WO2023131708A1 - Coating-material-transfer arrangement - Google Patents

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WO2023131708A1
WO2023131708A1 PCT/EP2023/050332 EP2023050332W WO2023131708A1 WO 2023131708 A1 WO2023131708 A1 WO 2023131708A1 EP 2023050332 W EP2023050332 W EP 2023050332W WO 2023131708 A1 WO2023131708 A1 WO 2023131708A1
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WO
WIPO (PCT)
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coating material
carrier film
transfer arrangement
adhesion
coating
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/050332
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Ott
Klaus-Dieter Vissing
Joel Pascal BAUR
Thorben BRENNER
Joachim Scheller
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025—Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
    • B29C37/0028—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article
    • B29C37/0032—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article the coating being applied upon the mould surface before introducing the moulding compound, e.g. applying a gelcoat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C37/00—Component parts, details, accessories or auxiliary operations, not covered by group B29C33/00 or B29C35/00
    • B29C37/0025—Applying surface layers, e.g. coatings, decorative layers, printed layers, to articles during shaping, e.g. in-mould printing
    • B29C37/0028—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article
    • B29C2037/0042—In-mould coating, e.g. by introducing the coating material into the mould after forming the article the coating being applied in solid sheet form, e.g. as meltable sheet

Definitions

  • the present invention relates to a coating material transfer arrangement comprising a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic and a coating material with a high elongation at break, the peeling force between the carrier film and the coating material being >0.3N in the 180° peel test.
  • the invention also relates to a mold for a primary forming process comprising a coating material transfer arrangement according to the invention and the use of a coating material transfer arrangement according to the invention for transferring the coating material to a component, preferably as part of a primary forming process.
  • the invention also relates to a method for producing a coating material transfer arrangement according to the invention and a method for transferring a coating material to a component.
  • plastic components such. B. fiber composite (FRP) molded components
  • a vacuum infusion process or RTM process Resin Transfer Molding
  • a plastic component to be produced e.g. B. fiber composite molded component, formed from a reactive resin by means of infusion (in the case of the vacuum infusion process) or injection (eg in the case of an RTM process).
  • infusion in the case of the vacuum infusion process
  • injection e.g in the case of an RTM process
  • the resulting plastic components are coated, in particular painted, after the reactive resin has cured, there are currently two basic options available: a) either the component is coated after appropriate cleaning and pretreatment, in particular painted (post-painting) or b) an in-mold is used -Coating (varnishing) made.
  • the mold surface is coated with a typically viscous or gel-like paint system. This material flashes off and begins to harden. Then the layer structure is made and the corresponding plastic component such. B. a fiber composite component produced. After the mostly thermal hardening, both the resin and the paint used in the in-mold painting are hardened. The same applies to other coating materials. The chronological sequence of the production processes is linked to the material-specific hardening conditions.
  • the plastic component should be directly provided with a desired surface coating in the sense of a "one-shot process", without it having to be painted in the production environment for FRP components or the manufactured plastic components subsequently having to be moved, cleaned and painted.
  • the coating process of the plastic component is preferably integrated into the respective manufacturing process, eg the RTM process or the vacuum infusion process.
  • composite films can be provided which are already provided with a (partially) cured paint and are suitable for transferring the paint to the component.
  • the paint product can also be a primer. It is also possible to use paint systems that can be cured in multiple stages.
  • WO 2012/069344 A1 with WO 2009/024310 A1 describes a method for producing molded parts from a fiber composite material with a painted surface.
  • a carrier film with a special paint composition is provided for this purpose.
  • the carrier film is preferably a thermoplastic, possibly a composite film.
  • this lacquer is also provided with an adhesion promoter, which is then later arranged between the molded part and the lacquer.
  • the layered composite (carrier film+varnish+adhesive if necessary) is preferably adapted to the inner contour of the shaping tool with vacuum support. Furthermore, the layered composite preferably has an elongation at break in the range of approx. 50-80%, with the lacquer layer thickness being specified as 15-80 ⁇ m. The layered composite preferably has a layer with a coloring and/or effect-imparting property which has a thickness of 5-40 ⁇ m. There is no clear specification about the arrangement.
  • the claimed paint system can be cured both by UV radiation and thermally. After the final hardening, the paint can be wound and the carrier film can be removed. It is also possible to finally cure the paint after it has been applied to the molded part and before the carrier film is removed.
  • This product is processed by gluing and lamination, but can also be back-injected or back-foamed.
  • DE 10 2016 120 781 A1 describes a composite film for coating material transfer, comprising a) a carrier film made of plastic, b) a coating material which has an elongation at break of between 5% and 800% at 23° C., preferably between 8 % and 300%, particularly preferably between 18% and 150%, and c) an organosilicon layer which is arranged between the carrier film and the coating material, the adhesive strength between the organosilicon layer and the coating material being less than that after the coating material has cured Adhesive strength between the silicon-organic layer and the carrier film.
  • the adhesive force between the carrier film and the coating material per unit area can change significantly, because during the stretching process a new surface is formed primarily on the carrier film side. For example, if you stretch a 15 x 15 cm rectangle of foil by 100% in both spatial directions, the area is increased from 225 cm 2 to 900 cm 2 (four times as much). If you stretch 150% in both spatial directions, the area is increased to 1,406 cm 2 (6.25 times).
  • the adhesive force, the adhesion of the coating material to the carrier film must be adjusted very carefully in order to ensure easy and residue-free detachment (no contamination of the later paint surface) on the one hand and to ensure premature detachment (pre-release) during the stretch forming process or on the other hand to prevent during component curing.
  • the solution according to DE 10 2016 120 781 A1 therefore does not lead to sufficiently reliable solutions.
  • the behavior of the composite foil is influenced by a large number of parameters: the surface energy of the organosilicon layer on the carrier foil (which is decisive for sufficient wetting when the coating material is applied), the chemical composition of the organosilicon layer on the carrier foil (which is responsible for the adhesion of the coating material in the course of use, from application to drying, storage and stretch-forming to the manufacture of the coated plastic component, is decisive) the composition, mixture and application of the coating material (e.g.
  • the conditions when applying the composite film to the tool surface in particular air and tool temperature and humidity) the nano-, micro- and macroscopic behavior of the carrier film, of the silicon-organic layer and the coating material under strain - particularly in the areas near the interface, the behavior of the carrier foil, the silicon-organic layer and the coating material under the respective process conditions (the respective combinations of chemical interactions with parts of the other components or parts of the reactive resin or the atmosphere , the temperature, the mechanical stress, in particular due to the stretch forming and the pressure differences during the production of the plastic component - each taking into account the duration of these stresses).
  • a coating material transfer arrangement comprising a) a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic and b) a coating material which at 23 ° C has an elongation at break between 10% and 800%, preferably between 20% and 300%, particularly preferably between 50% and 200%, the peel force between the carrier film and the coating material in the unstretched state at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling a 25 mm wide strip of carrier film in a 180 ° peel test> 0.3 N, preferably> 0.5 N, more preferably > 0.7 N, more preferably >0.9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and more preferably >1.5 N, and also ⁇ 9 N, preferably ⁇ 8 N, more preferably ⁇ 7N, more preferably ⁇ 6N, more preferably ⁇ 5N and particularly preferably ⁇ 4N.
  • a coating material is a material that has the ability, at the latest after transfer to a substrate, preferably a plastic component, to ensure a flat, closed covering of the surface of this component in the area where the transfer took place.
  • Preferred coating materials are paints, paints with metallic fillers, adhesion promoters, adhesion promoters also being understood to mean primers
  • “Vacuum stretch-drawable” in the sense of this text means an elongation force at 10% elongation of less than 15 N for specimen type 5 according to DIN EN ISO 527-3 (measured according to DIN EN ISO 527 at 23 °C) and an elongation at break of at least 120 %
  • the elongation at break within the meaning of this text is measured according to DIN EN ISO 527-1 and 527-3. Deviating from this standard, the coating materials are measured at the point of "foils". These are measured - also deviating from the standard - in a thickness between 25 and 70 ⁇ m, in case of doubt at a thickness of 50 ⁇ m. In case of doubt, the elongation at break is measured at 23°C and 50% relative humidity.
  • the determination of the peeling force between the carrier film and the coating material is based on DIN EN ISO 8510-2. In case of doubt, the determination is carried out as described in measurement example 1. Measurements are taken at an ambient temperature of 22°C and a humidity of 50% ⁇ 15% relative humidity.
  • the peel force is the force that is required in the corresponding test to detach the carrier film from the respective coating material.
  • a corresponding peel force only applies if there is an adhesion failure between the coating material and the carrier film or the adhesion-modified layer.
  • the expression "coating material with an elongation at break" between ...% and ...% means that the coating material is already in the form of a solid body and in this state has an elongation at break in the stated range.
  • the solid body is preferably cured by means of a chemical curing mechanism, i.e. particularly preferably by the formation of covalent bonds.
  • a chemical curing mechanism i.e. particularly preferably by the formation of covalent bonds.
  • the shape of the coating material can therefore be changed if necessary before it is subjected to a final curing process, e.g. by heat or radiation.
  • the "fully cured” state means that the plastic component or the coating material is in the usual ready-to-use state and is therefore fully cured in the technical sense. This preferably means that the chain formation and crosslinking in the respective polymer is complete.
  • the carrier film In practice, it is not uncommon for the carrier film to be used and the coating material to be used not to interact optimally with one another due to their surface energies: Before a corresponding application, it should therefore be determined whether the coating material wets the carrier film sufficiently and the carrier film also remains wetted until the Coating material loses its flowability due to drying (or curing). If this wetting is insufficient, it is preferable to modify the adhesion on the carrier film to be used according to the invention.
  • a coating material transfer according to the invention comprising additionally c) an adhesion-modifying layer, preferably an organosilicon layer, which is arranged between the carrier film and the coating material and whose adhesion to the coating material after curing of the coating material is less than the adhesion to the carrier film, the peeling force between the adhesion-modifying layer and the coating material in the unstretched Condition at 22° C.
  • an adhesion-modifying layer preferably an organosilicon layer
  • Adhesion modification in the sense of the present text occurs when the original adhesion between (uncoated) carrier foil and coating material is changed by the adhesion-modifying layer. There can be both an increase in adhesion and a reduction in adhesion, but what is crucial is that the adhesion is adjusted in such a way that the peel force to be maintained according to the invention between the (coated) carrier film and the coating material is given.
  • the adhesion-modifying layer is preferably designed in such a way that its adhesion to the coating material after the coating material has cured is less than the adhesion to the carrier film.
  • the adhesion-modifying layer can, for example, perform protective functions.
  • the adhesion-modifying layer is preferably an organosilicon layer, more preferably a plasma-polymer organosilicon layer.
  • a plasma polymer silicon-organic layer is one that has been deposited in a PE-CVD process.
  • Silicon-organic layers have the advantage that they can be excellently adjusted with regard to their surface properties, in particular with regard to their surface energies, so that they can ensure optimal adhesion promotion between the carrier film and the coating material.
  • the layers are designed appropriately--they are stretchable together with the carrier film, so that premature detachment can be avoided even under stretching stress, in particular during vacuum stretch-forming.
  • Plasma polymer silicon-organic layers have the advantage - with a suitable design of the coating - that they have excellent adhesion to the carrier film due to chemical bonds, which means that they form cracks at a distance of less than 10 ⁇ m if the stretching load is too great, without being detached from the carrier film become. Furthermore, such layer systems are well crosslinked in themselves, so that they have a high cohesive strength.
  • the wetting can be improved to a limited extent by increasing the wet or dry layer thickness of the coating material and by selecting the appropriate application process.
  • doctor blade, calendering, printing and spraying methods can be used to apply the coating material.
  • Calendering, squeegeeing and printing with printing forms are to be preferred for better wetting.
  • Coating material and film are sufficiently compatible under the conditions of the application and drying process.
  • An example of incompatibility is the dissolving or swelling of the carrier film.
  • a clear sign of film swelling is the stretching of the film, which typically results in rippling. If there is insufficient compatibility, a different film or a different coating material composition can be selected.
  • the composition of the aqueous or organic solvent can in turn be used.
  • polyamide films are more suitable than thermoplastic copolyester elastomer films for solvent-based coating material systems, while in the case of aqueous coating material systems they tend to form waves, possibly due to swelling. Polyamide films are therefore not preferred for aqueous coating material systems.
  • a coating transfer arrangement according to the invention is preferred, in which case the coating material does not move away from the carrier film or the adhesion-modifying film when the coating material transfer arrangement is uniaxially stretched by a) 75% of the elongation at break of the coating material in the case of an elongation at break of the coating material ⁇ 133% or b) 100% in all other cases Layer dissolves, with the peeling force between the carrier film and the coating material when the stretched coating material is fixed at 22° C.
  • a coating material transfer arrangement according to the invention, wherein the peeling force between the carrier film and the coating material after a uniaxial stretching of the coating material transfer arrangement of a) 75% of the elongation at break of the coating material, in the case of an elongation at break of the coating material ⁇ 133% or b) 100% for all other cases when fixing the stretched coating material transfer arrangement at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film in the stretching direction ⁇ 8 N, preferably ⁇ 6 N, more preferably ⁇ 5 N, more preferably ⁇ 4 N and particularly preferably ⁇ 3N.
  • the peel force between the carrier film and the coating material after 25% elongation in the peeling direction and 25% elongation perpendicular to the peeling direction at 22° C. and 50% relative humidity is 0.05 N to 0.6 N, more preferably 0.1 N to 5N, more preferably 0.15N to 4.5N, even more preferably 0.2N to 4.0N, and most preferably 0.25N to 3.5N.
  • a coating material transfer arrangement according to the invention is preferred, wherein the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer before coating with the coating material on the side facing the coating material has a surface energy at 22 ° C and 50% relative humidity of ⁇ 38 mN / m, preferably ⁇ 35 mN/m, more preferably ⁇ 32 mN/m, more preferably ⁇ 30 mN/m and particularly preferably ⁇ 28 mN/m.
  • the contact angles of test liquids are measured, the surface tension of which including the disperse and polar components is known. These parts are included in the interfacial energy between solid and liquid, for which a suitable model is used.
  • the surface energy is determined according to the propagation method according to Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK model), which includes the geometric mean of the disperse and polar components of the surface tension of the liquid and the surface energy of the solid body (see D H Kaelble Dispersion-Polar 10 Surface Tension Properties of Organic Solids J Adhesion 2 (1970) pp 66-81 D Owens R Wendt Estimation of the Surface Free Energy of Polymers J Appl Polym Sei 13 (1969), pp 1741-1747 W Rabel, Some aspects of the wetting theory and its application to the investigation and modification of the surface properties of polymers In: Farb und Lack 77,10 (1971), pp. 997-1005).
  • the coating material transfer arrangement last described as being preferred also ensures a high level of process reliability.
  • the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer before coating with the coating material on the side facing the coating material has a polar component of the surface energy of ⁇ 5.0 mN / m, preferably ⁇ 4.0 mN/m and particularly preferably ⁇ 3.0 mN/m.
  • the surface energy of the carrier film to be used and/or its polar fraction decreases by a maximum of 25%, preferably a maximum of 15%, after heating at 95°C for 2 minutes in air.
  • Such films have good property stability even under increased stresses during the shaping process, so that they contribute to process reliability.
  • a coating transfer arrangement according to the invention, wherein an adhesion-modifying layer is present and this adhesion-modifying layer is a plasma polymer silicon-organic layer, preferably with a thickness of ⁇ 0.5 ⁇ m, preferably ⁇ 200 nm, more preferably ⁇ 100 nm and particularly preferably ⁇ 50 nm.
  • This preferred adhesion-modifying layer also contributes (particularly in the preferred embodiment) to process reliability.
  • the carrier film being a single-layer or multi-layer film consisting of one or more materials selected from the group consisting of polyolefins, preferably polyethylene (PE) or polypropylene (PP)); Polyamides preferably PA66; thermoplastic elastomers preferably based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO); Polyvinyl alcohol (PVAL) and fluoropolymer films such as polyvinyl fluoride (PVF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) or perfluoroalkoxy polymers (PFA).
  • polyolefins preferably polyethylene (PE) or polypropylene (PP)
  • Polyamides preferably PA66
  • thermoplastic elastomers preferably based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO)
  • PVAL Polyvinyl alcohol
  • Polyolefins preferably polyethylene or polypropylene, polyamides, preferably PA66, thermoplastic elastomers, preferably those based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO) are particularly preferred for use as carrier film.
  • TPC copolyester
  • TPU polyurethane
  • TPA polyamide
  • TPO olefin
  • PVAL polyvinyl alcohol
  • a coating material transfer arrangement according to the invention, wherein the carrier film at an elongation between 10% and 50% according to EN ISO 527-3 for a test specimen type 2 with a width (b) of 20 mm has an elongation force between 4 N and 60 N, preferably between 5N and 50N, more preferably between 6N and 40N and particularly preferably between 7 and 35N.
  • a coating arrangement according to the invention is preferred, wherein the coating material is selected from the group consisting of paint and adhesion promoter, the paint or adhesion promoter preferably comprising a polyurethane-containing binder and particularly preferably >50% by weight, based on the paint formulation, of a polyurethane-containing binder.
  • a paint within the meaning of the present invention is a coating material according to 2.51 of DIN EN ISO 4618 (liquid or paste-like or powder-like product that, applied to a substrate, produces an adhesive coating with protective, decorative and/or other specific properties).
  • Part of the invention is also a primary shaping method, comprising a coating material transfer arrangement according to the invention in the processing space provided for the shaping, the coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims preferably being stretch-formed or particularly preferably vacuum-stretched-drawn.
  • a prototyping process within the meaning of the present text is a process in which a shapeless mass, e.g. B. a viscous mass, a fibrous structure impregnated with reaction resins, a powder arrangement or a liquid, a solid is formed.
  • the primary shaping process takes place from the liquid, plastic, pulpy, powdery or fibrous state.
  • Preferred original molding processes within the meaning of the present text are resin infusion processes, resin injection processes (particularly preferably resin transfer molding (RTM)), pressing processes, autoclave processes, foaming processes, reaction injection molding (RIM) and hand lamination).
  • resin infusion processes resin injection processes (particularly preferably resin transfer molding (RTM)), pressing processes, autoclave processes, foaming processes, reaction injection molding (RIM) and hand lamination).
  • a corresponding mold according to the invention equipped with the coating material transfer arrangement according to the invention forms an excellent basis for shaping a component and equipping it with the coating to be transferred in one work step.
  • a mold according to the invention for an archetype process also comprising a component formed in the archetype process, the coating material on the component adheres more firmly than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer.
  • Also part of the invention is a component formed in a prototype process, coated with a coating transfer arrangement according to the invention, the coating material adhering more firmly to the component than to the carrier film or--if present--the adhesion-modifying layer.
  • reactive resin is used at least partially in the molding process for the component molded in the primary molding process according to the invention, particularly preferably selected from the group consisting of epoxy, polyurethane, unsaturated polyester, vinyl ester or phenol-formaldehyde resins.
  • the component according to the invention produced in the original molding process consists of fiber-reinforced plastic, which of course only refers to the component itself and not the coating.
  • the plastic component coated by means of the coating transfer arrangement according to the invention and produced in the original molding process has a coating surface after the carrier film has been pulled off, that no significant residues of the carrier film or - if originally present - the adhesion-modifying layer after the peeling off of the Has carrier film.
  • no significant residues from the carrier film or the adhesion-modifying layer means that less than 40%, preferably less than 30%, particularly preferably less than 20% of the proportion of elements on the surface of the component, measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS ) come from the carrier film or from the adhesion-modifying layer (based on the elements recorded with XPS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • Part of the invention is also the use of a coating material transfer arrangement according to the invention for transferring a coating material to a component, preferably as part of a primary shaping process and preferably with stretch forming and/or vacuum stretch forming of the coating material transfer arrangement.
  • Part of the invention is also a method for producing a coating material transfer arrangement according to the invention, comprising the steps: a) providing a coating material, preferably as defined in more detail above, b) providing a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic, preferably as defined in more detail above, c) optionally Adjusting the surface properties and / or coating the carrier film with an adhesion-modifying layer, preferably as defined in more detail above, and d) coating the carrier film made of plastic or the adhesion-modifying layer, so that the peeling force between the carrier film or the adhesion-modifying layer and the coating material in unstretched state at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film> 0.3 N,
  • the coating material transfer arrangement according to the invention can be produced by means of this method according to the invention.
  • Part of the invention is also a method for transferring a coating material to a component comprising the steps: a) providing a mold for a primary shaping method, b) providing a coating material transfer arrangement according to the invention c) introducing the coating material transfer arrangement into the mold, preferably by stretch forming or more preferably by vacuum - stretch forming, d) providing the material or material mix to be processed in the original form, e) producing a component in the mold using the materials from step d), so that a molded component is produced in the mold in which the coating material adheres more firmly to the component than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer and f ) After removing the component from the mold, separating the carrier film and - if present - the adhesion-modifying layer from the component surface so that the coating material remains on the component.
  • Measurement example 1 a peel force measurements in the unstretched state (180° peel test)
  • the measurement of the peeling forces is based on DIN EN ISO 5810-2.
  • a 10 mm thick, 250 mm wide and 300 mm long aluminum plate is provided with double-sided adhesive tape (Tesa 56171 -00003) over the entire surface and without overlapping.
  • the 50 mm wide strips of adhesive tape are oriented in the longitudinal direction of the board.
  • the coating film is then placed without creases on the adhesive tape, the longitudinal direction of the carrier film is oriented in the longitudinal direction of the plate, the coating material points in the direction of the double-sided adhesive tape, and the carrier film faces away from the adhesive tape.
