專利名稱：聚合物材料的流涂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于流涂聚合物材料的方法和裝置。除視覺外觀外，涂料和漆料對(duì)聚合物材料的表面質(zhì)量和穩(wěn)定性有重要影響。這不僅涉及視覺印象如聚合物材料的顏色或光澤，也涉及它的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。如果漆料在待涂工件上粘附非常不好，則可以在一個(gè)兩步工藝中施涂持久粘附的漆。在第一步中，施涂底漆，它在聚合物工件和底漆之間產(chǎn)生化學(xué)或物理結(jié)合。在施涂和固化底漆之后可以施涂功能層。功能層和底漆除了著色化合物和顏料之外還可以含有UV阻斷劑、防腐劑以及用于提高耐刮擦性的組分例如納米顆粒。在許多情況下，首先施涂的底漆含有UV阻斷劑和防腐齊 。然后在第二步中，在底漆上施涂硬質(zhì)涂層。在許多情況下，硬質(zhì)涂層含有雜化聚硅氧烷，后者既包含Si-ο基團(tuán)又包含具有有機(jī)殘基-R的Si-R基團(tuán)。這種硬質(zhì)涂層對(duì)機(jī)械應(yīng)力和腐蝕性化學(xué)物質(zhì)或化合物具有高耐受性。所述腐蝕性化學(xué)物質(zhì)或化合物主要包括有機(jī)溶劑，但也包括稀釋的酸和堿。由底漆和面漆組成的漆料的施涂可以通過不同的方法進(jìn)行。常用方法包括刷涂和 輥涂，氣溶膠的噴涂，粉末涂覆，溶液、乳液或懸浮液的浸涂和流涂，以及氣相的CVD (化學(xué)氣相沉積)和PVD (物理氣相沉積)法。這些方法的區(qū)別明顯在于其設(shè)備的復(fù)雜性、成本和尤其是在大批量時(shí)它們的可重復(fù)性。對(duì)大批量的聚合物材料涂漆的常用方法是流涂法。為此，將部件從上邊緣起用液體漆加載。所獲得的涂層可以用一個(gè)或多個(gè)固定安裝的流涂噴嘴或漆簾或者用一個(gè)可移動(dòng)的流涂機(jī)器人臂(Flutroboterarm)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，根據(jù)流涂機(jī)器人臂的位置，流出的漆將整個(gè)部件潤(rùn)濕。流涂法的缺點(diǎn)是漆的施涂點(diǎn)或上流入邊緣和過量漆料的下滴出邊緣的物理成因的層厚梯度。在去往待涂部件的路徑上部分溶劑揮發(fā)。在許多情況下，溶劑濃度的下降導(dǎo)致滴出邊緣區(qū)域漆的粘度增加。該粘度增加同時(shí)降低了滴出速度并同時(shí)引起滴出邊緣區(qū)域?qū)雍裨黾?。此外，在滴出邊緣區(qū)域中漆的預(yù)聚合和部分聚合的部分會(huì)積聚和堵塞。在流入?yún)^(qū)域，經(jīng)常達(dá)不到要求的層厚，而在滴出邊緣，受漆的塑性流動(dòng)殘留影響，會(huì)構(gòu)建過高的層厚。過低的層厚會(huì)造成氣候穩(wěn)定性的損失并因此造成涂覆過的部件快速老化。與之相反，過高的漆的層厚經(jīng)常造成應(yīng)力裂紋的形成。如果在待涂的工件上施涂多個(gè)漆層或功能層，則將增強(qiáng)這一效果。DE19906247A1公開了一種在汽車車身上制備兩層面漆的方法。一層清漆涂覆材料的透明面漆層被施涂在水基的底漆層上。GB1097461A公開了一種對(duì)塑料片或塑料薄膜印刷和染色的方法。可以通過刷涂、噴涂或流涂施加染料并隨后任選地通過干燥固定。GB1201292A公開了一種用于木材、玻璃、塑料和塑料車身部件的丙烯酸系涂料，其可以在低溫下固化。該丙烯酸系涂料可以通過噴涂、浸涂、刷涂或流涂來(lái)施加。GB2123841A公開了一種薄的、耐刮擦的聚氨酯涂料，它可以通過浸涂法和流涂法施加到材料上?？赡艿幕挠绕涫峭该鞯木厶妓狨ズ蜔崴苄跃郯滨テ?。W02008/134768A1公開了一種聚合物材料的流涂方法。這里，涂覆以預(yù)先設(shè)訂的涂覆角度進(jìn)行。
