專利名稱：利用多種液流將能電沉積的涂料組合物沉積到基材上的方法
利用多種液流將能電沉積的涂料組合物沉積到基材上的方法發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總體涉及使用多種液流將能電沉積的涂料組合物沉積到基材上的方法。背景信息使用流動(dòng)涂覆工藝將能電沉積的涂料組合物沉積到基材上是本領(lǐng)域中公知的。在這些工藝中，將能電沉積的涂料組合物(也稱作電涂料或電沉積涂料)通過與電方法沉積到導(dǎo)電基材上。通常，在將電流施加到體系中時(shí)，流動(dòng)涂覆工藝可以被認(rèn)為是電路。在該電路中， 能電沉積的涂料組合物具有陽(yáng)離子或陰離子電荷，而待涂覆的基材表面具有與能電沉積的涂料組合物的電荷相反的電荷(即表面可以是陰離子或陽(yáng)離子的)。在涂覆工藝過程中，由直流整流器產(chǎn)生完整的電路，從而使涂料組合物沉積到帶有相反電荷的基材表面上。然而，為使電路完整，將導(dǎo)電基材接地或通過使用與基材接觸或連接的機(jī)械接觸件(例如夾具)與整流器相連接。然而，使用這種機(jī)械接觸件的一個(gè)缺點(diǎn)是，接觸的點(diǎn)或區(qū)域(“接觸點(diǎn)”)將不會(huì)涂上能電沉積的涂料組合物，因?yàn)槠浔粰C(jī)械接觸件覆蓋，因此，能電沉積的涂料組合物不會(huì)施加到該區(qū)域上。由于接觸點(diǎn)未涂覆能電沉積的涂料組合物，因此其不僅有損于基材的可視外觀(即基材未均勻涂覆涂料組合物)，而且接觸點(diǎn)與涂覆有能電沉積的涂料組合物的區(qū)域相比也更容易被腐蝕。發(fā)明概述本發(fā)明涉及用于涂覆基材的方法，其中基材是基本上導(dǎo)電的，該方法包括將多種導(dǎo)電液體材料同時(shí)施加到基材的不同位置，其中至少一種導(dǎo)電液體材料包括離子化合物；將電流施加到至少一種液體材料上，由此將離子化合物沉積到基材上。本發(fā)明還涉及通過該工藝涂覆的基材。本發(fā)明還涉及用于涂覆基材的方法，其中基材是導(dǎo)電的，該方法包括將包含離子化合物的能電沉積的涂料組合物施加到基材的至少一部分上；將另一液體材料同時(shí)施加到基材的另一部分上；其中能電沉積的涂料組合物和液體材料都是導(dǎo)電的；以及其中在將電流施加到能電沉積的涂料組合物或?qū)щ娨后w材料上時(shí)，能電沉積的涂料組合物和導(dǎo)電液體材料之間的電位梯度足以使離子化合物沉積到基材上。發(fā)明詳述除非另外明確指出，此處所用的所有數(shù)值(例如表示數(shù)值、范圍、含量或百分比的那些)可以被理解為如同前面被術(shù)語(yǔ)“約”修飾，即使該術(shù)語(yǔ)并未明確出現(xiàn)。在涉及任何數(shù)值范圍時(shí)，這種范圍被理解為包括在所述范圍的最大值和最小值之間的所有各個(gè)數(shù)字和/或分?jǐn)?shù)。例如，“1-10”的范圍意于包括在所述最小值I和所述最大值10之間(包括端點(diǎn))的(即具有等于或大于I的最小值和等于小于10的最大值的)所有子范圍。此處所用的術(shù)語(yǔ)“數(shù)字”表示I或大于I的整數(shù)。除非另外明確指出，此處所用的復(fù)數(shù)詞語(yǔ)或術(shù)語(yǔ)包括其單數(shù)形式，反之亦然。作為示例而非限制，盡管此處涉及“一種”能電沉積的涂料組合物和“一種”液體材料、“一種”離子化合物，但在本發(fā)明中可以使用多種這些材料。此處所用的“多種”表示兩種或更多種。此處所用的“包括”和類似術(shù)語(yǔ)表示“包括但不限于”。除非另外明確指出，如此處所用，使用“或”表示“和/或”，盡管在某些情況下可能會(huì)明確使用“和/或”。此處所用的“分子量”表示由凝膠滲透色譜法測(cè)得的重均分子量(Mw)。此處所用的術(shù)語(yǔ)“固化”表示其中涂料的可交聯(lián)組分至少部分交聯(lián)的過程。在某些實(shí)施方案中，可交聯(lián)組分的交聯(lián)密度(即交聯(lián)程度)在完全交聯(lián)的5%-100%，例如35%-85%，或在一些情況中50%-85%的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，交聯(lián)的存在 和程度(即交聯(lián)密度)能夠通過多種方法確定，例如使用Polymer Laboratories MK III DMTA分析儀在氮?dú)庀逻M(jìn)行的動(dòng)態(tài)機(jī)械熱分析(DMTA)。此處涉及任何單體通常都表示能夠與另一可聚合組分(例如另一單體或聚合物)聚合的單體。除非另外指出，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到一旦單體組分與另一個(gè)單體組分反應(yīng)生成了化合物，該化合物將包括這種單體組分的殘基。本發(fā)明涉及將能電沉積的涂料組合物沉積到基材的至少一部分上的方法。