在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于在車輛制造的過程中在流水線上印刷圖案設(shè)計的方法。該方法使用了噴墨印刷系統(tǒng)來將圖案設(shè)計施加在車輛表面上的未固化的打底涂層的涂料上，接著將保護性透明涂層施加在圖案設(shè)計上。
【專利說明】在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]這里所述的實施例涉及一種在車輛車身上提供圖案設(shè)計的方法以及使用該方法制作的圖案設(shè)計。更具體地，這里所述的實施例涉及一種方法，其包括通過在車輛車身上的打底涂層與透明表層涂層之間噴墨印刷來印刷圖案設(shè)計，以使圖案設(shè)計顯示出改進(jìn)的耐用性。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，在車輛已經(jīng)完全組裝和噴漆之后，用手將例如細(xì)條紋、貼花等圖案設(shè)計費力地貼在汽車的外部。典型地，將這些圖案提供為背膠貼花的形式，其用手貼在車輛表面上。貼花接著經(jīng)歷熱固化步驟，例如通過使用紅外線燈來確保它們恰當(dāng)?shù)卣掣皆谕该魍繉油苛系耐獗砻嫔?。然而，將貼花貼在車輛的外表面上的缺點是它們不耐較長的時間的使用，這是由于它們暴露在各種環(huán)境條件下。其他缺點是用手粘貼貼花是勞動密集型的、增加了成本。此外，將貼花粘貼在車輛表面上導(dǎo)致了表面不連續(xù)性，從視覺角度上來講這是不想要的。
[0003]需要能夠在外透明涂層下面提供圖案設(shè)計，以便提供圖案的保護，因此提供改進(jìn)的耐用性和視覺審美。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實施例在車輛的制造過程中的流水線上提供了這種圖案設(shè)計。該方法使用噴墨印刷系統(tǒng)來將圖案設(shè)計施加在車輛表面涂料上的未固化的打底涂層上，接著將保護透明涂層施加在圖案設(shè)計上。該過程可以是自動化的，這提供了成本節(jié)約，并且使用了車輛上的透明涂層來保護圖案設(shè)計，這提供了更耐用和審美上令人滿意的產(chǎn)品。至于“圖案設(shè)計”，是指任何字母、符號、數(shù)字、圖像、物體的視覺或圖片表示，包括字母、符號、數(shù)字、圖像以及視覺或圖片表示的任何組合。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的方法，其包括提供具有表面的車輛車身以及將打底涂層的涂料施加在車輛表面上；其中打底涂層包含一種或多種顏料或溶劑，并且具有約35至50J/m2的表面能。接著，來自打底涂層的溶劑的一部分被晾干或蒸發(fā)，以穩(wěn)定涂料表面。接著，使用噴墨墨水將圖案設(shè)計印刷在未固化的打底涂層上，其中噴墨墨水具有小于或等于打底涂層的表面能的表面能，以使噴墨墨水浸潤下面的打底涂層的表面。接著，將透明表層涂層的涂料施加在含有印刷的圖案設(shè)計和打底涂層的車輛表面上。接著，車輛車身經(jīng)受對于涂料表面的傳統(tǒng)的固化操作，例如暴露在紫外輻射、熱輻射或它們的組合下。
[0006]在一個實施例中，該方法可以包括在施加透明涂層之前對包含圖案設(shè)計的墨水進(jìn)行固化。盡管在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以使用固化墨水的其他方法，但是在該實施例中，墨水可以通過暴露在紫外輻射，例如紫外光源下而被固化。
[0007]提供圖案設(shè)計的方法可以在車輛的制造過程中的流水線上執(zhí)行。在一個實施例中，圖案設(shè)計使用噴墨墨水被機械地施加。
[0008]嗔墨墨水優(yōu)選地包含顏料和粘合劑，并且可以包含水性或溶劑型的墨水。
