JP2010525939A - 均一耐候性コーティングを付与する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コーティングがフローコーティング法、ディップコーティング法またはカーテンコーティング法によって適用される塗被部品、例えば自動車部品に関する。
プラスティック部品、例えば自動車窓ガラス用のポリカーボネート窓(window)へのプライマーおよび耐候性シリコーンハードコートの適用は典型的には、フローコーティング法を用いて行なわれる。常用されているフローコーティング法において、コーティングは第一貯蔵槽からホースおよびノズルを経てポンプで供給され、次いで部品の頂上部(top)近くの位置で部品表面に適用される。コーティングはその運搬手段として重力を用い、そこから部品の面を覆って降下流動する。過剰のコーティングはいずれも、窓の底部を離れ、浅い第二貯蔵槽中に排出される。この第二貯蔵槽中の過剰コーティングは次いで、濾過され、溶剤比が測定され、次いで蒸発により生じた損失が調整され、その後第一貯蔵槽に戻され、別の部品に適用される。この方式の方法は大型の平坦ではない部品、例えば成型ポリカーボネート窓などのコーティングを可能にする。
常用されているフローコーティング法またはディップコーティング法を用いるプラスティックパネルに対するコーティングの適用にかかわる欠点および限界を克服するために、比較的均一厚みを有する耐候性コーティングシステムを備えたプラスティックパネル用フローコーティング法が提供される。本コーティング法は、プラスティックパネルを地面に対し予め定められたコーティング角度(ψ)で配置する;第一末端から第二末端まで、プラスティックパネルの少なくとも一方の面上に第一コーティング層を適用する;この第一コーティング層をプラスティックパネル上で部分的に蒸発分離または乾燥させる;このプラスティックパネルを約180度回転させる;第一コーティング層の頂上部分に第二末端から第一末端まで、プラスティックパネルの少なくとも一方の面上に第二コーティング層を適用する;この第二コーティング層をプラスティックパネル上で部分的に蒸発分離または乾燥させる;次いでプラスティックパネル上の第一コーティング層および第二コーティング層を硬化させる;ことを包含する。
本明細書に記載されている図面は、例示の目的のみのものであって、本明細書の範囲をいかなる点でも制限しようとするものではない。
下記記載は全体として単なる例示であり、本明細書の記載あるいはその適用または使用をいかなる点でも制限しようとするものではない。本明細書および図面全体を通し、相当する参照番号は類似または対応する部分および特徴を示すものと理解されるべきである。
ポリカーボネートパネルに常用されている方法によって、機能性紫外線吸収剤(UVA)をほぼ含有していないアクリル系プライマー(例えば、SHP−9X、Exatec,llc,Wixom,Michigan)をフローコーティングし、次いで蒸発および硬化させた後、このプライマーの上に充分のUVAを含有するシリコーンハードコート(例えば、SHX、Exatec,LLC)を上塗りし、10年間耐候性コーティングを形成する。このフローコーティングの基本的性質によって、部品には部品頂上部上のコーティングが部品底部のコーティングよりも薄い、いわゆる「ウエッジ効果」が存在する。シリコーンハードコートを長さ730mmx幅730mmx厚み4mmのポリカーボネートパネル上にフローコーティングした場合、そのコーティング厚みは窓ガラスの頂上部から25.4mm下がった地点で測定し、約2マイクロメーターであり、またこの部品の底部から25.4mm上の地点で測定し、約9マイクロメーターである。このシリコーンハードコートは0.05吸光/MJの安定性を伴い0.2吸光/マイクロメーターのUV指数を有する。フローコーティングにより適用されたプライマーについて測定された厚み変動はほぼ、部品の頂上部で約0.15マイクロメーターおよび部品の底部で約0.50マイクロメーターの程度である。
10年間耐候性を達成するためには、本発明の一態様に従うフローコーティング法を用いる例1で使用されたものと同一のコーティングが必要である。プライマー(UVA含有)を一方方向(例えば、底部から頂上部)で部品上にフローコーティングし、次いで蒸発およびオーブン硬化させた後、この部品上に頂上部から底部までシリコーンハードコートをフローコーティングした場合、生成する塗被された部品は、図2に示されているように、部品の塗被表面全体(例えば、頂上部から底部まで)にわたり10年性能寿命を達成する。本発明の一態様に従いフローコーティングされた部品の頂上部は10年の寿命を示し、および部品の底部は約21年の寿命を示すものと予想される。従って、当該窓の頂上部近くで予想される寿命は6年(常用されているフローコーティング−例1)から10年に増大され、他方で、当該窓の底部近くの寿命予想は約25年(例1)から21年に僅かに減少するのみである。
本例において、約0.40マイクロメーターの平均厚みを有するアクリル系プライマー(SHP−9X、Exatec LLC,Wixom,MI)が上塗りされているポリカーボネート窓に、2層のシリコーンハードコートを適用した。常用されているフローコーティング法と本発明の一態様に従うフローコーティング法との比較を行なった。シリコーンハードコート(SHX、Exatec LLC,Wixom,MI)の第一層を当該部品の頂上部近くに適用し、このコーティングは部品上を下方に向けて流動させた。このコーティングを12分かけて蒸発分離または「乾燥」させた。次いで、(a)常用されているフローコーティング法に従いおよび(b)本発明の一態様に従い同一シリコーンハードコートとして第二層を適用した。常用されているフローコーティング法において、シリコーンハードコートの第二層は第一コーティング層が施された方法と類似の様相で部品の頂上部近くに適用した。本発明によるフローコーティング法の場合、窓を180度回転させ、次いで第二コーティング層を窓の底部近くに適用し、次いでこのコーティングを窓の頂上方向に向かって流動させた。この第二コーティング層を蒸発分離または「乾燥」させた後、塗被された窓を熱加熱し、当該コーティングを充分に硬化させた。このシリコーンハードコートの総厚みを測定し、表1に示されている結果を得た。
