汽車流延漆膜中的金屬形態控制的製作方法

2023-06-27 07:33:21 1

專利名稱：汽車流延漆膜中的金屬形態控制的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及乾漆轉移技術，更準確地涉及一種製備乾漆轉移膜的方法，按此方法，含有無序取向的金屬片狀粉末的加了顏料的漆塗層與汽車的傳統的金屬噴塗面漆的外觀極為相似。
汽車的設計及製造在選材及用於製造車體的方法選擇方面存在一些獨特的難題。在選擇車體及其部件的建造材料方面近來的趨向包括用塑料作多種部件，而主體板仍主要用金屬板製造。在與不同部件的面漆配套方面，綜合地利用材料來構成汽車的不同部件有獨特的難題。金屬面漆的調色一直是主要問題。
比如，對於用金屬板製成的汽車車體部件而言。通常塗漆方法包括對車體板噴漆，或有時將車板，或甚至是己部分組裝起來的車體浸塗。無論在何種情況下，隨後都在高溫下烘烤面漆，以使該上了漆的表面徹底硬化。大部分的這類塗漆系統都採用在烘烤步驟中化學交聯的丙烯酸或聚氨酯瓷漆，以便形成堅固的有光澤的，耐用的漆塗層。
在開發這類靠烘烤上漆的方法時，已確定通過改變用於金屬面漆中的金屬片狀粉末的排列方向可產生各種視覺效果。有時該金屬薄片被排列得與該漆層的外表面大致平行。這些金屬面漆已知具有高度的「隨角異色」現象並產生亮光，經常是合乎要求的視覺效果。在另外的時候，為達到不同的，更為明顯的金屬外觀，則追求該金屬薄片的無序排列。在烘烤過的和交聯的丙烯酸或尿烷瓷面漆中的該金屬薄片的無序取向已用傳統的噴漆法實現。有時如Backhouse在U.S.No4,403,003中所公開的那樣，通過往漆中加微球而增強了該薄片的無序取向。
近年來採用更多的塑料汽車車體部件的趨勢已導致開發新的塗漆技術。開始時要克服的問題是，塑料車體板和部件不能承受在傳統的金屬板塗漆技術中用於所溶劑揮發和固化的高溫條件。
為克服這一難題，開發了製造可熱成型漆膜的方法。按照此方法，使含聚合材料的漆塗料在柔性的耐熱的臨時流延板上以薄膜的形式流延。然後通過使此板經過烘爐而乾躁，接著從該流延板上取下此漆的塗層，再將其移到可熱成形的基板上。在該可熱成形板上的塗層保留了汽車外部應用所需的耐久性、光澤和其它的很多外觀性能。然後此可熱成形的上了漆的板熱成形為複雜的三維形狀的塑料汽車零件或板，而對該面漆的外觀性能無不利影響。而後該熱成形的板可在注塑模中模塑到塑料基體板或零件上。這被稱作「嵌模」法。可供選擇的是，可以用「模內」法在該模內模塑材料本身而使該可熱成形的板材成形。
這類方法在獲得具高光澤度、高映象清晰性，優越的耐久性和其它的所需性能的塗層方面一直是成功的。一般情況下，該塗層包含透明塗層和單獨的加顏料的彩色塗層。該加顏料的彩色塗層還可包括反射性的薄片粉末，以便使此漆有合乎要求的金屬外觀。透明塗層和彩色塗層可作為被乾燥和彼此粘接的分開的薄膜塗層形成。雖然可視具體情況而定採用透明塗層，但因它使該面漆膜有較高的光澤及較好的耐久性及耐氣候性，所以通常是需要的。該多層的漆塗層可這樣構成按順序在臨時流延板上先塗透明塗層，再塗彩色塗層。按這種順序塗該漆塗層是因為一旦從該流延板上取下並施於基體後，該光滑的流延板表面將最終使該漆膜的最外表面具有高度的光澤。
按在公開於授予Ellison等人的U.S.4,931,324中的一種方法，透明塗層被逆向輥塗，而含有薄片粉末的加顏料的彩色塗層是用常規的噴漆法塗覆的。此公開的噴漆技術和彩色塗層中所用的聚合材料產生反射性薄片的大致平行的取向。授予Short的U.S.專利No.4,769,100公開了另一種方法，該法涉及到用收縮外包裝法覆於外形的基體上的裝飾板，其中金屬的汽車漆膜是用噴漆法加在可伸展的載體上的。這些薄片被認為是基本上平行並在真空成形之後基本上保持平行，從而與基體表面是相一致(平行)的。
