JP2024037872A - 高転写効率塗布器を利用して被覆組成物を塗布するシステム及びその方法 - Google Patents

高転写効率塗布器を利用して被覆組成物を塗布するシステム及びその方法 Download PDF

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ジョン アール ムーア
マイケル アール コーナー
クリスティアン ジャクソン
ブラッドリー エイ ジェイコブズ
シー-ワ ワン
マシュー アーウィン
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アクサルタ コーティング システムズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Abstract

Figure 2024037872000001
【課題】第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布するためのシステムを提供する。
【解決手段】本システムは、第1のノズルオリフィス92を定める第1の高転写効率塗布器12と、第2のノズルオリフィス94を定める第2の高転写効率塗布器12とを含む。本システムは更に、標的区域を定める基板を含む。第1の高転写効率塗布器は、第1の被覆組成物を第1のノズルオリフィス92を通って基板の標的区域に放出し第1の被覆層を形成する。第2の高転写効率塗布器は、第2の被覆組成物を第2のノズルオリフィス94を通って基板の標的区域に放出し、第2の被覆層を形成する。
【選択図】図13

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2017年11月30日出願の米国仮出願第62/593,022号、2017年11月30日出願の米国仮出願第62/593,026号、及び2018年10月30日出願の米国仮出願第62/752,340号の利益を主張し、これら仮出願は全て、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
(技術分野)
本技術分野は、一般に、基板に塗布するための被覆組成物に関し、より詳細には、高転写効率塗布器を利用して基板に塗布するための被覆組成物に関する。
インクジェット印刷は、電子信号に応答して、基板、典型的には紙又は織布上にインクの液滴が堆積される非衝撃式印刷プロセスである。この塗布プロセスは、個々の要件に合わせて調整できる基板のデジタル印刷を可能にする利点を有する。
滴は、連続的及びドロップオンデマンド印刷を含む様々なインクジェット塗布方法によって基板上に噴射することができる。ドロップオンデマンド印刷では、インクの滴を吐出するエネルギーは、熱抵抗器、圧電結晶、音響又は電磁弁により提供することができる。
自動車産業では、車体は、典型的には、電着塗装、プライマー塗装、色を提供する着色ベースコート及び追加の保護及び艶出し仕上げを提供するクリアトップコートを含む、一連の仕上げで覆われる。
現在のほとんどの自動車車体は、単一噴霧動作で塗布されるベースコートで単一色に塗られる。被覆は、広い液滴サイズ分布を有する塗料液滴の広い噴射を生成する空気圧噴霧又は回転機器を用いて塗布される。これは、自動化プロセスによって比較的短時間で均一な高品質被覆を生成するという利点を有する。
しかしながら、このプロセスは、多くの欠点を有する。車体が複数の色で塗装されることになる場合、例えば、ストライプなどのパターンに第2の色が用いられるか、又はルーフなどの車体のセクション全体が異なる色で塗装される場合、これには、第1の被覆をマスクして、次いで二度目に車体を塗料噴霧プロセスに通して、第2の色を加えることが必要となる。この第2の塗装作業の後、マスキングを除去しなければならない。これは、時間と労働がかかり、作業に著しいコストが加わる。
現在の噴霧技術の第2の欠点は、塗料の滴が、広範囲の液滴サイズを有する広い液滴噴射で噴霧されることである。その結果として、液滴の多くが車両上に付着せず、これは、縁部近くに噴霧されてそこで基板を重ね塗りすることによるか、又はより小さな液滴の運動量が小さ過ぎて車体に到達できないことに起因する。この過剰の重ね塗りは、噴霧動作から除去されて安全に廃棄される必要があり、著しい廃棄物及び追加コストにもつながる。
従って、高転写効率塗布器を利用して基板に塗布するのに好適な被覆組成物を提供することが望ましい。更に、他の望ましい特徴及び特性は、この背景技術と併せて後続の詳細な説明及び添付の請求の範囲から明らかになるであろう。
第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布するためのシステム。システムは、第1のノズルオリフィスを定める第1の高転写効率塗布器と、第2のノズルオリフィスを定める第2の高転写効率塗布器と、を含む。システムは更に、標的区域を定める基板を含む。第1の高転写効率塗布器は、第1のノズルオリフィスを通って基板の標的区域に第1の被覆組成物を放出して第1の被覆層を形成するように構成される。第2の高転写効率塗布器は、第2のノズルオリフィスを通って第1の被覆層に第2の被覆組成物を放出して第2の被覆層を形成するように構成される。
本開示の主題の他の利点は、添付図面に関連して考慮したときに以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されようになると、容易に認識されるであろう。
高転写効率塗布器を利用して基板に被覆組成物を塗布するためのシステムの非限定的な実施形態を示す斜視図である。 被覆組成物に対してオーネゾルゲ数(Oh)とデボラ数(De)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 ノズル直径に対して衝撃速度とサテライト液滴形成との間の一般的関係の非限定的な実施形態を示すチャートである。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 被覆組成物の伸長緩和及び剪断粘度の別の一般的効果の非限定的な実施形態を示す画像である。 高転写効率塗布器の非限定的な実施形態を示す断面斜視図である。 高転写効率塗布器の非限定的な実施形態を示す断面斜視図である。 高転写効率塗布器の非限定的な実施形態を示す断面斜視図である。 高転写効率塗布器の非限定的な実施形態を示す断面斜視図である。 複数のノズルを含む高転写効率塗布器の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 複数のノズルを含む高転写効率塗布器の別の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 4つの高転写効率塗布器を含む高転写効率塗布器組立体の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 被覆組成物から形成された被覆層を含む多層被覆の非限定的な実施形態を示す断面斜視図である。 第1の標的区域80及び第2の標的区域82を含む基板の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 迷彩パターンを有する被覆層を含む基板の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 ツートンカラーパターンを有する被覆層を含む基板の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 縞模様パターンを有する被覆層を含む基板の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 不規則パターンを有する被覆層を含む基板の非限定的な実施形態を示す斜視図である。 種々の被覆組成物の特性のグラフ表示である。
以下の詳細な説明は、本質的に例証に過ぎず、本明細書で記載される被覆組成物を限定するものではない。更に、上述の背景技術又は以下の詳細な説明において提示される何らかの理論によっていかなる拘束も受けるものではない。
インクジェットプリントヘッドと類似のプリントヘッドを用いて被覆を塗布することで、車両に2色を塗布し、基板上の特定点、この場合は車体の特定の場所に向けることができる均一サイズの滴を発生させて、過剰噴霧液滴を最小又は完全に排除することにより過剰噴霧を最小限にする解決策を提供することができる。加えて、デジタル印刷を用いて、異なる色の予め噴霧されたベースコートの上部にデジタル的に印刷された、或いは下塗り又はクリアコートした車両基板上に直接に印刷される第2の色として車体上にパターン又はツートーンを印刷することができる。
しかしながら、従来のインクジェットインクは、典型的には、インクが基板に急速に吸収され、従って、印刷直後に基板の乾燥及び取り扱いを容易にする、紙及び織物などの多孔質基板を印刷するように調合されている。加えて、印刷テキスト及び絵又はパターン付き織物など、印刷された物品は、これらの塗布に対して十分な耐久性を有するが、自動車用被覆の耐久性要件は、摩耗及びチッピングに対する耐性などの物理的耐久性、並びに耐候性及び耐光性に対する長期耐久性の両方の観点からはるかに高いものである。更に、当該技術分野で公知のインクジェットインクは、粘度が低く、一般的には剪断速度に依存しない、すなわち典型的には20cpsを下回るニュートン粘度を有するように調合されている。これは、滴を吐出するため、場合によっては目詰まりにつながるプリントヘッドのチャネル中のインクの増粘を回避するためプリントヘッドの各ノズルにおいて利用可能なエネルギー量が制限されることに起因する。
一部の実施形態において、対照的に、自動車被覆は、典型的には著しい非ニュートン剪断挙動を示して、顔料沈降を回避する一助となり、塗布直後の被覆の急速で均等なセットアップを確保するために、低剪断では極めて高い粘度を有するが、噴霧及び液滴への噴霧の霧化を容易にするために高剪断速度では比較的低粘度を有する。
上述の被覆組成物、並びに高転写効率塗布器を利用して基板に被覆組成物を塗布するシステム及び方法に関するより深い理解は、以下の詳細な説明の再検討と共に本出願に添付される例図を再検討することによって得ることができる。
図1を参照すると、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物が、本明細書で提供される。被覆組成物は、限定ではないが、粘度(η0)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与える特性を示す。更に、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布する被覆組成物は、正確な境界、隠蔽の改善、乾燥時間の短縮をもたらす被覆層を形成する。特定の実施形態において、被覆組成物は、従来のインクと異なる非ニュートン挙動を示す。
高転写効率塗布器12に使用するための被覆組成物の適切な特性の識別は、高転写効率塗布器12の特性に依存することができる。高転写効率塗布器12の特性は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含むことができる。
被覆組成物及び高転写効率塗布器12の種々の特性を考慮して、高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な特性を有する被覆組成物を形成するために、これらの特性の間で1又は2以上の関係を確立することができる。種々の実施形態において、種々の式は、被覆組成物及び高転写効率塗布器12のこれらの特性のうちの1又は2以上に適用して、高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるこれらの特性のための境界を決定することができる。特定の実施形態において、被覆組成物の特性のための境界は、被覆組成物に対してオーネゾルゲ数(Oh)、被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)、被覆組成物に対してデボラ数(De)、又はこれらの組み合わせを確立することによって決定することができる。
特定の実施形態において、オーネゾルゲ数(Oh)は、基板と接触するときに、被覆組成物の粘度及び表面張力を考慮することによって単一滴としてとどまるか、又は多くの液滴(すなわち、サテライト液滴)に分離するかの何れかである被覆組成物の滴の傾向に一般に関係している無次元定数である。オーネゾルゲ数(Oh)は、以下のように式Iに従って決定することができる。
Figure 2024037872000002
式中、ηは被覆組成物の粘度をパスカル秒(Pa*s)で表し、ρは被覆組成物の密度を立方メートル当たりのキログラム(kg/m3)で表し、σは被覆組成物の表面張力をメートル当たりのニュートン(N/m)で表し、及びDは高転写効率塗布器のノズル直径をメートル(m)で表す。オーネゾルゲ数(Oh)は、約0.01~約50、又は代替として約0.05~約10、又は代替として約0.1~約2.70の範囲内にすることができる。オーネゾルゲ数(Oh)は、少なくとも0.01、又は代替として少なくとも0.05、又は代替として少なくとも0.1とすることができる。オーネゾルゲ数(Oh)は、50以下、又は代替として10以下、又は代替として2.70以下とすることができる。
種々の実施形態において、レイノルズ数(Re)は、一般的に被覆組成物の流れパターンに関し、特定の実施形態において、被覆組成物の粘度及び慣性力を考慮することによって層流と乱流との間を延びる流れパターンに関する無次元定数である。レイノルズ数(Re)は、以下のように式IIに従って決定することができる。
Figure 2024037872000003
式中、ηは被覆組成物の粘度をkg/m3で表し、vは高転写効率塗布器の衝撃速度を秒当たりのメートル(m/s)で表し、Dは高転写効率塗布器12のノズル直径をmで表し、及びηは被覆組成物の粘度をPa*sで表す。レイノルズ数(Re)は、約0.01~約1000、又は代替として約0.05~約500、又は代替として約0.34~約258.83の範囲内にすることができる。レイノルズ数(Re)は、少なくとも0.01、又は代替として少なくとも0.05、又は代替として少なくとも0.34とすることができる。レイノルズ数(Re)は、1,000以下、又は代替として500以下、又は代替として258.83以下とすることができる。
他の実施形態において、デボラ数(De)は、一般的に被覆組成物の弾性に関し、特定の実施形態において、被覆組成物の緩和時間を考慮することによって粘弾性材料の構造に関する無次元定数である。デボラ数(De)は、以下のように式IIIに従って決定することができる。
Figure 2024037872000004
式中、λは被覆組成物の緩和時間を秒(s)で表し、ρは被覆組成物の密度をkg/m3で表し、Dは高転写効率塗布器12のノズル直径をmで表し、及びσは被覆組成物の表面張力をN/mで表す。デボラ数(De)は、約0.01~約2000、又は代替として約0.1~約1,000、又は代替として約0.93~約778,77の範囲内にすることができる。デボラ数(De)は、少なくとも0.01、又は代替として少なくとも0.1、又は代替として少なくとも0.93とすることができる。デボラ数(De)は、2,000以下、又は代替として1,000以下、又は代替として778.77以下とすることができる。
他の実施形態において、ウェーバー数(We)は、一般的に、2つの異なる流体間に界面が存在するような流体流に関する無次元定数である。ウェーバー数(We)は、以下のように式IVに従って決定することができる。
Figure 2024037872000005
式中、Dは高転写効率塗布器12のノズル直径をmで表し、vは高転写効率塗布器の衝撃速度を秒当たりのメートル(m/s)で表し、ρは被覆組成物の密度をkg/m3で表し、及びσは被覆組成物の表面張力をN/mで表す。デボラ数(De)は、0より大きく約16,600まで、又は代替として約0.2~約1,600、又は代替として約0.2~約10の範囲とすることができる。デボラ数(We)は、少なくとも0.01、又は代替として約0.1、又は代替として少なくとも0.2とすることができる。デボラ数(De)は、16,600以下、又は代替として1,600以下、又は代替として10以下とすることができる。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器を利用して基板に塗布するための被覆組成物が、本明細書で提示される。被覆組成物はキャリア及びバインダを含む。被覆組成物は、約0.01~約12.6、又は代替として約0.05~約1.8、又は代替として約0.38のオーネゾルゲ数(Oh)を有することができる。被覆組成物は、約0.02~約6,200、又は代替として約0.3~約660、又は代替として約5.21のレイノルズ数(Re)を有することができる。被覆組成物は、0よりも大きく約1730まで、又は代替として0より大きく約46まで、又は代替として約1.02のデボラ数(De)を有することができる。被覆組成物は、0よりも大きく約16,600まで、又は代替として約0.2~約1,600、又は代替として約3.86のウェーバー数(We)を有することができる。
上記で説明した式のうちの1又は2以上を考慮して、被覆組成物は、約0.001~約1、又は代替として約0.005~約0.1、又は代替として約0.01~約0.06パスカル秒(Pa・s)の量の粘度(η)を有することができる。被覆組成物は、少なくとも0.001、又は代替として少なくとも0.005、又は代替として少なくとも0.01Pa・sの量の粘度(η)を有することができる。被覆組成物は、1以下、又は代替として0.1以下、又は代替として0.06Pa・s以下の量の粘度(η)を有することができる。粘度(η)は、ASTM D2196-15に従って決定することができる。粘度(η)は、10,000レシプロカル秒(1/秒)の高剪断粘度で決定される。非ニュートン流体の印刷は、一般的に10,000 1/秒の高剪断粘度で表される。
更に、上記で説明した式のうちの1又は2以上を考慮して、被覆組成物は、約700~約1500、又は代替として約800~約1400、又は代替として約1030~約1200の立方メートル当たりのキログラム(kg/m3)の量の密度(ρ)を有することができる。被覆組成物は、少なくとも700、又は代替として少なくとも800、又は代替として少なくとも1030kg/m3の量の密度(ρ)を有することができる。被覆組成物は、1500以下、又は代替として1400以下、又は代替として1200kg/m以下の量の密度(ρ)を有することができる。密度(ρ)は、ASTM D1475に従って決定することができる。
同様に、上記で説明した式のうちの1又は2以上を考慮して、被覆組成物は、約0.001~約1、又は代替として約0.01~約0.1、又は代替として約0.024~約0.05のメートル当たりのニュートン(N/m)の量の表面張力(σ)を有することができる。被覆組成物は、少なくとも0.001、又は代替として少なくとも0.01、又は代替として少なくとも0.015N/mの量の表面張力(σ)を有することができる。被覆組成物は、1以下、又は代替として0.1以下、又は代替として0.05N/m以下の量の表面張力(σ)を有することができる。表面張力(σ)は、ASTM D1331-14に従って決定することができる。
更に、上記で説明した式のうちの1又は2以上を考慮して、被覆組成物は、約0.00001~約1、又は代替として約0.0001~約0.1、又は代替として約0.0005~約0.01秒(s)の量の緩和時間(λ)を有することができる。被覆組成物は、少なくとも0.00001、又は代替として少なくとも0.0001、又は代替として少なくとも0.01sの量の緩和時間(λ)を有することができる。被覆組成物は、1以下、又は代替として0.1以下、又は代替として0.01s以下の量の緩和時間(λ)を有することができる。緩和時間(λ)は、歪み制御流量計にて実施される応力緩和試験によって決定することができる。粘弾性流体は平行板の間に保持され、瞬間歪みはサンプルの一方の側に適用される。他方の側は一定に保持されるが、応力は(トルクに比例して)監視されている。結果として得られる応力減衰は、応力緩和率(応力を負荷歪みで除算したもの)をもたらす時間の関数として測定される。多くの流体に対して、応力緩和率は、減衰定数として緩和時間と共に指数関数的に減衰する。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するための被覆組成物が、本明細書で提供される。被覆組成物はキャリア及びバインダを含む。被覆組成物は、約0.002Pa*s~約0.2Pa*sの粘度(η)を有することができ、被覆組成物は、約838kg/m3~約1557kg/m3の密度(ρ)を有することができ、被覆組成物は、約0.015N/m~約0.05N/mの表面張力(σ)を有することができ、及び被覆組成物は、約0.0005s~約0.02sの緩和時間(λ)を有することができる。
種々の実施形態において、被覆組成物は、約0.005Pa*s~約0.05Pa*sの粘度(η)を有することができ、被覆組成物は、約838kg/m3~約1557kg/m3の密度(ρ)を有することができ、被覆組成物は、約0.015N/m~約0.05N/mの表面張力(σ)を有することができ、及び被覆組成物は、約0.0005s~約0.02sの緩和時間(λ)を有することができる。
種々の実施形態において、境界は、オーネゾルゲ数(Oh)、レイノルズ数(Re)、及びデボラ数(De)を分析することによって、以下のパラメータ:被覆組成物の粘度(η)、被覆組成物の表面張力(σ)、被覆組成物の密度(ρ)、被覆組成物の緩和時間(λ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、及び高転写効率塗布器12の衝撃速度(v)のうちの少なくとも1つに対して決定される。特定の実施形態において、決定された境界内のこれらの特性のうちの1又は2以上を有する被覆合成は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物をもたらす。
図2を参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)及び固有デボラ数(De)は、以下:被覆組成物の粘度(η)、被覆組成物の表面張力(σ)、被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、及びポリマーの緩和時間(λ)のうちの少なくとも1つに対して境界を決定するのに利用することができる。図2の第1のチャート14は、オーネゾルゲ数(Oh)とデボラ数(De)との間の一般的関係を示す。第1のチャート14は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに望ましくない被覆組成物を与える場合がある被覆組成物の特性に関係する不適切なゾーン16を含む。これらの望ましくない特性は、限定ではないが、過度に長い緩和時間、被覆組成物からサテライト液滴の形成、及び高すぎる剪断粘度を含むことができる。更に、第1のチャート14は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物を与えることができる、被覆組成物の特性に関係する望ましくないゾーン14に隣接した適切なゾーン18を含む。本実施形態において、オーネゾルゲ数(Oh)に適切なゾーン18は、約0.10~約2.70の範囲内の第1のチャート14のy軸に沿って延び、デボラ数(De)に好適なゾーン18は、約0.93~約778.8の範囲内の第1のチャート14のx軸に沿って延びる。適切なゾーン18に対応するオーネゾルゲ数(Oh)及びデボラ数(De)は、被覆組成物に対して適切な特性を決定するためにそれぞれ式I及びIIIに適用することができる。適切なゾーン18に対応するオーネゾルゲ数(Oh)及びデボラ数(De)に対する範囲は、被覆組成物の粘度(η)、被覆組成物の表面張力(σ)、被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、又は被覆組成物の緩和時間(λ)のうちの1つ又はそれ以上を定めることによって狭めることができることを理解されたい。
