CN101878119A - 粉末涂覆的基底的装饰方法 - Google Patents

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CN101878119A CN200880118294.0A CN200880118294A CN101878119A CN 101878119 A CN101878119 A CN 101878119A CN 200880118294 A CN200880118294 A CN 200880118294A CN 101878119 A CN101878119 A CN 101878119A
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Dupont Iberia Ltd
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Abstract

本发明涉及一种对粉末涂覆基底进行装饰的方法，该方法包括以下步骤：(a)处理要涂覆的基底表面；(b)将粉末涂料组合物涂覆到所述处理过的基底表面上并且固化所述粉末涂料组合物；以及(c)用包含装饰物的载体覆盖所述固化的粉末涂料，并且通过加热将所述装饰物转移到所述已涂覆的基底表面上，其中所用粉末涂料组合物包含(A)30至80重量％的至少一种聚酯树脂A与至少一种聚酯树脂B的混合物，所述至少一种聚酯树脂A具有30至60mg KOH/g范围内的羟基数、3100至5000范围内的重均摩尔质量(Mn)以及40至60℃的玻璃化转变温度(Tg)，所述至少一种聚酯树脂B具有250至350mg KOH/g范围内的羟基数、2000至3000范围内的重均摩尔质量(Mn)；(B)10至40重量％的至少一种选自二异氰酸酯、聚异氰酸酯和脲二酮的硬化剂；以及(C)0.01至40重量％的至少一种涂料添加剂、颜料和/或填料，所述重量百分比是按所述粉末涂料组合物的总重量计的，并且其中所述通过加热进行的转移在介于160℃和220℃之间的温度范围内进行。所述方法在涂覆基底表面上提供了永久性装饰物并且还提供了极好的长期防涂鸦性能。

Description

粉末涂覆的基底的装饰方法
发明领域
本发明涉及一种对粉末涂覆的基底进行装饰以得到性能提高的装饰涂层的方法。
背景技术
通常，涂覆基底的装饰可通过本领域已知的升华法将装饰物热转印到涂覆基底上来进行。
此类方法描述于例如WO 96/29208和WO 98/08694中。EP-A 0060107公开了在基于诸如醇酸、聚酯、聚氨酯或环氧涂料的热固性材料的涂层上的转移印花。
EP-A 1140524涉及在特定条件下采用升华法来制备装饰基底，其中这些基底可涂覆有在特定条件下固化的粉末涂料组合物。EP-A 1162241公开了适于制备装饰基底的热固化粉末涂料组合物。
需要为涂覆的基底提供装饰物，从而使这些基底上的涂层具有防污性能；具体地讲，需要为装饰基底提供长期高质量的防涂鸦保护。
发明概述
本发明提供一种对粉末涂覆的基底进行装饰的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)处理要涂覆的基底表面；
(b)将粉末涂料组合物涂覆于处理过的基底表面上并且固化该粉末涂料组合物；以及
(c)用包含装饰物的载体覆盖固化的粉末涂料，并且通过加热将装饰物转移到涂覆的基底表面上，
其中所用粉末涂料组合物包含
(A)30至80重量％的至少一种聚酯树脂A与至少一种聚酯树脂B的混合物，所述至少一种聚酯树脂A具有30至60mg KOH/g范围内的羟基数、3100至5000范围内的重均摩尔质量(Mn)以及40至60℃的玻璃化转变温度(Tg)，所述至少一种聚酯树脂B具有250至350mg KOH/g范围内的羟基数、2000至3000范围内的重均摩尔质量(Mn)；
(B)10至40重量％的至少一种选自二异氰酸酯、聚异氰酸酯和脲二酮的硬化剂；以及
(C)0.01至40重量％的至少一种涂料添加剂、颜料和/或填料，
