CN1284900A - 粉末涂装方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在导电基体上形成一层涂层的方法,该方法包括建立一个粉末涂料组合物的流化床,将该基体整个或部分地浸没在上述流化床中,至少在浸渍周期的部分时间内给基体加上电压,由此该粉末涂料组合物的粒子便粘附在该基体上,从流化床中取出基体并使粘附粒子至少在基体的一部分上形成一连续涂层。本方法能够使基体上因法拉第笼蔽效应而用常规静电涂装方法达不到的区域获得涂层,而且还能形成比用常规的流化床方法得到的涂层要薄的涂层。

Description

粉末涂装方法
本发明涉及将一种粉末涂料涂于基体的方法。
粉末涂料在涂料市场上迅速增长。粉末涂料都是固体组合物，使用时通常采用静电喷涂方法，该方法利用喷射枪使粉末涂料粒子带上静电并使基体(通常是金属的)接地。粉末涂料粒子上的电荷通常是由于这些粒子与电离空气互相感应(电晕充电)或通过摩擦(摩擦静电充电或“摩擦”充电)加上的。这些带电粒子在空气中朝着基体迁移，而它们最终的沉积尤其受喷射枪和工件之间产生的电力线的影响。该方法的缺点是在涂装具有复杂形状的物品，尤其是具有凹进部分的物品时，存在一些困难，这是由于限制了电力线进入到凹进部位的结果(法拉第笼蔽效应)，尤其是在电晕充电方法中在产生较强电场的情况时。在摩擦静电充电方法的情况下，法拉第笼蔽效应明显地小得多，但那些方法有其它的缺点。
作为对静电喷涂方法的一种替代，可以采用流化床方法对粉末涂料组合物加以涂布，该方法是对基体工件进行预热(典型地加热到200℃～400℃)，并将其浸入到该粉末涂料组合物的流化床中。与该预热表面相接触的粉末粒子溶化并粘附在该工件上。在热凝粉末涂料组合物的情况下，该初始涂装工件可使其再进一步经受加热，以便完成对所涂涂层的固化。在热塑粉末涂料组合物的情况下，上述二次加热可以是不必要的。
流化床方法消除了法拉第笼蔽效应，从而使基体工件上的凹进部分能够得到涂装，而且该流化床方法在其它方面也具有吸引力，但也有着众所周知的缺点，就是该所涂涂层基本上比用静电涂装方法得到的涂层要薄些。
适用于粉末涂料组合物的另一种技术就是所谓静电流化床方法，该方法借助于配置在流化室中的，或者更经常是配置在位于多孔空气分配隔板下面的充气室中的充电电极，使流化空气电离。电离空气使这些粉末粒子带电，由于相同带电粒子的静电排斥力作用的结果，使这些粒子达到总体向上的运动。该种效果便中在流化床表面上方形成了带电粉末粒子云。将基体工件(接地)放进该云中，并由于静电引力使粉末粒子沉积在该基体表面上。对该基体工件不要求预热。
该静电流化床方法特别适合于涂装小型物品，因为当该物品向离开带电床表面移动时，该粉末粒子的沉积速率变小了。此外，当在传统的流化床方法的情况下，该粉末限制在一个封闭室内，故没有必要提供设备来回收和再混合未沉积在该基体上的喷装的过多粉末。可是，当在电晕充电的静电方法情况下，在充电电极和基体工件之间有一强的电场，结果，法拉第笼蔽效应在一定程度上起了作用，并导致沉积到基体凹进部位中的粉末粒子稀少。
本发明提供了一种在导电基体上形成一层涂层的方法，该方法包括建立一个粉末涂料组合物的流化床，将该基体整个或部分地浸没在所述流化床中，至少在浸渍周期的部分时间内给基体加上电压，由此该粉末涂料组合物的粒子便粘附在该基体上，从流化床中取出基体，并使粘附粒子在至少一部分基体上形成一连续涂层。
一般而言，本方法包括的步骤如下：建立粉末涂料组合物流化床，将该基体整个或部分地浸渍在所述流化床中，至少在浸渍周期的部分时间内给该基体加上电压，由此，基本上单靠摩擦使粉末涂料组合物的粒子带电并粘附在基体上，从该流化床中取出基体，并使粘附粒子在至少一部分基体上形成一连续涂层。
实现粘附粒子转化为连续涂层(在适当场合，包括所涂组合物的固化)的方法，可以是热处理和/或利用辐射能，特别是红外线，紫外线或电子束辐射。
在本发明的方法中，粉末涂料组合物的粒子粘附在基体上是由于这些粒子在流化床内的环流中因相互摩擦使粒子摩擦充电(摩擦静电充电或“摩擦”充电)的结果。与基本电场产生于充电电极和基体工件之间的方法相比，本发明的方法具有使基体上因法拉第笼蔽效应而变得涂层达不到的区域获得良好涂层的可能性。
本发明的方法是在流化床中没有电离或电晕放电效应的情况下进行的。
施加在该基体上的电压，足以引起粉末涂层粒子相对该基体造成摩擦带电，而导致的最大电压梯度在粉末涂料组合物流化床中既不足以产生电离效应，也不足以产生电晕放电效应。在大气压力下的空气通常用作流化床中的气体，但也可以采用其它气体，例如氮或氦。
因为施加在基体上的电压在粉末涂料组合物流化床中，既不足以产生电离效应，也不足以产生电晕放电效应，故实际上该基体是电绝缘的，因而在该基体上没有有效的电流。如果有一些电流，可以预料它不大可能大于10mA，多半是不大可能大于5mA，希望小于1mA而更可能是几微安级的；也就是，实际上预计该电流是太小了，以致用常规电流测量仪器测不出来。
与传统流化床应用技术相比，本发明的方法具有能受控地涂装较薄涂层的可能性，因为当减小粒径时，已发现摩擦充电变得效率更高。当粒径减小时效率改善，而与此相反的是，在使用摩擦电喷枪用于粉末涂料涂装的场所，当粒径减小时效率却下降。此外，与传统的流化床应用技术相比，在本发明方法中预热基体也不是主要的步骤。
该涂层的均匀性可以通过摇动或振动工件以便去掉游离粒子的方法而得以改善。
粉末涂料组合物通常包括一种固态成膜树脂，它常常含有一种或多种着色剂例如颜料，还任选含有一种或多种特性添加剂。
供本发明使用的粉末涂料组合物通常是热固系统(例如，包括成膜聚合物和相应的固化剂，该种固化剂本身可以是别的成膜聚合物)，但从原理上讲可用热塑系统(例如，聚酰胺基类)代替。
制造供本发明使用的热固粉末涂料组合物所用的成膜聚合物，可以是选自一种或多种羧基功能聚酯树脂，羟基功能聚酯树脂，环氧树脂，和功能性丙烯酸树脂。
该组合物例如可以是基于固态高分子粘结剂系统的，它包括与聚环氧化物固化剂一起使用的羧基功能聚酯成膜树脂。上述羟基功能聚酯系统是目前最广泛应用的粉末涂料材料。该聚酯具有的酸值通常为10～100，数均分子量Mn为1500～10，000和玻璃化转变温度Tg为30℃～85℃，优选至少为40℃。该聚环氧化物例如可以是诸如异氰尿酸三环氧丙酯(TGIC)之类的低分子量环氧化合物，诸如对苯二甲酸二环氧丙酯或间苯二甲酸二环氧丙酯之类的化合物，诸如双酚A的缩合缩水甘油醚之类的环氧树脂或光稳定环氧树脂。另一方面，上述羟基功能聚酯成膜树脂可与诸如四(2-羟乙基)己二酰二胺之类的双(β-羟烷基酰胺)固化剂一起使用。
另一方面，羟基功能聚醌酯可以与以下物品一起使用：嵌段异氰酸酯功能固化剂或胺甲醛缩合物，举例来说，例如蜜胺树脂，脲醛树脂，或甘脲甲醋树脂，例如，由西纳密特公司供应的材料“Powderlink1174”，或六羟基甲基蜜胺。用于羟基功能聚酯的嵌段异氰酸酯固化剂可以使其内部成嵌段，举例来说，例如uret dione型，或者可以是己内酰胺嵌段型，例如异佛尔酮二异氰酸酯。
作为又一种可能性，环氧树脂可以和胺功能固化剂例如双氰胺一起使用。为了替代用于环氧树脂的胺功能固化剂，可以采用酚醛材料，优选是由环氧氯丙烷与过量的双酚A起反应生成的材料(也就是说，由双酚A和环氧树脂加合生成的多元酚)。功能性丙烯酸树脂，例如羧基-，羟基-，或环氧-功能树脂，可以和适合的固化剂一起使用。可以使用粘结剂的混合物，例如，羟基功能聚酯可以与羧基功能丙烯酸树脂和诸如起固化二种聚合物作用的双(β-羟烷基酰胺)的固化剂一起使用。作为又一种可能性，对于混合粘结剂系统，羧基-，羟基-或环氧-功能丙烯酸树脂，可以和环氧树脂或聚酯树脂(羟基-或羟基-功能的)一起使用。可以选择上述树脂的组合以便能共固化，例如，羧基功能丙烯酸树脂和环氧树脂一起共固化，或羧基功能聚酯和缩水甘油功能丙烯酸树脂一起共固化。可是，更为经常的是，上述混合粘结剂系统配制为以便能和单一固化剂相固化(例如，用嵌段异氰酸酯来固化羟基功能丙烯酸树脂和羟基功能聚酯)。另一种优选的配制涉及对二种高分子粘结剂混合物中的每一种粘结剂使用不同的固化剂(例如，胺固化环氧树脂是和嵌段异氰酸酯固化的羟基功能丙烯酸树脂一起使用的)。
可提到的其它成膜聚合物包括功能性氟聚合物，功能性氟氯聚合物和功能性氟丙烯酸类聚合物，其中的每一种可以是羟基功能的或羧基功能的，并可以用作单一的成膜聚合物，或者和一种或多种功能性丙烯酸、聚酯和/或环氧树脂，以及适用于功能性聚合物的合适的固化剂一起使用。
