專利名稱：生產(chǎn)雙層汽車面漆的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)由一層底漆和一層透明罩光漆組成的雙層汽車面漆的方法。
雙層汽車面漆是通過濕碰濕涂布工藝將透明罩光漆涂布到通過暴露于空氣中而達(dá)到預(yù)干的能給出顏色和/或效果的底漆層上而生產(chǎn)的。給出顏色和/或效果的底漆層是用非含水或含水底漆在各汽車制造廠的噴漆裝置中生產(chǎn)的。非含水底漆含有有機(jī)溶劑，其數(shù)量級為例如55-80重量％，而含水底漆僅含，例如10-25重量％的有機(jī)溶劑。因此，由于環(huán)境保護(hù)的原因，目前存在著用含水底漆代替基于有機(jī)溶劑的底漆的趨勢。例如，用來加工非含水底漆的老的噴漆裝置正在被為加工含水底漆而制造的新的噴漆裝置取代。
用于涂布基于有機(jī)溶劑的底漆的噴漆裝置中底漆層的空氣暴露條件不同于專門為涂布水基漆而設(shè)計(jì)的噴漆裝置中的空氣暴露條件。在為涂布基于有機(jī)溶劑的底漆而設(shè)計(jì)的噴漆裝置中，盛行的空氣暴露條件的特點(diǎn)是在空氣溫度為例如20～30℃時(shí)空氣暴露時(shí)間為例如30～180秒。含水底漆在較高的空氣溫度下需要較長的空氣暴露時(shí)間，以便在空氣暴露操作完成時(shí)能得到預(yù)干的底漆膜。因此，在涂布含水底漆的噴漆裝置中，空氣暴露時(shí)間為例如5～10分鐘，在暴露于空氣的過程中盛行的空氣溫度較高，例如為40～80℃。例如，為了達(dá)到適合于下一步濕碰濕涂布透明漆涂料組合物的足夠的預(yù)干燥，可讓由含水底漆涂布的涂層先在20～40℃的空氣中暴露1～2分鐘，然后在40～80℃的熱空氣中暴露3～5分鐘。在為涂布基于有機(jī)溶劑的底漆而設(shè)計(jì)的噴漆裝置中短的空氣暴露時(shí)間由空氣暴露區(qū)域的總長度短以及車身涂布工藝的生產(chǎn)指標(biāo)所給定的帶速決定的。在基于有機(jī)溶劑的底漆的情況下，這種短的空氣暴露時(shí)間就足以能在空氣暴露操作完成后獲得預(yù)干的底漆膜，然而，對于含水底漆，情況就不同了。因此，要在僅允許短的空氣暴露時(shí)間的噴漆裝置中加工含水底漆是不可能。
本發(fā)明的目的是提供一種通過濕碰濕涂布一種含水底漆涂料組合物和一種透明漆涂料組合物，同時(shí)僅允許底漆層短的空氣暴露時(shí)間，例如30～180秒，來生產(chǎn)雙層汽車面漆的方法。具體說，該方法允許在為加工非含水底漆而設(shè)計(jì)的自動化汽車順序噴漆裝置中加工含水底漆，并允許底漆層僅有短的空氣暴露時(shí)間。
本發(fā)明的目的通過維持下面配制含水底漆涂料組合物的條件并維持下面用這種含水底漆涂料組合物涂布的涂層在暴露于空氣過程中的工藝條件而達(dá)到。
因此，本發(fā)明提供一種在自動化汽車順序噴漆裝置中生產(chǎn)汽車車身上的給出顏色和/或效果的雙層面漆的方法，其中在用能給出顏色和/或效果的含水底漆涂料組合物涂布、并經(jīng)空氣暴露過的底漆層上涂布一層透明漆涂料組合物的透明罩光漆層，然后將該雙層涂層一起進(jìn)行烘烤，該方法的特征在于使用一種含有有機(jī)溶劑的高固體值為40-70％的含水底漆涂料組合物，而且該底漆層在涂布之后和在涂布透明罩光漆層之前在25～45℃的循環(huán)空氣中暴露30～180秒鐘，所述循環(huán)空氣的通過量按該含水底漆層的面積計(jì)為0.10～0.70米/秒。