所述重量百分比是按所述粉末涂料组合物的总重量计的，并且
其中通过加热进行的转移在160℃至220℃之间的温度范围内进行。
根据本发明的方法在涂覆的基底表面上提供了永久性装饰物，并且除了提供诸如高室外耐久性和耐化学品性的良好涂层性质外，还提供了极好的长期防涂鸦性能。
发明详述
通过阅读下列发明详述，本领域的技术人员将更容易了解本发明的特点和优点。应当理解，为清楚起见，在参照不同实施方案的上文和下文中所描述的本发明的那些特点可在单个实施方案中以组合的方式给出。反之，为简化起见，在参照单个实施方案中描述的本发明的多个特点也可以分别给出，或以任何子组合给出。此外，单数所指的内容也可以包括复数(例如，“一个”和“一种”可以指一个、或者一个或多个)，除非上下文特别地另外指明。
可使用略高于或低于指定数值范围的变化值以获得与所述范围内的值基本上相同的结果。而且，公开的这些范围均应视为连续的范围，包括最大值和最小值之间的每一个值。
本文所引用的所有专利、专利申请和出版物均以引用方式全文并入本文。
本发明描述中所述的所有数均或重均摩尔质量数据由或将由凝胶渗透色谱法(GPC；二乙烯基苯交联聚苯乙烯作为固定相，四氢呋喃作为液相，聚苯乙烯为标准品)测得。
就根据本发明方法的步骤(a)而言，要涂覆的基底可通过熟知的方法来处理以清理表面，例如本领域内技术人员已知的刷涂、洗涤、脱脂、磷化和/或铬酸盐化。还可在涂覆粉末组合物之前对基底表面进行预加热，然后在涂覆粉末后加热或者不加热。例如，通常将气体用于各种加热步骤，但是其他方法，例如微波、传导方法、红外(IR)辐射、近红外(IR)辐射以及电感应加热，也是已知的。通常使用催化气红外线炉和电热红外线炉，其在很多情况下联合气体对流炉使用。
步骤(b)中将粉末涂料组合物涂覆于处理过的表面可通过例如静电喷涂、热喷涂或火焰喷涂、或流化床涂覆的方法来完成，所有方法对本领域的技术人员而言是已知的。
可将涂料组合物作为单涂层体系或者作为多层膜构造中的涂层涂覆到例如金属基底、非金属基底上，所述非金属基底的实例有纸材、木材、塑料、玻璃和陶瓷，还包括热敏基底。
根据本发明的粉末涂料组合物可直接涂覆在基底表面上或底漆层上，该底漆可为液体底漆或粉末底漆，例如在涂覆非导电基底(如木材或MDF)的情况下为导电底漆。根据本发明的粉末涂料组合物还可作为多层涂料体系的涂层来涂覆，该多层涂料体系基于液体涂层或粉末涂层，例如基于涂覆到赋予颜色和/或赋予特殊效果的底漆层上的粉末或液体透明涂层或者涂覆到前一涂层上的着色的单层粉末或液体面涂层。
所施用和熔化的粉末涂层可通过热能固化。可通过例如本领域已知的对流、气体和/或辐射加热(如红外(IR)和/或近红外(NIR)辐射)使涂层暴露于例如100℃至300℃的温度下，优选180℃至280℃的温度下(各情况下均指物体温度)。
如果将根据本发明的组合物与不饱和树脂以及任选地光引发剂一同使用，或者将根据本发明的组合物与包含不饱和树脂的粉末一同使用，则还可采用双重固化。双重固化是指对根据本发明的粉末涂料组合物进行固化的方法，其中所施用的组合物可通过例如高能辐射(如紫外线(UV)辐射)和技术人员已知的热固化方法来固化。
步骤(b)中，可使用的粉末涂料组合物包含
(A)30至80重量％的至少一种聚酯树脂A与至少一种聚酯树脂B的混合物，该至少一种聚酯树脂A具有30至60mg KOH/g范围内的羟基数、3100至5000范围内的重均摩尔质量(Mn)以及40至60℃的玻璃化转变温度(Tg)，该至少一种聚酯树脂B具有250至350mg KOH/g范围内的羟基数、2000至3000范围内的重均摩尔质量(Mn)；
(B)10至40重量％的至少一种选自二异氰酸酯、聚异氰酸酯和脲二酮的硬化剂；以及
(C)0.01至40重量％的至少一种涂料添加剂、颜料和/或填料，
所述重量百分比是按所述粉末涂料组合物的总重量计的。