與用常規(guī)流動(dòng)涂覆方法涂覆的基材不同，使用此處公開的方法涂覆的基材沒有上述接觸點(diǎn)。即，依照此處公開的方法涂覆的基材并不通過機(jī)械接觸點(diǎn)接地，因此基本上沒有接觸點(diǎn)。通常，本發(fā)明的方法包括將多種液體材料同時(shí)施加到導(dǎo)電基材的不同位置或區(qū)域上。至少兩種所用的液體材料是導(dǎo)電的。而且，至少一種這些導(dǎo)電液體材料包括待沉積到基材上的離子化合物。當(dāng)需要完整電路時(shí),將各導(dǎo)電液體材料以連續(xù)流的形式施加到基材上，并將電路施加到液體材料通過其流動(dòng)的導(dǎo)電流動(dòng)分配器(例如與直流整流器電連接或接合的管子或噴嘴)上，由此形成電路。即，在將電位施加到體系上時(shí)，導(dǎo)電液體材料和基材形成了完整的電路。一旦形成電路，離子化合物就通過電沉積涂覆領(lǐng)域公知的方法和/或化學(xué)工藝沉積到基材的表面上。注意，電路中所用的多種導(dǎo)電液體材料之間的電位梯度應(yīng)當(dāng)足以將離子化合物以前述方式沉積。在一些實(shí)施方案中，將可以包含待沉積到基材上的離子化合物的第一液體流施加到基材的一個(gè)區(qū)域上，同時(shí)將第二液體流施加到基材的不同區(qū)域上。為了形成電流，各個(gè)這些流會(huì)是導(dǎo)電的。而且，只要這些流同時(shí)且連續(xù)施加到基材上，就可以將電荷施加到各流的一個(gè)上，由此如上所述將離子化合物沉積到導(dǎo)電基材上。然而，在其他實(shí)施方案中，第二液體流包含待沉積到基材上的離子化合物，而第一液體流不包含。盡管前述段落描述了在工藝中使用第一和第二液體流的情況，本發(fā)明也能夠以其中使用多組液體流的方式使用。例如，能夠?qū)⒌谝缓偷诙后w流表征為一組。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，可以使用多組。即，在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明能夠具有形成第一組的多種液體流和形成第二組的多種流。在這些實(shí)施方式中，第二組是第一組的下游。因此，第一組能夠包括前述段落中描述的第一和第二液體流，而第二組能夠包括第三液體流和第四液體流。第三和第四液體流與第一和第二液體流類似之處在于它們都是導(dǎo)電的。而且，第三和第四液體流中任一種能夠包括如上所述的離子化合物。根據(jù)使用者的要求和/或需求，在本發(fā)明中可以使用任意數(shù)量的組。盡管本發(fā)明通常描述為將多種導(dǎo)電液體材料同時(shí)施加到導(dǎo)電基材的不同部分上，但注意，不導(dǎo)電的液體材料(例如去離子水)也可以與導(dǎo)電液體同時(shí)施加到基材上。例如，能夠?qū)⒉粚?dǎo)電的液體材料施加到基材上第一和/或第二液體流的上游或下游的位置，或者能夠?qū)⑵涫┘拥交纳系谝缓偷诙后w流之間的位置。不導(dǎo)電液體材料的使用能夠變化，但例如能夠使用去離子水以在第一液體流之前或之后洗滌基材的至少一部分。因?yàn)椴粚?dǎo)電的液體材料不能傳導(dǎo)電荷，因此電路將流動(dòng)通過第一液體流、基材和第二液體流。如上所述，上述一種或多種導(dǎo)電液體能夠包括能電沉積的涂料組合物或電涂覆涂料組合物。本發(fā)明中能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的適合的能電沉積的涂料組合物。通常，能電沉積的涂料組合物包括成膜聚合物和能與成膜聚合物反應(yīng)的固化劑。能夠使用廣泛多種成膜聚合物，只要該成膜聚合物是“可水分散的”。此處所用的“可水分散的”表示適于溶解、分散和/或乳化在水中的材料。適用于本發(fā)明中的成膜聚合物的實(shí)例包括但不限于源自聚環(huán)氧化物、丙烯酸類、聚氨酯、聚酯或其組合的樹脂或聚合物。在某些實(shí)施方案中，成膜 聚合物能夠包括官能團(tuán)。此處所用的“官能團(tuán)”或“活性官能團(tuán)”表示羥基、羧基、氨基甲酸酯、環(huán)氧基、異氰酸酯、乙酰乙酸酯、胺鹽、硫醇或其組合。上述成膜聚合物也可以是本身就是離子的。具體來說，成膜聚合物能夠是陽(yáng)離子或陰離子的。因此，在一些實(shí)施方案中，成膜聚合物能夠包括陽(yáng)離子鹽基團(tuán)，通常是用酸中和成膜聚合物上的官能團(tuán)所制備的，其能使成膜聚合物電沉積到陰極上。例如，在一些實(shí)施方案中，成膜陽(yáng)離子聚合物能夠由以下得到首先將包含聚環(huán)氧化物的聚合物與胺(例如上述的那些)、1，5，7-三氮雜雙環(huán)[5. 5. 0]癸-5-烯(TBD)、硫化物或其組合反應(yīng)，然后將聚合物與酸反應(yīng)。根據(jù)用于與環(huán)氧官能聚合物反應(yīng)的化合物，酸能夠在聚合物己與胺、TBD和/或硫化物反應(yīng)之后添加到聚合物中，或者能夠?qū)⑵渑c這些化合物一起添加到聚合物中。