车身和用于涂装车身的方法
【专利说明】车身和用于涂装车身的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年8月27日提交的美国临时申请N0.61/870，278的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种车身和用于涂装车身的方法。
【背景技术】
[0004]除其他功能外，车身可以被涂装以提供美观的外观。涂布到车身的涂层不仅可以为车辆提供所期望的美学外观，还可以保护车身免受天气因素(例如，雨)的损害。
【发明内容】
[0005]汽车车身可以包括金属基体，并且通常涂布有五个层或涂层，S卩:(a)磷酸盐涂层；(b)电沉积涂层(S卩，e-涂层)；(c )底漆(pr imer) ; (d)面漆(basecoat);和(e )清漆(clearcoat)。磷酸盐涂层增强涂料层(例如，e-涂层、底漆、面漆和清漆)与金属基体(例如，钢或铝)之间的附着力。如本文所使用的，术语“电沉积涂层”和“e_涂层”指的是使用任何合适的电沉积操作或工艺(即，抗腐蚀电镀浴)形成的涂层。e_涂层提供腐蚀保护。如本文所使用的，术语“底漆”指的是能够保护金属基体和其它涂层(例如，磷酸盐涂层、e_涂层、面漆和清漆)免受来自太阳的紫外(UV)辐射的损害的涂层。因此，底漆提供对UV辐射的抗性。在本发明中，术语“面漆”指的是包括颜料并且可以为车身赋予颜色(例如，红色)的聚合物涂层。因此，面漆提供颜色。如本文中所使用的，术语“清漆”指的是可以为车身提供光泽和保护的聚合物涂层。因此，清漆改善车身的外观，并且可以提供针对刮擦和环境因素的保护。然而，有益的是，为了使制造成本最小化，而使车身上的涂层的数量最小化。具体地，有益的是，开发一种采用单个涂层的涂装车身的方法，所述单个涂层可提供附着力的增强、腐蚀保护和UV辐射抗性，并且借此取代磷酸盐涂层、e_涂层以及可能的底漆。
[0006]本发明涉及一种用于涂装车身的方法。该方法包括以下步骤:(a)提供金属基体；(b)在金属基体上涂布基础涂层(foundat1n coat) ； (c)在基础涂层上涂布可选的底漆涂层；(d)在基础涂层或可选的底漆涂层上涂布面漆；(e)在面漆上涂布清漆；以及(f)同时加热所述金属基体、基础涂层、可选的底漆涂层、面漆和清漆，以便固化基础涂层、面漆和清漆。还可以是必要的是，在涂布面漆和清漆之前，先使用固化烘箱固化基础涂层和底漆涂层。一旦固化，基础涂层构造为保护车身免于腐蚀，并且将金属基体结合至面漆和清漆。
[0007]本发明还涉及车身。在一个实施例中，所述车身包括金属基体、结合至金属基体的基础涂层、布置在基础涂层上的面漆，以及布置在面漆上的清漆。基础涂层布置在金属基体与面漆之间。面漆布置在清漆与基础涂层之间。基础涂层构造为保护车身免受紫外辐射和腐蚀的损害，并且将金属基体结合至面漆和清漆。
[0008]在另一实施例中，用于涂装金属基体的方法包括以下步骤:(a)将金属基体浸入容纳了包括基础涂层的溶液的液槽中，以便在金属基体上涂布基础涂层；(b)在基础涂层上涂布面漆；(C)在面漆上涂布清漆；以及(d)同时加热金属基体、基础涂层、面漆和清漆，以便固化基础涂层、面漆和清漆。基础涂层被构造为UV稳定的并且保护金属基体免于腐蚀，并且将金属基体结合至后续涂料层。如果材料或涂层在受到紫外辐射照射时不崩裂或瓦解，则材料或涂层可以是固有地UV稳定的。在这一方法中，金属基体不经历电沉积工艺，并且如果需要达到诸如光滑漆面的特定质量要求，可以在基础涂层上涂布底漆涂层。
[0009]在下文对如所附权利要求中限定的、用于实施本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述中，并结合附图，本发明的上述特征和优势、以及其他特征和优势是显而易见的。
【附图说明】
[0010]图1是包括车身的车辆的示意性侧视图；
[0011]图2是图1所示的车身的示意图，其中，所述车身包括根据本发明的一个实施例的金属基体和涂层；
[0012]图3是根据本发明的一个实施例用于涂装车身的方法的流程图；
[0013]图4是根据本发明的另一实施例用于涂装车身的方法的流程图；以及
[0014]图5是包括根据本发明的另一实施例的金属基体和涂层的车身的示意图。
【具体实施方式】
[0015]现在参照附图，其中同样的附图标记表示遍及几个视图的相应部分。图1示意性地示出了诸如小汽车或卡车的车辆10。在图示实施例中，车辆10包括车身12和可操作地联接至车身12的车轮13。轮胎15可操作地联接至每个车轮13。虽然图1示出了小汽车，但是可以设想，车辆10也可以是摩托车或另一种车辆。