按照本發(fā)明使用了含水底漆涂料組合物。例如，除了含有水之外，該組合物還含有一種或多種常用基料、有機(jī)溶劑和顏料，以及任選地還可含有填料、交聯(lián)劑和/或傳統(tǒng)的漆用添加劑。用于本發(fā)明方法的含水底漆涂料組合物的固含量按重量計(jì)為15～50重量％；對于含水效果底漆而言，該值，例如優(yōu)選為15～30重量％，而對于含水單色底漆而言，該值優(yōu)選較高，例如為20～45重量％。按重量計(jì)的含水底漆涂料組合物的固含量由基料、顏料、填料、交聯(lián)劑以及傳統(tǒng)的漆用不揮發(fā)添加劑固含量的總和構(gòu)成。含水底漆涂料組合物中顏料與基料的重量比為，例如0.05∶1～3∶1；對于含水效果底漆而言，該比值例如優(yōu)選為0.1∶1～0.6∶1，而對于含水單色底漆而言，該比值優(yōu)選較高。例如為0.1∶1～2.5∶1。在所有情況下均基于固體重量。在計(jì)算顏料與基料的比例時(shí)，按重量計(jì)的給出顏色的顏料、效果顏料和填料的總量與最終含水底漆中按重量計(jì)的基料固體、膏狀樹脂固體和交聯(lián)劑固體的總量有關(guān)。
除了要按照本發(fā)明維持并要在下面解釋的底漆層的空氣暴露條件以外，對本發(fā)明而言，最重要的是本發(fā)明方法中所用的含水底漆涂料組合物具有40～70％的高固體值。在含水效果底漆的情況下，該值為，例如40～60％，而在含水單色底漆的情況下，該值為，例如40～70％。含水底漆涂料組合物的高固體值按照下式計(jì)算 因此溶劑含量和固含量應(yīng)這樣來配比，使得按上式計(jì)算的高固體值為40～70％。
本發(fā)明方法中使用的含水底漆含有常用的離子或非離子穩(wěn)定的基料體系。這種體系優(yōu)選是陰離子和/或非離子穩(wěn)定的。陰離子穩(wěn)定作用優(yōu)選借助基料至少部分中和的羧基來達(dá)到，而非離子穩(wěn)定作用則優(yōu)選借助基料中的聚氧乙烯側(cè)基或端基來達(dá)到。含水底漆就性質(zhì)上來說可以用物理方法干燥，或者可以交聯(lián)，形成共價(jià)鍵。能交聯(lián)形成共價(jià)鍵的含水底漆可以是自交聯(lián)體系，或通過外部手段交聯(lián)的體系。在后一種情況下，含水底漆可以是單組分或多組分。
本發(fā)明方法中使用的含水底漆含有一種或多種常用的成膜基料。如果基料不是自交聯(lián)或自干的，則它們可任選地還含有交聯(lián)劑。基料組分和可任選存在的交聯(lián)組分都不受任何種類的任何限制。例如常用的聚酯、聚氨酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯樹脂都可用作成膜基料。可任選存在的交聯(lián)劑的選擇不是關(guān)鍵；本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，這種選擇取決于基料的官能度。
本發(fā)明方法中使用的含水底漆含有給出顏色和/或效果的顏料和任選地含有填料。給出顏色的無機(jī)或有機(jī)顏料和填料的例子是二氧化鈦、微粉化二氧化鈦、氧化鐵顏料、炭黑、二氧化硅、硫酸鋇、微粉化云母、滑石、高嶺土、白堊、層狀硅酸鹽、偶氮顏料、酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、吡咯并吡咯顏料、苝顏料。給出效果的顏料的例子是金屬顏料，例如鋁、銅或其它金屬的顏料；干擾顏料，例如金屬氧化物涂布的金屬顏料，如二氧化鈦涂布的鋁，有涂層的云母，例如二氧化鈦涂布的云母，石墨效果的顏料，片狀氧化鐵、片狀銅酞菁顏料。
效果顏料通常以商品含水或非水膏狀物形式使用；其中任選地加入有機(jī)溶劑和添加劑，優(yōu)選水可稀釋的有機(jī)溶劑和添加劑，然后在剪切下將整個物料與含水基料混合。粉狀效果的顏料可先優(yōu)選與水可稀釋的有機(jī)溶劑和添加劑一起進(jìn)行加工，形成一種糊料。
有色顏料和/或填料例如可以在一部分含水基料中進(jìn)行碾磨。優(yōu)選地也可以在一種特殊水可稀釋的膏狀樹脂中進(jìn)行碾磨。碾磨可在本領(lǐng)域中技術(shù)人員所知道的常用裝置中進(jìn)行。然后加入其余的含水基料或含水膏狀樹脂，制成最終的有色顏料碾磨基料。