  • the coating foil is then pressed onto the adhesive tape of the aluminum plate using a Pajarito pressure roller 050x150mm (item number: W-040074).
  • the pressure force of the pressure roller is 50 N.
  • the coating film protruding over the aluminum plate is cut flush with it.
  • the coating film and the double-sided adhesive tape are then severed by several cuts with a sharp blade at a distance of 25 mm from one another.
  • the parallel cuts are oriented in the longitudinal direction of the plate.
  • the backing film of the 25 mm wide webs produced in this way is then detached over a length of 5 cm from the lacquer of the coating film.
  • the paint remains on the aluminum plate provided with the adhesive tape.
  • the aluminum plate with the test strips produced in this way is then clamped into the jaws of a universal testing machine.
  • the plate is oriented in such a way that the sample strips are arranged vertically and the area in which the film was removed manually is at the bottom.
  • a 25 mm wide, 30 cm long and 2 mm thick aluminum strip is clamped in the upper clamping jaw of the tensile testing machine (Z050 from ZwickRoell) in such a way that its longitudinal direction corresponds to the longitudinal direction of the test plate and is parallel to it. It is 3 mm from the surface of the coating film applied to the test panel and is flush with the 25 mm wide cut of the coating film to be tested. The loose end of the coating film is then fixed to the sheet metal strip. It is fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125). The carrier film is then removed from the coating material that remains on the double-sided adhesive tape.
  • the take-off speed is determined by the travel speed of the upper clamping pack, which is 100 mm/min.
  • the film is pulled off over a distance of at least 200 mm in length.
  • the recorded pull-off forces are output via the pull-off distance.
  • the determined pull-off force of a sample results from the mean value of the recorded forces of a pull-off distance of at least 150 mm representative for the respective sample.
  • the results are the mean of the pull-off force of at least five tested samples (unit N/25mm).
  • the measurements are carried out at an ambient temperature of 22 °C and a relative humidity of 50 %.
  • the measurement of the peeling forces is based on DIN EN ISO 5810-2.
  • a 10 mm thick, 250 mm wide and 300 mm long aluminum plate is provided with double-sided adhesive tape (Tesa 56171-00003) over the entire surface and without overlapping.
  • the 50 mm wide strips of adhesive tape are oriented in the longitudinal direction of the board.
  • the coating film is cut to a size of 300 mm ⁇ 300 mm and provided with a checkered pattern with an edge length of 10 mm over the entire surface.
  • the coating film cut to size is clamped in a device with two 320 cm wide clamping jaws, the distance between which can be varied by means of a spindle drive.
  • the orientation of the coating film is selected in such a way that the variable direction corresponds to the longitudinal direction of the web of the carrier film. Then the coating film through the Device stretched to such an extent that the stretched edge length of the most central check has increased to 20 mm.
  • the stretching rate is 100 mm/min.
  • the coating film still in the device is then placed on the adhesive tape with as few wrinkles as possible, the longitudinal direction of the carrier film is oriented in the longitudinal direction of the plate, the coating material points in the direction of the adhesive tape, the carrier film is turned away from the adhesive tape.
  • the coating foil is then pressed onto the adhesive tape of the aluminum plate using a Pajarito pressure roller 050x150mm (item number: W-040074). The pressure force of the pressure roller is 50 N.
  • the coating film protruding over the aluminum plate is cut off flush with it and the sample plate is removed from the device.
  • the transfer foil is additionally fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125).
  • the coating film and the double-sided adhesive tape are then severed by several cuts with a sharp blade at a distance of 25 mm from one another.
  • the parallel cuts are oriented in the longitudinal direction of the plate.
  • the backing film of the 25 mm wide webs produced in this way is then detached over a length of 5 cm from the lacquer of the coating film.
  • the paint remains on the aluminum plate provided with the adhesive tape.
  • the aluminum plate with the test strips produced in this way is then clamped into the jaws of a universal testing machine (Z050 from ZwickRoell). The plate is oriented in such a way that the sample strips are arranged vertically and the area in which the film was removed manually is at the bottom.
  • a 25 mm wide, 30 cm long and 2 mm thick strip of aluminum is clamped in the upper clamping jaw of the tensile testing machine in such a way that its longitudinal direction corresponds to the longitudinal direction of the test panel and is parallel to it. It is 3 mm from the surface of the coating film applied to the test panel and is flush with the 25 mm wide cut of the coating film to be tested.
  • the loose end of the coating film is then fixed to the sheet metal strip. It is fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125).
  • the carrier film is then removed from the coating material that remains on the double-sided adhesive tape.
  • the take-off speed is determined by the travel speed of the upper clamping pack, which is 100 mm/min.
  • the film is pulled off over a distance of at least 200 mm in length.
  • the recorded pull-off forces are output via the pull-off distance.
  • the determined pull-off force of a sample results from the mean value of the recorded forces of a pull-off distance of at least 150 mm representative for the respective sample.
  • the results are the mean of the pull-off force of at least five tested samples and have the unit N/25mm.
  • the evaluation of sample areas with folds in the coating film is not permitted. The measurements were carried out at an ambient temperature of 22 °C and a relative humidity of 50 ⁇ 15%.
  • test material based on DIN 53504:2009-10 dumbbell S2.
  • the test specimens created in this way are clamped into a tensile device at the ends provided for this purpose in order to carry out strain tests at approx. 23 °C based on DIN 53504:2009-10.
  • the surface is observed with a microscope at low magnification (5x to 50x) in order to be able to determine immediately when the cracks appear.
  • the stretching is carried out at room temperature (approx. 23° C.) with a stretching rate of approx. 15 mm/min.
  • MSA Mobile Surface Analyzer
  • test drop is dispensed contact-free onto the sample surface at room temperature and has a volume of approx. 1 pl. 5 seconds after dosing the drop, a recording is made and initially the static contact angle is automatically tracked determined using the “lying drop (double)” method.
  • the automatic evaluation of the recordings is checked visually later and, if necessary, the baseline is corrected manually and recordings that cannot be evaluated are sorted out.
  • measurements with the test liquids water and diiodomethane and the resulting calculations of the surface energy are carried out at at least ten different positions of the same sample.
  • the mean value is formed from this.
  • test liquids used are water (surface tension: 72.80 mN/m; disperse fraction: 21.80 mN/m; polar fraction: 51.00 mN/m) and diiodomethane (surface tension: 50.80 mN/m; disperse fraction: 50 .80 mN/m; polar component: 0.00 mN/m).
  • the specialist will check the surface energy of the test liquid, e.g. with the Wilhelmy balance, and always ensure that the test liquid is fresh and uncontaminated.
  • the “Advance” program (Version 1 .6.2.0.) from Krüss GmbH is used as the measuring software.
  • the evaluation of the surface free energy with the disperse and polar components is carried out according to Owens, Wendt, Rabel & Kaelble (OWRK).
  • the contact angle measurement is based on DIN 55660.
  • the carrier films with an organosilicon layer described in DE 10 2016 120 781 A1 under example 1 were used for the further investigations. They are coated with the coating process number used in DE 10 2016 120 781 A1. denoted by the numbers 1, 2 and 3.
  • a 2 m wide and 50 ⁇ m thick polyamide 6.6 film StretchVAC 3000 from Solvay was coated in a roll-to-roll process in a low-pressure plasma system with different process parameters.
  • the plasma system has a cuboid plasma chamber made of stainless steel with the internal dimensions: width: 1.7 m, height: 2.2 m and depth: 3.0 m.
  • the two 3.0 m long side walls are equipped with dielectric plastic insulation.
  • a cooled flat electrode with a width of 2.6 m and a height of 1.65 m is inserted in the middle of the plastic insulation.
  • the plasma chamber is evacuated upwards with 2 vacuum pump trains with a total suction capacity of 750 sccm at 0.019 mbar.
  • the wrapping device is installed in the plasma chamber, electrically isolated from the chamber wall and floor, on a removable stainless steel floor plate. The base plate and the front of the wrapping device are fixed to the chamber door. The wrapping takes place between two drive rollers located inside the wrapping device.
  • the polyamide film was passed in front of the electrodes at a distance of 40 mm, the outside pointing to one electrode and the inside pointing to the other electrode. Before the coating process, the polyamide film was dried by repeated wrapping in a vacuum for so long that the last wrapping before the coating process resulted in a pressure of 0.012 mbar at a wrapping speed of 7 m/min.
  • the working gases oxygen and hexamethyldisiloxane (HMDSO) were introduced from below with ongoing evacuation according to Table 1.
  • the pressure in the plasma chamber was regulated to 0.025 mbar with the help of butterfly valves in front of the vacuum pump lines.
  • the plasma was excited with a high frequency of 13.56 MHz with 3000 W each (generator output power) via the two flat electrodes.
  • the polyamide film was wrapped at a speed of 4 m/min.
  • carrier foils with a silicon-organic layer are subsequently coated according to their coating process no. referred to as foil samples with the corresponding numbers 4 to 13.
  • the ratio of O2/HMDSO for the corresponding coating process is given in the following tables.
  • the 2 m wide and 50 ⁇ m thick stretchVAC 3000 polyamide 6.6 film was activated in a roll-to-roll process using only oxygen as the supplied working gas.
  • the plasma was excited with 2500 W per surface electrode, 992 sccm oxygen was supplied and the film was wrapped at a pressure of 0.036 mbar at a speed of 2 m/min.
  • This carrier film is referred to as film pattern 15 below.
  • the untreated 50 ⁇ m thick polyamide 6,6 film StretchVAC 3000 is referred to below as the film sample 14 .
  • the ten carrier films with a silicon-organic layer from Table 1 and the untreated carrier film 14 and the plasma-activated carrier film 15 were measured and evaluated. The results are shown in Table 2.
  • Exemplary embodiment 2 Coating materials and their application and curing
  • the coating material A-PU-IMC VP 27000106 with hardener 29/12 from example 2 of DE 10 2016 120 781 A1 was applied to the carrier foils with the silicon-organic plasma polymer layer from example 1 of DE 102016 120 781 A1:
  • the two components of the coating material were mixed in a mixing ratio of 10 parts by weight of base paint (Bomix A-PU-IMC VP 27000106) to one part by weight of hardener (Bomix 29/12) and then for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per mixed for a minute.
  • the coating material was then applied to the carrier film.
  • the film was fixed on a vacuum table with a hole grid of 10 ⁇ 10 mm and a hole diameter of 0.6 mm.
  • the paint was applied to the film using a spiral doctor blade to apply wet film thicknesses of 120 ⁇ m and a diameter of 10 mm (Gold GmbH PG-032-320120).
  • the direction of application was selected so that it corresponds to the longitudinal direction of the film.
  • the application speed was 100 mm/s. After the coating material had been applied to the film, it was detached from the vacuum table, placed on a 3 mm thick aluminum sheet and fixed to it in the edge regions with pressure-sensitive adhesive tape. The coating material then flashed off for 72 hours at 22°C and a relative humidity of 50% before it was then cured in a forced-air oven at 80°C for 20 minutes.
  • Coating material B was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
  • Bomix Mold Coating VP 82360005 CHP was used as the base paint and Bomix Hardener VP 280011/1 as the hardener.
  • Bomix Additive 04/548 was used. All 3 are components of the company Bomix Chemie GmbH and result in a solvent-based base coat based on polyurethane.
  • the base paint (Bomix Mold Coating VP 82360005 CHP) and the additive (Bomix Additive 04/548) were used here in a ratio of five parts by weight of base paint and one Percentage by mass of additive and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute. A further proportion by mass of hardener (Bomix Hardener VP 280011/1) was then added and the paint was mixed again as described above.
  • the application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the panel were carried out analogously to coating material A.
  • the paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 120° C. for 5 minutes.
  • Coating material C was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
  • the crosslinker (PERMUTEX XR-13-554) and deionized water were prepared in a ratio of one part by weight of crosslinker to one part by weight of deionized water and homogenized for 5 minutes with a wooden spatula.
  • Nine parts by mass of base paint (PERMUTEX RP-39-272) were then added before the paint was again homogenized for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute.
  • the application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the aluminum sheet were carried out analogously to coating material A.
  • the paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 70° C. for 60 minutes.
  • Coating material D Coating material D was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
  • the base paint and the hardener were mixed here in a ratio of 9 parts by weight of base paint and 2 parts by weight of hardener and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute.
  • the application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the panel were carried out in the same way as for coating material A.
  • the coating material was then aired off for 60 minutes at 22° C. and a relative humidity of 50% before it was placed in a convection oven for 60 minutes cured at 60°C.
  • Coating material E was applied and cured in the same way as coating material A, with the following differences:
  • the base paint and the hardener are mixed here in a ratio of 9 parts by weight of the base paint and 2 parts by weight of the hardener and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute.
  • the application of the coating material to the film and the fixing of the painted film on the aluminum sheet are carried out in the same way as for coating material A.
  • the coating material then flashes off for 60 minutes at 22°C and a relative humidity of 50% before it is then left in cured in a convection oven at 60 °C. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
  • Coating material F was applied and cured in the same way as coating material A, with the following differences:
  • Bomix Coating VP 7550D/7/4-026 was used as the base paint and Bomix Hardener 28/13 as the hardener, both from Bomix Chemie GmbH. This is a solvent-based, polyurethane-based clear coat.
  • the base paint [Bomix Coating VP 7550D/7/4-026] and the hardener [Bomix Hardener 28/13] were mixed in a ratio of ten parts by weight of base paint to three parts by weight of hardener, for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute homogenized.
  • the application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the aluminum sheet were carried out analogously to coating material A.
  • the paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 70° C. for 60 minutes.
  • Table 3 Results of the peel force measurements of the composite films in the unstretched state. Specification of the peeling force in N/25 mm;
  • FIG. 1 shows the results of the peel force measurements of the composite films with film samples 4 to 13 and coating materials B to F in the unstretched state.
  • the coating material F with the film samples 4 to 13 does not form any composite films according to the invention for coating material transfer to two-dimensionally curved components made of elastomeric, duroplastic or fiber-reinforced plastics. Coating material F has too little peeling force, even with film sample 13.
  • coating material F with film sample 14 (the untreated polyamide film) has sufficient peel strength.
  • coating material F with film pattern 14 can form composite films according to the invention for coating material transfer to two-dimensionally curved components made of elastomeric, duroplastic or fiber-reinforced plastics.
  • film sample 15 the plasma-activated polyamide film
  • coating material F has too high a peel force. This composite film is therefore also not a composite film according to the invention.
  • Table 4 Results of the peel force measurements of the composite films. Specification of the peeling force in N/25 mm. *): The adhesion between the coating material and the film sample is so great that the film sample cannot be detached from the coating material.
  • the plasma polymer-coated film sample 13 with the dimensions 800 mm ⁇ 600 mm is coated with coating material B over its entire surface.
  • the coating material is prepared analogously to the procedure described in example 2.
  • the coating material is applied crosswise using a cup gun; the determined dry layer thickness of the paint on the plasma polymer-coated foil is 40 ⁇ m.
  • the film is fixed vertically on a solid base. After application, the coating material flashes off for 60 minutes at 22°C and a relative humidity of 50% before it is then cured in a circulating air oven at 60°C for 60 minutes.
  • the coating material transfer arrangement produced in this way is fixed wrinkle-free and slightly pretensioned (elongation ⁇ 5%) with vacuum sealing tape on the lower of two associated RTM tools, with the coated film side facing away from the lower tool.
  • the lower tool has a rectangular component cavity with dimensions of 600 mm x 400 mm and a depth of 40 mm.
  • the cavity has draft angles of 7° and the component edges have a radius of 8 mm.
  • the cavity is equipped with a vacuum channel, which allows the cavity under the coating film to be evacuated and the film to be stretched into the lower tool.
  • the vacuum channel is covered with porous metal.
  • the coating material transfer arrangement After the coating material transfer arrangement has been stretch-formed by applying a vacuum (absolute pressure: 5 mbar) between the coating material transfer arrangement and the lower tool, a glass fiber preform is placed on the stretch-drawn coating material transfer arrangement, the upper mold is placed on the lower mold and the tool is thus sealed gas-tight.
  • the upper tool is equipped with an injection channel for feeding in the resin system and an evacuation channel for evacuating the cavity provided with the preform.
  • the closed tool is then placed in an industrial heating press and the cavity is evacuated through the evacuation channel in the upper tool (absolute pressure: 10 mbar). The press is then closed and the mold heated to 80 °C.
  • the PRISM EP2410 resin system from the manufacturer Solvay, heated to 60 °C, is then injected into the cavity using an injection system typical of the industry. After the fiber insert has been completely saturated, the evacuation channel and injection channel in the upper tool are closed. The mold then runs through the temperature cycle specified by the resin manufacturer to cure the component. After complete cooling, the heating press and mold are opened, the coating material transfer arrangement is separated in the edge area of the component, and the component is removed from the tool. The coating material transfer arrangement remains on the component. After the carrier film has been removed by hand, the coating material remains on the component.
  • the plasma polymer-coated film sample 8 with the dimensions 1600 mm ⁇ 1400 mm is coated with coating material E over its entire surface.
  • the coating material is prepared analogously to the procedure described in Example 2.
  • the coating material is applied crosswise using a cup gun; the determined dry layer thickness of the paint on the plasma polymer-coated carrier film is 40 ⁇ m.
  • the film is fixed vertically on a solid base.
  • the paint is cured on the carrier film for 5 minutes at 120° C. in a convection oven.
  • the coating material transfer arrangement produced in this way is fixed wrinkle-free and slightly pretensioned (elongation ⁇ 5%) with vacuum sealing tape on the lower of two associated RTM tools, with the coated film side facing away from the lower tool.
  • the upper and lower molds form the two mold halves of an RTM mold for producing the outer shell of a commercial vehicle door consisting of an inner and outer shell.
  • the lower tool is designed as a negative and the upper tool as a positive tool.
  • the component cavity lying in the parting plane of the tools has a height of about 5 mm and approximate dimensions of 1400 mm x 1200mm.
  • the upper and lower tools are mounted in an industry-typical heating press, which allows the molds to be opened and closed and heated.
  • the cavity is equipped with a vacuum channel, which allows the cavity under the coating film to be evacuated and the film to be stretched into the lower tool.
  • a vacuum absolute pressure: 5 mbar
  • two layers of biaxial glass fabrics each with a basis weight of 600 g/m 2 , are introduced into the component cavity on the stretch-drawn coating material transfer arrangement.
  • the two-piece mold is then closed and heated to a temperature of 65 °C.
  • 100 parts by weight of the epoxy resin Biresin CR14 are mixed with 24 parts by weight of the hardener Biresin CH135-4, both from the manufacturer Sika, and injected into the component cavity using a pressure pot.
  • the overpressure in the pressure pot is 4 bar.
  • the upper tool is equipped with a central injection channel for feeding in the resin system and four risers through which the air displaced by the resin can escape from the component cavity. After resin has escaped through each of the four risers and the semi-finished fiber product has been completely soaked, the injection is ended and the injection channel is closed.
  • the component is then cured at 65 °C for 90 minutes. After complete cooling, the heating press and mold are opened, the coating material transfer arrangement is separated in the edge area of the component, and the component is removed from the tool. The coating material transfer arrangement remains on the component. After the carrier film has been removed by hand, the coating material remains on the component.

Abstract

A coating-material-transfer arrangement comprising a) a vacuum-stretchable carrier film made of plastic and b) a coating material, which at 23°C has an elongation at break of between 10% and 800%, preferably between 20% und 300%, particularly preferably between 50% und 200%, wherein, when a carrier-film strip 25 mm wide is peeled off in the 180° peeling test, the peel force between the carrier film and the coating material in the unstretched state at 22°C and 50% relative atmospheric humidity is ≥ 0.3 N, preferably ≥ 0.5 N, more preferably ≥ 0.7 N, more preferably ≥ 0.9 N, more preferably ≥ 1,1 N, more preferably ≥ 1.3 N und particularly preferably ≥ 1.5 N, and ≤ 9 N, preferably ≤ 8 N, more preferably ≤ 7 N, more preferably ≤ 6 N, more preferably ≤ 5 N und particularly preferably ≤ 4 N.

Description

Beschichtungsstoffübertragungsanordnung coating material transfer arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, umfassende eine vakuum-streckziehfähige Trägerfolie aus Kunststoff und einen Beschichtungsstoff mit einer hohen Bruchdehnung, wobei die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff im 180°-Schälversuch > 0,3N beträgt. Die Erfindung betrifft ferner eine Form für eine Urformverfahren umfassend eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung und die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung zur Übertragung des Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, bevorzugt im Rahmen eines Urformverfahrens. The present invention relates to a coating material transfer arrangement comprising a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic and a coating material with a high elongation at break, the peeling force between the carrier film and the coating material being >0.3N in the 180° peel test. The invention also relates to a mold for a primary forming process comprising a coating material transfer arrangement according to the invention and the use of a coating material transfer arrangement according to the invention for transferring the coating material to a component, preferably as part of a primary forming process.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung sowie ein Verfahren zum Übertragen eines Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil. The invention also relates to a method for producing a coating material transfer arrangement according to the invention and a method for transferring a coating material to a component.