採用漆轉移膜向模塑的塑料板和部件施加汽車漆的方法一直在成功地用由含氟聚合物和丙烯酸樹脂的合金化聚合物製成的熱塑性漆膜進行。這類方法包括第一步驟，其中的透明塗層是通過製備含氟的聚合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、丙烯酸樹脂如聚甲基丙烯酸甲酯和溶劑的溶液而製成的。可供選擇的是，此PVDF可作為分散體存在於丙烯酸樹脂和該溶劑的溶液中。將此聚合物材料塗在流延板上，再使其經烘爐乾燥。然後在整個透明塗層上塗彩色塗層。此彩色塗層基本上含與該透明塗層相同的聚合物材料，但除此之外它還含顏料，而且還可加反射性的薄片以獲得金屬面漆。該彩色塗層隨後被乾燥，而任選尺寸的塗層和/或基板可用前途方法施於此彩色塗層上。
重要的是認識到這些熱塑性的漆料膜，雖經加熱處理而乾燥硬化，但仍與被施用於藉助標準片材金屬噴漆技術預成型部件的堅固的，經烘烤的丙烯酸和尿烷瓷漆有很大的不同。由於熱塑性漆膜不交聯，所以它們不象熱固性膜那樣地硬而脆，但卻能在熱成形過程中延伸，而不開裂，變模糊(發花)，否則形成不可接受的面漆。
在製造優選為幹轉移膜的，用於覆蓋塑料汽車部件的可熱成形的漆膜時，傳統的以溶劑為基的液體塗層的流延，如用輥塗法塗的塗層傾向於產生反射性薄片的平行取向。這類塗覆技術無法實現反射性薄片的較為無序的取向，而這種取向是已成為優選的金屬形態的，而且該技術的特徵在於噴塗了用於現有技術中的堅固耐久的熱固性塗層。在載體板上噴塗可熱成形的漆膜被認為產生如公開於Ellison等人的US專利No.4,931,324和Short的US專利No.4,769,100的薄片的大致平行取向。授予Reafler的U.S.No.5,132,148也公開了製造用於外汽車車體板的裝飾轉移膜的方法。按此法，將含分散的反射性薄片，溶劑基聚合彩色塗層擠壓在可延展的載體板上。這種方法被認為將此薄片按大致平行的取向排列，從而產生高度的「隨角異色」。
在生產裝飾性能轉移膜方面，噴塗不是合乎要求的方法，因為它要求低的粘度和含高百分比溶劑的低固體塗層。要求精細而昂貴的環境控制，以便減少塗覆處理時的溶劑散發。在獲得金屬漆膜中的反射性薄片的無序取向以產生合乎要求的金屬外觀效果方面，輥塗法一直是不成功的。擠壓含顏料的塗層是一種難以實施的方法，其中需要在面漆中形成均勻的色彩。
因此，需求一種製造乾漆轉移膜的方法，在該膜中加了顏料的金屬汽車漆塗層達到了反射性薄片的充分的無序取向，從而與常規的噴塗的金屬塗層的金屬外形態十分相近。對於避免噴塗和擠壓加顏料的含薄片的膜時產生的缺點，這種用輥塗技術的方法是合乎要求的。
簡言之，本發明克服了現有技術的缺點現有技術不能用輥塗法有效地產生比得上傳統噴塗面漆中的反射性薄片的無序取向的漆膜。按照本發明的一個實施方案，通過向漆的載體中加反射性薄片和顏料，達到了反射性薄片在加顏料的汽車塗層中的無序取向，在該載體中，含氟的聚合物在溶劑或溶劑混合物與丙烯酸樹脂的溶液中形成分散體。這樣形成的塗料可被輥塗在載體板上，而後經熔化和因溶劑的蒸發而乾燥，結果形成了金屬漆膜，其中該分散態的含氟聚合物阻礙了薄片的平行取向。這樣產生的漆膜，沒有光霧度，而其反射性薄片的無序取向與經過噴塗、烘烤和交聯的丙烯酸瓷漆或尿烷面漆中的反射性薄片的無序取向及金屬外觀十分相近。薄片取向方面的相似性可通過如下所述的比較該漆膜和要對比的膜的「閃色指數」和/或「光譜曲線」而定量。
金屬漆塗層的性能一直是按面漆塗層中的反射性薄片的取向的變化而定的。已開發了一些試驗來測量這類金屬塗層的物理性能和特性，而且該試驗對於在確定兩種不同的塗層彼此是否相近方面是極為有用的。通常這些試驗測量先前被稱為「隨角異色」的性能，它們測量金屬塗層依據觀察上漆表面角度的改變顏色和/或亮度和暗度的能力。