図3を参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)及びレイノルズ数(Re)は、以下:被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12の衝撃速度(v)、被覆組成物の表面張力(σ)、及び被覆組成物の粘度(η)のうちの少なくとも1つに対して境界を決定するのに利用することができる。図3の第2のチャート20は、レイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係を示す。第2のチャート20は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに望ましくない被覆組成物を与える場合がある被覆組成物の特性に関係する不適切なゾーン22を含む。これらの望ましくない特性は、限定ではないが、粘性が高すぎる被覆組成物、高転写効率塗布器12による不十分なエネルギー、被覆組成物からサテライト液滴の形成、及び被覆組成物の跳ね返りを含む場合がある。更に、第2のチャート20は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物を与えることができる、被覆組成物の特性に関係する望ましくないゾーン22に隣接して適切なゾーン24を含む。本実施形態において、レイノルズ数(Re)に適切なゾーン24は、約0.34~約258.8の範囲内の第2のチャート20のx軸に沿って延び、オーネゾルゲ数(Oh)に好適なゾーン24は、約0.10~約2.7の範囲内の第2のチャート20のy軸に沿って延びる。適切なゾーン24に対応するレイノルズ数(Re)及びオーネゾルゲ数(Oh)は、被覆組成物に対して適切な特性を決定するためにそれぞれ式II及びIに適用することができる。適切なゾーン24に対応するレイノルズ数(Re)及びオーネゾルゲ数(Oh)に対する範囲は、プリントヘッドの衝撃速度(v)、被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、被覆組成物の表面張力(σ)、及び被覆組成物の粘度(η)のうちの1又は2以上を定めることによって狭めることができることを理解されたい。
図4Aを参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)及びレイノルズ数(Re)は、以下:被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12の衝撃速度(v)、被覆組成物の表面張力(σ)、及び被覆組成物の粘度(η)のうちの少なくとも1つに対して境界を決定するのに利用することができる。図4Aのプロットは、レイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係を示す。図4Aのプロットは、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに望ましくない被覆組成物を与える場合がある被覆組成物の特性に関係する不適切なゾーン52を含む。これらの望ましくない特性は、限定ではないが、粘性が高すぎる被覆組成物、高転写効率塗布器12による不十分なエネルギー、被覆組成物からサテライト液滴の形成、及び被覆組成物の跳ね返りを含む場合がある。更に、図4Aのプロットは、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物を与えることができる、被覆組成物の特性に関係する望ましくないゾーン52に隣接して適切なゾーン54を含む。
特定の実施形態において、引き続き図4Aを参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)は0.01~12.6であり、レイノルズ数(Re)を考慮して以下の式V及びVI:
Ohは10^(-0.5006*log(Re)+1.2135)以下 (式V)
及び
Ohは少なくとも0^(-0.5435*log(Re)-1.0324) (式VI)
に基づいて定められ、ここでレイノルズ数(Re)は0.02~6,200である。
式V及びVIを利用して、望ましくないゾーン22と適切なゾーン24との間で図4Aのプロットにおいて境界56を定めることができる。
他の実施形態において、引き続き図4Aを参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)は0.05~1.8であり、レイノルズ数(Re)を考慮して以下の式VII及びVIII:
Ohは10^(-0.5067*log(Re)+0.706)以下 (式VII)
及び
Ohは少なくとも10^(-0.5724*log(Re)-0.4876) (式VIII)、
に基づいて定められ、ここでレイノルズ数(Re)は0.3~660である。
式VII及びVIIIを利用して、適切なゾーン24内で図4Aのプロットで境界58を更に定めることができる。
図4Bを参照すると、種々の例示的な被覆組成物のオーネゾルゲ数(Oh)及びレイノルズ数(Re)が、図4Aの境界56及び58と共にプロットされ、これにより境界56及び58の関連性を更に示す。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物は、基板10との接触状態で最小限の跳ね返りから跳ね返りなしまでを示す。高転写効率塗布器12による塗布により最小限の跳ね返りから跳ね返りなしまでを示す被覆組成物は、以下の式IXを満す。
0<v*D<0.0021m2/s (式IX)
式中、vは上記で定めたように衝撃速度を表し、Dは上記で定めたようにノズル直径を表す。
図5Aを参照すると、式(IX)を考慮してオーネゾルゲ数(Oh)及びレイノルズ数(Re)は、以下:被覆組成物の密度(ρ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12の衝撃速度(v)、被覆組成物の表面張力(σ)、及び被覆組成物の粘度(η)のうちの少なくとも1つに対して境界を決定するのに利用することができる。図5Aのプロットは、レイノルズ数(Re)とオーネゾルゲ数(Oh)との間の一般的関係を示す。図5Aのプロットは、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに望ましくない被覆組成物を与える場合がある被覆組成物の特性に関係する不適切なゾーン60を含む。これらの望ましくない特性は、限定ではないが、粘性が高すぎる被覆組成物、高転写効率塗布器12による不十分なエネルギー、被覆組成物からサテライト液滴の形成、及び被覆組成物の跳ね返りを含む場合がある。更に、図5Aのプロットは、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適な被覆組成物を与えることができる、被覆組成物の特性に関係する望ましくないゾーン60に隣接して適切なゾーン62を含む。
特定の実施形態において、図5Aを参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)は0.01~12.6であり、レイノルズ数(Re)を考慮して上記式V及びVIに基づいて定められ、ここでレイノルズ数(Re)は0.02~1,600である。式V及びVIを利用して、望ましくないゾーン22と適切なゾーン24との間で図5Aのプロットで境界64を定めることができる。
他の実施形態において、図5Aを続けて参照すると、オーネゾルゲ数(Oh)は0.05~1,8であり、レイノルズ数(Re)を考慮して上記式VII及びVIIIに基づいて定められ、ここでレイノルズ数(Re)は0.3~660である。式VII及びVIIIを利用して、適切なゾーン24内で図5Aのプロットで境界66を更に定めることができる。
図5Bを参照すると、種々の例示的な被覆組成物のオーネゾルゲ数(Oh)及びレイノルズ数(Re)が、図5Aの境界64及び66と共にプロットされており、これにより境界64及び66の関連性を更に示す。
高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するための被覆組成物を形成する方法が、本明細書で提供される。本方法は、被覆組成物に対するオーネゾルゲ数(Oh)、被覆組成物に対してノルズ数(Re)、又は被覆組成物に対してデボラ数(De)のうちの少なくとも1つを識別するステップを含む。本方法は、被覆組成物の粘度(η)、被覆組成物の表面張力(σ)、被覆組成物の密度(ρ)、被覆組成物の緩和時間(λ)、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、又は高転写効率塗布器12の衝撃速度(v)のうちの少なくとも1つを得るステップを更に含む。
粘度(η)、表面張力(σ)、密度(ρ)、又はノズル直径(D)のうちの少なくとも1つが、オーネゾルゲ数(Oh)を考慮して以下の式Iに基づいて決定される。
Figure 2024037872000006
衝撃速度(v)、密度(ρ)、ノズル直径(D)、又は粘度(η)のうちの少なくとも1つは、レイノルズ数(Re)を考慮して以下の式IIに基づいて決定される。
Figure 2024037872000007
緩和時間(λ)、密度(ρ)、ノズル直径(D)、又は表面張力(σ)のうちの少なくとも1つは、デボラ数(De)を考慮して以下の式IIIに基づいて決定される。
Figure 2024037872000008
本方法は、粘度(η)、表面張力(σ)、又は密度(ρ)のうちの少なくとも1つを有する被覆組成物を形成するステップを更に含む。被覆組成物は、ノズル直径(D)又は衝撃速度(v)のうちの少なくとも1つを有する高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布されるように構成される。
実施形態において、被覆組成物の粘度(η)を得るステップは、円錐平板又は平行板を用いてASTM7867-13により被覆組成物上記で粘度分析を行うステップを更に含み、粘度が2~200mPa-sであるとき、粘度は、1000sec-1の剪断速度で測定される。実施形態において、被覆組成物の表面張力(σ)を得るステップは、ASTM1331-14により被覆組成物上記で表面張力分析を行うステップを更に含む。実施形態において、被覆組成物の密度(ρ)を得るステップは、ASTM D1475-13により被覆組成物上記で密度分析を行うステップを更に含む。実施形態において、被覆組成物の緩和時間(λ)を得るステップは、Keshavarz B.他の(2015)Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics,222,171-189及びGreiciunas E.他の(2017)Journal of Rheology,61,467で記載される方法により被覆組成物上記で緩和時間分析を行うステップを更に含む。実施形態において、高転写効率塗布器のノズル直径(D)を得るステップは、高転写効率塗布器のノズルオリフィスの直径を測定するステップを更に含む。実施形態において、高転写効率塗布器から放出された液滴の衝撃速度(v)を得るステップは、液滴が基板から2ミリメートルの距離内にあるとき、液滴が高転写効率塗布器から放出されると、被覆組成物の液滴上記で衝撃速度(v)分析を行うステップを更に含む。
高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するために被覆組成物を形成する別の方法もまた、本明細書で提供される。本方法は、基板10と接触するときに、被覆組成物の粘度及び表面張力を考慮することによって単一滴としてとどまるか又は多くの液滴に分離するかの何れかである被覆組成物の滴の傾向に関係している滴接触値を識別するステップを含む。本方法は、被覆組成物の粘度及び慣性力を考慮することによって層流と乱流との間を延びる被覆組成物の流れパターンに関係する流れパターン値を識別するステップを更に含む。本方法は、被覆組成物の緩和時間を考慮することによってニュートン粘性流及び非ニュートン粘性流を超えて延びる被覆組成物の流動性に関係している流動性値を識別するステップを更に含む。被覆組成物は、滴接触値、流れパターン値、及び流動性値のうちの1又は2以上に基づいて高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布されるように構成される。
実施形態において、滴接触値を識別するステップは、被覆組成物に対してオーネゾルゲ数(Oh)を識別するステップを含む。実施形態において、流れパターン値を識別するステップは、被覆組成物に対してレイノルズ数(Re)を識別するステップを含む。実施形態において、流動性値を識別するステップは、被覆組成物に対してデボラ数(De)を識別するステップを含む。
高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するために被覆組成物の適合性を決定するための方法もまた、本明細書で提供される。本方法は、液滴形成への剪断粘度及び伸長緩和の影響を研究するのに有用とすることができる。本方法は、被覆組成物を提供するステップを含む。本方法は、被覆組成物の液滴26を形成するステップを更に含む。本方法は、高い位置28から、該高い位置28から離間した標本基板30に液滴26を滴下するステップを更に含む。本方法は、液滴26が高い位置28から標本基板30に向かって延びて標本画像32を形成すると、カメラを用いて液滴26を記録するステップを更に含む。本方法は、標本基板30上に標本被覆層34を形成するステップを更に含む。本方法は、標本基板30上の標本画像32及び標本被覆層34上で伸長中に液滴26を分析するステップを更に含む。
図7A、7B、8A、8B、9A及び9Bを参照すると、実施形態において、種々の標本被覆組成物が分析されて、剪断粘度及び伸長緩和の影響を調査する。特に図7A及び図7Bを参照すると、第1の標本被覆組成物44は、0.16Pa*sの剪断粘度及び0.001sの伸長緩和時間を有する。特に図8A及び図8Bを参照すると、第2の標本被覆組成物46は、0.009Pa*sの剪断粘度及び0.001の伸長緩和時間を有する。特に図9A及び図9Bを参照すると、第3の標本被覆組成物48は、0.040Pa*sの剪断粘度及び0.0025sの伸長緩和時間を有する。図7Aの第1の標本被覆組成物44に対応する図7Bの標本画像32は、適度な液滴配置精度で、サテライトからの僅かな浮遊液滴及び跳ね返りがなく、堆積後の適度な流れを有した結果として得られる標本被覆層34を示す。図8Aの第2の標本被覆組成物46に対応する図8Bの標本画像32は、堆積後の過度の流れ及び基板10との衝撃の跳ね返りを有する結果として得られる標本被覆層34を示す。図9Aの第3の標本被覆組成物48に対応する図9Bの標本画像32は、改善された液滴配置精度、堆積後の最小限の流れ、サテライトからのほぼゼロの浮遊液滴で跳ね返りがない、結果として得られる標本被覆層34を示す。
被覆組成物を利用して、基板10上に被覆層を形成することができる。被覆層は、ベースコート、クリアコート、カラーコート、トップコート、単段コート、ミッドコート、プライマー、封孔剤、又はこれらの組み合わせとして利用することができる。特定の実施形態において、被覆組成物は、ベースコート被覆層を形成するのに利用される。
用語「ベースコート」は不透明であり、保護、色、(「不透明性」としても公知の)隠蔽及び視覚的外観のほとんどを提供する被覆を指す。ベースコートは、典型的には、着色顔料、金属薄片顔料などの効果顔料、レオロジー制御剤、UV吸収剤及び他の被覆添加剤を含有する。用語「ベースコート被覆組成物」は、ベースコートを形成するのに用いることができる被覆組成物を指す。用語「ベースコート層」は、ベースコート被覆組成物からの被覆層形態を指す。ベースコート層は、同じ又は異なるベースコート被覆組成物のうちの1又は2以上の層を塗布することによって形成することができる。自動車用被覆では、基板10は、典型的には、保護及び付着に対するプライマー層、次いで保護の大部分、色及び視覚的外観の大部分に対するプライマー層、任意選択的にプライマーの上部上の封孔剤にわたるベースコート層、及びその後更なる保護及び視覚的外観のためのベースコート層にわたるクリアコート層で被覆される。場合によっては、「トップコート」と呼ばれる単一被覆層を用いて、ベースコート層及びクリアコートの両方の機能を提供することができる。追加の被覆層も用いることができる。例えば、金属基板は、リン酸塩材料で処理されてプライマー層を塗布する前に電着塗装層で被覆することができる。
用語「ミッドコート」又は「ミッドコート層」は、多層被覆システムにおいてベースコート層とクリアコート層との間に位置決めされた着色非不透明被覆を指す。一部の固有の魅力的な色又は視覚効果を達成するために、自動車産業及び他の被覆最終用途では、従来の「ベースコート及びクリアコート」の二層被覆システムではなく、3又は4以上の被覆層を有する多層被覆を用いることができる。多層システムは、通常、少なくとも第1の着色及び不透明ベースコート層、ベースコート層の少なくとも一部分にわたって堆積された第2の非不透明カラーコート、及び第2の非不透明カラー被覆層の少なくとも一部分にわたって堆積された第3のクリアコート層を含むことができる。第2の非不透明カラーコートは、典型的には、着色顔料を含有するミッドコート層と呼ばれる。ミッドコートは、典型的には、非不透明になるように調合されるので、下にあるベースコートの色は、ミッドコートを通して可視とすることができる。
第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布するためのシステム50が、本明細書で提供される。システム50は、第1のノズルを含む第1の高転写効率塗布器を含み、第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。システムは、第2のノズルを含む第2の高転写効率塗布器90を更に含み、第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。システム50は、第1の高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、第1の被覆組成物を含有するように構成された第1のリザーバを更に含む。システム50は、第2の高転写効率塗布器90と流体連通状態にあり、第2の被覆組成物を含有するように構成された第2のリザーバを更に含む。システム50は、標的区域を定める基板10を更に含む。第1の高転写効率塗布器は、第1のリザーバから第1の被覆組成物を受け取るように構成され、第1のノズルオリフィス92を通って基板の標的区域に第1の被覆組成物を放出して第1の被覆層を形成するように構成される。第2の高転写効率塗布器90は、第2のリザーバから第2の被覆組成物を受け取るように構成され、第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆層に第2の被覆組成物を放出して第2の被覆層を形成するように構成される。
特定の実施形態において、第1の被覆組成物はベースコート被覆組成物を含み、第2の被覆組成物はクリアコート被覆組成物を含む。他の実施形態において、第1の被覆組成物はバインダを含み、第2の被覆層はバインダと反応する架橋剤を含み、又は第1の被覆組成物が架橋剤を含み、第2の被覆組成物が架橋剤と反応するバインダを含む。
図14を参照すると、実施形態において、プライマー被覆層96はプライマー被覆組成物から形成され、基板10上に堆積することができる。第1の被覆層98はプライマー被覆層96上に堆積することができ、第2の被覆層100は第1の被覆層98上に堆積することができる。プライマー被覆組成物は、従来の霧化塗布器を利用して塗布することができる。
基板10は、金属含有材料、プラスチック含有材料、又はこれらの組み合わせを含むことができる。特定の実施形態において、基板10は実質的に無孔質である。本明細書で利用するような用語「実質的に」は、被覆層の少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%が細孔を含まないことを意味する。被覆組成物を利用して、当該技術分野で公知のあらゆるタイプの基板10を被覆することができる。実施形態において、基板10は、車両、自動車、又は自動車車両である。「車両」又は「自動車」或いは「自動車車両」は、乗用車、バン、ミニバン、SUV(スポーツ用多目的車)などの自動車、トラック、セミトラック、トラクタ、オートバイ、トレーラー、ATV(全地形対応車)、ピックアップトラック、ブルドーザー、クレーン車及びアースムーバーなどの大型車両機、航空機、ボート、船舶、及び他のモードの輸送機関を含む。被覆組成物をまた利用して、建物、フェンス、セラミックタイル、定常構造、橋、パイプ、セルロース系材料(例えば、木材、紙、繊維、その他)などの工業用途において基板を被覆することができる。被覆組成物をまた利用して、ヘルメット、野球バット、自転車、及び玩具などの消費者製品用途において基板を被覆することができる。本明細書で利用するような用語「基板」はまた、基板としても考えられる物品上に配置された被覆層を指す可能性があることを理解されたい。
被覆層は、ASTM D4752に従って無孔質基板上に少なくとも5つの二重MEKrub、又は代替として少なくとも20の二重MEKrub、又は代替として少なくとも20の二重MEKrubの耐溶剤性を有することができる。
被覆層は、ASTM5026-15に従って少なくとも100MPa、又は代替として少なくとも100MPa、又は代替として少なくとも200MPaのフィルム引張係数を有することができる。
架橋剤を含む被覆層から形成された被覆層は、ASTM D5026-15に従って少なくとも0.2ミリモル/cm3、又は代替として少なくとも0.5ミリモル/cm3、又は代替として少なくとも1.0ミリモル/cm3の架橋密度を有することができる。
被覆層は、ASTM2813に従って20度の鏡面反射角で少なくとも75、又は代替として少なくとも88、又は代替として少なくとも92の光沢値を有することができる。
被覆層は、ASTM D7869に従って耐候性曝露の2000時間後に初期光沢値の少なくとも50%、又は代替として少なくとも70%、又は代替として少なくとも90%の光沢保持を有することができる。
被覆層は、ASTM D7091-13に従って少なくとも5ミクロン、又は代替として少なくとも15ミクロン、又は代替として少なくとも50ミクロンの厚みを有することができる。
高転写効率塗布器12を利用して基板10に被覆組成物を塗布するためのシステム50もまた、本明細書で提供される。システム50は、被覆組成物を印刷するに好適な限り、当該技術分野で公知のあらゆる高転写効率塗布器とすることができる高転写効率塗布器12を含む。高転写効率塗布器12は、連続給送、ドロップオンデマンド、又は選択的にその両方として構成することができる。高転写効率塗布器12は、バルブジェット、圧電、熱、音響、又は超音波膜を介して被覆組成物を塗布することができる。システム50は、異なる被覆組成物(例えば、異なる色、固体又は効果顔料、ベースコート又はクリアコート)を塗布するように各々構成された1つよりも多くの高転写効率塗布器12を含むことができる。しかしながら、単一高転写効率塗布器12を利用して、様々な異なる被覆組成物を塗布することができることを理解されたい。