在某些實(shí)施方案中，“離子化合物”表示上述離子成膜聚合物。本發(fā)明的能電沉積的涂料組合物還能夠包括對(duì)前段中描述的成膜聚合物是活性的固化劑或交聯(lián)劑。例如，固化劑可以包括可與成膜聚合物的官能團(tuán)反應(yīng)的部分?？梢允褂玫倪m合的交聯(lián)劑包括但不限于氨基塑料、多異氰酸酯(包括嵌封端的氰酸酯)、聚環(huán)氧化物、3 -羥基烷基酰胺、多元酸、酸酐、有機(jī)金屬酸官能材料、多胺、聚酰胺、環(huán)狀碳酸酯、硅氧烷或其組合。在一些實(shí)施方案中，基于能電沉積的涂料組合物的總樹脂固體，固化劑能夠占 30wt%_40wt%。在某些實(shí)施方案中，能電沉積的涂料組合物可以進(jìn)一步包含可用于催化交聯(lián)劑與成膜聚合物之間的反應(yīng)的固化催化劑?？梢杂糜诒景l(fā)明中的適合的可固化的催化劑包括但不限于有機(jī)錫化合物(例如氧化二丁基錫、氧化二辛基錫)及其鹽(例如二乙酸二丁基錫)、其他金屬氧化物(例如銅、錳、鈰、鋯和/或鉍的氧化物)及其鹽(例如氨基磺酸鉍和/或乳酸鉍)、環(huán)狀胍(如美國(guó)專利公開2009/0042060的第
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段中所述的，弓丨用部分通過參考加入此處)或其組合。如上所述，本發(fā)明包括將多種導(dǎo)電液體材料同時(shí)施加到基材的不同位置。液體材料之一(例如第一液流或第二液流)可以包括前段中所述的能電沉積的涂料組合物；而另一液體材料(例如第二液流或第一液流)也能夠包括任何液體材料，只要其是導(dǎo)電的即可。例如，可以使用水(非去離子水)或滲透液作為另一液體材料。電沉積領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解滲透液的含義。因此，此處將不給出這種材料的詳細(xì)描述。然而，滲透液通?？梢悦枋鰹樵陔姵练e浴經(jīng)過超濾之后該浴的剩余物。因此，滲透液能夠包括少部分的上述成膜聚合物。在一些實(shí)施方案中，第一液流包括能電沉積的涂料組合物，而第二液流包括水或滲透液。可替代地，第一液流能夠包括水或滲透液，而第二液流包括能電沉積的涂料組合物。在這些實(shí)施方案中，第一和第二液流能夠包括彼此相反的離子電荷。例如，如果用于第一流的能電沉積的涂料組合物包含韓電荷(即第一流和陽(yáng)離子的)，那么用于第二流的水或滲透液包含負(fù)電荷(即第二流是陰離子的)?？商娲?，如果能電沉積的涂料組合物包含負(fù)電荷，那么水或滲透液可以包含正電荷。能夠使用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)將上述各種液體材料(例如能電沉積的涂料組合物、水、滲透液)施加到基材上。例如，可以將各種液體材料噴霧施加到基材上，或者基材能夠流動(dòng)通過液體材料的幕或液體材料流。因此，在該裝置中能夠使用噴霧噴嘴、管接頭或任意其他類型的開口(例如狹縫)將液體材料施加到基材上。應(yīng)當(dāng)注意，將各種液體材料施 加到基材上的工藝參數(shù)將取決于使用者的需要，因此可以使用不同類型和形狀的開口和/或噴嘴將液體材料施加到基材上。能電沉積的涂料組合物沉積到基材上的厚度將取決于使用者的需要以及基材的形狀。在一些實(shí)施方案中，涂層的濕和/或干膜厚度范圍在I微米-150微米。在一些實(shí)施方案中，用于固化能電沉積的涂料組合物的裝置能夠位于工藝中，使得在將涂料組合物沉積到基材上之后將能電沉積的涂料組合物基本上或完全固化。例如，在某些實(shí)施方案中，能夠?qū)V燈放在第一和第二流之間，使得從第一流中沉積到基材上的可UV固化的能電沉積的涂料組合物在涂料到達(dá)第二流之前基本上和/或完全固化。在其他實(shí)施方案中，UV燈能夠放在具有第二流的位置之后，由此在其離開例如滲透液位置之后使能電沉積的涂料組合物固化。盡管前句描述了將UV燈用于固化能電沉積的涂料組合物，但根據(jù)能電沉積的涂料組合物特定的化學(xué)性質(zhì)，能夠使用其他方法固化涂料組合物。例如，可以使用加熱/熱能、紅外輻射、感應(yīng)加熱、電子束輻射和/或電離或光化輻射來固化能電沉積的涂料組合物。在某些實(shí)施方案中，固化操作能夠在環(huán)境溫度進(jìn)行。在其他實(shí)施方案中，固化操作能夠在< 260°c的溫度進(jìn)行。在某些實(shí)施方案中，固化操作能夠在前句中敘述值的任意組合(包括所述值)之間的范圍內(nèi)的溫度操作。例如，固化操作能夠在120°C _150°C范圍內(nèi)的溫度進(jìn)行。然而，應(yīng)當(dāng)指出，根據(jù)需要可以使用更低或更高的溫度以激活固化機(jī)理。在其他實(shí)施方案中，氣刀能夠位于第一和/或第二流的上游、下游或兩者之間，以基本上干燥基材的至少一部分。