CN102036799A - 非导电性涂覆基材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用粉末漆(21)涂覆基材(30)的方法，所述基材是电绝缘的，在该方法中依次进行以下步骤：a)将处理涂层(10)放置在模具(1)上，所述处理涂层(10)包含基于脱模剂(15，15′)的与所述模具(1)接触的至少一个制备层(11，12)；b)用粉末漆(21)静电涂覆所述处理涂层(10)，使得所述粉末漆(21)被所述模具(1)吸引，并保持抵靠所述处理涂层(10)；c)所述粉末漆(21)至少部分地转化，以得到粉末漆(21)的膜(20)；d)在所述膜(20)上制备所述基材(30)，得到所述涂覆基材。

Description

非导电性涂覆基材的制造方法

本发明涉及一种制造非导电性涂覆基材即由塑料或复合材料制备的绝缘基材的方法。

因此，本发明属于对不导电的非金属部件进行涂覆的方法这一较窄领域，更具体涉及由塑料或复合材料制备的基材。

通常，漆包括三种组分，即颜料，粘结剂和溶剂。

颜料为漆提供颜色、外观、不透明性和某些特殊的性质，粘结剂是大分子物质，用于将颜料和填料粘结在一起，从而将漆粘附在基材上，溶剂用于溶解粘结剂并通过调节所述溶剂的粘度和蒸发速率来促进漆的施涂。在沉积到待涂覆的基材上之后，溶剂立即蒸发，漆聚合或通过化学结合而转化。

糟糕的是，使用的溶剂通常包括挥发性有机组分，这些组分对人体和环境都有害。环境标准正日益严格，因此最好使用不造成污染的漆。

因此，可以考虑使用溶剂为水的漆。但是，这类漆有时含有二醇醚类的添加剂，这类添加剂对环境也有害。

因此，已经开发了另一类漆，即粉末漆。粉末漆是热塑性或热固性粉末形式的粉末状材料，它不含任何溶剂。

然后，将粉末漆沉积在需涂覆的基材上，粉末随后在热效应(例如在烘箱中烘烤)作用下转化为漆膜。当待涂覆的基材是金属时，本领域普通技术人员使粉末漆带电，然后将其施涂到待涂覆的基材上。基材带有与粉末漆正负性相反的电荷，因此粉末漆被基材吸引，暂时附着在基材上。

然后，加热该粉末漆(例如通过烘烤加热)，使粉末漆熔化，随后硬化，从而形成覆盖基材的漆膜。

该方法非常有效，但是并不适合用于非导电性基材，即由热固性复合材料或热塑性材料制备的基材，例如，或塑料类材料。

而且，该方法需要待涂覆的基材在其外表面一端被固定。因此，该方法不适合不应具有未涂覆的任何表面的部件，也不适合应完全被漆覆盖的部件。

在将粉末漆施涂到非导电性材料的第一种方法中，在待涂覆的基材中引入导电材料(例如石墨)以改善基材的导电性。

在第二种方法中，对基材覆盖一层导电底漆。然后，粉末漆可利用基材的底漆层而附着在基材上。

该方法通过使得能够将非污染性粉末漆用在不导电的基材上而满足要求。

但是，使用的底漆层可能本身对环境是有害的。另外，底漆层为待涂覆的基材提供导电性，但是根据基材要投入的用途这种特征可能是无法接受的。

因此，已知的第三种方法寻求弥补该缺点，具体的做法是避免使应保持电中性的基材具有导电性。

依据文献EP 0 927 082，例如使用喷枪将导电性底漆层施加到待涂覆基材上，然后再用粉末漆覆盖。

随后，施加热循环，以烘烤粉末漆。另外，由于底漆层的特性，涂覆基材在热循环结束时又回到不导电的状态。

尽管第三种方法是有效的，但是人们发现该方法仍然需要使用底漆层。

此外，文献FR 2 180 676提出一种对模塑部件上清漆的方法，文献EP 0 698 476涉及将称为″凝胶-涂料(gel-coat)″的涂料施涂到模塑的复合片上。因此，这些文献都与本发明相距甚远。