[0009]透明涂層優(yōu)選地含有一種或多種穩(wěn)定化添加劑，例如紫外光吸收添加劑或受阻胺光穩(wěn)定劑。這些添加劑幫助保護印刷的圖案設(shè)計以及下面的打底涂層不受長時間暴露在陽光下的影響、保護設(shè)計中的顏色并且提供耐用性。
[0010]通過固化，打底涂層具有約0.4至Imil (密耳)(約10至25 μ m)的厚度，圖案設(shè)計具有約0.01至0.1Omil (約0.25至2.5 μ m)的厚度，并且透明涂層具有約I至3mils (約25至75μπι)的厚度。通過將圖案設(shè)計設(shè)在打底涂層與表層涂層之間，產(chǎn)生的包括圖案設(shè)計的車輛車身沒有表面不連續(xù)性。
[0011]通過用噴墨墨水來印刷的圖案設(shè)計的應(yīng)用還提供了以下優(yōu)勢:在車輛涂料噴涂操作中的流水線上施加墨水，而不是作為后組裝操作。墨水噴射在未固化的打底涂層上，以使打底涂層、圖案設(shè)計和透明涂層可以在單步操作中同時全部被固化。
[0012]因此，本發(fā)明的實施例的特征為在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的方法，其使用了置于車輛車身的涂料打底涂層與透明涂層之間的噴墨墨水。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢將從以下說明書、附圖和權(quán)利要求書中變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為具有由本發(fā)明的實施例制作的圖案設(shè)計的車輛車身的一部分的側(cè)視圖；
[0014]圖2為車輛車身沿著圖1的線2-2的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明的實施例，其包括打底涂層、圖案設(shè)計和其上的透明表層涂層；并且
[0015]圖3為示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的過程中的步驟的流程圖。

【具體實施方式】
[0016]這里所述的方法的實施例允許將圖案設(shè)計施加在車輛車身表面上的打底涂料涂層與保護透明表層涂層之間。該方法提供了多個優(yōu)于在車輛車身上提供圖案設(shè)計的現(xiàn)有方法的優(yōu)勢，其消除了由表面施加的圖案設(shè)計貼花引起的不連續(xù)性。該方法還通過將圖案設(shè)計定位在透明涂層下面來提供了圖案設(shè)計的改進(jìn)的耐用性。該方法還允許圖案設(shè)計在汽車噴漆室等中的流水線上以自動化的方式提供，而無需人力，即通過機械操作的印刷機提供。
[0017]除非另外指明，說明書和權(quán)利要求書中的任何公開的范圍都應(yīng)當(dāng)理解為包括范圍本身及其包含的內(nèi)容以及端點。
[0018]該方法中使用的優(yōu)選的打底涂層涂料由一種或多種顏料、例如水這樣的溶劑、以及高分子粘結(jié)劑組成。打底涂層優(yōu)選地具有約35至50J/m2的表面能。該方法中使用的合適的打底涂層涂料可包括例如可以從巴斯夫公司(BASF)、杜邦公司(DuPont)和PPG買到的尿烷、聚酯和丙烯基涂料。專利文獻(xiàn)包含很多汽車涂料的說明。例如，參見美國專利5，169，719 (Balatan,巴斯夫公司)，其教導(dǎo)了水可稀釋性聚氨酯/丙烯酸共聚物，其用作主樹脂(principal resin)并且用作水性汽車打底涂層中的顏料研磨樹脂(pigment grindresins)。美國專利5，157，069 (Campbell,巴斯夫公司)教導(dǎo)了包含選自由丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂(及它們的混合物)組成的群組的聚合物的非離子型分散液的水性涂料，其具有非離子型水溶性流變控制聚合物(例如聚醚、纖維素、纖維素衍生物、聚乙烯醇等)和顏料。