図10A、10B、10C、及び10Dを参照すると、実施形態において、高転写効率塗布器12は、被覆組成物をドロップオンデマンドで塗布されるように構成された圧電塗布器68である。圧電塗布器68は、引き位置、静止位置、及び塗布位置の間で変形するように構成された圧電要素70を含む。圧電塗布器68は、被覆組成物の液滴74が塗布されるノズルを更に含む。図10Aでは、圧電要素70は静止位置にある。図10Bでは、圧電要素70は、リザーバから被覆組成物に引き入れるように引き位置にある。図10Cでは、圧電要素70は、圧電塗布器68から被覆組成物を放出するように塗布位置にあり、これにより液滴74を形成する。図10Dの圧電要素70は静止位置に戻る。特定の実施形態において、高転写効率塗布器12は、約100~約1,000,000Hz、又は代替として約10,000~約100,000Hz、又は代替として約30,000~約60,000Hzの噴射周波数を有することができる。
高転写効率塗布器12は、ノズルオリフィスを定めるノズルを含むことができる。各高転写効率塗布器は、より大きなノズルオリフィスを必要とする場合がある効果顔料を含む被覆組成物を塗布するためなど、1つよりも多くのノズルを含むことができることを理解されたい。ノズルオリフィス72は、約0.000001~約0.001、又は代替として約0.000005~約0.0005、又は代替として約0.00002~約0.00018の量のノズル直径(D)を有することができる。ノズルオリフィス72は、少なくとも0.000001、又は代替として少なくとも0.000005、又は少なくとも0.00002の量のノズル直径(D)を有することができる。ノズルオリフィス72は、0.001以下、又は代替として0.0005以下、又は代替として0.00018以下の量のノズル直径(D)を有することができる。
図11を参照すると、実施形態において、高転写効率塗布器12は、複数のノズル72を含む。ノズル72は、高転写効率塗布器が移動する横方向に垂直に配向される。結果として、被覆組成物の液滴72の間隔は、互いにノズル72の間隔と類似している。
図12を参照すると、実施形態において、高転写効率塗布器は、複数のノズル72を含む。ノズル72は、高転写効率塗布器が移動する横方向に対して斜めに配向される。結果として、被覆組成物の液滴74の間隔は、互いにノズル72の間隔に対して減少する。
図13を参照すると、実施形態において、4つの高転写効率塗布器各々は、複数のノズル72を含む。4つの高転写効率塗布器12は、協働して高転写効率塗布器組立体76を形成する。ノズル72は、高転写効率塗布器が移動する横方向に対して垂直に配向される。4つの高転写効率塗布器は、ノズル72の間の間隔が高転写効率塗布器組立体76に対して全体にわたって減少するように互いにオフセットされる。結果として、被覆組成物の液滴74の間隔は、互いにノズル72の間隔に対して更に減少する。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12を利用して基板10に被覆組成物を塗布するためのシステム50が、本明細書で提供される。システム50は、ノズルを含む高転写効率塗布器12を含む。ノズルオリフィスを定めるノズルは、約0.00002m~約0.0004mのノズル直径を有することができる。システム50は、高転写効率塗布器12と流体連通状態にあり、被覆組成物を含有するように構成されたリザーバを更に含む。被覆組成物はキャリア及びバインダを含む。被覆組成物は、約0.002Pa*s~約0.2Pa*sの粘度、約838kg/m3~約1557kg/m3の密度、約0.015N/m~約0.05N/mの表面張力、及び約0.0005s~約0.02sの緩和時間を有することができる。高転写効率塗布器12は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、ノズルオリフィス72を通って基板10に被覆組成物を放出して被覆層78を形成するように構成される。ノズル直径、粘度、密度、表面張力、及び緩和時間に対する範囲は、本明細書で開示する範囲の何れかによって定めることができることを理解されたい。
高転写効率塗布器12は、約0.2m/s~約20m/sの衝撃速度でノズルオリフィス72を通って被覆組成物を放出するように構成することができる。これに代えて、高転写効率塗布器12は、約0.04m/s~約10m/sの衝撃速度でノズルオリフィス72を通って被覆組成物を放出するように構成することができる。ノズルオリフィス72は、約0.00004m~約0.00025mのノズル直径を有することができる。被覆組成物は、少なくとも10ミクロンの粒度を有する液滴74として高転写効率塗布器12から放出することができる。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12から放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも80%は、基板10と接触する。他の実施形態において、高転写効率塗布器12から放出された被覆組成物の少なくとも85%、又は代替として少なくとも90%、又は代替として少なくとも95%、又は代替として少なくとも97%、又は代替として少なくとも98%、又は代替として少なくとも99%、又は代替として少なくとも99.9%は、基板10と接触する。理論に拘束されることなく、基板10と接触せずそれによって環境に入る液滴74の数に対する基板10と接触する液滴74の数の増加は、被覆組成物の塗布の効率を改善し、廃棄物発生を減少させ、システム10の維持費を削減すると考えられる。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12から放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも80%は、液滴74が20%未満の粒度分布を有するように単分散される。他の実施形態において、高転写効率塗布器12から放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも85%、又は代替として少なくとも90%、又は代替として少なくとも95%、又は代替として少なくとも97%、又は代替として少なくとも98%、又は代替として少なくとも99%、又は代替として少なくとも99.9%は、液滴74が20%未満、又は代替として15%未満、又は代替として10%未満、又は代替として5%未満、又は代替として3%未満、又は代替として2%未満、又は代替として1%未満、又は代替として0.1%未満の粒度分布を有するように単分散される。従来の塗布器は、分散された粒度分布を有する被覆組成物の霧化液滴の「霧」を形成するように霧化に依存するが、高転写効率塗布器12によって形成された単分散液滴74は、基板10に向けられ、これにより従来の塗布器に対して転写効率の改善をもたらすことができる。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12から基板10に放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも80%は、基板10と接触後に単一液滴としてとどまる。他の実施形態において、高転写効率塗布器12から基板10に放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも85%、又は代替として少なくとも90%、又は代替として少なくとも95%、又は代替として少なくとも97%、又は代替として少なくとも98%、又は代替として少なくとも99%、又は代替として少なくとも99.%は、基板10と接触後に単一液滴としてとどまる。理論に拘束されることなく、基板10との衝撃から生じる被覆組成物の跳ね返りが、高転写効率塗布器12を利用して被覆組成物を塗布することによって最小限又は排除できると考えられる。
特定の実施形態において、高転写効率塗布器12から基板10に放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも80%は、高転写効率塗布器12のノズルオリフィス72から放出後に単一液滴としてとどまる。他の実施形態において、高転写効率塗布器12から基板10に放出された被覆組成物の液滴74の少なくとも85%、又は代替として少なくとも90%、又は代替として少なくとも95%、又は代替として少なくとも97%、又は代替として少なくとも98%、又は代替として少なくとも99%、又は代替として少なくとも99.9%は、高転写効率塗布器12のノズルオリフィス72から放出後に単一液滴としてとどまる。理論に拘束されることなく、サテライト液滴の形成は、高転写効率塗布器12を利用して被覆組成物を塗布することによって最小にするか又は排除することができると考えられる。図6を参照すると、特定の実施形態において、衝撃速度及びノズル直径は、サテライト液滴形成に影響する。サテライト液滴形成は、衝撃速度及びノズル直径を考慮することによって低減することができる。
特定の実施形態において、被覆層は、巨視的分析による実質的に均一層である。本明細書で利用するような用語「実質的に」は、被覆層の表面の少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%が、基板10の表面又は基板10と被覆層との間の介在層の表面を覆うことを意味する。本明細書で利用される語句「巨視的分析」は、被覆層の分析が顕微鏡なしに可視化に基づいて行われることを意味する。
第1の被覆組成物及び第2の被覆層を塗布するための別のシステム50が、本明細書で提供される。システムは、第1のノズルを含む第1の高転写効率塗布器を含み、第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。システムは、第2のノズルを含む第2の高転写効率塗布器90を更に含み、第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。システム50は、第1の高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、第1の被覆組成物を含有するように構成された第1のリザーバを更に含む。システム50は、第2の高転写効率塗布器90と流体連通状態にあり、第2の被覆組成物を含有するように構成された第2のリザーバを更に含む。システム50は、第1の標的区域80及び第2の標的区域82を定める基板10を更に含む。第1の高転写効率塗布器は、リザーバから第1の被覆組成物を受け取るように構成され、第1のノズルオリフィス72を通って基板10の第1の標的区域80に第1の被覆組成物を放出するように構成される。第2の高転写効率塗布器90は、第2のリザーバから第2の被覆組成物を受け取るように構成され、第2のノズルオリフィス94を通って基板10の第2の標的区域82に第2の被覆組成物を放出するように構成される。特定の実施形態において、第1の標的区域80は第2の標的区域82に隣接している。
特定の実施形態において、第1の高転写効率塗布器は、複数の第1のノズル72を含み、第1のノズル72の各々が、第1のノズルオリフィス92を定める。これらの実施形態において、第2の高転写効率塗布器90は、複数の第2のノズルを含み、第2のノズルの各々が第2のノズルオリフィス94を定める。第1の高転写効率塗布器88は、互いに独立した第1のノズルオリフィス92sの各々を通って第1の被覆組成物を放出するように構成され、第2の高転写効率塗布器90は、互いに独立した第2のノズルオリフィス94sの各々を通って第2の被覆組成物を放出するように構成される。
種々の実施形態において、基板10は、第1の端部84及び第2の端部86を含み、これらの間に基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82が配置される。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1の端部84から第2の端部86に移動するように構成することができる。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1の端部84から第2の端部86に単一パスに沿って第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を放出するように構成することができる。
第1の端部と第2の端部との間に延びる経路を定めることができる。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、経路に沿って移動するように構成される。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、経路に沿って単一パス中に第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を放出するように構成される。
図16を参照すると、1つの例示的な実施形態において、基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82は、協働して迷彩パターンを形成する。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物を第2の被覆組成物を第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中に迷彩パターンを有する被覆層を形成するように構成される。
図17を参照すると、別の例示的な実施形態において、基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82は、協働してツートンカラーパターンを形成する。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中にツートンカラーパターンを有する被覆層を形成するように構成される。
図18を参照すると、更に別の例示的な実施形態において、基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82は、協働して縞模様パターンを形成する。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中に縞模様パターンを有する被覆層を形成するように構成される。
図19を参照すると、依然として別の例示的な実施形態において、基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82は、協働して不規則パターンを形成する。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中に不規則パターンを有する被覆層を形成するように構成される。
図15を参照すると、基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82が協働して、第1の標的区域80と第2の標的区域82との間を交互する矩形アレイを形成することができる。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中に被覆層を形成するように構成することができる。実施形態において、第1の被覆組成物は顔料を含み、第2の被覆組成物は効果顔料を含む。
第1の被覆組成物の顔料は、基本的顔料とすることができる。適切な基本的顔料の非限定的な実施例は、インダントロンブルーPigment Blue 60、フタロシアニンブルー、Pigment Blue 15:1、15:2、15:3及び15:4、及びコバルトブルーPigment Blue 28を含む青色顔料と、キナクリドンレッド、Pigment Red 122及びPigment Red202、酸化鉄赤色Pigment Red 101、ペリレン赤色緋色Pigment Red 149、Pigment Red 177、Pigment Red 178及びえび茶色Pigment Red 179、アゾ系赤色Pigment Red 188、及びジケト-ピロロピロール赤色Pigment red 255及びPigment Red 264を含む赤色顔料と、ダイアリライド黄色Pigment Yellow 14、酸化鉄黄色Pigment Yellow 42、チタン酸ニッケル黄色Pigment Yellow 53、インドリノン黄色Pigment Yellow 110及びPigment Yellow 139、モノアゾ黄色Pigment yellow 150、ビスマスバナジウム黄色顔料Pigment Yellow 184、ジアゾ黄色Pigment Yellow 128及びPigment Yellow 155を含む黄色顔料と、キナクリドンオレンジ色顔料Pigment Yellow 49及びPigment Orange 49、ベンズイミダゾロンオレンジ色顔料Pigment Orange 36を含むオレンジ色顔料と、フタロシアニン緑色Pigment Green 7及びPigment Green 36、及びコバルトグリーン、Pigment Green50を含む緑色顔料と、キナクリドンバイオレットPigment Violet 19及びPigment Violet 42、ジオキサンバイオレットPigment Violet 23、及びペリレンバイオレットPigment Violet 29を含むバイオレット顔料と、モノアゾブラウンPigment Brown 25及びクロム-アンチモンチタン酸塩Pigment Brown 24、酸化鉄クロムPigment Brown 29を含むブラウン顔料と、アナターゼ及びルチル二酸化チタン(TiO2) Pigment White 6などの白色顔料と、カーボンブラックPigment Black 6及びPigment Black 7、ペリレンブラックPigment Black 32、銅クロム酸塩ブラックPigment Black 28を含むブラック顔料とを含む本発明で有用な色の特性を有する顔料を含む。
第2の被覆組成物は、効果顔料を含むことができる。第2の被覆組成物の効果顔料は、金属薄片顔料、雲母含有顔料、ガラス含有顔料、及びこれらの組み合わせのグループから選択される。
第2の被覆組成物は、機能性顔料を含むことができる。機能性顔料は、レーダー反射顔料、LiDAR反射顔料、腐食抑制顔料、及びこれらの組み合わせのグループから選択することができる。
第2の被覆組成物は、第1の被覆組成物と協働して被覆組成物の特性を改善するように構成された機能性添加剤を含むことができる。機能性添加剤は、たるみ防止剤、pH調整剤、触媒、表面張力調整剤、溶解度調整剤、接着促進剤、及びこれらの組み合わせのグループから選択することができる。
実施形態において、第1の高転写効率塗布器88の複数の第1のノズルは、第1の軸に沿って互いに対して線形構成で配列され、第2の高転写効率塗布器90の複数の第2のノズルは、第2の軸に沿って互いに対して線形構成で配列され、第1の軸及び第2の軸は互いに平行である。第1の高転写効率塗布器88は、第2の高転写効率塗布器90に結合することができる。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90が協働して、単体構成要素である高転写効率塗布器組立体を形成することができる。
被覆組成物を塗布するための別のシステム50が、本明細書で提供される。システム50は、第1のノズルを含む第1の高転写効率塗布器88を含み、第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。システムは、第2のノズルを含む第2の高転写効率塗布器90を更に含み、第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。システム50は、第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90と流体連通状態のリザーバを更に含む。リザーバは、被覆組成物を含有するように構成される。システム50は、第1の標的区域80及び第2の標的区域82を定める基板10を含む。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、また、第1のノズルオリフィス92を通って基板10の第1の標的区域80に被覆組成物を放出し、ノズルオリフィス94を通って基板10の第2の標的区域82に被覆組成物を放出するように構成される。
第1の高転写効率塗布器88は、複数の第1のノズルを含み、第1のノズルの各々が第1のノズルオリフィス92を定める。第2の高転写効率塗布器90は、複数の第2のノズルを含み、第2のノズルの各々が第2のノズルオリフィス94を定める。第1の高転写効率塗布器88は、互いに独立した第1のノズルオリフィス90の各々を通って被覆組成物を放出するように構成され、第2の高転写効率塗布器90は、互いに独立した第2のノズルオリフィス94の各々を通って被覆組成物を放出するように構成される。
基板10は、第1の端部及び第2の端部を含み、これらの間に基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82が配置される。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1の端部から第2の端部に移動するように構成され、第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1の端部から第2の端部に単一パスに沿って第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って被覆組成物を放出するように構成される。
第1の端部と第2の端部との間に延びる経路が定められる。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、経路に沿って移動するように構成される。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、経路に沿って単一パス中に第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って被覆組成物を放出するように構成される。
基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82が協働して、第1の標的区域80と第2の標的区域82との間を交互する矩形アレイを形成する。第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90は、第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って被覆組成物を第1の標的区域80及び第2の標的区域82に放出して、単一パス中に均一な被覆層を形成するように構成される。
第1の高転写効率塗布器88の複数の第1のノズルは、第1の軸に沿って互いに対して線形構成で配列され、第2の高転写効率塗布器90の複数の第2のノズルは、第2の軸に沿って互いに対して線形構成で配列される。第1の軸及び第2の軸は互いに平行である。
複数の第1のノズルは、第1のノズルA及び第1のノズルAに隣接する第1のノズルBを含む。第1のノズルA及び第1のノズルBは、ノズル距離で互いに離間される。複数の第2のノズルは、第1のノズルAに隣接する第2のノズルAを含む。第1のノズルA及び第2のノズルAは、高転写効率塗布器距離で互いに離間される。高転写効率塗布器距離は、第1のノズル距離と実質的に同じである。