因此，本发明的一个目的是提出一种涂覆的方法，该方法避免了上述限制，该涂覆方法不使用对环境有害的物质。

依据本发明，提供一种制造电绝缘性涂覆基材的方法，该方法的特征在于依次进行以下步骤：

a)将配备了导电元件的处理涂层设置在模具上，所述处理涂层包含与所述模具接触的基于脱模剂的至少一个制备层；

b)用粉末漆静电覆盖所述处理涂层，使得所述粉末漆被所述模具吸引，并保持抵靠所述处理涂层；

c)使所述粉末漆至少部分地转化，以得到漆膜，即一层经过预硬化并均匀的漆；和

d)在所述膜上制备所述基材，即基材体，以得到所述涂覆基材。

令人惊奇的是，粉末漆硬化并很好地附着在基材上，在粉末漆和基材之间产生化学结合。

应该注意到，本发明的方法没有暗示在非导电性基材和粉末漆之间使用导电底漆层。

本发明克服了以前占主导意见的技术偏见，即对模具的处理涂层而不是对待涂覆的基材施加粉末漆，后者乍看之下似乎是无意义的。在本发明中，涂覆基材是这样制得的：直接在漆膜上制备基材，而不是先制备基材然后再涂覆它。

这种直接在漆膜上制备基材的方法是首创且新颖的。本发明提供一种这样的制造涂覆基材的方法，该方法与文献FR 2 180 676和EP 0 698 476建议的方法不同。

不存在导电底漆层并且不存在包含溶剂的漆确保了对环境的影响最小。

此外，不存在导电底漆层最大程度地或多或少地减轻了涂覆基材的重量，具体取决于基材的尺寸。

最后，应该注意到，本发明方法显著缩短了基材制造周期，因为该方法消除了涂覆阶段涉及的步骤。由此节省的费用是不可忽略的。

而且，本发明确保整个基材被涂覆，因为并不需要为了涂覆基材而在基材的一端固定基材。

本发明还包括以下附加特征中的一个或多个。

粉末漆可选自热塑性或热固性粉末漆类别中的一部分，可以是例如环氧树脂、聚氨酯、聚酯或丙烯酸类漆。

另外，脱模剂可以是基于硅酮的物质，基于溶剂的物质，水性物质，硅氧烷类物质或无溶剂的物质。

而且，在步骤d)中，在第一技术中，任选地通过在粉末漆膜顶上覆盖预浸渍的复合材料织物来制备基材。

然后，仍然在步骤d)中，在覆盖所述预浸渍的织物后，对包含模具、处理涂层、漆膜和基材复合材料的组合件进行加热，以使其聚合，得到涂覆基材。

在此方式中，将所述组合件加热到80℃-400℃的温度，以使漆膜和基材都转化，例如使它们聚合。

使用的复合材料可包含聚酯环氧树脂、双马来酰亚胺、酚类、热塑性材料或热固性类材料与碳、玻璃、芳族聚酰胺或任何其它类型的纺织纤维的复合材料。

应该注意到，最终的基材是电绝缘的，因此它不能导电。该特征并非与使用碳纤维不相容，因为碳纤维最终完全嵌入树脂中。

在第二技术中，在步骤d)中，通过以下步骤制备基材：将纤维放置在漆膜上，然后注入热固性或热塑性树脂，该树脂原位反应(先注入单体，然后注入催化剂)，或者将材料在80℃-420℃的温度以熔融态注入。

使用的纤维可以是碳、玻璃、芳族聚酰胺或任何其它纺织纤维。

最后，在第三技术中，在步骤d)中，通过在80℃-500℃将塑料材料注射到漆膜上来制备基材。

在步骤c)中实施的物理或化学转化(例如聚合)适宜使用热型、磁型或辐射型等常规加热器装置进行，例如，通过感应来加热模具。

但是，这种能使漆膜至少部分地由粉末漆得到的转化也可使用本领域普通技术人员已知的常规技术进行。

另外，在步骤a)中，可以考虑将基于脱模剂的至少一个制备层放置在模具上，然后用基于清漆的修饰层覆盖所述制备层，以最终完成处理涂层。

任选地，粉末漆和/或修饰层包含添加剂，以使涂覆基材具有特定的性质。例如，这些添加剂可为涂覆基材提供抗冲性、抗光性、抗脏性或抗紫外线性质。

较佳地，处理涂层包含基于脱模剂的第一和第二制备层，所述脱模剂任选地是不同的脱模剂，在步骤a)中，将脱模剂的第一制备层放置在模具上，然后使脱模剂的第一制备层聚合，随后用脱模剂的第二制备层覆盖。

这种制备可以使模具中的整个脱模剂层具有更好的品质，因为与施加单独一个厚层相比，两个层的厚度和分布能更好地进行控制。

然后，可以用基于清漆的修饰层覆盖第二制备层，以完成处理涂层。

而且，为处理涂层配备导电元件，在步骤b)中，使用本领域普通技术人员已知的技术使该导电元件具有第一正负性的电荷，带有第二正负性的电荷的粉末漆从导电元件喷出，该第二正负性与第一正负性的符号相反，这样粉末漆被模具或处理涂层吸引。

