塗飾底材的方法
2023-12-06 06:10:26 2
專利名稱：塗飾底材的方法
背景技術：
此處所述的為一種通過將已加熱的底材浸漬在聚合物顆粒的流化床中而用聚合物塗飾底材的方法。在從流化床中取出塗飾的底材後，能夠施加另外的熱以使塗層流平和，如果聚合物是熱固性的話，使其進行固化。
從美學目的與諸如防腐蝕那樣的實用目的出發，對底材例如金屬進行塗飾是有效的。許多類型的塗料以及許多使用這些塗料的方法在現有技術中是公知的。就環境的理由而言，現在有一種傾向是在塗飾過程中使用發散少量的有機揮發物，特別是完全無揮發物發散的塗料。
一種在塗飾過程中產生低量揮發物的方法是通過流化床塗施粉末塗料。在當前的實踐應用中該方法的一個缺點是形成的較厚的塗層，因為不知道如何控制塗層厚度來穩定地得到較薄的塗層。為了克服此缺點有時使用靜電噴塗。然而，靜電法需要複雜的設備，並且通常對一個物體來說不能塗飾其所有的表面。
有關典型的粉末塗裝法的介紹請參見Jilek，「粉末塗料」，Federationof Societies for Coating Technology,Blue Bell,Pa.,U.S.A.,October1991年，Page7～35；Landrock的聚合物科學與工藝百科全書，第3卷，McGraw Hill圖書公司，紐約，1965，第808～830頁；Landrock的化學工程工程過程，第63卷，No.2，第67～73頁；Richart，塑料的設計與加工，1962年七月，第26～34頁；和Kroschwitz,Ed.,Kirk-Othmer的化學工藝百科全書，第4版，第6卷，John Wiley Sons，紐約，1993，第635～661頁。流化床是現有技術中所熟知的，例如參見，Elevers等人的Ullmann的工業化學百科全書，第5版，第B4卷，VCH VerlagsgesellschaftmbH,Weinheim,1992，第240～270頁。就製造共聚物的球形顆粒而言，參見U.S.3933954和U.S.4056653。
這些參考文獻沒有一篇介紹在其中浸塗被加熱到溫度恰好引起與其接觸的聚合物顆粒產生粘性、或適度高溫度的底材，同時控制聚合物顆粒粒徑的浸塗底材的方法。由於將底材加熱到大大地高於聚合物的熔點之故，因此該方法通常獲得超過某些具體應用的有效厚度的塗層厚度。例如，根據現有技術的一般方法的規定所產生的塗層對汽車方面、以及對其他方面的應用來說實在太厚，在這些應用中厚度達到150微米、甚至遠低於150微米是符合理想的。此缺陷現已成為減慢粉末塗裝應用發展之主要因素了。
發明概述本發明涉及用一種用聚合物塗飾底材的改進方法，所述的方法包括將已經加熱的底材浸漬於聚合物顆粒的流化床中，用聚合物塗飾底材和從流化床中取出已塗飾的底材；其改進之處包括ⅰ)將底材加熱至溫度足以粘住與其相接觸的聚合物顆粒；ⅱ)在流化床中使顆粒保持在低於其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)可任選地加熱被塗飾的底材以使塗料流平並且如果聚合物是熱固性的話還使它固化；和ⅴ)以下列方式控制單位時間的塗層厚度(a)為了獲得高達約150微米的較薄的塗層，以如此方式加熱底材而使塗料溫度在粘性溫度梯度範圍內但低於Tm並以如此方式保持粒徑而使至少80％重量的顆粒之粒徑在10～80微米之間；(b)為了獲得較厚的塗層，將底材加熱到高於粘性溫度梯度，和/或使用大於剛剛所述粒徑的顆粒。
據認為塗層厚度的構成主要是由於底材的加熱曲線高於聚合物的粘性溫度梯度之故。術語「粘性溫度」(Tt)意指恰好高於引起聚合物顆粒被粘附於底材上的底材溫度。「粘性溫度梯度」包括下限為粘性溫度和上限為粘性溫度以上約75℃的溫度範圍，條件是它仍然低於Tm(熔融溫度)。本領域的熟練技術人員懂得，Tm是與結晶或半結晶的聚合物有關的，而與無定形聚合物無關。因此，當已選擇無定形聚合物作為塗料時，就溫度的考慮而言，重要的是Tt和粘性溫度梯度。