盡管可以使用任意數(shù)量的方法將基材傳送通過上述各種液體材料，但注意到，用于傳送基材的實(shí)際設(shè)備不使基材接地，也不與整流器電接合或連接。換言之，能夠使用任意設(shè)備傳送基材通過液體材料，只要設(shè)備中與基材接觸的部分不是導(dǎo)電的或不接地或不與接地設(shè)備電連接即可。例如，在某些實(shí)施方案中，基材能夠放在多個(gè)輥筒上，其將基材傳送通過各種液體材料。這些輥筒能夠全部由塑料制成或者其能夠包括環(huán)繞金屬芯的塑料殼。在這種實(shí)施方案中，塑料殼是輥筒中與基材接觸的部分。此外，能夠以使得用液體材料涂覆的基材的部分在其通過液體材料時(shí)不與任何物體接觸且因此懸浮在空氣中的方式將基材傳送通過液體材料。這可以通過將對(duì)卷繞的金屬基材(例如金屬片材(例如片料))進(jìn)行退繞的輥筒放置在第一液流的上游，同時(shí)將使金屬片材盤繞或卷繞成卷繞件的輥筒放置在第二液流的下游來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施方案中，工藝線配置成使得金屬片材的兩面都涂覆有能電沉積的涂料組合物。這可以通過使第一組液流與金屬片材的一個(gè)表面相鄰設(shè)置，同時(shí)將第二組液流與金屬片材的相反表面相鄰設(shè)置來實(shí)現(xiàn)。在其中用能電沉積的涂料組合物涂覆圓柱形基材的情況中，使用者能夠使用運(yùn)送裝置使得在圓柱形基材通過至少一組液流時(shí)旋轉(zhuǎn)由此涂覆圓柱形基材的整個(gè)表面。適合的能夠用此處公開的各種液體材料涂覆的基材包括金屬基材、玻璃基材(包括包括導(dǎo)電涂層的那些)、金屬合金基材、已金屬化的基材(例如鎳鍍塑料)和/或塑料基材。在一些實(shí)施方案中，金屬或金屬合金可以是鋁和/或鋼。例如，鋼基材能夠是冷軋鋼、電鍍鋅鋼和/或熱浸鍍鋅鋼。另外，在一些實(shí)施方式中，基材可包括車輛的一部分，如車輛本體(例如，但不限于，門、車身面板、后備箱蓋、車頂面板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、和/或車頂)和/或車 輛框架。如本文所使用的，“車輛”或其變化形式包括，但不限于，民用、商用、和軍用陸上車輛，如轎車、摩托車、和卡車。在其他實(shí)施方案中，金屬基材能夠包括棒(例如實(shí)心棒)、管、線和/或金屬片材(例如穿孔絲網(wǎng)或篩網(wǎng))。還將認(rèn)識(shí)到，在一些實(shí)施方案中，可以如美國(guó)專利號(hào)4，793，867和5，588，989中所述用預(yù)處理溶液(例如磷酸鋅溶液)對(duì)基材進(jìn)行預(yù)處理或不進(jìn)行預(yù)處理溶液處理。盡管上述能電沉積的涂料組合物不需要頂涂覆其他涂料組合物，但在某些實(shí)施方案中，將能電沉積的涂料組合物用于涂料體系中。涂料體系通常包括多個(gè)涂層。在通過現(xiàn)有技術(shù)中已知的方法(例如加熱)將沉積到基材上的涂料組合物基本上固化時(shí)通常形成涂層?？梢允┘釉诳呻姵练e涂層的至少一部分上的涂料組合物的一個(gè)實(shí)例是底漆-表面漆。底漆-表面漆通常用于提高隨后施加的涂料層(例如著色涂料組合物和/或基本上透明的涂料組合物)的抗碎落性以及有助于隨后施加的層的外觀。如本文所使用的，"底漆-表面漆"是指用于在后續(xù)施涂的涂料組合物之下使用的底漆組合物，并且包括以下材料，如有機(jī)涂料組合物領(lǐng)域通常已知的熱塑性和/或交聯(lián)(例如，熱固性)成膜樹脂。合適的底漆和底漆-表面漆涂料組合物包括噴霧施涂的底漆，如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。合適的底漆的實(shí)例包括可購(gòu)自賓州匹茨堡的PPG Industries, Inc.的幾種，如DPX-1791、DPX-1804、DSPX-1537、GPXH-5379、0PP-2645、PCV-70118、和 1177-225A?？捎糜诒景l(fā)明的另一合適的底漆-表面漆涂料組合物是美國(guó)專利申請(qǐng)11/773,482中所述的底漆-表面漆。在一些實(shí)施方式中，賦予顏色的涂料組合物(下文稱為，“基礎(chǔ)涂層”)沉積到底漆-表面漆涂料層(如存在)的至少一部分上。本領(lǐng)域已知的任何基礎(chǔ)涂層涂料組合物可用于本發(fā)明中。應(yīng)注意，這些基礎(chǔ)涂層涂料組合物典型地包含著色劑。在某些實(shí)施方式中，將基本上透明的涂料組合物(下文稱為，“透明涂層”)沉積到基礎(chǔ)涂層涂料層的至少一部分上。如本文所使用的，“基本上透明的”涂料層是基本上透明的并且不是不透光的。在某些實(shí)施方式中，基本上透明的涂料組合物可以包含著色劑，但量不會(huì)在其固化后使透明的涂料組合物不透光(不是基本上透明的)。本領(lǐng)域已知的任何透明涂層涂料組合物可在本發(fā)明中使用。