与普通实践相反，在本发明方法中，粉末漆被处理涂层吸引，因而被模具吸引，并不抵靠在要涂覆的基材上。

在已经将粉末漆以稳定的方式沉积抵靠在处理涂层上之后，立即通过例如覆盖预浸渍的复合材料织物来制备抵靠粉末漆的基材。

因此，处理涂层包括导电元件。因此，不再需要模具能够导电，因为处理涂层是带电荷的，从而将已经带有与处理涂层正负性相反的电荷的粉末漆的颗粒吸引到该处理涂层上。

在第二实施方式的第一变体中，至少一个基于脱模剂的制备层包括导电元件。

在该第二实施方式的第二变体中，处理涂层包括基于清漆的修饰层，该修饰层在步骤a)中沉积在所述处理涂层的至少一个基于脱模剂的制备层上，该基于清漆的修饰层配备有导电元件。

无论是该第二实施方式的哪种变体，导电元件都包含厚度在纳米级别、长度在微米级别的纳米填料，这些纳米填料通过″瓦片(tiling)″效应在处理涂层内形成电连续性。

因此，每片纳米填料与相邻的纳米填料片重叠，从而部分遮盖后者，就像瓦片相互部分遮盖一样，这样在处理涂层内构成连续的导电层。

利用该技术可以得到厚度极薄的纳米填料的导电层，并且可以得到附加的特征如良好的密封性。

在该方法结束时，至少一部分的处理涂层可与粉末漆化学结合，因此，在该方法结束时该纳米填料的导电层覆盖涂覆基材。

通过以结合附图说明的方式给出的以下实施方式详述可以更清楚地了解本发明及其优点，其中：

图1是解释本发明方法的示意图；

图2是解释方法的步骤b)的图；和

图3是显示第二实施方式的处理涂层的示意图。

在不止一个附图中显示的相同要素用相同的附图标记表示。

图1是解释本发明方法的示意图。

首先，在步骤a)中，操作者将处理涂层10设置在模具1上。

首先，通过以下步骤准备模具1：在模具1的内表面1′上沉积处理涂层10的第一制备层11。

第一制备层是使用常规类型的脱模剂15制得的。

任选地，处理涂层10还依次包括由普通类型的脱模剂15′制备的第二制备层12。根据需要，第一制备层11和第二制备层12的脱模剂15和15′可不同。

在此构造中，在步骤a)中，当第一制备层11沉积并抵靠在模具内表面1′上时，操作者加热所述第一制备层11，以使其转化，例如使其聚合。

然后，仍然在步骤a)中，操作者抵靠第一制备层11施加第二制备层12。

类似地，如果合适，通过将基于清漆16的修饰层13铺展在第一制备层11或第二制备层12上来终止处理表面10，如图1所示。

因此，在第一步骤a)结束时，操作者已经将处理涂层10沉积到模具1上。

操作者随后进行该方法的步骤b)。

在步骤b)中，操作者用粉末形式的漆21静电覆盖处理涂层10。

被处理涂层10吸引的粉末漆21构成基本平坦的表面。

在步骤c)中，根据需要，操作者将粉末漆膜20完全或部分转化，以使其稳定。

例如，操作者通过加热粉末漆而使其聚合，这样得到漆膜，即至少预硬化且均匀的漆层。

然后，使漆膜20在模具1上成形，因此漆膜20与模具1具有基本相同的形状。因此，漆膜20表示操作者可在其上制备构成要涂覆部件的基材30的表面。

在粉末漆至少部分地转化为漆膜20后的步骤d)中，操作者直接在漆膜20上设置基材30。基材的形状可以为漆膜20的形状，因此也就是模具1的形状。

为了以第一技术制备基材，操作者在粉末漆21的膜20上覆盖多个复合材料织物31。

在该覆盖操作已经完成后，操作者立即将包括模具1、处理涂层10、漆膜20和构成基材30的复合材料的组合件放入例如真空袋40中，这样织物31和粉末漆21的膜20可以获得所需的模具1的形状。

