CN100366348C

CN100366348C - 在导电基材上形成涂层的方法、设备及由此获得的涂布基材

Info

Publication number: CN100366348C
Application number: CNB028154916A
Authority: CN
Inventors: K·J·基特尔; M·法尔科内
Original assignee: International Coatings Ltd
Current assignee: International Paint Ltd
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: EP1392451A1; JP2004533319A; EP1392451B1; CZ200417A3; GB0330258D0; CN1543378A; HUP0400113A2; MXPA03011272A; SK16362003A3; US7041340B2; CA2449847A1; PL200262B1; PL366901A1; TWI243716B; WO2002098577A1; KR20040017224A; US20040126487A1; ATE527064T1; BR0210264A; NZ530357A

Abstract

在导电性基材上形成涂层的方法，包括以下步骤：建立粉末涂布组合物的流化床，从而实施粉末涂布组合物的摩擦起静电，该流化床包括流化室，该室的至少一部分是导电的，向流化室的导电部分施加电压，将基材整个或部分浸入流化床中，从而使粉末涂布组合物的带电颗粒粘附在基材上，该基材是绝缘的或者是接地的，从流化床中退出基材并且使粘附颗粒在至少一部分基材上形成连续的涂层。从涂布基材上常规静电粉末涂布方法因法拉第笼蔽效应而无法达到的区域的角度而言，该方法的优点就在于此，而且该方法也能够形成比常规流化床方法所获得的更薄的涂层。该方法的其它优点包括均匀性和涂布速度。

Description

在导电基材上形成涂层的方法、设备及由此获得的涂布基材

本发明涉及向基材上施用粉末涂布组合物的方法。

粉末涂层是固体组合物，它一般是通过施加静电方法施用的，其中使粉末涂布颗粒带上静电并且使其粘附到基材上，该基材一般是金属的并且是接地的。为了使粉末涂布颗粒带上电荷，一般通过颗粒与电离空气之间的相互作用(电晕带电)或采用喷枪通过摩擦方法(摩擦电、摩擦静电或“摩擦”起电)来实现。带电颗粒在空气中朝着基材的方向输送，而其最终的沉积过程尤其受喷枪与基材之间所产生的电场线的影响。

电晕带电方法的缺点是，很难涂布具有复杂形状的基材，特别是有凹陷部位的基材，使电场线在进入基材的凹陷部位中时受到限制(法拉第笼蔽效应)。在摩擦起静电方法中，法拉第笼蔽效应不太明显，但该方法有其它缺点。

在替代性静电喷雾方法中，可以通过这种方法来施用粉末涂布组合物，其中将基材预先加热(一般200～400℃)，然后浸入粉末涂布组合物的流化床中。粉末颗粒与预先加热的基材接触，发生熔融并且粘附在基材表面上。在热固性粉末涂布组合物的情况下，可以进一步加热初步涂布的基材，以完成施用涂层的固化过程。如果是热塑性粉末涂布组合物，这类后加热过程就不必要了。

流化床方法可消除法拉第笼蔽效应，由此就能够涂布基材工件上的凹陷部位了，并且在其它方面也很有优势，但是已知其缺点是，施用涂层的厚度比静电涂布方法所获得的厚得多。

另一替代性的粉末涂布组合物施用技术是所谓的静电流化床方法，其中使设置在流化室中的电极带电而使空气电离，或者更常见的是将这些电极设置在处于多孔空气分配膜之下的压力通风室中。电离空气使粉末颗粒带电，由于带同种电荷的颗粒的静电排斥作用，从而产生总体向上运动。由此在流化床表面上形成带电粉末颗粒云。基材一般是接地的，并且将其引入粉末颗粒云中，一部分粉末颗粒通过静电吸引作用而沉积在基材表面上。静电流化床方法中无需预先加热基材。

静电流化床方法特别适于涂布小的制品，因为粉末颗粒沉积速率随着制品距离带电床表面越远而降低。而且，与常规流化床方法一样，粉末被限定在密闭空间中并且无需提供设备来回收和再次混合未沉积在基材上的过剩粉末。但是，与电晕带电静电方法一样，带电电极和基材之间存在着很强的电场，因此在一定程度上会产生法拉第笼蔽效应，由此使粉末颗粒在沉积到基材上凹陷部位时的效果很差。

