專利名稱：涂飾底材的方法
背景技術(shù)：
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涂飾底材的方法。在從流化床中取出涂飾的底材后，能夠施加另外的熱以使涂層流平和，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(fā)，對底材例如金屬進行涂飾是有效的。許多類型的涂料以及許多使用這些涂料的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的。就環(huán)境的理由而言，現(xiàn)在有一種傾向是在涂飾過程中使用發(fā)散少量的有機揮發(fā)物，特別是完全無揮發(fā)物發(fā)散的涂料。
一種在涂飾過程中產(chǎn)生低量揮發(fā)物的方法是通過流化床涂施粉末涂料。在當前的實踐應(yīng)用中該方法的一個缺點是形成的較厚的涂層，因為不知道如何控制涂層厚度來穩(wěn)定地得到較薄的涂層。為了克服此缺點有時使用靜電噴涂。然而，靜電法需要復雜的設(shè)備，并且通常對一個物體來說不能涂飾其所有的表面。
有關(guān)典型的粉末涂裝法的介紹請參見Jilek，“粉末涂料”，F(xiàn)ederationof 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(shè)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(xiàn)有技術(shù)中所熟知的，例如參見，Elevers等人的Ullmann的工業(yè)化學百科全書，第5版，第B4卷，VCH VerlagsgesellschaftmbH,Weinheim,1992，第240～270頁。就制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涂被加熱到溫度恰好引起與其接觸的聚合物顆粒產(chǎn)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涂底材的方法。由于將底材加熱到大大地高于聚合物的熔點之故，因此該方法通常獲得超過某些具體應(yīng)用的有效厚度的涂層厚度。例如，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一般方法的規(guī)定所產(chǎn)生的涂層對汽車方面、以及對其他方面的應(yīng)用來說實在太厚，在這些應(yīng)用中厚度達到150微米、甚至遠低于150微米是符合理想的。此缺陷現(xiàn)已成為減慢粉末涂裝應(yīng)用發(fā)展之主要因素了。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及用一種用聚合物涂飾底材的改進方法，所述的方法包括將已經(jīng)加熱的底材浸漬于聚合物顆粒的流化床中，用聚合物涂飾底材和從流化床中取出已涂飾的底材；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于其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)可任選地加熱被涂飾的底材以使涂料流平并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涂層厚度(a)為了獲得高達約150微米的較薄的涂層，以如此方式加熱底材而使涂料溫度在粘性溫度梯度范圍內(nèi)但低于Tm并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)為了獲得較厚的涂層，將底材加熱到高于粘性溫度梯度，和/或使用大于剛剛所述粒徑的顆粒。
據(jù)認為涂層厚度的構(gòu)成主要是由于底材的加熱曲線高于聚合物的粘性溫度梯度之故。術(shù)語“粘性溫度”(Tt)意指恰好高于引起聚合物顆粒被粘附于底材上的底材溫度。“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℃的溫度范圍，條件是它仍然低于Tm(熔融溫度)。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員懂得，Tm是與結(jié)晶或半結(jié)晶的聚合物有關(guān)的，而與無定形聚合物無關(guān)。因此，當已選擇無定形聚合物作為涂料時，就溫度的考慮而言，重要的是Tt和粘性溫度梯度。
本發(fā)明的如先前ⅴ)中所述的優(yōu)選的實施方案是控制涂層厚度以獲得150微米或以下的涂層。該優(yōu)選的方法包括步驟ⅰ)～ⅴ)(a)。
本發(fā)明還涉及一些優(yōu)選的實施方案，其中的方法被用來涂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(jié)晶的熱塑性聚合物的或半結(jié)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，將被涂飾的底材浸漬于溫度被這樣控制的流化床中以便使當?shù)撞谋惶幱诹骰仓袝r能有效地粘著聚合物而又基本上不發(fā)生交聯(lián)的溫度。
本發(fā)明的一個優(yōu)選方面是涂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并將顆?；揪鶆虻卣掣降降撞牡乃斜砻嬉孕纬删哂衅骄穸炔怀^約150微米的涂層而將涂料施加到底材上；ⅱ)也可以將含顏料的底涂料或單一涂料(monocoat)施加到已在步驟ⅰ)中被涂飾的底材上；和ⅲ)也可以將不含顏料的面涂料施加到已在步驟ⅰ)和ⅱ)中被涂飾的底材上。
優(yōu)選的底涂料包括水基或溶劑基聚合物；優(yōu)選的透明的面涂料包括水基、溶劑基或粉末聚合物。本發(fā)明還涉及也可以對被涂飾的底材用底漆二道漿進行或不進行預(yù)處理或后處理，和/或用帶色的底涂料和/或透明面涂料進行后處理。