为了修饰，操作者使用常规装置将包括模具1、处理涂层10、漆膜20和构成基材30的复合材料的所述组合件加热到80℃-400℃的温度。

在步骤d)结束时，操作者将涂覆基材30脱模，这样所述基材30被粉末漆膜覆盖。

在图中未显示的第二技术中，操作者将纤维(例如玻璃纤维)放在漆膜20顶上，然后用已经具有将得到的基材的形状的顶壳封闭模具1。

在模具被封闭后，操作者立即在漆膜20和所述顶壳之间注入热树脂。

在冷却后，得到涂覆基材，所述基材包括嵌入树脂中的纤维。

在图中未显示的第三技术中，操作者用已经具有将得到的基材的形状的顶壳封闭模具1，然后在漆膜20和所述顶壳之间注入热的塑料材料。

图2更详细地显示了该方法的步骤b)。

为了静电覆盖处理表面10，操作者通过将导电元件与静电发生器60连接而使其具有第一正负性的电荷。

在图2所示的实施方式中，为处理涂层10配备与静电发生器60连接的所述导电元件。

参考图3，处理涂层10包括导电元件。

因此，如果合适，为第一制备层或第二制备层或修饰层配备导电元件14。

该导电元件14具有多个导电纳米填料25，任一纳米填料25部分覆盖另一纳米填料，以及/或者部分地被另一纳米填料覆盖，从而构成与静电发生器60连接的导电元件。

参考图2，使用喷漆枪50喷出粉末漆21。

喷漆枪50具有电源51和用于粉末漆的电中性颗粒22的给料管52。

在由电源51产生的磁场作用下，颗粒带有与所述第一正负性符号相反的第二正负性的电荷。

因此，带有第二正负性(例如正性)电荷的漆颗粒23从喷漆枪50中喷出，被带有与第二正负性的符号相反的第一正负性(在该例子中为负性)电荷的处理涂层10的导电元件吸引。

因此，这些带有第二正负性电荷的颗粒23沉积并保持抵靠在处理涂层10上。

显然，可实施本发明的各种变体。尽管描述了几个实施方式，但是很容易理解，这些实施方式并不穷尽所有可能的实施方式。当然，可以考虑在不背离本发明范围的情况下，用等同的装置替代所述的装置。

Claims (12)

1.一种制造涂覆了粉末漆(21)的基材(30)的方法，所述基材是电绝缘的，在该方法中依次进行以下步骤：

a)将配备了导电元件(14)的处理涂层(10)设置在模具(1)上，所述处理涂层(10包含与所述模具(1)接触的基于脱模剂(15，15′)的至少一个制备层(11，12)；

b)用粉末漆(21)静电覆盖所述处理涂层(10)，使得所述粉末漆(21)被所述模具(1)吸引，并保持抵靠所述处理涂层(10)；

c)使所述粉末漆(21)至少部分地转化，以得到漆膜(20)；和

d)在所述膜(20)上制备所述基材(30)，以得到所述涂覆基材。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理涂层包括基于脱模剂的至少一个第一制备层(11)和修饰层，所述至少一个第一制备层(11)设置在所述模具(1)上，然后被基于清漆的修饰层(13)覆盖。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述处理涂层(10)包括基于脱模剂(15′，15)的第一和第二制备层(11，12)，基于脱模剂(15)的第一制备层(11)设置在所述模具(1)上，然后聚合，随后被基于脱模剂(15′)的第二制备层(12)覆盖。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述处理涂层(10)配备导电元件，在步骤b)中，使所述导电元件具有第一正负性的电荷，带有与第一正负性的符号相反的第二正负性的电荷的粉末漆(21)被喷出，使得所述粉末漆(21)被所述模具(1)或所述处理涂层(10)吸引。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个基于脱模剂(15，15′)的制备层(11，12)包括导电元件(14)。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理涂层(10)包括基于清漆的修饰层(13)，在步骤a)中将该修饰层放置在处理涂层(10)的至少一个基于脱模剂(15，15′)的制备层(11，12)上，所述基于清漆的修饰层(13)包括导电元件(14)。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述导电元件(14)包含厚度在纳米级别、长度在微米级别的纳米填料(25)，所述纳米填料(25)通过瓦片效应在所述处理涂层(10)内形成电连续性。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，通过在所述粉末漆(21)的膜(20)上覆盖预浸渍的复合材料织物(31)来制备所述基材(30)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，在覆盖所述预浸渍的织物(31)后，对包含模具、处理涂层、漆膜和基材复合材料的组合件进行加热，以使其聚合，得到涂覆基材。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，加热进行到80℃-400℃的温度。

11.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，通过将纤维放置在所述漆膜上然后注入树脂来制备基材(30)。

12.如权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，通过将塑料材料注射到所述漆膜上来制备所述基材(30)。

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