本发明提供了在导电性基材上形成涂层的方法，包括以下步骤：

建立粉末涂布组合物的流化床，从而实施粉末涂布组合物的摩擦起静电，该流化床包括流化室，该室的至少一部分是导电的，

向流化室的导电部分施加电压，

将基材整个或部分浸入流化床中，从而使粉末涂布组合物的带电颗粒粘附在基材上，该基材是绝缘的或者是接地的，

从流化床中退出基材

并且使粘附颗粒在至少一部分基材上形成连续的涂层。

基材包括金属(比如铝或钢)或者其它导电材料，并且基本上是任何所需的形状和尺寸。

适宜的是，在施用组合物之前将基材进行化学或者机械清洁，并且如果是金属基材，优选采用比如磷酸铁、磷酸锌或铬酸锌进行化学预处理。

在本发明方法中，当粉末涂布组合物颗粒在流化床中循环时彼此摩擦，由于颗粒的摩擦生电作用(摩擦电、摩擦静电或“摩擦”起电)而粘附在基材上。

基材优选是接地的。

进行本发明方法时不会在流化床中产生电离或者电晕效应。

施加到流化床室的电压足以使摩擦起电的粉末涂布颗粒涂布在基材上，同时所产生的最大电势梯度不足以在流化床中产生电流或电晕效应。常压空气一般可在流化床中用作气体，但是可以采用其它气体，比如氮气或氦。

与在带电电极与基材之间形成强电场的静电流化床方法相比，本发明方法提供了这种可能性，即在基材上原本因法拉第笼蔽效应而无法进入的区域中实现良好的涂布效果，这种笼蔽效应在导电基材中一般是很明显的。

与常规的流化床施用方法相比，本发明方法提供了这种可能性，即可按照可控的方式施用更薄的涂层，因为随着颗粒尺寸的降低颗粒之间起电作用变得更为有效。

随着颗粒尺寸降低，效率会提高，这与采用摩擦电枪的粉末涂布方法相反，该方法随着颗粒尺寸降低而效率降低。

通过振摇或者振动基材以除去松散的颗粒，可以改善涂层的均匀性。

通过加热处理和/或辐射能量，特别是红外、紫外或电子束辐射，可以将粘附颗粒转化成连续的涂层(包括在适当的情况下固化已施用的组合物)。与常规的流化床施用技术相比，预热基材在本发明方法中不是关键步骤，并且优选在将基材浸入流化床中之前不对其进行预先加热。

因为施加到流化室的电压不足以在流化床中产生电离或者电晕效应，所以在基材电绝缘时，流化室不太容易吸引任何电流，并且因此在基材电绝缘时不太容易吸引任何电能。当基材接地时，所吸引的电流希望是小于1mA。

在本发明方法中，施加到流化室的电压优选直流电压，是正或负的，但是采用交流电压也是可能的，即施加间歇的时正时负的电压。所施加的电压可以在很宽的范围内变化，这尤其取决于流化床的尺寸、基材的尺寸和复杂度以及所需的膜厚。基于此，施加电压一般为10V～100kV，更一般是100V～60kV，优选100V～30kV，更特别是100V～10kV，或正或负。电压范围包括10V～100V，100V～5kV、5kV～60kV、15kV～35kV、5kV～30kV；30kV～60kV也是令人满意的。

可以连续地或者间歇地向流化室施加直流电压，并且可以在涂布过程中改变所施加电压的极性。如果是间歇性施加电压，可以在将基材浸入流化床中之前使流化室接电并且直到基材已从床中取出之后才切断之。或者，仅在基材已浸入流化床中之后才施加电压。任选，可以在基材从流化床中退出之前切断电压。施加电压的大小可以在涂布过程中变化。

为了避免产生电离和电晕条件，流化床中存在的最大电势梯度低于空气或者其它流化气体的电离电势。决定最大电势梯度的因素包括，施加电压、流化室与基材之间的间隔以及其它设备因素。

对于常压空气而言，电离电势梯度为30kV/cm，因此在常压下采用空气作为流化气体时最大电势梯度应该低于30kV/cm。采用氮气或者氦作为流化气体时，类似的最大电势梯度也是适宜的。

基于这些考虑，流化床中存在的最大电势梯度可以是29kV/cm、27.5、25、20、15、10、5或0.05kV/cm。

最小电势梯度一般至少为0.01kV/cm或者至少0.05kV/cm。

在涂布方法过程中，优选将基材整个浸入流化床中。

如前所述，在本发明方法中，粉末颗粒是通过流化床中颗粒之间的摩擦作用而带电的。流化床中颗粒间的摩擦使颗粒带上两种极性的电荷，就是说，一部分颗粒带负电而另一部分颗粒带正电。但是，流化床中同时存在带正电和带负电的颗粒似乎是不利的，特别是在向流化室施加直流电压时，但是本发明方法能够允许颗粒带有两种极性的电荷。