可能会提到的其它固化剂包括环氧苯酚酚醛清漆和环氧甲酚酚醛清漆；用肟嵌段的异氰酸酯固化剂，例如，用甲基乙基酮肟嵌段的异佛尔酮二异氰酸酯，用丙酮肟嵌段的四亚甲基二甲苯二异氰酸酯，和用甲基乙基酮肟嵌段的德斯杜尔W(聚氨基甲酸酯类粘合剂)，光稳定环氧树脂，例如由蒙桑托公司供应的“Santoline LSE120”；以及脂族聚环氧化物，例如由德索尔公司供应的“EHPE-3150”。
供本发明使用的粉末涂料组合物可以不加着色剂，但经常含有一种或多种这些试剂(颜料或染料)，并可能含有一种或多种性能添加剂，例如流动加速剂，增塑剂，稳定剂，例如抗UV解聚的稳定剂，抗气体生成剂，例如苯偶姻，填料，或者二种或多种这些添加剂可能会存在于该涂料组合物中。能使用的颜料的一些实例是无机颜料，例如二氧化钛，氧化铁红类和氧化铁黄类，铬颜料类和炭黑，和有机颜料，作为实例，例如酞菁，偶氮，蒽醌，硫化靛蓝，异二苯并蒽酮，三苯二噁烷，和喹吖啶酮颜料，还原颜料和酸、碱的色淀和媒介染料。染料能代替颜料或如颜料一样加以使用。
可以使用的颜料总量为总的组合物的≤40wt％(干性混合添加剂忽略不计)。虽然在颜料含量＜10wt％的情况下能够达到黑色不透明性，但通常使用的颜料含量为25～30wt％。在合适的场合，可以使用填料以促使不透明性，同时使成本降至最低。
在本发明的方法中所使用末涂料组合物可以按照正常做法配制，而尤其是把配制的组合物主要用于电晕充电应用，以及将配制的组合物主要用于摩擦充电应用(例如，对于后者，利用合适的聚合物，而所谓“摩擦-安全”类便是该类聚合物的一个实例，或利用添加剂，该添加剂可在用本身熟知的方式挤压之前引进)。
该粉末涂料组合物可以采用干性混合的方法使其包含有一种或多种流动性促进剂，例如，公开于WO94/11446中的那些流动性促进剂，特别是公开于该说明书中的优选的添加剂组合物，包括氧化铝和氢氧化铝。可以提到的其它干性混合添加剂包括氧化铝和二氧化硅，既可以单独作用也可组合作用。
与粉末涂料组合物相混合的干性混合添加剂(几种)的总含量的范围一般为0.01wt％～10wt％，优选至少0.1wt％，和不超过1.0wt％(基于不计添加剂时的该组合物的总重)。
在本发明的方法中施加于该基体上的电压优选为直流电压，既可是正的也可是负的，但从原理上讲交变电压也是可使用的。施加的电压可以在较宽的范围内变化，尤其要根据流化床的尺度，工件的尺寸和复杂性，以及要求的涂膜的厚度。在该个基础上，施加的电压范围一般为100伏～100千伏，更经常为200伏～60千伏，优选300伏～30千伏，更尤选500伏～5千伏，当使用直流电压时，正和负二者都行。
另外可能的电压范围包括5～60千伏，15千伏～35千伏，5千伏～30千伏和30千伏～60千伏，当使用直流电压时，正和负二者都行。
在所有情况下，电离和电晕状态可以消除，方法是根据该基体离该装置的元件的间距选择电压范围，以使引起的最大电压梯度要小于30kV/cm，当空气用作通常是在大气压力下动作的流化床中的气体时，这就是在大气压力下的空气的电离电压梯度。例如氮或氦都可代替空气用作流化床中的气体，而且，对于在约为大气压力下操作的情况，将小于30kV/cm的最大电压梯度用于那些气体将是合适的。
电压可以在基体浸入流化床之前加上，直至该基体已从该床中取出才加以切断。另一方面，该电压可以只在该基体已浸入流化床中后才给加上。该电压可以任选在该基体从流化床中取出之前切断。
该基体通常是被整个地浸没在流化床中。
在带电状态下，优选的工件浸渍周期取决于该基体的尺寸和几何复杂性，要求的涂膜厚度，和施加的电压的量值，而该浸渍周期的范围通常将为30秒～5分钟。
在基体浸入流化床中的周期时期内，优选按一定的规律或以间歇的方法使该基体运动。例如，该种运动可以是直线的，旋转的和/或振荡的。正如上面所指出的，该基体可使其抖动或经受振动，以便除去仅松散地粘附在该基体上的粒子。作为对单纯浸渍的一种替代，该基体可以重复地被浸入和取出直至要求的总的浸渍周期已达到为止。
流化气体(通常是空气)的压力将取决于被流化的粉末的容积，该粉末的流动性，流化床的尺度，以及多孔隔板两侧的压差，而该压力范围通常将是0.1～5.0巴。可能的范围包括0.5～4.0巴，而在有些情况中则2.0～4.0会是合适的。
流化的粉末涂料组合物的粒径分布范围可能是1～120微米，此时平均粒径范围为15～75微米，优选为25～50微米，更尤选为20～45微米。
可以优选较细粒径分布的组合物，尤其是要求相对较薄涂膜的地方，例如满足以下一条或多条准则的组合物：
a)粒径＜50μm的占容积的95～100％
b)粒径＜40μm的占容积的90～100％
c)粒径＜20μm的占容积的45～100％
d)粒径＜10μm的占容积的5～100％
优选粒径＜10μm的占容积的10～70％
e)粒径＜5μm的占容积的1～80％
优选粒径＜5μm的占客积的3～40％
f)d(v)50的范围为1.3～32μm
优选8～24μm
所涂涂层的厚度范围可以为5～200微米或5～100微米，更尤可为10～150微米，可能的范围为20～100微米，60～80微米或80～100微米或50～150微米，有利的厚度为50微米或更小，而优选为15～40微米。影响涂层厚度的主要因素是施加的电压，但是在带电状态下浸渍周期的持续时间也有一定影响。
该基体包括金属(例如铝或钢)或别的导电材料，并且在原则上可是任何要求的形状和尺寸。该基体在应用该组合物之前用化学方法或机械方法进行清洗是有好处的，而且在金属基体的情况下，优选使其经受化学预处理，例如利用磷酸铁，磷酸锌或铬酸盐处理。
本发明的方法在汽车业领域和其它的领域有着特殊的有利之处，在上述领域里，希望涂装诸如汽车车身之类的物品时形成的涂膜足以充分覆盖在涂敷适当的外涂层以前存在的任何金属缺陷。按照以前的作法，必需在上述物品上涂以两层单独的涂层，以便为外涂层作恰当的准备。于是，通常的优法是，第一层涂层采用电涂涂敷，以便在整个金属表面产生一层封闭涂膜，随后是第二层底漆涂层，以保证能恰当地覆盖任何目视缺陷。相反，本发明提供了获得充分保护的和美观的覆盖层的可能性，即使是几何形状复杂的物品，借助于利用本发明的方法对其涂上一层涂层就行。此外，如有要求，本涂装方法也能适应于在单独一次作业中产生相对较厚的涂膜厚度。
因此，本发明也提供了一种涂装汽车部件的方法，即由粉末涂料组合物形成的第一层涂层是借助于此处定义的本发明方法涂敷的，而此后的外涂层则涂敷在该粉末涂层上。
还应该讲述本发明的方法在航空航天工业中的各种应用，在此领域里，其特殊的优点是能够将均匀的涂层，在最小涂膜重量的条件下，涂敷到具有各式各样几何构形以适应环境状况的基体上(尤其是铝或铝合金基体)。
本发明的方法可以处理诸如钢丝筐和冷却器架子该类其上包括有焊缝和凸出部分的物品，可在这些焊缝和凸出部分上以及在该类物品的其余部分上形成均匀的粉末涂层。相反，可以预期供比较的一些涂装方法会在诸如钢丝筐和冷却器架子该类物品上产生不均匀涂层，因为这些供比较的涂装方法经常只有在凸出部分过度覆盖的情况下才能实现对焊缝的充分覆盖。
本流化床有利地备有电气接线，对该装置的其余部分起到参照源或“接地”电压源的作用。若没有电接线，会发现该流化床的涂层性能与用别的方法的情况相比会恶化得更快。为了安全起见，优选将该流化床与该装置供电电源的接地端连接(称为接地)。
该基体的电接线不是接地线是有利的，以使充电泄漏降至最低。
在按照本发明方法的一种形式中，将一个或多个反电极放置在松散的流化粉末涂料组合物中，这些反电极优选与该装置供电电源的接地端相连接。可以使这些反电极带电以代替与电源接地端的连接。
这些反电极可以用来改善按照本发明的方法的效果，例如，就具有凹槽的基体的涂层来说，通过将这些反电极插入这些凹槽后便改变了在凹槽中的电场，以致使该电场具有的较强穿透度进入这些凹槽中，由此起到增加吸入这些凹槽中的粉末量的作用。务必保证这些反电极和该基体之间的间隔，相对于施加在该基体上的电压而言，总能使反电极和基体之间的最大电压梯度小于30kV/cm，当处于大气压下的空气用作流化床中的气体时，该就是处于大气压力下的空气的电离电压。该就是本发明的方法能在采用反电极的流化床中，在没有电离或电晕放电效应的情况下连续进行。正如上面所指出的，例如氮或氦可以用作流化气体，且基本上不改变流化床中的电气状况。
沉积在基体或一系列基体上的粉末涂料组合物的数量与在该流化床中的该组合物的数量相比，相对地是极少的。可是，有时会希望再补充一些。
正如上面所指的，在按照本发明的方法中，通过在流化床中的粒子之间的自然摩擦来达到粉末粒子的充电。在流化床中的粒子之间的摩擦导致这些粒子的双极充电，这就是说，一部分粒子将获得负电荷而一部分将获得正电荷。正负两种带电粒子存在于流化床中可认为是不利的，尤其是在施加于基体上的是直流电压这种优选情况中，但本发明的方法能适应粒子的双极充电。