[0016]图2在截面图中示意性地示出了车身12的一部分。车身12包括全部或部分地由金属材料(例如，钢或招)制成的基体或基底材料14。因此基体14被称为金属基体。可选地，基体14可以被称为工件。除金属基体14外，车身12包括通过使用浸涂工艺直接涂布在金属基体14上的基础涂层16。如本文所使用的，术语“基础涂层”是指一种聚合物涂层，该涂层是固有地UV稳定的，并且能够保护车身12不受腐蚀，并且有助于金属基体14结合至其他涂层。术语“固有地UV稳定”是指，形成基础涂层16的材料在受紫外辐射照射时通过自身而无需任何UV稳定添加剂就能实现不发生崩裂或瓦解。作为非限制性示例，基础涂层16可被评级为UV-
8。在风化仪(Weather-0 Meter)内测试的过程中，在断裂伸长率降低至初始值的50%之前，评级为UV-8的材料或涂层经受了8000小时的紫外光照射。UV评级(例如，UV-X)表示直到所选机械性能(例如，断裂伸长率或拉伸强度)达到初始值(即，机械性能在材料遭受UV光之前的值)的50%时1000小时紫外光照射的倍数。作为非限制性示例，基础涂层16的UV评级可为UV-5至UV-10。作为非限制性示例，基础涂层16可以保护车身12不受腐蚀，使得腐蚀速率(以每年渗透的密耳(mpy)表示)为0.9至lOmpy。例如，腐蚀速率(以mpy表示)可以是3mpy。
[0017]基础涂层16化学地结合至金属基体14。术语“化学结合”是指化学共价键或离子键将基础涂层16与金属基体14联接。因此，基础涂层16构造为建立与金属基体14的强附着力结合。作为非限制性示例，基础涂层16与金属基体14之间的化学键的键能可以为600至800千焦每摩尔(kj/mol)。作为非限制性示例，基础涂层16与金属基体14之间的化学键的键能可以是700kJ/mol。可以预期的是，基础涂层16可以是COVAL MOLECULAR COATINGS所出售的涂料中的一种，例如以商品名COVAL METAL COAT?出售的涂料。该涂料必须通过浸涂工艺涂布，以便为金属基体14(车身)的内部和外部表面提供100%的覆盖。
[0018]车身12进一步包括直接涂布在基础涂层16上的面漆18。在本发明中，术语“面漆”指的是包括至少一种颜料的聚合物涂层。因此，面漆18可对车身12赋予一种颜色(例如，红色)。面漆18的颜色主要根据所使用的颜料决定。基础涂层16布置在金属基体14与面漆18之间。面漆18可以全部或部分地由丙烯酸酯、乙烯基类、聚氨酯、聚碳酸酯、聚酯、醇酸树脂、聚环氧树脂、聚硅氧烷、树脂以及它们的组合制成。
[0019]另外，车身12包括直接地涂布在面漆18上的清漆20。如本文中所使用的，术语“清漆”是指可以为车身12提供光泽和保护的聚合物涂层。因此，清漆20用于对车身12提供光泽和保护。面漆18被布置在清漆20与基础涂层16之间。作为非限制性示例，所述清漆20可包括诸如丙烯酸基材料的聚合物。例如，清漆20可以基于以下材料配制:羟基丙烯酸、聚酯氨基甲酸酯丙烯酸、聚酯、环氧树脂、封闭异氰酸酯系统或它们的组合。
[0020]图3包括示出了涂装车身12的方法100的流程图。具体地，在这一方法100中，车身12的金属基体14被涂装不同的涂层。方法100开始于步骤102，并且包括至少三次涂装和一次烘烤。如本文所使用的，术语“烘烤”是指在烘箱中加热至少一种聚合物涂层以固化该聚合物涂层的工艺。步骤102提供金属基体14，该金属基体可以是空白车身(BIW)。如本文所使用的，术语“车辆BIW”指焊接在一起的且未经涂装的车身钣金部件，包括摇摆金属件(例如门、发动机罩和行李箱盖)，但不包括运动部分(例如，车轮和轮胎)、电机、底盘子组件或装饰件(例如，玻璃、座椅、内饰、电子器件等)。金属基体14 (例如，车辆BIW)可以使用输送器供给。此时，车辆BIW的所有密封剂和粘合剂完全固化或胶粘。方法100然后继续至步骤104。
[0021]步骤104清洁金属基体14(例如，车辆BIW)。在步骤102中，例如，车辆BIW可以经受多阶段的清洁过程，以便从整个车辆BIW去除污物。可在车辆BIW上喷洒水和清洁剂以对其进行清洁。在清洁金属基体14后，方法100继续至步骤106。
[0022]步骤106直接在金属基体14(例如，车辆BIW)上涂布基础涂层16。为了实现这一点，金属基体14(例如，车辆BIW)可浸入容纳包括基础涂层16的溶液的液槽中。可设想，车辆BIW可以浸入容纳基础涂层16的液槽中，以便将基础涂层16涂布至车辆BIW的所有内部和外部表面。这种基础涂层16提供腐蚀保护、UV抗性，并且增强涂层(S卩，面漆18和清漆20)与金属基体14之间的附着力。在这一阶段，基础涂层16不固化。在将基础涂层16涂布至金属基体14之后，方法100进行至步骤108。
[0023]步骤108在基础涂层16