在向流化室施加给定极性的直流电压时，静电力容易将以一种极性为主的粉末涂布颗粒吸引到基材上。结果会以不同的速率除去带正电和带负电的颗粒，可以预期的是，这会使总体粉末中特定极性的颗粒的百分数逐步降低，但实际上发现，随着消耗的进行，剩余的粉末颗粒会调整其相对极性，并且使电荷保持平衡。

基材在带电条件下在流化室中的优选浸入时间取决于基材的尺寸和几何复杂度、所需的膜厚以及所施加电压的大小，一般为10ms～10、20或30min，一般为500ms～5min，更特别地是1s～3min。

在流化床中的浸入期间，基材优选按照有规则或者间歇性方式进行运动。该运动比如是线性、旋转和/或振动式的。如前所述，可以另外使基材振摇或者振动，以除去仅松散粘附的颗粒。作为单次浸入法的替代性方法，基材可以重复浸入和取出，直到达到所需的总浸入时间。

流化气体(一般是空气)的压力取决于待流化粉末的体积、粉末的流化度、流化床的尺寸、以及沿多孔膜的压力差。

粉末涂布组合物的颗粒粒度分布可以是0～150μm，一般最高为120μm，平均颗粒粒度为15～75μm，优选至少20～25μm，适宜地不超过50μm，更特别是20～45μm。

优选较小的尺寸分布，特别是比如需要相对较薄的施用膜时，组合物必须满足一个或多个以下的要求：

a)95-100体积％的颗粒＜50μm

b)90-100体积％的颗粒＜40μm

c)45-100体积％的颗粒＜20μm

d)50-100体积％的颗粒＜10μm

优选10-70体积％的颗粒＜10μm

e)1-80体积％的颗粒＜5μm

优选3-40体积％的颗粒＜5μm

f)d(v)₅₀范围为1.3-32μm

优选8-24μm。

D(v)₅₀是组合物的中值粒度。更一般而言，体积百分值d(v)_x是处于规定颗粒粒度d之下的颗粒的总体积百分数。可以采用Malverninstruments制造的Mastersizer X激光扫描设备获得这些数据。根据需要，通过从基材上刮掉粘附性沉积物并且将其送入Mastersizer中，就可以获得与沉积材料(焙烧/固化之前)有关的颗粒粒度分布数据。

施用涂层的厚度可以为5～500μm或者5～200μm，或者5～150μm，更特别是10～150μm，比如20～100μm、20～50μm、25～45μm、50～60μm、60～80μm或者80～100μm或者50～150μm。影响涂层厚度的主要因素是施加电压，但是在带电条件下浸入流化室的时间长短以及流化空气的压力也影响该结果。

总体而言，本发明的涂布方法在于一个或多个以下特征：

(i)涂布方法是三维的并且能够穿透凹陷部位。

(ii)选择施加电压以及基材与流化室之间的间隔，使最大电势梯度低于空气或其它流化气体的电离电势梯度。因此基本上不会产生电离或者电晕效应。

(iii)随着施加在流化室上的电压的提高，粉末涂层的厚度会提高。在一定限度内，提高厚度不以损失质量为代价，但最终发现光滑度会逐步损失。

(iv)涂布可在室温下进行。

(v)在基材上可获得均匀的涂层，无论该涂层是处于基材的凹陷中、凸起处或者平坦表面上。

(vi)可以获得光滑的涂布边缘。

(vii)从光滑度和不存在小孔或凹凸不平的角度而言，可获得良好的粉末涂层质量。

(viii)与向基材施加电压的流化床摩擦电方法相比，可获得更广且更为一致的覆盖效果，并且可以更为快速地获得良好的覆盖效果。

(ix)该方法适于涂布随后进行卷绕的金属丝以及卷材(金属板)涂层，因为其速度涂布较快并且基材是不接电的。

该方法有效地粉末涂布任何形状的导电性基材。该基材优选接地，虽然可以是电绝缘的，就是说未接电的(基材是电“浮动”的，就是说其电势是未定的)。

基材与流化室之间的间隔与流化床摩擦电方法近似相同，后者将电压施加到基材上，因此电势梯度与该方法相等，就是说大大低于设备中所用的流体(大多数情况下是空气)的电离电势。