Zur Herstellung von Kunststoffbauteilen, wie z. B. Faserverbund-(FVK) Formbauteilen, wird häufig ein Vakuuminfusionsverfahren bzw. RTM- Verfahren (Resin Transfer Molding) verwendet. In beiden Verfahren wird ein herzustellendes Kunststoffbauteil, wie z. B. Faserver- bund-Formbauteil, mittels Infusionieren (im Falle des Vakuuminfusionsverfahrens) bzw. Injizieren (z.B. im Falle eines RTM-Verfahrens) aus einem Reaktivharz geformt. Sollen die resultierenden Kunststoffbauteile nach dem Aushärten des Reaktivharzes beschichtet, insbesondere lackiert, werden, so stehen heutzutage zwei grundsätzliche Möglichkeiten zur Verfügung: a) Entweder wird das Bauteil nach entsprechender Reinigung und Vorbehandlung beschichtet, insbesondere lackiert (Postlackierung) oder b) es wird eine In-Mold-Beschichtung (Lackierung) vorgenommen. For the production of plastic components such. B. fiber composite (FRP) molded components, a vacuum infusion process or RTM process (Resin Transfer Molding) is often used. In both methods, a plastic component to be produced, e.g. B. fiber composite molded component, formed from a reactive resin by means of infusion (in the case of the vacuum infusion process) or injection (eg in the case of an RTM process). Should they If the resulting plastic components are coated, in particular painted, after the reactive resin has cured, there are currently two basic options available: a) either the component is coated after appropriate cleaning and pretreatment, in particular painted (post-painting) or b) an in-mold is used -Coating (varnishing) made.
Bei einer In-Mold-Lackierung wird die Formoberfläche mit einem typischerweise dickflüssigen oder gelartigen Lacksystem versehen. Dieses Material lüftet ab und beginnt auszuhärten. Sodann wird der Lagenaufbau vorgenommen und das entsprechende Kunststoffbauteil, wie z. B. ein Faserverbund-Bauteil, hergestellt. Nach der zumeist thermischen Aushärtung sind sowohl das Harz als auch der in der In-Mold-Lackierung verwendete Lack ausgehärtet. Analoges gilt auch für andere Beschichtungsstoffe. Die zeitliche Abfolge der Fertigungsabläufe sind an die materialspezifischen Härtungsbedingungen gebunden. In the case of in-mold painting, the mold surface is coated with a typically viscous or gel-like paint system. This material flashes off and begins to harden. Then the layer structure is made and the corresponding plastic component such. B. a fiber composite component produced. After the mostly thermal hardening, both the resin and the paint used in the in-mold painting are hardened. The same applies to other coating materials. The chronological sequence of the production processes is linked to the material-specific hardening conditions.
Beide Vorgehensweisen (sowohl Option a) als auch Option b)) verlängern und erschweren damit den Fertigungsablauf eines industriellen Herstellungsprozesses eines Kunststoffbauteils und führen somit zu Mehrkosten. Weiterhin ist ein erheblicher Aufwand zu betreiben, um die erforderliche Oberflächenqualität zu gewährleisten. Daher besteht ein Bedarf an einer Fertigungsmöglichkeit, die eine effektivere Beschichtung von Kunststoffbauteilen ermöglicht, insbesondere einer in den bereits verwendeten Herstellungsprozess integrierten Fertigungsmöglichkeit, ohne dass eine In-Mold-Lackierung der Form oder eine nachträgliche Beschichtung oder Lackierung des Kunststoffbauteils vorgenommen werden muss. Both procedures (both option a) and option b)) lengthen and thus complicate the manufacturing process of an industrial manufacturing process of a plastic component and thus lead to additional costs. Furthermore, a considerable effort is required to ensure the required surface quality. There is therefore a need for a manufacturing option that enables more effective coating of plastic components, in particular a manufacturing option that is integrated into the manufacturing process already in use, without the need for in-mold painting of the mold or subsequent coating or painting of the plastic component.
Idealerweise soll das Kunststoffbauteil im Sinne eines „One-shot-Vorganges“, direkt mit einer gewünschten Oberflächenbeschichtung versehen werden, ohne dass es in der Fertigungsumgebung für FVK-Bauteile lackiert werden muss oder die hergestellten Kunststoffbauteile nachträglich bewegt, gereinigt und lackiert werden müssen. Vorzugsweise ist der Beschichtungsvorgang des Kunststoffbauteils in den jeweiligen Herstellprozess, z.B. den RTM-Prozess oder das Vakuuminfusionsverfahren, integriert. Um dieses Ziel zu erreichen, können Verbundfolien bereitgestellt werden, welche bereits mit einem (teil-)ausgehärteten Lack versehen sind und dazu geeignet sind, den Lack auf das Bauteil zu übertragen. Bei dem Lackprodukt kann es sich auch um eine Grundierung bzw. einen Primer handeln. Ebenso können mehrstufig aushärtbare Lacksysteme zum Einsatz gebracht werden. Ideally, the plastic component should be directly provided with a desired surface coating in the sense of a "one-shot process", without it having to be painted in the production environment for FRP components or the manufactured plastic components subsequently having to be moved, cleaned and painted. The coating process of the plastic component is preferably integrated into the respective manufacturing process, eg the RTM process or the vacuum infusion process. In order to achieve this goal, composite films can be provided which are already provided with a (partially) cured paint and are suitable for transferring the paint to the component. The paint product can also be a primer. It is also possible to use paint systems that can be cured in multiple stages.
Lösungsansätze nach bisherigem Stand der Technik State-of-the-art solutions
WO 2012/069344 A1 mit WO 2009/024310 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Formteilen aus einem Faserverbundwerkstoff mit einer lackierten Oberfläche. Dazu wird eine Trägerfolie mit einer speziellen Lackkomposition bereitgestellt. Die Trägerfolie ist bevorzugt ein Thermoplast, ggf. eine Verbundfolie. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Lack noch mit einem Haftvermittler versehen, welcher dann später zwischen Formteil und Lack angeordnet ist. WO 2012/069344 A1 with WO 2009/024310 A1 describes a method for producing molded parts from a fiber composite material with a painted surface. A carrier film with a special paint composition is provided for this purpose. The carrier film is preferably a thermoplastic, possibly a composite film. In a preferred embodiment, this lacquer is also provided with an adhesion promoter, which is then later arranged between the molded part and the lacquer.
Der Schichtverbund (Trägerfolie + Lack + ggf. Haftvermittler) wird bevorzugt vakuumunterstützt an die Innenkontur des Formgebungswerkzeuges angepasst. Weiterhin weist der Schichtverbund vorzugsweise eine Reissdehnung im Bereich von ca. 50 - 80% auf, wobei die Lackschichtdicke mit 15 - 80 pm angegeben wird. Bevorzugt weist der Schichtverbund eine Schicht mit einer färb- und/oder effektgebenden Eigenschaft auf, welche über eine Dicke von 5 - 40 pm verfügt. Über die Anordnung gibt es keine klare Vorgabe. The layered composite (carrier film+varnish+adhesive if necessary) is preferably adapted to the inner contour of the shaping tool with vacuum support. Furthermore, the layered composite preferably has an elongation at break in the range of approx. 50-80%, with the lacquer layer thickness being specified as 15-80 μm. The layered composite preferably has a layer with a coloring and/or effect-imparting property which has a thickness of 5-40 μm. There is no clear specification about the arrangement.
Das beanspruchte Lacksystem kann sowohl über UV-Strahlung als auch thermisch ausgehärtet werden. Nach der endgültigen Aushärtung ist der Lack wickelfähig und die Trägerfolie ist ablösbar. Es ist auch möglich den Lack nach der Auftragung auf das Formteil und vor der Trägerfolienablösung final auszuhärten. The claimed paint system can be cured both by UV radiation and thermally. After the final hardening, the paint can be wound and the carrier film can be removed. It is also possible to finally cure the paint after it has been applied to the molded part and before the carrier film is removed.
Die Verarbeitung dieses Produktes erfolgt durch Verklebung und Kaschierung, kann aber auch hinterspritzt oder hinterschäumt werden. This product is processed by gluing and lamination, but can also be back-injected or back-foamed.
Es werden keine Angaben gemacht, wie höhere Dehngrade der Verbundfolie erreicht werden können, wie andere Beschichtungsprodukte auszuwählen sind und wie eine dehnungsgerechte Haftung einzustellen ist. Es findet sich lediglich der allgemeine Hinweis, dass die Trägerfolie einer Coronaentladung unterzogen werden kann. Insbesondere fehlen Angaben, wie eine hohe Prozesssicherheit erreicht werden kann. Um die Produktion zu vereinfachen wird in DE 10 2016 120 781 A1 eine Verbundfolie zur Beschichtungsstoffübertragung beschrieben, umfassend a) eine Trägerfolie aus Kunststoff, b) einen Beschichtungsstoff, der bei 23 °C eine Bruchdehnung zwischen 5% und 800% aufweist, bevorzugt zwischen 8% und 300%, besonders bevorzugt zwischen 18% und 150%, und c) eine siliziumorganische Schicht, die zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff angeordnet ist, wobei die Haftfestigkeit zwischen der siliziumorganischen Schicht und dem Beschichtungsstoff nach Aushärtung des Beschichtungsstoffes kleiner ist, als die Haftfestigkeit zwischen der siliziumorganischen Schicht und der Trägerfolie. No information is given as to how higher degrees of elongation of the composite film can be achieved, how other coating products are to be selected and how adhesion appropriate to elongation is to be set. There is only a general note that the carrier film can be subjected to a corona discharge. In particular, there is a lack of information on how high process reliability can be achieved. In order to simplify production, DE 10 2016 120 781 A1 describes a composite film for coating material transfer, comprising a) a carrier film made of plastic, b) a coating material which has an elongation at break of between 5% and 800% at 23° C., preferably between 8 % and 300%, particularly preferably between 18% and 150%, and c) an organosilicon layer which is arranged between the carrier film and the coating material, the adhesive strength between the organosilicon layer and the coating material being less than that after the coating material has cured Adhesive strength between the silicon-organic layer and the carrier film.
Untersuchungen haben gezeigt, dass es bei Nacharbeitung der in der DE 10 2016 120 781 A1 beschriebenen Lehre, insbesondere auch unter Berücksichtigung der Beispiele, häufig zu einer vorzeitigen Beschichtungsstoffablösung während des Steckziehvorganges kommt. Dies gilt insbesondere dann, wenn mit komplexen 3D-konturierten Formen gearbeitet wird. Damit ist auch hier wünschenswert, die Prozesssicherheit zu erhöhen. Investigations have shown that when the teaching described in DE 10 2016 120 781 A1 is reworked, in particular also taking into account the examples, premature detachment of the coating material often occurs during the push-pull process. This is especially true when working with complex 3D contoured shapes. It is therefore also desirable here to increase process reliability.
Folgt man somit dem Stand der Technik zur foliengestützten In-Mold-Beschichtung von dreidimensional konturierten Kunststoff-Formbauteilen auf Basis von Reaktivharzen so ergeben sich praktische Probleme, für die es bisher keinen zuverlässigen Lösungsansatz gibt. If one thus follows the state of the art for film-supported in-mold coating of three-dimensionally contoured plastic molded components based on reactive resins, practical problems arise for which there has hitherto been no reliable solution.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Folien zur Beschichtungsstoffübertragung wie im Stand der Technik beschrieben oft, selbst für einfache Formgebungswerkzeuggeometrien, während des Einbringens in die Werkzeugkavität mittels eines vakuumgestützten Streckziehprozesses (häufig auch als vakuumgestütztes Tiefziehen bezeichnet) über eine hohe Dehnfähigkeit verfügen müssen, denn dieser Prozessschritt führt regelmäßig zu lokal stark unterschiedlichen Dehngraden. In einigen Formbereichen legt sich die Folie bereits zu einem frühen Zeitpunkt an die Werkzeugwand an und verharrt dort aufgrund der Haftreibungskraft zwischen Folie und Werkzeug. Ab diesem Zeitpunkt werden nur noch die Folienbereiche gedehnt, welche noch ohne Werkzeugkontakt sind. Entsprechend sind zu diesem Zeitpunkt der Verarbeitung Dehngrade von mehr als 100% notwendig. Durch den Streckziehvorgang kann sich die Haftkraft zwischen Trägerfolie und Beschichtungsstoff pro Flächeneinheit deutlich verändern, denn beim Dehnvorgang wird primär auf der Trägerfolienseite neue Oberfläche gebildet. Streckt man beispielsweise ein Folienrechteck von 15 x 15 cm in beide Raumrichtungen um 100%, so wird die Fläche von 225 cm2 auf 900 cm2 (das 4-fache) angehoben. Dehnt man in beide Raumrichtungen um 150%, so wird die Fläche auf 1 .406 cm2 (das 6,25-fache) vergrößert. Daher muss die Haftkraft, die Adhäsion des Beschichtungsstoffes zur Trägerfolie, sehr sorgfältig eingestellt werden, um einerseits deren einfache und rückstandsfreie Ablösung zu gewährleisten (keine Kontamination der späteren Lackoberfläche) und andererseits ein zu frühes Ablösen (Pre-Re- lease) während des Streckziehvorganges oder während der Bauteilaushärtung zu verhindern. Hierzu finden sich im Stand der Technik keinerlei Angaben. Investigations have shown that films for coating material transfer, as described in the prior art, often have to have a high level of stretchability, even for simple shaping tool geometries, during introduction into the tool cavity using a vacuum-assisted stretch-forming process (often also referred to as vacuum-assisted deep-drawing), because this process step leads regularly to locally strongly differing degrees of elongation. In some areas of the mold, the foil comes into contact with the mold wall at an early stage and remains there due to the static friction force between the foil and the mold. From this point on, only the film areas that are still not in contact with the tool are stretched. Accordingly, degrees of elongation of more than 100% are necessary at this point in the processing. As a result of the stretch-forming process, the adhesive force between the carrier film and the coating material per unit area can change significantly, because during the stretching process a new surface is formed primarily on the carrier film side. For example, if you stretch a 15 x 15 cm rectangle of foil by 100% in both spatial directions, the area is increased from 225 cm 2 to 900 cm 2 (four times as much). If you stretch 150% in both spatial directions, the area is increased to 1,406 cm 2 (6.25 times). Therefore, the adhesive force, the adhesion of the coating material to the carrier film, must be adjusted very carefully in order to ensure easy and residue-free detachment (no contamination of the later paint surface) on the one hand and to ensure premature detachment (pre-release) during the stretch forming process or on the other hand to prevent during component curing. There is no information on this in the prior art.
Praktische Versuche zeigten, dass Verbundfolien gemäß DE 10 2016 120 781 A1 manchmal zu einem Pre-Release nach dem Streckziehen in eine Form führten. Dabei ist auffällig und im besonderen Maße kritisch, dass die Ablösung des Lackes von der plasmapolymer beschichteten Folie nicht immer sofort nach dem Streckziehen erfolgt, sondern häufig auch zeitlich versetzt - teilweise um mehrere Minuten. Zudem ist die Ablösung nicht einfach reproduzierbar und erfolgt teilweise erst, wenn von außen ein minimaler lokaler Defekt in den Lack eingebracht wird. Solche Defekte können beispielsweise durch die Einlage von Trockenfasern in die mit der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung versehene Bauteilkavität erfolgen. Sie bleiben häufig bis nach der Bauteilherstellung unentdeckt und resultieren in Bauteilen mit unzureichender Oberflächenqualität durch unvollständige Beschichtung mit dem Übertragungsstoff. Practical tests showed that composite films according to DE 10 2016 120 781 A1 sometimes led to a pre-release after being stretch-formed into a mold. It is striking and particularly critical that the detachment of the paint from the plasma polymer-coated film does not always take place immediately after stretch forming, but often with a time lag - sometimes by several minutes. In addition, the detachment is not easily reproducible and sometimes only occurs when a minimal local defect is introduced into the paint from the outside. Such defects can occur, for example, as a result of the insertion of dry fibers into the component cavity provided with the coating material transfer arrangement. They often remain undetected until after the component has been manufactured and result in components with an inadequate surface quality due to incomplete coating with the transfer substance.
Die Lösung gemäß DE 10 2016 120 781 A1 führt daher zu keinen ausreichend prozesssicheren Lösungen. Das Verhalten der Verbundfolie wird durch eine Vielzahl von Parametern beeinflusst: die Oberflächenenergie der siliziumorganischen Schicht auf der Trägerfolie (die für eine ausreichende Benetzung beim Aufbringen des Beschichtungsstoffes entscheidend ist) die chemische Zusammensetzung der siliziumorganischen Schicht auf der Träger- folie (die für die Haftfestigkeit des Beschichtungsstoffes im Verlaufe des Einsatzes, von der Aufbringung über die Trocknung, die Lagerung und das Streckziehen bis zur Herstellung des beschichteten Kunststoffbauteiles, entscheidend ist) die Zusammensetzung, Mischung und Applikation des Beschichtungsstoffes (beispielsweise, inwieweit hierdurch Poren im Beschichtungsstoff entstehen) die Bedingungen bei der Aufbringung der Verbundfolie auf die Werkzeugoberfläche (insbesondere Luft- und Werkzeugtemperatur, sowie Luftfeuchtigkeit) das nano-, mikro- und makroskopische Verhalten der Trägerfolie, der siliziumorganischen Schicht und des Beschichtungsstoffes unter Dehnung - insbesondere in den grenzflächennahen Bereichen das Verhalten der Trägerfolie, der siliziumorganischen Schicht und des Beschichtungsstoffes unter den jeweiligen Prozessbedingungen (den jeweiligen Kombinationen aus chemischen Wechselwirkungen mit Bestandteilen der jeweils anderen Komponenten oder Bestandteilen aus dem Reaktivharz oder der Atmosphäre, der Temperatur, der mechanischen Belastung, insbesondere durch das Streckziehen und die Druckdifferenzen bei der Herstellung des Kunststoffbauteils - jeweils unter Berücksichtigung der Dauer dieser Beanspruchungen). The solution according to DE 10 2016 120 781 A1 therefore does not lead to sufficiently reliable solutions. The behavior of the composite foil is influenced by a large number of parameters: the surface energy of the organosilicon layer on the carrier foil (which is decisive for sufficient wetting when the coating material is applied), the chemical composition of the organosilicon layer on the carrier foil (which is responsible for the adhesion of the coating material in the course of use, from application to drying, storage and stretch-forming to the manufacture of the coated plastic component, is decisive) the composition, mixture and application of the coating material (e.g. the extent to which this causes pores in the coating material) the conditions when applying the composite film to the tool surface (in particular air and tool temperature and humidity) the nano-, micro- and macroscopic behavior of the carrier film, of the silicon-organic layer and the coating material under strain - particularly in the areas near the interface, the behavior of the carrier foil, the silicon-organic layer and the coating material under the respective process conditions (the respective combinations of chemical interactions with parts of the other components or parts of the reactive resin or the atmosphere , the temperature, the mechanical stress, in particular due to the stretch forming and the pressure differences during the production of the plastic component - each taking into account the duration of these stresses).
Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik, war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, die für eine Beschichtungsstoffübertragung für eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Prozesssicherheit bei Urform verfahren sorgen. Dabei war bevorzugt auch darauf zu achten, dass eine zuverlässige Entnahme des Formteiles nach der Aushärtung aus der Form möglich ist. Against this background of the state of the art, it was an object of the present invention to specify means which, for coating material transfer, ensure increased process reliability in archetype processes compared to the state of the art. It was also preferable to ensure that the molded part could be reliably removed from the mold after curing.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, umfassend a) eine vakuum-streckziehfähige Trägerfolie aus Kunststoff und b) einen Beschichtungsstoff, der bei 23 °C eine Bruchdehnung zwischen 10% und 800% aufweist, bevorzugt zwischen 20% und 300%, besonders bevorzugt zwischen 50% und 200%, wobei die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens im 180°-Schälversuch > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. This object is achieved by a coating material transfer arrangement comprising a) a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic and b) a coating material which at 23 ° C has an elongation at break between 10% and 800%, preferably between 20% and 300%, particularly preferably between 50% and 200%, the peel force between the carrier film and the coating material in the unstretched state at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling a 25 mm wide strip of carrier film in a 180 ° peel test> 0.3 N, preferably> 0.5 N, more preferably > 0.7 N, more preferably >0.9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and more preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably < 7N, more preferably <6N, more preferably <5N and particularly preferably <4N.
Überraschenderweise stellte sich heraus, dass durch die Bestimmung der Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff bereits im ungedehnten Zustand besonders geeignete Anordnungen für die Herstellung beschichteter Kunststoffbauteile mit zweidimensional gekrümmter Oberfläche - insbes. aus duroplastischem, elastomerem o- der faserverstärktem Kunststoff - ermittelt werden können. Dies ist auch daher überraschend, da Messungen (siehe Beispiele) ergaben, dass auch eine höhere Schälkraft zwischen einer Trägerfolie und einem Beschichtungsstoff, resultierend in Schälkraftwerten im Schälversuch entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung nach der Fertigung eines entsprechenden Bauteils nicht verhindert, dass sich die Trägerfolie problemlos von dem beschichteten Bauteil abziehen lässt. Insbesondere kommt es auch beim Abziehen weder zu einem Kohäsionsversagen innerhalb der Trägerfolie oder des Beschichtungsstoffs. Zudem lässt sich die Verbundfolie händisch vom Bauteil abziehen, ohne das Bauteil zu beschädigen. Surprisingly, it turned out that by determining the peeling force between the carrier film and the coating material even in the unstretched state, particularly suitable arrangements for the production of coated plastic components with a two-dimensional curved surface - especially made of thermoset, elastomeric or fiber-reinforced plastic - can be determined. This is also surprising because measurements (see examples) showed that even a higher peel force between a carrier film and a coating material, resulting in peel force values in the peel test according to the solution according to the invention after the production of a corresponding component, does not prevent the carrier film from detaching easily from can be removed from the coated component. In particular, there is no cohesive failure within the carrier film or the coating material even when it is pulled off. In addition, the composite film can be removed from the component by hand without damaging the component.