這類測試方法的一種確定漆塗層的閃色指數。按照此試驗，用多角度分光光度儀，如X-RiteModel MA68多角度分光光度儀來測量不同視角下的光源燈的反射量。光源燈的方向是這樣的使反射角度為45°，然後以與反射線所成不同角度自動測量該反射性的百分數。通常以與反射角線成15°、25°、45°、75°、100°的角度取測量值。這類測試方法通常表示由於以不同的角度觀察金屬面漆時發生的亮度和暗度變化的程度。這種測量對於比較兩種不同的漆塗層以確定它們的反射性薄片是否類似地取向，從而具有類似的金屬外觀是有用的。
第二項試驗測定給定的漆的顏色的「光譜曲線」。按照此測試，對於特定的視角，測量自該塗層反射的各種波長的光的百分比反射量。對於依據該反射性薄片的取向比較兩種漆塗層的顏色的相近性，這也是有效的方法。
再看本發明的方法，該含氟的聚合物最好是低分子量的聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物。優選的丙烯酸樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)或此二者的混合物。PVDF共聚物的平均粒徑小於約35μ(微米)。較大的粒徑在加熱熔化此漆塗層時傾向於引起光霧度。PVDF的共聚物比均聚物好，因為它們無需侵蝕性的溶劑就產生具有良好流動特性的分散體。不希望有侵蝕性的溶劑，因為它們侵蝕透明塗層，從而在面漆中產生裂紋，最值得注意的是，降低了映象清晰性。
按本發明製成的漆膜可用已知的熱成形技術熱成形為各種形狀。該熱成形產物的面漆顯示出與傳統的堅固的、耐久的、經烘烤噴塗的金屬汽車漆膜十分相近。在熱成形步驟中，該反射性薄片的無序取向的損失，如果有，也是很小的。閃色指數和光譜曲線測量和對比顯示出在寬視角範圍內金屬外觀方面是非常精確地相近的。
本發明的目的將通過參閱下面的詳細敘述和附圖而被它充分地理解。


圖1a是說明現有技術輥塗加顏料金屬汽車漆膜的剖面示意圖；圖1b是說明現有技術採用噴塗技術施於板狀金屬上堅固的，經烘烤而耐久的金屬汽車漆塗層的剖面示意圖；圖2是說明本發明的經現有技術輥塗的加顏料金屬汽車漆膜的剖面示意圖；圖3是按本發明，優選地用於將彩色塗層和透明塗層施於載體板上的輥塗技術的示意圖；
圖4是說明用於測量塗層的閃色指數的測量角的示意圖；圖5是說明通過實施例1中所述的本發明所產生的金屬漆膜的閃色指數及將其閃色指數與常規輥塗金屬漆膜和噴塗金屬面漆的閃色指數比較的曲線，就與後者的比較而言，金屬外觀的相近性是合乎要求的。
圖6是說明通過實施例2中所述的本發明所產生的漆膜的光譜曲線，及其光譜曲線與常規的輥塗金屬漆膜和噴漆金屬面漆的光譜曲線的比較，就與後者的比較而言，金屬成品的相近性是合乎要求的。
圖7和圖8是閃色指數曲線，它們展示了在與金屬漆標準比較時的以溶液為基的漆膜和本發明的分散體為基的漆膜的對比。
參看圖1a，現有技術的輥塗的漆膜包括了含反射性薄片12和均勻分散的顏料的彩色塗層10。覆在此彩色塗層上的外透明膜為該面漆提供了增強了的耐久性、耐氣候性及光澤。整個塗層被粘合在模製的塑料基板16上，它代表其上已粘合了該面漆的汽車零件。在彩色塗層和基體之間常採用可熱成形基板(未示出)。如於該圖所示，反射性片狀粉末12的取向使其大致與該面漆的外表面平行。
相反，按圖1b，堅硬的、耐久的熱固型的現有技術的經烘烤的塗層包括含均勻分散的顏料和反射性薄片20的彩色塗層18。外透明塗層22為該面漆提供了光澤和耐久性。該膜通常通過噴塗技術直接施用在板狀金屬車體零件24上面，該技術使金屬薄片無序地取向而不是平行於該面漆取向。