在汽车和其它领域中，希望以足够的干膜厚度来涂布制品比如汽车车身，从而在施用适当的罩面涂层之前为任何金属缺陷提供足够的遮盖效果，本发明方法为此可提供特别的益处。根据以往的办法，必须向这类制品上施用两道独立的涂层才能够为施用罩面涂层做好准备。因此，以前通常的做法是，施用第一道电涂涂层，在整个金属表面之上形成隔离层，然后施用第二道底漆涂层，以确保达到任何可见缺陷的适当遮盖效果。相反，通过经本发明方法施用的单一涂层，本发明提供了这种可能性，它可实现足够的保护和装饰性覆盖效果，即使是制品的几何形状很复杂。根据需要，该涂布方法也能够在单次操作中制造出相对较大的膜厚度。

因此，本发明也提供了涂布汽车部件的方法，其中第一涂层来自按本文所述的本发明方法施用的粉末涂布组合物，然后在该粉末涂层上施用罩面涂层。

本发明方法也适用于航空工业领域，该领域中特别适宜的是能够按照符合环保法规的方式以最小的膜重量在几何结构多种多样的基材(特别是铝或铝合金基材)上施用均一的涂层。

本发明方法能够处理这些制品，比如散热器、金属网篮以及致冷器搁架，包括焊点和凸起部位，可以在制品的焊点和凸起部位以及其余部分上提供均一的粉末涂层，而不会使凸起部位过度涂布。

因为基材未接电以及所达到的粉末涂布速度，本发明特别适于粉末涂布金属丝或金属板，其适宜的形式均是盘卷的形式。

本发明进一步提供了实施本发明方法所用的设备，它包含：

(a)流化室，该室的至少一部分是导电的，

(b)使粉末涂布组合物在流化室内流化的装置，以便建立粉末涂布组合物的流化床，由此实现粉末涂布组合物摩擦起静电，

(c)使导电性基材整个或者部分浸入流化床内的装置，该基材是电绝缘的或者接地的，

(d)在基材浸入的至少一部分时间段内向流化室的导电部分施加电压的装置，由此使粉末涂布组合物的带电颗粒粘附到基材上，

(e)使载有粘附颗粒的基材从流化床中退出的装置，以及

(f)将粘附颗粒转化成连续涂层的装置。

本发明的粉末涂布组合物可以含有单一的成膜粉末组分，它包含一种或多种成膜树脂，或者可以包含两种或多种这类组分的混合物。

成膜树脂(聚合物)的作用是粘结剂，它能够湿润颜料并且在颜料颗粒之间提供粘结强度，而且能够湿润或者与基材结合，在施用到基材上之后能够在固化/烘烤过程中发生熔融和流动而形成均匀的膜。

本发明组合物的每个粉末涂布组分一般都是热固性体系，虽然原则上可采用热塑性体系(基于比如聚酰胺)替代之。

在采用热固性树脂时，该固体聚合物粘结剂体系一般包括该热固性树脂的固体固化剂；或者可以采用两种共反应的成膜热固性树脂。

制造本发明热固性粉末涂布组合物每个组分时所采用的成膜聚合物可以是一种或多种树脂，选自羧基官能化聚酯树脂、羟基官能化聚酯树脂、环氧树脂和官能化丙烯酸系树脂。

该组合物的粉末涂布组分比如基于固体聚合物粘结剂体系，它包含与聚环氧化物固化剂共用的羧基官能化聚酯成膜树脂。这类羧基官能化聚酯系统是目前最为广泛应用的粉末涂布材料。聚酯的酸值一般为10-100，数均分子量Mn为1,500～10,000，并且玻璃化转变温度Tg为30～85℃，优选至少40℃。聚环氧化物比如可以是低分子量环氧化合物，比如三缩水甘油基异氰脲酸酯(TGIC)，化合物，比如二缩水甘油基对苯二甲酸酯缩合双酚A的缩水甘油醚或者光稳定性环氧树脂。或者，这类羧基官能化聚酯成膜树脂可以与双(β-羟基烷基酰胺)固化剂比如四(2-羟基乙基)己二酰二胺一起使用。

或者，羟基官能化聚酯可以与嵌段异氰酸酯官能化固化剂或者胺-甲醛缩合物一起使用，比如蜜胺树脂、脲-甲醛树脂，或者乙二醇ural甲醛树脂，比如Cyanamid Company提供的“Powderlink 1174”材料，或者六羟基甲基蜜胺。羟基官能化聚酯的嵌段异氰酸酯固化剂比如可以是内嵌段型的，比如uretdion(脲二酮)型的，或者是己内酰胺嵌段型的，比如异佛尔酮二异氰酸酯。