在将一已知极性的直流电压施加于基体的情况下，静电力势必将最显著地把带相反电荷的粒子吸引到基体上。该种正负带电粒子以不同速率移动的结果导致在散松粉末中带相反电荷的物质的比例逐步减小，如果不加以调整，将会导致上述电荷分布不平衡，以致降低了在规定工作时间内对连续放置的基体的涂装效率。
电荷分布在粉末涂料粒子中显著不平衡的又一后果是在流化床中的一部分带非相反电荷的粉末涂料粒子势必将沉积在其中建有该床的流化室的室壁上。那种粒子的连续沉积将导致逐步累积成一层粉末绝缘层，而结果将是减弱涂装效率。在原理上，可采用机械排除沉积粉末的方法来缓解此问题，同时借此将该清除下来的粉末重新引入到松散的流化组合物中。但是，上述机械清理不是完全可靠的或有效的，此外，该清除下来的粉末的重新引入，会促使在该松散流化组合物中趋向出现不希望有的电荷分布。在有反电极的场合，当在粉末涂料粒子中有显著的电荷不平衡时，这些反电极也会因粉末沉积而受到损害。
已经发现，去除沉积在其中建有流化床的流化室室壁上粒子之电荷的最有效方法是，将该流化室与该装置的供电电源的接地端连接。在使用反电极的场合，去除沉积在反电极上粒子之电荷的最有效方法是，将这些反电极与电源的接地端连接。
在按照本发明的用于按顺序涂装连续放置的基体的方法中，有利地，采用直流电压和施加在这些连续放置的基体上的电压的极性，从各个基体到相邻基体是相反的，以便产生交变顺序。上述该一变通方法提供了降低松散流化粉末中由于同一极性的带电粒子优先沉积在基体上所造成的电荷不平衡程度的可能性。
这些连续放置的基体的交变极性导致了在流化床中的正负带电粒子有着相对平衡的长期的平均分布，还起到了降低这些粉末在流化室室壁上的沉积量，及当使用反电极时在置于流化室中的这些反电极上的沉积量的作用。
考虑到粉末粒子的双极性充电，又一种变通方法包括同时成批涂装放置在一公共流化床中的一对或多对基体，每对基体由直流电压使其带电到分别具有相对的极性。在此变通方法中，流化室室壁与电源接地端相连接，并提供有一个或多个与电源接地端相连接的反电极，从而在带相反电荷的基体和流化室中间建立一个特殊的电场构型。
本发明还提供了一种用于涂装基体的连续方法，该方法是使一系列具有交变极性的基体移动通过建立在流化室中的流化床，而该流化室具有的室壁是由绝缘片段和导电片段(在这些基体的移动方向上)相间隔地组成。通常会使该流化室的导电片段承受不同的电压，以便在该室的各个片段上形成不同的状况，但是应当理解，在某些情况下，这些导电片段将会全都与电源接地端连接。
在这一连续方法的一种变通方法中，按顺序移动这些交变地带电的基体，使其通过放置在流化床中的一系列的反电极(优选使其与电源接地端连接)。这些连续方法具有的优点是，在原理上类似于分别涂装连续放置的具有交变极性的基体和同时涂装依次各为反向极性的成对基体所具有的优点。
本发明还提供了在实施本发明的方法时所用的装置，该装置包括：
(a)一个流化室；
(b)用于使流化室中的松散粉末涂料组合物实现流化的装置，以便在其中建立该组合物的流化床；
(c)用于将基体整个或部分地浸没在流化床中的装置；
(d)至少在浸渍周期的部分时间内，用于将电压加到基体上的装置，由于使该基体变成带电，结果是使该粉末涂料组合物的粒子粘附其上；
(e)用于将粘附有粒子的基体从流化床中取出的装置；和
(f)用于使粘附的粒子转变成连续涂层的装置。
现对按照本发明的方法的几种不同形式，和适于实施本发明的二种通用型式的流化和涂装装置，将利用实施例并参照附图(未按比例绘制)来加以阐述，其中：
图1表示第一种型式的流化和涂装装置的剖面示意图；
图2是实施例1和3～8中所采用的基体工件的透视图；
图3是图2工件在展开状态下，用于测定涂膜厚度和覆盖率的透视图；
图4是实施例11中所采用的工件的透视图；
图5是图4工件的断面图；
图6～12是在下文的实施例1～7中所记录数据的图解表示法；
图13是第二种型式的流化和涂装装置的平面示意图；
图14是一种供涂装带有凹槽且在其中已插入反电极的工件用的装置的正视示意图；
图15是图14装置的平面示意图；
图16是供涂装位于反电极之间的平板工件用的装置的透视示意图；和
图17是放置在流化室中的图16装置的平面视图。
参看附图1，该流化和涂装装置包括一个接地的(与电源的接地端连接的)容器(1)，在它的底部有一空气进气口(2)，和横向位置的一块多孔空气分配隔板(3)，以便将该容器分成下部充气室(4)和上部流化舱(5)。
操作时，将备有绝缘支杆(7)，优选刚性支杆的工件(6)，漫没在粉末涂料组合物的流化床中，该流化床是借助于由充气室(4)经过多孔隔板(3)的向上流动的气流建立在流化舱(5)中。
至少在浸渍周期的部分时间内，通过从可调电压电源(9)引出的供电电缆(8)，将直流电压施加到工件(6)上。该工件变成带电状态，于是粉末涂料组合物粒子便粘附在其上。没有电离或电晕放电效应，据此认为该工件基本上是电绝缘的，其结果是电流量极小。
在实施本涂装方法期间，该工件可以按有规律的振荡方式运动，在图1上没有表明采用的方法。另一替代方法是，在工件浸渍期间，既可间歇地也可连续地将工件提升通过该床，或者可以将工件重复地浸入和取出，直至已达到要求的总的浸渍周期。
在要求的浸渍周期达到后，将工件从流化床中取出，切断施加的电压，然后加热工件，以便熔化和熔融粘附的粉末涂料组合物粒子并结束涂装。
参看图2，该工件包括一个正如在平面视图上所示的通常折叠成U形的铝板(为的是限定一个中间凹槽)和具有如下的尺寸：
a=75mm
b=72.5mm
c=5mm
以下一些实施例用来图解说明本发明的方法，并利用图1所示的装置来实施，该装置包含一台由诺逊公司供应的流化设备，该设备有一个通常为高25cm和直径15cm的圆筒形容器(1)。
在每个实施例中，工件(6)借助于鳄口式夹子(10)使其与直流供电电缆(8)相连接，-见图2-，该鳄口式夹子则安装在长300mm的棒状绝缘支杆上。将该工件放置在该流化设备的中央，从而导致在工件与流化设备侧壁之间产生约为3.8cm的最小间距。并且，当施加于该工件上的电压为3kV时，导致在工件和流化设备之间形成的最大电压梯度约为0.79kV/cm。这就是，对于期望最大电压梯度不大于1kV/cm，得到了令人满意的结果。很明显，当施加在工件上的电压为3kV(最大使用电压)时，为了使最大电压梯度为30kV/cm，该工件就必需处在离流化设备侧壁的最小距离为0.1cm处。在最小使用电压为0.5kV的情况下，该最大电压梯度约为0.13kV/cm，至于在下面的有些实施例中，最小电压可能是0.2kV，从而产生的最大电压梯度约为0.05kV/cm。在提供的最大电压梯度范围为0.05kV/cm～1kV/cm，很可能是0.05kV/cm～5kV/cm，和可能是0.05kV/cm～10kV/cm的条件下，考虑到工件的振荡或振动，可以预期会得到令人满意的结果。
除非另有说明，该流化空气压力在所有情况下均为1巴。
在每个实施例中，沉积物的标准烘烤和固化条件包括在200℃下加热5分钟。
这些实施例中记录到的粒径数据是利用由马尔维恩仪器制造公司生产的标准分粒机X激光散射装置测定的。
这些数据以容积的百分位d(v)X表示，式中X是低于规定粒径d的粒子的总容积的百分数。因此，例如，d(v)50便是该试样的中间粒径。关于沉积物的数据(在烘烤和固化以前)是利用从工件上刮下来的沉积物并送到标准分粒机中而测得的。
这些实施例中记录下的所有浸渍时间均以秒为单位。
实施例1：
本实施例中所用的粉末涂料组合物是一种白色环氧聚酯混合粉末，是为电晕应用设计的，并按如下配制：
                    重量份
金红石二氧化钛      321
填料(白云石)        107
羧酸功能聚酯树脂    374
环氧树脂固化剂      152
催化剂              30
蜡                  3
流动改性剂          10
苯偶姻              3
                    1000
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在108℃温度下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99             106.11微米
d(v)50             41.45微米
6.31％              ＜10微米
2.04％              ＜5微米
在流化以前，该组合物与0.1wt％的合成二氧化硅平光(消光)剂的添加剂(例如来自德盖萨的二氧化硅TS 100粉)相混合。
在浸渍该工件以前，可使该混合组合物流化30分钟以便达到平衡状态。