請求保護的方法之優(yōu)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硅作為流化床的組成部分；振動暴露于流化床中的部件以促進均勻涂飾；和使用已被發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生最佳涂層質(zhì)量的球形顆粒。
獲得最佳涂層的對策之一，是控制所有的可變量以致使所得到的具有目標厚度的涂層是與底材在流化床中仃留時間無關(guān)地被沉積的。
發(fā)明詳述被涂飾在底材上的材料是結(jié)晶的或無定形的聚合物粉末。術(shù)語結(jié)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(yōu)選為至少5J/g的聚合物。這樣的結(jié)晶聚合物常常含有大量的無定形(未結(jié)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并且被視為在轉(zhuǎn)變中的溫度。如果聚合物具有多于一個的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(jié)晶度的聚合物，或者是其熔化熱小于2J/g的聚合物。Tg是通過用于結(jié)晶聚合物的相同方法測定的。本發(fā)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。如果使用多于一種的聚合物的話，若它們中的每一種為所得到的涂層之主要部分時，底材的(第一)溫度應(yīng)該處于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(shù)語(甲基)丙烯酸酯包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯和酰胺，和丙烯酸和甲基丙烯酸]，烯烴與(甲基)丙烯酸酯的共聚物，聚酰胺，聚酯，氟化聚合物，聚酰亞胺，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(低于硬鏈段的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(huán)氧、脲醛和/或三聚氰胺-甲醛的聚合物；以及環(huán)氧和酚的化合物，單體，低聚物和聚合物。優(yōu)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(huán)氧、羥基丙烯酸酯/封閉型異氰酸酯或三聚氰胺-甲醛與含環(huán)氧的丙烯酸酯/酸的熱固性聚合物。
底材可以是在涂飾過程的操作溫度下化學上基本穩(wěn)定的任何物質(zhì)。優(yōu)選的底材還應(yīng)該是在操作溫度和時間內(nèi)尺寸穩(wěn)定的以避免任何的尺寸變化例如由于熔化或翹曲而引起的尺寸變化。在被本發(fā)明的方法涂飾之前底材可被一層或多層的其他涂層所涂飾。例如，可以施加耐腐蝕的和/或底涂層和/或金屬層例如能使用鋅(被鍍的)。優(yōu)選的底材是金屬和塑料。優(yōu)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(yōu)選的塑料是復合材料和壓實的纖維結(jié)構(gòu)?？扇芜x地振動流化床以有助于粉末的流態(tài)化。
當希望獲得薄的涂層時讓進入到聚合物顆粒的流化床的底材的溫度處于粘性梯度的范圍內(nèi)。一般說，當?shù)撞奶幱诹骰≈袝r，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于粘性溫度，以避免聚合物顆粒在其與已加熱的底材接觸前結(jié)塊。
涂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(zhì)(fluid mass)。在流化床中的聚合物顆粒優(yōu)選為不帶靜電荷的以避免當?shù)撞牡臏囟鹊陀谡承詼囟葧r它們被粘附到底材。一種粘結(jié)的和基本上為連續(xù)的涂層通常具有至少為約5微米的厚度。本發(fā)明的優(yōu)選涂層是那些此處所述的“薄的”涂層。這樣涂層之厚度約為5～150微米、優(yōu)選為不超過約75微米和更優(yōu)選為不超過約60微米。使用本發(fā)明的方法某些時候能夠獲得150～300微米之間的厚涂層，但這很少被選用。
優(yōu)選的是，約80％重量的涂料顆粒之粒徑范圍為約10～約80微米，而更優(yōu)選為約20微米～60微米。最優(yōu)選的是至少90％重量的聚合物顆粒處于此粒徑范圍內(nèi)。基本上沒有大于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。
當從流化床中取出后，可以在高于聚合物的粘性溫度梯度的溫度下加熱已涂飾的底材以便使涂層流平，并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(jīng)流平之前不要達到基本上固化。流平所需的時間取決于粒徑、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于較快的流平。
本發(fā)明的涂飾方法的一個優(yōu)點是能夠獲得較薄而均勻的涂層而無需借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(fā)明的方法要比通過靜電法能達到更均勻地覆蓋不規(guī)則和“隱藏的”表面。這種更均勻地覆蓋被認為是由于如此處所述的控制粒徑和粒徑分布，以及在帶電系統(tǒng)中缺乏抑制的法拉第籠效應(yīng)的結(jié)果。
本發(fā)明方法所產(chǎn)生的涂層對賦予耐腐蝕性、耐化學性、和例如熟練技術(shù)人員易于想到的其他性質(zhì)是有效的。它們能對隨后的涂層起底涂層的作用和/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(yōu)點，將在聚合物涂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(wěn)定劑、等等。在許多埸合中，涂料被認為是要視聚合物涂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，例如使用底涂料、清潔底材表面、對底材表面的化學處理和/或改變被施加的涂料的化學組成