进一步可能的是，环氧树脂可以与胺官能化固化剂共用，比如双氰胺。除了用于环氧树脂的胺官能化固化剂以外，可以采用酚类材料，优选表氯醇与过量双酚A通过反应而形成的材料(就是说，通过双酚A与环氧树脂的加成反应而制造的聚酚)。官能化丙烯酸系树脂，比如羧基、羟基或者环氧官能化树脂可以与适当的固化剂共用。

可以采用成膜聚合物的混合物，比如羧基官能化聚酯可以与羧基官能化丙烯酸系树脂共用，以及固化剂比如双(β-羟基烷基酰胺)，其作用是固化两种聚合物。进一步可能的是，对于混合的粘结剂系统而言，羧基、羟基或环氧官能化丙烯酸系树脂可以与环氧树脂或者聚酯树脂(羧基或羟基官能化)共用。通过选择这类树脂的组成，从而使其同时固化，比如羧基官能化丙烯酸系树脂与环氧树脂同时固化，或者羧基官能化聚酯与缩水甘油基官能化丙烯酸酯树脂同时固化。但是，在调配这类混合的粘结剂系统时，更多时候要使其利用单一的固化剂(比如采用嵌段异氰酸酯来固化羟基官能化丙烯酸系树脂和羟基官能化聚酯)进行固化。其它优选的配方要求针对两种聚合物粘结剂混合物的每种粘结剂(比如，胺固化的环氧树脂与嵌段异氰酸酯固化的羟基官能化丙烯酸系树脂组合使用)采用不同的固化剂。

其它可以提及的成膜聚合物包括官能化氟化聚合物、官能化氟氯化聚合物和官能化氟化丙烯酸系聚合物，每种均可以是羟基官能化或羧基官能化的，并且可以用作单独的成膜聚合物或与一种或多种官能化丙烯酸系、聚酯和/或环氧树脂配合使用，采用的是对该官能化聚合物适当的固化剂。

其它可以提及的固化剂包括环氧苯酚线型酚醛树脂和环氧甲酚线型酚醛树脂；肟嵌段的异氰酸酯固化剂比如甲基乙基酮肟嵌段的异佛尔酮二异氰酸酯、丙酮肟嵌段的四亚甲基二甲苯二异氰酸酯，和甲基乙基酮肟嵌段的Desmodur W(二环己基甲烷二异氰酸酯固化剂)；光稳定性环氧树脂，比如Monsanto提供的“Santolink LSE 120”；和无环聚环氧化物，比如Daicel提供的“EHPE-3150”。

本发明所用的粉末涂布组合物可以不含添加的着色剂，但通常含有一种或多种这类试剂(颜料或染料)。可以采用的颜料的实例是无机颜料比如二氧化钛、氧化铁红和黄、铬颜料和炭黑，以及有机颜料比如酞菁、偶氮、蒽醌、硫靛、异二苯并蒽酮、三吩二烷和喹吖啶酮颜料、瓮染料和酸性、碱性和媒染料的色淀。可以只采用染料或者与颜料组合在一起使用。

本发明组合物也可以包括一种或多种增量剂或填料，它们尤其可用来提供不透明性，同时最大限度地降低成本或者更一般地作为稀释剂。

本发明粉末涂布组合物中颜料/填料/增量剂的总含量可以提及以下范围(不考虑后混合添加剂)：0～55重量％，0～50重量％、10～50重量％、0～45重量％、以及25～45重量％。

在颜料/填料/增量剂总含量中，颜料含量一般≤总组合物的40重量％(不考虑后混合添加剂)，但是也可以采用百分数最高达45％甚至50重量％。所用的颜料含量一般为25～30或者35％，虽然在暗淡色彩的情况下，采用＜10重量％的颜料就可以获得不透明性。

本发明组合物也可以包括一种或多种功能添加剂，比如流动促进剂、增塑剂、稳定剂，比如抗UV降解的稳定剂，或者抗气添加剂比如苯偶姻，或者可以采用两种或多种这类添加剂。本发明粉末涂布组合物中功能添加剂的总含量可以提及以下范围(不考虑后混合添加剂)：0～5重量％、0～3重量％，以及1～2重量％。