本發(fā)明的目的在于提供用于流涂聚合物材料的方法，該方法能夠在待涂的部件上實(shí)現(xiàn)經(jīng)涂覆的漆層均勻的層厚。尤其是，從上流入邊緣到下滴出邊緣的漆料的層厚梯度應(yīng)該盡可能小。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的目的通過根據(jù)權(quán)利要求I的用于流涂聚合物材料的方法得以實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明的用于流涂的裝置及其應(yīng)用在其他的并列權(quán)利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明的用于流涂聚合物材料的方法包括一個(gè)第一步，其中將至少一個(gè)部件以相對(duì)于地面(Boden)25°-90°的角度放入到支架中。隨后將該部件從上邊緣起用漆涂覆。漆從上邊緣經(jīng)該部件流到滴出邊緣。取決于待涂部件的大小，所述漆由漆簾和/或由多個(gè)并行排列的噴嘴流到該部件上。在另一種可能性中，將所述漆由一個(gè)可移動(dòng)的噴嘴臂施涂到部件上。同時(shí)和/或在漆在部件上流動(dòng)的期間，在部件的上邊緣下部用空氣流加載所述漆。在本發(fā)明范圍內(nèi)，該表述“上邊緣下部”包括部件臨近該邊緣的表面的30%。在上邊緣下部的區(qū)域中用空氣流加載至少部分區(qū)域提高了漆中溶劑的揮發(fā)并提高了漆的粘度。提高的粘度減緩了漆在上邊緣下部區(qū)域的流出并使得在上邊緣下部的漆的層厚與下滴出邊緣處漆的層厚相均衡。在根據(jù)本發(fā)明的用于流涂聚合物材料的方法的一個(gè)替代實(shí)施方案中，在第一步中將至少一個(gè)部件以相對(duì)于地面25°-90°的角度放入到支架中。隨后將該部件在上邊緣處加熱到25-100°C的溫度并在此期間和/或隨后從該上邊緣起用漆涂覆。表述“上邊緣”如上 所述指部件臨近邊緣的表面的30%。該上邊緣的加熱可以用熱空氣流或熱鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行。另外的可能性是借助于輻射熱，例如紅外輻射儀進(jìn)行加熱。如在用空氣流加載中的那樣，對(duì)部件的上邊緣下部的加熱提聞了漆中的溶劑的 車發(fā)并提聞了漆的粘度。提聞的粘度減緩了漆在上邊緣下部區(qū)域的流出并使得上邊緣(流入邊緣)下部的漆的層厚與下滴出邊緣處漆的層厚相均衡。上述的兩種根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方案也可以在自動(dòng)化的過程中重復(fù)。漆涂覆的重復(fù)以及使用氣流的加載或部件的加熱使得可以實(shí)現(xiàn)多層相同和/或不同的漆層的沉積。所述重復(fù)既可以在同一個(gè)裝置上也可以在通過傳送帶相互連接的不同的根據(jù)本發(fā)明的裝置上實(shí)施。將該部件優(yōu)選以相對(duì)于地面35-70°，特別優(yōu)選40-60°的角度放入到支架中。所述支架優(yōu)選包含金屬和/或合金，特別優(yōu)選鐵、鋁、鉻、釩、鎳、鑰、錳或聚合物如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺和/或它們的混合物或共聚物。所述空氣流優(yōu)選具有l(wèi)m/s-5m/s,更優(yōu)選2m/s_4m/s的速度。所述空氣流優(yōu)選具有30_150°C，更優(yōu)選40-80°C的溫度。此外，本發(fā)明包括用于流涂聚合物材料的裝置。所述裝置包括至少一個(gè)以相對(duì)于地面25°-90°的角度放入到支架中的部件。所述部件包含至少一種聚合物材料,此外所述部件也可以包含金屬和/或玻璃。所述聚合物材料優(yōu)選含有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和/或它們的混合物或共聚物，特別優(yōu)選聚碳酸酯和聚碳酸酯共混物如聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯；聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯；聚碳酸酯/聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯。所述部件優(yōu)選具有大于250cm2，特別優(yōu)選大于500cm2的表面。在該部件上方安放有噴嘴,優(yōu)選可移動(dòng)的機(jī)器人臂，用于將漆施涂到部件上。所述噴嘴或可移動(dòng)機(jī)器人臂能夠?qū)⑵崾┘拥较鄬?duì)于地面來(lái)說(shuō)的上邊緣和該部件臨近該邊緣的表面的30%上。將空氣噴嘴和/或熱源對(duì)準(zhǔn)部件的上邊緣。根據(jù)部件的大小和寬度，也可以并排安放多個(gè)空氣噴嘴和/或熱源。支架優(yōu)選安裝在傳送帶、地面輸送機(jī)或懸掛輸送機(jī)上。傳送帶優(yōu)選位于漆裝生產(chǎn)線內(nèi)并因此能夠?qū)崿F(xiàn)大批量部件的流涂和多個(gè)涂裝步驟?？諝鈬娮旎蚩諝鈬姌寖?yōu)選以距部件lOOmm-lOOOmm，優(yōu)選150mm-400mm的距離，以