将工件与电压源相连接，然后将其浸入平衡的流化床中，在将工件从该床中取出之前要达到的“浸渍”时间。在浸入的同时，使该工件按有规律的振荡方式作缓慢的前后运动。该过程在不同的电压和漫渍时间下重复进行。
下表1概括了对于不同的电压和浸渍时间，在标准烘烤和固化之后，形成的最终涂层的特性。
表1
电压(优) 浸渍时间(秒) 在5mm的凹槽平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
外表面 内表面    最大  最小   平均
 0  120     25     50     225   0    54     86
 500  180     60     60     260   0    120     93
 1000  180     75     20     387   6    194     104
 1300  240     100     70     270  102    204     50
 2000  60     90     45     288   8    198     84
 2500  30     65     15     299   0    197     131
 3000  30     45     20     400   0    211     163
为了得到U形(凹槽)平板(6)的有关覆盖率和涂膜厚度的数据，首先将该平板展开直到切合实际地展成如图3所示的通常为矩形的形状。该中间部分(11)保持有某种程度的凹槽的特征，因为要实现连续的平面形状而在展开过程中又不损坏所涂的涂层，这是困难的。
然后，在图3所示展开平板的正反二面上标有‘X’标志的点上，测得涂膜厚度测量值，从而给出每一面(相当于图2所示呈折叠状态的工件的“外表面”和“内表面”)的总数为18个读数，和总计36个读数。
在该表中给出的有关每次实验中的最大涂膜厚度的数字，是该36个读数中的最大数字，而给出的有关最小涂膜厚度的数字是读数的最小值。标出的平均数字是36个读数的算术平均数，而有关每次实验的标准偏差是从如上所述的方法中得到的36个读数中导出的。
每一面的覆盖率是目视估计的。
在利用U形(凹槽)工件的其它每个实施例中，使用了相同的程序来获得涂膜厚度和覆盖率，而在利用平板工件的实施例情况下则采用类似的程序。
从表1可见，在施加的电压1.3kV和浸渍时间240秒的条件下获得了最佳结果。
图6表明，在实施例1中工件上的沉积物的粒径分布，作为用电压和浸渍时间的函数，与原始粉末涂料组合物的粒径分布的比较。可以看出，较细的粒子优先沉积，于是导致这些粒径在流化床中逐步减少。
该沉积物的粒径分布概括如下：
d(v)99            67.55微米
d(v)50            15.54微米
29.58％            ＜10微米
8.67％             ＜5微米
实施例2
本实施例中所采用的粉末涂料组合物是一种白色混合粉末，是为摩擦静电应用设计的，并按如下配制：
                         重量份
金红石二氧化钛           252
填料(碳酸钙)             140
羧酸功能聚酯树脂
(例如DSM的Vralac P5261)  360
环氧树脂                 230
流动改性剂               10
蜡                       5
苯偶姻                   3
                         1000
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在108℃温度下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99                  118.84微米
d(v)50                  45.48微米
6.06％                   ＜10微米
1.70％                   ＜5微米
在流化以前，该组合物与0.1wt％的氧化铝添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述进行的，只是本基体是一块平面型矩形铝板(100mm×60mm)和使用了100秒的固定浸溃时间。
下表2概括了作为施加的沉积用电压的函数，在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表2
电压(伏) 浸渍时间(秒) 在(100×60)mm平面型平板上的覆盖率(％)       涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
 最大  最小   平均
  0  150     25   62   0     41     12
 500  150     60  109   0     73     26
 750  150     95  109  21     61     24
 1000  150     100  155  30     84     40
 1500  150     100  225  75    130     47
可以看出，该所涂涂层随沉积用电压的增加而增加。
图7．1表明，作为沉积用电压的函数，在恒定的浸溃时间(150秒)下，在实施例2中工件上的沉积物的粒径分布。较细的粒子优先沉积，此时沉积得最多的是直径约为20微米的粒子，并可看出沉积物的分布曲线受沉积用电压的变化的影响不大。
在沉积用电压恒定(1kV)但浸渍时间变化的条件下，又进行了一系列实验。其结果与图7．1中所示的那些结果相似，亦即较细的粒子优选沉积，此时峰值位于约20微米处，而且沉积物的分布基本上与浸渍时间无关。
图7．2表明在浸溃时间为60秒的情况下，工件上的沉积物的粒径分布与原始粉末涂料组合物的粒径分布的比较。对于浸渍时间为30秒，90秒和120秒的结果(没有表明在图7．2上)几乎都相同。
实施例3
本实施例中所采用的粉末涂料组合物是一种褐色聚酯/TGIC粉末，是为电晕应用设计的，并按如下配制：
                   重量份
金红石二氧化钛     6
铁红               27
黄色铬酸铅         35
灯黑101，飞扬型    12
填料(硫酸钡)       207
羧酸功能聚酯树脂   650
TGIC               48
流动改性剂         10
蜡                 2
苯偶姻             3
                   991
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在130℃温度下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99   101.94微米
d(v)50   37.62微米
10.51％   ＜10微米
3.98％    ＜5微米
在流化以前，该组合物与0.1wt％的二氧化硅平光(消光)剂的添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述，利用图2所示的工件进行的，只是使用的恒定浸渍时间为240秒，同时施加的电压是负的而不是正的。
下表3概括了作为施加的沉积用电压的函数，在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性：
表3
电压负极性(伏) 时间(秒) 在凹槽平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
外表面 内表面   最大  最小   平均
  500  240   0     0    0   0     0     0
 1000  240  75     55    37   0    23     13
 1500  240  100     80    65   0    44     15
 2000  240  100    100   100   55    69     11
图8表明，在沉积用电压-2kV下，在实施例3中工件上的沉积物的粒径分布。
该沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99    63.43微米
d(v)50    15.13微米
32.10％    ＜10微米
12.42％    ＜5微米