本發明的如先前ⅴ)中所述的優選的實施方案是控制塗層厚度以獲得150微米或以下的塗層。該優選的方法包括步驟ⅰ)～ⅴ)(a)。
本發明還涉及一些優選的實施方案，其中的方法被用來塗飾處理過的或未處理過的鍍鋅鋼底材；底材是具有凹槽的曲形；底材是汽車車身或其組件；其中聚合物是半結晶的熱塑性聚合物的或半結晶的熱固性聚合物的或無定形的熱塑性聚合物或無定形的熱固性聚合物。當聚合物是熱固性的時，將被塗飾的底材浸漬於溫度被這樣控制的流化床中以便使當底材被處於流化床中時能有效地粘著聚合物而又基本上不發生交聯的溫度。
本發明的一個優選方面是塗飾具有曲形和凹處的車輛車體或其組件的底材，它包括ⅰ)通過將已加熱的底材浸入到顆粒的流化床中並將顆粒基本均勻地粘附到底材的所有表面以形成具有平均厚度不超過約150微米的塗層而將塗料施加到底材上；ⅱ)也可以將含顏料的底塗料或單一塗料(monocoat)施加到已在步驟ⅰ)中被塗飾的底材上；和ⅲ)也可以將不含顏料的面塗料施加到已在步驟ⅰ)和ⅱ)中被塗飾的底材上。
優選的底塗料包括水基或溶劑基聚合物；優選的透明的面塗料包括水基、溶劑基或粉末聚合物。本發明還涉及也可以對被塗飾的底材用底漆二道漿進行或不進行預處理或後處理，和/或用帶色的底塗料和/或透明面塗料進行後處理。
請求保護的方法之優選組成包括下列中的一種或多種使用以重量百分比一般為在約0.1～0.5％之間的氣相法二氧化矽作為流化床的組成部分；振動暴露於流化床中的部件以促進均勻塗飾；和使用已被發現能產生最佳塗層質量的球形顆粒。
獲得最佳塗層的對策之一，是控制所有的可變量以致使所得到的具有目標厚度的塗層是與底材在流化床中仃留時間無關地被沉積的。
發明詳述被塗飾在底材上的材料是結晶的或無定形的聚合物粉末。術語結晶的意指當使用ASTM D3417-83、通過差示掃描量熱法(DSC)測量時具有熔化熱至少為2J/g、優選為至少5J/g的聚合物。這樣的結晶聚合物常常含有大量的無定形(未結晶的)聚合物。此處所指的Tg是通過ASTM D3417-83中所述的方法測定的並且被視為在轉變中的溫度。如果聚合物具有多於一個的Tg的話，對聚合物來說所述的Tg是最高的Tg。如果Tg不能被DSC檢測到的話，則可以使用如在測定DSC中所用的相同的加熱速率用熱力學分析來測定Tg。聚合物的Tm被視為是熔化的終點，在此情況下當通過ASTMD3417-83測量時熔化吸熱峰再次參加基線。無定形聚合物是當通過DSC測量時不含結晶度的聚合物，或者是其熔化熱小於2J/g的聚合物。Tg是通過用於結晶聚合物的相同方法測定的。本發明方法中所用的聚合物可以是一種或多種的熱塑性聚合物或者是一種或多種的熱固性聚合物，或者是二者的混合物。如果使用多於一種的聚合物的話，若它們中的每一種為所得到的塗層之主要部分時，底材的(第一)溫度應該處於這些聚合物的每一種的粘性溫度梯度中。
有用的聚合物包括熱塑性聚合物例如聚烯烴，聚(甲基)丙烯酸酯[術語(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和醯胺，和丙烯酸和甲基丙烯酸]，烯烴與(甲基)丙烯酸酯的共聚物，聚醯胺，聚酯，氟化聚合物，聚醯亞胺，聚碳酸酯，聚丙烯酸酯，聚(醚酮)，聚(甲基戊烯)，聚(苯硫醚)，液晶聚合物，聚縮醛，纖維素類聚合物例如乙酸-丁酸纖維素，氯化聚合物例如氯化聚乙烯，離聚物，苯乙烯(類)，和熱塑性彈性體(低於硬鏈段的Tm)；和熱固性聚合物例如二-和多-羥基化合物，單體，低聚物和包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚、聚酯和聚氨酯與脲醛、三聚氰胺-甲醛和封閉型異氰酸酯的聚合物；二-和多-羧酸化合物，單體，低聚物和包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚醚和聚酯與環氧、脲醛和/或三聚氰胺-甲醛的聚合物；以及環氧和酚的化合物，單體，低聚物和聚合物。優選的聚合物選自熱塑性聚烯烴聚合物和共聚物，聚(甲基)丙烯酸酯，聚酯，聚氯乙烯，和選自含酸的聚酯/環氧、羥基丙烯酸酯/封閉型異氰酸酯或三聚氰胺-甲醛與含環氧的丙烯酸酯/酸的熱固性聚合物。