在此后一種的情況中，例如，當在金屬表面上直接涂飾時通?？梢酝ㄟ^在涂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涂飾。
由本發(fā)明方法所施加的涂層在許多應(yīng)用中是有用的，例如涂飾帶卷(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，涂料可直接施加到金屬表面上或者先施加底涂料。由此使被涂飾的車身受到防腐蝕和防物理損傷的保護。涂施一層或多層的一般的修飾涂料例如所謂的(通常為帶色的)底涂料，然后可以施加透明涂料。應(yīng)該小心以確保各涂層之間和聚合物涂層與金屬車身之間的合適的粘合。由本發(fā)明方法敷施的涂層可以提供用于良好的防腐蝕保護的較薄而均勻的涂層，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(fā)現(xiàn)涂層是平滑而均勻的。此方法獲得基本上無空隙的涂層。
一般說，當?shù)撞谋惶幱诹骰仓袝r，底材(和任何涂飾在其上的聚合物)的溫度朝向流化浴的溫度降低。優(yōu)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(但低于Tm)的底材溫度。進入(溫度高于粘性溫度的)流化床時的底材溫度和選擇適當尺寸的涂料顆粒基本上確定了在流化床內(nèi)經(jīng)過臨界最短浸涂時間后的與時間無關(guān)的涂層厚度。
我們現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的方法(在經(jīng)最短的仃留時間后)能夠獲得基本上與時間無關(guān)的薄涂層。這是通過按在如上述的粘性溫度梯度范圍內(nèi)、優(yōu)選為接近Tt的溫度下預(yù)熱底材，并控制粒徑而達到的。當這些可變量被控制在本發(fā)明的教導的范圍內(nèi)時，增加在流化床中的仃留時間對涂層的厚度只有很小的影響或沒有影響。當浸涂復雜的物體或非常大的物體例如車輛車身時本發(fā)明的這些好處是非常重要的。在沒有本發(fā)明的好處的情況下，浸涂復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(chǎn)生相當厚的涂層，并且在浸涂大的物體以獲得想望的薄涂層時會產(chǎn)生厚度不均勻的涂層。
被優(yōu)選用于本發(fā)明方法的顆粒是基本上為球形的。所期望的球形顆?？梢宰鳛榇颂幩倪M的根據(jù)美國專利№3933954的教導來制備。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(guī)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。所使用的溫度為高于聚合物的熔點但低于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于100微米(直徑)，淤漿含有至少占0.6％重量的氨和高達50％重量的所述的聚合物；在完成剪切后在高于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(nèi)連續(xù)地攪拌冷卻淤漿直至溫度低于約80℃為止，而壓力被保持在足以使水保持為液態(tài)；同時或隨后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微米和其特征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。
被期望的適于通過剛在所述的方法制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(yōu)選的烯烴。α-烯烴的濃度至少占聚合物的50摩爾％并且優(yōu)選為大于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。雖然馬來酸酐并不是羧酸在于它沒有與羧基相連的氫，但它能夠被認為是適用于本發(fā)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(yōu)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(yōu)選為1～10摩爾％。
共聚物基劑并不是必須包括雙組分聚合物的。多于一種的烯烴可被用來提供共聚物基劑的烴性質(zhì)。適于在本發(fā)明中使用的基本共聚物的范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(yōu)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(yōu)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(yōu)選的烷基酯含4～8個碳原子的烷基。最優(yōu)選的是含有4個碳原子。最優(yōu)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(yōu)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并能被中和或未被中和的那些共聚物。在所公開的方法中優(yōu)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涂層以想望性質(zhì)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涂的另件上。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并且?guī)缀鯚o銳邊例如由低溫冷凍研磨(cryogenic grinding)而制成的特征性顆粒。