Ein Beschichtungsstoff ist im Zusammenhang mit diesem Text ein Material, welches die Fähigkeit besitzt, spätestens nach Übertragung auf ein Substrat, bevorzugt ein Kunststoffbauteil, eine flächige, geschlossene Bedeckung der Oberfläche dieses Bauteiles in dem Bereich, wo die Übertragung stattgefunden hat, zu gewährleisten. Bevorzugte Beschichtungsstoffe sind Lacke, Lacke mit metallischen Füllstoffen, Haftvermittler, wobei unter Haftvermittler auch Grundierungen bzw. Primer verstanden werden, In the context of this text, a coating material is a material that has the ability, at the latest after transfer to a substrate, preferably a plastic component, to ensure a flat, closed covering of the surface of this component in the area where the transfer took place. Preferred coating materials are paints, paints with metallic fillers, adhesion promoters, adhesion promoters also being understood to mean primers
„Vakuum-Streckziehfähig“ im Sinne dieses Textes bedeutet eine Dehnkraft bei 10% Dehnung von weniger als 15 N bei Probekörper Typ 5 gemäß DIN EN ISO 527-3 (gemessen nach DIN EN ISO 527 bei 23 °C) und eine Bruchdehnung von mindestens 120% "Vacuum stretch-drawable" in the sense of this text means an elongation force at 10% elongation of less than 15 N for specimen type 5 according to DIN EN ISO 527-3 (measured according to DIN EN ISO 527 at 23 °C) and an elongation at break of at least 120 %
Die Bruchdehnung im Sinne dieses Textes wird im Zweifelsfall nach DIN EN ISO 527-1 und 527-3 gemessen. Abweichend von dieser Norm werden an der Stelle von „Folien“ die Beschichtungsstoffe gemessen. Diese werden - ebenfalls abweichend von der Norm - in einer Dicke zwischen 25 und 70 pm gemessen, im Zweifelsfall bei einer Dicke von 50 pm. Im Zweifelsfall wird die Bruchdehnung bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchte gemessen. Die Ermittlung der Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff findet in Anlehnung an die DIN EN ISO 8510-2 statt. Im Zweifelsfall wird die Bestimmung vorgenommen, wie im Messbeispiel 1 beschrieben. Dabei wird bei einer Umgebungstemperatur von 22°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% ± 15% relativer Luftfeuchte gemessen. Dabei ist die Schälkraft die Kraft, die in dem entsprechenden Versuch benötigt wird, um die Trägerfolie von dem jeweiligen Beschichtungsstoff zu lösen. Im Sinne der vorliegenden Erfindung gilt eine entsprechende Schälkraft nur dann, wenn es zu einem Adhäsionsversagen zwischen dem Beschichtungsstoff und der Trägerfolie beziehungsweise der haftungsmodifizierten Schicht kommt. In case of doubt, the elongation at break within the meaning of this text is measured according to DIN EN ISO 527-1 and 527-3. Deviating from this standard, the coating materials are measured at the point of "foils". These are measured - also deviating from the standard - in a thickness between 25 and 70 μm, in case of doubt at a thickness of 50 μm. In case of doubt, the elongation at break is measured at 23°C and 50% relative humidity. The determination of the peeling force between the carrier film and the coating material is based on DIN EN ISO 8510-2. In case of doubt, the determination is carried out as described in measurement example 1. Measurements are taken at an ambient temperature of 22°C and a humidity of 50% ± 15% relative humidity. The peel force is the force that is required in the corresponding test to detach the carrier film from the respective coating material. For the purposes of the present invention, a corresponding peel force only applies if there is an adhesion failure between the coating material and the carrier film or the adhesion-modified layer.
Grundsätzlich gilt für diesen Text, dass der Ausdruck „Beschichtungsstoff mit einer Bruchdehnung“ zwischen ... % und ... % bedeutet, dass der Beschichtungsstoff bereits als Festkörper vorliegt und in diesem Zustand über eine Bruchdehnung im genannten Bereich verfügt. Dabei wird der Festkörper bevorzugt mittels eines chemischen Aushärtungsmechanismus, d.h. besonders bevorzugt durch Ausbildung von kovalenten Bindungen, ausgehärtet. Es ist aber im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich - wenn auch bevorzugt - dass der Beschichtungsstoff zum Zeitpunkt seines technischen Einsatzes auf der Trägerfolie schon vollständig ausgehärtet ist. Der Beschichtungsstoff kann daher ggf. in seiner Form verändert werden, bevor er einem finalen Aushärtungsprozess, z.B. durch Wärme oder Strahlung unterzogen wird. Basically, for this text, the expression "coating material with an elongation at break" between ...% and ...% means that the coating material is already in the form of a solid body and in this state has an elongation at break in the stated range. In this case, the solid body is preferably cured by means of a chemical curing mechanism, i.e. particularly preferably by the formation of covalent bonds. For the purposes of the present invention, however, it is not necessary--although preferred--for the coating material to already be fully cured on the carrier film at the time it is used industrially. The shape of the coating material can therefore be changed if necessary before it is subjected to a final curing process, e.g. by heat or radiation.
Unter dem Zustand „vollständig ausgehärtet“ ist zu verstehen, dass das Kunststoffbauteil bzw. der Beschichtungsstoff in üblichem gebrauchsfertigen Zustand ist und somit im technischen Sinne vollständig ausgehärtet ist. Dies bedeutet bevorzugt, dass die Kettenbildung und Vernetzung im jeweiligen Polymer abgeschlossen ist. The "fully cured" state means that the plastic component or the coating material is in the usual ready-to-use state and is therefore fully cured in the technical sense. This preferably means that the chain formation and crosslinking in the respective polymer is complete.
In der Praxis ist es nicht selten, dass die jeweils einzusetzende Trägerfolie und der einzusetzende Beschichtungsstoff aufgrund ihrer Oberflächenenergien nicht optimal miteinander wechselwirken: Vor einer entsprechenden Applikation sollte daher ermittelt werden, ob der Beschichtungsstoff die Trägerfolie ausreichend benetzt und die Trägerfolie auch benetzt bleibt, bis der Beschichtungsstoff durch Trocknung (bzw. Aushärtung) seine Fließfähigkeit verliert. Ist diese Benetzung nicht ausreichend gegeben, ist es bevorzugt, auf der erfindungsgemäß einzusetzenden Trägerfolie eine Haftungsmodifizierung vorzunehmen. In practice, it is not uncommon for the carrier film to be used and the coating material to be used not to interact optimally with one another due to their surface energies: Before a corresponding application, it should therefore be determined whether the coating material wets the carrier film sufficiently and the carrier film also remains wetted until the Coating material loses its flowability due to drying (or curing). If this wetting is insufficient, it is preferable to modify the adhesion on the carrier film to be used according to the invention.
Dementsprechend ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragung bevorzugt, umfassend zusätzlich c) eine haftungsmodifizierende Schicht, bevorzugt eine siliziumorganische Schicht, die zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff angeordnet ist und deren Haftfestigkeit zum Beschichtungsstoff nach Aushärtung des Beschichtungsstoffes kleiner ist, als die Haftfestigkeit zur Trägerfolie, wobei die Schälkraft zwischen der haftungsmodifizierenden Schicht und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens im 180°-Schälver- such > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. Accordingly, a coating material transfer according to the invention is preferred, comprising additionally c) an adhesion-modifying layer, preferably an organosilicon layer, which is arranged between the carrier film and the coating material and whose adhesion to the coating material after curing of the coating material is less than the adhesion to the carrier film, the peeling force between the adhesion-modifying layer and the coating material in the unstretched Condition at 22° C. and 50% relative humidity when peeling off a 25 mm wide strip of carrier film in a 180° peel test > 0.3 N, preferably > 0.5 N, more preferably > 0.7 N, more preferably > 0, 9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and particularly preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably <7 N, more preferably <6 N, further preferably <5N and particularly preferably <4N.
Eine Haftungsmodifikation im Sinne des vorliegenden Textes liegt vor, wenn die ursprüngliche Haftung zwischen (unbeschichteter) Trägerfolie und Beschichtungsstoff durch die haftungsmodifizierende Schicht verändert wird. Dabei kann sowohl eine Haftungserhöhung als auch eine Haftungsverringerung vorliegen, entscheidend ist jedoch, dass die Haftung so eingestellt wird, dass die erfindungsgemäß einzuhaltende Schälkraft zwischen der (beschichteten) Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff gegeben ist. Adhesion modification in the sense of the present text occurs when the original adhesion between (uncoated) carrier foil and coating material is changed by the adhesion-modifying layer. There can be both an increase in adhesion and a reduction in adhesion, but what is crucial is that the adhesion is adjusted in such a way that the peel force to be maintained according to the invention between the (coated) carrier film and the coating material is given.
Bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die haftungsmodifizierende Schicht so ausgestaltet, dass deren Haftfestigkeit zum Beschichtungsstoff nach Aushärtung des Beschichtungsstoffes kleiner ist als die Haftfestigkeit zur Trägerfolie. For the purposes of the present invention, the adhesion-modifying layer is preferably designed in such a way that its adhesion to the coating material after the coating material has cured is less than the adhesion to the carrier film.
Dadurch ist es gewährleistet, dass die haftungsmodifizierende Schicht nach Übertragung des Beschichtungsstoffes und Abzug der Trägerfolie nicht auf dem Beschichtungsstoff verbleibt. This ensures that the adhesion-modifying layer does not remain on the coating material after the coating material has been transferred and the carrier film removed.
Alternativ können aber unter bestimmten Umständen Varianten bevorzugt sein, bei dem die Haftverhältnisse zwischen Trägerfolie, haftungsmodifizierende Schicht und Beschichtungsstoff so ausgestaltet werden, dass die haftungsmodifizierende Schicht auf dem Beschichtungsstoff nach Abzug der Trägerfolie verbleibt. In diesem Fall kann die haftungsmodifizierende Schicht z.B. Schutzfunktionen ausüben. Alternatively, however, variants may be preferred under certain circumstances in which the adhesion conditions between the carrier film, adhesion-modifying layer and coating material are configured such that the adhesion-modifying layer remains on the coating material after the carrier film has been removed. In this case, the adhesion-modifying layer can, for example, perform protective functions.
Bevorzugt ist die haftungsmodifizierende Schicht eine silizium-organische Schicht, weiter bevorzugt eine plasmapolymere siliziumorganische Schicht. Eine plasmapolymere siliziumorganische Schicht ist eine solche, die in einem PE-CVD- Verfahren abgeschieden wurde. The adhesion-modifying layer is preferably an organosilicon layer, more preferably a plasma-polymer organosilicon layer. A plasma polymer silicon-organic layer is one that has been deposited in a PE-CVD process.
Siliziumorganische Schichten weisenden Vorteil auf, dass sie hinsichtlich ihrer Oberflächeneigenschaft insbesondere hinsichtlich ihrer Oberflächenenergien hervorragend eingestellt werden können, sodass sie eine optimale Haftvermittlung zwischen Trägerfolie und Beschichtungsstoff gewährleisten können. Darüber hinaus sind sie - bei geeigneter Ausführung der Schichten - zusammen mit der Trägerfolie dehnfähig, sodass ein vorzeitiges Ablösen auch unter Streckbelastung, insbesondere beim Vakuum-Streckziehen, vermieden werden kann. Silicon-organic layers have the advantage that they can be excellently adjusted with regard to their surface properties, in particular with regard to their surface energies, so that they can ensure optimal adhesion promotion between the carrier film and the coating material. In addition--if the layers are designed appropriately--they are stretchable together with the carrier film, so that premature detachment can be avoided even under stretching stress, in particular during vacuum stretch-forming.
Plasmapolymere siliziumorganische Schichten haben - bei geeigneter Ausführung der Beschichtung - den Vorteil, dass sie durch chemische Bindungen eine exzellente Haftung zur Trägerfolie aufweisen, wodurch sie bei zu großer Streckbelastung in einem Abstand von weniger als 10 pm Risse bilden, ohne dass sie von der Trägerfolie abgelöst werden. Weiterhin sind solche Schichtsysteme in sich selbst gut vernetzt, so dass sie über eine hohe Kohäsionsfestigkeit verfügten. Plasma polymer silicon-organic layers have the advantage - with a suitable design of the coating - that they have excellent adhesion to the carrier film due to chemical bonds, which means that they form cracks at a distance of less than 10 μm if the stretching load is too great, without being detached from the carrier film become. Furthermore, such layer systems are well crosslinked in themselves, so that they have a high cohesive strength.
Zusätzlich oder alternativ zu der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform kann in beschränktem Maße die Benetzung durch die Erhöhung der Nass-, bzw. Trockenschichtdicke des Beschichtungsstoffs, sowie die Auswahl des geeigneten Applikationsprozesses verbessert werden. Für die Applikation des Beschichtungsstoffs kommen beispielsweis Rakel- , Kalandrier-, Druck- und Sprühverfahren in Betracht. Dabei ist das Kalandrieren, Rakeln und Drucken mit Druckformen für eine bessere Benetzung zu bevorzugen. Zudem kann es bevorzugt sein, den Aushärtungsprozess möglichst schnell zu gestalten, beispielsweise durch Zuführung hoher Energie in Form von Wärme zum Trocknen oder UV-Licht für UV- Aushärtung. In addition or as an alternative to the preferred embodiment described, the wetting can be improved to a limited extent by increasing the wet or dry layer thickness of the coating material and by selecting the appropriate application process. For example, doctor blade, calendering, printing and spraying methods can be used to apply the coating material. Calendering, squeegeeing and printing with printing forms are to be preferred for better wetting. In addition, it can be preferred to make the curing process as quick as possible, for example by supplying high energy in the form of heat for drying or UV light for UV curing.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die Benetzung durch eine Anpassung der Beschichtungsmittelrezeptur anzupassen. Hierbei kann am einfachsten der Gehalt und die Zusammensetzung des wässrigen oder organischen Lösemittels herangezogen werden. Dabei führt vor allem die Verringerung der Oberflächenspannung des flüssigen Beschichtungsstoffs zu einer verbesserten Benetzung, daneben auch die Erhöhung der Viskosität. Of course, it is also possible to adjust the wetting by adjusting the formulation of the coating agent. The easiest way to do this is to use the content and composition of the aqueous or organic solvent. The reduction in the surface tension of the liquid coating material in particular leads to improved wetting, as does the increase in viscosity.
Zudem sollte vor der Bestimmung der Schälkraft zwischen dem Beschichtungsstoff und der Trägerfolie bzw. der siliziumorganisch beschichteten Trägerfolie ermittelt werden, ob Beschichtungsstoff und Folie unter den Bedingungen des Applikations- und Trocknungsprozesses ausreichend verträglich sind. Eine Unverträglichkeit zeigt sich beispielsweis im Auflösen oder -quellen der Trägerfolie. Ein deutliches Zeichen für das Quellen der Folie ist das Ausdehnen der Folie, welches typischerweise zu einer Wellenbildung führt. Sollte keine ausreichende Verträglichkeit vorhanden sein, kann insbesondere eine andere Folie oder eine andere Beschichtungsstoffzusammensetzung gewählt werden. Bei der Beschichtungsstoffzusammensetzung kann wiederum die Zusammensetzung des wässrigen oder organischen Lösemittels herangezogen werden. Bei den Folien sind beispielsweise Polyamidfolien besser als thermoplastische Copolyester-Elastomerfolien für Beschichtungsstoffsystemen auf Lösemittelbasis geeignet, während sie bei wässrigen Beschichtungsstoffsystemen gegebenenfalls durch Quellen zur Wellenbildung neigen. Für wässrige Beschichtungsstoffsysteme sind Polyamidfolien daher nicht bevorzugt. In addition, before determining the peel force between the coating material and the carrier film or the silicon-organic coated carrier film, it should be determined whether Coating material and film are sufficiently compatible under the conditions of the application and drying process. An example of incompatibility is the dissolving or swelling of the carrier film. A clear sign of film swelling is the stretching of the film, which typically results in rippling. If there is insufficient compatibility, a different film or a different coating material composition can be selected. In the case of the coating material composition, the composition of the aqueous or organic solvent can in turn be used. In the case of the films, for example, polyamide films are more suitable than thermoplastic copolyester elastomer films for solvent-based coating material systems, while in the case of aqueous coating material systems they tend to form waves, possibly due to swelling. Polyamide films are therefore not preferred for aqueous coating material systems.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsübertragungsanordnung, wobei sich der Beschichtungsstoff bei einer uniaxialen Dehnung der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung von a) 75% der Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes im Falle einer Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes < 133% oder b) 100% für alle übrigen Fälle nicht von der Trägerfolie oder der haftungsmodifizierenden Schicht löst, wobei bevorzugt die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff bei Fixierung des gedehnten Beschichtungsstoffes bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180° Schälversuch eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens in Dehnrichtung > 0,05 N, bevorzugt > 0,1 N, weiter bevorzugt > 0,15 N, weiter bevorzugt > 0,2 N, weiter bevorzugt > 0,25 N, weiter bevorzugt > 0,3 N, weiter bevorzugt > 0,35 N, weiter bevorzugt > 0,4 N und besonders bevorzugt > 0,45 N beträgt. A coating transfer arrangement according to the invention is preferred, in which case the coating material does not move away from the carrier film or the adhesion-modifying film when the coating material transfer arrangement is uniaxially stretched by a) 75% of the elongation at break of the coating material in the case of an elongation at break of the coating material <133% or b) 100% in all other cases Layer dissolves, with the peeling force between the carrier film and the coating material when the stretched coating material is fixed at 22° C. and 50% relative humidity during peeling in the 180° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film in the direction of stretching being > 0.05 N, preferably > 0, 1 N, more preferably > 0.15 N, more preferably > 0.2 N, more preferably > 0.25 N, more preferably > 0.3 N, more preferably > 0.35 N, more preferably > 0.4 N and more preferably > 0.45N.
Oben wurde bereits beschrieben, dass es überraschend ist, dass die Einstellung der Schälkraft im ungedehnten Zustand ausschlaggebend für eine hohe Prozesssicherheit ist. Nichtsdestotrotz spielen selbstverständlich auch in vielen Fällen die Situation nach der Dehnung der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung für die Prozesssicherheit eine Rolle. Dementsprechend sind die Merkmale der hier besprochenen bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung für das Erreichen einer besonders hohen Prozesssicherheit (insbesondere der bevorzugten Varianten) hilfreich. It has already been described above that it is surprising that the setting of the peeling force in the unstretched state is crucial for high process reliability. Nevertheless, the situation after the stretching of the coating material transfer arrangement according to the invention naturally also plays a role in process reliability in many cases. Accordingly, the characteristics of those discussed here preferred embodiments of the solution according to the invention for achieving a particularly high process reliability (in particular the preferred variants) helpful.
Zusätzlich oder alternativ erfindungsgemäß bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, wobei die Schälkraft zwischen Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff nach einer uniaxialen Dehnung der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung von a) 75% der Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes, im Falle einer Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes < 133% oder b) 100% für alle übrigen Fälle bei Fixierung der gedehnten Beschichtungsstoffübertragungsanordnung bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180°Schälversuch eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens in Dehnrichtung < 8 N, bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N, weiter bevorzugt < 4 N und besonders bevorzugt < 3 N beträgt. Additionally or alternatively preferred according to the invention is a coating material transfer arrangement according to the invention, wherein the peeling force between the carrier film and the coating material after a uniaxial stretching of the coating material transfer arrangement of a) 75% of the elongation at break of the coating material, in the case of an elongation at break of the coating material <133% or b) 100% for all other cases when fixing the stretched coating material transfer arrangement at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film in the stretching direction <8 N, preferably <6 N, more preferably <5 N, more preferably <4 N and particularly preferably <3N.
Zusätzlich zu dem oben gesagten ist für die Prozesssicherheit auch von hoher Bedeutung, dass nach der Beschichtungsstoffübertragung eine Abziehbarkeit der Trägerfolie gegeben ist. Dementsprechend tragen die zuletzt genannten Merkmale ebenfalls zur Prozesssicherheit bei. In addition to what has been said above, it is also of great importance for process reliability that the carrier film can be peeled off after the coating material has been transferred. Accordingly, the last-mentioned features also contribute to process reliability.
Erfindungsgemäß bevorzugt beträgt die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff nach 25% Dehnung in Schälrichtung und 25% Dehnung senkrecht zur Schälrichtung bei 22°C und 50% relativer Luftfeuchte 0,05 N bis 0,6 N, weiter bevorzugt 0,1 N bis 5 N, noch weiter bevorzugt, 0,15 N bis 4,5 N, noch weiter bevorzugt 0,2 N bis 4,0 N und ganz besonders bevorzugt 0,25 N bis 3,5 N. According to the invention, the peel force between the carrier film and the coating material after 25% elongation in the peeling direction and 25% elongation perpendicular to the peeling direction at 22° C. and 50% relative humidity is 0.05 N to 0.6 N, more preferably 0.1 N to 5N, more preferably 0.15N to 4.5N, even more preferably 0.2N to 4.0N, and most preferably 0.25N to 3.5N.
Auch wenn wie bereits oben beschrieben die Schälkraft im ungedehnten Zustand schon hinreichendes Maß für hohe Prozesssicherheit darstellt, so stellen die im vorhergehenden Absatz genannten Werte nach Dehnung eine ganz besonders hohe Prozesssicherheit sicher. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, wobei die Trägerfolie oder - wenn vorhanden - die haftungsmodifizierende Schicht vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsstoff auf der dem Beschichtungsstoff zugewandten Seite eine Oberflächenenergie bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte von < 38 mN/m, bevorzugt < 35 mN/m, weiter bevorzugt < 32 mN/m, weiter bevorzugt < 30 mN/m und besonders bevorzugt < 28 mN/m aufweist. Even if, as already described above, the peeling force in the unstretched state is already a sufficient measure of high process reliability, the values mentioned in the previous paragraph after stretching ensure a particularly high level of process reliability. A coating material transfer arrangement according to the invention is preferred, wherein the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer before coating with the coating material on the side facing the coating material has a surface energy at 22 ° C and 50% relative humidity of <38 mN / m, preferably <35 mN/m, more preferably <32 mN/m, more preferably <30 mN/m and particularly preferably <28 mN/m.