例如，美國(guó)專利5，989，642、6，245，855、6，387，519和7，005，472中所述的透明涂層涂料組合物可以用于涂料體系中。在某些實(shí)施方式中，基本上透明的涂料組合物還可以包含分散在透明涂層涂料組合物中(如固化后在透明涂層涂料組合物的表面處)的顆粒，如二氧化硅顆粒。在一些實(shí)施方案中，包含此處所述聚合物的涂料組合物能夠用作透明涂層涂料組合物。前段中所述的底涂料和/或透明涂料還可以包含配制的表面涂料領(lǐng)域已知的著色劑和/或其它任選的材料。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“著色劑”是指任何賦予組合物顏色和/或其它不透明性和/或其它視覺效果的物質(zhì)。著色劑可以以任何合適的形式加入涂料，如離散的顆粒，分散體、溶液和/或薄片(例如，鋁薄片)。單一的著色劑，或兩種或更多種著色劑的混合物可以用于本文所述的涂料組合物中。著色劑的實(shí)例包括顏料、染料和調(diào)色料，如油漆工業(yè)中使用的和/或Dry ColorManufacturers Association(DCMA)中列出的那些，以及特殊效果組合物。著色劑可包括，例如，細(xì)粉碎的固體粉末，其是不溶的，但在使用條件下可潤(rùn)濕。著色劑可以是有機(jī)的或無機(jī)的，并且可以使聚集的或非聚集的。著色劑可以通過使用研磨載體如丙烯酸類研磨載體摻入涂料，所述研磨載體的使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟悉的。
實(shí)施例顏料和/或顏料組合物包括，但不限于，咔唑二噁嗪粗顏料、偶氮、單偶氮、雙偶氮、萘酚AS、鹽型(色淀)、苯并咪唑、縮合物、金屬絡(luò)合物、異二氫吲哚酮、異二氫吲哚和多環(huán)酞菁、喹吖啶酮、二萘嵌苯、茈、二酮吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、陰丹酮、嗯嘧啶、黃烷士林、皮蒽酮、蒽嵌蒽醌、二噁嗪、三芳基碳鎗、喹酞酮顏料、二酮吡咯并吡咯紅(“DPPB0紅”)、二氧化鈦、炭黑和它們的混合物。術(shù)語(yǔ)〃顏料〃和〃著色的填料〃可以互換使用。染料的實(shí)例包括，但不限于，基于溶劑和/或水的那些，如酞菁綠或藍(lán)、鐵氧化物、釩酸鉍、蒽醌、二萘嵌苯、鋁和喹吖啶酮。調(diào)色料的實(shí)例包括，但不限于，分散于基于水的或水混溶的載體中的顏料，如AQUA-CHEM896,可購(gòu)自 Degussa，Inc.，CHARISMAC0L0RANTS 和 MAXITONER INDUSTRIALCOLORANTS,可購(gòu)自 EastmanChemical, Inc 的 Accurate Dispersions 分部。如上所述，著色劑可以為分散體的形式，包括，但不限于，納米顆粒分散體。納米顆粒分散體可以包括一種或多種高度分散的納米顆粒著色劑和/或著色劑顆粒，它們產(chǎn)生期望的可視顏色和/或不透明性和/或視覺效果。納米顆粒分散體可以包括粒度小于150nm，如小于70nm,或小于30nm的著色劑,如顏料或染料。納米顆粒可以通過用粒度小于0. 5mm的研磨介質(zhì)打磨原料有機(jī)或無機(jī)顏料來制備。納米顆粒分散體的實(shí)例和制備它們的方法參見美國(guó)專利6，875，800，該專利通過引用納入本文。納米顆粒分散體還可以通過結(jié)晶、沉淀、氣相冷凝、和化學(xué)研磨(即部分溶解)來制備。為了最小化納米顆粒在涂料內(nèi)的再聚集，可以使用涂覆有樹脂的納米顆粒的分散體。如本文所使用的，“涂覆有樹脂的納米顆粒的分散體”是指包含納米顆粒和在該納米顆粒上的樹脂涂料的離散的“復(fù)合微顆?！狈稚⒃谶B續(xù)相中。涂覆有樹脂的納米顆粒的分散體的實(shí)例和制備它們的方法參見2004年6月24日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005-0287348,2003年6月24日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/482，167，2006年I月20日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)11/337，062，它們也通過引用納入本文?？墒褂玫奶厥庑ЧM合物的實(shí)例包括這樣的顏料和/或組合物，它們產(chǎn)生一種或多種外觀效果，如反射性、珠光性、金屬光澤、磷光、熒光、光變色性、感光性、熱變色性、角度變色性和/或變色性。額外的特殊效果組合物可以提供其它感官性質(zhì)，如不透明性或紋理。在非限制性的實(shí)施方式中，特殊效果組合物可以產(chǎn)生變色，使得當(dāng)以不同角度觀看涂料時(shí)涂料的顏色改變。顏色效果組合物的實(shí)例參見美國(guó)專利6，894，086，其通過引用納入本文。