由於圖1a和圖1b中所述的這兩種漆塗層的金屬薄片的取向區別很大，所以這兩種漆既使所用的顏料和反射性薄片的量相同，但也不具有相同的總體外觀。一般來說，具有平行的薄片取向的圖1a的輥塗的可熱成形的漆塗層，在以接近反射鏡角和以各種反射鏡角觀察時，有光亮的外觀但缺少由於薄片更加無序地取向而產生的圖1b所示堅硬、耐用且經過烘烤的漆塗層的光澤及閃光點。應認識到的是，術語「經烘烤的」被用於本申請中時指的是直接施加於已形成的製品上的然後經烘烤形成堅固的交聯成品漆塗層。相反，可熱成形的和熱塑性的漆塗層指的是在載體板上流延，然後在後面的熱成形時經拉延至合乎要求的三維形狀的漆塗層。
按照本發明，含有類似於標準的噴塗的經烘烤的汽車漆的無序排列的金屬薄片的漆塗層可用輥塗技術產生。因此，可在施於塑料車體零件上的裝飾表面膜中產生這種噴塗的汽車漆塗層的合乎要求的金屬外觀(該塗層因而一直是施加在板狀金屬另件上的)，而又無噴塗的缺點。如圖2所示，可用這類輥塗技術，以在漆塗層中均勻分散的無序排列的反射性薄片28形成金屬汽車漆的彩色塗層26。圖2還展示了外層的透明塗層30和下層的塑料基板32。可用輥塗技術將透明塗層30塗在載體板上，或用擠壓技術形成此透明塗層。
在一個實施方案中，通過用丙烯酸樹脂和熱塑性的含氟聚合物的結合形成此塗層而使反射性薄片達到無序取向，其中該含氟的聚合物作為分散體而不是溶液存在於丙烯酸樹脂中。該含氟的聚合材料和丙烯酸樹脂的合金化聚合物具有熱塑性的性能，因而可熱成形為合乎要求的三維形狀。
作為一種選擇，可用聚氯乙烯分散體樹脂替代該含氟聚合物。
該漆塗層的配製是通過將丙烯酸樹酯與適宜的有機溶劑混合，再通過加熱使丙烯酸樹脂在熔劑中溶解而製成的。然後在加含氟聚合物組份之前使該混合物充分冷卻，從而使此含氟聚合物不溶解，但作為分散體保留在以丙烯酸溶劑為主要組分的混合物中。然後可向此混合物加適量的顏料，從而達到合乎要求的均勻分散的顏色。薄片也均勻地分散在該彩色塗層配方中。通過將該含氟的聚合物組分作為分散體保持在丙烯酸樹脂溶液中，該所得膜中的反射性薄片因該含氟聚合物組分顆粒的分散形式而變為取向無序。該含氟聚合物組份將薄片分開，從而抑制了作為現有技術中以溶液為基的配方中薄片特徵的平行取向。
可用傳統的流延技術如輥塗技術將此所得的分散體塗在載體板上。一般優選逆輥塗覆技術。用圖3所示的逆輥塗覆法將透明塗層和彩色塗層塗在載體板上，不過也可用照像凹版印刷術，或其它的涉及液體或溶劑塗覆的常規塗覆技術塗此透明塗層和彩色塗層。按此常規塗覆技術，以液態形式將此漆塗料散布在載體上，而所得的漆塗層則可以分子未取向為特徵。參看圖3中的逆輥塗覆方法，在具有漆料入口32和漆料出口34的塗料容器30中裝有彩色塗料，入口32處在該容器的主要部分中，而出口34位於擋堰36的對側。塗覆輥38轉動，從而從該容器中粘起漆料，再將其塗在在導輥42上經過，然後在塗覆輥和橡膠背輥44間通過的載體膜40上。如前所述，首先塗透明塗層，再使之乾燥，接著使彩色塗層在此塗覆了透明層的載體板上流延。圖3表示了透明塗層或含薄片的彩色層在聚酯載體板上的塗覆。鄰近塗覆輥的計量輥46以與此塗覆輥相同的方向轉動。刮刀48刮過計量輥的表面，以便適當地控制塗覆輥上的塗料厚度。計量輥和塗覆輥之間的可調間隙控制塗覆輥表面上的塗料厚度。當聚酯載體膜與逆轉的塗覆輥接觸時，該輥所粘起的塗料就塗在該膜上。在該膜上所施加的塗料以50表示。然後經塗覆的膜經過乾燥烘爐。所得的漆膜可以傳統的熱成形技術塗覆汽車部件。重要的是應該注意到，即使在熱成形後，該膜仍保持漆膜中的無序取向的反射性薄片。
含氟的聚合物組份最好是熱塑性的含氟聚合物，如聚偏二氟乙烯。共聚物尤為優於均聚物，因為前者導致所得漆膜的霧度較低。1，1-二氟乙烯和四氟乙烯的共聚物和1，1-二氟乙烯與六氟丙烯的共聚物一直表現為工作良好。優選的PVDF共聚物為中～低分子量共聚物，其特徵是熔體粘度低於約20000釐泊。