Zur Bestimmung der Oberflächenenergie eines Festkörpers misst man die Kontaktwinkel von Testflüssigkeiten, deren Oberflächenspannung inkl. dispersem und polarem Anteil bekannt ist. Diese Anteile gehen in die Grenzflächenenergie zwischen Festkörper und Flüssigkeit ein, fürdie ein geeignetes Modell zugrunde gelegt wird. Im Zweifelsfall wird im Sinne des vorliegenden Textes die Oberflächenenergie nach der Ausbreitungsmethode gemäß Owens- Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK-Modell), das die geometrischen Mittel der dispersen und polaren Anteile von Oberflächenspannung der Flüssigkeit und Oberflächenenergie des Festkörpers beinhaltet, bestimmt, (siehe D. H. Kaelble, Dispersion-Polar 10 Surface Tension Properties of Organic Solids. In: J. Adhesion 2 (1970), S. 66-81 ; D. Owens; R. Wendt, Estimation of the Surface Free Energy of Polymers. In: J. Appl. Polym. Sei 13 (1969), S. 1741-1747; W. Rabel, Einige Aspekte der Benetzungstheorie und ihre Anwendung auf die Untersuchung und Veränderung der Oberflächeneigenschaften von Polymeren. In: Farbe und Lack 77,10 (1971), S. 997-1005). To determine the surface energy of a solid, the contact angles of test liquids are measured, the surface tension of which including the disperse and polar components is known. These parts are included in the interfacial energy between solid and liquid, for which a suitable model is used. In case of doubt, the surface energy is determined according to the propagation method according to Owens-Wendt-Rabel-Kaelble (OWRK model), which includes the geometric mean of the disperse and polar components of the surface tension of the liquid and the surface energy of the solid body (see D H Kaelble Dispersion-Polar 10 Surface Tension Properties of Organic Solids J Adhesion 2 (1970) pp 66-81 D Owens R Wendt Estimation of the Surface Free Energy of Polymers J Appl Polym Sei 13 (1969), pp 1741-1747 W Rabel, Some aspects of the wetting theory and its application to the investigation and modification of the surface properties of polymers In: Farb und Lack 77,10 (1971), pp. 997-1005).
Wie bereits oben angedeutet, spielen die Oberflächenenergien bei Beschichtungsstoff und Trägerfolie für die Haftverhältnisse in vielen Fällen eine wichtige Rolle. Dementsprechend gewährleistet die zuletzt als bevorzugt beschriebene Beschichtungsstoffübertragungsanordnung ebenfalls eine hohe Prozesssicherheit. As already indicated above, the surface energies of the coating material and carrier film often play an important role in adhesion conditions. Accordingly, the coating material transfer arrangement last described as being preferred also ensures a high level of process reliability.
Analoges gilt auch für eine alternativ oder zusätzlich bevorzugte erfindungsgemäße Beschichtungsübertragungsanordnung, wobei die Trägerfolie oder - wenn vorhanden - die haftungsmodifizierende Schicht vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsstoff auf der dem Beschichtungsstoff zugewandten Seite einen polaren Anteil der Oberflächenenergie von < 5,0 mN/m, bevorzugt < 4,0 mN/m und besonders bevorzugt < 3,0 mN/m aufweist. The same also applies to an alternatively or additionally preferred coating transfer arrangement according to the invention, wherein the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer before coating with the coating material on the side facing the coating material has a polar component of the surface energy of <5.0 mN / m, preferably <4.0 mN/m and particularly preferably <3.0 mN/m.
Zusätzlich oder alternativ ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Oberflächenenergie der einzusetzenden Trägerfolie und/oder deren polarer Anteil nacheiner Temperierung bei 95°C für 2 Minuten an Luft um maximal 25%, bevorzugt maximal 15% abfällt. Solche Folien weisen auch bei erhöhten Beanspruchungen während Formgebungsverfahrens eine gute Eigenschaftstabilität auf, sodass sie zur Prozesssicherheit beitragen. Additionally or alternatively, it is preferred according to the invention that the surface energy of the carrier film to be used and/or its polar fraction decreases by a maximum of 25%, preferably a maximum of 15%, after heating at 95°C for 2 minutes in air. Such films have good property stability even under increased stresses during the shaping process, so that they contribute to process reliability.
Bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsübertragungsanordnung, wobei eine haftungsmodifizierende Schicht vorhanden ist und diese haftungsmodifizierende Schicht eine plasmapolymere siliziumorganische Schicht ist, bevorzugt mit einer Dicke von < 0,5 pm, bevorzugt < 200 nm, weiter bevorzugt < 100 nm und besonders bevorzugt < 50 nm. Preferred within the meaning of the present invention is a coating transfer arrangement according to the invention, wherein an adhesion-modifying layer is present and this adhesion-modifying layer is a plasma polymer silicon-organic layer, preferably with a thickness of <0.5 μm, preferably <200 nm, more preferably <100 nm and particularly preferably < 50 nm.
Diese bevorzugte haftungsmodifizierende Schicht trägt ebenfalls (insbesondere im bevorzugten Ausgestaltungsform) zur Prozesssicherheit bei. This preferred adhesion-modifying layer also contributes (particularly in the preferred embodiment) to process reliability.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragung bevorzugt, wobei die Trägerfolie eine ein- oder mehrschichtige Folie, bestehend aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyole- finen, bevorzugt Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP)); Polyamiden bevorzugt PA66; thermoplastischen Elastomeren bevorzugt auf Copolyesterbasis (TPC), Polyurethanbasis (TPU), Polyamidbasis (TPA) oder Olefinbasis (TPO); Polyvinylalkohol (PVAL) und Fluorpolymerfolien wie beispielsweise Polyvinylfluorid (PVF), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copoly- mer (ETFE) oder Perfluoralkoxy-Polymere (PFA). For the purposes of the present invention, coating material transfer according to the invention is preferred, the carrier film being a single-layer or multi-layer film consisting of one or more materials selected from the group consisting of polyolefins, preferably polyethylene (PE) or polypropylene (PP)); Polyamides preferably PA66; thermoplastic elastomers preferably based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO); Polyvinyl alcohol (PVAL) and fluoropolymer films such as polyvinyl fluoride (PVF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) or perfluoroalkoxy polymers (PFA).
Besonders bevorzugt sind für den Einsatz als Trägerfolie Polyolefine, dabei bevorzugt Polyethylen oder Polypropylen, Polyamide, dabei bevorzugt PA66, thermoplastischen Elastomeren, dabei bevorzugt solche, die auf Copolyesterbasis (TPC), Polyurethanbasis (TPU), Polyamidbasis (TPA) oder Olefinbasis (TPO) bestehen, oder Polyvinylalkohol (PVAL). Polyolefins, preferably polyethylene or polypropylene, polyamides, preferably PA66, thermoplastic elastomers, preferably those based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO) are particularly preferred for use as carrier film. exist, or polyvinyl alcohol (PVAL).
Diese Materialien für die Trägerfolie haben sich in der Praxis besonders tauglich im Hinblick auf die Prozesssicherheit dargestellt. In practice, these materials for the carrier film have proven to be particularly suitable with regard to process reliability.
Bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, wobei die Trägerfolie bei einer Dehnung zwischen 10% und 50% gemäß EN ISO 527-3 für einen Probekörper Typ 2 mit einer Breite (b) von 20 mm eine Dehnkraft zwischen 4 N und 60 N, bevorzugt zwischen 5 N und 50 N, weiter bevorzugt zwischen 6 N und 40 N und besonders bevorzugt zwischen 7 und 35 N aufweist. Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Beschichtungsanordnung, wobei der Beschichtungsstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lack und Haftvermittler, wobei bevorzugt der Lack oder Haftvermittler ein polyurethanhaltiges Bindemittel umfasst und besonders bevorzugt zu > 50 Gew.-% bezogen auf die Lackformulierung ein polyurethanhaltiges Bindemittel umfasst. Preferred within the meaning of the present invention is a coating material transfer arrangement according to the invention, wherein the carrier film at an elongation between 10% and 50% according to EN ISO 527-3 for a test specimen type 2 with a width (b) of 20 mm has an elongation force between 4 N and 60 N, preferably between 5N and 50N, more preferably between 6N and 40N and particularly preferably between 7 and 35N. A coating arrangement according to the invention is preferred, wherein the coating material is selected from the group consisting of paint and adhesion promoter, the paint or adhesion promoter preferably comprising a polyurethane-containing binder and particularly preferably >50% by weight, based on the paint formulation, of a polyurethane-containing binder.
Ein Lack im Sinne der vorliegenden Erfindung ist im Zweifelsfall ein Beschichtungsstoff gemäß 2.51 der DIN EN ISO 4618 (flüssiges oder pastenförmiges oder pulverförmiges Produkt, das, auf ein Substrat aufgetragen, eine haftende Beschichtung mit schützenden, dekorativen und/oder anderen spezifischen Eigenschaften ergibt). In case of doubt, a paint within the meaning of the present invention is a coating material according to 2.51 of DIN EN ISO 4618 (liquid or paste-like or powder-like product that, applied to a substrate, produces an adhesive coating with protective, decorative and/or other specific properties).
Teil der Erfindung ist auch ein Urformverfahren, umfassend eine erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung im für die Formung vorgesehenen Bearbeitungsraum, wobei die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche bevorzugt streckgeformt oder besonders bevorzugt vakuum-streckgezo- gen wurde. Part of the invention is also a primary shaping method, comprising a coating material transfer arrangement according to the invention in the processing space provided for the shaping, the coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims preferably being stretch-formed or particularly preferably vacuum-stretched-drawn.
Ein Urformverfahren im Sinne des vorliegenden Textes ist ein Verfahren, bei dem aus einer formlosen Masse, z. B. einer zähflüssigen Masse, einem Fasergebilde getränkt mit Reaktionsharzen, einer Pulveranordnung oder einer Flüssigkeit ein Festkörper gebildet wird. Dabei erfolgt der Urformprozess aus dem flüssigen, plastischen, breiigen, pulver- bzw. faserförmigen Zustand. A prototyping process within the meaning of the present text is a process in which a shapeless mass, e.g. B. a viscous mass, a fibrous structure impregnated with reaction resins, a powder arrangement or a liquid, a solid is formed. The primary shaping process takes place from the liquid, plastic, pulpy, powdery or fibrous state.
Bevorzugte Urformverfahren im Sinne des vorliegenden Textes sind Harzinfusionsverfahren, Harzinjektionsverfahren (besonders bevorzugt Resin Transfer Moulding (RTM)), Pressverfahren, Autoklavverfahren, Schäumverfahren Reaction Injection Moulding (RIM) und Handlaminieren). Preferred original molding processes within the meaning of the present text are resin infusion processes, resin injection processes (particularly preferably resin transfer molding (RTM)), pressing processes, autoclave processes, foaming processes, reaction injection molding (RIM) and hand lamination).
Eine entsprechende erfindungsgemäße mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung ausgestattete Form bildet eine hervorragende Grundlage für die Formung eines Bauteiles und Ausstattung desselben mit der zu übertragenen Beschichtung in einem Arbeitsschritt. A corresponding mold according to the invention equipped with the coating material transfer arrangement according to the invention forms an excellent basis for shaping a component and equipping it with the coating to be transferred in one work step.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Form für ein Urformverfahren, umfassend außerdem ein im Urform verfahren geformtes Bauteil, wobei der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht. Preference is given to a mold according to the invention for an archetype process, also comprising a component formed in the archetype process, the coating material on the component adheres more firmly than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer.
Teil der Erfindung ist auch ein in einem Urform verfahren geformtes Bauteil, beschichtet mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsübertragungsanordnung, wobei der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht. Also part of the invention is a component formed in a prototype process, coated with a coating transfer arrangement according to the invention, the coating material adhering more firmly to the component than to the carrier film or--if present--the adhesion-modifying layer.
Bevorzugt ist, dass für das erfindungsgemäße im Urformverfahren geformte Bauteil in den Formungsprozess wenigstens teilweise Reaktivharz eingesetzt wird, besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Epoxid-, Polyurethan-, ungesättigten Polyester-, Vinylester- oder Phenol-Formaldehydharzen. It is preferred that reactive resin is used at least partially in the molding process for the component molded in the primary molding process according to the invention, particularly preferably selected from the group consisting of epoxy, polyurethane, unsaturated polyester, vinyl ester or phenol-formaldehyde resins.
Besonders bevorzugt besteht das erfindungsgemäße im Urformverfahren hergestellte Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff, womit selbstverständlich lediglich das Bauteil selbst und nicht die Beschichtung zu verstehen ist. Particularly preferably, the component according to the invention produced in the original molding process consists of fiber-reinforced plastic, which of course only refers to the component itself and not the coating.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das mittels der erfindungsgemäßen Beschichtungsübertragungsanordnung beschichtete, im Urform verfahren hergestellte Kunststoffbauteil nach dem Abziehen der Trägerfolie eine Beschichtungsoberfläche aufweist, dass keine signifikanten Reste der Trägerfolie oder- sofern ursprünglich vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht nach dem Abziehen der Trägerfolie aufweist. For the purposes of the present invention, it is preferred that the plastic component coated by means of the coating transfer arrangement according to the invention and produced in the original molding process has a coating surface after the carrier film has been pulled off, that no significant residues of the carrier film or - if originally present - the adhesion-modifying layer after the peeling off of the Has carrier film.
Im Sinne des vorliegenden Textes bedeutet dabei keine signifikanten Reste von der Trägerfolie bzw. der haftungsmodifizierenden Schicht, dass weniger als 40%, bevorzugt weniger als 30%, besonders bevorzugt weniger als 20% der Elementmengenanteile auf der Oberfläche des Bauteils, gemessen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) aus der Trägerfolie bzw. aus der haftungsmodifizierenden Schicht stammen (bezogen auf die mit XPS erfassten Elemente). In the sense of the present text, no significant residues from the carrier film or the adhesion-modifying layer means that less than 40%, preferably less than 30%, particularly preferably less than 20% of the proportion of elements on the surface of the component, measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS ) come from the carrier film or from the adhesion-modifying layer (based on the elements recorded with XPS).
Teil der Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung zur Übertragung eines Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, bevorzugt im Rahmen eines Urformverfahrens und bevorzugt unter Streckformen und/oder Vakuum-Streckziehen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung. Teil der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Beschichtungsstoffes bevorzugt wie weiter oben näher definiert, b) Bereitstellen einer vakuum-streckziehfähigen Trägerfolie aus Kunststoff, bevorzugt wie weiter oben näher definiert, c) gegebenenfalls An passen der Oberflächeneigenschaften und/oder Beschichten der Trägerfolie mit einer haftungsmodifizierenden Schicht, bevorzugt wie weiter oben näher definiert, und d) Beschichten der Trägerfolie aus Kunststoff oder der haftungsmodifizierenden Schicht, so dass die Schälkraft zwischen der Trägerfolie oder der haftungsmodifizierenden Schicht und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180° Schälversuch eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. Part of the invention is also the use of a coating material transfer arrangement according to the invention for transferring a coating material to a component, preferably as part of a primary shaping process and preferably with stretch forming and/or vacuum stretch forming of the coating material transfer arrangement. Part of the invention is also a method for producing a coating material transfer arrangement according to the invention, comprising the steps: a) providing a coating material, preferably as defined in more detail above, b) providing a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic, preferably as defined in more detail above, c) optionally Adjusting the surface properties and / or coating the carrier film with an adhesion-modifying layer, preferably as defined in more detail above, and d) coating the carrier film made of plastic or the adhesion-modifying layer, so that the peeling force between the carrier film or the adhesion-modifying layer and the coating material in unstretched state at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film> 0.3 N, preferably> 0.5 N, more preferably> 0.7 N, more preferably> 0.9 N , more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and more preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably <7 N, more preferably <6 N, more preferably < 5N and particularly preferably <4N.
Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich die erfindungsgemäße Beschichtungsstoffübertragungsanordnung herstellen. The coating material transfer arrangement according to the invention can be produced by means of this method according to the invention.
Teil der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Übertragen eines Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Form für ein Urformverfahren, b) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung c) Einbringen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung in die Form, bevorzugt durch Streckformen oder weiter bevorzugt durch Vakuum-Streckziehen, d) Bereitstellen des im Urform verfahren zu verarbeitenden Materials oder Materialmixes, e) Herstellen eines Bauteils in der Form unter Verwendung der Materialien aus Schritt d), so dass in der Form ein geformtes Bauteil entsteht, bei dem der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht und f) nach der Bauteilentnahme aus dem Formwerkzeug Trennen der Trägerfolie und - wenn vorhanden - der der haftungsmodifizierenden Schicht von der Bauteiloberfläche, so dass der Beschichtungsstoff auf dem Bauteil verbleibt. Part of the invention is also a method for transferring a coating material to a component comprising the steps: a) providing a mold for a primary shaping method, b) providing a coating material transfer arrangement according to the invention c) introducing the coating material transfer arrangement into the mold, preferably by stretch forming or more preferably by vacuum - stretch forming, d) providing the material or material mix to be processed in the original form, e) producing a component in the mold using the materials from step d), so that a molded component is produced in the mold in which the coating material adheres more firmly to the component than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer and f ) After removing the component from the mold, separating the carrier film and - if present - the adhesion-modifying layer from the component surface so that the coating material remains on the component.
Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist es effektiv Beschichtungsstoffe auf ein Bauteil zu übertragen, wobei eine hohe Prozesssicherheit gegeben ist. Using this method according to the invention, it is possible to effectively transfer coating materials to a component, with a high level of process reliability being provided.
Beispiele examples
Messbeispiel 1 Measurement example 1
Messbeispiel 1 a Schälkraftmessunqen im unqedehnten Zustand (180° Schälversuch) Measurement example 1 a peel force measurements in the unstretched state (180° peel test)
Die Messung der Schälkräfte erfolgt in Anlehnung an DIN EN ISO 5810-2. Dazu wird eine 10 mm starke, 250 mm breite und 300 mm lange Platte aus Aluminium vollflächig und überlappungsfrei mit doppelseitigem Klebeband (Tesa 56171 -00003) versehen. Die 50 mm breiten Klebeband-Bahnen sind dabei in Plattenlängsrichtung orientiert. Anschließend wird die Beschichtungsfolie faltenfrei auf dem Klebeband abgelegt, die Bahnlängsrichtung der Trägerfolie ist dabei in Plattenlängsrichtung orientiert, der Beschichtungsstoff zeigt in Richtung des doppelseitigen Klebebandes, die Trägerfolie ist vom Klebeband abgewandt. Anschließend wird die Beschichtungsfolie mit einer Pajarito Andruckrolle 050x150mm (Artikelnummer: W-040074) auf dem Klebeband der Aluminiumplatte angedrückt. Die Andruckkraft der Andruckrolle liegt dabei bei 50 N. Über die Aluminiumplatte überstehende Beschichtungsfolie wird mit dieser bündig abgetrennt. Anschließend werden die Beschichtungsfolie und das doppelseitige Klebeband durch mehrere Schnitte mit einer scharfen Klinge mit einem Abstand von 25 mm zueinander durchtrennt. Die parallelen Schnitte sind dabei in Plattenlängsrichtung orientiert. Anschließend wird die Trägerfolie von den so erzeugten, 25 mm breiten Bahnen auf 5 cm Länge vom Lack der Beschichtungsfolie abgelöst. Der Lack verbleibt dabei auf der mit dem Klebeband versehenen Aluminiumplatte. Anschließend wird die Aluminiumplatte mit den so erzeugten Probestreifen in die Spannbacke einer Universalprüfmaschine eingespannt. Die Platte ist dabei so orientiert, dass die Probenstreifen vertikal angeordnet sind und der Bereich, in dem der Folienabzug manuell erfolgte, unten liegt. In der oberen Spannbacke der Zugprüfmaschine (Z050 von ZwickRo- ell) wird ein 25 mm breiter, 30 cm langer und 2 mm starker Streifen aus Aluminium so eingespannt, dass dessen Längsrichtung der Längsrichtung der Probenplatte entspricht und parallel zu dieser ist. Er hat einen Abstand von 3 mm zur Oberfläche der auf die Probenplatte aufgebrachten Beschichtungsfolie und steht in einer Flucht mit dem zu prüfenden 25 mm breiten Zuschnitt der Beschichtungsfolie. Anschließend wird das lose Ende der Beschichtungsfolie auf dem Blechstreifen fixiert. Die Fixierung erfolgt mit Polyester-Klebeband NT-9511-2 vom Hersteller Tewi-Pack (Artikel-Nr.0602951125). Anschließend erfolgt der Abzug der Trägerfolie vom Beschichtungsstoff, der auf dem doppelseitigen Klebeband verbleibt. Die Abzugsgeschwindigkeit wird durch die Verfahrgeschwindigkeit der oberen Spannpacke vorgegeben, diese beträgt 100 mm/min. Der Folienabzug erfolgt über eine Abzugstrecke von mindestens 200 mm Länge. Die Ausgabe der aufgezeichneten Abzugskräfte erfolgt über die Abzugstrecke. Die ermittelt Abzugskraft einer Probe ergibt sich aus dem Mittelwert der aufgezeichneten Kräfte einer für die jeweilige Probe repräsentativen Abzugstrecke von mindestens 150 mm. Die Ergebnisse ergeben sich als Mittelwert der Abzugskraft von mindestens fünf untersuchten Proben (Einheit N/25mm). The measurement of the peeling forces is based on DIN EN ISO 5810-2. For this purpose, a 10 mm thick, 250 mm wide and 300 mm long aluminum plate is provided with double-sided adhesive tape (Tesa 56171 -00003) over the entire surface and without overlapping. The 50 mm wide strips of adhesive tape are oriented in the longitudinal direction of the board. The coating film is then placed without creases on the adhesive tape, the longitudinal direction of the carrier film is oriented in the longitudinal direction of the plate, the coating material points in the direction of the double-sided adhesive tape, and the carrier film faces away from the adhesive tape. The coating foil is then pressed onto the adhesive tape of the aluminum plate using a Pajarito pressure roller 050x150mm (item number: W-040074). The pressure force of the pressure roller is 50 N. The coating film protruding over the aluminum plate is cut flush with it. The coating film and the double-sided adhesive tape are then severed by several cuts with a sharp blade at a distance of 25 mm from one another. The parallel cuts are oriented in the longitudinal direction of the plate. The backing film of the 25 mm wide webs produced in this way is then detached over a length of 5 cm from the lacquer of the coating film. The paint remains on the aluminum plate provided with the adhesive tape. The aluminum plate with the test strips produced in this way is then clamped into the jaws of a universal testing machine. The plate is oriented in such a way that the sample strips are arranged vertically and the area in which the film was removed manually is at the bottom. A 25 mm wide, 30 cm long and 2 mm thick aluminum strip is clamped in the upper clamping jaw of the tensile testing machine (Z050 from ZwickRoell) in such a way that its longitudinal direction corresponds to the longitudinal direction of the test plate and is parallel to it. It is 3 mm from the surface of the coating film applied to the test panel and is flush with the 25 mm wide cut of the coating film to be tested. The loose end of the coating film is then fixed to the sheet metal strip. It is fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125). The carrier film is then removed from the coating material that remains on the double-sided adhesive tape. The take-off speed is determined by the travel speed of the upper clamping pack, which is 100 mm/min. The film is pulled off over a distance of at least 200 mm in length. The recorded pull-off forces are output via the pull-off distance. The determined pull-off force of a sample results from the mean value of the recorded forces of a pull-off distance of at least 150 mm representative for the respective sample. The results are the mean of the pull-off force of at least five tested samples (unit N/25mm).