一般而言，前述着色剂、填料/增量剂和功能添加剂可通过后混合的方式引入，但是可以在挤出或其它匀化处理之前和/或在其过程中引入。

在将粉末涂布组合物施用在基材上之后，通过加热处理和/或辐射能量，特别是红外、紫外或电子束辐射，可以将所获得的粘附颗粒转化成连续的涂层(包括在适当的情况下，固化施用的组合物)。

该粉末一般是通过施加热量(烘烤方法)而固化在基材上的；粉末颗粒熔融并流动而形成膜。固化时间和温度随所用的组合物配方而不同，可以提及以下的典型范围：

温度/℃时间

280～100* 10s～40min

250～150 15s～30min

220～160 5min～20min

*对于某些树脂可以采用低达90℃的温度，特别是某些环氧树脂。

通过后混合的方式，向粉末涂布组合物中引入一种或多种流动性助添加剂，比如WO 94/11446所公开的，特别是该专利中所公开的添加剂优选组合形式，它包含氧化铝和氢氧化铝，一般其所用的重量比为1∶99～99∶1，适宜地是10∶90～90∶10，优选20∶80～80∶20或者30∶70～70∶30，比如45∶55～55∶45。在实施本发明时，一般也采用WO94/11446中公开的可作为后混合添加剂的其它无机材料组合，比如包括二氧化硅的那些组合。除此之外，氧化铝和二氧化硅可以作为单独用作后混合添加剂的材料。也可以使用WO 00/01775所公开的涂蜡二氧化硅作为后混合添加剂，包括它与氧化铝和/或氢氧化铝的组合。

后混合添加剂在粉末涂布组合物中的总引入量一般为0.01～10重量％，优选至少0.1重量％并且不超过1.0重量％(基于不含添加剂的组合物的总重量)。氧化铝与氢氧化铝的组合(以及类似的添加剂)的适宜用量为0.25～0.75重量％，优选0.45～0.55重量％，基于不含添加剂的组合物的重量。最高用量为1或2重量％，如果用量太高的话会产生问题，比如形成团块并且降低传送效率。

与任何添加剂相关的术语“后混合”指的是在制造粉末涂布组合物时所用的挤出或者其它匀化处理结束之后引入的添加剂。

比如可以通过任何以下的干混方法实现添加剂的后混合：

a)辗转成片料，然后进行研磨；

b)注入磨中；

c)研磨之后在筛分阶段引入；

d)在“转鼓”或其它适宜的混合设备中进行制造后混合；或者

e)引入到流化床中。

以下参照附录的附图，仅以实施例的方式，来说明适于实施本发明方法的流化床摩擦电粉末涂布设备的一般形式以及本发明方法的各种形式，其中：

图1表示流化床摩擦电粉末涂布设备的一般形式的示意图，

图2是实施例中所用的导电性金属基材的透视示意图；并且

图3是图2基材在展平条件下的透视视图，以评价实施例中所获得的膜厚度和涂布量。

参照附录的图1，流化床摩擦电粉末涂布设备包括流化室(1)，在其底座上有空气入口(2)，还有横向设置的多孔空气分配膜(3)，从而将该室分为下送气室(4)和上流化分室(5)。

操作时，基材(6)有绝缘支座(7)，优选硬质支座，将基材浸入粉末涂布组合物的流化床中，该流化床是从送气室(4)通过多孔膜(3)引入的向上流动的气流而在流化分室(5)中形成的。

在浸入的至少一段时间内，通过可变电压源(8)向流化室(1)施加直流电压。粉末涂布组合物颗粒由于颗粒之间的摩擦起电作用而带上电荷。如图所示，基材(6)没有接电(电“浮动”)，但是可以通过适宜的接电方式接地。粉末涂布组合物的摩擦带电颗粒粘附在基材(6)上。为了不产生电离或者电晕效应，将电压源(8)所提供的电压保持在比产生这类效应所需的水平低的水平上。金属基材优选接地。

基材(6)可以经由图1未示出的装置在整个涂布过程中以规则的振动方式运动。或者，基材在浸入期间可以间歇性或者连续地前行通过床，或者可以重复地浸入和退出直到达到所需的总浸入时间。也可以使基材保持静止而通过振动床或者以推近式混合器搅拌床的方式使粉末运动。

经过所需的浸入时间之后，将基材从流化床中取出，然后加热，以便熔融并融合粉末涂布组合物的粘附颗粒而完成涂布过程。

电压源(8)是交流电源供电的并且输出电压是相对于电源接地电势测量的。

以下实施例说明了本发明的方法，并且在实施时采用的是图1所示的设备，流化单元由Nordson Corporation提供，它有大体上呈圆筒形的室(1)，其高度为25cm和直径为15cm。