複数の第1のノズル及び複数の第2のノズルは、矩形アレイを形成するように互いに対して離間され、複数の第1のノズル及び複数の第2のノズルは、矩形アレイの隣接する第1及び第2のノズル間で被覆組成物の放出を変更して被覆組成物の沈下を低減するように構成される。
種々の実施形態において、高転写効率塗布器12は、y軸に沿って位置合わせされた60のノズルを含む。しかしながら、プリントヘッド12は、多数のノズルを含むことができることを理解されたい。各ノズルは、被覆組成物を基板10に塗布するように他のノズルから独立して作動することができる。印刷中に、ノズルの独立した作動は、基板10上の被覆組成物の液滴の各々の配置に対して制御することができる。
2又は3以上のプリントヘッド12は、プリントヘッド組立体を形成するように共に結合することができる。特定の実施形態において、プリントヘッド12は、プリントヘッド12の各々のy軸が他のy軸に平行になるように共に位置合わせされる。更に、プリントヘッド12の各々のノズルは、y軸に垂直なx軸に沿って互いに位置合わせすることができ、その結果、「アレイ」が形成されるようになる。1つのノズルは、x軸及びy軸に対して1つのノズルに直接隣接する他のノズルから等しく離間することができる。ノズルの構成は、プリントヘッド組立体がx軸に沿って移動すると、プリントヘッド12の各々による同じ被覆組成物を基板10に塗布するのに好適とすることができる。理論に拘束されることなく、x軸及びy軸の両方に対するノズルの等しい間隔は、基板10上に同じ被覆組成物の均一塗布をもたらすことができると考えられる。同じ被覆組成物の均一塗布は、単一色塗布、ツートンカラーカラー塗布、及び同様のものに好適である場合がある。
これに代えて、第1のy軸に沿った1組のノズルは、単一高転写効率塗布器12のy軸に沿ってノズルの各々の間隔に対して別のセットのノズルに狭間隔で配置することができる。ノズルのこの構成は、基板10に対して高転写効率塗布器12の各々によって様々な被覆組成物を塗布するのに好適とすることができる。同じ高転写効率塗布器組立体内で利用される様々な被覆層は、ロゴ、設計、標識、縞模様の迷彩外観、及び同様のものに好適とすることができる。
高転写効率塗布器12のノズルは、線形、基板10に対する凹形、基板10に対して凸形、円形、及び同様のものなどの当該技術分野で公知のあらゆる構成を有することができる。ノズルの構成の調整は、ミラー、トリムパネル、輪郭、スポイラー、及び同様のものを含む車両などの不規則構成を有する基板に対する高転写効率塗布器12の協働を容易にすることが必要となる場合がある。
高転写効率塗布器12は、個々の液滴を配合して所望の色を形成するように構成することができる。高転写効率塗布器12は、シアン組成物、マゼンタ被覆組成物、イエロー被覆組成物、及びブラック被覆組成物を塗布するノズルを含むことができる。被覆組成物の特性は、配合を促進するように修正することができる。更に、空気移動又は音波発生器などの攪拌源を利用して、被覆組成物の配合を促進することができる。攪拌源は、高転写効率塗布器12に結合又は分離することができる。
第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物を塗布するためのシステムもまた、本明細書で提供される。システムは、第1のノズルを含む第1の高転写効率塗布器88を含み、第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。システムは、第2のノズルを含む第2の高転写効率塗布器90を含み、第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。システムは、第3のノズルを含む第3の高転写効率塗布器を更に含み、第3のノズルは第3のノズルオリフィスを定める。システムは、第1の高転写効率塗布器88と流体連通状態にあり、第1の被覆組成物を含有するように構成された第1のリザーバを更に含む。システムは、第2の高転写効率塗布器90と流体連通状態にあり、第2の被覆組成物を含有するように構成された第2のリザーバを更に含む。システムは、第3の高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、第3の被覆組成物を含有するように構成された第3のリザーバを更に含む。システムは、標的区域を定める基板10を含む。第1の高転写効率塗布器88は、第1のリザーバから第1の被覆組成物を受け取るように構成され、第1のノズルオリフィス92を通って基板10の標的区域に第1の被覆組成物を放出するように構成される。第2の高転写効率塗布器90は、第2のリザーバから第2の被覆組成物を受け取るように構成され、第2のノズルオリフィス94を通って基板10の標的区域に第2の被覆組成物を放出するように構成される。第3の高転写効率塗布器は、第3のリザーバから第3の被覆組成物を受け取るように構成され、第3のノズルオリフィスを通って基板10の標的区域に第3の被覆組成物を放出するように構成される。
実施形態において、第1の被覆組成物は第1の色空間を示し、第2の被覆組成物は第2の色空間を示し、及び第3の被覆組成物は第3の色空間を示す。特定の実施形態において、第1の色空間はCMYK色モデルによるシアン色空間を含み、第2の色空間はCMYK色モデルによるマゼンタ色空間を含み、及び第3の色空間はCMYK色モデルによるイエロー色空間を含む。他の実施形態において、第1の色空間はRGB色モデルによるレッド色空間を含み、第2の色空間はRGB色モデルによるグリーン色空間を含み、及び第3の色空間はRGB色モデルによるブルー色空間を含む。
第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物のうちの1又は2以上は、第1の色空間、第2の色空間、及び第3の色空間と異なる色空間を生成するために、別の第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物上に放出することができる。実施形態において、標的区域は複数の下部区域を定め、第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器のうちの1又は2以上は、第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物のうちの1又は2以上を複数の下部区域のうちの1又は2以上に放出して、第1の色空間、第2の色空間、及び第3の色空間のうちの1又は2以上の色空間のハーフトーンパターンを生成するように構成される。
第1の高転写効率塗布器88は、複数の第1のノズルを含み、第1のノズルの各々が第1のノズルオリフィス92を定めることができる。第2の高転写効率塗布器90は、複数の第2のノズルを含み、第2のノズルの各々が第2のノズルオリフィス94を定めることができる。第3の高転写効率塗布器は、複数の第3のノズルを含み、第3のノズルの各々が第3のノズルオリフィスを定めることができる。第1の高転写効率塗布器88は、互いに独立した第1のノズルオリフィス92sの各々を通って第1の被覆組成物を放出するように構成することができる。第2の高転写効率塗布器90は、互いに独立した第2のノズルオリフィス94sの各々を通って第2の被覆組成物を放出するように構成することができる。第3の高転写効率塗布器は、互いに独立した第3のノズルオリフィスの各々を通って第3の被覆組成物を放出するように構成することができる。
基板10は、第1の端部及び第2の端部を含み、これらの間に基板10の標的区域が配置される。第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、第1の端部から第2の端部に移動するように構成することができる。第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、第1の端部から第2の端部に単一パスに沿って第1のノズルオリフィス92、第2のノズルオリフィス94、及び第3のノズルオリフィスを通って第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物を放出するように構成することができる。
第1の端部と第2の端部との間に延びる経路を定めることができる。第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、経路に沿って移動するように構成することができる。第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、経路に沿って単一パス中に第1のノズルオリフィス92、第2のノズルオリフィス94、及び第3のノズルオリフィスを通って第1の被覆組成物、第2の被覆組成物、及び第3の被覆組成物を放出するように構成することができる。
第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、共に結合することができる。実施形態において、第1の高転写効率塗布器88、第2の高転写効率塗布器90、及び第3の高転写効率塗布器は、協働して単体構成要素である高転写効率塗布器組立体を形成する。
特定の実施形態において、システムは、1又は2以上の追加の高転写効率塗布器を含む。
車両などの特定の基板は、その基板1010の特定部位への被覆組成物の塗布を必要とする場合がある。ブラックなどの従来のダーク被覆層は、約920nmでLiDARによって発生する信号を十分に反射させることができず、これによりダーク被覆層を含む基板10を認識するLiDARの能力が損なわれる。更に、銀などの金属被覆層は、LiDARから離れた方向にLiDARによって発生する信号を反射する場合があり、これにより金属被覆層を含む基板10を認識するLiDARの能力を損なう。
特定の実施形態において、被覆組成物は、被覆層内に形成されるとき、LiDARによる基板10の認識を改善することができるLiDAR反射顔料を含む。LiDAR反射顔料を含む被覆組成物から形成された被覆層のサイズは、従来の被覆によって提供される外観を依然として維持しながら、LiDARによって認識されるほど十分大きくすることができる。更に、LiDAR反射顔料を含む被覆組成物は、被覆組成物によって提供される外観を依然として維持しながら、LiDARによる認識に関連する車両上の特定の場所(例えば、バンパ、ルーフライン、ボンネット、サイドパネル、ミラー、その他)に塗布することができる。LiDAR反射顔料を含む被覆組成物は、ベースコート又はクリアコートなどのあらゆる被覆組成物とすることができる。LiDAR反射顔料を含む被覆組成物は、基板10を隠し、従来の噴霧霧化などの低転写効率塗布方法を通してLiDAR反射顔料を含む被覆組成物の一部分を無駄にする必要なく、所定の場所において高転写効率塗布器12によって基板10に塗布することができる。
LiDAR反射顔料は、被覆組成物の1又は2以上の特性に影響を与える場合がある。被覆組成物の特性の調整は、限定ではないが、粘度(η)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるのに必要となる場合がある。更に、高転写効率塗布器12の特性の調整は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含む塗布に好適な高転写効率塗布器12を与えるのに必要となる場合がある。
実施形態において、被覆組成物は、レーダー反射顔料又はLiDAR反射顔料を含む。特定の実施形態において、レーダー反射顔料又はLiDAR反射顔料は、限定ではないが、「ニッケル」マンガンフェライト黒色(Pigment Black30)及び鉄亜クロム酸塩黒褐色(CI Pigment Green 17、CI Pigment Browns29及び35)を含むことができる。他の商業的に入手可能な赤外線反射顔料は、Pigment Blue 28、Pigment Blue 36、Pigment Green 26、Pigment Green 50、Pigment Brown 33、Pigment Brown 24、Pigment Black 12及びPigment Yellow 53である。LiDAR反射顔料はまた、赤外線反射顔料と呼ばれる場合がある。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1重量%~約5重量%の量のLiDAR反射顔料を含む。実施形態において、被覆層は、904nm~1.6ミクロンの波長の反射率を有する。基板10は、標的区域及び標的区域に隣接する非標的区域を定めることができる。高転写効率塗布器は、ノズルオリフィス72を通って標的区域に被覆組成物を放出して、904nm~1.6ミクロンの波長の反射率を有する被覆層を形成するように構成することができる。非標的区域は、実質的に被覆層を含まない場合がある。
種々の実施形態において、車両の前縁などの基板10は、運転中に道路上の石及び他のデブリによる損傷を受けやすい。抗チップ被覆組成物は、基板10を隠し、従来の噴霧霧化などの低転写効率塗布方法を通して抗チップ被覆組成物の一部分を無駄にする必要なく、所定の場所において高転写効率塗布器12によって基板10に塗布することができる。
抗チップ被覆組成物は、ストーンチップ抵抗の増加を示す被覆層をもたらすエラストマーポリマー及び添加剤を含むことができる。エラストマーポリマー及び添加剤は、被覆組成物の1又は2以上の特性に影響を与える場合がある。被覆組成物の特性の調整は、限定ではないが、粘度(η)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるのに必要となる場合がある。更に、高転写効率塗布器12の特性の調整は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含む塗布に好適な高転写効率塗布器12を与えるのに必要となる場合がある。
実施形態において、被覆組成物は、少なくとも50重量%の量のエラストマー樹脂を含むバインダを含み、エラストマー樹脂は、DIN53 504による少なくとも500%の破断伸びを有する。バインダは、0°C未満のTgを有することができる。特定の実施形態において、エラストマー樹脂は、エラストマーのグループから選択され、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、及びこれらの組み合わせのグループから選択される。
実施形態において、被覆層は、SAE J400による少なくとも4B/7Cのチップ抵抗を有する。これに代えて、被覆層は、SAE J400による少なくとも5B/8Cのチップ抵抗を有する。基板10は、標的区域及び標的区域に隣接する非標的区域を定めることができる。高転写効率塗布器は、ノズルオリフィス72を通って標的区域に被覆組成物を放出して、SAE J400による少なくとも4B/7Cのチップ抵抗を有する被覆層を形成するように構成することができる。非標的区域は、実質的に被覆層を含まない。SAE J400下の分析は、プライマー、ベースコート及びクリアコートを含む多層被覆システムで行われる。全体で、複合層化システムは、石又は他の飛行物体によるチップ抵抗損傷を加えることによって機械的完全性に対して試験される。石及び試験パネルの両方が-20°F(-29°C+/-2°)まで調整されている直径8~18mmを有する石2kgを用いてSAE J400(これに代えてASTM D-3170)の方法に続いて、石は、30秒未満の期間に70psi(480kPa+/-20)で加圧空気を用いて90°配向で試験パネルに投出される。テープを引っ張って緩い塗料片を除去した後、損傷が視覚的スケールを用いて評価される。
種々の実施形態において、基板10は、腐食から損傷を受けやすい。最新の基板は、車両の内部及び外部表面上の腐食を阻止するように電着塗装層を含むが、追加の腐食防止被覆組成物は、基板10を隠し、従来の噴霧霧化などの低転写効率塗布方法を通して腐食防止被覆組成物の一部分を無駄にする必要なく、所定の場所において高転写効率塗布器12によって基板10に塗布することができる。
腐食防止被覆組成物は、被覆組成物の1又は2以上の特性に影響を与える場合がある顔料又は添加剤を含むことができる。被覆組成物の特性の調整は、限定ではないが、粘度(η0)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるのに必要となる場合がある。更に、高転写効率塗布器12の特性の調整は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含む塗布に好適な高転写効率塗布器12を与えるのに必要となる場合がある。
実施形態において、被覆組成物は、腐食抑制顔料を更に含む。「カルシウムストロンチウム亜鉛リンケイ酸塩」などの、当該技術分野で公知のあらゆる腐食抑制顔料を利用することができる。他の実施形態において、カチオンのうちの1つが亜鉛によって表される二重オルトリン酸塩を用いることができる。例えば、これらは、Zn-Al、Zn-Caを含むが、Zn-K、Zn-Fe、Zn-Ca-Sr又はBa-Ca及びSr-Ca組み合わせも含むことができる。ケイ酸塩、モリブデン酸塩、又はホウ酸塩などの更に防食効率の良いアニオンとリン酸アニオンを組み合わせることが可能である。修飾リン酸塩顔料は、有機腐食抑制剤によって修飾することができる。修飾リン酸塩顔料は、以下の化合物:アルミニウム(III)亜鉛(II)リン酸塩、塩基性亜鉛リンケイ酸塩、亜鉛リン酸モリブデン酸塩、亜鉛カルシウムリン酸モリブデン酸塩、亜鉛ホウリン酸塩によって例示することができる。更に、亜鉛ストロンチウムリンケイ酸塩、カルシウムバリウムリンケイ酸塩、カルシウムストロンチウム亜鉛リンケイ酸塩、及びこれらの組み合わせ。亜鉛5-二トロイソフタレート、カルシウムシアヌレート、ジノニルナフタレンスルホン酸の金属塩、及びこれらの組み合わせをまた用いることができる。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約3重量%~約12重量%の量の腐食抑制顔料を含むことができる。実施形態において、被覆層は、ASTM B117当たり500時間の塩水噴霧後スクライブから10mmを超えないクリープによって実証するような耐食性を有する。基板10は、標的区域及び標的区域に隣接する非標的区域を定めることができる。高転写効率塗布器は、ノズルオリフィス72を通って被覆組成物を標的区域に放出して、ASTM B117当たり500時間の塩水噴霧後スクライブから10mmを超えないクリープによって実証するような耐食性を有する被覆層を形成するように構成することができる。非標的区域は、被覆層を実質的に含まない場合がある。
種々の基板は、様々な材料の2又は3以上の離散部分を含むことができる。例えば、車両は、金属含有本体部分及びプラスチック含有トリム部分を含むことができる。金属(140 )に対するプラスチック(80 )のベーク温度制限により、金属含有本体部分及びプラスチック含有トリム部分は、従来は、別個の施設で被覆され、これにより被覆部品の不一致の可能性を高める場合がある。プラスチック基板に好適な被覆組成物は、基板10を隠し、従来の噴霧霧化などの低転写効率塗布方法を通して被覆組成物の一部分を無駄にする必要なく、金属基板に好適な被覆組成物の塗布及びベークの後で高転写効率塗布器12によってプラスチック基板に塗布することができる。プラスチック基板に好適な被覆組成物は、第1の高転写効率塗布器88 12を用いて塗布することができ、金属基板に好適な被覆組成物は、第2の高転写効率塗布器90 12を用いて塗布することができる。第1の高転写効率塗布器88 12及び第2の高転写効率塗布器90 12は、高転写効率塗布器組立体を形成することができる。
プラスチック基板に好適な被覆組成物は、イソシアネート系架橋剤を含むことができるのに対して、金属基板に好適な被覆組成物は、メラミン系架橋剤を含むことができる。被覆組成物の架橋技術は、被覆組成物の1又は2以上の特性に影響を与える場合がある。被覆組成物の特性の調整は、限定ではないが、粘度(η0)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるのに必要となる場合がある。更に、高転写効率塗布器12の特性の調整は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含む塗布に好適な高転写効率塗布器12を与えるのに必要となる場合がある。
第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布するためのシステムが、本明細書で提供される。システムは霧化塗布器を含む。システムは、ノズルオリフィスを定めるノズルを備えた高転写効率塗布器を更に含む。システムは、霧化塗布器と流体連通状態にあり、第1の被覆組成物を含有するように構成された第1のリザーバを更に含む。システムは、高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、第2の被覆組成物を含有するように構成された第2のリザーバを更に含む。システムは、金属含有基板及びプラスチック含有基板を備え、該金属含有基板がプラスチック含有基板に結合された基板組立体を更に含む。霧化塗布器は、第1のリザーバから第1の被覆組成物を受け取るように構成され、第1の被覆組成物を金属含有基板に塗布されるように構成される。高転写効率塗布器は、第2のリザーバから第2の被覆組成物を受け取るように構成され、第2のノズルオリフィス94を通ってプラスチック含有基板に第2の被覆組成物を放出するように構成される。
実施形態において、霧化塗布器は、第1の被覆組成物の霧化液滴の霧を発生させるように構成される。特定の実施形態において、霧化塗布器は、Bell噴霧塗布器を含む。しかしながら、あらゆる従来の霧化噴霧塗布器を利用することができることを理解されたい。
霧化塗布器及び高転写効率塗布器を利用して第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布する方法もまた、本明細書で提供される。高転写効率塗布器はノズルを含み、ノズルはノズルオリフィスを定める。本方法は、金属含有基板及びプラスチック含有基板を含む基板組立体を提供するステップを含む。金属含有基板は、プラスチック含有基板に結合することができる。本方法は、霧化塗布器を利用して第1の被覆組成物を金属含有基板に塗布するステップを更に含む。本方法は、高転写効率塗布器のノズルオリフィス72を通って第2の被覆組成物をプラスチック含有基板に塗布するステップを更に含む。
高転写効率塗布器12は、約0.01~約100、又は代替として約0.1~約50、又は代替として約1~約12メートル/秒(m/s)の量の衝撃速度(v)で被覆組成物を塗布するように構成することができる。高転写効率塗布器12は、少なくとも0.01、又は代替として少なくとも0.1、又は代替として少なくとも1m/sの量の衝撃速度(v)で被覆組成物を塗布するように構成することができる。高転写効率塗布器12は、100以下、又は代替として50以下、又は代替として12m/s以下の量の衝撃速度(v)で被覆組成物を塗布するように構成することができる。
高転写効率塗布器12は、高転写効率塗布器12と流体連通状態にあり、被覆組成物を含有するように構成されたリザーバを更に含むことができる。リザーバは、高転写効率塗布器12に直接結合するか、又は1又は2以上の管を介して高転写効率塗布器12に間接的に結合することができる。様々な被覆組成物(例えば、様々な色、固体又は効果顔料、ベースコート又は電着塗装、2パック被覆組成物)を各々が含有する1つよりも多くのリザーバは、様々な被覆組成物を同じ高転写効率塗布器12に提供するために高転写効率塗布器12に結合することができる。高転写効率塗布器12は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、ノズルオリフィス72を通って被覆組成物を基板10に放出するように構成される。
