CN1339989A - 生产双层汽车面漆的方法 - Google Patents

Abstract

一种在自动化汽车顺序喷漆装置中生产汽车车身上的给出颜色和/或效果的双层面漆的方法,其中在用能给出颜色和/或效果的含水底漆涂料组合物涂布、并经空气暴露过的底漆层上涂布一层透明漆涂料组合物的透明罩光漆层,然后将该双层涂层一起进行烘烤,其中使用一种含有有机溶剂的高固体值为40－70%的含水底漆涂料组合物,而且其中该底漆层在涂布之后和在涂布透明罩光漆层之前在25～45℃的循环空气中暴露30～180秒钟,所述循环空气的通过量按该含水底漆层的面积计为0.10～0.70米/秒。

Description

生产双层汽车面漆的方法

本发明涉及生产由一层底漆和一层透明罩光漆组成的双层汽车面漆的方法。

双层汽车面漆是通过湿碰湿涂布工艺将透明罩光漆涂布到通过暴露于空气中而达到预干的能给出颜色和/或效果的底漆层上而生产的。给出颜色和/或效果的底漆层是用非含水或含水底漆在各汽车制造厂的喷漆装置中生产的。非含水底漆含有有机溶剂，其数量级为例如55-80重量％，而含水底漆仅含，例如10-25重量％的有机溶剂。因此，由于环境保护的原因，目前存在着用含水底漆代替基于有机溶剂的底漆的趋势。例如，用来加工非含水底漆的老的喷漆装置正在被为加工含水底漆而制造的新的喷漆装置取代。

用于涂布基于有机溶剂的底漆的喷漆装置中底漆层的空气暴露条件不同于专门为涂布水基漆而设计的喷漆装置中的空气暴露条件。在为涂布基于有机溶剂的底漆而设计的喷漆装置中，盛行的空气暴露条件的特点是在空气温度为例如20～30℃时空气暴露时间为例如30～180秒。含水底漆在较高的空气温度下需要较长的空气暴露时间，以便在空气暴露操作完成时能得到预干的底漆膜。因此，在涂布含水底漆的喷漆装置中，空气暴露时间为例如5～10分钟，在暴露于空气的过程中盛行的空气温度较高，例如为40～80℃。例如，为了达到适合于下一步湿碰湿涂布透明漆涂料组合物的足够的预干燥，可让由含水底漆涂布的涂层先在20～40℃的空气中暴露1～2分钟，然后在40～80℃的热空气中暴露3～5分钟。在为涂布基于有机溶剂的底漆而设计的喷漆装置中短的空气暴露时间由空气暴露区域的总长度短以及车身涂布工艺的生产指标所给定的带速决定的。在基于有机溶剂的底漆的情况下，这种短的空气暴露时间就足以能在空气暴露操作完成后获得预干的底漆膜，然而，对于含水底漆，情况就不同了。因此，要在仅允许短的空气暴露时间的喷漆装置中加工含水底漆是不可能。

本发明的目的是提供一种通过湿碰湿涂布一种含水底漆涂料组合物和一种透明漆涂料组合物，同时仅允许底漆层短的空气暴露时间，例如30～180秒，来生产双层汽车面漆的方法。具体说，该方法允许在为加工非含水底漆而设计的自动化汽车顺序喷漆装置中加工含水底漆，并允许底漆层仅有短的空气暴露时间。

本发明的目的通过维持下面配制含水底漆涂料组合物的条件并维持下面用这种含水底漆涂料组合物涂布的涂层在暴露于空气过程中的工艺条件而达到。

因此，本发明提供一种在自动化汽车顺序喷漆装置中生产汽车车身上的给出颜色和/或效果的双层面漆的方法，其中在用能给出颜色和/或效果的含水底漆涂料组合物涂布、并经空气暴露过的底漆层上涂布一层透明漆涂料组合物的透明罩光漆层，然后将该双层涂层一起进行烘烤，该方法的特征在于使用一种含有有机溶剂的高固体值为40-70％的含水底漆涂料组合物，而且该底漆层在涂布之后和在涂布透明罩光漆层之前在25～45℃的循环空气中暴露30～180秒钟，所述循环空气的通过量按该含水底漆层的面积计为0.10～0.70米/秒。