底材可以是在塗飾過程的操作溫度下化學上基本穩定的任何物質。優選的底材還應該是在操作溫度和時間內尺寸穩定的以避免任何的尺寸變化例如由於熔化或翹曲而引起的尺寸變化。在被本發明的方法塗飾之前底材可被一層或多層的其他塗層所塗飾。例如，可以施加耐腐蝕的和/或底塗層和/或金屬層例如能使用鋅(被鍍的)。優選的底材是金屬和塑料。優選的金屬是鐵、鋼、鍍鋅鋼、電鍍鋼(一面和二面)、磷酸鹽處理的鋼、磷酸鹽處理的電鍍鋼、鋁、和磷酸鹽處理的鋁。優選的塑料是複合材料和壓實的纖維結構。可任選地振動流化床以有助於粉末的流態化。
當希望獲得薄的塗層時讓進入到聚合物顆粒的流化床的底材的溫度處於粘性梯度的範圍內。一般說，當底材處於流化浴中時，其溫度將朝向流化浴的溫度減少。流化床中流化氣體的溫度為低於粘性溫度，以避免聚合物顆粒在其與已加熱的底材接觸前結塊。
塗料是在聚合物顆粒的流化床中被敷施的，顆粒被穿過顆粒的氣體通道所流化而成為比較均勻的流體物質(fluid mass)。在流化床中的聚合物顆粒優選為不帶靜電荷的以避免當底材的溫度低於粘性溫度時它們被粘附到底材。一種粘結的和基本上為連續的塗層通常具有至少為約5微米的厚度。本發明的優選塗層是那些此處所述的「薄的」塗層。這樣塗層之厚度約為5～150微米、優選為不超過約75微米和更優選為不超過約60微米。使用本發明的方法某些時候能夠獲得150～300微米之間的厚塗層，但這很少被選用。
優選的是，約80％重量的塗料顆粒之粒徑範圍為約10～約80微米，而更優選為約20微米～60微米。最優選的是至少90％重量的聚合物顆粒處於此粒徑範圍內。基本上沒有大於200～250微米的顆粒。聚合物的顆徑一般是通過由Heuer等人在Part.Charact.,Vol.2,pages7～13(1985)中所述的常用方法測定的。該測試是使用從Sympatec,Inc.,3490 U.S.Route1,Princeton,NJ 08540,U.S.A.購得的Vario/LA Helos分析儀用體積百分測量法測定的。
當從流化床中取出後，可以在高於聚合物的粘性溫度梯度的溫度下加熱已塗飾的底材以便使塗層流平，並且如果聚合物是熱固性的話還可使它進行固化。這可以在一般的加熱裝置例如對流爐或紅外爐中進行。如果聚合物是熱固性的話，最好在已經流平之前不要達到基本上固化。流平所需的時間取決於粒徑、粒徑、厚度、所用的溫度和聚合物的粘度。高溫和低聚合物粘度有助於較快的流平。
本發明的塗飾方法的一個優點是能夠獲得較薄而均勻的塗層而無需藉助靜電或其他力來促進聚合物對底材的粘著。通常通過本發明的方法要比通過靜電法能達到更均勻地覆蓋不規則和「隱藏的」表面。這種更均勻地覆蓋被認為是由於如此處所述的控制粒徑和粒徑分布，以及在帶電系統中缺乏抑制的法拉第籠效應的結果。
本發明方法所產生的塗層對賦予耐腐蝕性、耐化學性、和例如熟練技術人員易於想到的其他性質是有效的。它們能對隨後的塗層起底塗層的作用和/或提供使人愉快的美學性例如色彩、平滑度、等等。為了提供這樣的優點，將在聚合物塗料中使用的其他材料與聚合物顆粒包括在一起或包括在聚合物顆粒中是有好處的，這些材料如填料、增強劑、顏料、著色料、抗氧劑、腐蝕抑制劑、流平劑、抗臭氧劑、UV屏蔽劑、穩定劑、等等。在許多埸合中，塗料被認為是要視聚合物塗料對底材的良好粘合情況而定的。這樣的粘合常常能夠通過公知的方法而獲得改進，例如使用底塗料、清潔底材表面、對底材表面的化學處理和/或改變被施加的塗料的化學組成
在此後一種的情況中，例如，當在金屬表面上直接塗飾時通常可以通過在塗料聚合物中包含極性基團例如羧基或羥基來改性。如果想望的話，可以通過控制浸漬條件能對底材的一個或多個表面進行塗飾。