被覆組成物及び高転写効率塗布器12を含むシステム50の非限定的な実施例は、以下の特性を示すように構成することができる。
Figure 2024037872000009
被覆組成物がベースコート被覆層を形成するのに利用されるとき、第1の色を有する第1のベースコート層は、第2の色を有して第1のベースコート層上に配置された第2のベースコート層で形成することができる。ベースコート被覆層のこの構成は、ルーフ又はボンネット、グラフィックス、書き込み、又はこれらの組み合わせなどのツートンカラーカラー(図17を参照)、レース用縞模様、退色パネルを含む車両に利用することができる。しかしながら、あらゆる基板がこのような構成から恩恵を受けることができることを理解されたい。
第1のベースコート層は、Bell塗布器などの従来の噴霧装置を利用して基板10に塗布することができ、次いで、第2のベースコート層は、高転写効率塗布器12を利用して第1のベースコート層に塗布することができる。1又は2以上の考慮事項は、第2のベースコート層上に第1のベースコート層の表面張力の衝撃を考慮するなど、この非限定的な実施例にて用いることができる。非限定的な実施例として、第1のベースコート層の表面張力は、高転写効率塗布器12を利用して第1のベースコート層に塗布するような被覆組成物の流れを改善するように増加することができる。この改善した流れは、車両のフルパネル上に被覆組成物を印刷するときに望ましいとすることができる。別の非限定的な実施例として、第1のベースコート層の表面張力は、高転写効率塗布器12を利用して第1のベースコート層に塗布されるような被覆組成物の改善された境界保持及び/又は解像度を改善するよう減少することができる。この改善された境界保持及び/又は解像度は、設計、書き込み、及び同様のものとして被覆組成物を印刷するとき望ましいとすることができる。更に、第1のベースコート層と第2のベースコート層との間のウェットオンウェット塗布の衝撃を考慮する場合がある。例えば、キャリア選択及び追加の選択は、ウェットオンウェット塗布として第1のベースコートに塗布するように被覆組成物に対して適合性への影響を有する場合がある。
他の考慮事項は、高転写効率塗布器12のプリントヘッド速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する基板10の配向を含むことができる。更なる考慮事項は、基板10に塗布した後被覆組成物の乾燥に関係することができる。プリントヘッド12を利用して基板10への被覆組成物の塗布中に発生する霧化の不足により、乾燥構成要素は、システム50に含めることができる。適切な乾燥構成要素の実施例は、限定ではないが、赤外線ランプ、紫外線ランプ、強制空気乾燥機、及び同様のものを含むことができる。これらの乾燥構成要素は、プリントヘッド12又はプリントヘッド12とは異なるものに結合することができるが、被覆組成物の乾燥を容易にするようにプリントヘッド12と協働するように構成することができることを理解されたい。
被覆組成物は、有機溶媒、水、及び非水溶媒、触媒、従来の添加剤、又はこれらの組み合わせなどのバインダ、顔料、体質顔料、染料、レオロジー修飾剤、キャリアなどの種々の構成要素を含む。実施形態において、キャリアは、水、非水溶媒、及びこれらの組み合わせのグループから選択される。従来の添加剤は、限定ではないが、分散剤、酸化防止剤、UV安定剤及び吸収剤、界面活性剤、湿潤剤、レベリング剤、消泡剤、へこみ防止剤、又はこれらの組み合わせを含むことができる。実施形態において、被覆組成物は、被覆組成物が特定の構成要素を含み及び/又は固有の量/比率の特定の構成要素を含むことに基づいて、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するのに好適である。
用語「バインダ」は、被覆組成物の構成成分を形成するフィルムを指す。典型的には、バインダは、硬度、保護、接着力、及びその他などの所望の特性を有する被覆を形成するのに不可欠なポリマー、オリゴマー、又はこれらの組み合わせを含むことができる。キャリア、顔料、触媒、レオロジー修飾剤、酸化防止剤、UV安定剤及び吸収剤、レベリング剤、消泡剤、へこみ防止剤、又は他の従来の添加剤などの追加の構成要素は、これらの追加の構成要素の何れも被覆組成物の構成成分を形成するフィルムでない限り用語「バインダ」に含めることはできない。これらの追加の構成要素のうちの1又は2以上は、被覆組成物に含めることができる。特定の実施形態において、バインダはポリマーを含む。
実施形態において、ポリマーは、イソシアネート反応基などの架橋性官能基を有する。用語「架橋性官能基」は、ポリマー又はその組み合わせのバックボーン上に末端に位置決めされた、オリゴマーに、ポリマーに、ポリマーのバックボーンに、ポリマーのバックボーンからペンダントに位置決めされた官能基を指し、これらの官能基は、架橋構造の形態で被覆を生成するように(硬化ステップ中に)架橋官能基と架橋することが可能である。典型的な架橋性官能基は、ヒドロキシ、チオール、イソシアネート、チオシアネート、アセトアセトキシ、カルボニル、1級アミン、2級アミン、エポキシ、無水物、ケチミン、アルジミン、又はこれらの実行可能な組み合わせを含むことができる。環構造が開環するとヒドロキシル又はアミン基を生成することができるオルトエステル、オルトカーボネート、又は環状アミドなどの一部の他の官能基はまた、架橋性官能基として適切である可能性がある。
被覆組成物は、ポリエステルポリウレタンポリマー、ラテックスポリマー、メラミン樹脂、又はこれらの組み合わせを含むことができる。他のポリマーは、被覆組成物に含めることができることを理解されたい。
ポリエステルポリウレタンポリマーのポリエステルは、線状又は分岐とすることができる。有用なポリエステルは、脂肪族又は芳香族ジカルボン酸、ポリオール、ジオール、芳香族又は脂肪族環状無水物及び環状アルコールのエステル化生成物を含むことができる。適切な脂環式ポリカルボン酸の非限定的な実施例は、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、4-メチルヘキサヒドロフタル酸、エンドメチレンンテトラヒドロフタル酸、トリシクロデカンジカルボン酸、エンエチレンヘキサヒドロフタル酸、ショウノウ酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、及びシクロブタンテトラカルボン酸である。脂環式ポリカルボン酸は、これらのシスだけでなくこれらのトランス型及び両型の混合物として用いることができる。適切なポリカルボン酸の更なる非限定的な実施例は、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラクロロ-又はテトラブロモフタル酸などのハロゲノフタル酸、アジピン酸、グルタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマル酸、マレイン酸、トリメリット酸、及びピロメリット酸、などの芳香族及び脂肪族ポリカルボン酸を含むことができる。ピロールの組み合わせはまた適している可能性がある。
非限定的な適切な多価アルコールは、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチルペンタンジオール、エチルブチルプロパンジオール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールを含む。必要に応じて、例えば、ブタノール、オクタノール、ラウリルアルコール、エトキシル化又はプロポキシル化フェノールなどの1価アルコールはまた、分子量を制御するように多価アルコールと共に含めることができる。
適切なポリエステルの非限定的な実施例は、分岐コポリエステルポリマーを含む。引用により本明細書に組み込まれる米国特許第6,861,495号で記載される分岐コポリエステルポリマー及び生成のためのプロセスは、適切である可能性がある。1つのカルボシキル基及び2つのヒドロキシ基、2つのカルボシキル基及び1つのヒドロキシ基、1つのカルボシキル基及び3つのヒドロキシ基、又は3つのカルボシキル基及び1つのヒドロキシ基を有するものを含むAxBy(それぞれx、y=1~3)タイプなどの多官能基を有するモノマーを用いて、分岐構造を作り出すことができる。このようなモノマーの非限定的な実施例は、2,3ジヒドロキシプロピオン酸、2,3-ジヒドロキシ2メチルプロピオン酸、2,2ジヒドロキシプロピオン酸、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、及び同様のものを含む。
分岐コポリエステルポリマーは、ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸のラクトン、及びこれらの組み合わせのグループから選択された鎖延長剤を含有するモノマー混合物、及び1又は2以上の分岐モノマーから便宜上重合することができる。適切なヒドロキシカルボン酸の一部は、グリコール酸、乳酸、3-ヒドロキシプロピオン酸、3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシバレリアン酸及びヒドロキシピバル酸を含む。適切なラクトンの一部は、カプロラクトン、バレロラクトン、及び例えば、3-ヒドロキシプロピオン酸、3-ヒドロキシ酪酸、3-ヒドロキシバレリアン酸、及びヒドロキシピバル酸などの対応するヒドロキシカルボン酸のラクトンを含む。特定の実施形態において、カプロラクトンを利用することができる。実施形態において、分岐コポリエステルポリマーは、1つのステップでは、鎖延長剤及び多分岐モノマーを含むモノマー混合物を重合することによって、又は多分岐モノマーを最初に重合することによって、続いて鎖延長剤を重合することによって生成することができる。分岐コポリエステルポリマーは、上記で説明した延長モノマーを有するアクリルコアから形成することができることを理解されたい。
ポリエステルポリウレタンポリマーは、ポリエステル及びポリイソシアネートから生成することができる。ポリエステルは、少なくとも2つのヒドロキシル官能基又は2つのメルカプト官能基及びこれらの混合物を有するポリマー又はオリゴマー有機種とすることができる。末端ヒドロキシ基を有するポリエステル及びポリカーボネートは、ジオールとして有効に用いることができる。
ポリウレタンポリマーは、ポリイソシアネートをポリオールと過剰に反応させることによって生成することができる。特定の実施形態において、多価アルコールなどの実験式及び構造式によって定める低モル質量ポリオールを利用して、ポリウレタンポリマーを形成する。多価アルコールの非限定的な実施例は、エチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、トリメチルペンタンジオール、エチルブチルプロパンジオール、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールを含む。他の実施形態において、例えば、8000まで、又は代替として5000まで、又は代替として2000までの数平均モル質量を有するオリゴマー又はポリマーポリオール、及び/又は例えば、対応するヒドロキシル官能性ポリエーテル、ポリエステル又はポリカーボネートを利用して、ポリウレタンポリマーを形成する。
適切なポリイソシアネートの非限定的な実施例は、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート及びイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレートなどのイソシアヌレート構造単位を有するポリイソシアネートと、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのジイソシアネート及びエチレングリコールなどのジオールの2つの分子の付加物と、ヘキサメチレンジイソシアネートのウレチジオンと、イソホロンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートのウレチジオンと、トリメチロールプロパン及びメタ-テトラメチルキシレンジイソシアネートの付加物とを含む、芳香族、脂肪族又は脂環式ジ-、トリ-又はテトラ-イソシアネートを含む。本明細書で開示する他のポリイソシアネートはまた、ポリウレタンを生成に適している可能性がある。
水性ポリウレタンバインダ及びこれらの生成は、当業者には公知である。水性ポリウレタンバインダの典型的及び有用な非限定的な実施例は、典型的には、ポリオール型化合物及びポリイソシアネートの付加反応、そのように形成されたポリウレタンプレポリマーの水相への変換によってNCO官能性親水性ポリウレタンプレポリマーを最初に形成し、次いで、NCO反応性鎖延長剤の類、例えば、ポリアミン、ヒドラジン誘導体又は水と水分散NCO官能性ポリウレタンプレポリマーを反応させることによって作ることができる水性ポリウレタンバインダ分散を含む。このような水性ポリウレタンバインダ分散は、車体のベースコート/クリアコートの2層の被覆の生成において従来通り水性ベースコート組成物でバインダとして用いられており、本体部品は、被覆組成物に用いることができ、被覆組成物Aに用いることができる水性ポリウレタンバインダ分散の非限定的な実施例は、引用により本明細書に明示的に組み込まれる、米国特許第4851460号、米国特許第5342882号及び米国特許公開第2010/0048811A1号で見出すことができる。
ポリエステルポリウレタンポリマーの1つの非限定的な実施例は、線状ポリエステルジオール樹脂(モノマー1,6-ヘキサンジオール、アジピン酸、及びイソフタル酸の反応生成物)及びイソホロンジイソシアネートから形成されたポリウレタン分散樹脂である。このポリエステルポリウレタンポリマーは、約30,000の重量平均分子量、約35重量%の固形分、及び約250ナノメートルの粒度を有する。
ポリエステルポリウレタンポリマーの別の非限定的な実施例は、線状ポリカーボネートポリエステル及びイソホロンジイソシアネートから形成されたポリウレタン分散樹脂である。このポリエステルポリウレタンポリマーは、約75,000の重量平均分子量、約35重量%の固形分、及び約180ナノメートルの粒度を有する。
特定の実施形態において、ポリエステルポリウレタンポリマーを含む被覆組成物は、ポリエステルポリウレタンポリマーを含まない被覆組成物と比べて被覆組成物の弾性の増加を示す場合がある。被覆組成物の弾性の増加は、被覆組成物の緩和時間を増やすことによって高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するための被覆組成物の適合性を改善することができる。種々の実施形態において、75,000の重量平均分子量を有するポリエステルポリウレタンポリマーは、被覆組成物に含めるとき、30,000の重量平均分子量を有するポリエステルポリウレタンポリマーを含む被覆組成物と比べて被覆組成物の緩和時間が増大する。被覆組成物の重量平均分子量の増加と緩和時間の増加の関係は、ポリエステルポリウレタンポリマーに限定されない場合があることを理解されたい。例えば、少なくとも300,000の重量平均分子量を有するポリマーは、被覆組成物内に組み込まれるとき、300,000未満の重量平均分子量を有するポリマーを含む被覆組成物に対して緩和時間の増加を示す被覆組成物をもたらすことができる。被覆組成物における高分子量ポリマー(例えば、少なくとも300,000)の少なくとも微量濃度の組み込みを用いて、サテライト液滴の形成を少なくとも最小にすることによって被覆組成物の適合性を改善することができることを更に認識すべきである。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1~約50、又は代替として約1~約20、又は代替として約1~約10重量%の量のポリエステルポリウレタンポリマーを含むことができる。例示的な実施形態において、被覆組成物は、ドイツレーバークゼンのCovestro AGから商業的に入手可能な商品名Bayhydrol(登録商標)U 241を有するポリエステルポリウレタンポリマーを含む。
水性(メタ)クリルコポリマーラテックスバインダ及びこれらの生成物などのラテックスポリマーは、当業者には公知である。水性(メタ)クリルコポリマーラテックスバインダは、典型的には、オレフィン性不飽和フリーラジカル共重合性構成要素のフリーラジカルエマルジョン共重合よって作ることができる。例えば、引用により本明細書に明示的に組み込まれるWO2006/118974 A1号、WO2008/124136 A1号、WO2008/124137 A1号及び WO2008/124141 A1号は、車体及び本体部品のベースコート/クリアコートの2層の被覆の生成において従来通り水性ベースコート組成物でバインダとして水性(メタ)クリルコポリマーラテックスバインダ及びこれらの使用を開示する。引用により本明細書に明示的に組み込まれるWO2006/118974 A1号、WO2008/124136 A1号、WO2008/124137 A1号及び WO2008/124141 A1号は、被覆組成物で用いることができる水性(メタ)クリルコポリマーラテックスバインダの非限定的な実施例である。
メラミン樹脂は、1又は2以上のアルコール類メタノール又はブタノールで部分的に又は完全にエーテル化することができる。非限定的な実施例は、ヘキサメトキシメチルメラミンである。適切なメラミン樹脂の非限定的な実施例は、モノマーメラミン、ポリマーメラミンホルムアルデヒド樹脂、又はこれらの組み合わせを含む。モノマーメラミンは、平均して、トリアジン核当たりメタノール、n-ブタノール、又はイソブタノールなどのC1~C5に1価アルコールでエーテル化された3又は4以上のメチロール基を含有する低分子量メラミンを含み、最大で約2まで、及び特定の実施形態においては約1.1~約1.8の範囲内の平均凝縮度を有し、重量で約50パーセント以上の単核種の比率を有する。対照的に、ポリマーメラミンは、約1.9より大きい平均凝縮度を有する。一部のこのようなモノマーメラミンは、メチル化、ブチル化、イソブチル化メラミン及びこれらの混合物などのアリキル化メラミンを含む。これらの適切なモノマーメラミンの多くは、商業的に供給される。例えば、米国ニュージャージー州ウェストパターソンのCytec Industries Inc.は、Cymel(登録商標)301(1.5、95%メチル及び5%メチロールの重合度)、Cymel(登録商標)350(1.6、84%メチル及び16%メチロールの重合度)、303、325、327、370及びXW3106を供給し、これらは、全てモノマーメラミンである。適切なポリマーメラミンは、Resimene(登録商標)BMP5503(分子量690、1.98の多分散性、56%ブチル、44%アミノ)として公知の高アミノ(部分的にアルキル化された-N-H)メラミンを含み、これは、米国ミズーリ州セントルイスのSolutia Inc.によって供給され、又は米国ニュージャージー州ウェストパターソンのCytec Industries Inc.によって提供されるCymel(登録商標)1158はまた、Cymel(登録商標)1130@80パーセント固体(2.5の重合度)、Cymel(登録商標)1133(48%メチル、4%メチロール及び48%ブチル)を供給し、これらの両方ともポリマーメラミンである。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1~約50、又は代替として約1~約20、又は代替として約1~約10重量%の量のメラミン樹脂を含むことができる。例示的な実施形態において、被覆組成物は、米国ニュージャージー州ウェストパターソンのCytec Industries Inc.から商業的に入手可能な商品名Cymel(登録商標)303を有するメラミンホルムアルデヒド樹脂を含む。
被覆組成物のバインダは、バインダのポリマーの架橋性官能基と反応して、本明細書では架橋ネットワークと呼ばれる架橋ポリマーネットワークを形成することができる架橋剤を更に含むことができる。架橋剤は、全ての被覆組成物において必須ではないが、ベースコートとクリアコートとの間など、及び硬化のためにクリアコート内などでコート間接着を改善するように被覆組成物において利用することができることを理解されたい。
用語「架橋剤」は、ポリマー又はその組み合わせのバックボーン上に熱的に位置決めされた、化合物、オリゴマー、ポリマー、ポリマーのバックボーン、ポリマーのバックボーンからのペンダントの各分子に位置決めされた官能基である「架橋性官能基」を有する構成要素を指し、これらの官能基は、架橋構造の形態の被覆を生成するように(硬化ステップ中に)架橋性官能基と架橋することが可能である。当業者は、1つの架橋性官能基と複数の架橋性官能基の特定の組み合わせが、これらが架橋構造を形成するフィルムを架橋して生成できないことになるので取り除かれることになると認識することになる。被覆組成物は、同じ又は異なる架橋性官能基を有する1つよりも多くのタイプの架橋剤を含むことができる。典型的な架橋性官能基は、ヒドロキシル、チオール、イソシアネート、チオシアネート、アセトアセトキシ、カルボニル、1級アミン、2級アミン、エポキシ、無水物、ケチミン、アルジミン、オルトエステル、オルトカーボネート、環状アミド、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
イソシアネート官能基を有するポリイソシアネートは、ヒドロキシル官能基及びアミン官能基などの架橋性官能基と反応するように架橋剤として利用することができる。特定の実施形態において、1級アミン及び2級アミン官能基のみは、イソシアネート官能基と反応することができる。適切なポリイソシアネートは、平均して2~10、又は代替として2.5~8、又は代替として3~8のイソシアネート官能性を有することができる。典型的には、被覆組成物は、約0.25:1~約3:1、又は代替として約0.8:1~約2:1、又は代替として約1:1~約1.8:1のポリイソシアネートのイソシアネート官能基対架橋性官能基(例えば、ヒドロキシル及び/又はアミン基)の比率を有する。他の実施形態において、メラミン官能基を有するメラミン化合物は、架橋性官能基と反応するように架橋剤として利用することができる。
適切なポリイソシアネートの非限定的な実施例は、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート及びイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレートなどのイソシアヌレート構造単位を有するポリイソシアネートと、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのジイソシアネートの2つの分子の付加物と、ヘキサメチレンジイソシアネートのウレチジオンと、イソホロンジイソシアネートのウレチジオン又はイソホロンジイソシアネートと、メタ-テトラメチルキシレンジイソシアネートのイソシアヌレートと、エチレングリコールなどのジオールとを含む、従来用いられた芳香族、脂肪族又は脂環式ジ-、トリ-又はテトラ-イソシアネートの何れかを含む。