美國專利5，066, 732(Savino等人，巴斯夫公司)教導(dǎo)了具有聚醚主鏈(polyether backbones)的水分散非離子型聚氨酯樹脂。美國專利5，017，673(Balatan,巴斯夫公司)教導(dǎo)了具有聚酯主鏈(polyester backbone)的水分散非離子型聚氨酯樹脂。美國專利5，204, 404(ffernerJr.等人，杜邦公司)教導(dǎo)了含有丙烯酸硅烷聚合物和聚氨酯聚合物的水性涂料組分。美國專利5，051, 464 (Johnson等人,杜邦公司)教導(dǎo)了含有丙烯酸聚氨酯(acrylo-urethane)顏料分散聚合物和粘合劑的水性涂料組分。美國專利5，006, 413和4，954，559(Den Hartog等人，杜邦公司)教導(dǎo)了含有羥甲基(甲基)丙烯酰胺的丙烯酸聚合物粘合劑(methylol (meth)acrylamide acrylic polymer binder)和聚氨酯的水性涂料組分。美國專利5，100，735(Chang，杜邦公司)教導(dǎo)了一種用于在汽車上形成多層面漆的改進(jìn)的工藝，所述工藝包含使用水性丙烯酸打底涂層和具有烷基化密胺甲醛交聯(lián)劑的高固體份、溶劑型丙烯酸、聚酯或聚酯尿烷透明涂層。
[0019]用于印刷圖案設(shè)計的噴墨墨水可以被熱固化或紫外線固化，并且可以包含水性或溶劑型的墨水。所述墨水可以是丙烯酸或聚酯基的，并且優(yōu)選地至少包含顏料和粘合劑。合適的噴墨墨水包括三角牌(Triangle?)系列墨水,例如來自INX數(shù)碼國際公司(INXDigital International Inc.)的MUFX紫外線固化墨水和HPS (溶劑型、耐紫外光、涂色的)墨水。其他合適的噴墨墨水包括來自杜邦公司、太陽化學(xué)公司(Sun Chemicals)、富士膠片公司(Fujifilm)和柯達(dá)公司的溶劑型和水性的墨水。噴墨墨水能夠浸潤下面未固化的打底涂層很重要。為了提供充分的浸潤，噴墨墨水必須具有小于或等于涂料打底涂層的表面能的表面能。一般地，涂料打底涂層具有范圍從約35至50J/m2的表面能，并且典型地為約40J/m2。所述墨水應(yīng)當(dāng)具有小于或近似等于打底涂層但足夠允許隨后施加的透明涂層浸潤墨水的表面能。
[0020]用于該方法的透明表層涂料涂層優(yōu)選地包含基于丙烯酸或尿烷(acrylic orurethane-based)的涂料,并且包括一種或多種穩(wěn)定化添加劑，例如紫外光吸收添加劑或受阻胺光穩(wěn)定劑。用于該方法的汽車透明涂層涂料被配制成與下面的打底涂層相容。合適的透明涂料涂層可以從上文所列出的相同的制造商買到。
[0021]將涂層施加在車輛車身表面上的方法可以在車輛的制造過程中的流水線上進(jìn)行，即發(fā)生在流水裝配線上。例如，隨著車輛移動通過噴涂區(qū)域，適量的打底涂層施加在車輛車身上。在施加完打底涂層之后，允許打底涂層中的溶劑揮發(fā)或晾干一小段時間(約I分鐘)。這在將圖案設(shè)計印刷在打底涂層表面上之前強化了打底涂層的穩(wěn)定性，并且消除了在印刷的圖案設(shè)計的邊緣處的噴墨滲出。
[0022]在優(yōu)選的實施例中，在打底涂層的施加和晾干之后，車輛接著經(jīng)過具有安裝在其上的噴墨頭的機器人或其他自動化裝置。計算機控制下運行的機械設(shè)備在打底涂層的表面上印刷適當(dāng)?shù)膱D案設(shè)計。用于該方法的合適的機械設(shè)備例如可以從發(fā)那科公司(Fanuc)、杜爾公司(Durr)和ABB買到。應(yīng)當(dāng)理解，任何類型的機械設(shè)備都可以用于該方法，只要其具有將印刷頭置于車輛車身附近并將其以預(yù)定的形式相對于車輛車身移動的能力。控制機械臂上的噴墨印刷頭的運動的軟件也可以在市場上買到。