按照本发明使用了含水底漆涂料组合物。例如，除了含有水之外，该组合物还含有一种或多种常用基料、有机溶剂和颜料，以及任选地还可含有填料、交联剂和/或传统的漆用添加剂。用于本发明方法的含水底漆涂料组合物的固含量按重量计为15～50重量％；对于含水效果底漆而言，该值，例如优选为15～30重量％，而对于含水单色底漆而言，该值优选较高，例如为20～45重量％。按重量计的含水底漆涂料组合物的固含量由基料、颜料、填料、交联剂以及传统的漆用不挥发添加剂固含量的总和构成。含水底漆涂料组合物中颜料与基料的重量比为，例如0.05∶1～3∶1；对于含水效果底漆而言，该比值例如优选为0.1∶1～0.6∶1，而对于含水单色底漆而言，该比值优选较高。例如为0.1∶1～2.5∶1。在所有情况下均基于固体重量。在计算颜料与基料的比例时，按重量计的给出颜色的颜料、效果颜料和填料的总量与最终含水底漆中按重量计的基料固体、膏状树脂固体和交联剂固体的总量有关。

除了要按照本发明维持并要在下面解释的底漆层的空气暴露条件以外，对本发明而言，最重要的是本发明方法中所用的含水底漆涂料组合物具有40～70％的高固体值。在含水效果底漆的情况下，该值为，例如40～60％，而在含水单色底漆的情况下，该值为，例如40～70％。含水底漆涂料组合物的高固体值按照下式计算：

因此溶剂含量和固含量应这样来配比，使得按上式计算的高固体值为40～70％。

本发明方法中使用的含水底漆含有常用的离子或非离子稳定的基料体系。这种体系优选是阴离子和/或非离子稳定的。阴离子稳定作用优选借助基料至少部分中和的羧基来达到，而非离子稳定作用则优选借助基料中的聚氧乙烯侧基或端基来达到。含水底漆就性质上来说可以用物理方法干燥，或者可以交联，形成共价键。能交联形成共价键的含水底漆可以是自交联体系，或通过外部手段交联的体系。在后一种情况下，含水底漆可以是单组分或多组分。

本发明方法中使用的含水底漆含有一种或多种常用的成膜基料。如果基料不是自交联或自干的，则它们可任选地还含有交联剂。基料组分和可任选存在的交联组分都不受任何种类的任何限制。例如常用的聚酯、聚氨酯和/或聚(甲基)丙烯酸酯树脂都可用作成膜基料。可任选存在的交联剂的选择不是关键；本领域的技术人员都知道，这种选择取决于基料的官能度。

本发明方法中使用的含水底漆含有给出颜色和/或效果的颜料和任选地含有填料。给出颜色的无机或有机颜料和填料的例子是二氧化钛、微粉化二氧化钛、氧化铁颜料、炭黑、二氧化硅、硫酸钡、微粉化云母、滑石、高岭土、白垩、层状硅酸盐、偶氮颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、吡咯并吡咯颜料、苝颜料。给出效果的颜料的例子是金属颜料，例如铝、铜或其它金属的颜料；干扰颜料，例如金属氧化物涂布的金属颜料，如二氧化钛涂布的铝，有涂层的云母，例如二氧化钛涂布的云母，石墨效果的颜料，片状氧化铁、片状铜酞菁颜料。

效果颜料通常以商品含水或非水膏状物形式使用；其中任选地加入有机溶剂和添加剂，优选水可稀释的有机溶剂和添加剂，然后在剪切下将整个物料与含水基料混合。粉状效果的颜料可先优选与水可稀释的有机溶剂和添加剂一起进行加工，形成一种糊料。

有色颜料和/或填料例如可以在一部分含水基料中进行碾磨。优选地也可以在一种特殊水可稀释的膏状树脂中进行碾磨。碾磨可在本领域中技术人员所知道的常用装置中进行。然后加入其余的含水基料或含水膏状树脂，制成最终的有色颜料碾磨基料。

本发明方法中使用的含水底漆可进一步含有传统的漆用添加剂，其量为漆中通常使用的量，例如占其固体物含量的0.1～5重量％。这类进一步的添加剂是中和剂、消泡剂、润湿剂、粘合促进剂、催化剂、流动剂、防针孔剂、光稳定剂和增稠剂、例如含有离子基团和/或具有缔合作用的基团的合成聚合物，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、交联或非交联的聚合物微粒。