由本發明方法所施加的塗層在許多應用中是有用的，例如塗飾帶卷(coil stock)，汽車、卡車和車輛車身，器械，陶瓷件，塑料件，等等。例如，就汽車車身來說，塗料可直接施加到金屬表面上或者先施加底塗料。由此使被塗飾的車身受到防腐蝕和防物理損傷的保護。塗施一層或多層的一般的修飾塗料例如所謂的(通常為帶色的)底塗料，然後可以施加透明塗料。應該小心以確保各塗層之間和聚合物塗層與金屬車身之間的合適的粘合。由本發明方法敷施的塗層可以提供用於良好的防腐蝕保護的較薄而均勻的塗層，而同時不會對車身增加更多的重量也無需使用過多的昂貴的聚合物。此外，當測定時，例如，通過表面光度儀發現塗層是平滑而均勻的。此方法獲得基本上無空隙的塗層。
一般說，當底材被處於流化床中時，底材(和任何塗飾在其上的聚合物)的溫度朝向流化浴的溫度降低。優選的操作條件包括比Tt高約20℃或更高，而不比Tt大大地超過約40℃或更高(但低於Tm)的底材溫度。進入(溫度高於粘性溫度的)流化床時的底材溫度和選擇適當尺寸的塗料顆粒基本上確定了在流化床內經過臨界最短浸塗時間後的與時間無關的塗層厚度。
我們現已發現，使用本發明的方法(在經最短的仃留時間後)能夠獲得基本上與時間無關的薄塗層。這是通過按在如上述的粘性溫度梯度範圍內、優選為接近Tt的溫度下預熱底材，並控制粒徑而達到的。當這些可變量被控制在本發明的教導的範圍內時，增加在流化床中的仃留時間對塗層的厚度只有很小的影響或沒有影響。當浸塗複雜的物體或非常大的物體例如車輛車身時本發明的這些好處是非常重要的。在沒有本發明的好處的情況下，浸塗複雜的物體需要相當長的時間以達到對所有表面的覆蓋而在某些表面上則產生相當厚的塗層，並且在浸塗大的物體以獲得想望的薄塗層時會產生厚度不均勻的塗層。
被優選用於本發明方法的顆粒是基本上為球形的。所期望的球形顆粒可以作為此處所改進的根據美國專利№3933954的教導來製備。該方法涉及在正壓的水、氨和式R-CH=CH2的α-烯烴與α,β-烯鍵不飽和的羧酸的共聚物存在下在剪切裝置的閉合的剪切段中進行剪切，式中R是氫或具有1～8個碳原子的烷基，而α,β-烯鍵不飽和的羧酸具有3～8個碳原子。該共聚物是α-烯烴與不飽和羧酸的直接共聚物，其中羧酸基被無規地分布在所有的分子上和其中共聚物的α-烯烴含量，以α-烯烴-酸共聚物為基準計，至少為50摩爾％。共聚物的不飽和羧酸的含量為0.2～25摩爾％，以α-烯烴-酸共聚物為基準計，而在所述的共聚物中可被隨意地共聚合的其他單體組分是單烯鍵不飽和的單體。所使用的溫度為高於聚合物的熔點但低於其熱降解點以形成均勻的淤漿，淤漿中的聚合物顆粒的平均粒徑為小於100微米(直徑)，淤漿含有至少佔0.6％重量的氨和高達50％重量的所述的聚合物；在完成剪切後在高於聚合物熔點的溫度下對淤漿攪拌至少0.5分鐘直至基本上所有的聚合物顆粒成為球形為止；同時在至少約0.3分鐘的時間內連續地攪拌冷卻淤漿直至溫度低於約80℃為止，而壓力被保持在足以使水保持為液態；同時或隨後冷卻淤漿降低降低所述的冷卻淤漿的壓力到大氣壓；和分離聚合物顆粒。部分的球形顆粒具有平均直徑為10～100微米和其特徵為顆粒表面可以是粗糙的和/或被直徑約為0.1微米的半球形突塊(bump)或「凹坑」所覆蓋。
被期望的適於通過剛在所述的方法製備成球的聚合物包括乙烯、丙烯、丁烯-1、戊烯-1、己烯-1、庚烯-1、3-甲基丁烯-1、和4-甲基戊烯-1。乙烯是被優選的烯烴。α-烯烴的濃度至少佔聚合物的50摩爾％並且優選為大於80摩爾％。α,β-烯鍵不飽和的羧酸的例子是丙烯酸，甲基丙烯酸，乙基丙烯酸(ethacrylic acid)，衣康酸，馬來酸，富馬酸，所述的二羧酸的單酯，例如馬來酸氫甲酯、富馬酸氫甲酯、富馬酸氫乙酯和馬來酸酐。雖然馬來酸酐並不是羧酸在於它沒有與羧基相連的氫，但它能夠被認為是適用於本發明的酸，因為它的化學活性是酸的化學活性。同樣，羧酸的其他的α,β-烯鍵不飽和的酸酐均能被使用。優選的不飽和羧酸是甲基丙烯酸和丙烯酸。如所指出的那樣，共聚物中的酸單體的濃度為0.2摩爾％～25摩爾％，而優選為1～10摩爾％。
