一种用于固化被施加到工件的油漆涂层的方法，包括施加辐射光能以固化工件的在辐射光能源的视线内的表面上的油漆涂层，以及向工件施加环境空气来固化工件的不在辐射光能源的视线内的表面上的油漆涂层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及汽车油漆施用和汽车油漆固化。
技术介绍
这部分的叙述仅提供与本专利技术相关的背景信息并且可能不构成现有技术。在汽车的组装过程中，希望为车身提供高质量面漆。面漆的质量改善了汽车的市场适销性，同时保护车身免受元件的伤害。车身组装过程中的烤漆工艺是汽车组装油漆车间中的主要能量消耗工艺。用于烤漆的典型的面漆炉具有三个主要功能(1)控制挥发性有机化合物(VOC)排放以及通过驱逐油漆溶剂或水来控制溶剂气味；(2)在成膜过程中达到面漆炉促进油漆流动和水平的外观质量；和(3)通过促进交联来固化油漆来提供耐用度。然而，面漆炉很大，尺寸范围达大约470英尺长，从而增加了制造成本同时限制了汽车组装油漆车间的空间。此外，面漆炉的操作与每年高能量消耗率相关联。公认为在汽车油漆车间里，面漆炉的操作在最高的能量消耗方面仅次于喷漆房。典型的汽车组装油漆车间使用两个到三个面漆炉。
技术实现思路
一种用于固化被涂覆到工件上的油漆涂层的方法，包括施加辐射光能量以固化在辐射光能量源的视线内的工件表面上的油漆涂层，以及对工件施加环境空气以固化不在辐射光能量源的视线内的工件表面上的油漆涂层。附图说明现在将通过举例参照附图来描述一种或多种实施方式，附图中 图1示意性地例示根据本专利技术的一个实施方式的油漆施用过程；图2示意性地例示根据本专利技术的油漆涂层的化学组合物，该油漆涂层可以通过有效的辐射光能以及低烘烤系统来固化；图3例示根据本专利技术的以增加的波长顺序的电磁频谱的图形描述； 图4例示根据本专利技术的示出近红外光、短波长红外光以及中波长红外光的能量辐射的图形描述；图如-5(1例示根据本专利技术的在使用包括近红外光、紫外光、中波红外光和感应加热的多种固化方法进行固化工件期间的化学反应的直观图；和图6例示根据本专利技术的在环境固化站处使用环境空气固化工件期间的化学反应的直观图。具体实施例方式现在参照附图，其中附图只是为了示出某些示范性实施方式而不是对其进行限制。图1示意性地例示根据本专利技术一种实施方式的油漆施用过程100。示范性的油漆施用过程100包括涂层站10、强热站12、固化过程20以及检查站18。固化过程20包括辐射固化站14和环境固化站16。在操作时，未涂饰的工件2被送至涂层站10，在这里，新的油漆涂层被施加到工件2上。在退出涂层站10时，已涂层的工件2首先被送到强热站12，然后被送到固化过程20的辐射固化站14和环境固化站16，从而基本上固化工件2。在完成固化过程20时，基本上被固化的工件2在检查站18被检查。示范性的涂层站10包括喷漆房，在喷漆房，新的油漆涂层被施加到工件2。示范性的工件2为汽车，其中，新的油漆涂层被施加于汽车的内表面和外表面。然而，工件2并不限于汽车。新的油漆涂层包括油漆材料，该油漆材料具有使得油漆涂层能够被有效辐射光能(即，辐射固化站14)和低烘烤系统(S卩，环境固化站16)固化的化学复合物。希望油漆涂层基本上抗擦伤和碎屑、满足外观和暴露标准并且可适用于现有的施用方法(即，喷漆房)。参照图2，根据本专利技术的示范性实施例，例示了示范性的油漆涂层200的化学复合物。油漆涂层200可通过有效的辐射光能(即，辐射固化站14)和低烘烤系统(即，环境固化站16)两者被固化或者硬化。有效的辐射光能可包括紫外光、近红外(NIR)光以及常规的具有短波长、中波长和长波长的红外光。类似地，低烘烤系统可包括在环境温度下的环境空气或者可额外吹入暖空气或者热空气来帮助促进固化过程和减少表干时间。油漆涂层200 交联聚合物片段204和二氧化硅片段202，其中，每个聚合物片段204的每端都利用交联材料206与二氧化硅片段202相联。二氧化硅片段202是提供抗擦伤的硬片段，而聚合物片段204是软片段或者柔性片段，其提供结构整体性同时基本防止在固化过程20期间的裂化。