本发明方法中使用的含水底漆含有有机溶剂，其量应使得该含水底漆具有40～70％的高固体值，例如该含水底漆含有20-30重量％的有机溶剂。含水底漆中有机溶剂的优选含有30-60重量％沸点低于例如120℃的低沸点有机溶剂，这种有机溶剂易与水混溶，或没有混溶性区，例如其20℃时的水中溶解度大于70g/升水。这类有机溶剂优选选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、2-丁醇、异丁醇、甲氧基丙醇、甲乙酮、丙酮或其混合物；特别优选的是正-和异-丙醇。

可包含在本发明所用的含水底漆中、且优选可构成含水底漆中有机溶剂组成40-70重量％的其它有机溶剂的例子是含有5个或更多个碳原子的一元醇，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、丙二醇和它们的二聚物或三聚物，N-烷基吡咯烷酮，例如N-甲基吡咯烷酮；酮类，例如环己酮；芳族或脂族烃类，例如甲苯、二甲苯或线型或支化的脂族C₆-C₁₂烃类。

在本发明的方法中，含水底漆涂布到可能由一种类型的基材或由以复合结构连接在一起的多种类型的基材构成的汽车车身上。一般而言，所述基材是金属或塑料。基材通常是预涂布的，也就是说，塑料基材上可以有，例如塑料的底涂层，金属基材上通常有例如采用电泳法涂布的底涂层，以及，此外，任选地还可有一层或多层清漆层，例如头二道混合底漆层。含水底漆通过1次或多次喷涂操作进行涂布，其干层厚度为10-50μm；在含水效果底漆的情况下，干层厚度为例如优选10-25μm，而在含水单色底漆的情况下，该厚度优选较高，例如为15-40μm。

在本发明方法中，含水底漆和透明漆采用公知的湿碰湿方法进行涂布，也就是说，用含水底漆涂料组合物涂布的底漆层通过暴露于空气而先进行预干，然后再涂布透明漆涂层。按照本发明，通过暴露于空气进行预干是重要的，因为这样做可以使得最终的双层涂层既符合技术性能例如粘着力和耐石块冲击性的要求，又符合光学性能例如色泽，特殊效果的产生以及外观的要求。

除了在配制本发明方法中所用的含水底漆涂料组合物时要观察的上述条件外，对本发明来说，重要的是，用含水底漆涂料组合物涂布产生底漆层之后，以及在涂布透明罩光漆之前，该底漆层必须在25-45℃的循环空气中暴露30-180秒钟，其空气通量按该含水底漆层的面积计为0.10-0.70米/秒。

涂布的含水底漆层对空气的暴露在汽车顺序喷漆装置的底漆空气暴露区进行，并持续30-180秒钟，优选60-150秒钟。该时间是由例如汽车顺序喷漆装置的底漆空气暴露区的总长度，该长度例如为5-15米，和其中盛行的例如2-6米/分钟的带速决定。对空气的暴露在25-45℃，优选30-40℃的空气温度的循环空气条件下进行。循环空气条件应这样选择的，使得空气通过量按含水底漆的涂布面积计为0.10-0.70米/秒，优选0.15-0.60米/秒。空气通过量表示为每秒钟通过空气暴露区的用立方米表示的空气体积与位于空气暴露区并要暴露于空气中的用含水底漆涂布的面积的商，该面积例如为20-150平方米。在本发明方法中，通过空气暴露区的空气体积是，例如每米空气暴露区每秒1-2立方米。位于空气暴露区并要暴露于空气的用含水底漆涂布的面积由同一时间存在于底漆空气暴露区中涂布的汽车车身的数目，例如1-3个车身，和用含水底漆涂布的并要暴露于空气的所述车身的面积计算，车身面积以平方米表示，其值例如小汽车类为15-35平方米量级，商用卡车类为20-65平方米量级。“用含水底漆涂布的并要暴露于空气的单个车身面积”这一措词不仅是指随后要涂布透明漆的各个车身的面积，而且还包括不要涂布透明漆的任何表面部分，例如车身内部空间表面。

在本发明的方法中，对空气的暴露是在循环空气条件下进行的，例如，该过程是这样的，该循环空气每立方米含有5-15克水。让一部分，例如5-20％，优选5-10％体积的每秒钟通过空气暴露区的空气作为离开的空气离开空气暴露区，并用相应量的新鲜空气代替也是可以的，新鲜空气与正在循环的空气混合。新鲜空气每立方米的含水量优选少于15克，特别优选为5-12充。混入的新鲜空气的水含量可借助于通常的减湿方法，例如将空气压缩和/或从空气中冷凝或吸收水的方法进行调节。