本例において、29%の固形物含有量を有するシリコーンハードコートを、薄いアクリル系プライマー(平均厚み約0.4マイクロメーター)を有するポリカーボネート窓に適用した。第一シリコーンハードコート層を、図5Aに示されているように、その上にコーティングが適用されている表面(頂上部から底部まで)が地面から約90度の角度(ψ)で通常の様式で保持されている一枚の窓に適用した。第一シリコーンハードコート層をまた、図5Bに示されているように、窓の表面(頂上部から底部まで)上にコーティングが地面から約150度の角度(ψ)で流動するように保持されている一枚の窓に適用した。それぞれの場合、第一コーティング層は窓の頂上部近くに適用し、コーティングは窓の底部に向かって流動させた。各窓上の第一コーティングを次いで、約8分かけて蒸発分離または「乾燥」させた。次いで、これらの窓を90度または150度のコーティング角度(ψ)が対応する窓のそれぞれについて維持されるようにして、180度回転させた。各窓に、シリコーンハードコートの第二層を適用し、次いで蒸発分離させた後、各窓を充分に硬化させた。各窓上の総シリコーンハードコートコーティングの厚みを最終的に測定し、表2に示す結果を得た。
Claims (23)
- 比較的均一な厚みを有する耐候性コーティングシステムを備えたプラスティックパネルのフローコーティング方法であって、
プラスティックパネル11を地面に対して予め定められたコーティング角度(ψ)で設置する10;
プラスティックパネル11の少なくとも一方の面上に第一末端から第二末端まで第一コーティング層18を適用する15;
第一コーティング層をプラスティックパネル11上で部分的に蒸発分離または乾燥させる20;
プラスティックパネル11を約180度回転させる30;
プラスティックパネル11の少なくとも一方の面上に第二末端から第一末端まで、第一コーティング層18の頂上部から第二コーティング層38を適用する35;
第二コーティング層38を第一コーティング層18上で部分的に蒸発分離または乾燥させる40;次いで、
プラスティックパネル11上の第一コーティング層18および第二コーティング層38を硬化させる45;
ことを含む方法。 - プラスティックパネル11を回転させ30、次いで第二コーティング層38を適用する35前に、第一コーティング層18を硬化させる工程25をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 第一コーティング層18を熱的加熱、照射線への暴露またはその組合せによって硬化させる25、請求項2に記載の方法。
- 第一コーティング層18および第二コーティング層38が相違する組成を有する、請求項2に記載の方法。
- 第一コーティング層18がアクリル系プライマーであり、および第二コーティング層38がシリコーンハードコートである、請求項4に記載の方法。
- プラスティックパネル11が第一コーティング層18との付着を促進するプライマー層を包含する、請求項1に記載の方法。
- プライマー層がアクリル系プライマーである、請求項6に記載の方法。
- 第一コーティング層18および第二コーティング層38が類似の組成を有する、請求項7に記載の方法。
- 第一コーティング層18および第二コーティング層38がシリコーンハードコートである、請求項8に記載の方法。
- 第一コーティング層18および第二コーティング層38がシリコーン、ポリウレタン、アクリル系、ポリエステル、ポリウレタン−アクリレート、エポキシ、およびその混合物またはコポリマーの群からの1種として選択される、請求項1に記載の方法。
- プラスティックパネル11の第一末端が当該パネルの頂上部である、請求項1に記載の方法。
- プラスティックパネル11の第二末端が当該パネルの底部である、請求項1に記載の方法。
- プラスティックパネルのフローコーティング法が自動式方法である、請求項1に記載の方法。
- 自動式方法がディップコーティングまたはカーテンコーティングである、請求項13に記載の方法。
- 第一コーティング層18を約5分間より長い期間かけて蒸発分離または乾燥させる20、請求項1に記載の方法。
- 第二コーティング層38を、熱的加熱、照射線への暴露またはその組合せにより硬化させる45、請求項1に記載の方法。
- プラスティックパネル11の両面に第一コーティング層18を塗被する、請求項1に記載の方法。
- プラスティックパネル11の両面に第二コーティング層38を塗被する、請求項1に記載の方法。
- 予め定められたコーティング角度(ψ)が約170度〜約90度である、請求項1に記載の方法。
- 予め定められたコーティング角度(ψ)が約90度である、請求項19に記載の方法。
- 塗被された部品の表面上への少なくとも1種の追加の保護コーティング層の適用をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1種の追加の保護コーティング層を、プラズマ−強化化学蒸着(PECVD)、エクスパンション熱プラズマPECVD、プラズマ重合、光化学蒸着、イオンビーム沈着、イオンメッキ沈着、カソードアーク沈着、スパッタリング、蒸発、中空カソード活性化沈着、マグネトロン活性化沈着、活性化反応性蒸発、熱化学的蒸着、またはあらゆる全ての公知ゾル−ゲルコーティング法の1種として選択される真空蒸着技術によって適用する、請求項21に記載の方法。
- 真空蒸着技術がエクスパンション熱プラズマPECVDである、請求項22に記載の方法。
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