在產生無序的薄片取向方面，該分散的含氟共聚物的粒徑也是一個重要因素。大於35μ的最大粒徑在乾燥步驟中當膜熔化時傾向於引起清晰度損失並且在所得漆膜中產生霧度。還發現，若此平均顆粒底過小，則該反射性顆粒的取向的無序程度大為降低。在一實施方案中，粒徑分布如下。基本上沒有大於35μ，更好是約25μ的顆粒。由於基本上所有的顆粒都落在約1-21μ的範圍內，所以粒徑分布曲線一般都符合標準的鐘形曲線。中等粒徑約為6-7μ，而平均粒徑為約6.5μ。約全部顆粒的10％的尺寸小於3μ，而約全部顆粒的90％的尺寸小於11μ。這確定了中等顆粒尺寸分布範圍為約3-11μ。更好地是，全部顆粒的約75％在約6-10μ的平均粒徑分布的範圍內。雖然此粒徑的分布曲線可稍有變化，但較好地是平均粒徑落在約3-11μ，更好是約6-10μ的範圍內。如果需要，使此含氟的聚合物原料經噴氣研磨，以便將粒徑降到合乎要求的範圍。還應認識到的是通過改變粒徑，可使成品漆膜產生各種不同的視覺外觀。比如，可通過控制該分散的含氟聚合物的粒徑使該反射性薄片的無序取向程度在高度取向，即大致平行取向，至高度無序取向間變化。
本發明中所用的優選的丙烯酸樹脂是諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)樹脂或它們的混合物之類的丙烯酸樹脂，其中還包括異丁烯酸酯共聚物樹脂及少量的其它組份。該丙烯酸樹脂對於增加該體系的清晰度以及使顏料和薄片分散是有用的。
用來形成此分散體的溶劑優選地是非侵蝕性溶劑如乙酸庚酯。但若需此含氟聚合物和丙烯酸樹脂很好地熔合，則可採用更具侵蝕性的溶劑如丁基丙硐(BLO)。一般優選乙酸庚酯和BLO的混合料。但若用均聚物作此含氟聚合物，則需要深度較高更具侵蝕性的溶劑。將侵蝕性溶劑的用量限於最小的理由是防止分散體中的此溶劑侵蝕漆膜的透明塗層。即使此透明塗層可構成上漆基體上的最外層，通常它在彩色層之前在流延膜上流延。若用了過多的侵蝕性的溶性，則彩色塗層會過深地浸入透明塗層，從而引起不合要求的視覺效果。
在本發明的分散體中的含氟聚合物等與丙烯酸樹脂之比，按該PVDF/和PEMA分散體而言，以PVDF/丙烯酸樹脂混合物中的固體總重為基準計優選地在約0.25-4.0份PVDF比1份丙烯酸樹脂之間。最好是PVDF與丙烯酸樹脂之比為約50-70％PVDF比約30-50％丙烯酸樹脂(重量百分比)。較高用量的PVDF通常導致降低所得的漆膜的清晰度。
對該分散體中所用的反射性薄片和顏料的要求是它們可與用於該分散體中的具體的含氟聚合物和丙烯酸樹酯相容。含有處在烴類溶劑中的鋁薄片的金屬糊料一般作為反射性薄片的來源使用。但，也可採用雲母薄片。汽車外部顏料一般被提供於丙烯酸樹脂和溶劑的載體中。重要的是，顏料載體中的丙烯酸樹脂可與該漆塗層分散體中的樹脂混合料相容。一般使約88-90份(重量)的分散體載體(聚合物混合料和溶劑)與約10-12份(重量)的金屬糊料和顏料(其中包括載體)相混，以產生此分散體。
一般透明塗層的幹膜厚度為約1.0-2.0密耳，而彩色塗層的幹膜厚度為約0.7-1.4密耳。
其它的添加劑，如流動性改善劑和紫外線吸收劑也可加於此分散體中，以得到具有合乎要求性能的成品漆膜。
在完成使透明塗層和金屬彩色塗層在載體板上流延的步驟之後，從此載體板上取下此複合的漆塗層，再疊合轉移至半剛性的可熱成形的聚合物背板上。優選的背板是用ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)或諸如聚丙烯或聚乙烯之類的聚烯烴製成的。雖然背板的厚度可為10-40密耳，但優選的背板厚為約20密耳。然後將此背板熱成形成合乎要求的三維形狀，接著在注塑模中將該基板模塑到此熱成形板上。這種作為嵌模法的已知方法和疊層轉移及熱成形步驟一起在本申請人的國際申請PCT/US88/00991國被更詳細地描述過，其內容作為參照已引入本文中。
