EP1273357B1 - Procédé de mise en peinture de pièce de carrosserie - Google Patents

Procédé de mise en peinture de pièce de carrosserie Download PDF

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EP1273357B1 EP02291686A EP02291686A EP1273357B1 EP 1273357 B1 EP1273357 B1 EP 1273357B1 EP 02291686 A EP02291686 A EP 02291686A EP 02291686 A EP02291686 A EP 02291686A EP 1273357 B1 EP1273357 B1 EP 1273357B1
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ultraviolet radiation
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    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50—Multilayers
    • B05D7/52—Two layers
    • B05D7/54—No clear coat specified
    • B05D7/546—No clear coat specified each layer being cured, at least partially, separately
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05D3/062—Pretreatment
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    • B05D3/065—After-treatment
    • B05D3/067—Curing or cross-linking the coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05D1/04—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field
    • B05D1/045—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field on non-conductive substrates

Definitions

  • the present invention relates to a method of painting parts of polyester composite material such as, for example, motor vehicle body parts.
  • Parts made of SMC (sheet molding compound) or BMC (bulk molding compound) composite materials are increasingly used to replace metal parts in the manufacture of all types of equipment because of their low manufacturing cost, their absence of corrosion and their resistance to shocks in particular.
  • these parts conventionally formed by molding a polyester resin reinforced with fibers of various kinds find application in the production of bumpers, doors, hoods or roofs for example.
  • their use directly at the outlet of the mold can not be envisaged on a vehicle because these polyester composite materials generally have imperfections on the surface which do not make it possible to guarantee to these parts, once painted, a quality of surface known under the name of class A.
  • the present invention therefore provides a painting process which provides a flawless surface appearance, without imperfections, similar to that obtainable on metal parts.
  • An object of the invention is a simple process that can be carried out at relatively low temperature (especially at room temperature) and at atmospheric pressure.
  • Another aim is to propose a process that can easily be integrated into the conventional processes of manufacturing industrial equipment and in particular motor vehicles.
  • This composite material is preferably a polyester composite material of the SMC LP type (Sheet Molding Compound Low Profile).
  • This process which uses a low temperature UV firing, makes it possible to eliminate the usual thermal stresses (deformation, expansion, etc.) that composite materials undergo with the painting processes of the prior art.
  • the very short cooking time of the process of the invention compared to those required for traditional oven cooking generates a significant increase in productivity as processing capabilities.
  • the primary coating with low organic solvent content is of the acrylic polyester type.
  • the low viscosity of this type of primary coating makes it possible to obtain a penetration and recovery rate in the very high composite material.
  • the kinetics of rapid crosslinking of the primary coating gives the composite material a perfect seal and a very strong decrease in degassing phenomena during or after the deposition of the paint layers.
  • a support material 10 to which the painting process of the invention is applied is as follows.
  • This material is a polyester composite material which can be in various forms including that of a sheet-molded material (SMC sheet molding compound).
  • SMC sheet molding compound sheet molding compound low profile
  • SMC LP sheet molding compound low profile
  • the first step of this process (FIG. 1) consists first of all, from a wavelength source of heat. , of determined power and surface energy, to activate the surface of this support by a first ultraviolet radiation (UV 12) in order to facilitate the adhesion of the upper layers of the support by opening its chemical bonds, then in a second step ( FIG. 2) to cover the surface of this support with a primary coating 14 with a low level of organic solvent (representing less than 50% by weight of the primary coating).
  • This primary coating which acts as a sealer is a varnish called "high dry extract” that is to say whose dry matter remaining after removal of solvents is greater than 50% of the initial mass of the primary coating.
  • This specific composition with low viscosity allows a high penetration and recovery rate in the micropores of the support material.
  • This type of primary coating is example available among the products of the family of acrylic polyesters of the Dutch company AKZOVERILAC.
  • a third step of the process of the invention is carried out (FIG. 3) in the firing of this primary coating by subjecting it to a second ultraviolet radiation (UV 16). from a previous heat source subjected to a wavelength, a determined power and surface energy.
  • UV 16 ultraviolet radiation
  • This cooking by UV irradiation at low temperature and at atmospheric pressure will cause, in a few seconds only, a crosslinking of the primary coating (that is to say an association between them to form a network of macromolecules constituting the primary coating) favoring its capture in the support (the primary coating / support adhesion).
  • this low temperature cooking also makes it possible to eliminate the thermal stresses (expansion, deformation, etc.) usually experienced by the support material in conventional oven-baking processes.
  • the particularly short duration of the UV cooking step compared to that of traditional baking that can reach a few tens of minutes, significantly increases productivity.
  • the last stage of the process then consists in applying, in a conventional manner to the support thus covered by the primary coating, one or more layers of paint 18.
  • This paint is preferably a two-component polyurethane paint or even a single-component melamine-based paint. oven baking "applied by electrostatic spraying in the temperature conditions of between 80 ° and 200 ° C depending on the type of paint. It should be noted that the application of these Paint layers are facilitated by the presence of conductive particles (carbon in graphite form) at the same level of the composite support.