组分A)的合适的聚酯树脂为具有30至60mg KOH/g范围内的羟基数、3100至5000范围内的重均摩尔质量(Mn)以及40至60℃的玻璃化转变温度(Tg)的聚酯树脂A和具有250至350mg KOH/g范围内的羟基数、2000至3000范围内的重均摩尔质量(Mn)的聚酯树脂B。
这些聚酯可通过将一种或多种脂族、芳族或脂环族二元羧酸或多元羧酸及其酸酐和/或酯与多元醇反应以常规方式制备，如D.A.Bates在“TheScience of Powder Coatings”卷1和卷2(Gardiner House，London，1990)中有所描述，以及如本领域技术人员所知的那样。例如，这些聚酯可通过将酸组分与醇组分在氮气氛中、例如在介于140℃和260℃之间的温度下、使用或不使用常规的酯化催化剂的情况下进行酯化反应以常规方式制备。
合适的多元羧酸和酸酐和/或它们的酯的例子包括马来酸、富马酸、丙二酸、己二酸、1，4-环己二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、丙烯酸、以及它们的酸酐形式、或它们的混合物。一般而言，合适的多元醇的实例为苄醇、丁二醇、己二醇、乙二醇、二甘醇、季戊四醇、新戊二醇、丙二醇、以及它们的混合物。
合适的多元羧酸和合适的多元醇以这样的方式选择，使得可以获得具有所述羟基数、重均摩尔质量(Mn)以及40至60℃的玻璃化转变温度(Tg)的根据本发明的聚酯A和聚酯B。
组分A)的聚酯混合物可与少量含羧基聚酯一同使用，例如0至10重量％的具有例如10至200的羧基值的含羧基聚酯。
优选的是使用羟基官能化聚酯，无需添加或限制性地添加含羧基聚酯。
也可使用结晶的和/或半结晶的饱和羟基官能化聚酯树脂，其具有在例如50至150℃范围内的通过DSC测得的Tm(熔融温度)。
本发明的这些聚酯还可为本领域内的技术人员已知的包含可交联官能团的部分可自交联的聚酯。
聚酯树脂混合物(A)的含量可优选地例如介于40至65重量％之间的范围内，尤其优选介于40至60重量％之间，所述重量百分比是按粉末涂料组合物的总重量计的。
聚酯A与聚酯B的混合比在70∶30至80∶20的范围内，优选在75∶25的范围内。
本发明的组分B)用作组分A)的硬化剂。硬化剂可用作选自作为嵌段化合物或非嵌段化合物的二异氰酸酯、聚异氰酸酯和脲二酮的组分B)。
二异氰酸酯和聚异氰酸酯的实例为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲代亚苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯或三元聚合产物，例如脂族二异氰酸酯基异氰脲酸酯或它们的混合物。还可存在芳族二异氰酸酯化合物，例如甲苯基二异氰酸酯(TDI)、二苯基烷基二异氰酸酯或它们的混合物。脲二酮的实例为Vestagon
Figure GPA00001142351600051
BF1320(Degussa)、Crelan
Figure GPA00001142351600052
EN403(Bayer)。
二异氰酸酯、聚异氰酸酯以及脲二酮还可以嵌段的形式使用。嵌段可使用常规试剂来进行，例如使用一元醇、乙二醇醚、酮肟、内酰胺、丙二酸酯、乙酰乙酸酯，例如乙二醇单丁醚、丁酮肟、酚、乙酰乙酸乙酯、二甲基吡唑或己内酰胺。
优选的是使用至少一种脲二酮。
硬化剂(B)的含量可优选地在例如介于15和40重量％之间的范围内，尤其优选介于30至40重量％之间，所述重量百分比是按所述粉末涂料组合物的总重量计的。
根据本发明的粉末涂料组合物可包含另外的组分(C)，组分(C)为粉末涂料技术中常规的组分，例如本领域内技术人员已知的添加剂、颜料和/或填料。
添加剂为例如除气助剂、流控剂、消光剂、纹理剂、填料(增量剂)、催化剂、染料、抗氧化剂、抗紫外线助剂、摩擦静电或电晕静电充电助剂。还可向粉末涂料组合物中添加具有抗微生物活性的化合物。
通过向根据本发明的粉末涂料组合物中加入已知的热交联催化剂可进一步加快交联反应的速度。此类催化剂为例如锡盐、羧酸铋、金属络合物、有机金属络合物、锆螯合物。以例如粉末涂料组合物总重量的0.01至3重量％的量使用这些催化剂。