Die Messungen werden bei einer Umgebungstemperatur von 22 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % durchgeführt. The measurements are carried out at an ambient temperature of 22 °C and a relative humidity of 50 %.
Messbeispiel 1 b: Schälkraftmessunqen im gedehnten Zustand Measurement Example 1b: Peel force measurements in the stretched state
Die Messung der Schälkräfte erfolgt auch hier in Anlehnung an DIN EN ISO 5810-2. Dazu wird eine 10 mm starke, 250 mm breite und 300 mm lange Platte aus Aluminium vollflächig und überlappungsfrei mit doppelseitigem Klebeband (Tesa 56171-00003) versehen. Die 50 mm breiten Klebeband Bahnen sind dabei in Plattenlängsrichtung orientiert. Die Beschichtungsfolie wird auf ein Maß von 300 mm x 300 mm zugeschnitten und vollflächig mit einem Karomuster mit einer Kantenlänge von 10 mm versehen. Die zugeschnittene Beschichtungsfolie wird in einer Vorrichtung mit zwei 320 cm breiten Spannbacken, deren Abstand durch einen Spindeltrieb variiert werden kann, eingespannt. Die Orientierung der Beschichtungsfolie ist dabei so gewählt, dass die veränderliche Richtung der Bahnlängsrichtung der Trägerfolie entspricht. Anschließend wird die Beschichtungsfolie durch die Vorrichtung so weit gedehnt, dass sich die gedehnte Kantenlänge des zentralsten Karos auf 20 mm vergrößert hat. Die Dehngeschwindigkeit beträgt dabei 100 mm/min. Here, too, the measurement of the peeling forces is based on DIN EN ISO 5810-2. For this purpose, a 10 mm thick, 250 mm wide and 300 mm long aluminum plate is provided with double-sided adhesive tape (Tesa 56171-00003) over the entire surface and without overlapping. The 50 mm wide strips of adhesive tape are oriented in the longitudinal direction of the board. The coating film is cut to a size of 300 mm×300 mm and provided with a checkered pattern with an edge length of 10 mm over the entire surface. The coating film cut to size is clamped in a device with two 320 cm wide clamping jaws, the distance between which can be varied by means of a spindle drive. The orientation of the coating film is selected in such a way that the variable direction corresponds to the longitudinal direction of the web of the carrier film. Then the coating film through the Device stretched to such an extent that the stretched edge length of the most central check has increased to 20 mm. The stretching rate is 100 mm/min.
Anschließend wird die noch in der Vorrichtung befindliche Beschichtungsfolie möglichst faltenfrei auf dem Klebeband abgelegt, die Bahnlängsrichtung der Trägerfolie ist dabei in Plattenlängsrichtung orientiert, der Beschichtungsstoff zeigt in Richtung des Klebebandes, die Trägerfolie ist vom Klebeband abgewandt. Anschließend wird die Beschichtungsfolie mit einer Pajarito Andruckrolle 050x150mm (Artikelnummer: W-040074) auf dem Klebeband der Aluminiumplatte angedrückt. Die Andruckkraft der Andruckrolle liegt dabei bei 50 N. Über die Aluminiumplatte überstehende Beschichtungsfolie wird mit dieser bündig abgetrennt und die Probenplatte wird aus der Vorrichtung entnommen. Im Randbereich wird die Übertragsfolie zusätzlich mit Polyester-Klebeband NT-9511-2 vom Hersteller Tewi- Pack (Artikel-Nr.0602951125) fixiert. Anschließend werden die Beschichtungsfolie und das doppelseitige Klebeband durch mehrere Schnitte mit einer scharfen Klinge mit einem Abstand von 25 mm zueinander durchtrennt. Die parallelen Schnitte sind dabei in Plattenlängsrichtung orientiert. Anschließend wird die Trägerfolie von den so erzeugten, 25 mm breiten Bahnen auf 5 cm Länge vom Lack der Beschichtungsfolie abgelöst. Der Lack verbleibt dabei auf der mit dem Klebeband versehenen Aluminiumplatte. Anschließend wird die Aluminiumplatte mit den so erzeugten Probestreifen in die Spannbacke einer Universalprüfmaschine (Z050 von ZwickRoell) eingespannt. Die Platte ist dabei so orientiert, dass die Probenstreifen vertikal angeordnet sind und der Bereich, in dem der Folienabzug manuell erfolgte, unten liegt. In der oberen Spannbacke der Zugprüfmaschine wird ein 25 mm breiter, 30 cm langer und 2 mm starker Streifen aus Aluminium so eingespannt, dass dessen Längsrichtung der Längsrichtung der Probenplatte entspricht und parallel zu dieser ist. Er hat einen Abstand von 3 mm zur Oberfläche der auf die Probenplatte aufgebrachten Beschichtungsfolie und steht in einer Flucht mit dem zu prüfenden 25 mm breiten Zuschnitt der Beschichtungsfolie. Anschließend wird das lose Ende der Beschichtungsfolie auf dem Blechstreifen fixiert. Die Fixierung erfolgt mit Polyester-Klebeband NT-9511-2 vom Hersteller Tewi-Pack (Artikel-Nr.0602951125). Anschließend erfolgt der Abzug der Trägerfolie vom Beschichtungsstoff, der auf dem doppelseitigen Klebeband verbleibt. Die Abzugsgeschwindigkeit wird durch die Verfahrgeschwindigkeit der oberen Spannpacke vorgegeben, diese beträgt 100 mm/min. Der Folienabzug erfolgt über eine Abzugstrecke von mindestens 200 mm Länge. Die Ausgabe der aufgezeichneten Abzugskräfte erfolgt über die Abzugstrecke. Die ermittelt Abzugskraft einer Probe ergibt sich aus dem Mittelwert der aufgezeichneten Kräfte einer für die jeweilige Probe repräsentativen Abzugstrecke von mindestens 150 mm. Die Ergebnisse ergeben sich als Mittelwert der Abzugskraft von mindestens fünf untersuchten Proben und haben die Einheit N/25mm. Die Auswertung von Probenbereichen mit Faltenwurf in der Beschichtungsfolie ist nicht zulässig. Die Messungen wurden bei einer Umgebungstemperatur von 22 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 ± 15 % durchgeführt. The coating film still in the device is then placed on the adhesive tape with as few wrinkles as possible, the longitudinal direction of the carrier film is oriented in the longitudinal direction of the plate, the coating material points in the direction of the adhesive tape, the carrier film is turned away from the adhesive tape. The coating foil is then pressed onto the adhesive tape of the aluminum plate using a Pajarito pressure roller 050x150mm (item number: W-040074). The pressure force of the pressure roller is 50 N. The coating film protruding over the aluminum plate is cut off flush with it and the sample plate is removed from the device. In the edge area, the transfer foil is additionally fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125). The coating film and the double-sided adhesive tape are then severed by several cuts with a sharp blade at a distance of 25 mm from one another. The parallel cuts are oriented in the longitudinal direction of the plate. The backing film of the 25 mm wide webs produced in this way is then detached over a length of 5 cm from the lacquer of the coating film. The paint remains on the aluminum plate provided with the adhesive tape. The aluminum plate with the test strips produced in this way is then clamped into the jaws of a universal testing machine (Z050 from ZwickRoell). The plate is oriented in such a way that the sample strips are arranged vertically and the area in which the film was removed manually is at the bottom. A 25 mm wide, 30 cm long and 2 mm thick strip of aluminum is clamped in the upper clamping jaw of the tensile testing machine in such a way that its longitudinal direction corresponds to the longitudinal direction of the test panel and is parallel to it. It is 3 mm from the surface of the coating film applied to the test panel and is flush with the 25 mm wide cut of the coating film to be tested. The loose end of the coating film is then fixed to the sheet metal strip. It is fixed with polyester adhesive tape NT-9511-2 from the manufacturer Tewi-Pack (item no. 0602951125). The carrier film is then removed from the coating material that remains on the double-sided adhesive tape. The take-off speed is determined by the travel speed of the upper clamping pack, which is 100 mm/min. The film is pulled off over a distance of at least 200 mm in length. The recorded pull-off forces are output via the pull-off distance. The determined pull-off force of a sample results from the mean value of the recorded forces of a pull-off distance of at least 150 mm representative for the respective sample. The results are the mean of the pull-off force of at least five tested samples and have the unit N/25mm. The evaluation of sample areas with folds in the coating film is not permitted. The measurements were carried out at an ambient temperature of 22 °C and a relative humidity of 50 ± 15%.
Messbeispiel 2 Measurement example 2
Bestimmung der Bruchdehnung: Determination of the elongation at break:
Hierzu werden Normzugprüfkörper in Anlehnung an die DIN 53504:2009-10 Schulterstab S2 aus dem Prüfmaterial ausgestanzt. Die so entstandenen Prüfkörper werden an den dafür vorgesehenen Enden in eine Zugvorrichtung eingespannt, um bei ca. 23 °C Dehnungsuntersuchungen in Anlehnung an DIN 53504:2009-10 durchzuführen. For this purpose, standard tensile specimens are punched out of the test material based on DIN 53504:2009-10 dumbbell S2. The test specimens created in this way are clamped into a tensile device at the ends provided for this purpose in order to carry out strain tests at approx. 23 °C based on DIN 53504:2009-10.
Während des Dehnvorganges wird die Oberfläche mit einem Mikroskop bei geringer Vergrößerung (5- bis 50-fach) beobachtet, um unmittelbar feststellen zu können, wann der Risse entstehen. Die Dehnung wird bei Raumtemperatur (ca. 23 °C) mit einer Dehnrate von ca. 15 mm/min vorgenommen. During the stretching process, the surface is observed with a microscope at low magnification (5x to 50x) in order to be able to determine immediately when the cracks appear. The stretching is carried out at room temperature (approx. 23° C.) with a stretching rate of approx. 15 mm/min.
Messbeispiel 3 Measurement example 3
Messung der freien Oberflächenenergie bzw. der Oberflächenspannung Measurement of the free surface energy or surface tension
Für die Messungen der Oberflächenenergien wurde ein „Mobile Surface Analyzer (MSA)“ von der Firma Krüss GmbH, Hamburg, verwendet. Hierbei handelt es sich um ein Kontaktwinkel-Messgerät, bei dem mit einem Klick zwei parallele Tropfen auf die Probenoberfläche dosiert werden. A “Mobile Surface Analyzer (MSA)” from Krüss GmbH, Hamburg, was used to measure the surface energies. This is a contact angle measuring device in which two parallel drops are dosed onto the sample surface with one click.
Der Prüftropfen wird bei Raumtemperatur berührungslos auf die Probenoberfläche dosiert und weist ein Volumen von ca. 1 pl auf. 5 Sekunden nach dem Dosieren des Tropfens wird eine Aufnahme vorgenommen und zunächst automatisch der statische Kontaktwinkel nach dem Verfahren „Liegender Tropfen (doppelt)“ bestimmt. Die automatische Auswertung der Aufnahmen wird später visuell überprüft und gegebenenfalls wird die Basislinie manuell korrigiert sowie nicht auswertbare Aufnahmen aussortiert. The test drop is dispensed contact-free onto the sample surface at room temperature and has a volume of approx. 1 pl. 5 seconds after dosing the drop, a recording is made and initially the static contact angle is automatically tracked determined using the “lying drop (double)” method. The automatic evaluation of the recordings is checked visually later and, if necessary, the baseline is corrected manually and recordings that cannot be evaluated are sorted out.
Um die Oberflächeneigenschaften der Folie besser beschreiben zu können, werden an mindestens zehn örtlich unterschiedlichen Positionen derselben Probe Messungen mit den Prüfflüssigkeiten Wasser und Dijodmethan sowie die daraus folgenden Berechnungen der Oberflächenenergie vorgenommen. Hieraus wird der Mittelwert gebildet. In order to be able to better describe the surface properties of the film, measurements with the test liquids water and diiodomethane and the resulting calculations of the surface energy are carried out at at least ten different positions of the same sample. The mean value is formed from this.
Als Prüfflüssigkeiten werden Wasser (Oberflächenspannung: 72,80 mN/m; disperser Anteil: 21 ,80 mN/m; polarer Anteil: 51 ,00 mN/m) und Dijodmethan (Oberflächenspannung: 50,80 mN/m; disperser Anteil: 50,80 mN/m; polarer Anteil: 0,00 mN/m) verwendet. Der Fachmann wird im Zweifel die Oberflächenenergie der Prüfflüssigkeiten z.B. mit der Wil- helmy-Waage überprüfen und auch immer auf frische und unkontaminierte Prüfflüssigkeit achten. The test liquids used are water (surface tension: 72.80 mN/m; disperse fraction: 21.80 mN/m; polar fraction: 51.00 mN/m) and diiodomethane (surface tension: 50.80 mN/m; disperse fraction: 50 .80 mN/m; polar component: 0.00 mN/m). In case of doubt, the specialist will check the surface energy of the test liquid, e.g. with the Wilhelmy balance, and always ensure that the test liquid is fresh and uncontaminated.
Als Messsoftware wird das Programm „Advance“ (Version 1 .6.2.0.), der Firma Krüss GmbH verwendet. The "Advance" program (Version 1 .6.2.0.) from Krüss GmbH is used as the measuring software.
Die Auswertung der freien Oberflächenenergie mit den dispersen und polaren Anteilen erfolgt nach Owens, Wendt, Rabel & Kaelble (OWRK). Die Kontaktwinkelmessung erfolgt in Anlehnung an die DIN 55660. The evaluation of the surface free energy with the disperse and polar components is carried out according to Owens, Wendt, Rabel & Kaelble (OWRK). The contact angle measurement is based on DIN 55660.
Ausführunqsbeispiele examples
Ausführungsbeispiel 1 : Bereitstellung geeigneter Trägerfolien Exemplary embodiment 1 Provision of suitable carrier foils
Einerseits wurden die aus in DE 10 2016 120 781 A1 unter Beispiel 1 beschriebenen Trägerfolien mit siliziumorganischer Schicht für die weiteren Untersuchungen verwendet. Sie werden mit der in DE 10 2016 120 781 A1 verwendeten Beschichtungsprozess-Nr. mit den Nummern 1 , 2 und 3 bezeichnet. Zudem wurde eine 2 m breite und 50 pm dicke Polyamid-6,6-Folie StretchVAC 3000 der Firma Solvay in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess in einer Niederdruck-Plasmaanlage mit unterschiedlichen Prozessparametern beschichtet. On the one hand, the carrier films with an organosilicon layer described in DE 10 2016 120 781 A1 under example 1 were used for the further investigations. They are coated with the coating process number used in DE 10 2016 120 781 A1. denoted by the numbers 1, 2 and 3. In addition, a 2 m wide and 50 μm thick polyamide 6.6 film StretchVAC 3000 from Solvay was coated in a roll-to-roll process in a low-pressure plasma system with different process parameters.
Die Plasmaanlage besitzt eine quaderförmige Plasmakammer aus Edelstahl mit den Innenmaßen Breite: 1 ,7 m, Höhe: 2,2 m und Tiefe: 3,0 m. Die beiden 3,0 m langen Seitenwände sind dielektrisch mit einer Kunststoffisolierung ausgestattet. Mittig ist jeweils eine gekühlte Flachelektrode mit einer Breite von 2,6 m und einer Höhe von 1 ,65 m in die Kunststoffisolierung eingesetzt. Die Plasmakammer wird mit 2 Vakuumpumpensträngen mit einer Gesamtsaugleistung von 750 sccm bei 0,019 mbar nach oben evakuiert. Die Umwickelvorrichtung wird elektrisch isoliert von Kammerwand und Boden auf einer herausfahrbaren Bodenplatte aus Edelstahl in die Plasmakammer eingebracht. Die Bodenplatte sowie die Stirnseite der Umwickelvorrichtung sind an der Kammertür fixiert. Die Umwicklung erfolgt zwischen zwei Antriebswalzen, die im Inneren der Umwickelvorrichtung angeordnet sind. The plasma system has a cuboid plasma chamber made of stainless steel with the internal dimensions: width: 1.7 m, height: 2.2 m and depth: 3.0 m. The two 3.0 m long side walls are equipped with dielectric plastic insulation. A cooled flat electrode with a width of 2.6 m and a height of 1.65 m is inserted in the middle of the plastic insulation. The plasma chamber is evacuated upwards with 2 vacuum pump trains with a total suction capacity of 750 sccm at 0.019 mbar. The wrapping device is installed in the plasma chamber, electrically isolated from the chamber wall and floor, on a removable stainless steel floor plate. The base plate and the front of the wrapping device are fixed to the chamber door. The wrapping takes place between two drive rollers located inside the wrapping device.
Die Polyamidfolie wurde mit einem Abstand von 40 mm vor den Elektroden vorbeigeführt, wobei die Außenseite zur einen und die Innenseite zur anderen Elektrode zeigte. Vor dem Beschichtungsprozess wurde die Polyamidfolie durch mehrfaches Umwickeln im Vakuum so lange getrocknet, dass sich beim letzten Umwickeln vor dem Beschichtungsprozess bei einer Umwickelgeschwindigkeit von 7 m/min ein Druck von 0,012 mbar einstellte. The polyamide film was passed in front of the electrodes at a distance of 40 mm, the outside pointing to one electrode and the inside pointing to the other electrode. Before the coating process, the polyamide film was dried by repeated wrapping in a vacuum for so long that the last wrapping before the coating process resulted in a pressure of 0.012 mbar at a wrapping speed of 7 m/min.
Während des Beschichtungsprozesses wurden bei laufender Evakuierung von unten gemäß Tabelle 1 die Arbeitsgase Sauerstoff und Hexamethyldisiloxan (HMDSO) eingeleitet. Mithilfe von Butterfly-Ventilen vor den Vakuumpumpensträngen wurde der Druck in der Plasmakammer auf 0,025 mbar geregelt. Das Plasma wurde mit einer Hochfrequenz von 13,56 MHz mit jeweils 3000 W (Generator-Ausgangsleistung) über die beiden Flachelektroden angeregt. Die Polyamidfolie wurde mit einer Geschwindigkeit von 4 m/min umgewickelt. During the coating process, the working gases oxygen and hexamethyldisiloxane (HMDSO) were introduced from below with ongoing evacuation according to Table 1. The pressure in the plasma chamber was regulated to 0.025 mbar with the help of butterfly valves in front of the vacuum pump lines. The plasma was excited with a high frequency of 13.56 MHz with 3000 W each (generator output power) via the two flat electrodes. The polyamide film was wrapped at a speed of 4 m/min.
Tabelle 1 : Plasma-Prozessparameter
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Table 1 : Plasma process parameters
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Diese Trägerfolien mit siliziumorganischer Schicht werden nachfolgend entsprechend ihrer Beschichtungsprozess-Nr. als Folienmuster mit den entsprechenden Nummern 4 bis 13 bezeichnet. Zudem wird in den nachfolgenden Tabellen das Verhältnis von O2/HMDSO für den entsprechenden Beschichtungsprozess mit angegeben. These carrier foils with a silicon-organic layer are subsequently coated according to their coating process no. referred to as foil samples with the corresponding numbers 4 to 13. In addition, the ratio of O2/HMDSO for the corresponding coating process is given in the following tables.