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Description

    Domaine de l'invention
  • La présente invention se rapporte à un procédé de mise en peinture de pièces en matériau composite polyester comme, par exemple, des pièces de carrosserie de véhicule automobile.
    • Art antérieur
  • Les pièces en matériau composite polyester de type SMC (sheet molding compound) ou BMC (bulk molding compound) sont de plus en plus utilisées en remplacement de pièces métalliques dans la fabrication de tous types d'équipements du fait de leur faible coût de fabrication, de leur absence de corrosion et de leur résistance aux chocs notamment.
  • En particulier, dans le domaine automobile, ces pièces formées classiquement par moulage d'une résine polyester renforcée par des fibres de diverses natures trouvent application dans la réalisation de pare-chocs, de portes, de capots ou de toits par exemple. Toutefois, leur utilisation directement en sortie de moule ne peut être envisagée sur un véhicule car ces matériaux composites polyesters présentent en général en surface des imperfections qui ne permettent pas de garantir à ces pièces une fois peintes une qualité de surface connue sous l'appellation de classe A.
  • Aussi, actuellement, il est connu pour obtenir cette surface parfaitement lisse de mise en peinture de grande qualité d'appliquer sur le matériau en sortie de moule un apprêt bouche-pores qui sera poncé avant de recevoir un surfaceur (sealer) puis une ou plusieurs couches de peinture pour cacher les imperfections restantes. Toutefois, c'est un processus particulièrement long (chaque opération de dépôt pouvant durer plusieurs dizaines de minutes) et coûteux (il nécessite des étapes de cuisson en four). On peut aussi recourir au procédé connu sous le nom de « revêtement en moule (in-mold coating)» dans lequel la couche d'apprêt (voire la couche de peinture) est introduite directement dans le moule avant que la pièce ne soit complètement formée. Malheureusement, ce procédé est limité à la réalisation de pièces de forme simple du fait de la nécessité d'obtenir un recouvrement total de la surface à traiter. Deux autres exemples de procédé sont décrits dans les demandes EP 0,575,798 et EP 0,487,323
    • Objet et définition de l'invention
  • La présente invention propose donc un procédé de mise en peinture qui procure un aspect de surface irréprochable, sans imperfections, semblable à celui pouvant être obtenu sur des pièces métalliques. Un but de l'invention est un procédé simple qui peut être mis en oeuvre à relativement basse température (notamment à température ambiante) et à pression atmosphérique. Un autre but est de proposer un procédé qui puisse facilement s'intégrer dans les processus conventionnels de fabrication d'équipements industriels et en particulier de véhicules automobiles.
  • Ces buts sont atteints par un procédé de mise en peinture de pièces en matériau composite dans lequel on active tout d'abord ladite pièce par un rayonnement ultraviolet, ensuite on recouvre ladite pièce d'un revêtement primaire à faible taux de solvant organique, puis on expose pendant quelques secondes celui-ci à un rayonnement ultraviolet, et enfin on applique au moins une couche de peinture sur ledit revêtement primaire ainsi exposé. Ce matériau composite est de préférence un matériau composite polyester du type SMC LP (Sheet Molding Compound Low Profile).
  • Ce procédé qui met en oeuvre une cuisson UV à basse température permet de supprimer les contraintes thermiques (déformation, dilatation, etc.) habituelles que subissent les matériaux composites avec les procédés de mise en peinture de l'art antérieur. En outre, le temps de cuisson très court du procédé de l'invention comparé à ceux nécessaires aux cuissons en four traditionnelles engendre un accroissement notable de la productivité comme des capacités de traitement.
  • Le revêtement primaire à faible taux de solvant organique est du type acrylique polyester.
  • La faible viscosité de ce type de revêtement primaire permet d'obtenir un taux de pénétration et de recouvrement dans le matériau composite très élevé. En outre, la cinétique de réticulation rapide du revêtement primaire confère au matériau composite une étanchéité parfaite ainsi qu'une très forte diminution des phénomènes de dégazage pendant ou après le dépôt des couches de peinture.
    • Brève description des dessins
  • Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 illustre la première étape du procédé selon l'invention de mise en peinture d'un matériau support de type SMC,
    • la figure 2 illustre la deuxième étape du procédé selon l'invention de mise en peinture d'un matériau support de type SMC,
    • la figure 3 illustre la troisième étape du procédé selon l'invention de mise en peinture d'un matériau support de type SMC, et
    • la figure 4 montre la structure finale du matériau.
    Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel
  • La structure d'un matériau support 10 auquel est appliqué le procédé de mise en peinture de l'invention est la suivante. Ce matériau est un matériau composite polyester qui peut se présenter sous différentes formes dont celle d'un matériau moulé en plaques (SMC sheet molding compound). Dans cette catégorie, on s'intéressera plus particulièrement au SMC LP (sheet molding compound low profile) qui présente l'avantage de comporter un bon aspect de surface à l'issu de son processus de fabrication, même si, comme tous ces matériaux composites moulés, il présente naturellement dans sa structure et au niveau de sa surface des porosités (micro-pores) pouvant renfermer des résidus gazeux de ce processus sources potentiel de dégazage (notamment en cas de réchauffage ultérieur du support).