イソシアヌレート構造単位を有するポリイソシアネート官能性付加物、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート又はイソホロンジイソシアネートなどのジイソシアネート、及びエチレングリコールなどのジオールの2分子の付加物と、(商品名Desmodur(登録商標)Nで米国ペンシルベニア州ピッツバーグのBayer Corporationから商業的に入手可能な)ヘキサメチレンジイソシアネートの3分子及び水の1分子の付加物と、(商品名Desmodur(登録商標)Lで米国ペンシルベニア州ピッツバーグのBayer Corporationから商業的に入手可能な)トリメチロールプロパンの1分子及びトルエンジイソシアネートの3分子の付加物と、トリメチロールプロパンの1分子及び1,3,5-トリイソシアナートベンゼン及び2,4,6-トリイソシアナートトルエンなどのイソホロンジイソシアネート又は化合物の3分子の付加物と、ペンタエリスリトールの1分子及びトルエンジイソシアネートの4分子の付加物と、をまた用いることができる。
被覆組成物は、紫外線(UV)、電子ビーム(EB)、レーザ、及び同様のものによって硬化可能なモノマー、オリゴマー、又はポリマー化合物を含むことができる。高転写効率塗布器12上のUV、EB、又はレーザ源の配置は、高転写効率塗布器12によって基板10に塗布される各液滴の直接光開始をもたらすことができる。ポリマーに対するモノマーの使用の増加は、被覆組成物の粘度を高めることなく被覆組成物の硬化性固体を増大させることができ、これにより環境内に放出された揮発性有機炭素(VOC)を減少させる。しかしながら、ポリマーに対するモノマーの使用の増加は、被覆組成物の1又は2以上の特性に影響を与える場合がある。被覆組成物の特性の調整は、限定ではないが、粘度(η0)、密度(ρ)、表面張力(σ)、及び緩和時間(λ)を含む、高転写効率塗布器12を利用して塗布するのに好適な被覆組成物を与えるのに必要とすることができる。更に、高転写効率塗布器12の特性の調整は、限定ではないが、高転写効率塗布器12のノズル直径(D)、高転写効率塗布器12による被覆組成物の衝撃速度(v)、高転写効率塗布器12の速度、基板10からの高転写効率塗布器12の距離、高転写効率塗布器12による被覆組成物の液滴サイズ、高転写効率塗布器12の発射率、及び重力に対する高転写効率塗布器12の配向を含む塗布に好適な高転写効率塗布器12を与えるのに必要となる場合がある。
高転写効率塗布器を利用して基板10に塗布するための被覆組成物が、本明細書で提供される。被覆組成物は、約400~約20,000の数平均分子量を有し、フリーラジカル重合性二重結合を有するモノマー、オリゴマー、又はポリマー化合物を含む。被覆組成物は、光開始剤を含むことができる。被覆組成物は、約0.01~約12.6のオーネゾルゲ数(Oh)を有する。被覆組成物は、約0.02~約6,200のレイノルズ数(Re)を有する。被覆組成物は、0よりも大きく約1730までのデボラ(De)を有する。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約20重量%~約90重量%の量のモノマー、オリゴマー、又はポリマー化合物を含むことができる。被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1重量%~約2重量%の量の光開始剤を含むことができる。モノマー、オリゴマー、又はポリマー化合物を含む被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて100%までの固形分を有することができることを理解されたい。
高転写効率塗布器は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、ノズルオリフィス2を通って被覆組成物を基板10に放出して被覆層を形成するように構成される。被覆層は、高エネルギー放射の存在下で形成することができる。高エネルギー放射は、紫外線、レーザ、電子ビーム、又はこれらの組み合わせを発生させるように構成されたデバイスによって発生することができる。デバイスは、高転写効率塗布器に結合されて、高転写効率塗布器のノズルオリフィス72を通して放出後高エネルギー放射を被覆組成物に向けるように構成することができる。
被覆組成物は水性であり、組成物の総重量に基づいて約40重量%~約90重量%の水、又は代替として約40重量%~約70重量%の水を含む。被覆組成物のフィルム形成構成要素は、あらゆるUV硬化性の水分散性又はラテックスポリマーを含むことができる。「ラテックス」ポリマーは、水中のポリマー粒子の分散を意味し、ラテックスポリマーは、典型的には、水中のポリマー粒子の分散又はエマルジョンを作り出すために二次分散剤(例えば、界面活性剤)を必要とする。「水分散性」ポリマーは、ポリマーがそれ自体水中に分散することが可能であり(すなわち、別個の界面活性剤の使用を必要とせずに)、又は水をポリマーに加えられて安定した水性分散液(すなわち、分散は通常の貯蔵温度で少なくとも1か月の棚安定性を有するはずである)を形成することができる。このような水分散性ポリマーは、これらに水分散性を与えるのを補助するポリマーに対して非イオン又はアニオン官能性を含むことができる。このようなポリマーに対して、外部酸及び塩基は、典型的には、アニオン性安定化に必要とされる。
適切なUV硬化性ポリマーは、限定ではないが、ポリウレタン、エポキシ、ポリアミド、塩素化ポリオレフィン、アクリル、油変性ポリマー、ポリエステル、及びこれらの混合物又はコポリマーを含む。被覆組成物中のUV硬化性ポリマーは、広範な官能基を含み、例えば、アセトアセチル、(メタ)クリル(「(メタ)クリル」はメタクリル、メタクリレート、アクリル又はアクリレートの何れかを指す)、ビニル、ビニルエーテル、(メタ)クリルエーテル((メタ)クリルエーテルはアリルエーテル及びメタリルエーテルを指す)、又はこれらの混合物)を含む特定の塗布のためにこれらの特性を修飾することができる。
アセトアセチル官能性は、アセトアセトキシエチルアクリレート、アセトアセトキシプロピルメタクリレート、アルキルアセトアセテート、アセトアセトキシブチルメタクリレート、2,3-ジ(アセトアセトキシ)プロピルメタクリレート、2-(アセトアセトキシ)エチルメタクリレート、t-ブチルアセトアセテート、ジケテン、及び同様のもの、又はこれらの組み合わせの使用を通してUV硬化性ポリマー内に組み込むことができる。一般に、あらゆる重合性ヒドロキシ官能性又は他の活性水素含有モノマーは、ジケテン又は他の適切なアセトアセチル化剤との反応によって対応するアセトアセトキシ官能性モノマーに変換することができる(例えば、「アセトアセチル化被覆樹脂の調製のための方法の比較」、Witzeman,J.S.;Dell Nottingham,W.;Del Rector,F.J.Coatings Technology;Vol.62,1990,101(及びこれに含まれる参考文献)を参照)。被覆層では、アセトアセチル官能基は、2-(アセトアセトキシ)エチルメタクリレート、t-ブチルアセトアセテート、ジケテン、又はこれらの組み合わせを介してポリマー内に組み込まれる。
被覆組成物は、フリーラジカル重合性官能性を含む少なくとも1つの成分を含むフリーラジカル重合性構成要素を組み込むことができる。適切なフリーラジカル重合性官能性の代表的な実施例は、(メタ)クリレート基、オレフィン炭素-炭素二重結合、アリルオキシ基、アルファメチルスチレン基、(メタ)クリルアミド基、シアナートエステル基、(メタ)クリロニトリル基、ビニルエーテル基、これらの組み合わせ、及び同様のものを含む。本明細書で用いられる場合の用語「(メタ)クリル」は、明示的にその他の定めがない限り、アクリル及び/又はメタクリルを包含する。アクリル部分は、アクリル部分がより速く硬化する傾向があるので、多くの場合、メタクリル部分に対して利用することができる。
硬化の開始前に、フリーラジカル重合性基は、貯蔵中に早期重合反応を抑制する比較的長い在庫保存期間を構成要素に提供することができる。使用時には、重合は、1又は2以上の適切な硬化技術を用いることによって良好に制御してオンデマンドで開始することができる。例示の硬化技術は、限定ではないが、熱エネルギーへの暴露、可視光、紫外線光、赤外線光、又は同様のものなどの1又は2以上のタイプの電磁エネルギーへの暴露、音響エネルギーへの暴露、e-ビームエネルギーなどの加速粒子への暴露、スチレン及び/又はスチレン模倣で過酸化物開始を用いるなどによる化学硬化剤との接触、過酸化物/アミンの化学的性質、これらの組み合わせ、及び同様のものを含む。このような官能性の硬化が開始されると、架橋は比較的急速に進むので、結果として得られる被覆は早期の生強度を生じる。このような硬化は、典型的には、広範囲の条件下で実質的に完了に進み、残りの反応性の過度のレベルを回避する。
フリーラジカル重合性官能性に加えて、フリーラジカル重合性構成要素に組み込まれたフリーラジカル重合性成分は、他のタイプ硬化の官能性、粒子分散を促進する官能性、接着、引っかき抵抗性、耐薬品性、耐磨滅性、これらの組み合わせ、及び同様のものを含む他の種類の官能性を含むことができる。例えば、フリーラジカル重合性官能性に加えて、フリーラジカル重合性成分はまた、追加の架橋性官能性を含み、硬化されると組成物が相互侵入ポリマーネットワークを形成することを可能にすることができる。このような他の架橋性官能性の1つの実施例は、ウレタン結合を形成するように共反応性であるOH及びNCO基を含む。OHとNCOとの間の反応は、多くの場合、適切な架橋剤及び触媒を用いることによって促進することができる。粒子添加剤、特にセラミック粒子を分散させるのに役立つために、フリーラジカル重合性構成要素の成分は、スルホン酸塩、硫酸塩、ホスホン酸塩、リン酸塩、カルボン酸塩、(メタ)クリロニトリル、アンモニウム、第4級アンモニウム、これらの組み合わせ、及び同様のものの酸及び塩部分などのペンダント分散部分を含むことができる。他の官能性は、接着、光沢、硬度、耐薬品性、柔軟性、及び同様のものを促進するように選択することができる。実施例は、エポキシ、スライム、シロキサン、アルコキシ、エステル、アミン、アミド、ウレタン、ポリエステル、これらの組み合わせ、及び同様のものを促進するように選択することができる。
フリーラジカル重合性構成要素内に組み込まれた1又は2以上のフリーラジカル重合性成分は、脂肪族及び/又は芳香族とすることができる。屋外用途に対して、脂肪族材料はより良い耐候性を示す傾向がある。
フリーラジカル重合性構成要素内に組み込まれた1又は2以上のフリーラジカル重合性成分は、線状、分岐、環状、融合、これらの組み合わせ、又は同様のものとすることができる。例えば、分岐樹脂は、これらの樹脂が匹敵する分子量の線形対応物よりも低粘度を有する傾向がある場合があるので、一部の事例では利用することができる。
被覆組成物が流体分散であるこれらの実施形態において、フリーラジカル重合性構成要素は、組成物の粒子状成分に対して流体キャリアの少なくとも一部分として機能することができる。被覆組成物は、放射線硬化性構成要素が流体キャリアの実質的に全体として機能するように、できるだけ溶媒を含まない。一部のフリーラジカル重合性成分は、自から室温で固体として存在するが、フリーラジカル重合性構成要素を提供するのに用いる他の成分のうちの1又は2以上中で容易に溶解できる傾向がある。硬化するとき、結果として得られるマトリックスは、組成物の他の成分に対してバインダとして機能する。
放射線硬化性構成要素の例示の実施形態は、約750未満、又は代替として約50~約750の範囲内、又は代替として約50~約500の重量平均分子量を有する1又は2以上のフリーラジカル重合性成分を含む反応性希釈剤を含むのが望ましい。反応性希釈剤は、希釈剤として、被覆組成物の粘度を低下させる薬品として、硬化するとき被覆バインダ/マトリックスとして、架橋剤として、及び/又は同様のものとして機能する。
放射線硬化性構成要素はまた、反応性希釈剤を有する混和剤中に少なくとも1つのフリーラジカル重合性樹脂を任意に含む。一般的に、樹脂の分子量が大きすぎる場合、組成物は、容易な取り扱いのために粘度が高すぎる傾向がある場合がある。これはまた、結果として得られる被覆の外観に影響を与える可能性がある。他方では、分子量が低すぎる場合、結果として得られる組成物の強靭性又は弾力性は、損なわれる場合がある。フィルムの厚みを制御するのがより困難なある可能があり、結果として得られる被覆は、必要以上に脆くなる傾向がある場合がある。これらの懸念点のバランスをとると、用語「樹脂」は、一般的に、約750以上、又は代替として約750~約20,000、又は代替として約750~約10,000、又は代替として約750~約5000、及びこれに代えて約750~約3000の重量平均分子量を有するフリーラジカル重合性材料を包含する。多くの場合、このような1つ又はそれ以上の樹脂は、室温程度でそれ自体が固体の場合、放射線硬化性構成要素が単一の流体相であるように反応性希釈剤において可溶性である。本明細書で用いられる場合、分子量は、明示的にその他の定めがない限り、重量平均分子量を指す。
望ましくは、反応性希釈剤は、フリーラジカル重合性官能性に対して単官能性である少なくとも1つの成分と、フリーラジカル重合性官能性に対して無官能性である少なくとも1つの成分と、フリーラジカル重合性官能性に対して三官能性以上の官能性である少なくとも1つの成分とを含む。成分のこの組み合わせを含む反応性希釈剤は、高レベルの強靭性を維持しながら優れた耐磨滅性を硬化被覆に提供するのに役立つ。
反応性希釈剤に使用するのに好適な単官能性、フリーラジカル重合性成分の代表的な実施例は、スチレン、アルファメチルスチレン、置換スチレン、ビニルエステル、N-ビニル-2-ピロリドンなどのラクタム、(メタ)クリルアミド、N-置換(メタ)クリルアミド、オクチル(メタ)クリレート、ノニルフェノールエトキシレート(メタ)クリレート、イソノニル(メタ)クリレート、1,6-ヘキサンジオール(メタ)クリレート、イソボルニル(メタ)クリレート、2-(2-エトキシエトキシ)エチル(メタ)クリレート、2-エチルヘキシル(メタ)クリレート、ラウリル(メタ)クリレート、ベータカルボキシエチル(メタ)クリレート、イソブチル(メタ)クリレート、脂環式エポキシド、アルファエポキシド、2-ヒドロキシエチル(メタ)クリレート、(メタ)クリロニトリル、無水マレイン酸、イタコン酸、イソデシル(メタ)クリレート、ドデシル(メタ)クリレート、n-ブチル(メタ)クリレート、メチル(メタ)クリレート、ヘキシル(メタ)クリレート、(メタ)クリル酸、N-ビニルカプロラクタム、ステアリル(メタ)クリレート、ヒドロキシ官能性カプロラクトンエステル(メタ)クリレート、オクタデシル(メタ)クリレート、イソオクチル(メタ)クリレート、ヒドロキシエチル(メタ)クリレート、ヒドロキシメチル(メタ)クリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)クリレート、ヒドロキシイソプロピル(メタ)クリレート、ヒドロキシブチル(メタ)クリレート、ヒドロキシイソブチル(メタ)クリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)クリレート、これらの組み合わせ、及び同様のものを含む。このような単官能性モノマーのうちの1又は2以上が存在する場合、これらは、フリーラジカル重合性構成要素の総重量に基づいて放射線硬化性構成要素の0.5~約50、又は代替として0.5~35、及びこれに代えて約0.5~約25の重量パーセントを含むことができる。
一部の実施形態において、反応性希釈剤の単官能性構成要素は、ペンダントフリーラジカル重合性官能性を有するラクタム及びフリーラジカル重合性に対して単官能性である少なくとも1つの他の成分を含む。このような追加の単官能性成分のうちの少なくとも1つは、約50~約500の範囲内の重量平均分子量を有する。ラクタム対1又は2以上の他の単官能性成分の重量比は、約1:50~50:1、又は代替として1:20~20:1、又は代替として約2:3~約3:2の範囲内にあるのが望ましい。1つの例示の実施形態において、約1:1の重量比でN-ビニル-2-ピロリドン及びオクタデシルアクリレートを用いることで、反応性希釈剤の適切な単官能性構成要素を提供することになる。
反応性希釈剤の二、三、及び/又はそれ以上の官能性構成成分は、架橋密度、硬度、耐磨滅性、耐薬品性、引っかき抵抗性、又は同様のものを含む硬化組成物の1又は2以上の特性を高めるのに役立つ。多くの実施形態において、これらの構成成分は、フリーラジカル重合性構成要素の総重量に基づいてフリーラジカル重合性構成要素の0.5~約50、又は代替として0.5~35、及びこれに代えて約0.5~約25重量パーセントを含むことができる。このようなより高い官能性の放射線硬化性モノマーの実施例は、エチレングリコールジ(メタ)クリレート、ヘキサンジオールジ(メタ)クリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)クリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)クリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)クリレート(TMPTA)、エトキシル化トリメチロールプロパントリ(メタ)クリレート、グリセロールトリ(メタ)クリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)クリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)クリレート、及びネオペンチルグリコールジ(メタ)クリレート、1,6ヘキサンジオールジ(メタ)クリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)クリレート、これらの組み合わせ、及び同様のものを含む。適切なものである追加のフリーラジカル重合性モノマーは、PCT公開第WO 02/077109号で記載されるものを含む。
多くの実施形態において、反応性希釈剤が、耐磨滅性を促進するように約50~約500の範囲内の分子量を有する少なくとも1つの三官能性以上の官能性材料を含む場合が望ましい。反応性希釈剤で用いるこのような三官能性以上の官能性材料の量は、広い範囲にわたって異なる場合がある。多くの望ましい実施形態において、反応性希釈剤の少なくとも約15重量パーセント、又は代替として少なくとも約20重量パーセント、少なくとも25重量パーセント、及び更に少なくとも約45重量パーセントは、反応性希釈剤の総重量に基づいてフリーラジカル重合性官能性に対して少なくとも三官能性以上である。これらの望ましい実施形態は、増加した架橋密度及び対応する高い硬度及び引っかき抵抗性に対して非定型的高含有量の三以上の官能性を組み込むが、それでも優れた強靭性を示す。
一般的に、かなり多くの架橋密度を用いることで、強靭性及び/又は弾力性の点で過剰な費用で高硬度及び引っかき抵抗性を得られると予想される。従来の期待は、結果として得られる組成物が脆弱過ぎて実用的でないことになる。しかしながら、比較的高含有量の三以上の官能性は、極めて良好なレベルの強靭性及び弾性を依然として維持しながら、反応性希釈剤に組み込むことができる。以下で検討するように、一部の実施形態において、希釈材は、フリーラジカル重合性樹脂、及びセラミック粒子、有機粒子、特定の他の添加剤、及びこれらの組み合わせを含む種々の選択された粒子と共に組み合わせることができる。
結果として得られるフリーラジカル重合性構成要素はまた、比較的実質的な粒子分布を支持するレオロジー特性を有する。これは、引っかき抵抗性、強靭性、耐久性、及び同様のものなどの望ましい特性を促進するのに役立つ粒子及び他の添加剤で極めて高レベルにフリーラジカル重合性構成要素を装填できることを意味する。多くの実施形態において、フリーラジカル重合性材料及び粒子状化合物の複合混合物は、擬塑性及びチキソトロピック特性を有し、結果として得られる硬化組成物の平滑化、均一性、美観、及び耐久性を制御して促進するのに役立つことができる。詳細には、望ましいチキソトロピック特性は、塗布後沈降する粒子を減少させるのに役立つ。換言すると、フリーラジカル重合性構成要素は、特定の分布が貯蔵中及び基板10の上に塗布された後に極めて安定なままであるキャリアを提供する。この安定性は、基板10への塗布後大体において組成物表面に粒子を維持するのに役立つことを含む。表面に粒子集団を維持することによって、表面における高い引っかき抵抗性は維持される。
一部の実施形態において、反応性希釈剤の構成成分のうちの少なくとも1つは、フリーラジカル重合性官能性に加えてエポキシ官能性を任意に含む。例示の実施形態において、約500~700の重量平均分子量を有し、エポキシ官能性から誘導される少なくとも1つのバックボーン部分を含むジアルキレート成分は、反応性希釈剤に組み込まれる。このような材料の1つの実施例は、Sartomer Co.,Inc.から販売名CN120で商業的に入手可能である。TMPTAの20重量部を有するこのオリゴマーの80重量部を含有する配合物はまた、販売名CN120C80でこのソースから入手可能である。一部の実施形態において、約1~約50重量部、又は代替として反応性希釈剤の単官能性構成成分の5~20重量部当たりに、このオリゴマーの約1~約25重量部、又は代替として約8~20重量部を用いることが適切であることになる。例示的な実施形態において、単官能性成分の約12重量部当たりにCN120-80混和剤の約15~16重量部を用いることが適切であることになる。
反応性希釈剤に加えて、フリーラジカル重合性構成要素は、1又は2以上のフリーラジカル重合性樹脂を含むことができる。フリーラジカル重合性構成要素が1又は2以上のフリーラジカル重合性樹脂を含むとき、組成物に組み込まれたこのような樹脂の量は、広い範囲にわたって異なることができる。一般的ガイドラインとして、フリーラジカル重合性樹脂対反応性希釈剤の重量比は、多くの場合、約1:20~約20:1、又は代替として1:20~1:1、又は代替として1:4~1:1、及びこれに代えて約1:2~1:1の範囲内にすることができる。
例示の実施形態において、フリーラジカル重合性樹脂構成要素は、(メタ)クリル化ウレタン(すなわち、ウレタン(メタ)クリレート)、(メタ)クリル化エポキシ(すなわち、エポキシ(メタ)クリレート)、(メタ)クリル化ポリエステル(すなわち、ポリエステル(メタ)クリレート)、(メタ)クリル化(メタ)クリル、(メタ)クリル化シリコーン、(メタ)クリル化アミン、(メタ)クリル化アミド、(メタ)クリル化ポリスルホン、(メタ)クリル化ポリエステル、(メタ)クリル化ポリエーテル(すなわち、ポリエーテル(メタ)クリレート、ビニル(メタ)クリレート、及び(メタ)クリル化オイルなどの1又は2以上の樹脂を含むのが望ましい。実際に、そのクラス(例えば、ポリウレタン、ポリエステル、シリコーン、その他)により樹脂を参照すると、たとえ樹脂が別のクラスの部分を含むとしても、樹脂がそのクラスの少なくとも1つの部分の特性を含むことを意味する。従って、ポリウレタン樹脂は、少なくとも1つのウレタン結合を含むが、また1又は2以上の他の種類のポリマー結合も含む可能性がある。
フリーラジカル重合性樹脂材料の代表的な実施例は、米国特許第5,453,451号、米国特許第5,773,487号及び米国特許第5,830,937号で記載される材料などの放射線硬化性(脂肪族ポリエステルウレタン(メタ)クリレートを含む)(メタ)クリレート、複数のウレタン及び1つのウレタン(メタ)クリレートを含む。適切であることになる追加のフリーラジカル重合性樹脂は、PCT公開第WO 02/077109号で記載されるものを含む。広範囲のこのような材料は商業的に入手可能である。