实施例4
本实施例中所采用的粉末涂料组合物是一种如下配制的白色环氧/聚酯混合物：
                            重量份
金红石二氧化钛              352
羧酸功能聚酯树脂            317
环氧树脂                    314
流动改性剂                  10
催化剂                      1
苯偶姻                      3
蜡                          3
                            996
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在108℃下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(V)99     59.74微米
d(y)50     21.61微米
16.58％     ＜10微米
5.19％      ＜5微米
在流化之前，该组合物与0.75wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45wt％∶55wt％)的干性流动添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述利用图2所示的工件进行的，只是使用的恒定浸渍时间为150秒。
表4概括了作为施加的沉积用电压的函数，在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性：
表4
电压(伏) 时间(秒) 在5mm凹槽平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
外表面 内表面   最大  最小   平均
   0  150    50    90     23     0     10     4
 200  150    60    90     24     0     11     4
 400  150    95    95     27     0     15     5
 600  150    98    99     36     0     25     6
800 150 100 98 47 0 35 7
 1000  150    100   100     63    19     43     8
下图9表明在1kV下，在实施例4中工件上的沉积物的粒径分布与原始涂料组合物的粒径分布的比较。
该沉积物的粒径分布可概括知下：
d(v)99      43.15微米
d(v)50      8.08微米
60.60％     ＜10微米
26.99％     ＜5微米
这些结果表明，与前一实施例相比，改善了涂层性能，而且，在较细的原始分析情况下，还表明较细粒子(峰值位于约20微米处)导致原始组合物的粒径分布的差异下降较小。
实施例5：
本实施例中所用的粉末涂料组合物与实施例4中所用的相同，只是加进的包含氧化铝和氢氧化铝(45wt％∶55wt％)的干性流动添加剂的量是0.3wt％而不是0.75wt％。
本涂装方法是按实施例1中所述，利用图2所示的工件进行的，只是使用的恒定电压为1kV和流化空气压力是2巴。
下表5概括了作为浸渍时间的函数，在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表5
电压(伏) 时间(秒)     在5mm凹槽平板上的覆盖率(％)     涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
外表面   内表面   最大  最小   平均
 1000  150  100     95     29     3     21     7
 1000  240  100     100     33  21     27     4
 1000  360  100     100     31  18     23     4
图10表明实施例5中的工件在360秒的浸渍时间下，其上的沉积物的粒径分布与原始涂料组合物粒径分布的比较。
沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99    37.44微米
d(v)50    12.23微米
38.65％    ＜10微米
14.02％    ＜5微米
实施例6：
在本实施例中所采用的粉末涂料组合物与实施例4中所采用的相同，只是本组合物是与0.3wt％的氧化铝C而不是与氧化铝/氢氧化铝添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述，利用图2所示的工件进行的，只是流化空气压力是2巴。
下表6概括了在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表6
电压(伏) 时间(秒) 在5mm凹槽平板上的覆盖率(％)       涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
外表面  内表面   最大 最小   平均
 600  360  100     100     40  25     32     5
 700  240  100     98     44  16     32     7
 700  360  100     100     42  20     35     6
图11表明实施例6中的工件在360秒的浸渍时间下，其上的沉积物的粒径分布与原始涂料组合物粒径分布的比较。
该沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99     38.94微米
d(v)50     11.65微米
43.05％     ＜10微米
18.52％     ＜5微米
实施例7：
本实施例中所采用的粉末涂料组合物与实施例4中所采用的相同，只是该组合物是与0.3wt％的二氧化铝而不是氧化铝/氢氧化铝添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述，利用图2所示工件进行的，只是施加在该工件上的是负电压和流化空气压力是2巴。
下表7概括了在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表7
电压(伏)负极性 时间(秒) 在5mm的凹槽平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
 外表面  内表面   最大  最小   平均
   500     150     100     60     14     0     8     3
  1000     150     100     70     23     0     12     4
  1250     150     100     95     40     0     21     11
  1250     480     100     98     26     0     16     4
  1500     150     100     70     31     0     18     5
  2000     150     100     80     58     0     33     7
  2500     150     100     95     55     0     35     8
图12表明实施例7中的工件在-1.5kV和150秒的条件下，其上沉积物的粒径分布与原始涂料组合物的粒径分布的比较。
沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99   37.64微米
d(v)50   9.13微米
55.62％   ＜10微米
17.58％   ＜5微米
实施例8：
本实施例中使用的粉末涂料组合物是一种如下配制的灰色环氧/双氰胺粉末：
                   重量份
金红石二氧化钛     204
霍伊桑逊耐晒蓝     5
灯黑101，飞扬型    2
填料(白云石)       63
填料(硫酸钡)       84
环氧树脂           600
表固化剂P-104(得自
希尔化学制品公司)  8
苯偶姻             3