額外的顏色效果組合物可以包括透明的涂覆云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化鋁、透明的液晶顏料、液晶涂料、和/或其中是由于材料內(nèi)的折射率差異導(dǎo)致的而非因材料表面和空氣之間的折射率差異導(dǎo)致的干涉的任何組合物。在某些非限制性的實(shí)施方式中，當(dāng)暴露于一種或多種光源時(shí)可逆地改變其顏色的感光組合物和/或光變色性組合物可以用于本文所述的涂料組合物中。光變色性和/或感光組合物可以通過暴露于特定波長(zhǎng)而活化。當(dāng)該組合物被激發(fā)時(shí)，分子結(jié)構(gòu)改變，并且改變后的結(jié)構(gòu)具有不同于該組合物原始顏色的新顏色。當(dāng)除去暴露的輻射時(shí)，該光變色性和/或感光組合物可以返回穩(wěn)態(tài)，該組合物的原始顏色恢復(fù)。在一種非限制性的實(shí)施方式中，光變色性和/或感光組合物在非激發(fā)態(tài)可以使無色的，而在激發(fā)態(tài)具有顏色。完全變色可以在幾毫秒至幾分鐘，如20秒-60秒內(nèi)出現(xiàn)。光變色性和/或感光組合物的實(shí)例包括光變色性染料。在非限制性的實(shí)施方式中，感光組合物和/或光變色性組合物可以締合到和/或 至少部分地結(jié)合到(如通過共價(jià)鍵和)聚合物和/或能聚合組分的聚合物型材料。與感光組合物可遷移出涂料并結(jié)晶到基材中的一些涂料相反，根據(jù)本發(fā)明非限制性的實(shí)施方式的締合到和/或至少部分地結(jié)合到聚合物和/或能聚合組分的聚合物型材料的感光組合物和/或光變色性組合物從涂料遷移出的情況最少。感光組合物和/或光變色性組合物的實(shí)例和制備它們的方法參見2004年7月16日美國(guó)專利申請(qǐng)10/892,919。通常，著色劑可以以足以賦予期望的視覺和/或顏色效果的任何量存在。著色劑可占本發(fā)明組合物的1-65重量％,如3-40重量％,或5-35重量％,其中該重量％基于所述組合物的總重量。一種或多種本文所述的涂料組合物可以包含配制表面涂料領(lǐng)域中熟知的其它任選材料，如增塑劑、抗氧化劑、位阻胺光穩(wěn)定劑、UV光吸收劑和穩(wěn)定劑、表面活性劑、流動(dòng)控制劑、觸變劑如斑脫土、顏料、填料、有機(jī)助溶劑、包括膦酸在內(nèi)的催化劑、和其它常用助劑。除了上述材料，一種或多種上述涂料組合物還可以包含有機(jī)溶劑?？梢杂糜谕苛辖M合物中的合適的有機(jī)溶劑包括前述段落中列出的那些，以及乙酸丁酯、二甲苯、甲基乙基酮、或它們的組合。應(yīng)進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)的是，形成本文中所述的各種涂料層的一種或多種涂料組合物可以是“一種組分”(“1K”)、“兩種組分”(“2K”)、或甚至多組分組合物。IK組合物應(yīng)理解為是指，其中所有的涂料組分在制造后、儲(chǔ)存期間等都保存在相同的容器中的組合物。2K組合物或多組分組合物應(yīng)理解為是指，其中各種組分在施涂前都被分開保存的組合物。IK或2K涂料組合物可以施涂到基材并通過任何常規(guī)手段如通過加熱、鼓風(fēng)等固化。能夠使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何技術(shù)將預(yù)處理溶液、底漆-表面漆、底涂料和/或透明涂料沉積或施加到基材上。例如，涂料組合物可以通過以下多種方法的任一種施涂到基材上，所述方法包括，但不限于，噴霧、刷涂、浸潰、和/或輥涂等方法。當(dāng)將多種涂料組合物施涂到基材上時(shí)，應(yīng)注意，一種涂料組合物可在底下的涂料組合物已固化后或在底下的涂料組合物固化前施涂到該底下的涂料組合物的至少一部分上。如果將涂料組合物施涂到未固化的底下的涂料組合物上，可使兩種涂料組合物同時(shí)固化。
底漆-表面漆、底涂料和/或透明涂料能夠使用上述方法固化。然而，在某些實(shí)施方案中，一種或多種這些涂料組合物能夠是能低溫、濕氣固化的涂料組合物。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“能低溫、濕氣固化的”是指，涂料組合物在施涂到基材后能夠在環(huán)境空氣的存在下固化，所述空氣的相對(duì)濕度為10%-100%，如25%-80%且溫度為-10° C至120° C，如5° C至80° C，在一些情況下為10° C-60° C，在再其它情況下為15° C-40° C。雖然已詳細(xì)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會(huì)，根據(jù)本公開的總體教導(dǎo)可以對(duì)這些詳細(xì)說明進(jìn)行各種改變和替代。因此，所披露的具體方式這是示例性的，并且不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求的完整寬度及其全部等同方式給出。