本發(fā)明方法中使用的含水底漆可進(jìn)一步含有傳統(tǒng)的漆用添加劑，其量為漆中通常使用的量，例如占其固體物含量的0.1～5重量％。這類進(jìn)一步的添加劑是中和劑、消泡劑、潤濕劑、粘合促進(jìn)劑、催化劑、流動劑、防針孔劑、光穩(wěn)定劑和增稠劑、例如含有離子基團(tuán)和/或具有締合作用的基團(tuán)的合成聚合物，如聚乙烯醇、聚(甲基)丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、疏水性改性的乙氧基化聚氨酯或聚丙烯酸酯、交聯(lián)或非交聯(lián)的聚合物微粒。
本發(fā)明方法中使用的含水底漆含有有機(jī)溶劑，其量應(yīng)使得該含水底漆具有40～70％的高固體值，例如該含水底漆含有20-30重量％的有機(jī)溶劑。含水底漆中有機(jī)溶劑的優(yōu)選含有30-60重量％沸點(diǎn)低于例如120℃的低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑，這種有機(jī)溶劑易與水混溶，或沒有混溶性區(qū)，例如其20℃時(shí)的水中溶解度大于70g/升水。這類有機(jī)溶劑優(yōu)選選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、2-丁醇、異丁醇、甲氧基丙醇、甲乙酮、丙酮或其混合物；特別優(yōu)選的是正-和異-丙醇。
可包含在本發(fā)明所用的含水底漆中、且優(yōu)選可構(gòu)成含水底漆中有機(jī)溶劑組成40-70重量％的其它有機(jī)溶劑的例子是含有5個或更多個碳原子的一元醇，例如己醇；乙二醇的醚或酯，例如乙二醇二甲醚、二甘醇一或二C1-C6烷基醚、丁二醇、二甘醇丁基醚、乙二醇乙基醚乙酸酯、乙二醇丁基醚乙酸酯；丙二醇的醚或酯，例如丙二醇二甲醚、二丙二醇一或二C1-C6烷基醚、乙氧基丙醇、丙氧基丙醇、丁氧基丙醇、乙酸甲氧基丙基酯、乙酸乙氧基丙基酯；乙二醇、丙二醇和它們的二聚物或三聚物，N-烷基吡咯烷酮，例如N-甲基吡咯烷酮；酮類，例如環(huán)己酮；芳族或脂族烴類，例如甲苯、二甲苯或線型或支化的脂族C6-C12烴類。
在本發(fā)明的方法中，含水底漆涂布到可能由一種類型的基材或由以復(fù)合結(jié)構(gòu)連接在一起的多種類型的基材構(gòu)成的汽車車身上。一般而言，所述基材是金屬或塑料?；耐ǔＪ穷A(yù)涂布的，也就是說，塑料基材上可以有，例如塑料的底涂層，金屬基材上通常有例如采用電泳法涂布的底涂層，以及，此外，任選地還可有一層或多層清漆層，例如頭二道混合底漆層。含水底漆通過1次或多次噴涂操作進(jìn)行涂布，其干層厚度為10-50μm；在含水效果底漆的情況下，干層厚度為例如優(yōu)選10-25μm，而在含水單色底漆的情況下，該厚度優(yōu)選較高，例如為15-40μm。
在本發(fā)明方法中，含水底漆和透明漆采用公知的濕碰濕方法進(jìn)行涂布，也就是說，用含水底漆涂料組合物涂布的底漆層通過暴露于空氣而先進(jìn)行預(yù)干，然后再涂布透明漆涂層。按照本發(fā)明，通過暴露于空氣進(jìn)行預(yù)干是重要的，因?yàn)檫@樣做可以使得最終的雙層涂層既符合技術(shù)性能例如粘著力和耐石塊沖擊性的要求，又符合光學(xué)性能例如色澤，特殊效果的產(chǎn)生以及外觀的要求。
除了在配制本發(fā)明方法中所用的含水底漆涂料組合物時(shí)要觀察的上述條件外，對本發(fā)明來說，重要的是，用含水底漆涂料組合物涂布產(chǎn)生底漆層之后，以及在涂布透明罩光漆之前，該底漆層必須在25-45℃的循環(huán)空氣中暴露30-180秒鐘，其空氣通量按該含水底漆層的面積計(jì)為0.10-0.70米/秒。