本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員懂得，通過本發(fā)明方法涂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(zhì)、紅外線、等等進行預(yù)處理或后處理。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)。氣相法二氧化硅-AerosilA972(Degussa)作為下文實施例1～27的每一例中所述的涂料的一種組分，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，未拋光并用石腦油沖洗聚合物DuPont產(chǎn)品Abcite1060-一種乙烯/甲基丙烯酸共聚物并用鈉中和，Mw:30800預(yù)熱在電爐中加熱到100℃標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸涂流化床30cm×60cm粒徑175微米(平均)；100＜80％＜225Tg=20℃,Tt=80℃,Tm=100℃后加熱200℃,10min涂層厚度76±25微米。實施例號 預(yù)熱℃ 后加熱℃ 涂層厚度(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(jīng)磷酸鹽處理并用石腦油沖洗聚合物與十四烷雙酸反應(yīng)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(yù)熱在電爐中標準流化床；0.01～0.015m3/min(0.35～0.5 SCFM)；1sec浸涂流化床15cm直徑粒徑28微米(平均)；15＜80％＜40Tg=50℃,Tt=90℃。實施例號 預(yù)熱℃ 后加熱℃ 涂層厚度(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(yù)熱為低于粘性溫度實施例13板冷輥軋鋼，經(jīng)磷酸鹽處理的、未拋光的、經(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的，聚合物與實施例10～12相同，預(yù)熱110℃，電壓50KV，靜電流化床；14m3/min(500 SCFM)；1sec浸涂；高于流化床為約5.1cm流化床尺寸36cm×36cm粒徑28微米；15＜80％＜40后加熱160℃,30min涂層厚度76±18微米。實施例14板冷輥軋鋼，未拋光的、經(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的聚合物與異氰酸三縮水甘油酯反應(yīng)的含酸的聚酯(PC5133)；Protech,預(yù)熱在電爐中加熱到100℃，標準流化床；14m3/min(50 SCFM):1sec浸涂，粒徑26微米；10＜60％＜65，Tg=60℃,Tt=100℃，后加熱160℃,30min厚度30±12.5微米，床尺寸30cm×60cm實施例15板未拋光的、經(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的鋁板，聚合物聚氯乙烯；聚氯乙烯V12178:Plastomeric Inc,預(yù)熱在150℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=150℃,Tm=185℃標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸涂粒徑105微米；80＜60％＜135后加熱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(jīng)磷酸鹽處理的。實施例17板冷輥軋鋼，它是未拋光的、經(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的，聚合物尼龍11，預(yù)熱在140℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=140℃,Tm=190℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec浸涂，粒徑117微米；80＜60％＜150，后加熱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(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的，聚合物聚乙烯/甲基丙烯酸共聚物，Mw:10400；Nucrel960,DuPot產(chǎn)品，預(yù)熱在90℃的電爐中，Tg=20℃,Tt=90℃,Tm=100℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM):1sec和更長時間的浸涂，粒徑21微米；10＜80％＜40，后加熱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(jīng)磷酸鹽處理的并用石腦油沖洗的，聚合物聚乙烯/甲基丙烯酸共聚物，Mw:73300；Nucrel599,DuPot產(chǎn)品，預(yù)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，后加熱200℃,5min，床尺寸30cm×60cm實施例號 預(yù)熱溫度 浸涂時間 涂層厚度(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涂層的厚度。