實(shí)施例以下實(shí)施例顯示了本發(fā)明的各種非限制實(shí)施方案。 實(shí)施例1 :將直徑為3. 2mm的長(zhǎng)40cm的光滑金屬棒放在兩個(gè)相鄰的容量為5升的聚丙烯罐上。一個(gè)丙烯罐裝有POWERCRON 935陽(yáng)離子丙烯酸類電涂油漆(可獲自PPG Industries, Inc. , Pittsburgh, PA, USA),而另一個(gè)丙烯罐裝有電導(dǎo)率為450 ii S的自來水。棒的一端放在裝有P0WERCR0N 935的聚丙烯罐上，而棒的另一端放在裝有自來水的聚丙烯罐上。泵連接到各罐，以將液體從底部抽出并將其通過懸掛在距棒表面上方少于25mm的直徑為5mm的管接頭釋放。管接頭的出口指向下方，使得來自接頭的流施加到其下方的金屬棒上。通過使用金屬夾具和電線將釋放電涂料的管接頭連接到500V整流器的正極端子。將釋放自來水的管接頭連接到同一 500V整流器的負(fù)極端子。將各泵打開以將電涂油漆和自來水的流釋放到棒的兩個(gè)單獨(dú)部分上，同時(shí)控制各流的流速以使其在棒的表面上彼此分開。在開啟DC整流器之后，其在正極端子和負(fù)極端子之間產(chǎn)生30秒的350V電位，在與電涂油漆流接觸的棒部分上沉積20-30微米厚的電涂料膜。然后關(guān)閉整流器停止涂覆工藝。然后將金屬棒翻轉(zhuǎn)以使自來水在已經(jīng)電涂覆的棒的端部上流動(dòng)，同時(shí)將金屬棒的未涂覆部分(即之前位于自來水流下方的棒的端部)放在電涂油漆流的下方。然后第二次開啟整流器30秒，在端子之間產(chǎn)生350V電位，在金屬棒的另一端上沉積20-30微米厚的電涂料層，得到電涂油漆與金屬棒接觸的部分的覆蓋。實(shí)施例2 此實(shí)施例以與實(shí)施例1類似的方式進(jìn)行，只是用直徑為IOOmm的金屬螺紋棒代替光滑的金屬棒。實(shí)施例3 此實(shí)施例以與實(shí)施例2類似的方式進(jìn)行，只是所用的電涂油漆是P0WERCR0N920H(可獲自 PPG Indus tries, Inc.，Pittsburgh, PA, USA)。實(shí)施例4 此實(shí)施例以與實(shí)施例3類似的方式進(jìn)行，只是將金屬螺棒放在一系列由變速電機(jī)驅(qū)動(dòng)的塑料輥筒上，其將棒在聚丙烯管上以25-40cm/分鐘的速度移動(dòng)。而且，在此實(shí)施例中，罐的體積增加到20升容積，用25mm(W) x225mm(L)的金屬流料箱代替各金屬管接頭。各流料箱具有在沿箱的長(zhǎng)度上直線鉆取的一系列1. 5mm孔。將流料箱放在金屬螺紋棒的25mm之內(nèi)。離開各流料箱的液體量提供20cm的液體幕。隨著螺棒移動(dòng)通過幕，在螺紋棒以40cm/分鐘運(yùn)行時(shí)，幕與螺紋棒之間的總接觸時(shí)間為30秒。在對(duì)整流器施加能量時(shí)，電涂油漆沉積到與電涂油漆流接觸的棒的部分上，同時(shí)棒的另一部分與自來水流接觸。實(shí)施例5 此實(shí)施例以與實(shí)施例4類似的方式進(jìn)行，只是將包含自來水的再一聚丙烯罐(包括金屬流體釋放系統(tǒng))放在一行上。這種設(shè)置在兩個(gè)包含自來水的罐之間具有包含電涂油漆的罐。將流量箱放在該再一自來水罐上方，并與整流器的負(fù)極端子相連，與原自來水流量箱平行。隨著長(zhǎng)60_的圓柱形的金屬棒移動(dòng)通過自來水和/或電涂油漆的各幕，棒足夠長(zhǎng)以使得涂覆是連續(xù)的在電涂油漆流動(dòng)在棒上的任何時(shí)間，都有一部分同時(shí)位于自來水幕之一的下方。在行進(jìn)通過該工藝時(shí)，金屬棒具有在其全部表面上沉積的電涂油漆的20-30微米厚的涂層。實(shí)施例6 此實(shí)施例以與實(shí)施例5類似的方式進(jìn)行，只是使用超濾器滲透液代替自來水。實(shí)施例1 此實(shí)施例以與實(shí)施例6類似的方式進(jìn)行，只是用20cm(W) x45cm(L)的平金屬板代替金屬棒。在此實(shí)施例中，噴嘴懸浮在板上方20mm處。在幕之間，氣刀裝置驅(qū)動(dòng)壓縮空氣噴射到工件上。壓縮空氣噴射將來自各幕的流彼此分開。被兩個(gè)接地導(dǎo)電幕涂圍繞的一個(gè)中心電涂幕的工藝使得發(fā)生連續(xù)的電沉積。施加400V的電位和500mA的最大電流得到20-30微米厚德涂層。實(shí)施例8 此實(shí)施例以與實(shí)施例7類似的方式進(jìn)行，只是用平的鏡面玻璃表面代替平金屬板。背面是導(dǎo)電的或已經(jīng)具有施加到該表面上的導(dǎo)電涂層使得能夠進(jìn)行涂覆。實(shí)施例9 此實(shí)施例以與實(shí)施例8類似的方式進(jìn)行，只是鏡面玻璃以收集入射光的方式彎曲。在此實(shí)施例中，調(diào)整流料箱以使其形狀與鏡背面的彎曲部分貼合，在其彎曲部分下相距5_15cm0