共聚物基劑並不是必須包括雙組分聚合物的。多於一種的烯烴可被用來提供共聚物基劑的烴性質。適於在本發明中使用的基本共聚物的範圍由以下共聚物來說明乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/甲基丙烯酸共聚物、乙烯/衣康酸共聚物、乙烯/馬來酸氫甲酯共聚物、和乙烯/馬來酸共聚物、等等。三組分共聚物的例子包括乙烯/丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/衣康酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/馬來酸氫甲酯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸/乙烯基醇共聚物、乙烯/丙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/苯乙烯/丙烯酸共聚物，乙烯/甲基丙烯酸/丙烯腈共聚物、乙烯/富馬酸/乙烯基甲基醚共聚物、乙烯/氯乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/偏二氯乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/氟乙烯/甲基丙烯酸共聚物、和乙烯/氯三氟乙烯/甲基丙烯酸共聚物。除了上述共聚物的第三種單體組分外，另外的第三種單體組分可以是具有3～8個碳原子的α,β-烯鍵不飽和的羧酸的烷基酯，其中烷基具有4～18個碳原子。被特別優選的是由共聚合乙烯、甲基丙烯酸、和甲基丙烯酸或丙烯酸與丁醇的烷基酯而得到的三元共聚物。此可任選的組分之濃度，以共聚物的重量為基準計，為0.2～25摩爾％，優選為1～10摩爾％。此第三種組分的代表例包括丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸仲丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸正戊酯、丙烯酸異戊酯、甲基丙烯酸異戊酯、丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸十八烷酯、甲基丙烯酸十八烷酯、乙基丙烯酸正丁酯、乙基丙烯酸2-乙基己酯。還有，第三種組分包括4～8個碳原子的二羧酸的單-或二-酯例如馬來酸氫正丁酯、馬來酸氫仲丁酯、馬來酸氫異丁酯、馬來酸氫叔丁酯、馬來酸氫2-乙基己酯、馬來酸氫十八烷酯、富馬酸氫正丁酯、富馬酸氫仲丁酯、富馬酸氫異丁酯、富馬酸氫叔丁酯、富馬酸氫2-基己酯、富馬酸十八烷酯、富馬酸正丁酯、富馬酸仲丁酯、富馬酸異丁酯、富馬酸叔丁酯、富馬酸2-乙基己酯、富馬酸十八烷酯、馬來酸正丁酯、馬來酸仲丁酯、馬來酸異丁酯、馬來酸叔丁酯、馬來酸2-乙基己酯，馬來酸十八烷酯。優選的烷基酯含4～8個碳原子的烷基。最優選的是含有4個碳原子。最優選的酯的代表性例子是丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯。優選的基劑共聚物是通過乙烯與單羧酸共聚用單體的直接共聚合而得到的並能被中和或未被中和的那些共聚物。在所公開的方法中優選使用的的是球形顆粒，所說的顆粒包括基劑共聚物和能賦予修飾塗層以想望性質的各種添加劑。