樹脂構成要素の実施形態は、少なくとも50°Cのガラス遷移温度(Tg)を有し、フリーラジカル重合性官能性に対して少なくとも三官能性、又は代替として少なくとも四官能性、又は代替として少なくとも五官能性、及びこれに代えて少なくとも六官能性である、少なくとも第1のフリーラジカル重合性樹脂を含む。この第1の樹脂は、少なくとも約60°C、又は代替として少なくとも80°C、及びこれに代えて少なくとも約100°CのTgを有する。1つの実施モードでは、約50°C~60°CのTgを有し、(メタ)クリレート官能性に対して6価であるフリーラジカル重合性ウレタン樹脂は、適切であることになる。このような六官能性樹脂の例示的な実施形態は、Rahnから販売名Genomer 4622で商業的に入手可能である。
一部の実施形態において、第1の樹脂は、1又は2以上の他の種類の樹脂と組み合わせて用いられる。任意選択的に、このような他の樹脂のうちの少なくとも1つはまた、フリーラジカル重合性である。例えば、一部の実施形態は、フリーラジカル重合性部分に対して単又は多官能性とすることができる少なくとも第2のフリーラジカル重合性樹脂と組み合わせて第1の樹脂を組み込む。存在する場合、第2のフリーラジカル重合性樹脂は、-30°C~120°Cなどの広い範囲にわたってTgを有することができる。一部の実施形態において、第2の樹脂は、50°C未満、又は代替として約30°C未満、及びこれに代えて約10°C未満のTgを有する。第2の樹脂の多くの実施形態は、ポリウレタン材料である。このような樹脂の例示的な実施形態は、Bayer MaterialSciencc AGにより提供される販売名Desmolux U500(以前はDesmolux XP2614)で商業的に入手可能である。
樹脂は、所望の光沢目的を達成するように選択することができる。例えば、約30°C未満などの比較的低いTgを有する任意の第2のフリーラジカル重合性樹脂と組み合わせて約50°Cを超える比較的高いTgを有する第1のフリーラジカル重合性樹脂と組成物の調合は、中範囲の光沢(例えば、約50~約70)又は高範囲の光沢(約70を上回る)を有する被覆を提供するのに役立つ。比較的高いTgを有する1又は2以上のフリーラジカル重合性樹脂だけとの調合は、より低い光沢(例えば、約50を下回る)を被覆に提供するのに役立つ傾向がある。
第1及び第2の樹脂の重量比は、広い範囲にわたって異なる場合がある。第2の樹脂のTgが約50°Cを下回る実施形態に対して優れた耐磨滅性及び強靭性を被覆に提供するために、第2のより低いTg樹脂対第1のより高いTg樹脂の比率は、約1:20~~20:1、又は代替として約1:20~約1:1の範囲内などの1:1未満、又は代替として約1:20~約4:5、又は代替として約1:20~約1:3の範囲内にある場合に望ましい。1つの例示の実施形態において、約9:1の重量比が適切であることになる。
非定型的高含有量の三官能性以上の官能性を有する反応性希釈剤を含むフリーラジカル重合性構成要素の例示的な実施形態は、N-ビニル-2-ピロリドンなどのラクタムの約1~約10重量部、又は代替として約4~約8重量部、オクトデシルアクリレートなどの約500未満の分子量を有する別の単官能性材料の約1~約10重量部、又は代替として約2~約8重量部、1,6-ヘキサンジアクリレートなどの二官能性反応性希釈剤の約5~約25重量部、又は代替として約7~約30重量部、トリメチロールプロパントリアクリレートTMPTAなどの約500未満の分子量を有する三官能性反応性希釈剤の約1~約8重量部、又は代替として約2~5重量部、約500~約2000の範囲内の分子量を有する三官能性オリゴマーの約1~約20重量部、エポキシ官能性を有する二官能性オリゴマーの約500~約2000の範囲内の分子量で約1~約40重量部、第1の樹脂の約1~約15重量部、及び第2の樹脂の約1~約15重量部を含む。
代替の実施形態において、被覆は、高転写効率塗布器の助けによる着色被覆の塗布によってパターンなどの着色イラストを提供する第1のコートを含む。1又は2以上の被覆層(又はトップコート)から成る第2の透明コートは、上述の第1の着色コートを保護する目的のためにこの第1のコート上に重ね合わせられる。
ある実施形態において、例えば、当業者によく知られている顔料、オリゴマー、反応性希釈剤及び他の添加剤を含む被覆組成物が使用される。適切な顔料は、例えば、Pigment Yellow 213、PY 151、PY 93、PY 83、Pigment Red 122、PR 168、PR 254、PR 179、Pigment Red 166、Pigment Red 48:2、Pigment Violet 19、Pigment Blue 15:1、Pigment Blue 15:3、Pigment Blue 15:4、Pigment Green 7、Pigment Green 36、Pigment Black 7又はPigment White 6である。適切なオリゴマーは、例えば、脂肪族及び芳香族ウレタンアクリレート、ポリエーテルアクリレート及びエポキシアクリレートであり、これらのアクリレートは、任意に、単官能性又は多官能性、例えば、二官能性、三官能性~六官能性、及び十官能性とすることができる。適切な反応性希釈剤は、例えば、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリメチレングリコールジアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート及びイソデシルアクリレートである。更なる添加剤は、例えば、分散添加剤、消泡剤、光開始剤、及びUV吸収剤などのこれらの特性の調整のためにインクに加えることができる。
ある実施形態において、被覆層が使用される。適切な被覆層は、例えば、単一構成要素(1K)又は二構成要素(2K)イソシアネート架橋系(ポリウレタン)に基づく、或いは1K又は2Kエポキシ系(エポキシ樹脂)に基づく生成物である。特定の実施形態において、2Kシステムが使用される。本発明により使用される被覆層は、透明又は半透明とすることができる。
二構成要素イソシアネート架橋系では、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、又はトルイジンジイソシアネート(TDI)、例えば、イソシアヌレート、ビウレット、アロファネートなどのイソシアネート、及び多価アルコール及びその混合物と共に述べたイソシアネートの付加物は、硬化構成要素として使用される。例えば、OH基含有ポリエステル、ポリエーテル、アクリレート及びポリウレタン、並びにこれらの混合物などのポリオールは、ポリオールが溶媒系、無溶媒、又は水希釈性とすることができる結合構成要素として使用される。
二構成要素エポキシ系では、例えば、ビスフェノールA又はビスフェノールBなどのビスフェノールのグリシジルエーテル、及びエポキシ化脂肪族親物質並びにこれらの混合物などのエポキシ樹脂は、結合構成要素として使用される。例えば、アミン、アミド及びアミン並びにこれらの混合物の付加物などのNH官能性物質は、硬化構成要素として使用される。
ポリオール含有バインダ、普通の商業用のイソシアネート硬化剤の場合に、及びエポキシ樹脂含有バインダの場合に、NH官能性硬化剤は、硬化構成要素として使用することができる。
バインダと硬化構成要素の混合比は、何れの場合にも反応基の物質の量に基づいてそれぞれの構成要素の重量が、1:0.7~1:1.5、又は代替として1:0.8~1:1.2又は代替として1:1の範囲内のOH:NCO又はエポキシ:NH比で存在しているように選択される。
3層被覆は、種々の産業部門にて使用することができる。ベースコートは、木材、金属、ガラス、及びプラスチック材料に塗布することができるプライマーによって形成される。使用に好適なプライマーの実施例は、単一構成要素(IK)又は2構成要素(2K)イソシアネート架橋系(ポリウレタン)に基づく、或いは1K又は2Kエポキシ系(エポキシ樹脂)に基づく生成物である。
上記で紹介したように、被覆組成物は、顔料を更に含むことができる。被覆組成物に使用するための当該技術分野で公知のあらゆる顔料は、被覆組成物に利用することができる。適切な顔料の非限定的な実施例は、金属酸化物、金属水酸化物、金属薄片を含む効果顔料、鉛クロム酸塩などのクロム酸塩、硫化物、硫酸塩、カーボネート、カーボンブラック、シリカ、タルク、陶土、フタロシアニンブルー及びグリーン、有機レッド、有機マルーン、真珠光沢顔料、他の有機顔料及び染料、並びにこれらの組み合わせを含む。必要に応じて、メタホウ酸バリウム、リン酸亜鉛、アルミニウム三リン酸塩及びこれらの組み合わせなどのクロメートフリー顔料をまた利用することができる。
適切な効果顔料の更なる非限定的な実施例は、明るいアルミニウム薄片、極細アルミニウム薄片、中程度の粒度のアルミニウム薄片、及び明るい中程度の粗いアルミニウム薄片を含み、二酸化チタン顔料で被覆された雲母薄片はまた、真珠顔料及びこれらの組み合わせとして公知である。適切な着色顔料の非限定的な実施例は、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、カーボンブラック、モノアゾ赤色トナー、赤色酸化鉄、キナクリドンマルーン、透明赤色酸化鉄、ジオキサジンカルバゾール紫、紺青、インダントロンブルー、チタン酸クロム、チタニウム黄色、モノアゾ顔料オレンジ、フェライト黄色、モノアゾベンズイミダゾロン黄色、透明黄色酸化物、イソインドリン黄色、テトラクロロイソインドリン黄色、アンサンスロンオレンジ、鉛クロム酸塩黄色、フタロシアニン緑色、キナクリドン赤色、ペリレンマルーン、キナクリドン紫色、事前に暗くしたクロム黄色、チオインジゴ赤色、透明赤色酸化物チップ、モリブデートオレンジ、モリブデートオレンジ赤色、及びこれらの組み合わせを含む。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、体質顔料を更に含むことができる。体質顔料は、一般的に、被覆組成物中のより高いコストの顔料を交換するように利用されるが、本明細書で企図するような体質顔料は、体質顔料を含まない被覆組成物と比べて被覆組成物の剪断粘度を増加させる場合がある。被覆組成物の剪断粘度の増加は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するために被覆組成物の適合性を改善することができる。体質顔料は、約0.01~約44ミクロンの粒度を有することができる。体質顔料は、限定ではないが、結節状、小板、弓状、針状、及び繊維状を含む様々な構成を有することができる。適切な体質顔料の非限定的な実施例、ホワイティング、重晶石、非晶質シリカ、ヒュームドシリカ、珪藻シリカ、陶土、炭酸カルシウム、フィロケイ酸塩(雲母)、桂灰石、マグネシウムケイ酸塩(タルク)、硫酸バリウム、カオリン、及びアルミノケイ酸塩を含む。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1~約50、又は代替として約1~約20、又は代替として約1~約10重量%の量の体質顔料を含むことができる。特定の実施形態において、被覆組成物は、マグネシウムケイ酸塩(タルク)、硫酸バリウム、又はこれらの組み合わせを含む。種々の実施形態において、体質顔料として硫酸バリウムを含めることは、体質顔料としてタルクを含めることと比べてより大きな剪断粘度を有する被覆組成物をもたらす。
上記でも紹介したように、被覆組成物は染料を更に含むことができる。適切な染料の非限定的な実施例は、トリフェニルメタン染料、アントラキノン染料、キサンテン及び関連染料、アゾ染料、反応染料、フタロシアニン化合物、キナクリドン化合物、及び蛍光増白剤、並びにこれらの組み合わせを含む。被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.01~約5、又は代替として約0.05~約1、又は代替として約0.05~約0.5重量%の量の染料を含むことができる。特定の実施形態において、被覆組成物は、Sol.Orasol Negro RLなどの10%黒色染料を含む。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、レオロジー修飾剤を更に含むことができる。多くの様々なタイプのレオロジー修飾剤は、被覆組成物で用いることができ、被覆組成物で利用される場合がある。例えば、レオロジー修飾剤を含まない被覆組成物と比べて被覆組成物のレオロジーを増加させることができる、レオロジー修飾剤を用いることができる。被覆組成物のレオロジーの増加は、高転写効率塗布器12を利用して基板10に塗布するために被覆組成物の適合性を改善することができる。適切なレオロジー修飾剤の非限定的な実施例は、尿素系化合物、ラポナイトプロピレングリコール溶液、アクリルアルカリエマルジョン、及びこれらの組み合わせを含む。被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.01~約5、又は代替として約0.05~約1、又は代替として約0.05~約0.5重量%の量のレオロジー修飾剤を含むことができる。特定の実施形態において、被覆組成物は、ラポナイトプロピレングリコール溶液、アクリルアルカリエマルジョン、又はこれらの組み合わせを含む。ラポナイトプロピレングリコール溶液は、合成層状ケイ酸塩、水及びポリプロピレングリコールを含む。合成層状ケイ酸塩は、商品名Laponite RDでドイツウェーゼルのAltana AGから商業的に入手可能である。アクリルアルカリエマルジョンは、商品名Viscalex(登録商標)HV 30で米国ニュージャージー州フローラムパークのBASF Corporationから商業的に入手可能である。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、有機溶媒を更に含むことができる。実施形態において、被覆組成物は、有機溶媒含有量が、被覆組成物中の液体キャリアの総重量に基づいて約50重量%より大きい、又は代替として60重量%より大きい、又は代替として70重量%より大きい、又は代替として80重量%より大きい、又は代替として90重量%より大きいとき、溶剤系被覆組成物である。適切な有機溶媒の非限定的な実施例は、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアリルケトン及びジイソブチルケトンなどのケトン、エチルアセテート、n-ブチルアセテート、イソブチルアセテートなどのエステル、及びこれらの組み合わせを含むことができる。実施形態において、溶媒の蒸発率は、印刷するために被覆組成物の適合性に影響を与える場合がある。特定の共溶媒は、蒸発率を増加又は減少させる被覆組成物内に組み込むことができ、これにより被覆組成物の蒸発率を増加又は減少させる。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、水を更に含むことができる。実施形態において、被覆組成物は、含水量が、被覆組成物中の液体キャリアの総重量に基づいて約50重量%より大きい、又は代替として60%より大きい、又は代替として70%より大きい、又は代替として80%より大きい、又は代替として90%より大きいときに、水性被覆組成物である。被覆組成物は、約1~約14、又は代替として約5~約12、又は代替として約8~約10のpHを有することができる。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、触媒を更に含むことができる。被覆組成物は、周囲温度で被覆組成物の硬化時間を短縮して硬化を可能にするように触媒を更に含むことができる。周囲温度は、典型的には、18°C~35°Cの範囲内の温度を指す。適切な触媒の非限定的な実施例は、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫二塩化物、ジブチル錫二臭化物、亜鉛ナフテン酸塩などの有機金属塩、トリフェニルホウ素、テトライソプロピルチタン酸塩、トリエタノールアミンチタン酸塩キレート、ジブチル二酸化錫、ジブチル錫オクトエート、錫オクトエート、アルミニウムチタン酸塩、アルミニウムキレート、ジルコニウムキレート、エチルトリフェニルヨウ化ホスホニウム及び他のこのようなホスホニウム塩などの炭化水素ホスホニウムハロゲン化物、及び他の触媒、又はこれらの組み合わせを含むことができる。適切な酸触媒の非限定的な実施例は、カルボン酸、スルホン酸、リン酸又はこれらの組み合わせを含むことができる。一部の実施形態において、酸触媒は、例えば、酢酸、ギ酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、パラ-トルエンスルホン酸、リン酸、又はこれらの組み合わせを含むことができる。被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.01~約5、又は代替として約0.05~約1、又は代替として約0.05~約0.5重量%の量の触媒を含むことができる。
上記でも紹介したように、被覆組成物は、従来の添加剤を更に含むことができる。被覆組成物は、紫外線安定剤を更に含むことができる。このような紫外線安定剤の非限定的な実施例は、紫外線吸収剤、選別機、消光剤、及びヒンダードアミン光安定剤を含む。酸化防止剤はまた、被覆組成物に加えることができる。典型的な紫外線安定剤は、ベンゾフェノン、チアゾール、トリアジン、ベンゾエート、ヒンダードアミン及びこれらの混合物を含むことができる。商品名Tinuvin(登録商標)で米国ニューヨーク州タリタウンのCiba Specialty Chemicalsから全て商業的に入手可能な、Tinuvin(登録商標)328及びTinuvin(登録商標)123などのヒンダードアミン光安定剤の配合物を利用することができる。
適切な紫外線吸収剤の非限定的な実施例は、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-3級アミル-フェニル)-2H-ベンゾトリアゾール、2[2-ヒドロキシ-3,5-ジ(1,1-ジメチルベンジル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3-3級ブチル-5-プロピオン酸メチル)-2H-ベンゾトリアゾールの反応生成物などのヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール、及び300の重量平均分子量を有するポリエチレンエーテルグリコール、2-(2-ヒドロキシ-3-3級ブチル-5-イソ-オクチルプロピオン酸塩)-2H-ベンゾトリアゾール、2-[4((2,-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシ/トリデシルオキシプロピル)-オキシ)-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン、2-[4(2-ヒドロキシ-3-(2-エチルヘキシル)-オキシ)-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)1,3,5-トリアジン、2-(4-オクチルオキシ-2-ヒドロキシフェニル)-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンなどのヒドロキシフェニルs-トリアジン、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシベンゾフェノン、及び2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシベンゾフェノンなどのヒドロキシベンゾフェノンU.V.吸収剤を含む。
適切なヒンダードアミン光安定剤の非限定的な実施例は、N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-2-ドデシルコハク酸イミド、N(1アセチル-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)-2-ドデシルコハク酸イミド、N-(2ヒドロキシエチル)-2,6,6,6-テトラメチルピペリジン-4-オール-コハク酸コポリマー、1,3,5トリアジン-2,4,6-トリアミン、N,N'''-[1,2-エタンジイルビス[[[4,6-ビス[ブチル(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)アミノ]-1,3,5-トリアジン-2-イル]イミノ]-3,1-プロパンジイル]]ビス[N,N'''-ジブチル-N’,N'''-ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)]、ポリ-[[6-[1,1,3,3-テトラメチルブチル]-アミノ]-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル]-イミノ]-1,6-ヘキサン-ジイル[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)イミノ])、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバシン酸塩、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)セバシン酸塩、bis(1-オクチルオキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバシン酸塩、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)[3,5ビス(1,1-ジメチルエチル-4-ヒドロキシフェニル)メチル]ブチルプロパンジオエート、8-アセチル-3-ドデシル-7,7,9,9,-テトラメチル-1,3,8-トリアザスピロ(4,5)デカン-2,4-ジオン、及びdドデシル/テトラデシル-3-(2,2,4,4-テトラメチル-2l-オキソ-7-オキサ-3,20-ジアゾールジスピロ(5.1.11.2)ヘニコサン-20-イル)プロピオン酸塩を含む。
適切な酸化防止剤の非限定的な実施例は、テトラキス[メチレン(3,5-ジ-3級-ブチルヒドロキシヒドロケイ皮酸塩)]メタン、オクタデシル3,5-ジ-3級-ブチル-4-ヒドロキシヒドロケイ皮酸塩、トリス(2,4-ジ-3級-ブチルフェニル)亜リン酸塩、1,3,5-トリス(3,5-ジ-3級-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン及びベンゼンプロパン酸、3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシ-C7-C9分岐アルキルエステルを含む。特定の実施形態において、酸化防止剤は、Sanko(登録商標)HCA(9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスフェナンスレン-10-酸化物)などのヒドロペルオキシド分解剤と、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgafos(登録商標)TNPP、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgafos(登録商標)168、GE Specialty ChemicalsからのUltranox(登録商標)626、Asahi DenkaからのMark PEP-6、Asahi DenkaからのMark HP-10、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgafos(登録商標)P-EPQ、AlbemarleからのEthanox 398、GE Specialty ChemicalsからのWeston 618、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgafos(登録商標)12、Ciba Specialty ChemicalsからのIrgafos(登録商標)38、GE Specialty ChemicalsからのUltranox(登録商標)641、及びDover ChemicalsからのDoverphos(登録商標)S-9228などのトリフェニルリン酸塩及び他の有機リン化合物とを含む。
