用于制造机动车外部车身面板的厚板材层压方法技术

一种机动车外部的优质涂层被层合到机动车塑料车身面板元件的表面上。干燥的涂料转移膜首先层合到较薄的半硬热可成形树脂衬板上。然后将所得层压板的衬板侧层合到含有相同或相容的聚合材料的较厚的热可成形基板上。通过挤出厚基板和使用挤出热而将两种板材连接在一起，而将薄衬板层压到较厚的挤出基板上。然后将所得的厚层合板进行热成形，优选首先通过将层压制件加热到成形温度，接下来将该层压制件真空成形为三维形状的成品机动车元件，例如准备安装在机动车上的仪表板。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由聚合材料制造机动车外部车身面板或元件的方法，具体地涉及一种干燥涂料转移层合法，用于将预成形的涂料膜层压制件施加到塑料基板材料上。该方法省略了注射成形基板到干燥涂料转移层合制件上的单独步骤。
技术介绍
过去，通过喷漆金属板元件来制造机动车外部的车身面板。为了产生所需的光学效果，已经使用多层涂层，例如那些称作透明涂层/彩色涂层涂料体系的。除了高光泽和高清晰度映象(DOI)外，这些涂层也很牢固，具有抗化学腐蚀性、耐磨性和避免由于紫外光而导致老化的耐候性。近年来，已经制造了成形的塑料机动车车身面板，其中装饰性透明涂层/彩色涂层膜粘合到成形塑料面板上。这种膜的使用避免了某种与涂料溶剂挥发有关的环境问题，而且同时降低或消除了在机动车生产厂使用涂料的需求和辐射的控制。由于日益增长的减少由于涂覆过程中溶剂溢出而引起环境污染的需求，近年来已经采用了许多种不同的方法来制备这些装饰膜。这些方法通常被归类为溶液流铸技术或挤出技术。例如，Spain等人的的美国专利No.5,707,697描述了一种溶液流铸技术，其中液体流铸溶剂基透明涂层和涂料基涂层通过涂覆法，例如逆辊涂布被施加到柔软的流铸板上。单独施加液体流铸层，然后在高温下干燥以蒸发掉溶剂。在流铸透明涂层和彩色涂层的步骤之后，将复合涂层从载体上除去，并且转移层合到薄的、半硬的热可成形聚合衬板上。优选衬板的厚度为20密耳，但是衬板的厚度可以为约10-40密耳。然后将该涂料涂覆的衬板热成形为所需的三维形，接下来在注射模具中将基板成形在热成形的板材上。被称作“镶嵌模塑”法的方法以及转移层压和热成形步骤已在上述的’697专利中描述，在此作为参考引用。作为溶剂流铸膜的替代物，已经使用挤出膜来制作机动车透明涂层/彩色涂层涂料膜。在此作为参考引用的Enlow等人的国际申请WO96/40480描述了一种方法，其中涂料膜和/或层压制件是通过挤出涂覆或共挤出技术制作的。通过涂料膜被转移到支撑衬板上，接下来将涂料涂覆的衬板热成形为所需的三维形状，并且通过镶嵌模塑法注射复合到基板上。作为另一个替代物，干燥涂料转移板材被直接放置在注射模具中，而不是在模具外将其热成形。在热和压力作用下，通过在所谓的“模内”(in mold)法中，在此情况下，在注射模具中由成形材料将板成形为轮廓的形状。例如，该方法在Ellison等人的美国专利No.4,810,540中所述。本专利技术基于这种认识，即制造这些机动车外部元件的生产成本可以通过省略注射成形步骤而降低。换句话说，最好是制造机动车外部车身元件或车身面板，从而使最终的机动车元件，例如仪表板，在热成形步骤之后直接可用来安装在机动车上。这需要生产一种具有足够厚度和结构完整性的聚合基板，以用作足以支撑转移涂料膜的成品元件。还需要一种聚合基底材料，可以在不妨碍成品涂料膜所需的光学性能(例如高清晰度映象和光泽)的情况下，通过热成形技术而将其成形。例如，可以使用含有高填料或回用组份的聚合基底材料来降低总的生产成本。但这些特殊的原料可以在热成形中透过基底而到达涂料膜，产生在不同的情况下损害成品膜的所需光泽、高质量的光学表面的缺陷。而且，当将涂料膜粘合其上或者是将其热成形时，较厚的基板可以吸收大量的热。这种过量的热吸收可以转移到涂料膜的表面，通过使透明涂层产生过度浑浊或雾化而降低涂料膜的光学性能。当外部的涂料膜是由含氟聚合物树脂，例如在上述Spain等人的专利’697，Enlow等人的国际申请WO96-40480或者Ellison等人的专利’540所述类型的聚偏二氟乙烯(PVDF)和丙烯酸树脂混合物制造的时，这个问题尤其严重。技术方案首先，本专利技术的一个实施方案提供了一种由预成形的干燥涂料转移层合制件制造机动车外部优质车身元件或面板的方法，该层合制件包括施加到较薄的、半硬的热可成形聚合衬板上的机动车外部优质涂料膜。