加工過程當被底基被使用時對其施以1000～2000H2的90牛頓力的振動。振動器被安裝在被浸塗的另件上。所說的振動器是Vibco VS100。此處所說的球形顆粒是「基本上球形的」，即，它們具有平滑的曲率半徑並且幾乎無銳邊例如由低溫冷凍研磨(cryogenic grinding)而製成的特徵性顆粒。本領域的熟練技術人員懂得，通過本發明方法塗飾的底材可以使用各種加熱工藝例如包括氣體、電氣、微波、電介質、紅外線、等等進行預處理或後處理。實施例在這些實施例中被測定的板約為10.2cm×30.5cm×686微米(4英寸×12英寸×27密耳)。氣相法二氧化矽-AerosilA972(Degussa)作為下文實施例1～27的每一例中所述的塗料的一種組分，其量為0.1～0.5重量％。更具體地說，在實施例19～24中的量為0.2％。顆粒是以平均粒徑被報導的。實施例1～9板冷輥軋鋼，未拋光並用石腦油衝洗聚合物DuPont產品Abcite1060-一種乙烯/甲基丙烯酸共聚物並用鈉中和，Mw:30800預熱在電爐中加熱到100℃標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸塗流化床30cm×60cm粒徑175微米(平均)；100＜80％＜225Tg=20℃,Tt=80℃,Tm=100℃後加熱200℃,10min塗層厚度76±25微米。實施例號 預熱℃ 後加熱℃ 塗層厚度(微米)2 80 200 69±383 90 200 71±254 120200 91±385 140200 102±386160200114±517180200127±648200200140±649250200229±102實施例10～12板二面電鍍的鋼板，它未被拋光、經磷酸鹽處理並用石腦油衝洗聚合物與十四烷雙酸反應的甲基丙烯酸縮水甘油酯/甲基丙烯酸酯共聚物；Ferro Vedoc Grey Powder(158E114)預熱在電爐中標準流化床；0.01～0.015m3/min(0.35～0.5 SCFM)；1sec浸塗流化床15cm直徑粒徑28微米(平均)；15＜80％＜40Tg=50℃,Tt=90℃。實施例號 預熱℃ 後加熱℃ 塗層厚度(微米)比較例*80 163/3min5.0，非常的不均勻10 90 163/3min 15±0.2511 100163/3min 18+0.2512 110140/10min 30±0.25*預熱為低於粘性溫度實施例13板冷輥軋鋼，經磷酸鹽處理的、未拋光的、經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的，聚合物與實施例10～12相同，預熱110℃，電壓50KV，靜電流化床；14m3/min(500 SCFM)；1sec浸塗；高於流化床為約5.1cm流化床尺寸36cm×36cm粒徑28微米；15＜80％＜40後加熱160℃,30min塗層厚度76±18微米。實施例14板冷輥軋鋼，未拋光的、經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的聚合物與異氰酸三縮水甘油酯反應的含酸的聚酯(PC5133)；Protech,預熱在電爐中加熱到100℃，標準流化床；14m3/min(50 SCFM):1sec浸塗，粒徑26微米；10＜60％＜65，Tg=60℃,Tt=100℃，後加熱160℃,30min厚度30±12.5微米，床尺寸30cm×60cm實施例15板未拋光的、經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的鋁板，聚合物聚氯乙烯；聚氯乙烯V12178:Plastomeric Inc,預熱在150℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=150℃,Tm=185℃標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸塗粒徑105微米；80＜60％＜135後加熱250℃,5min厚度50+15微米床尺寸30cm×60cm實施例16與實施例15相同，但板是未經磷酸鹽處理的。