                   1000
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在温度90℃下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99     68.57微米
d(v)50     22.67微米
14.68％     ＜10微米
5.23％      ＜5微米
在流化之前，该组合物与0.75wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45∶55w/w)的添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述，利用图2所示的工件进行的，但施加的是负电压和流化空气压力也是变化的。
下表8概括了在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表8
空气压力(巴)  电压负极性(伏) 时间(秒) 在5mm凹槽平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
 外表面  内表面   最大  最小   平均
  1 1000 150   98    80     23     0     11     5
1500 150  100    50     57     0     17     11
1000 240  100   100     28     3     13     6
1500 240  100    95     65     0     19     10
2000 150  100   100     68     4     22     12
2000 240  100   100     83     4     24     17
  2 1000 150  100    99     14     0     9     3
1000 240  100    95     14     0     10     2
1500 150  100    95     17     0     12     4
1500 240  100   100     22     2     12     4
2000 150  100    95     40     0     22     9
2000 240  100    98     49     0     22     9
  3 1000 150  100    60     15     0     12     4
1000 240  100    50     13     0     9     3
1500 150  100    75     25     0     16     6
1500 240  100    80     23     0     16     6
2000 240  100   100     38     8     24     6
可以看出，在本实施例中相对较薄的涂膜是可以达到的。
该沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99     44.65微米
d(v)50     10.66微米
45.96％     ＜10微米
13.08％     ＜5微米
实施例9：
本实施例中所使用的粉末涂料组合物是一种如下地配制的绿色聚酯/普奈米特粉末：
                    重量份
氧化铁黄            16
灯黑101，飞扬型     1
莫纳斯特拉尔绿      19
金红石二氧化钛      7
羧酸功能聚酯树脂    570
普奈米特XL552
(得自EMS)           30
填料                341
苯偶姻              3
流动改性剂          10
蜡                  3
                    993
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到温度130℃下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99   78.7微米
d(v)50   26.26微米
12.77％   ＜10微米
5.21％    ＜5微米
在流化之前，该组合物与0.3wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45∶55w/w)的添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述进行的，只是该基体是平面型矩形铝板(100mm×50mm)，使用恒定浸渍时间150秒，和施加的电压从±1kV到-1kV变化。
下表9概括了在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表9：
电压(伏) 时间(秒) (100×50)mm的平面型平板上的覆盖率(％) 涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
   最大   最小   平均
   0     150     10     14     0     5     4
  200     150     70     17     0     9     5
  400     150     100     30     6     18     6
  600     150     100     38     24     31     4
  800     150     100     48     35     41     4
 1000     150     100     51     41     45     4
 -200     150     60     40     0     16     13
 -400     150     75     38     0     19     13
 -600     150     99     47     13     29     10
 -800     150     100     49     31     37     6
 -1000     150     100     59     38     45     8
该沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99     44.34微米
d(v)50     16.61微米
21.85％     ＜10微米
7.91％      ＜5微米
实施例10：
在本实施例中所使用的粉末涂料是一种如下配制的白色混合粉末：
                        重量份
金红石二氧化钛          398
羧酸功能聚酯树脂        343
环氧树脂                233
流动改性剂              10
苯偶姻                  3
蜡                      3
                        990
这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到处于温度108℃下的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99    89.56微米
d(v)50    32.58微米
7.95％     ＜10微米
2.56％     ＜5微米
在流化之前，该组合物与0.75wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45∶55w/w)的添加剂相混合。
本涂装方法是按实施例1中所述进行的，只是该基体是一块经磷酸锌预处理的平面型矩形钢板(150mm×1OOmm)，使用恒定的浸渍时间150秒和施加在该基体上的电压是负电压。
下表10概括了在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性。
表10：
电压(伏)负极性 时间(秒) 在(150×100)mm的平面型平板上的覆盖率(％)       涂膜厚度(微米) 涂膜厚度的标准偏差(微米)
  最大  最小   平均