在该实施例中，基材(6)固定在绝缘支座(7)上，后者是长度为300mm的棒。基材位于流化单元的中心，当向流化室(1)施加电压3kV时，预期产生最大的电势梯度不超过3kV/cm。就是说，当电势梯度远远低于空气电离电势30kV/cm⁵时，会获得令人满意的结果。很明显，为了使在向流化室施加3kV电压(所采用的最大值)时最大电势梯度为30kV/cm，基材必须比流化单元壁面更接近。当所采用的电压是0.5kV时，最大电势梯度大约是0.13kV/cm，并且当电压为0.2kV时，估计最大电势梯度约0.05kV/cm。在使基材震荡或振动的情况下，预计只要最大电势梯度为0.05kV/cm～1kV/cm，可能是0.05kV/cm～5kV/cm，并且还可能是0.05kV/cm～10kV/cm，就可以获得令人满意的结果。

实施例中给出所有的浸入时间都是以秒为单位。

参照图2，该实施例中所采用的导电性金属基材6是经过折叠的铝片，其平面图呈U形(提供了中央凹陷)，并且尺寸如下：a＝10cm、b＝7.5cm、c＝5mm。

基材6由固定在臂7上的金属夹10夹持。基材通过导体18接地。

图3是基材6在展平条件下的透视视图，以评价实施例方法中所获得的膜厚度以及涂布百分率。

按照常规方式挤出、粉碎成片料然后进行研磨，由此制备出两种名为A和B的粉末涂布组合物。

每种组合物的配方如下：

重量份数

金红石型二氧化钛 321

填料(白云石) 107

羧酸官能化聚酯树脂 374

环氧树脂固化剂 152

催化剂 30

蜡 3

流动改良剂 10

苯偶姻 3

总量 1000

组合物A的最大颗粒粒度比组合物B大。

总体操作条件如下：

床中装载的粉末的重量： 700-800g

平衡床所需的自由流化时间：在0.5bar下30min

沉积材料的标准焙烧和固化过程：在180℃下15min

所获得的结果汇总在下表中：

涂料系统	施加电压伏	P，巴	浸入时间，秒	INcov，％	OUTcov，％	厚度，IN，μm	STDEV-IN	厚度，OUT，μm	STDEV-OUT
涂料系统	施加电压伏	P，巴	浸入时间，秒	INcov，％	OUTcov，％	厚度，IN，μm	STDEV-IN	厚度，OUT，μm	STDEV-OUT	A	-3000	3	300	100	100	60.4	13.9	74.4	35.1
A	-2000	3	300	85	100	49.3	12.1	70.1	28.3	A	-3000	3	300	100	100	60.4	13.9	74.4	35.1
A	-2000	3	300	85	100	49.3	12.1	70.1	28.3	A	+3000	3	500	100	100	57.3	11.2	69.8	25.1
B	-2000	3	120	88	100	49.3	12.1	69.0	17.8	A	+3000	3	500	100	100	57.3	11.2	69.8	25.1
B	-2000	3	120	88	100	49.3	12.1	69.0	17.8	B	-2000	3	180	100	100	65.1	13.2	91.2	15.1
B	-2000	5	120	100	100	57.5	15.3	69.0	14.3	B	-2000	3	180	100	100	65.1	13.2	91.2	15.1
B	-2000	5	120	100	100	57.5	15.3	69.0	14.3	B	-3000	2	90	100	100	70.0	14.8	90.5	16.7
B	+2000	3	300	100	100	46.9	12.1	65.7	11.8	B	-3000	2	90	100	100	70.0	14.8	90.5	16.7
B	+2000	3	300	100	100	46.9	12.1	65.7	11.8	B	+2000	3	150	51	95	45.0	11.4	63.0	10.3

对图2的U形基材进行膜厚度测量时，先展平图3所示的基材，露出基材的所有部分，包括中心凹陷11。在展平板的正反两面上，在图3上每个标有‘X’的点处测量膜厚度，每个面共得到18个读数，并且整个板总共得到36个读数。