實施例17板冷輥軋鋼，它是未拋光的、經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的，聚合物尼龍11，預熱在140℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=140℃,Tm=190℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸塗，粒徑117微米；80＜60％＜150，後加熱200℃,5min，厚度50±10微米，床尺寸30cm×60cm實施例18板二面電鍍的鋼板，它是未拋光的、經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的，聚合物聚乙烯/甲基丙烯酸共聚物，Mw:10400；Nucrel960,DuPot產品，預熱在90℃的電爐中，Tg=20℃,Tt=90℃,Tm=100℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec和更長時間的浸塗，粒徑21微米；10＜80％＜40，後加熱200℃,5min，厚度25±1.25微米，床尺寸30cm×60cm實施例19～24板冷輥壓鋼，它是經磷酸鹽處理的並用石腦油衝洗的，聚合物聚乙烯/甲基丙烯酸共聚物，Mw:73300；Nucrel599,DuPot產品，預熱在電爐中，Tg=20℃,Tt=80℃,Tm=100℃，標準流化床；0.55m3/min(20 SCFM)粒徑127微米；35＜80％＜275，後加熱200℃,5min，床尺寸30cm×60cm實施例號 預熱溫度 浸塗時間 塗層厚度(微米)1980℃ 1sec 20±52090℃ 1sec 21±1.253sec 30±2.521115℃ 1sec 75±103sec 138±12.522140℃1sec75±12.53sec188±255sec203±37.523165℃1sec83+205sec325±62.524190℃1sec100±505sec375+10015sec 450±125注對長的浸漬時間來說，加熱基本上不會增加塗層的厚度。實施例25板冷輥壓鋼，它是未經拋光的並用石腦油衝洗的，聚合物聚丙烯200S W2752Z；Micro Powder,Inc,預熱在150℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=150℃,Tm=165℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM)；1sec浸塗，粒徑47微米；20＜80％＜80，後加熱200℃,3min,厚度50±0.5微米，床尺寸30cm×60cm實施例26按照實施例18的程序，除了板經磷酸鹽處理的冷輥軋鋼，預熱在90℃的電爐中，粒徑135微米；30＜80％＜270微米，厚度75±37微米外。實施例27按照實施例26的程序，除了預熱在200℃的電爐中，和厚度137±30微米外。實施例28使用實施例19中的程序，除了按照以下的條件外沒有氣相法二氧化矽，聚合物聚乙烯/甲基丙烯酸共聚物，Mw為115000；(Surlyn；E.I..du Pontde Nemours and Comapahy)(球形顆粒)，粒徑70微米；25＜80％＜110微米，後加熱180℃，5分鐘，浸塗時間1sec浸塗，厚度20±2微米外。實施例29按照實施例28的程序，除了浸塗時間15sec浸塗，厚度60±5微米外。實施例30按照實施例28的程序，除了在板上接裝振動器，浸塗時間15sec浸塗，和厚度20±2微米外。實施例31按照實施例28的程序，除了聚合物如實施例1，接裝振動器，浸塗時間15sec，和厚度200±30微米外。實施例32按照實施例31的程序，除了添加0.2％的氣相法二氧化矽，和厚度25±2微米外。實施例33按照實施例19的程序，除了底材為用碳纖維(60％)增強的對苯二甲酸乙二醇酯，尺寸為10.2cm×30.5cm×1.5mm，塗層厚度70±25微米外。實施例34按照實施例19的程序，除了底材為聚均苯四醯亞胺，尺寸為10.2cm×30.5cm×225微米，塗層厚度68±25微米外。