涂布的含水底漆層對空氣的暴露在汽車順序噴漆裝置的底漆空氣暴露區(qū)進(jìn)行，并持續(xù)30-180秒鐘，優(yōu)選60-150秒鐘。該時(shí)間是由例如汽車順序噴漆裝置的底漆空氣暴露區(qū)的總長度，該長度例如為5-15米，和其中盛行的例如2-6米/分鐘的帶速決定。對空氣的暴露在25-45℃，優(yōu)選30-40℃的空氣溫度的循環(huán)空氣條件下進(jìn)行。循環(huán)空氣條件應(yīng)這樣選擇的，使得空氣通過量按含水底漆的涂布面積計(jì)為0.10-0.70米/秒，優(yōu)選0.15-0.60米/秒。空氣通過量表示為每秒鐘通過空氣暴露區(qū)的用立方米表示的空氣體積與位于空氣暴露區(qū)并要暴露于空氣中的用含水底漆涂布的面積的商，該面積例如為20-150平方米。在本發(fā)明方法中，通過空氣暴露區(qū)的空氣體積是，例如每米空氣暴露區(qū)每秒1-2立方米。位于空氣暴露區(qū)并要暴露于空氣的用含水底漆涂布的面積由同一時(shí)間存在于底漆空氣暴露區(qū)中涂布的汽車車身的數(shù)目，例如1-3個車身，和用含水底漆涂布的并要暴露于空氣的所述車身的面積計(jì)算，車身面積以平方米表示，其值例如小汽車類為15-35平方米量級，商用卡車類為20-65平方米量級。“用含水底漆涂布的并要暴露于空氣的單個車身面積”這一措詞不僅是指隨后要涂布透明漆的各個車身的面積，而且還包括不要涂布透明漆的任何表面部分，例如車身內(nèi)部空間表面。
在本發(fā)明的方法中，對空氣的暴露是在循環(huán)空氣條件下進(jìn)行的，例如，該過程是這樣的，該循環(huán)空氣每立方米含有5-15克水。讓一部分，例如5-20％，優(yōu)選5-10％體積的每秒鐘通過空氣暴露區(qū)的空氣作為離開的空氣離開空氣暴露區(qū)，并用相應(yīng)量的新鮮空氣代替也是可以的，新鮮空氣與正在循環(huán)的空氣混合。新鮮空氣每立方米的含水量優(yōu)選少于15克，特別優(yōu)選為5-12充?；烊氲男迈r空氣的水含量可借助于通常的減濕方法，例如將空氣壓縮和/或從空氣中冷凝或吸收水的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。
循環(huán)空氣有利地以對該物體測定的4-8米/秒的流動速度移動。它優(yōu)選地是一種湍流空氣，從頂部引向底部，從兩側(cè)引向涂布了要暴露于空氣的底漆層的車身?？諝庥欣乇痪鶆虻卮怪睂?dǎo)向要暴露于空氣的底漆層上。空氣有利地從下面抽出。
空氣暴露區(qū)可以在恒定的操作條件下操作?；蚩梢杂袀€別或若干操作參數(shù)的改變。操作參數(shù)的變化可以以沿空氣暴露區(qū)整個總長度或沿該總長度的一個部分或多個部分連續(xù)的或突然的變化形式進(jìn)行?？諝獗┞秴^(qū)可以分成1個或多個，例如1-3個區(qū)域，這些區(qū)域可由閘門隔開。然而，在暴露于空氣的過程中操作參數(shù)的變化總是落在本發(fā)明對看作一個整體的空氣暴露區(qū)操作所規(guī)定的范圍內(nèi)。例如，空氣暴露區(qū)可以分成2個區(qū)域，用含水底漆涂布的車身先在較低空氣溫度，例如25-30℃的第一區(qū)進(jìn)行空氣暴露，然后在較高空氣溫度，例如30-45℃的第二區(qū)進(jìn)行空氣暴露；在這2個區(qū)域中的空氣通過量可以例如選擇成相同的或不同的，例如第一區(qū)低于第二區(qū)；例如，在該物體上測得的循環(huán)空氣的流速在第二區(qū)中可以在8米/秒以上。但是，當(dāng)把空氣暴露區(qū)或空氣暴露操作作為一個整體來考慮時(shí)，平均空氣通量就落在本發(fā)明規(guī)定的范圍內(nèi)。
通過暴露于空氣而達(dá)到預(yù)干的含水底漆層用傳統(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)清漆涂覆，其干層厚度為例如30-100μm，然后一起在例如100-150℃進(jìn)行烘烤。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是由于在含水底漆層的空氣暴露過程中盛行的空氣溫度低而產(chǎn)生的。因此對于已經(jīng)暴露于空氣的含水底漆層來說，無需事先將車身冷卻就可以用清漆涂覆。適用的清漆原則上是所有已知的清漆或著色的透明涂料組合物。可以使用含溶劑的單組分(1K)或雙組分(2K)透明漆，可用水稀釋的1K或2K透明漆，粉末透明漆或水性粉末透明漆淤漿。由含水底漆和透明漆構(gòu)成的雙層涂層的烘烤條件取決于所使用的透明漆體系。