本发明的粉末涂料组合物可包含透明的、赋予颜色的和/或赋予特殊效果的颜料和/或填料(增量剂)。鉴于其热稳定性必须足以保持本发明粉末涂料组合物的固化，合适的赋予颜色的颜料为任何有机或无机性质的常规涂层颜料。无机或有机的赋予颜色的颜料的实例为二氧化钛、微粉化的二氧化钛、炭黑、偶氮颜料和酞菁颜料。赋予特殊效果的颜料的实例为金属颜料，例如由铝、铜或其他金属所制成的颜料；干涉颜料，例如金属氧化物涂敷的金属颜料和金属氧化物涂敷的云母。可用的增量剂的实例为二氧化硅、硅酸铝、硫酸钡、碳酸钙、碳酸镁以及微粉化的白云石。
这些组分以本领域内的技术人员已知的常规量来使用。例如根据粉末涂料组合物的总重量计算，对于颜料和/或填料而言，使用量为0至40重量％、优选0至30重量％，对于添加剂而言，使用量为0.01至10重量％、优选1至5重量％。
根据本发明的粉末涂料组合物可通过粉末涂料行业中使用的常规制备技术进行制备，例如通过挤出和/或研磨工艺进行制备。
例如，可将粉末涂料组合物中使用的成分共混在一起并且将混合物挤出。在挤出机中，将该混合物熔融并且匀化，通过剪切效应来确保颜料分散。随后将挤出的材料在冷却辊上冷却、打碎、再研磨成细粉，细粉可被分粒到所需的颗粒大小，例如分粒到20至200μm的平均粒度，优选20至50μm的平均粒度。
粉末涂料组合物还可以通过超临界溶液喷雾、NAD“非水性分散”方法或者超声驻波雾化方法来制备。
此外，通过采用冲击熔融的“粘合”法，使用挤出和研磨后最终得到的粉末涂料颗粒对根据本发明的组合物的特定组分(例如添加剂、颜料、填料)进行处理。为此，可将这些特定的组分与粉末涂料颗粒混合。在共混期间，单独处理粉末涂料颗粒以软化其表面，以使这些组分粘附在其上面并且与粉末涂料颗粒的表面均匀地结合。这些粉末颗粒表面的软化可通过加热来实现，其将颗粒处理至一定温度，例如该组合物的玻璃化转变温度Tg在例如50至60℃的范围内。将混合物冷却后，通过筛分法得到所得颗粒的所需粒度。
根据本发明的粉末涂料组合物尤其适于作为基底上装饰物热转印的涂料，该基底涂覆有本发明的粉末涂料组合物。
根据本发明方法的步骤(c)，固化的粉末涂料覆盖有包含装饰物的载体，并且该装饰物通过加热而从载体转移到涂覆基底上。
使该载体与涂覆基底表面进行接触。载体与涂覆表面之间的接触可通过施加物理压力来完成和保持。物理压力是指适于将载体保持在涂覆表面上的各压力方法。使载体与涂覆表面之间保持接触的另一种方法可通过将载体像袋子一样封闭并且施加真空来完成和保持。将载体旋拧于涂覆基底周围并且封闭，再施加真空。载体将粘附在置于其内的涂覆基底上。
施加热量以促使油墨从载体的装饰物向涂覆基底表面迁移。可通过例如直接压向载体和/或压在涂覆基底和/或载体上来施加热量。在介于160和220℃之间的温度范围内进行加热。
保持该接触直到实现装饰物的部分或完全转移。这可在下述温度范围内于例如20秒至3分钟的时段内完成。装饰物转移完成后移除载体。
该载体可为基于如纸材、塑性或纺织物的材料，例如类似于膜或片材。
以下实施例进一步定义了本发明。应当理解，这些实施例仅以示例性方式给出，并且本发明不受下文示出的示例性实施例的限制，而是由下文包含的权利要求来限定。
实施例
实施例1
根据本发明的粉末涂料组合物的制备和涂覆
采用以下成分来制备根据本发明的粉末涂料组合物：
Figure GPA00001142351600081
将这些成分在120℃下于挤出机中混合并挤出。然后将熔融混合的配方冷却、打碎，将所得材料研磨成D50值为35至40μm的粒度分布。
将最终的粉末组合物通过电晕技术涂覆到金属板上，并且通过对流炉在200℃下固化15分钟。所得干膜厚度为70至80μm。
实施例2
现有技术的粉末涂料组合物的制备和涂覆
采用以下成分来制备用于热转印的现有技术的粉末涂料组合物：
  配方2.1   重量％
  聚酯A(羧基数50mg KOH/g)   74.4
  羟烷基酰胺   5.6
  苯偶姻   0.3
  流平剂   1
  添加剂   3