Analog zu den oben beschriebenen Beschichtungsprozessen wurde die 2 m breite und 50 pm dicke Polyamid-6,6-Folie StretchVAC 3000 in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess mit ausschließlich Sauerstoff als zugeleitetes Arbeitsgas aktiviert. Abweichend von den beschriebenen Beschichtungsprozessen wurde dabei das Plasma mit 2500 Wje Flächenelektrode angeregt, 992 sccm Sauerstoff zugeführt und die Folie bei einem Druck von 0,036 mbar mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min umgewickelt. Diese Trägerfolie wird nachfolgend als Folienmuster 15 bezeichnet. Analogously to the coating processes described above, the 2 m wide and 50 μm thick stretchVAC 3000 polyamide 6.6 film was activated in a roll-to-roll process using only oxygen as the supplied working gas. In contrast to the coating processes described, the plasma was excited with 2500 W per surface electrode, 992 sccm oxygen was supplied and the film was wrapped at a pressure of 0.036 mbar at a speed of 2 m/min. This carrier film is referred to as film pattern 15 below.
Als Folienmuster 14 wird nachfolgend die unbehandelte 50 pm dicke Polyamid-6,6-Folie StretchVAC 3000 bezeichnet. Die zehn Trägerfolien mit siliziumorganischer Schicht aus Tabelle 1 sowie die unbehandelte Trägerfolie 14 und die plasmaaktivierte Trägerfolie 15 wurden vermessen und ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt. The untreated 50 μm thick polyamide 6,6 film StretchVAC 3000 is referred to below as the film sample 14 . The ten carrier films with a silicon-organic layer from Table 1 and the untreated carrier film 14 and the plasma-activated carrier film 15 were measured and evaluated. The results are shown in Table 2.
Tabelle 2: Ergebnisse der Kontaktwinkelmessungen
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Table 2: Results of the contact angle measurements
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Ausführunqsbeispiel 2: Beschichtungsstoffe, sowie deren Applikation und Aushärtung Exemplary embodiment 2: Coating materials and their application and curing
Beschichtungsstoff A Zunächst wurde auf die Trägerfolien mit der siliziumorganischen plasmapolymeren Schicht aus Beispiel 1 der DE 102016 120 781 A1 der Beschichtungsstoff A-PU-IMC VP 27000106 mit Härter 29/12 aus Beispiel 2 der DE 10 2016 120 781 A1 aufgebracht: Coating Material A First, the coating material A-PU-IMC VP 27000106 with hardener 29/12 from example 2 of DE 10 2016 120 781 A1 was applied to the carrier foils with the silicon-organic plasma polymer layer from example 1 of DE 102016 120 781 A1:
Die beiden Komponenten des Beschichtungsstoffes wurden in einem Mischungsverhältnis von 10 Masseanteilen Stammlack (Bomix A-PU-IMC VP 27000106) zu einem Masseanteil Härter (Bomix 29/12) angesetzt und anschließend für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute vermischt. Anschließend wurde der Beschichtungsstoff auf die Trägerfolie appliziert. Die Folie wurde dabei auf einem Vakuumtisch mit einem Lochraster von 10 x 10 mm und einem Bohrungsdurchmesser von 0,6 mm Durchmesser fixiert. Der Lackauftrag auf die Folie erfolgte mit einem Spiralrakel zur Applikation von Nassfilmdicken von 120 pm und einem Durchmesser von 10 mm (Thierry GmbH PG-032-320120). Die Applikationsrichtung wurde dabei so gewählt, dass sie der Bahnlängsrichtung der Folie entspricht. Die Applikationsgeschwindigkeit betrug 100 mm/s. Nach der Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie wurde diese von dem Vakuumtisch gelöst, auf einem 3 mm starken Blech aus Aluminium abgelegt und in den Randbereichen mit Haftklebeband auf diesem fixiert. Anschließend lüftete der Beschichtungsstoff für 72 Stunden bei 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50% ab, bevor er anschließend 20 Minuten in einem Umluftofen bei 80 °C gehärtet wurde. The two components of the coating material were mixed in a mixing ratio of 10 parts by weight of base paint (Bomix A-PU-IMC VP 27000106) to one part by weight of hardener (Bomix 29/12) and then for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per mixed for a minute. The coating material was then applied to the carrier film. The film was fixed on a vacuum table with a hole grid of 10×10 mm and a hole diameter of 0.6 mm. The paint was applied to the film using a spiral doctor blade to apply wet film thicknesses of 120 μm and a diameter of 10 mm (Thierry GmbH PG-032-320120). The direction of application was selected so that it corresponds to the longitudinal direction of the film. The application speed was 100 mm/s. After the coating material had been applied to the film, it was detached from the vacuum table, placed on a 3 mm thick aluminum sheet and fixed to it in the edge regions with pressure-sensitive adhesive tape. The coating material then flashed off for 72 hours at 22°C and a relative humidity of 50% before it was then cured in a forced-air oven at 80°C for 20 minutes.
Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs größer 135% ist. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
Beschichtungsstoff B Coating Material B
Die Applikation und Aushärtung von Beschichtungsstoff B erfolgte analog zu der von Beschichtungsstoff A bis auf folgende Unterschiede: Coating material B was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
Es wurde als Stammlack Bomix Mould Coating VP 82360005 CHP und als Härter Bomix Hardener VP 280011/1 eingesetzt. Zudem wurde das Additiv Bomix Additive 04/548 verwendet. Alle 3 sind Komponenten der Firma Bomix Chemie GmbH und ergeben einen lösemittelhaltigen Basislack auf Polyurethanbasis. Bomix Mold Coating VP 82360005 CHP was used as the base paint and Bomix Hardener VP 280011/1 as the hardener. In addition, the additive Bomix Additive 04/548 was used. All 3 are components of the company Bomix Chemie GmbH and result in a solvent-based base coat based on polyurethane.
Der Stammlack (Bomix Mould Coating VP 82360005 CHP) und das Additiv (Bomix Additive 04/548) wurden hier in einem Verhältnis von fünf Masseanteilen Stammlack und einem Masseanteil Additiv angesetzt und anschließend für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute vermischt. Anschließend wurde ein weiterer Masseanteil Härter (Bomix Hardener VP 280011/1) hinzugegeben und der Lack abermals wie oben beschrieben vermischt. Die Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie sowie die Fixierung der lackierten Folie auf dem Blech erfolgten analog zu Beschichtungsstoff A. Die Trocknung des Lackes erfolgte unmittelbar nach dessen Applikation in einem Umluftofen für 5 Minuten bei 120 °C. The base paint (Bomix Mold Coating VP 82360005 CHP) and the additive (Bomix Additive 04/548) were used here in a ratio of five parts by weight of base paint and one Percentage by mass of additive and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute. A further proportion by mass of hardener (Bomix Hardener VP 280011/1) was then added and the paint was mixed again as described above. The application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the panel were carried out analogously to coating material A. The paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 120° C. for 5 minutes.
Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs größer 135% ist. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
Beschichtungsstoff C Coating material C
Die Applikation und Aushärtung von Beschichtungsstoff C erfolgte analog zu der von Beschichtungsstoff A bis auf folgende Unterschiede: Coating material C was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
Es wurde als Stammlack PERMUTEX RP-39-272 und als Härter PERMUTEX XR-13-554, beides von Firma Stahl Europe B.V., eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen wasserhaltigen Basislack auf Polyurethanbasis. PERMUTEX RP-39-272 as base paint and PERMUTEX XR-13-554 as hardener, both from Stahl Europe B.V., were used. This is a water-based base coat based on polyurethane.
Der Crosslinker (PERMUTEX XR-13-554) und entionisiertes Wasser wurden in einem Verhältnis von einem Masseanteil Crosslinker zu einem Masseanteil entionisiertem Wasser angesetzt und für 5 Minuten mit einem Holzspatel homogenisiert. Anschließend wurden neun Masseanteile Stammlack (PERMUTEX RP-39-272) hinzugegeben bevor der Lack abermals für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute homogenisiert wurde. Die Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie sowie die Fixierung der lackierten Folie auf dem Blech aus Aluminium erfolgten analog zu Beschichtungsstoff A. Die Trocknung des Lackes erfolgte unmittelbar nach dessen Applikation in einem Umluftofen für 60 Minuten bei 70 °C. The crosslinker (PERMUTEX XR-13-554) and deionized water were prepared in a ratio of one part by weight of crosslinker to one part by weight of deionized water and homogenized for 5 minutes with a wooden spatula. Nine parts by mass of base paint (PERMUTEX RP-39-272) were then added before the paint was again homogenized for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute. The application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the aluminum sheet were carried out analogously to coating material A. The paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 70° C. for 60 minutes.
Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs größer 135% ist. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
Beschichtungsstoff D Die Applikation und Aushärtung von Beschichtungsstoff D erfolgte analog zu der von Beschichtungsstoff A bis auf folgende Unterschiede: Coating material D Coating material D was applied and cured in the same way as coating material A, with the exception of the following differences:
Es wurde ein Stammlack und ein Härter mit der Systembezeichnung TU5147-3 von Firma Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen lösemittelbasierten Primer auf Polyurethanbasis. A base paint and a hardener with the system designation TU5147-3 from Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG) were used. This is a solvent-based, polyurethane-based primer.
Der Stammlack und der Härter wurden hier in einem Verhältnis von 9 Masseanteilen Stammlack und 2 Masseanteil Härter vermengt und anschließend für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute vermischt. Die Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie sowie die Fixierung der lackierten Folie auf dem Blech erfolgten analog zu Beschichtungsstoff A. Anschließend lüftete der Beschichtungsstoff für 60 Minuten bei 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ab, bevor er für 60 Minuten in einem Umluftofen bei 60 °C gehärtet wurde. The base paint and the hardener were mixed here in a ratio of 9 parts by weight of base paint and 2 parts by weight of hardener and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute. The application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the panel were carried out in the same way as for coating material A. The coating material was then aired off for 60 minutes at 22° C. and a relative humidity of 50% before it was placed in a convection oven for 60 minutes cured at 60°C.
Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs größer 135% ist. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
Beschichtungsstoff E Coating material E
Es wurde ein Stammlack und ein Härter mit der Systembezeichnung TU5147-2 von Firma Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG) eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen lösemittelbasierten Primer auf Polyurethanbasis. A base paint and a hardener with the system designation TU5147-2 from Mankiewicz Gebr. & Co. (GmbH & Co. KG) were used. This is a solvent-based, polyurethane-based primer.
Die Applikation und Aushärtung von Beschichtungsstoff E erfolgte analog zu der von Beschichtungsstoff A bis auf folgende Unterschiede: Coating material E was applied and cured in the same way as coating material A, with the following differences:
Der Stammlack und der Härter werden hier in einem Verhältnis von 9 Masseanteilen Stammlack und 2 Masseanteil Härter vermengt und anschließend für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute vermischt. Die Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie sowie die Fixierung der lackierten Folie auf dem Blech aus Aluminium erfolgen analog zu Beschichtungsstoff A. Anschließend lüftet der Beschichtungsstoff für 60 Minuten bei 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ab, bevor er anschließend 60 Minuten in einem Umluftofen bei 60 °C gehärtet wird. Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs größer 135% ist. The base paint and the hardener are mixed here in a ratio of 9 parts by weight of the base paint and 2 parts by weight of the hardener and then mixed for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute. The application of the coating material to the film and the fixing of the painted film on the aluminum sheet are carried out in the same way as for coating material A. The coating material then flashes off for 60 minutes at 22°C and a relative humidity of 50% before it is then left in cured in a convection oven at 60 °C. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is greater than 135%.
Beschichtungsstoff F Coating material F
Die Applikation und Aushärtung von Beschichtungsstoff F erfolgte analog zu der von Beschichtungsstoff A bis auf folgende Unterschiede: Coating material F was applied and cured in the same way as coating material A, with the following differences:
Es wurde als Stammlack Bomix Coating VP 7550D/7/4-026 und als Härter Bomix Hardener 28/13, beides von Firma Bomix Chemie GmbH, eingesetzt. Hierbei handelt es sich um einen lösemittelhaltigen Klarlack auf Polyurethanbasis. Der Stammlack [Bomix Coating VP 7550D/7/4-026] und der Härter [Bomix Hardener 28/13] wurden in einem Verhältnis von zehn Masseanteilen Stammlack zu drei Masseanteilen Härter vermengt, für 5 Minuten mit einem Dissolver bei einer konstanten Drehzahl von 1000 Umdrehungen pro Minute homogenisiert. Die Applikation des Beschichtungsstoffes auf die Folie sowie die Fixierung der lackierten Folie auf dem Blech aus Aluminium erfolgten analog zu Beschichtungsstoff A. Die Trocknung des Lackes erfolgte unmittelbar nach dessen Applikation in einem Umluftofen für 60 Minuten bei 70 °C. Bomix Coating VP 7550D/7/4-026 was used as the base paint and Bomix Hardener 28/13 as the hardener, both from Bomix Chemie GmbH. This is a solvent-based, polyurethane-based clear coat. The base paint [Bomix Coating VP 7550D/7/4-026] and the hardener [Bomix Hardener 28/13] were mixed in a ratio of ten parts by weight of base paint to three parts by weight of hardener, for 5 minutes with a dissolver at a constant speed of 1000 revolutions per minute homogenized. The application of the coating material to the film and the fixing of the painted film to the aluminum sheet were carried out analogously to coating material A. The paint was dried immediately after its application in a forced-air oven at 70° C. for 60 minutes.
Nach Messbeispiel 2 wurde bestimmt, dass die Bruchdehnung dieses Beschichtungsstoffs 99% beträgt. According to measurement example 2, it was determined that the elongation at break of this coating material is 99%.
Ausführunqsbeispiel 3: Example 3:
Ergebnisse der Schälkraftmessungen für die beschichteten Folienmuster 1-15 Results of the peel force measurements for the coated film samples 1-15
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 und 3 sowie der Figur 1 dargestellt. Tabelle 2: Ergebnisse der Schälkraftmessungen der der Verbundfolien mit den Folienmustern 1 bis 3 im ungedehnten Zustand. Angabe der Schälkraft in N/25 mm
Figure imgf000031_0001
The results are shown in Tables 2 and 3 and in FIG. Table 2: Results of the peel force measurements of the composite films with film samples 1 to 3 in the unstretched state. Specification of the peeling force in N/25 mm
Figure imgf000031_0001
Tabelle 3: Ergebnisse der Schälkraftmessungen der Verbundfolien im ungedehnten Zu- stand. Angabe der Schälkraft in N/25 mm;
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000032_0001
Table 3: Results of the peel force measurements of the composite films in the unstretched state. Specification of the peeling force in N/25 mm;
Figure imgf000031_0002
Figure imgf000032_0001
*): Prozessgasverhältnis *): Process gas ratio
**): Die Haftung zwischen Beschichtungsstoff und Folienmuster ist so groß, dass sich das Folienmuster nicht von dem Beschichtungsstoff ablösen lässt. **): The adhesion between the coating material and the film sample is so great that the film sample cannot be detached from the coating material.
Die Figur 1 stellt die Ergebnisse der Schälkraftmessungen der Verbundfolien mit den Folienmustern 4 bis 13 und den Beschichtungsstoffen B bis F im ungedehnten Zustand dar. FIG. 1 shows the results of the peel force measurements of the composite films with film samples 4 to 13 and coating materials B to F in the unstretched state.
Es zeigte sich, dass der Beschichtungsstoff F mit den Folienmustern 4 bis 13 keine erfindungsgemäße Verbundfolien zur Beschichtungsstoffübertragung auf zweidimensional gekrümmte Bauteile aus elastomeren, duroplastischen oder faserverstärkten Kunststoffen bildet. Beschichtungsstoff F weist bei selbst bei Folienmuster 13 eine zu geringe Schälkraft auf. It was found that the coating material F with the film samples 4 to 13 does not form any composite films according to the invention for coating material transfer to two-dimensionally curved components made of elastomeric, duroplastic or fiber-reinforced plastics. Coating material F has too little peeling force, even with film sample 13.
Allerdings weist Beschichtungsstoff F mit Folienmuster 14 (der unbehandelten Polyamidfolie) eine ausreichende Schälkraft auf. Somit kann Beschichtungsstoff F mit Folienmuster 14 erfindungsgemäße Verbundfolien zur Beschichtungsstoffübertragung auf zweidimensional gekrümmte Bauteile aus elastomeren, duroplastischen oder faserverstärkten Kunststoffen bilden. Mit Folienmuster 15 (der plasmaaktivierten Polyamidfolie) weist Beschichtungsstoff F eine zu hohe Schälkraft auf. Daher ist auch diese Verbundfolie keine erfindungsgemäße Verbundfolie. However, coating material F with film sample 14 (the untreated polyamide film) has sufficient peel strength. Thus, coating material F with film pattern 14 can form composite films according to the invention for coating material transfer to two-dimensionally curved components made of elastomeric, duroplastic or fiber-reinforced plastics. With film sample 15 (the plasma-activated polyamide film), coating material F has too high a peel force. This composite film is therefore also not a composite film according to the invention.
Ausführunqsbeispiel 4 Example 4
Ergebnisse der Schälkraftmessungen gedehnt/ungedehnt Results of the peel force measurements stretched/unstretched
Die Ergebnisse für die Schälkraftmessungen nach Messbeispiel 1 a) bzw. 1 b) sind in Tabelle 4 aufgeführt. Tabelle 4: Ergebnisse der Schälkraftmessungen der Verbundfolien. Angabe der Schälkraft in N/25 mm.
Figure imgf000033_0001
*): Die Haftung zwischen Beschichtungsstoff und Folienmuster ist so groß, dass sich das Folienmuster nicht von dem Beschichtungsstoff ablösen lässt. The results of the peel force measurements according to measurement example 1a) and 1b) are listed in Table 4. Table 4: Results of the peel force measurements of the composite films. Specification of the peeling force in N/25 mm.
Figure imgf000033_0001
*): The adhesion between the coating material and the film sample is so great that the film sample cannot be detached from the coating material.
Ausführunqsbeispiel 5 Example 5
Herstellung GFK-Musterbauteiles im RTM-Verfahren Production of GRP sample components using the RTM process
Das plasmapolymer beschichtete Folienmuster 13 mit den Abmessungen 800 mm x 600 mm wird vollflächig mit Beschichtungsstoff B beschichtet. Das Ansetzen des Beschichtungsstoffes erfolgt analog zum in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehen. Die Applikation des Beschichtungsstoffes erfolgt mit einer Becherpistole im Kreuzgang, die ermittelte Trockenschichtstärke des Lackes auf der plasmapolymer beschichteten Folie beträgt 40 pm. Während der Applikation ist die Folie vertikal auf einer festen Unterlage fixiert. Nach der Applikation lüftet der Beschichtungsstoff für 60 Minuten bei 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ab, bevor er anschließend 60 Minuten in einem Umluftofen bei 60 °C gehärtet wird. The plasma polymer-coated film sample 13 with the dimensions 800 mm×600 mm is coated with coating material B over its entire surface. The coating material is prepared analogously to the procedure described in example 2. The coating material is applied crosswise using a cup gun; the determined dry layer thickness of the paint on the plasma polymer-coated foil is 40 μm. During application, the film is fixed vertically on a solid base. After application, the coating material flashes off for 60 minutes at 22°C and a relative humidity of 50% before it is then cured in a circulating air oven at 60°C for 60 minutes.
Die so hergestellte Beschichtungsstoffübertragungsanordnung wird faltenfrei und leicht vorgespannt (Dehnung <5 %) mit Vakuumdichtband auf dem unteren von zwei zusammengehörigen RTM-Werkzeugen fixiert, die beschichtete Folienseite ist dabei vom Unterwerkzeug abgewandt. Das untere Werkzeug ist dabei mit einer rechteckigen Bauteilkavität mit Maßen von 600 mm x 400 mm und einer Tiefe von 40 mm versehen. Die Kavität hat Entformungsschrägen von 7 ° und die Bauteilkanten sind mit einem Radius von 8 mm versehen. Außerdem ist die Kavität mit einem Vakuumkanal ausgestattet, der es erlaubt die Kavität unter der Beschichtungsfolie zu evakuieren und die Folie so in das Unterwerkzeug streckzuziehen. Der Vakuumkanal ist mit porösem Metall abgedeckt. The coating material transfer arrangement produced in this way is fixed wrinkle-free and slightly pretensioned (elongation <5%) with vacuum sealing tape on the lower of two associated RTM tools, with the coated film side facing away from the lower tool. The lower tool has a rectangular component cavity with dimensions of 600 mm x 400 mm and a depth of 40 mm. The cavity has draft angles of 7° and the component edges have a radius of 8 mm. In addition, the cavity is equipped with a vacuum channel, which allows the cavity under the coating film to be evacuated and the film to be stretched into the lower tool. The vacuum channel is covered with porous metal.