该方法包括挤出较厚的热可成形聚合材料的板材，和通过将预成形的干燥涂料层合制件的衬板侧层压到挤出的板材上形成涂料涂覆的厚板材层合制件的步骤。层压步骤是使用挤出热而将衬板和挤出板材热粘合在一起形成整体基板而进行的，该基板被热成形为三维形状，干燥的涂料膜粘合到其外表面。衬板和挤出的板材具有相容的聚合材料，从而促进了它们之间的粘合。在一个实施方案中，挤出板材的厚度至少为衬板厚度的2倍。在另一个实施方案中，衬板的厚度为约10密耳-30密耳，挤出的板材厚度至少为40密耳。在将厚板材层合制件成形为所需形状中，首先将层合制件加热，以逐渐将基底温度升高到成形温度。接着该步骤，将层合制件成形为三维形状，优选通过真空成形，而制备最终的机动车外部优质车身面板或元件。本专利技术提供了一种在厚度高达约0.250英寸的车身面板元件上制造高质量机动车外部涂料成品(高光泽和高DOI)的方法，首先通过将干燥的涂料转移膜层压到较薄的聚合衬板上，接下来将衬板层压到非常厚的挤出基板上。中间衬板提供了一种阻挡层，防止由包含在基板原料中的填料和回用物料产生的缺陷传递到涂料膜的表面，因此在热成形为最终的三维形状中保护了成品膜的高质量的光学性能。该方法的主要优点是省略了其后的注射成形步骤。这极大地降低了生产成本，因为省去了高成本的注射成形设备。加工时间也减少了。如上所述，涂料膜-衬板层合制件被热粘合到挤出的基板上，使用挤出的热量将衬板粘合到挤出的基板上。当与将衬板层压到预成形基板或成形的板材相比时，通过减少该方法中的步骤数目而降低了生产成本。在本专利技术的一种情形中，挤出后和层压到干燥的涂料转移层合制件之前，迅速将挤出的基板冷却。这避免了大量的热量被传递到涂料膜中，其可以是足以导致涂料膜浑浊或者其他光学性能的变坏的数量。浑浊不仅在透明涂层(由于其降低了光泽和DOI)，而且在彩色涂层中都是不希望有的，因为它能够产生不需要的颜色变化，而导致不能具有理想的颜色匹配。而且，优选热成形技术包括热成形前在控制加热条件下将挤出的基板预加热。这可以减少在热成形中涂料膜暴露于其中的热量，从而进一步控制过量的热传递到涂料膜。通过参考如下的详细说明和附图可以更详细地理解本专利技术的这些和其他方面。附图的简短说明附图说明图1所示为预成形层合制件的一个实施方案的横截面图，该层合制件包括粘附到薄的半硬聚合衬板上的机动车外部优质干燥涂料转移膜。图2所示为用于制造图1所示层合制件的衬板和粘合层部分的共挤出方法的侧视图。图3所示为用于移转层合干燥的涂料转移膜到衬板上的侧视图。图4所示为用于挤出层合来制造厚板材的方法的侧视图。图5所示为图4的挤出层合方法的另一个实施方案。图6所示为热成形由图4所示步骤制备的厚板材层合制件的示意图。图7所示为热成形之后的三维形状的成品元件的横截面图。图8所示为双层板材成形增强成品元件的方法的侧视图。详细说明通过层合步骤将机动车外部优质涂料膜施加到聚合基板上，这些步骤包括成形干燥的机动车外部优质涂料转移膜，将干燥涂料膜移转到薄的支撑衬板上，将所得的预成形干燥涂料膜层合制件层压到挤出的厚基板上，和将所得的涂料涂覆的层合制件热成形为成品元件的形状。图1所示为本专利技术的一个实施方案，其中起始的干燥涂料转移层合制件10包括外部的机动车底涂层/透明涂层涂料膜，该膜包括外层的透明涂层12和下面的有色彩色涂层14。透明涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由预成形干燥涂料转移层压制件制造机动车外部优质车身面板元件的方法，该层压制件包括施加在较薄的半硬热可成形聚合物衬板上的机动车外部优质涂料膜，包括步骤：挤出含有热可成形聚合材料的较厚的板材；通过将预成形干燥涂料层压制件的衬板侧层合到挤出板材上，使用挤出热而将衬板和挤出板材热粘合在一起，形成整体的基板，该基板可被热成形为三维形状，干燥涂料膜粘合在基板表面上，衬板和挤出的板材含有相容性的聚合材料以促进它们之间的粘合，挤出的板材厚度至少为衬板厚度的两倍，形成涂料涂覆的厚板材层压制件；将所得的厚板材层压制件加热以将基板温度升高到成形温度，和将层压制件成形为三维形状而制备成品的机动车外部优质车身面板或元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JE罗依斯，HH恩卢，PJ马图斯，
申请(专利权)人：艾弗里丹尼森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]