暫時(shí)靜止(停放)的狀態(tài)安放。在部件前面優(yōu)選安放1-10個(gè)空氣噴嘴，特別優(yōu)選2-5個(gè)空氣噴嘴。所述漆優(yōu)選包含面漆和/或底漆，特別優(yōu)選在面漆中具有有機(jī)改性的硅酮樹脂和/或在底漆中具有聚丙烯酸酯。 所述漆優(yōu)選含有溶劑，優(yōu)選水、醇、和/或酮，特別優(yōu)選甲醇、2-丙醇、正丁醇、I-甲氧基-2-丙醇、4-羥基-4-甲基-2-戊酮，和/或它們的混合物或衍生物。所述底漆含有溶劑，優(yōu)選I-甲氧基-2-丙醇、4-羥基-4-甲基-2-戊酮，和/或它們的混合物或衍生物。所述面漆含有溶劑，優(yōu)選水，特別優(yōu)選甲醇、2-丙醇、正丁醇，和/或它們的混合物或衍生物。所述漆優(yōu)選含有4-甲基-2-戊酮(MIBK)和/或其衍生物。4_甲基_2_戊酮的使用意外地提高了所制成的漆料的層厚的均勻性。實(shí)驗(yàn)表明，上邊緣區(qū)域(從上邊緣到最遠(yuǎn)約構(gòu)件長(zhǎng)度的30%)內(nèi)的層的厚度增加了 2-10%，而下邊緣區(qū)域(從下邊緣到最遠(yuǎn)約構(gòu)件長(zhǎng)度的30%)內(nèi)的層的厚度減少了 2-10%。此外，本發(fā)明包括根據(jù)本發(fā)明的用于流涂聚合物材料的裝置，優(yōu)選用于流涂汽車中的塑料部件，特別優(yōu)選用于流涂塑料的汽車頂棚和/或汽車車窗。在下面，借助于附圖
進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。該附圖是純粹的示意圖，而不是按照正確比例的。該附圖也不用于限制本發(fā)明。圖I表示根據(jù)本發(fā)明的裝置一個(gè)實(shí)施方式的示意圖 圖2表示根據(jù)本發(fā)明的裝置另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，
圖3表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)流涂的部件的橫截面圖和
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)流涂的部件的橫截面圖。圖I表示根據(jù)本發(fā)明的裝置(10)—個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的示意圖。待涂覆的部件(I)位于支架(2)中并由可移動(dòng)的噴嘴臂(6)從部件(I)的上邊緣(Ia)用漆(3)涂覆。在部件(O的上邊緣(Ia)內(nèi)的區(qū)域，即臨近邊緣的表面的30%中，用空氣流(4)從空氣噴嘴(7a)加載漆(3)。支架(2)優(yōu)選位于地面輸送機(jī)(8)上。地面(5)上的地面輸送機(jī)(8)使得在涂裝流水線和傳送帶中使用根據(jù)本發(fā)明的裝置(10)成為可能。圖2表示根據(jù)本發(fā)明的裝置(10)的另一個(gè)實(shí)施方式的示意圖?；窘Y(jié)構(gòu)相應(yīng)于圖3中所描述的裝置的結(jié)構(gòu)。但是，在上邊緣區(qū)域，在未顯示的涂覆漆(3)之前或期間，將該部件用熱源(7b)加熱。漆(3)中的溶劑在受熱區(qū)域揮發(fā)較快并因此在上邊緣(Ia)處產(chǎn)生較高的粘度和層厚度(a)。地面(5)上的傳送帶(8)也如圖3中那樣使得在涂裝流水線和傳送帶中以傳送方向(11)使用本發(fā)明的裝置(10 )成為可能。圖3表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)流涂的部件的橫截面圖。將部件(I)從上邊緣(a’)直到滴出邊緣(b’)進(jìn)行流涂。在漆(3)中，一部分溶劑在流過部件(I)時(shí)揮發(fā)。部件(I)越長(zhǎng)和外部溫度越高，這一效果越顯著。漆(3)中溶劑的減少造成漆(3)的粘度增加并因此在滴出邊緣(b’)區(qū)域中漆層厚度不利地增加。