 500  150     100     33   9     21     8
 750  150     100     34   7     20     8
 1000  150     100     41   7     24     9
 1250  480     100     41   6     24     9
 1500  150     100     42  10     26     9
 1750  150     100     64  27     39     11
 2000  150     100    101  20     44     21
该沉积物的粒径分布可概括如下：
d(v)99   51.81微米
d(v)50   13.40微米
33.97％   ＜10微米
10.63％   ＜5微米
如在上面关于实施例1中所阐明的，当施加在工件上的电压是3kV时，在流化气体中的最大电压梯度可能约为0.79kV/cm，对于以上一些实施例中使用的电压范围为0.2kV～3kV的情况。则出现在这些实施例的任一实施例中的最大电压梯度的范围预期为0.05kV/cm～10kV/cm。
实施例11：
本实施例中所使用的粉末涂料组合物与实施例10中所用的相同。
本基体是如图4和5所示的铝质挤压件。图4上所指定的表面d～g的尺寸如下：
d：2.9cm×7.5cm
e：3.5cm×7.5cm
f：2.9cm×7.5cm
g：2.3cm×7.5cm
若把公共尺寸7.5cm看作是图4和5上所示基体的高度，则该基体应能装进一个高7.5cm，宽4.5cm，和深3.9cm的矩形“壳体”内。当将其垂直放置在诺逊公司的直径15cm的圆筒形流化设备的中央时，该基体和流化设备侧壁之间的最小间距应约为4.4cm，从而当施加在基体上的电压是1kV时，导致基体和流化设备的最大电压梯度约为0.23kV/cm。空气用作流化气体，而对于处在大气压力下的空气而言，最大电压梯度0.23kV/cm远远低于其电离电压梯度30kV/cm。这就是，出现在本实验所使用的装置中的最大电压梯度预期低于1kV/cm。当施加在基体上的电压为1kV时，为了使最大电压梯度达到30kV/cm，该基体应必需是在离流化设备侧壁的0.033cm范围内。若考虑到该工件的振荡或振动，可以预期该种情况将会导致最大电压梯度范围为0.05kV/cm～10kV/cm，如上所述的。
本涂装方法是按实施例1中所述，其中浸渍时间为150秒，在1kV的情况下进行的。
在标准烘烤和固化之后，该基体的覆盖率几乎达到100％(包括内腔(12)的内表面和多个图示凹槽的覆盖)，其中在指定表面d～g上的涂膜厚度如下：
d  51微米
e  42微米
f  47微米
g  53微米
参看附图13，该第二种型式的流化和涂装装置包括一个通常用参考编号(13)表明的流化室，其侧壁由绝缘片段(14a，14b，14c)和导电片段(15a，15b)相间隔地构成。该流化室的二端面(16a，16b)也是导电的。这些导电片段16a，15a，15b，和16b分别与电压源V1，V2，V3和V4相连接。
操作时，在该流化室(13)里建立一个粉末涂料组合物流化床，将一系列的工件(17，18，19)浸入并按所示方向移动通过该床(所用工具未表明)。图13所示的每个工件具有图2所示的形状，但是，本装置原则上能用于涂装任何要求形状的物品。
至少在浸渍周期的部分时间内，借助于直流电压通过下述方式使这些工件呈带电状态，即这一连串的工件的极性是按顺序交变。这些工件的交变极性和施加在流化室13侧壁的导电片段15a，15b，16a和16b上的电压，以及粉末粒子的双极性充电，导致当这些工件经过流化室时要经受一系列状况。另一方面，导电片段15a，15b，16a和16b也可全都与电源的接地端连接而不是与电压源连接。
参看附图14和15，在实施下面所述的实施例12时所用的装置20包括电绝缘材料制成的侧(如所视的)支柱21，上下(如所视的)条钢22和23，波纹钢板24，前(如所视的)钢板25，和后(如所视的)钢板26，一批用来将钢板25和26与位于其间的波纹钢板24牢固地固定在一起的固紧螺栓27，除穿过条钢22和23上的小孔外，还穿过波纹钢板24的前(如所视的)凹槽的第一组钢杆28，除穿过条钢22和23上的小孔外，还穿过波纹钢板24的后(如所视的)凹槽的第二组钢杆29。在钢杆28和29的端头车以螺纹并沿着钢杆28和29的螺纹端旋上螺母，以便将它们固定在上下条钢22和23上。侧支柱21安装到上下条钢22和23上，形成一个刚性钢架。侧支柱21还能通过螺栓用螺母固紧的方法将其牢固地夹紧在前后钢板25和26之间。装置20是一个刚性组件，其中前钢板25，后钢板26和波纹钢板24形成第一导电子配件，而上条钢22，下条钢23和钢杆28，29形成第二子配件。该第一和第二子配件由于彼此被不导电的支柱21隔离而呈电绝缘的，同时该二个子配件的部件相互都不接触。
波纹钢板24包括最大深度4cm的波纹和平板24的尺寸是30cm(长度)×18cm(高度)。在下面所述的实施例12中波纹板24用作工件和钢杆28，29用作反电极。
该装置20厚4cm，它的总尺寸是42cm(长度)×24cm(高度)。前后平板22和23每个都是18cm高。
实施例12：
本实施例中所使用的粉末涂料组合物是一种按实施例4配制的白色环氧/聚酯混合物。这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在温度108℃下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99=55微米
d(v)50=22微米
16％＜10微米
5％＜5微米
在流化之前，该粉末与0.60wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45wt％∶55wt％)的干性流动添加剂。
本涂装方法是在上面所述的构架上参考图14和15如下进行的。
在尺寸为80cm(长度)×40cm(宽度)×50cm(高度)的矩形流化容器中，注入上述粉末至此容器高度的四分之三，然后利用压缩空气在压力4巴下使此粉末流化。波纹板24和前后钢板25，26与正电压2kV相连接。将上条钢22与电源接地端相连接，从而使上条钢22，下条钢23和钢杆28、29相对于波纹板24和钢板25，26处于接地状态。
将钢杆28，29和波纹板之间的最小距离测定为3mm，则在带电和接地部件之间产生的最大电压梯度6.67kV/cm远远地低于将会在流化床中导致电晕放电效应和电离效应所需的30kV/cm水平。该最大电压梯度6.67kV/cm处在上面给出的0.05kV/cm～10kV/cm的范围内。
将包含工件24和反电极28，29的装置20垂直地浸入流化床中达300秒钟，在此期间使装置20作前后振荡运动，还可作垂直下垂运动，以便保持粉末在工件24的凹槽中的流动性。本方法根据下面三次实验中所述的不同数目的钢杆28，29进行了三次。每次实验结束时，将工件24取出并作标准烘烤和固化处理。对留下的装置彻底清除掉沉积的粉末并在放回工件24的同时重新安装。
实验1
包括了第二组钢杆29但不包括第一组钢杆28。在涂装周期结束时，在朝着第二组钢杆29的工件24的后凹槽里，发现覆盖率是100％。在不存在第一组钢杆28的工件24的前凹槽里(如所视的)，发现被涂的深度仅达4cm，即为上边缘以下和下边缘以上4cm，涂层便突然结束。工件24的前面其余部分(如所视的)是光的，只有一些粉末的斑点，事实上表明没有粉末沉积。
实验2
只包括了第二组钢杆29的一半，并且分布的方式为使有钢杆的凹槽和无钢杆的凹槽相间隔。在本涂装方法结束后，发现有钢杆的凹槽全都被涂上了，而没有钢杆的凹槽里，涂层仅达工件24的上边缘以下和下边缘以上4cm。工件24的前面部分如同上面实施例1一样。
实验3
第一组和第二组二组钢杆28，29都包括在工件24的每个凹槽里都有一个钢杆。在前后二面的凹槽里全部涂上了涂层，只有与前后钢板25，26相接触的那些区域是光的。
上面所述方法的可觉察到的优点就是，在这些凹槽里接地的反电极的存在，影响着该工件周围的电场，以致能使该电场充分扩展到这些凹槽里，反之，若没有接地的反电极，则电场仅能稍微透入这些凹槽。电场进入凹槽的穿透度的改善导致了该粉末的灌入度的改善。正如为本方法所证实的，该种全透入窄凹槽部件的特性对于窄凹槽部件中的防腐是重要的，而采用常规的涂装方法是难以或甚至是不可能达到的。
参看附图16，用于实施下述实施例13的装置30包括一根棒材31，其上装有用来分别固定工件和反电极用的夹具33，34，和用来将该棒材31安装在流化室(未示出)上的导向件32。