循环空气有利地以对该物体测定的4-8米/秒的流动速度移动。它优选地是一种湍流空气，从顶部引向底部，从两侧引向涂布了要暴露于空气的底漆层的车身。空气有利地被均匀地垂直导向要暴露于空气的底漆层上。空气有利地从下面抽出。

空气暴露区可以在恒定的操作条件下操作。或可以有个别或若干操作参数的改变。操作参数的变化可以以沿空气暴露区整个总长度或沿该总长度的一个部分或多个部分连续的或突然的变化形式进行。空气暴露区可以分成1个或多个，例如1-3个区域，这些区域可由闸门隔开。然而，在暴露于空气的过程中操作参数的变化总是落在本发明对看作一个整体的空气暴露区操作所规定的范围内。例如，空气暴露区可以分成2个区域，用含水底漆涂布的车身先在较低空气温度，例如25-30℃的第一区进行空气暴露，然后在较高空气温度，例如30-45℃的第二区进行空气暴露；在这2个区域中的空气通过量可以例如选择成相同的或不同的，例如第一区低于第二区；例如，在该物体上测得的循环空气的流速在第二区中可以在8米/秒以上。但是，当把空气暴露区或空气暴露操作作为一个整体来考虑时，平均空气通量就落在本发明规定的范围内。

通过暴露于空气而达到预干的含水底漆层用传统的化学交联清漆涂覆，其干层厚度为例如30-100μm，然后一起在例如100-150℃进行烘烤。本发明方法的优点是由于在含水底漆层的空气暴露过程中盛行的空气温度低而产生的。因此对于已经暴露于空气的含水底漆层来说，无需事先将车身冷却就可以用清漆涂覆。适用的清漆原则上是所有已知的清漆或着色的透明涂料组合物。可以使用含溶剂的单组分(1K)或双组分(2K)透明漆，可用水稀释的1K或2K透明漆，粉末透明漆或水性粉末透明漆淤浆。由含水底漆和透明漆构成的双层涂层的烘烤条件取决于所使用的透明漆体系。

本发明的方法使得可以通过湿碰湿工艺同时仅允许给底漆层30-180秒钟的短的空气暴露时间来生产由一层含水底漆和一层透明罩光漆构成的双层汽车面漆。借助本发明的方法可以在自动化汽车顺序喷漆装置中加工含水底漆，这种装置本身是为加工非含水底漆而设计的，且只允许给底漆层短的空气暴露时间，因此可以避免对这种本身不适于加工含水底漆的喷漆装置进行复杂的改造。只要维持对本发明来说是重要的在配制含水底漆过程中的条件，并维持对本发明来说是重要的含水底漆层的空气暴露条件，就甚至可以以含水底漆和非含水底漆均在一个汽车顺序喷漆装置中进行加工的方式实施本发明的方法。

实施例

在试验用喷漆间涂布汽车车身：

在用阴极电沉积打底并涂有头二道混合底漆层的4.3米长汽车车身上涂布一层干膜厚度为15μm的银色含水底漆(组成：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％，高固体值50％；颜料/基料比：0.2∶1)。涂布面积约20平方米。然后在5米长的空气暴露区用循环空气(每立方米含水量12克)在40℃进行空气暴露90秒钟。循环空气的供给量为每秒钟每米空气暴露区1.5立方米。暴露于空气后在涂层上涂覆干膜厚度为35μm的传统双组分透明漆，然后在135℃(物体温度)烘烤30分钟。

所形成的涂层没有气泡，并符合现行汽车漆规定的其它技术要求。

Claims (3)

1.一种在自动化汽车顺序喷漆装置中生产汽车车身上的给出颜色和/或效果的双层面漆的方法，其中在用能给出颜色和/或效果的含水底漆涂料组合物涂布、并经空气暴露过的底漆层上涂布一层透明漆涂料组合物的透明罩光漆层，然后将该双层涂层一起进行烘烤，其特征在于使用一种含有有机溶剂的高固体值为40-70％的含水底漆涂料组合物，而且其中该底漆层在涂布之后和在涂布透明罩光漆层之前在25～45℃的循环空气中暴露30～180秒钟，所述循环空气的通过量按该含水底漆层的面积计为0.10～0.70米/秒。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于该含水底漆涂料组合物含有20-30重量％的有机溶剂。

3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于该有机溶剂含有30-60重量％的易与水混溶或没有混溶性区的低沸点溶剂。