应明白，示范性的油漆涂层200不应被局限于包括分别由聚合物和二氧化硅片段204 和202交联的化学组合物，而是可包括任何能够由低烘烤系统和有效的辐射能固化的化学复合物。如上所述，在新的油漆涂层在涂层站10被施加到工件2后，工件2被送至强热站 12。强热站12包括用于从油漆涂层200驱出溶剂和水的强热过程。在辐射固化站14和环境固化站16固化之前，将溶液和水从油漆涂层驱出基本上减少了来自油漆涂层200的挥发性有机化合物(VOC)排放和溶剂气味。强热站12在本领域公知并且在此将不详细讨论。如上所述，面漆炉由于尺寸和成本的限制以及操作面漆炉所需的高能耗可能不实用。出现了许多想法和构思以试图减少或者消除对喷漆炉的需求。这些想法大体归结于两种类别(1)低烘烤喷漆系统和(2)有效的辐射光能固化系统。然而，单独使用低烘烤喷漆系统和有效的辐射光能固化系统来固化工件存在阻碍这些系统和方法替代面漆炉的缺点。 例如，低烘烤喷漆系统消除了对面漆炉的需求，然而，在比期望的固化时间和表干时间更长的时间期间，外表面会吸引浮尘。辐射光能固化系统允许快速的固化时间，然而，达到不在提供辐射光能的辐射光能源视线内的表面，要求使用额外的设备或步骤，例如机器臂和等离子室来到达不在辐射光能源视线内的表面。图1中例示的以及在此公开的示范性固化过程20使用辐射固化站14 (即，辐射光能固化系统)和环境固化站16 (即，低烘烤喷漆系统) 来基本上固化工件2，而没有包含单独使用上述系统中的一个时产生的缺点。参照图3，例示了以增加的波长(λ )顺序的电磁频谱300的图形描述。电磁频谱包括伽马射线30、χ射线32、紫外辐射34、可见光36、红外(IR)光38和无线电波40。紫外光34包括10纳米和0. 38微米之间范围的波长。具有在0. 8和1. 5微米之间波长的近红外(NIR)光42与可见光频谱36和顶光频谱38的部分重叠。而顶光频谱38包括相应的短波长44和中波长46，其分别具有在1. 2和2. 0微米范围的波长。注意到短波顶光44在 1. 0和1. 2微米之间的波长处与可见光36频谱重叠。参照图4，根据本专利技术例示了能量辐射和OTR光42、短波顶光44和中波顶光46 的波长关系的图形描述。纵坐标轴线表示能量辐射(MW/ μ m*m2)，而横坐标轴线则表示波长 (μ m)。注意到OTR光42发射了比短波顶光44和中波顶光46更大量的能量，并且将显而易见的是，当使用OTR光42 (或紫外光34)时，固化时间基本上比分别对于短波顶光44 和中波顶光46来说更短。在此将会更详细地描述的是，当辐射光能(即，紫外光34或NIR光42)被施加到油漆涂覆的(即，图2中所示的油漆涂层200)的工件2的表面上时，油漆内的分子在化学反应期间被交联并从而实现硬化的且基本上固化的状态。以光(例如，紫外光34或OTR光 42)的形式的辐射能在固化工件2表面方面特别地优于面漆炉，因为光能提供减少的能量消耗，同时在油漆涂层上获得非常高的光泽水平。与在热烘烤过程(即，面漆炉)时的数分钟或数个小时相比，当使用紫外光34或OTR光42时，油漆涂覆的(S卩，图2所示的油漆涂层 200)的工件2的整个交联在数秒内发生。当使用短波IR44或中波IR46时，油漆涂覆的工件2的交联在数分钟内发生。除了减少的能量消耗之外，通过使用紫外光能34或OTR光能 42产生的快的固化时间的重要好处，是消本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．固化被施加到工件的油漆涂层的方法，包括：施加辐射光能以固化所述工件的在辐射光能源的视线内的表面上的所述油漆涂层，和向所述工件施加环境空气来固化所述工件的不在所述辐射光能源的所述视线内的表面上的所述油漆涂层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：HT范，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US
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