[0023]可選地，施加的更簡單的方法可以使用自動化的“臂”，其編程為在車輛移動經(jīng)過臂時在設(shè)計中施加墨水。所述臂可以具有根據(jù)需要移進(jìn)和移出的能力，以根據(jù)需要將墨水施加在車輛的輪廓上。
[0024]圖案設(shè)計可以從多于一個的印刷頭中噴出，以便多種顏色可以被同時或依次噴出。在施加圖案設(shè)計之后，車輛接著被運送，以將透明涂層施加在車輛車身上。在其表面上含有全部三個涂料層的車輛接著被運送至烤箱以對涂層進(jìn)行固化。
[0025]在可選的實施例中，噴墨印刷的圖案設(shè)計可以在施加透明涂層之前被固化。這確保了在施加透明涂層之前設(shè)計是穩(wěn)定的，并且避免了墨水沖入(strike-1n)打底涂層或透明涂層沖入墨水。通過“沖入”，其意味著由施加在第一層上面的后繼層的浸潤涂料造成涂料的一層的局部溶解。因此，在施加透明涂層之前固化噴墨墨水有助于防止墨水溶入覆蓋的透明涂層和/或下面的打底涂層。噴墨印刷的圖案設(shè)計的固化可以機械地完成或者通過使用固定的紫外光源來完成。例如，可以使用紫外LED光源。
[0026]在該方法另一可選的實施例中，車輛車身可以在保持固定的同時被噴涂。在該實施例中，車輛通過在車輛周圍移動的一系列機器人被嗔涂，以施加分別的打底涂層、嗔墨印刷的圖案設(shè)計和透明涂層。噴涂的車輛車身可以接著被運送至如上文所述的固化站。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解，無論該方法用于施加三個涂層中的哪一個，在施加打底涂層、噴墨圖案設(shè)計和透明涂層之間應(yīng)當(dāng)留有充分的時間。典型地，在施加覆蓋涂層之前，每個涂層都應(yīng)當(dāng)允許被干燥約30秒至3分鐘，并且更優(yōu)選地為約I至2分鐘。例如，如果在施加打底涂層之后過早地施加透明涂層，則將出現(xiàn)涂層的滲色和/或模糊界面，也稱為“沖入”或斑痕。
[0028]現(xiàn)在參考圖1和2，其示出了具有圖案設(shè)計的車輛車身的一部分以及車輛車身的橫截面視圖。噴涂的車輛車身10包括車身表面12、施加在車身表面上的打底涂層14、印刷在打底涂層14上的圖案設(shè)計16以及施加在圖案設(shè)計和打底涂層上的透明表層涂料涂層
18。應(yīng)當(dāng)理解，在典型的制造工藝中，在施加打底涂層之前，車輛典型地設(shè)有轉(zhuǎn)化涂層、電涂層和底涂層(primer coat)(未示出)。
[0029]為了可以更容易地理解本發(fā)明，參考下面的實施例，它們意在說明本發(fā)明，但并不應(yīng)被視為是為了限制本發(fā)明的范圍。
[0030]實施例1
[0031]通過壓延涂施棒(drawdown application bar)將來自巴斯夫公司的一種白色OEM打底涂層的涂料施加在預(yù)涂的鋼板上。允許打底涂層將溶劑晾干一分鐘，接著，圖案設(shè)計在表面上被噴墨印刷成約Icm xlOcm的矩形條紋的形狀。使用賽爾質(zhì)子噴墨頭(Xaar Protonink jet head)，并且使用來自INX數(shù)碼國際公司的黑色MUFX紫外光固化墨水來施加墨水。墨水在Imm的基準(zhǔn)距離處被噴射到板面上。在施加墨水之后，墨水通過將板在Fushion紫外線H燈下經(jīng)過而被固化約10秒。緊接著紫外線固化，汽車透明涂層(來自巴斯夫公司的Uiv(;1ssdO被施加在板上。在將其放入140°C的烤箱30分鐘，以固化打底涂層和透明涂層之前，接著允許板晾干溶劑約5分鐘。通過將板從烤箱移出，圖案設(shè)計保持了具有清晰邊緣的界限清楚的條紋，即邊緣未出現(xiàn)墨水的滲色。
[0032]實施例2
