaat A is een laminaat volgens de receptuur van de uitvinding. Het laminaat B is een laminaat waarbij als hechtmiddel een hechtfolie in plaats van een primer is toegepast, maar dat overigens gelijk is aan het laminaat A. Het laminaat C is een laminaat waarbij voor de kern een andere soort polypropyleen met een vloeigrens bij de laktemperatuur van 145 °C voor minder dan 2 N/mm2 is toegepast, maar dat overigens gelijk is aan het laminaat A. Uit de tabel blijkt dat de laminaten B en C bij de verderveerproef een verderveerhoek hadden aanzienlijk liggende boven het gebied van -0,2 tot +0,5 graad.

Daarmee consistent zijn de resultaten van de baktest waarbij bij de laminaten B en C en sterke vormverandering en een niet strak produkt werden vastgesteld.

Claims (12)

1. Aluminium-polypropyleen-aluminium laminaat voor carrosserie-toepassingen, omvattende twee huidplaten van aluminium met een dikte van 0,15 -0,3 mm ; een kern van massieve polypropyleen met een voor polypro-pyleen hoge vloeigrens bij de laktemperatuur en met een dikte van 0,6 - 2 mm; een laag hechtmiddel tussen de kern en de huidplaten, met de eigenschap dat een uit het laminaat door koudvervormen tot een gekromde vorm gevormd onderdeel vormstabiel is bij de laktemperatuur.

2. Laminaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de polypropyleen een vloeigrens bij de laktemperatuur heeft van ten minste 2 N/mm2.

3. Laminaat volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de polypropyleen een vloeigrens bij de laktemperatuur heeft van ten minste 4 N/mm2.

4. Laminaat volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat het hechtmiddel een hechtprimer is met een dikte van 2-20 pm, en bij voorkeur van 5-10 μια..

5. Laminaat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hechtprimer een blend van een thermoplast en een thermoharder is.

6. Laminaat volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de thermoplast evenals de kern van polypropyleen is.

7. Laminaat volgens conclusies 5-6, met het kenmerk, dat de thermoharder een epoxyhars is.

8. Laminaat volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het aluminium gekozen is uit de AA5xxx- en AA6xxx-legeringen.

9. Laminaat volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het aluminium AA5182-0 of AA5754-0 is.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van het laminaat volgens de conclusies 1-9, met het kenmerk, dat men eerst elke huidplaat aan één zijde voorziet van een laag hechtprimer en de thermo-harder daarin laat uitharden bij een temperatuur in het gebied van 180-250 °C en dat men vervolgens de huidplaten en de kern samenbrengt met de hechtprimer op de huidplaten op de naar de kern gerichte zijde en de hechting van huidplaten en kern bewerkstelligt door verweking van de thermoplast bij een temperatuur in het gebied van 180-250 °C.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het uitharden van de thermoharder en het verweken van de thermoplast plaatsvindt bij een temperatuur in het gebied van 200-230 °C.

12. Werkwijze volgens de conclusies 10-11, met het kenmerk, dat men de huidplaten van hechtprimer voorziet door middel van coil-coating.