  颜料   15.7
  配方2.2   重量％
  聚酯B(羧基数20mg KOH/g)   77.6
  羟烷基酰胺   2.4
  苯偶姻   0.3
  流平剂   1
  添加剂   3
  颜料   15.7
将各配方的成分在120℃下于挤出机中混合并挤出。然后将熔融混合的配方冷却、打碎，将所得材料研磨成D50值为35至40μm的粒度分布，然后将基于配方2.1和2.2所得的两种组合物以干混法混合在一起。
将最终的粉末组合物通过电晕技术涂覆到金属板上，并且通过对流炉在200℃下固化15分钟。所得干膜厚度为70至80μm。
实施例3
现有技术的粉末涂料组合物的制备和涂覆
采用以下成分(使用与实施例1中聚酯A和聚酯B的重均摩尔质量(Mn)不同的聚酯A和聚酯B)来制备用于热转印的现有技术的粉末涂料组合物：
  配方3   重量％
  聚酯A(羟基数50)   39
  配方3   重量％
  聚酯B(羟基数300)   22
  脲二酮(NCO含量14％)   32
  苯偶姻   0.3
  流平剂   1
  添加剂   2
  颜料   3.7
根据以上所述来进行涂覆。
实施例4
升华转移后的涂料的测试
通过将采用实施例1、2和3的配方得到的薄膜用包含升华油墨的热转印膜来覆盖以及将其在200℃下保持于压力机中1分钟来进行装饰。在该操作之后移除热转印膜。
防涂鸦性能和装饰(升华)性能详述于表1和表2中。
表1
测试的防涂鸦产品：Henkel Magnus 1302、Socostrip T4211、Grafforange bio。
测试的涂鸦油墨：蓝墨。
侵蚀性测试：对表面上使用的得自SNCF(French railway company)的防涂鸦产品进行侵蚀性评价。
功效测试：使用防涂鸦产品去除涂鸦。
DE为使用防涂鸦产品从涂覆有配方的表面清除涂鸦(由涂鸦产品引起)后的色差测量值。低DE值表示防涂鸦产品去除了涂鸦而未损坏涂覆的表面。
表2
Figure GPA00001142351600111

Claims (8)

1.对粉末涂覆的基底进行装饰的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)处理要涂覆的基底表面；
(b)将粉末涂料组合物涂覆到所述处理过的基底表面上并且固化所述粉末涂料组合物；以及
(c)用包含装饰物的载体覆盖所述固化的粉末涂料，并且通过加热将所述装饰物转移到所述涂覆的基底表面上，
其中使用粉末涂料组合物，所述粉末涂料组合物包含
(A)30至80重量％的至少一种聚酯树脂A与至少一种聚酯树脂B的混合物，所述至少一种聚酯树脂A具有30至60mg KOH/g范围内的羟基数、3100至5000范围内的重均摩尔质量Mn以及40至60℃的玻璃化转变温度Tg，所述至少一种聚酯树脂B具有250至350mg KOH/g范围内的羟基数、2000至3000范围内的重均摩尔质量Mn；
(B)10至40重量％的至少一种选自二异氰酸酯、聚异氰酸酯和脲二酮的硬化剂；以及
(C)0.01至40重量％的至少一种涂料添加剂、颜料和/或填料，所述重量百分比是按所述粉末涂料组合物的总重量计的，并且其中通过加热进行的转移在介于160℃和220℃之间的温度范围内进行。
2.根据权利要求1的方法，其中聚酯A和聚酯B的混合物在40至65重量％的范围内。
3.根据权利要求1和2的方法，其中聚酯A与聚酯B的混合比在70∶30至80∶20的范围内。
4.根据权利要求1至3的方法，其中聚酯A与聚酯B的混合比在75∶25的范围内。
5.根据权利要求1至4的方法，其中二异氰酸酯和脲二酮用作组分(B)。
6.根据权利要求1至5的方法，其中通过加热进行的转移在20秒至3分钟的时段内。
7.根据权利要求1至6的方法，其中所述固化的粉末涂料通过施加物理压力和/或通过施加真空用所述载体来覆盖。
8.使用根据权利要求1至7的方法装饰的基底。
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