前表中所采用的缩写如下：

厚度IN是基材内表面测得的膜厚度平均值。

STDEV-IN是基材内表面测得的膜厚度的标准偏差。

厚度OUT是基材外表面测得的膜厚度平均值。

STDEV-OUT是基材外表面测得的膜厚度的标准偏差。

INcov是基材凹陷表面(内面)的涂布率并且是用肉眼评价的。

OUTcov是基材外表面(外面)的涂布率并且是用肉眼评价的。

Claims

1.在导电性基材上形成涂层的方法，包括以下步骤：

向流化室的导电部分施加电压，

将基材整个或部分浸入流化床中，从而使粉末涂布组合物的带电颗粒粘附在基材上，该基材是未接电的或者是接地的，

从流化床中退出基材并且

使粘附颗粒在至少一部分基材上形成连续的涂层，

进行该方法时不会在流化床中产生电离或电晕效应。

2.权利要求1的方法，其中基材在浸入流化床中之前未预先加热。

3.权利要求1的方法，其中所施加的电压是直流电压。

4.权利要求3的方法，其中电压是正电压。

5.权利要求3的方法，其中电压是负电压。

6.权利要求1～5任意一项的方法，其中所施加的电压应使得流化床中存在的最大电势梯度低于流化床中气体的电离电势梯度。

7.权利要求1～5任意一项的方法，其中流化床中存在的最大电势梯度是2 9kV/cm、27.5、25、20、15、10、5、1或0.05kV/cm。

8.权利要求1～5任意一项的方法，其中流化床中存在的电势梯度至少是0.01kV/cm或者至少是0.05kV/cm。

9.权利要求1～5任意一项的方法，其中所施加的电压是10V～100kV。

10.权利要求9的方法，其中所施加的电压是100V～60kV。

11.权利要求9的方法，其中所施加的电压是100V～30kV。

12.权利要求9的方法，其中所施加的电压是100V～10kV。

13.权利要求1～5任意一项的方法，其中基材包括金属。

14.权利要求13的方法，其中基材是一定长度的金属丝，最好是盘绕的形式。

15.权利要求13的方法，其中基材是金属板，最好是卷材的形式。

16.权利要求1～5任意一项的方法，其中基材在带电条件下在流化室中的浸入时间长达30min、20min、10min、5min或3min。

17.权利要求1～5任意一项的方法，其中基材在带电条件下在流化室中的浸入时间至少为10ms、500ms或1s。

18.权利要求1～5任意一项的方法，其中施用涂层的厚度最大为500μm，或者最大200、150、100或80μm。

19.权利要求1～5任意一项的方法，其中施用涂层的厚度至少为5μm，或者至少10、20、50、60或80μm。

20.权利要求1～5任意一项的方法，其中施用涂层的厚度为20～50μm、25～45μm或50～60μm。

21.权利要求1～5任意一项的方法，其中振摇或者振动基材以除去松散的颗粒。

22.权利要求1～5任意一项的方法，其中粉末涂布组合物是热固性体系。

23.权利要求22的方法，其中粉末涂布组合物每个粉末涂布组分中的成膜聚合物是一种或多种树脂，选自羧基官能化聚酯树脂、羟基官能化聚酯树脂、环氧树脂和官能化丙烯酸系树脂。

24.权利要求1～5任意一项的方法，其中粉末涂布组合物是热塑性体系。

25.权利要求1～5任意一项的方法，其中通过后混合的方式向粉末涂布组合物中引入一种或多种流动度辅助添加剂。

26.权利要求25的方法，其中向粉末涂布组合物中引入氧化铝和氢氧化铝的组合作为流动性助添加剂。

27.权利要求1～5任意一项的方法，其中将基材完全浸入流化床中。

28.用于实施本发明方法的设备，它包含：

(a)流化室，该室的至少一部分是导电的，

(b)用于使粉末涂布组合物在流化室内流化的装置，以便建立粉末涂布组合物的流化床，从而使粉末涂布组合物摩擦起静电，

(c)用于使导电性基材整个或者部分浸入流化床内的装置，该基材是未接电的或者接地的，

(d)用于在基材浸入的至少一部分时间段内向流化室的导电部分施加电压的装置，从而使粉末涂布组合物的带电颗粒粘附到基材上，由电势梯度所导致的电压不足以在所述流化床中产生电离或电晕效应，

(e)用于使载有粘附颗粒的基材从流化床中退出的装置，以及

(f)用于将粘附颗粒转化成连续的涂层的装置。

29.权利要求28的设备，它包括振摇或者振动基材以除去松散颗粒的装置。

30.通过权利要求1～27任意一项的方法或者通过权利要求28或29的设备所获得的涂布基材。