Nach dem Streckziehen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung durch das Anlegen eines Vakuums (Absolutdruck: 5 mbar) zwischen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung und Unterwerkzeug wird eine Glasfaser-Vorform auf die streckgezogene Beschichtungsstoffübertragungsanordnung aufgelegt, das obere Formwerkzeug auf dem unteren Formwerkzeug abgelegt und das Werkzeug so gasdicht verschlossen. Das Oberwerkzeug ist dabei mit einem Injektionskanal zur Zuführung des Harzsystems und einem Evakuationskanal zur Evakuation der mit der Vorform versehene Kavität ausgestattet. Anschließend wird das geschlossene Werkzeug in eine industrietypische Heizpresse eingelegt und die Kavität durch den Evakuationskanal im Oberwerkzeug evakuiert (Absolutdruck: 10 mbar). Anschließend wird die Presse geschlossen und das Formwerkzeug auf 80 °C erwärmt. Anschließend wir das auf 60 °C erwärmet Harzsystem PRISM EP2410 vom Hersteller Solvay mit einer industrietypischen Injektionsanlage in die Kavität injiziert. Nach der vollständigen Tränkung des Fasereinlegers werden Evakuationskanal und Injektionskanal im Oberwerkzeug verschlossen. Anschließend durchläuft das Formwerkzeug den vom Harzhersteller vorgegebenen Temperaturzyklus zur Aushärtung des Bauteils. Nach vollständiger Abkühlung werden Heizpresse und Formwerkzeug geöffnet, die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung im Randbereich des Bauteiles abgetrennt und das Bauteil aus dem Werkzeug entnommen. Die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung verbleibt dabei auf dem Bauteil. Nach dem händischen Abzug der Trägerfolie verbleibt der Beschichtungsstoff auf dem Bauteil. After the coating material transfer arrangement has been stretch-formed by applying a vacuum (absolute pressure: 5 mbar) between the coating material transfer arrangement and the lower tool, a glass fiber preform is placed on the stretch-drawn coating material transfer arrangement, the upper mold is placed on the lower mold and the tool is thus sealed gas-tight. The upper tool is equipped with an injection channel for feeding in the resin system and an evacuation channel for evacuating the cavity provided with the preform. The closed tool is then placed in an industrial heating press and the cavity is evacuated through the evacuation channel in the upper tool (absolute pressure: 10 mbar). The press is then closed and the mold heated to 80 °C. The PRISM EP2410 resin system from the manufacturer Solvay, heated to 60 °C, is then injected into the cavity using an injection system typical of the industry. After the fiber insert has been completely saturated, the evacuation channel and injection channel in the upper tool are closed. The mold then runs through the temperature cycle specified by the resin manufacturer to cure the component. After complete cooling, the heating press and mold are opened, the coating material transfer arrangement is separated in the edge area of the component, and the component is removed from the tool. The coating material transfer arrangement remains on the component. After the carrier film has been removed by hand, the coating material remains on the component.
Ausführunqsbeispiel 6 Example 6
Herstellung einer beschichteten Fahrzeugtür aus GFK im RTM-Verfahren Production of a coated GRP vehicle door using the RTM process
Das plasmapolymer beschichtete Folienmuster 8 mit den Abmessungen 1600 mm x 1400 mm wird vollflächig mit Beschichtungsstoff E beschichtet. Das Ansetzen des Beschichtungsstoffes erfolgt analog zum in Beispiel 2 beschriebenen Vorgehen. Die Applikation des Beschichtungsstoffes erfolgt mit einer Becherpistole im Kreuzgang, die ermittelte Trockenschichtstärke des Lackes auf der plasmapolymer beschichteten Trägerfolie beträgt 40 pm. Während der Applikation ist die Folie vertikal auf einer festen Unterlage fixiert. Unmittelbar nach der Applikation wird der Lack auf der Trägerfolie für 5 Minuten in einem Umluftofen bei 120 °C gehärtet. The plasma polymer-coated film sample 8 with the dimensions 1600 mm×1400 mm is coated with coating material E over its entire surface. The coating material is prepared analogously to the procedure described in Example 2. The coating material is applied crosswise using a cup gun; the determined dry layer thickness of the paint on the plasma polymer-coated carrier film is 40 μm. During application, the film is fixed vertically on a solid base. Immediately after application, the paint is cured on the carrier film for 5 minutes at 120° C. in a convection oven.
Die so hergestellte Beschichtungsstoffübertragungsanordnung wird faltenfrei und leicht vorgespannt (Dehnung <5 %) mit Vakuumdichtband auf dem unteren von zwei zusammengehörigen RTM-Werkzeugen fixiert, die beschichtete Folienseite ist dabei vom Unterwerkzeug abgewandt. Ober- und Unterwerkzeug bilden dabei die beiden Formhälften eines RTM-Werkzeuges zur Herstellung der Außenschale einer aus Innen- und Außenschale bestehenden Nutzfahrzeugtür. Das Unterwerkzeug ist dabei als Negativ und das Oberwerkzeug als Positivwerkzeug gestaltet. Die in der Teilungsebene der Werkzeuge liegende Bauteilkavität hat dabei eine Höhe von etwa 5 mm und ungefähre Maßen von 1400 mm x 1200 mm. Ober- und Unterwerkzeug sind dabei in einer industrietypischen Heizpresse montiert, die das Öffnen und Schließen sowie das Beheizen der Formwerkzeuge erlaubt. Außerdem ist die Kavität mit einem Vakuumkanal ausgestattet, der es erlaubt die Kavität unter der Beschichtungsfolie zu evakuieren und die Folie so in das Unterwerkzeug streckzuziehen. Nach dem Streckziehen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung durch das Anlegen eines Vakuums (Absolutdruck: 5 mbar) zwischen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung und Unterwerkzeug werden zwei Lagen Biaxial Glasgelege mit einem jeweiligen Flächengewicht von 600g/m2 auf der streckgezogenen Beschichtungsstoffübertragungsanordnung in die Bauteilkavität eingebracht. Anschließend wird das zweiteilige Werkzeug geschlossen und auf eine Temperatur von 65 °C erwärmt. Danach werden 100 Masseanteile des epoxidischen Harzes Biresin CR14 mit 24 Masseanteilen des Härters Biresin CH135-4, beide vom Hersteller Sika, angesetzt und mittels eines Drucktopfes in die Bauteilkavität injiziert, er im Drucktopf anliegende Überdruck beträgt dabei 4 bar. Das Oberwerkzeug ist dazu mit einem zentralen Injektionskanal zur Zuführung des Harzsystems und vier Steigern durch die die vom Harz verdrängte Luft aus der Bauteilkavität entweichen kann ausgestattet. Nachdem durch jeden der vier Steiger Harz ausgetreten und das Faserhalbzeug vollständig getränkt ist, wird die Injektion beendet und der Injektionskanal verschlossen. The coating material transfer arrangement produced in this way is fixed wrinkle-free and slightly pretensioned (elongation <5%) with vacuum sealing tape on the lower of two associated RTM tools, with the coated film side facing away from the lower tool. The upper and lower molds form the two mold halves of an RTM mold for producing the outer shell of a commercial vehicle door consisting of an inner and outer shell. The lower tool is designed as a negative and the upper tool as a positive tool. The component cavity lying in the parting plane of the tools has a height of about 5 mm and approximate dimensions of 1400 mm x 1200mm. The upper and lower tools are mounted in an industry-typical heating press, which allows the molds to be opened and closed and heated. In addition, the cavity is equipped with a vacuum channel, which allows the cavity under the coating film to be evacuated and the film to be stretched into the lower tool. After the coating material transfer arrangement has been stretch-formed by applying a vacuum (absolute pressure: 5 mbar) between the coating material transfer arrangement and the lower tool, two layers of biaxial glass fabrics, each with a basis weight of 600 g/m 2 , are introduced into the component cavity on the stretch-drawn coating material transfer arrangement. The two-piece mold is then closed and heated to a temperature of 65 °C. Then 100 parts by weight of the epoxy resin Biresin CR14 are mixed with 24 parts by weight of the hardener Biresin CH135-4, both from the manufacturer Sika, and injected into the component cavity using a pressure pot. The overpressure in the pressure pot is 4 bar. For this purpose, the upper tool is equipped with a central injection channel for feeding in the resin system and four risers through which the air displaced by the resin can escape from the component cavity. After resin has escaped through each of the four risers and the semi-finished fiber product has been completely soaked, the injection is ended and the injection channel is closed.
Anschließend wird das Bauteil bei für 90 Minuten bei 65 °C ausgehärtet. Nach der vollständigen Abkühlung werden Heizpresse und Formwerkzeug geöffnet, die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung im Randbereich des Bauteiles abgetrennt und das Bauteil aus dem Werkzeug entnommen. Die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung verbleibt dabei auf dem Bauteil. Nach dem händischen Abzug der Trägerfolie verbleibt der Beschichtungsstoff auf dem Bauteil. The component is then cured at 65 °C for 90 minutes. After complete cooling, the heating press and mold are opened, the coating material transfer arrangement is separated in the edge area of the component, and the component is removed from the tool. The coating material transfer arrangement remains on the component. After the carrier film has been removed by hand, the coating material remains on the component.

Claims

- 36 - Ansprüche: - 36 - Claims:
1. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung, umfassend a) eine vakuum-streckziehfähige Trägerfolie aus Kunststoff und b) einen Beschichtungsstoff, der bei 23 °C eine Bruchdehnung zwischen 10% und 800% aufweist, bevorzugt zwischen 20% und 300%, besonders bevorzugt zwischen 50% und 200%, wobei die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens im 180°-Schälversuch > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. 1. Coating material transfer arrangement, comprising a) a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic and b) a coating material which has an elongation at break of between 10% and 800% at 23° C., preferably between 20% and 300%, particularly preferably between 50% and 200 %, the peel force between the carrier film and the coating material in the unstretched state at 22° C. and 50% relative humidity when peeling off a 25 mm wide carrier film strip in a 180° peel test > 0.3 N, preferably > 0.5 N, more preferably >0.7 N, more preferably >0.9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and more preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably <7N, more preferably <6N, more preferably <5N and particularly preferably <4N.
2. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach Anspruch 1 , umfassend zusätzlich c) eine haftungsmodifizierende Schicht, bevorzugt eine siliziumorganische Schicht, die zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff angeordnet ist und deren Haftfestigkeit zum Beschichtungsstoff nach Aushärtung des Beschichtungsstoffes kleiner ist, als die Haftfestigkeit zur Trägerfolie wobei die Schälkraft zwischen der haftungsmodifizierenden Schicht und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens im 180°-Schälver- such > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. 2. Coating material transfer arrangement according to Claim 1, additionally comprising c) an adhesion-modifying layer, preferably an organosilicon layer, which is arranged between the carrier film and the coating material and whose adhesion to the coating material after curing of the coating material is less than the adhesion to the carrier film, the peeling force being between the adhesion-modifying layer and the coating material in the unstretched state at 22° C. and 50% relative humidity when peeling off a 25 mm wide strip of carrier film in a 180° peel test > 0.3 N, preferably > 0.5 N, more preferably > 0, 7 N, more preferably >0.9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and particularly preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably <7 N , more preferably <6N, more preferably <5N and particularly preferably <4N.
3. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Beschichtungsstoff bei einer uniaxialen Dehnung der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung von a) 75% der Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes im Falle einer Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes < 133% oder - 37 - b) 100% für alle übrigen Fälle nicht von der Trägerfolie oder der haftungsmodifizierenden Schicht löst, wobei bevorzugt die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff bei Fixierung des gedehnten Beschichtungsstoffes bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180° Schälversucheines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens in Dehnrichtung > 0,05 N, bevorzugt > 0,1 N, weiter bevorzugt > 0,15 N, weiter bevorzugt > 0,2 N, weiter bevorzugt > 0,25 N, weiter bevorzugt > 0,3 N, weiter bevorzugt > 0,35 N, weiter bevorzugt > 0,4 N und besonders bevorzugt > 0,45 N beträgt. 3. coating material transfer arrangement according to claim 1 or 2, wherein the coating material at a uniaxial elongation of the coating material transfer arrangement of a) 75% of the elongation at break of the coating material in the case of an elongation at break of the coating material <133% or - 37 - b) 100% for all other cases not detached from the carrier film or the adhesion-modifying layer, with preference being given to the peeling force between the carrier film and the coating material when the stretched coating material is fixed at 22 °C and 50% relative humidity when peeled off at 180° Peel test of a 25 mm wide strip of carrier film in the stretching direction >0.05 N, preferably >0.1 N, more preferably >0.15 N, more preferably >0.2 N, more preferably >0.25 N, more preferably >0.3 N, more preferably >0.35N, more preferably >0.4N and most preferably >0.45N.
4. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Schälkraft zwischen der Trägerfolie und dem Beschichtungsstoff nach einer uniaxialen Dehnung der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung von a) 75% der Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes, im Falle einer Bruchdehnung des Beschichtungsstoffes < 133% oder b) 100% für alle übrigen Fälle bei Fixierung der gedehnten Beschichtungsstoffübertragungsanordnung bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180°Schälversuch eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens in Dehnrichtung < 8 N, bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N, weiter bevorzugt < 4 N und besonders bevorzugt < 3 N beträgt. 4. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the peeling force between the carrier film and the coating material after a uniaxial stretching of the coating material transfer arrangement of a) 75% of the elongation at break of the coating material, in the case of an elongation at break of the coating material <133% or b) 100% for all other cases when fixing the stretched coating material transfer arrangement at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film in the stretching direction <8 N, preferably <6 N, more preferably <5 N, more preferably <4 N and particularly preferably <3N.
5. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerfolie oder - wenn vorhanden - die haftungsmodifizierende Schicht vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsstoff auf der dem Beschichtungsstoff zugewandten Seite eine Oberflächenenergie bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte von < 38 mN/m, bevorzugt < 35 mN/m, weiter bevorzugt < 32 mN/m, weiter bevorzugt < 30 mN/m und besonders bevorzugt < 28 mN/m aufweist. 5. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer before coating with the coating material on the side facing the coating material has a surface energy at 22 ° C and 50% relative humidity of <38 mN / m, preferably <35 mN/m, more preferably <32 mN/m, more preferably <30 mN/m and particularly preferably <28 mN/m.
6. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerfolie oder - wenn vorhanden - die haftungsmodifizierende Schicht vor der Beschichtung mit dem Beschichtungsstoff auf der dem Beschichtungsstoff zugewandten Seite einen polaren Anteil der Oberflächenenergie < 5,0 mN/m, bevorzugt < 4,0 mN/m und besonders bevorzugt < 3,0 mN/m aufweist. 6. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer prior to coating with the coating material on the coating material facing side has a polar component of the surface energy <5.0 mN / m, preferably <4.0 mN / m and particularly preferably <3.0 mN / m.
7. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die haftungsmodifizierende Schicht eine plasmapolymere siliziumorganische Schicht ist, bevorzugt mit einer Dicke von < 0,5 pm, bevorzugt < 200 nm, weiter bevorzugt < 100 nm und besonders bevorzugt < 50 nm. 7. Coating material transfer arrangement according to one of claims 2 to 6, wherein the adhesion-modifying layer is a plasma polymer silicon-organic layer, preferably with a thickness of <0.5 μm, preferably <200 nm, more preferably <100 nm and particularly preferably <50 nm.
8. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerfolie eine ein- oder mehrschichtige Folie, bestehend aus einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, bevorzugt Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP)); Polyamiden bevorzugt PA66; thermoplastischen Elastomeren bevorzugt auf Copolyesterbasis (TPC), Polyurethanbasis (TPU), Polyamidbasis (TPA) oder Olefinbasis (TPO); Polyvinylalkohol (PVAL) und Fluorpolymerfolien wie beispielsweise Polyvinylfluorid (PVF), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE) oder Perfluoralkoxy-Polymere (PFA). 8. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the carrier film is a single-layer or multi-layer film consisting of one or more materials selected from the group consisting of polyolefins, preferably polyethylene (PE) or polypropylene (PP)); Polyamides preferably PA66; thermoplastic elastomers preferably based on copolyester (TPC), polyurethane (TPU), polyamide (TPA) or olefin (TPO); Polyvinyl alcohol (PVAL) and fluoropolymer films such as polyvinyl fluoride (PVF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) or perfluoroalkoxy polymers (PFA).
9. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerfolie bei einer Dehnung zwischen 10% und 50% gemäß EN ISO 527-3 für einen Probekörper Typ 2 mit einer Breite (b) von 20 mm eine Dehnkraft zwischen 4 N und 60 N, bevorzugt zwischen 5 N und 50 N, weiter bevorzugt zwischen 6 N und 40 N und besonders bevorzugt zwischen 7 und 35 N aufweist. 9. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the carrier film has a stretching force of between 4 N and 60 N when stretched between 10% and 50% according to EN ISO 527-3 for a type 2 specimen with a width (b) of 20 mm, preferably between 5N and 50N, more preferably between 6N and 40N and most preferably between 7 and 35N.
10. Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Beschichtungsstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Lack und Haftvermittler, wobei bevorzugt der Lack oder Haftvermittler zu > 50% der Gewichtsanteile ein polyurethanhaltiges Bindemittel umfasst. 10. Coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims, wherein the coating material is selected from the group consisting of paint and adhesion promoter, with the paint or adhesion promoter preferably comprising >50% by weight of a polyurethane-containing binder.
1 1. Form für ein Urform verfahren, umfassend eine Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche im für die Formung vorgesehenen Bearbeitungsraum, wobei die Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche bevorzugt streckgeformt oder besonders bevorzugt vakuumstreckgezogen wurde. 11. Mold for a master mold method comprising a coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims in the processing space provided for the shaping, wherein the coating material transfer arrangement according to one of the preceding claims was preferably stretch-formed or particularly preferably vacuum stretch-drawn.
12. Form für ein Urform verfahren nach Anspruch 11 , umfassend außerdem ein im Urformverfahren geformtes Bauteil, wobei der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht. 12. Mold for a primary forming process according to claim 11, further comprising a component formed in the primary forming process, wherein the coating material adheres more firmly to the component than to the carrier film or--if present--the adhesion-modifying layer.
13. In einem Urform verfahren geformtes Bauteil, beschichtet mit einer Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 wobei der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht. 13. In a prototype process shaped component, coated with a coating material transfer arrangement according to any one of claims 1 to 10, wherein the coating material adheres more firmly to the component than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer.
14. Verwendung einer Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Übertragung des Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, bevorzugt im Rahmen eines Urformverfahrens und bevorzugt unter Streckformen und/oder Vakuumstreckziehen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung. 14. Use of a coating material transfer arrangement according to one of claims 1 to 10 for transferring the coating material to a component, preferably as part of a primary shaping process and preferably with stretch forming and/or vacuum stretch forming of the coating material transfer arrangement.
15. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen eines Beschichtungsstoffes bevorzugt wie in einem der Ansprüche 1 - 10 näher definiert, b) Bereitstellen einer vakuum-streckziehfähigen Trägerfolie aus Kunststoff, bevorzugt wie in einem der Ansprüche 1 - 10 näher definiert, c) gegebenenfalls An passen der Oberflächeneigenschaften und/oder Beschichten der Trägerfolie mit einer haftungsmodifizierenden Schicht, bevorzugt wie in einem der Ansprüche 2 - 10 näher definiert, und d) Beschichten der Trägerfolie aus Kunststoff oder der haftungsmodifizierenden Schicht, so dass die Schälkraft zwischen der Trägerfolie oder der haftungsmodifizierenden Schicht und dem Beschichtungsstoff im ungedehnten Zustand bei 22 °C und 50% relativer Luftfeuchte beim Abschälen im 180° Schälversuch eines 25 mm breiten Trägerfolienstreifens > 0,3 N, bevorzugt > 0,5 N, weiter bevorzugt > 0,7 N, weiter bevorzugt > 0,9 N, weiter bevorzugt > 1 ,1 N, weiter bevorzugt > 1 ,3 N und besonders bevorzugt > 1 ,5 N, sowie < 9 N, bevorzugt < 8 N, weiter bevorzugt < 7 N, weiter bevorzugt < 6 N, weiter bevorzugt < 5 N und besonders bevorzugt < 4 N beträgt. 15. A method for producing a coating material transfer arrangement according to one of claims 1 to 10, comprising the steps: a) providing a coating material, preferably as defined in more detail in one of claims 1 - 10, b) providing a vacuum stretch-drawable carrier film made of plastic, preferably as in defined in more detail in one of claims 1-10, c) optionally adapting the surface properties and/or coating the carrier film with an adhesion-modifying layer, preferably as defined in more detail in one of claims 2-10, and d) coating the carrier film made of plastic or the adhesion-modifying layer Layer so that the peel force between the carrier film or the adhesion-modifying layer and the coating material in the unstretched state at 22 ° C and 50% relative humidity when peeling in the 180 ° peel test of a 25 mm wide strip of carrier film> 0.3 N, preferably> 0.5 N, more preferably >0.7 N, more preferably >0.9 N, more preferably >1.1 N, more preferably >1.3 N and particularly preferably >1.5 N, and also <9 N, preferably <8 N, more preferably <7N, more preferably <6N, more preferably <5N and particularly preferably <4N.
16. Verfahren zum Übertragen eines Beschichtungsstoffes auf ein Bauteil, umfassend die Schritte: a) Bereitstellen einer Form für ein Urformverfahren, b) Bereitstellen einer Beschichtungsstoffübertragungsanordnung nach einem der Ansprü- ehe 1 bis 10, c) Einbringen der Beschichtungsstoffübertragungsanordnung in die Form, bevorzugt durch Streckformen oder weiter bevorzugt durch Vakuum-Streckziehen, d) Bereitstellen des im Urform verfahren zu verarbeitenden Materials oder Materialmixes, e) Herstellen eines Bauteils in der Form unter Verwendung der Materialien aus Schritt d), so dass in der Form ein geformtes Bauteil entsteht, bei dem der Beschichtungsstoff an dem Bauteil fester haftet als an der Trägerfolie oder - wenn vorhanden - der haftungsmodifizierenden Schicht und f) nach der Bauteilentnahme aus dem Formwerkzeug Trennen der Trägerfolie und - wenn vorhanden - der der haftungsmodifizierenden Schicht von der Bauteiloberfläche, so dass der Beschichtungsstoff auf dem Bauteil verbleibt. 16. A method for transferring a coating material to a component, comprising the steps: a) providing a mold for a primary shaping method, b) providing a coating material transfer arrangement according to one of claims before 1 to 10, c) introducing the coating material transfer arrangement into the mold, preferably by Stretch forming or, more preferably, by vacuum stretch forming, d) providing the material or material mix to be processed in the original form, e) producing a component in the mold using the materials from step d), so that a shaped component is formed in the mold the coating material adheres more firmly to the component than to the carrier film or - if present - the adhesion-modifying layer and f) after the component has been removed from the mold, separating the carrier film and - if present - the adhesion-modifying layer from the component surface, so that the coating material on remains with the component.
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