可供選擇的是，該轉移-疊層的可熱成形的板可以直接置於嵌模中，而無需在模外將其熱成形。此時板厚約6密耳。然後在加熱和加壓的條件下，通過用所謂的「模內」法模塑原料而將此板形成與注塑模輪廓相符的形狀。在上述任何方法中被用作基體材料的聚合物材料是可與背板的聚合物材料相容的，並有包括ABS、聚烯烴、聚碳酸酯和類似於汽車用途的模塑聚合物材料。
按本發明製成的裝飾轉移膜可生產同樣滿足耐久性和耐氣候方面的其它外汽車規格的高光澤映象清晰性的面漆。在熱成形之前此轉移板的映象清晰性大於60，而且經過熱成形及模塑步驟後，仍保持這一水平。如上所述，由薄片無序取向產生的金屬顏色的相似程度在熱成形和模型步驟後也基本保持。
現將通過以下實施例更完整地說明本發明。實施例1按符合1994 General Motors Truck Color GrayMetalic(WAEM-8798)的標準面漆的目標生產本發明的金屬漆塗層。首先將26.42份(重量)的溶劑與11.32份(重量)的丁基丙酮(BLO)混合製成顏色載體，該溶劑為Exxon Chemicals生產的Exxate700，它含有酯類混合料中的乙酸庚酯(heptoacetate)。向此混合物中加0.11份(重量)的添加劑Solsperse1700以改善此混合物的流動性，再加0.71份(重量)的紫外線吸收劑，Tinuvin234。然後在混合上述混合物的同時再加18.87份(重量)的丙烯酸樹酯聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)。此實施例中所用的PEMA是Dupont生產的Elvacite2043。將所得的混合物混合和加熱，直至PEMA完全溶解為止。若需要，使此混合物冷至85°F以下。
在持續混合此PEMA溶液時，僅在其冷至85°F以下後加28.31份(重量)的PVDF。按此實施例，用Elf Atochem生產的Kynar2821作此PVDF。將此PVDF噴氣研磨，結果產生與前述相近的粒徑分布。在高速混合此混合物時，同時刮容器的側面，以使PVDF在PEMA溶液中分散。混合期間，溫度不得高於100°F。
在將PVDF分散於PEMA溶液中的同時，將7份(重量)的Exxate700溶劑混合物預混到3份(重量)的BLO中。添加部分這種溶劑預混物，以便在被分散的PVDF的粒徑減小後稀釋此分散體。用此預混的溶劑稀釋此分散體，直至粘度減至2000±200釐泊為止。需要總量為14.25份(重量)的此預混溶劑，然後將所得的分散體用作本發明的漆塗層的分散體載體。
然後用常規方法製備標準溶液載體。製備35.14份(重量)的甲基丙基酮和34.83份(重量)環己酮的溶劑混合物，然後在緩慢地攪動下添加22.52份(重量)PVDF(kynar7201)與7.51份(重量)PMMA(Elvacite2008)。當該混合物粘度上升時提高混合速度，然後持續混合直至此樹脂全部溶解為止，同時要小心勿將任何空氣泡帶入此溶液中。
通過在攪拌下將下列混合物加於90.92份的此分散體載體中來製備顏料分散體0.68份酞藍分散體(Gebraltar ChemicalWorks(460-37450))、0.2份咔唑紫分散體(Gibraltar 460-37450)、600份噴射炭黑分散體(Gibraltar460-39350)和1.00份鋁糊(Silbeline Mfg，T amaqua，FL(2571AR))。將此分散體混合20分鐘，以使各成份完全混合。
就此溶液載體而言，將82.92份的載體與甲基丙基酮、4份環己酮、和同樣百分比的彩色分散體及鋁混合。額外添加溶劑至達到1000cups的塗覆粘度為止。