就處於以上提供的說明書中所得塗層的最佳結果來說，至少使用組Ⅰ～Ⅲ中的一種要素。組Ⅱ的振動僅在與組Ⅰ和Ⅲ中的一種或二種要素相結合時才是有效的。最優選的方法是使用振動的底材(組Ⅱ)與球形顆粒(組Ⅲ)。
表氣相法二氧化矽振動件球形顆粒Ⅰ Ⅱ Ⅲ有無無無無有無有有**有有無有無有有有有**=優選**=最優選
權利要求
1．一種用聚合物塗飾底材的改進方法，包括將已加熱的底材浸漬在聚合物顆粒的流化床中、用聚合物塗飾底材和從流化床中取出已塗飾的底材，其中的改進處包括ⅰ)將底材加熱至足以粘住與其相接觸的聚合物顆粒的溫度；ⅱ)在流化床中將顆粒保持在低於其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)可任選地加熱已塗飾的底材以使塗料流平並且如果聚合物是熱固性的則使它固化；和ⅴ)通過加熱底材以致使塗層溫度處在粘性溫度梯度範圍內但低於Tm並且保持顆粒尺寸以致使至少80重量％的顆粒處於10～80微米之間，控制單位時間的塗層厚度以獲得高達150微米的薄塗層。
2．一種用聚合物塗飾底材的改進方法，包括將已加熱的底材浸漬到聚合物顆粒的流化床中、用聚合物塗飾底材和從流化床中取出已塗飾的底材的其中的改進處包括ⅰ)將底材加熱至足以粘住與其相接觸的聚合物顆粒的溫度；ⅱ)在流化床中將顆粒保持在低於其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)也可以加熱已塗飾的底材以使塗料流平並且如果聚合物是熱固性的則使它固化；和ⅴ)以下列方式控制單位時間的塗層厚度(a)為了獲得高達約150微米的薄塗層，以使塗料溫度處在粘性溫度梯度範圍內但低於Tm這樣的方式加熱底材並且保持粒徑以致使至少80％重量的顆粒之粒徑在10～80微米之間；(b)為了獲得較厚的塗層，將底材加熱到高於粘性溫度梯度，和/或使用大於剛剛所述粒徑的顆粒。
3．根據權利要求1的方法，其中聚合物為至少一種的選自由聚烯烴聚合物和共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯、和聚氯乙烯組成的組中的熱塑性聚合物。
4．根據權利要求1的方法，其中聚合物為至少一種的選自由含酸的聚酯/環氧、羥基丙烯酸酯/封閉型異氰酸酯或三聚氰胺-甲醛和含環氧的丙烯酸酯/酸組成的組中的熱固性聚合物。
5．根據權利要求1的方法，其中聚合物是結晶的。
6．根據權利要求1的方法，其中聚合物是無定形的。
7．一種塗飾具有也可以是曲形和凹槽的車輛車身或其組件的方法，包括ⅰ)通過將已加熱的底材浸入到顆粒的流化床中並將顆粒基本均勻地粘附到底材的所有表面而形成具有平均厚度不超過約150微米的塗層而將塗料施加到底材；和ⅱ)可任選地將含顏料的底塗料或單一塗料施加到已在步驟ⅰ)中被塗飾的底材上；和ⅲ)可任選地將不含顏料的面塗料施加到已在步驟ⅰ)和ⅱ)中被塗飾的底材上。
8．根據權利要求7的方法，包括至少一個的以下步驟ⅰ)將塗料施加到已用底塗料塗布的底材，ⅱ)將面塗料施加到二次塗布的底材，和(ⅲ)使用選自半結晶的熱塑性聚合物、半結晶的熱固性聚合物、無定形的熱塑性聚合物、和無定形的熱固性聚合物中的聚合物顆粒。
9．根據權利要求1的方法，使用一種或幾種帶塗層聚合物的球形顆粒；在步驟(ⅲ)中振動底材；和使用氣相法二氧化矽作為流化床的組成部分。
10．根據權利要求9的方法，使用球形顆粒並振動底材。
全文摘要
將已經加熱的底材浸漬到含有聚合物顆粒的流化床中以塗飾底材。隨後通過在高於聚合物的熔點下加熱已塗飾的底材能使塗料基本上流平(和固化,如果聚合物是熱固性的話)。該方法可被用來對底材提供想望的性質諸如耐腐蝕性與美學特性,和施加非常薄的塗層。
文檔編號B05D3/02GK1215356SQ97193681
公開日1999年4月28日 申請日期1997年4月8日 優先權日1996年4月8日
發明者B·V·格雷戈羅維赫, G·K·克多基安 申請人:納幕爾杜邦公司