權(quán)利要求
1.用于涂覆基材的方法，其中所述基材是導(dǎo)電的，該方法包括將多種導(dǎo)電液體材料同時(shí)施加到所述基材的不同部分上，其中至少一種導(dǎo)電液體材料包含離子化合物；和將電流施加到至少一種所述液體材料上由此將所述離子化合物沉積到所述基材上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中包含離子化合物的導(dǎo)電液體包括能電沉積的涂料組合物。
3.略
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述離子化合物包括離子成膜聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述離子化合物包括為陽(yáng)離子或陰離子電荷。
6.用于涂覆基材的方法，其中所述基材是導(dǎo)電的，該方法包括 將包含離子化合物的能電沉積的涂料組合物施加到所述基材的至少一部分上；和 將另一液體材料同時(shí)施加到所述基材的另一部分上； 其中所述能電沉積的涂料組合物和液體材料是導(dǎo)電的；和 其中在將電流施加到所述能電沉積的涂料組合物或?qū)щ娨后w材料上時(shí)，所述能電沉積的涂料組合物和導(dǎo)電液體材料之間的電位梯度足以使電勢(shì)離子化合物沉積到所述基材上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述液體材料包含離子、聚合樹脂或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述液體材料包含滲透液。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述液體材料包含水。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述能電沉積的涂料組合物包含陽(yáng)離子或陰離子電荷。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述離子化合物包括離子成膜聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述液體材料包含陽(yáng)離子或陰離子電荷。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述能電沉積的涂料組合物包含陽(yáng)離子電荷，并且所述液體材料包含陰離子電荷。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述能電沉積的涂料組合物包含陰離子電荷，并且所述液體材料包含陽(yáng)離子電荷。
15.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中在將所述能電沉積的涂料組合物沉積到所述基材上之后，將所述能電沉積的涂料組合物基本上固化。
16.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述基材包括金屬物體。
17.根據(jù)權(quán)利要求6的方法,其中所述基材包括具有至少一個(gè)導(dǎo)電表面的玻璃。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述金屬物體包括片狀金屬、棒、管、篩網(wǎng)或其組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述基材包括基本上不導(dǎo)電的內(nèi)部部分和設(shè)置在該不導(dǎo)電的內(nèi)部部分的至少一部分上的基本上導(dǎo)電的外部部分；以及其中所述能電沉積的涂料組合物沉積在所述基材的外部部分的至少一部分上。
20.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中利用幕涂工藝將所述能電沉積的涂料組合物和液體材料施加到所述基材上。
21.根據(jù)權(quán)利要求1涂覆的基材,其中所述基材基本上不含用于使電流通過導(dǎo)電基材的機(jī)械接觸點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于涂覆基材的方法，其中基材是導(dǎo)電的，該方法包括將多種導(dǎo)電液體材料同時(shí)施加到基材的不同部分上，其中至少一種導(dǎo)電液體材料包括離子化合物；和將電流施加到至少一種液體材料上由此將離子化合物沉積到基材上。
文檔編號(hào)C25D5/08GK103025921SQ201180035957
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者G·歐羅斯, D·W·博伊德, B·卡巴甘比, J·W·麥卡米, D·A·麥克弗恩 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司