[0033]通過壓延涂施棒將來自巴斯夫公司的一種白色OEM打底涂層的涂料施加在預(yù)涂的鋼板上。允許打底涂層將溶劑晾干一分鐘，接著，通過用噴墨墨水將圖案設(shè)計在表面上印刷成約Icm xlOcm的矩形條紋的形狀。使用賽爾質(zhì)子噴墨頭并使用來自INX數(shù)碼國際公司的黑色HPS溶劑型墨水(HPS solvent borne ink)來施加墨水。墨水在Imm的基準(zhǔn)距離處被噴射到板表面上。在施加墨水之后,汽車透明涂層(來自巴斯夫公司的UreGloss?)被施加在板上。在將其放入140°C的烤箱30分鐘，以固化打底涂層、圖案設(shè)計和透明涂層之前，接著允許板晾干溶劑約5分鐘。通過將板從烤箱移出，圖案設(shè)計保持了具有清晰邊緣的界限清楚的條紋。
[0034]實施例3
[0035]對實施例1和2的墨水涂敷的板進(jìn)行耐用性的測試。板被放在包括氙弧燈(來自Ametek公司的Atlas Ci65A)的加速風(fēng)化裝置中。根據(jù)SAE J2527加速風(fēng)化方案來測試板。燈的周圍使用了硼硅酸鹽內(nèi)和外過濾器。
[0036]板通過了 4000kJ/m2的加速風(fēng)化，這相當(dāng)于在佛羅里達(dá)大于3年的自然風(fēng)化。在經(jīng)歷了所述4000kJ/m2的加速風(fēng)化之后，打底涂層、圖案設(shè)計或透明涂層中的任何一個都沒有觀察到褪色、失去光澤或附著力下降。
[0037]已經(jīng)參考其優(yōu)選的實施例詳細(xì)說明了本發(fā)明，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出改進(jìn)和變化是顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在車輛車身上產(chǎn)生圖案設(shè)計的方法，其特征在于，包含: 提供具有表面的車輛車身； 將打底涂層的涂料施加在所述車輛表面上；其中所述打底涂層包含一種或多種顏料和溶劑，并且具有約35至50J/m2的表面能； 從所述打底涂層蒸發(fā)掉所述溶劑的一部分； 使用噴墨墨水將圖案設(shè)計印刷在所述打底涂層上；所述噴墨墨水具有小于或等于所述打底涂層的表面能的表面能；以及 將透明表層涂層施加在含有所述印刷的圖案設(shè)計的所述車輛表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括在施加所述打底涂層、圖案設(shè)計和透明涂層之后對所述被涂敷的車輛表面進(jìn)行固化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述被涂敷的表面被紫外光固化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述被涂敷的表面通過加熱被固化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，包括，在施加所述透明涂層之前，對包含所述圖案設(shè)計的墨水進(jìn)行固化。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述墨水被紫外光固化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其征特在于，該方法在車輛的制造過程中的流水線上執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述噴墨墨水被機械地施加。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述噴墨墨水包含顏料和粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述透明涂層含有一種或多種穩(wěn)定化添加劑。
【文檔編號】B41M1/28GK104044379SQ201410096224
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】馬克·愛德華·尼克斯, 托尼·米索夫斯基 申請人:福特全球技術(shù)公司