参看附图17，所示出的是安装在配有空气输入口37的流化室38中的图16的装置30。在图17上，所示的图16的装置30是装有平板状工件36和装置两侧为平板状反电极35的。
实施例13
本实施例中所使用的粉末涂料组合物是一种按实施例4配制的白色环氧/聚酯混合物。这些组分在搅拌机中进行了干性混合，并被注入到在温度108℃下操作的双螺旋挤出机中。该挤出物落入击碎机中，以生产出具有以下粒径分布的粉末：
d(v)99=59微米
d(v)50=25微米
9％＜10微米
3％＜5微米
在流化之前，该组合物与0.25wt％的包含氧化铝和氢氧化铝(45wt％∶55wt％)的干性流动添加剂相混合。
本涂装方法是利用上面所述装置，参照图16和17如下地进行的。
将上述粉末注入尺寸为80cm(长度)×40cm(宽度)×50cm(高度)的矩形流化床38中至其四分之三高度，然后使粉末在压力4巴下流化。使一块尺寸为15cm×10cm的平面型矩形铝板用作工件36，带上正电并浸入流化床中达150秒，工件36被放置在用作反电极35的二块带负电的平板之间。在带电工件36浸渍期间，使其作左右摆动运动。
本方法的可觉察到的优点是以牺牲工件36和流化室38的接地室壁之间电场来增加工件36和反电极35之间的电场。降低工件36和流化室38室壁之间的电场导致了流化室38的室壁上不希望有的粉末聚集物的减少。
下表11概括了作为施加在工件36和反电极35上的电压的函数，在标准烘烤和固化之后形成的最终涂层的特性，由此证实了反电极的影响。
表11
电压1(伏)  电压2(伏)   反电极面积(厘米2)  浸渍时间(秒) 覆盖率(％)     涂膜厚度(微米) 标准偏差     沉积物的粒径分布
 最大  最小  平均 dv99 dv50  ％＜10μm
 760  -1434  300   43  100  116  52  82  19  26  13  28
 1840  -1166  250  137  100  172  139  154  8  30  15  23
 1689  -1060  150   96  100  140  115  128  7  25  13  32
 911  -1540  400   84  100  125  114  121  3  28  14  24

Claims (41)

1．一种用于在导电基体上形成涂层的方法，此方法包括建立一个粉末涂料组合物的流化床，将该基体整个或部分地浸入上述流化床中，至少在浸渍周期的部分时间内将电压施加于该基体，由此使该粉末涂料组合物的粒子粘附在该基体上，从该流化床中取出该基体，并使粘附粒子至少在基体的一部分上形成一连续涂层。
2．按照权利要求1的方法，其中基体包括金属。
3．按照权利要求1或2的方法，其中施加的电压是直流电压。
4．按照权利要求1～3的任一项的方法，用于按顺序涂装连续放置的基体，其中使用的电压是直流电压，而且施加在这些连续放置的基体上的电压，各个基体与相邻基体的极性是相反的，以便产生交变顺序。
5．按照权利要求4的方法，这是一种连续方法，其中一系列具有交变极性的基体移动通过建立在流化室中的流化床，而该流化床具有的室壁是由绝缘片段和导电片段沿这些基体的移动方向相间隔地组成。
6．按照权利要求1至3的任一项的方法，它包括同时成批涂装放置在一公共流化床中的一对或多对基体，每对基体由直流电压使其分别带有具有相反极性的电荷。
7．按照权利要求1至6的任一项的方法，其中流化就是建立在接地的容器里的。
8．按照权利要求1至7的任一项的方法，其中一个或多个优选接地的反电极被放置在松散的粉末涂料组合物里。
9．按照权利要求1至8的任一项的方法，其中基体上没有接地线。
10．按照权利要求1～9的任一项的方法，其中基体被整个或部分地浸入流化床中。
11．按照权利要求1～10的任一项的方法，其中在将基体浸入流化床以前没有对其进行预处理。
12．按照权利要求1～11的任一项的方法，其中粉末涂料组合物是热固化系统。
13．按照权利要求1～12的任一项的方法，其中粉末涂料组合物采用干性混合的方法，引进一种或多种流动性促进剂。
14．按照权利要求13的方法，其中粉末涂料组合物引进氧化铝和氢氧化铝的混合物作为流动性促进剂。
15．一种用于涂装包括汽车或航空航天业部件的导电基体的方法，其中由粉末涂料组合物形成的第一涂层是借助于按照权利要求1～14之任一项的方法涂敷的，而此后的外涂层则涂敷在该粉末涂层上。
16．按照权利要求1～15之任一项的用于在导电基体上形成涂层的方法中所使用的装置，它包括：
(a)一流化室；
(b)用于使流化室中的松散粉末涂料组合物实现流化的装置，以便在其中建立该组合物的流化床；
(c)用于将基体整个或部分地浸没在流化床中的装置；
(d)至少在浸渍周期的部分时间内，用于将电压加到基体上的装置，由此使该基体变成带电，结果是使该粉末涂料组合物的粒子粘附其上；
(e)用于将粘附有粒子的基体从流化床中取出的装置；和
(f)用于使粘附的粒子转变成连续涂层的装置。
17．利用权利要求1～15之任一项的方法或利用权利要求16之装置随时可对其进行涂装的基体。
18．按照权利要求1～15之任一项的方法，其中施加在基体上的电压是使存在于流化床中的最大电压梯度基本上低于该流化床中气体的电离电压梯度。
19．按照权利要求1～15之任一项或18的方法，其中存在于流化床中的最大电压梯度位于0.05kV/cm和10kV/cm之间，包括二个极限值。
20．按照权利要求19的方法，其中存在于流化床中的最大电压梯度位于0.05kV/cm～5kV/cm之间，包括二个极限值。
21．按照权利要求20的方法，其中存在于流化床中的最大电压梯度位于0.05kV/cm和1kV/cm之间，包括二个极限值。
22．按照权利要求1～15或18～21之任一项的方法，其中施加在基体上的电压位于5kV和60kV之间，包括二个极限值。
23．按照权利要求22的方法，其中施加在基体上的电压位于15kV和35kV之间，包括二个极限值。
24．按照权利要求23的方法，其中施加在基体上的电压位于5kV和30kV之间，包括二个极限值。
25．按照权利要求22的方法，其中施加在基体上的电压位于30kV和60kV之间，包括二个极限值。
26．按照权利要求1～15或18～25之任一项的方法，其中粉末涂料组合物的粒子的粒径在1和120微米之间变化，包括二个极限值。
27．按照权利要求26的方法，其中这些粒子的粒径在15和75微米之间变化，包括二个极限值。
28．按照权利要求27的方法，其中这些粒子的粒径在25和50微米之间变化，包括二个极限值。
29．按照权利要求28的方法，其中这些粒子的粒径在20和45微米之间变化，包括二个极限值。
30．按照权利要求1～15或18～29之任一项的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在5和200微米之间，包括二个极限值。
31．按照权利要求30的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在5和100微米之间，包括二个极限值。
32．按照权利要求30的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在10和150微米之间，包括二个极限值。
33．按照权利要求32的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在20和100微米之间，包括二个极限值。
34．按照权利要求33的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在60和80微米之间，包括二个极限值。
35．按照权利要求33的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在80和100微米之间，包括二个极限值。
36．按照权利要求31的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在50和150微米之间，包括二个极限值。
37．按照权利要求32的方法，其中该基体上涂有的涂层厚度在15和40微米之间，包括二个极限值。
38．按照权利要求1～15或18～37之任一项的方法，其中小于10mA在该基体内流过。
39．按照权利要求38的方法，其中小于5mA在该基体内流过。
40．按照权利要求39的方法，其中小于1mA在该基体内流过。
41．一种利用权利要求18～40之任一项的方法，随时进行涂装的基体。
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