本發(fā)明的方法使得可以通過濕碰濕工藝同時(shí)僅允許給底漆層30-180秒鐘的短的空氣暴露時(shí)間來生產(chǎn)由一層含水底漆和一層透明罩光漆構(gòu)成的雙層汽車面漆。借助本發(fā)明的方法可以在自動化汽車順序噴漆裝置中加工含水底漆，這種裝置本身是為加工非含水底漆而設(shè)計(jì)的，且只允許給底漆層短的空氣暴露時(shí)間，因此可以避免對這種本身不適于加工含水底漆的噴漆裝置進(jìn)行復(fù)雜的改造。只要維持對本發(fā)明來說是重要的在配制含水底漆過程中的條件，并維持對本發(fā)明來說是重要的含水底漆層的空氣暴露條件，就甚至可以以含水底漆和非含水底漆均在一個汽車順序噴漆裝置中進(jìn)行加工的方式實(shí)施本發(fā)明的方法。
實(shí)施例在試驗(yàn)用噴漆間涂布汽車車身在用陰極電沉積打底并涂有頭二道混合底漆層的4.3米長汽車車身上涂布一層干膜厚度為15μm的銀色含水底漆(組成固含量20重量％，二甲基乙醇胺1重量％，丁二醇8.5重量％，N-甲基吡咯烷酮2重量％，水59重量％，正丙醇7重量％，正丁醇2.5重量％，高固體值50％；顏料/基料比0.2∶1)。涂布面積約20平方米。然后在5米長的空氣暴露區(qū)用循環(huán)空氣(每立方米含水量12克)在40℃進(jìn)行空氣暴露90秒鐘。循環(huán)空氣的供給量為每秒鐘每米空氣暴露區(qū)1.5立方米。暴露于空氣后在涂層上涂覆干膜厚度為35μm的傳統(tǒng)雙組分透明漆，然后在135℃(物體溫度)烘烤30分鐘。
所形成的涂層沒有氣泡，并符合現(xiàn)行汽車漆規(guī)定的其它技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.一種在自動化汽車順序噴漆裝置中生產(chǎn)汽車車身上的給出顏色和/或效果的雙層面漆的方法，其中在用能給出顏色和/或效果的含水底漆涂料組合物涂布、并經(jīng)空氣暴露過的底漆層上涂布一層透明漆涂料組合物的透明罩光漆層，然后將該雙層涂層一起進(jìn)行烘烤，其特征在于使用一種含有有機(jī)溶劑的高固體值為40-70％的含水底漆涂料組合物，而且其中該底漆層在涂布之后和在涂布透明罩光漆層之前在25～45℃的循環(huán)空氣中暴露30～180秒鐘，所述循環(huán)空氣的通過量按該含水底漆層的面積計(jì)為0.10～0.70米/秒。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于該含水底漆涂料組合物含有20-30重量％的有機(jī)溶劑。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于該有機(jī)溶劑含有30-60重量％的易與水混溶或沒有混溶性區(qū)的低沸點(diǎn)溶劑。
全文摘要
一種在自動化汽車順序噴漆裝置中生產(chǎn)汽車車身上的給出顏色和/或效果的雙層面漆的方法,其中在用能給出顏色和/或效果的含水底漆涂料組合物涂布、并經(jīng)空氣暴露過的底漆層上涂布一層透明漆涂料組合物的透明罩光漆層,然后將該雙層涂層一起進(jìn)行烘烤,其中使用一種含有有機(jī)溶劑的高固體值為40－70%的含水底漆涂料組合物,而且其中該底漆層在涂布之后和在涂布透明罩光漆層之前在25～45℃的循環(huán)空氣中暴露30～180秒鐘,所述循環(huán)空氣的通過量按該含水底漆層的面積計(jì)為0.10～0.70米/秒。
文檔編號B05D7/14GK1339989SQ00803806
公開日2002年3月13日 申請日期2000年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月15日
發(fā)明者L·斯維爾, P·明科, H·施米德特 申請人:納幕爾杜邦公司