  • Il peut toutefois être noté que si l'invention est appliquée préférentiellement à des matériaux de type SMC, elle peut être mise en oeuvre avec d'autres types de matériaux tels que ceux connus sous les appellations BMC (bulk molding compound), ZMC (Zanella molding compound), DMC (dough molding compound) ou encore TMC (thick molding compound).
  • Ces matériaux sont utilisés dans tous types d'industrie pour la fabrication d'équipements les plus divers. Dans le domaine automobile, ils trouvent particulièrement application pour la réalisation des pare-chocs, des portes, des capots ou des toits des véhicules ou ils remplacent avantageusement les pièces métalliques antérieures.
  • Le procédé de mise en peinture de pièces en matériau composite de la structure précitée est explicité en regard des figures 1 à 4.
  • Le matériau support 10 ayant été débarrassé des impuretés résultant de son processus de fabrication initial par un dégraissage préalable, la première étape de ce procédé (figure 1) consiste tout d'abord, à partir d'une source de chaleur de longueur d'onde, de puissance et d'énergie de surface déterminées, à activer la surface de ce support par un premier rayonnement ultraviolet (UV 12) afin de faciliter l'adhérence des couches supérieures du support en ouvrant ses liaisons chimiques, puis dans une deuxième étape (figure 2) à recouvrir la surface de ce support par un revêtement primaire 14 à faible taux de solvant organique (représentant moins de 50% en masse du revêtement primaire). Ce revêtement primaire qui fait fonction de bouche-pores est un vernis dit « à haut extrait sec » c'est à dire dont la matière sèche restante après élimination des solvants est supérieure à 50% de la masse initiale du revêtement primaire. Cette composition spécifique à faible viscosité permet un taux de pénétration et de recouvrement élevé dans les micro-pores du matériau support. Ce type de revêtement primaire est par exemple disponible parmi les produits de la famille des acryliques polyesters de la société hollandaise AKZOVERILAC.
  • Une fois le revêtement primaire 14 déposé sur le support 10, il est procédé dans une troisième étape du procédé de l'invention (figure 3) à la cuisson de ce revêtement primaire en soumettant celui-ci à un second rayonnement ultraviolet (UV 16) à partir de source de chaleur précédente soumise à une longueur d'onde, une puissance et une énergie de surface déterminées. Cette cuisson par irradiation UV à basse température et à pression atmosphérique va provoquer, en quelques secondes seulement, une réticulation du revêtement primaire (c'est à dire une association entre elles pour former un réseau des macromolécules constituant le revêtement primaire) favorisant sa prise dans le support (l'adhérence revêtement primaire/support). En surface, les micro-pores du matériau composite, qui auraient pu contenir des composants volatils issus du processus de fabrication initial (des résidus gazeux), se trouvent alors automatiquement bouchés évitant les phénomènes de dégazage de l'art antérieur. On notera, et ceci est un aspect important de invention, que cette cuisson à basse température permet en outre une suppression des contraintes thermiques (dilatation, déformation, etc.) subis habituellement par le matériau support dans les procédés traditionnels de cuisson au four. De plus, la durée particulièrement réduite de l'étape de cuisson UV par rapport à celle d'une cuisson au four traditionnelle qui peut atteindre quelques dizaines de minutes, permet d'augmenter de façon notable la productivité.
  • La dernière étape du procédé (figure 4) consiste ensuite à appliquer de façon conventionnelle sur le support ainsi recouvert par le revêtement primaire une ou plusieurs couches de peinture 18. Cette peinture est de préférence une peinture polyuréthanne bi-composants ou bien encore monocomposant mélaminée « à cuisson four » appliquée par pulvérisation électrostatique dans les conditions de température comprise entre 80° à 200°C selon le type de peinture. On notera que l'application de ces couches de peinture est facilitée par la présence de particules conductrices (carbone sous forme graphite) au niveau même du support composite.

Claims (6)

  1. Procédé de mise en peinture de pièces en matériau composite (10) dans lequel on active tout d'abord ladite pièce par un rayonnement ultraviolet (12), ensuite on recouvre ladite pièce d'un revêtement primaire à faible taux de solvant organique (14), puis on expose pendant quelques secondes celui-ci à un rayonnement ultraviolet (16), et enfin on applique au moins une couche de peinture (18) sur ledit revêtement primaire ainsi exposé.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première étape d'exposition au rayonnement ultraviolet comprend une ouverture des liaisons chimiques de ladite pièce en matériau composite.
  3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite seconde étape d'exposition au rayonnement ultraviolet comprend une cuisson dudit revêtement primaire par réticulation.
  4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau composite est un matériau composite polyester.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau composite polyester est du type SMC LP (Sheet Molding Compound Low Profile).
  6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement primaire à faible taux de solvant organique est du type acrylique polyester.
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