圖4是根據(jù)本發(fā)明的經(jīng)流涂的部件的橫截面圖。將部件(I)從上邊緣(a)直到滴出邊緣(b)進(jìn)行流涂并在此期間在部件(I)的上邊緣(Ia)下面用氣流(4)沖擊加載漆(3)。在漆(3)中，一部分溶劑在流過部件(I)時(shí)揮發(fā)，如在圖I中所描述的一般，部件越長(zhǎng)和外部溫度越高，這一效果越顯著。但是，用空氣流(4)加載增加了上邊緣(a)處漆(3)的溶劑的揮發(fā)。由此引起的高粘度增加了上邊緣(a)處漆(3)的層厚度并造成與滴出邊緣(b)處漆(3)的層厚度的更小的區(qū)別。與使用圖3的裝置進(jìn)行流涂相比，在根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法中，上邊緣(Ia)的平均層厚增加了 3-5 %。附圖標(biāo)記說(shuō)明
(1)部件
(Ia)部件的上邊緣
(2)支架
(3)漆
(4)空氣流
(5)地面
(6)噴嘴/噴涂臂 (7a)空氣噴嘴 (7b)熱源
(8)傳送帶/地面輸送機(jī)
(9)熱輻射
(10)根據(jù)本發(fā)明的裝置
(11)傳送方向
(a、a’)上邊緣/流入邊緣和 (b、b’ )滴出邊緣
權(quán)利要求
1.用于流涂聚合物材料的方法，其中至少 a.將部件(I)以相對(duì)于地面(5)25-90°的角度放入到支架(2)中， b.將部件(I)從上邊緣(Ia)起用漆(3)涂覆，并且在此期間，在部件(I)臨近上邊緣(Ia)的表面的30%的區(qū)域內(nèi)用氣流(4)沖擊加載漆(3)。
2.用于流涂聚合物材料的方法，其中至少 a.將部件(I)以相對(duì)于地面(5)25-90°的角度放入到支架(2)中， b.將在部件(I)臨近上邊緣(Ia)的表面的30%的區(qū)域內(nèi)的部件(I)加熱到25-100°C的溫度并且在此期間和/或隨后將部件(I)從上邊緣(Ia)起用漆(3)涂覆。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其中將所述步驟b在30-120秒之后至少重復(fù)一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其中將所述部件(I)以相對(duì)于地面35-70°，優(yōu)選40-60°的角度放入到支架(2)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其中所述空氣流(4)具有l(wèi)m/s-5m/s，優(yōu)選2m/s-4m/ s的速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，其中所述空氣流(4)具有30-150°C，優(yōu)選40-80°C的的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的方法，其中所述漆(3)包含面漆和/或底漆。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述面漆和/或底漆含有有機(jī)改性的硅酮樹脂和/或 聚丙烯酸酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)的方法，其中所述漆(3)含有溶劑，優(yōu)選水、醇、酚和/或酮，特別優(yōu)選乙醇、甲醇、2-丙醇、正丁醇、I-甲氧基-2-丙醇、4-羥基-4-甲基-2-戊酮，和/或它們的混合物或衍生物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的方法，其中所述漆(3)含有4-甲基-2-戊酮和/或衍生物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于流涂聚合物材料的方法，其中至少a．將部件(1)以相對(duì)于地面(5)25－90o的角度置入到支架(2)中，b．將部件(1)從上邊緣(1a)起用油漆(3)涂覆并且在此期間或隨后將油漆(3)在部件(1)臨近上邊緣(1a)的表面的30%的區(qū)域內(nèi)用氣流(4)加載。
文檔編號(hào)B05C11/06GK102883824SQ201180024003
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月14日
發(fā)明者T.舒爾, D.居爾德納, S.施密特 申請(qǐng)人:法國(guó)圣戈班玻璃廠