實施例25板冷輥壓鋼，它是未經(jīng)拋光的并用石腦油沖洗的，聚合物聚丙烯200S W2752Z；Micro Powder,Inc,預(yù)熱在150℃的電爐中，Tg=50℃,Tt=150℃,Tm=165℃,標準流化床；0.85m3/min(30 SCFM)；1sec浸涂，粒徑47微米；20＜80％＜80，后加熱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(jīng)磷酸鹽處理的冷輥軋鋼，預(yù)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(yù)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硅，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，后加熱180℃，5分鐘，浸涂時間1sec浸涂，厚度20±2微米外。實施例29按照實施例28的程序，除了浸涂時間15sec浸涂，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，浸涂時間15sec浸涂，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，浸涂時間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％的氣相法二氧化硅，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，涂層厚度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酰亞胺，尺寸為10.2cm×30.5cm×225微米，涂層厚度68±25微米外。
就處于以上提供的說明書中所得涂層的最佳結(jié)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(jié)合時才是有效的。最優(yōu)選的方法是使用振動的底材(組Ⅱ)與球形顆粒(組Ⅲ)。
表氣相法二氧化硅振動件球形顆粒Ⅰ Ⅱ Ⅲ有無無無無有無有有**有有無有無有有有有**=優(yōu)選**=最優(yōu)選
權(quán)利要求
1．一種用聚合物涂飾底材的改進方法，包括將已加熱的底材浸漬在聚合物顆粒的流化床中、用聚合物涂飾底材和從流化床中取出已涂飾的底材，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于其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)可任選地加熱已涂飾的底材以使涂料流平并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涂層溫度處在粘性溫度梯度范圍內(nèi)但低于Tm并且保持顆粒尺寸以致使至少80重量％的顆粒處于10～80微米之間，控制單位時間的涂層厚度以獲得高達150微米的薄涂層。
2．一種用聚合物涂飾底材的改進方法，包括將已加熱的底材浸漬到聚合物顆粒的流化床中、用聚合物涂飾底材和從流化床中取出已涂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于其成為粘性的溫度；ⅲ)基本均勻地覆蓋底材的所有表面；ⅳ)也可以加熱已涂飾的底材以使涂料流平并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涂層厚度(a)為了獲得高達約150微米的薄涂層，以使涂料溫度處在粘性溫度梯度范圍內(nèi)但低于Tm這樣的方式加熱底材并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)為了獲得較厚的涂層，將底材加熱到高于粘性溫度梯度，和/或使用大于剛剛所述粒徑的顆粒。
3．根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(huán)氧、羥基丙烯酸酯/封閉型異氰酸酯或三聚氰胺-甲醛和含環(huán)氧的丙烯酸酯/酸組成的組中的熱固性聚合物。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中聚合物是結(jié)晶的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中聚合物是無定形的。
7．一種涂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并將顆?；揪鶆虻卣掣降降撞牡乃斜砻娑纬删哂衅骄穸炔怀^約150微米的涂層而將涂料施加到底材；和ⅱ)可任選地將含顏料的底涂料或單一涂料施加到已在步驟ⅰ)中被涂飾的底材上；和ⅲ)可任選地將不含顏料的面涂料施加到已在步驟ⅰ)和ⅱ)中被涂飾的底材上。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的方法，包括至少一個的以下步驟ⅰ)將涂料施加到已用底涂料涂布的底材，ⅱ)將面涂料施加到二次涂布的底材，和(ⅲ)使用選自半結(jié)晶的熱塑性聚合物、半結(jié)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(jù)權(quán)利要求1的方法，使用一種或幾種帶涂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硅作為流化床的組成部分。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，使用球形顆粒并振動底材。
全文摘要
將已經(jīng)加熱的底材浸漬到含有聚合物顆粒的流化床中以涂飾底材。隨后通過在高于聚合物的熔點下加熱已涂飾的底材能使涂料基本上流平(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(zhì)諸如耐腐蝕性與美學特性,和施加非常薄的涂層。
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(yōu)先權(quán)日1996年4月8日
發(fā)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