用逆輥技術將此分散體塗料和溶液漆塗料各塗於載體板上，乾燥後再將其從載體板上取下。然後將此分散體塗的漆膜和溶液塗的漆膜與用噴塗技術得到的同樣金屬顏色的堅硬，耐久的經烘烤的交聯的尿烷瓷漆膜相比較。雖然此分散體塗的漆膜和溶液塗的漆膜有與該漆試樣相近的顏色，但在總的金屬外觀方面，該分散體塗的漆膜的相近程度要好得多，這在考慮到隨角異色現象時尤為如此。
為將上述結果定量，用多角度分光光度儀比較這三種試樣。這種分光光度儀的用法在圖4中有示意性的說明。燈的方向要照到漆試樣20上，然後以與45°的反射角成15°、25°、45°、75°和110°角度測量反射值。所得的曲線確定了上述各漆膜的「閃色指數」。
根據圖5中所示的測試結果，本發明所生產的分散體塗敷膜與標準的噴塗經烘烤的尿烷瓷漆試樣極完美地相符。相反，用現有技術的輥塗法製成的溶液塗敷膜則不十分相近。在高和低角度時過多地反射光源光，但在中間角度下，對光源光的反射過小。
實施例2按照此實施例，製備本發明的分散體漆塗層，以便使其接近於1995Ford Portofino(KXQeWHA，M-6623)金屬漆。通過將90.42份(重量)於實施例1中製成的分散體載體與5.23份(重量)352目級的鋁糊及2.20份(重量)400目級的鋁糊混合製成分散體漆塗料。此352目級的鋁糊是由Tamaqua Pennsylvania的SilberlineManufacturingCo，Inc製造的，以Sparkle Silver3141-ST為人所知，其平均粒徑為32.8μ。此400目級的鋁糊也是由Silbeline生產並以Sparkle Silver5271-AR出售的糊，其平均粒徑為17.8μ。向此混合物中加0.23份(重量)的咔唑紫顏料，0.23份(重量)的噴射炭黑顏料及1.70份(重量)的陰丹酮藍顏料。它們均由South Holland，lllinois的GibraltarChemical Works，Lnc出售。
通過用標準的溶液載體代替該分散體載體，再用同樣的顏料製備溶液漆塗料，以便達到最接近的調色。
用逆向輥將此兩種漆塗在載體板上然後使塗層乾燥而使它們形成兩種漆膜。然後將所得的膜與同樣金屬顏色的噴塗烘烤的尿烷瓷漆試樣對比。雖然三者的顏色特徵很相近，但分散體塗的膜總的來說與標準噴塗的尿烷瓷試樣的隨角異色特徵更為相近。這是通過描繪三試樣中每一個的光譜曲線而定量的。按此測試方法，如圖6所示，以400-700毫微米(nm)間的波長測量反射性的百分比。所有的測量值是以約60°的反射角得到的。如圖6所示，分散體塗膜與標準漆試樣幾乎完全相同。相反，溶液塗的漆膜在遍及所有波長上始終有較高的反射性，這表明與標準漆試樣相比，金屬薄片有高得多的平行取向。
圖7和圖8展示了溶液基和分散體基漆膜在與金屬漆標準的相符方面的對比情況。
權利要求
1.控制含反射性薄片的金屬汽車漆膜的金屬形態，以使該反射性薄片無序取向的方法，此方法包括在載體上以薄膜的形式流延一層熱塑性和可熱成形的含顏料的金屬汽車漆塗料；該流延的漆塗料含有分散於丙烯酸樹脂的溶劑基溶液中的含氟聚合物材料的分散體，該分散的含氟聚合物材料的粒徑小於約35微米，而且均勻地分散在此丙烯酸樹脂溶液中，該流延的漆塗料還含有提供顏色的，均勻分布在該漆塗層中的顏料，及賦予此成品漆膜以金屬外觀的，均勻地分散於此漆塗層中的反射性薄片；使此流延膜乾燥以使此膜熔化，藉以形成無光霧度的成品金屬汽車漆膜，該分散的含氟聚合物材料的粒徑導致霧度消失，而它在該丙烯酸樹脂溶液中的存在使該金屬顆粒排列無序，從而抑制它們的平行取向，以使成品漆中的薄片的取向使該反射性薄片取向無序地分布。
2.權利要求1的方法，其中含氟聚合物材料包括聚偏二氟乙烯(PVDF)或PVDF共聚物。
3.權利要求1的方法，其中用輥塗將此漆塗料流延在載體上。
4.控制流延的汽車漆膜的金屬形態，以便類似於噴塗金屬漆膜的形態的方法，該方法包括將含顏料和反射性薄片的熱塑性汽車漆塗料流延在承載表面上，該漆塗料含有以分散體形式分散於溶劑基丙烯酸樹脂溶液中的聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物，從而形成分散體，其中該分散形式的PVDF共聚物的最大粒徑小於約35微米，該分散體分別含以該分散體中所含的PVDF共聚物/丙烯酸樹脂固體總重為基準計約20％-80％的PVDF共聚物和約80％-約20％的丙烯酸樹脂；該漆層還含提供色彩的，均勻分散於此PVDF共聚物/丙烯酸樹脂分散體中的顏料，及賦予此成品漆膜以金屬外觀的，均勻分散於所述分散體中的反射性薄片；乾燥該承載表面上的此漆塗層以使之熔化，並藉以形成成品金屬汽車漆膜；用塗覆法使此漆層流延，其中此丙烯酸樹脂溶液中的此PVDF共聚物顆粒的分散形式使此反射性薄片取向無序，從而抑制了它們的平行取向，以使該成品漆膜中的薄片排列取向類似於同顏色的噴塗金屬汽車漆塗層中的無序分布，在以不同視角觀察時該成品漆膜的閃色指數與金屬汽車漆的同顏色的熔化噴塗的塗層的閃色指數極為相近。
5.權利要求4的方法，其中包括將此漆塗層熱成形為三維形狀，其中該熱成形的漆塗層基本上無霧度，同時保持與噴塗金屬面漆的相似性。
6.權利要求4的方法，其中包括使透明塗料在承載板上流延，使該透明塗料乾燥，然後使該含顏料的金屬分散體在此乾燥了的透明塗層上流延而形成金屬閃光底塗層罩清漆的複合漆塗層，該金屬閃光漆塗層/透明塗層複合層的映象清晰性(DOI)大於約60。
7.權利要求6的方法，其中包括將此金屬閃光底塗層罩清漆複合漆熱成形，其中在熱成形過程中該熱成形的複合層經過拉延，同時保持大於60的DOI，並且與噴塗的金屬汽車面漆的相似性。
8.權利要求4的方法，其中該PVDF共聚物的熔體粘度在230℃時小於約20000釐泊。
9.權利要求8的方法，其中所述熔體粘度在17000-20000釐泊的範圍內。
10.權利要求4的方法，其中該金屬閃光漆的分散態的反射性和該相同的金屬汽車漆的噴塗態的該分散性在以範圍為約15°-約110°的不同視角觀察時前一反射性平均為後一反射性的5％。
11.權利要求4的方法，其中PVDF共聚物與丙烯酸樹酯之比率分別以該分散體中所含的固體總重為基準計為約70％-50％PVDF共聚物和約30％-50％丙烯酸樹酯。
12.權利要求4的方法，其中通過輥塗該漆塗料使其在承載表面上流延。
全文摘要
使熱塑性和可熱成型的含顏料的金屬汽車漆溶劑流延和乾燥以形成用於熱成型過程中的作裝飾膜的成品汽車漆塗層,從而在模製的塑料汽車車體板(16)上形成外漆層。該漆塗層(26)含有均勻地分散於聚合物粘接劑材料中的顏料,所述材料最好是含聚偏二氟乙烯(PVDF)共聚物和丙烯酸樹脂,其中該PVDF共聚物作為在此丙烯酸樹脂中的分散體而被提供的。較好地是該分散體形式的PVDF共聚物的最大粒徑小於約35μ,更好是小於20μ,而平均粒徑範圍為6—10μ。該分散體的比率最好是分別為80—20重量%PVDF共聚物和20—80重量%丙烯酸樹脂。優選低分子量形式的PVDF共聚物,且以230℃時具有17000—20000釐泊的熔體粘度為特徵。反射性薄片(28)均勻地分散在該聚合物分散體材料中,而PVDF共聚物的分散體形態抑制了該反射性薄片的平行取向,從而產生了使金屬形態類似於標準噴塗金屬塗層的較無序的取向。
文檔編號B05D7/24GK1190912SQ96195579
公開日1998年8月19日 申請日期1996年6月5日 優先權日1995年6月7日
發明者M·D·弗林, K·L·特魯格 申請人:艾弗裡.丹尼森公司