被覆組成物は、被覆組成物に使用するための当該技術分野で公知の他の添加剤を更に含むことができる。このような添加剤の非限定的な実施例は、湿潤剤、レベリング剤及び流れ制御剤、例えば、それぞれの商品名でResiflow(登録商標)S(ポリブチルアクリレート)、BYK(登録商標)320及び325(高分子量ポリアクリレート)、BYK(登録商標)347(ポリエーテル修飾シロキサン)、(メタ)クリンホモポリマーに基づくレベリング剤、レオロジー制御剤、部分的に架橋したポリカルボン酸又はポリウレタンなどの厚み、及び消泡剤を含むことができる。他の添加剤は、当業者によく知られている従来の量で用いることができる。実施形態において、被覆組成物の湿潤剤、レベリング剤、流れ制御剤、及び界面活性剤は、被覆組成物の表面張力に影響を与える可能性があり、従って、印刷するために被覆組成物の適合性に影響を与える場合がある。特定の湿潤剤、レベリング剤、流れ制御剤、及び界面活性剤は、被覆組成物の表面張力を増加又は減少させるために被覆組成物内に組み込むことができる。
架橋剤のタイプに応じて、本発明の被覆組成物は、1パック(1K)又は2パック(2K)被覆組成物として調合することができる。1パック被覆組成物は、空気乾燥被覆又は未活性被覆とすることができる。用語「空気乾燥被覆」又は「未活性被覆」は、主として溶媒蒸発によって乾燥して架橋を必要とせず所望の特性を有する被覆フィルムを形成する被覆を指す。遊離イソシアネート基を有するポリイソシアネートが架橋剤として用いられる場合、被覆組成物は、被覆塗布直前にのみ架橋剤が被覆組成物の他の構成要素と混合されるという点で2パック被覆組成物として調合することができる。ブロックポリイソシアネートが例えば架橋剤として用いられる場合、被覆組成物は、1パック(1K)被覆組成物として調合することができる。
「2パック被覆組成物」マーカー「2構成要素被覆組成物」は、別個の容器に貯蔵された2構成要素を含む熱硬化性被覆組成物を意味する。これらの容器は、典型的には、被覆組成物の構成要素の在庫保存期間を延ばすように密封される。構成要素は、使用前に混合されてポットミックスを形成する。ポットミックスは、自動車車体又は本体部品などの基板表面上に望ましい厚みの層として塗布される。塗布後、層は、周囲条件下で硬化され又は高温でオーブンで硬化されて、高光沢、平滑外観、及び耐久性などの所望の被覆特性を有する基板表面上に被覆を形成する。
被覆組成物は、約5~約90、又は代替として5~約80、又は代替として約15~約70重量%の固形分を有することができる。固形分は、ASTM D2369-10に従って決定することができる。特定の実施形態において、被覆組成物のより高い固形分は、従来の噴霧装置を利用して霧化を受けない被覆組成物によるのが望ましいとすることができる。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約0.1~約30重量%、又は代替として約0.5重量%~約20重量%、又は代替として約1重量%~約10重量%の量の基本的顔料又は着色顔料を含むことができる。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約5~約70重量%、又は代替として約10~約50重量%、又は代替として約15~約25重量%の量のバインダを含むことができる。
被覆組成物は、被覆組成物の総重量に基づいて約1~約20重量%、又は代替として約2~約10重量%、又は代替として約4~約6重量%の量の架橋剤を含むことができる。
被覆組成物は、実質的に染料を含まない場合がある。本明細書で利用するような用語「実質的に」は、被覆組成物の色及び/又は特性が、依然として実質的に染料を含まないと考えられる染料の僅かな量の追加によって影響を受けないような、僅かな量の染料を含むことができる。実施形態において、実質的に染料を含まない被覆組成物は、5重量%以下、又は代替として1重量%以下、又は代替として0.1重量%以下を含む。
システム50は、基板10の上にあるプライマー層、プライマー層の上にあるベースコート層、及びベースコート層の上にあるクリアコート層を含むことができる。システム50は、上記で説明した被覆層の何れかなどの追加の1つの層又は複数の層を、プライマー層、ベースコート層、及び/又はクリアコート層の間、上、又は下のあらゆる位置に配置された追加の層と共に含むことができることを理解されたい。実施形態において、被覆組成物を利用して、プライマー層、ベースコート層、クリアコート層、又はこれらの組み合わせを形成するのに利用することができる。特定の実施形態において、被覆組成物を利用してベースコート層を形成する。
被覆組成物を利用して基板10を塗布するためのプロセスもまた、本明細書で提供される。プロセスは、第1の湿潤被覆層を形成するように、基板10の少なくとも一部分の上に上記で説明した被覆組成物を含む第1の被覆組成物を塗布するステップを含む。プロセスは、基板10の上に第1の乾燥被覆層を形成するように、約18°C(64°F)~約180°C(356°F)の範囲内の温度で第1の湿潤被覆層を硬化又は乾燥させるステップを更に含むことができる。第1の湿潤被覆層は、約10分~約3日の時間量の間硬化又は乾燥することができる。プロセスは、第1の湿潤被覆層がフラッシュすることを可能にするステップを更に含むことができる。プロセスは、多層被覆を形成するように、第2の被覆組成物を基板10に塗布するステップを更に含むことができる。特定の実施形態において、第2の被覆組成物は、第2の湿潤被覆層を形成するように第1の湿潤被覆層の上に塗布して、多層被覆を形成するように共に第1及び第2の湿潤被覆層を硬化させることができ、第2の被覆組成物は、第1の被覆組成物と同じ又は異なる。他の実施形態において、第2の被覆組成物は、第2の湿潤被覆層を形成するように第1の乾燥被覆層の上に塗布され、多層被覆を形成するように第2の湿潤被覆層を硬化させ、第2の被覆組成物は、第1の被覆組成物と同じ又は異なる。種々の実施形態において、第1の被覆組成物はベースコート組成物であり、第2の被覆組成物はクリアコート組成物である。他の実施形態において、第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物の両方はベースコート組成物である。
ノズルを含む高転写効率塗布器12を利用して基板10に被覆組成物を塗布する方法が、本明細書で提供される。ノズルは、0.00002m~0.0004mのノズル直径を有するノズルオリフィスを定める。被覆組成物はキャリア及びバインダを含む。被覆組成物は、約0.002Pa*s~約0.2Pa*sの粘度、約838kg/m3~約1557kg/m3の密度、約0.015N/m~約0.05N/mの表面張力、及び約0.0005s~約0.02sの緩和時間を有することができる。本方法は、被覆組成物を高転写効率塗布器12に提供するステップを含む。本方法は、被覆層を形成するようにノズルオリフィス72を通って基板10に被覆組成物を塗布するステップを更に含む。ノズル直径、粘度、密度、表面張力、及び緩和時間に対する範囲は、本明細書で記載される範囲の何れかによって定めることができることを理解されたい。
ノズルを含む高転写効率塗布器12を利用して基板10に被覆組成物を塗布する方法が、本明細書で提供される。ノズルは、0.00002m~0.0004mのノズル直径を有するノズルオリフィスを定める。被覆組成物はキャリア及びバインダを含む。被覆組成物は、約0.01~約12.6のオーネゾルゲ数(Oh)を有することができ、被覆組成物は、約0.02~約6,200のレイノルズ数(Re)を有することができ、及び被覆組成物は、0よりも大きく約1730までのデボラ数(De)を有することができる。本方法は、被覆組成物を高転写効率塗布器12に提供するステップを含む。本方法は、被覆層を形成するようにノズルオリフィス72を通って基板10に被覆組成物を塗布するステップを更に含む。
第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90を利用して第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布する方法もまた、本明細書で提供される。第1の高転写効率塗布器88は第1のノズルを含み、第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。第2の高転写効率塗布器90は第2のノズルを含み、第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。本方法は、第1の標的区域80及び第2の標的区域82を定める基板10を提供するステップを含む。本方法は、第1のノズルオリフィス92を通って第1の被覆組成物を基板10の第1の標的区域80に塗布するステップを更に含む。本方法は、第2のノズルオリフィス94を通って第2の被覆組成物を基板10の第2の標的区域82に塗布するステップを更に含む。
第1の高転写効率塗布器88は、複数の第1のノズルを含み、第1のノズルの各々が第1のノズルオリフィス92を定める。第2の高転写効率塗布器90は、複数の第2のノズルを含み、第2のノズルの各々が第2のノズルオリフィス94を定める。第1の被覆組成物を塗布するステップは、互いに独立した第1のノズルオリフィス92sの各々を通って第1の被覆組成物を放出すると更に定められる。第2の被覆組成物を塗布するステップは、互いに独立した第2のノズルオリフィス92sの各々を通って第2の被覆組成物を放出すると更に定められる。
基板10は、これらの間に配置された基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82を有する第1の端部及び第2の端部を含む。本方法は、第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90を第1の端部から第2の端部に移動させるステップを更に含む。第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を放出するステップは、第1の端部から第2の端部に単一パスに沿って行われる。
第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90を利用して被覆組成物を塗布する方法。第1の高転写効率塗布器88は第1のノズルを含む。第1のノズルは第1のノズルオリフィス92を定める。第2の高転写効率塗布器90は第2のノズルを含む。第2のノズルは第2のノズルオリフィス94を定める。本方法は、第1の標的区域80及び第2の標的区域82を定める基板10を提供するステップを含む。本方法は、第1のノズルオリフィス92を通って基板10の第1の標的区域80に被覆組成物を塗布するステップを含む。本方法は、第2のノズルオリフィス94を通って基板10の第2の標的区域82に被覆組成物を塗布するステップを含む。
第1の高転写効率塗布器88は、複数の第1のノズルを含み、第1のノズルの各々が第1のノズルオリフィス92を定める。第2の高転写効率塗布器90は、複数の第2のノズルを含み、第2のノズルの各々が第2のノズルオリフィス94を定める。被覆組成物を塗布するステップは、互いに独立した第1のノズルオリフィス92sの各々を通って被覆組成物を放出するものとして更に定められる。被覆組成物を塗布するステップは、互いに独立した第2のノズルオリフィス94sの各々を通って被覆組成物を放出するものとして更に定められる。
基板10は、これらの間に配置された基板10の第1の標的区域80及び基板10の第2の標的区域82を有する第1の端部及び第2の端部を含む。本方法は、第1の高転写効率塗布器88及び第2の高転写効率塗布器90を第1の端部から第2の端部に移動させるステップを更に含む。第1のノズルオリフィス92及び第2のノズルオリフィス94を通って被覆組成物を放出するステップは、第1の端部から第2の端部に単一パスに沿って行われる。
高転写効率塗布器12によって被覆組成物を塗布するための別のシステムもまた、本明細書で提供される。システムは、効率の改善、環境への影響の低減、廃棄物の削減によるコストの削減を示す場合がある。システムは、低転写効率塗布方法による過剰噴霧及び霧化の排除による空気ハンドラの数の減少を含む場合がある。システムは、低転写効率塗布方法による過剰噴霧及び霧化の排除による廃棄物処理の削減又は排除を示す場合がある。システムは、高転写効率塗布器12の能力による基板10の遮蔽及び破蔽の減少又は排除を示して、被覆組成物の液滴74を基板10に直接塗布することができる。システムは、低転写効率塗布方法による過剰噴霧及び霧化の排除により環境システム又はブース表面の又は掃除及び保守の削減又は排除を示す場合がある。システムは、高転写効率塗布器12及び適切なエネルギー源を有するUV/EB/レーザ励起性被覆を利用することによよってベーキングプロセスの削減又は排除を示す場合がある。
高転写効率塗布器を利用して基板10に被覆組成物を塗布するための別のシステムが、本明細書で提供される。システムは、ノズルを含む高転写効率塗布器を含む。ノズルは、約0.00002m~約0.0004mの量のノズル直径を有するノズルオリフィスを定める。システムは、高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、被覆組成物を含有するように構成されたリザーバを更に含む。高転写効率塗布器は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、ノズルオリフィス72を通って被覆組成物を基板10に放出して被覆層を形成するように構成される。高転写効率塗布器から放出された被覆組成物の液滴の少なくとも80%は、基板10と接触する。
特定の実施形態において、基板10は、過剰噴霧捕捉デバイス102を含む環境内に配置される。空気流は、環境を通って過剰噴霧捕捉デバイス102に移動することができる。高転写効率塗布器から放出された被覆組成物の20重量%以下が、被覆組成物の総重量に基づいて過剰噴霧捕捉デバイス102と接触することができる。他の実施形態において、15重量%以下、又は代替として10重量%以下、又は代替として5重量%以下、又は代替として3重量%以下、又は代替として2重量%以下、又は代替として0.1重量%以下が、被覆組成物の総重量に基づいて過剰噴霧捕捉デバイス102と接触することができる。過剰噴霧捕捉デバイス102は、フィルタ、スクラバー、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
追加の考慮事項は、限定ではないが、以下を含むことができる。
マルチパス印刷が好ましい。厳密にワンパスは可視欠陥をもたらすことになる。マルチパスは本質的により遅い印刷プロセスと考えることができるが、単一パス方式で印刷された2又は3以上の互い違いに配置されたプリントヘッドを用いて擬マルチパスプロセスについて考えることができる。このようなプロセス(並びに真のマルチパス)は、より多くの塗料を堆積させることによって構築されたフィルムを増加させる許容度、又は代替として他の利点を有することができるより小さな液滴の噴射を呈することができる。
垂直面への印刷。噴射のための低粘度要件のために、被覆調合に剪断薄化を与える垂直面への印刷を可能にする通常の手法は、可能でない場合がある。考慮することができる代替の手法は、以下を含む:
A.2つのプリントヘッド噴射:基板10の上に塗料を堆積させるように高転写効率塗布器に加えて、第2の高転写効率塗布器を用いてある種の「活性化因子」を堆積させる。基板10上の塗料と接触/混合するときこの活性化因子は、塗料を厚くさせ、これによりたるみ/低迷を抑制する。このような活性化因子の実施例は、pH又は溶解力変化を誘導する可能性がある。
B.温度変化:高転写効率塗布器中の塗料は高温にあるが、噴射後、温度は、基板10上に堆積する前に、周囲条件並びに溶媒蒸発の両方により低下する。
他の実施形態において、電子撮像デバイスは、高転写効率塗布器を利用して基板に塗布するように標的被覆の標的画像データを生成するのに利用することができる。標的画像データは、色、輝度、色調、彩度又は他の外観特徴に関係している場合がある。色適合プロトコルを利用して、ピクセルによって標的画像データピクセルを分析して塗布命令を生成することができる。特定の実施形態において、数学モデルを利用して、画像内のピクセルに基づいて標的画像データの値を決定し、標的画像値を生成することができる。結果として得られる1又は2以上の標的画像値は、サンプル被覆に基づいて類似のサンプル画像値を生成しているサンプルデータベースと比較することができ、ここでサンプル被覆は調整されて分析され、特定の外観を提供するサンプル被覆式を提供する。
高転写効率塗布器を利用して基板に被覆組成物を塗布するためのシステムが、本明細書で提供される。システムは、適合プロトコルを実施するために命令を記憶するための記憶デバイスを含む。システムは、1又は2以上のデータプロセッサを更に含み、該データプロセッサが、命令を実行して、電子撮像デバイスによって生成された標的被覆の標的画像データを1又は2以上のデータプロセッサによって受け取って、適合プロトコルに標的画像データを適用して、塗布命令を生成するように構成される。
システムは、ノズルを含む高転写効率塗布器を更に含み、ノズルは、約0.00002m~約0.0004mのノズル直径を有するノズルオリフィスを定める。システムは、高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、被覆組成物を含有するように構成されたリザーバを更に含む。高転写効率塗布器は、リザーバから被覆組成物を受け取るように構成され、ノズルオリフィス72を通って被覆組成物を基板に放出して被覆層を形成するように構成される。高転写効率塗布器は、塗布命令に基づいて被覆組成物を放出するように構成される。
下の実施例1~5は、本開示の種々の被覆組成物の調製を記述している。
Figure 2024037872000010

層状ケイ酸塩レオロジー制御剤は、水と商品名Laponite RDでAltanaから商業的に入手可能な溶液と類似のポリプロピレングリコールの溶液に提供される。
アルカリ膨潤性エマルジョン増粘剤は、商品名Rheovis AS1130でBASFから商業的に入手可能な溶液と類似の10%水の溶液として提供される。
ポリエステルポリウレタン分散Iは、ドイツレーバークゼンのCovestro AGから商業的に入手可能な商品名Bayhydrol(登録商標)U 241を有するポリエステルポリウレタンポリマーである。
スチレンアクリルラテックス分散は、2ステップエマルジョン重合プロセスによって形成される。
ポリエステルポリウレタン分散IIは、線状ポリエステルジオール樹脂(モノマー1,6-ヘキサンジオール、アジピン酸、及びイソフタル酸)及びイソホロンジイソシアネートから形成されたポリウレタン分散樹脂である。このポリエステルポリウレタンポリマーは、約30,000の重量平均分子量、約35重量%の固形分、及び約250ナノメートルの粒度を有する。
ポリエステルポリウレタン分散IIIは、線状ポリカーボネートポリエステル及びイソホロンジイソシアネートから形成されたポリウレタン分散樹脂である。このポリエステルポリウレタンポリマーは、約75,000の重量平均分子量、約35重量%の固形分、及び約180ナノメートルの粒度を有する。
メラミンホルムアルデヒド樹脂は、商品名Gymel 303でAllnexから商業的に入手可能なヘキサ(メトキシメチル)メラミン(HMMM)と類似している。
微粉タルク体質顔料の分散は、商品名Mistron MonomixでImerysから商業的に入手可能な体質顔料と類似している。
微粉硫酸バリウム体質顔料の分散は、商品名Blanc FixeFでHuntsmanから商業的に入手可能な体質顔料と類似している。
非晶質カーボンブラック顔料の分散は、商品名Raven 5000 Ultra IIでBirla Carbonから商業的に入手可能なカーボンブラック顔料と類似している。
インダントロンブルー60顔料の分散は、商品名Monolite Blue 3RX HでHeucotechから商業的に入手可能な体質顔料と類似している。
1,2-クロム錯体黒色染料の溶液は、商品名Orasol Black X55でBASFから商業的に入手可能な体質顔料と類似している。
図20を参照すると、例示的な被覆組成物の各々は、例示的な被覆組成物の構成要素に基づいて弾性及び剪断粘度の差を示す。
下の実施例6~10は、本開示の種々の被覆組成物の調製を説明する。ブチルアセテートによる11~75重量パーセント減少の従来のブラックモノコートは、商品名ChromaDyne(商標)でAxalta Coating Systemsから商業的に入手可能なブラックモノコートと組成的に類似していると評価された。実施例は、以下の特性を有する。
Figure 2024037872000011

従来のブラックモノコートは、商品名ChromaDyne(商標)でAxalta Coating Systemsから商業的に入手可能なブラックモノコートと類似している。
セルロースアセテートブチレートは、商品名CAB 381-20でEastman Chemical Companyから商業的に入手可能である。少なくとも1つの例示的な実施形態は、上述の詳細な説明に呈されているが、莫大な数の変形形態が存在することを理解されたい。1つの例示的な実施形態又は複数の例示的な実施形態は、実施例に過ぎず、範囲、適用性、又は構成を制限することを意図するものではないことも理解されたい。むしろ、上述の詳細な説明は、例示的な実施形態を実装するための好都合なロードマップを当業者に提供することになる。添付の請求項に記載された範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態において記載された要素の機能及び配列において、種々の変更を行うことができることは理解されている。
10 基板
12 高転写効率塗布器
50 システム
102 過剰噴霧捕捉デバイス

Claims (20)

  1. 第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布するためのシステムであって、
    第1のノズルオリフィスを定める第1のノズルを含む第1の高転写効率塗布器と、
    第2のノズルオリフィスを定める第2のノズルを含む第2の高転写効率塗布器と、
    前記第1の高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、且つ前記第1の被覆組成物を含有するように構成された第1のリザーバと、
    前記第2の高転写効率塗布器と流体連通状態にあり、且つ前記第2の被覆組成物を含有するように構成された第2のリザーバと、
    標的区域を定める基板と、
    を備え、
    前記第1の高転写効率塗布器は、前記第1のリザーバから前記第1の被覆組成物を受け取るように構成され、前記第1のノズルオリフィスを通って前記基板の標的区域に前記第1の被覆組成物を放出して第1の被覆層を形成するように構成され、
    前記第2の高転写効率塗布器は、前記第2のリザーバから前記第2の被覆組成物を受け取るように構成され、前記第2のノズルオリフィスを通って前記第1の被覆層に前記第2の被覆組成物を放出して第2の被覆層を形成するように構成される、システム。
  2. 前記第1の被覆組成物はベースコート被覆組成物を含み、前記第2の被覆組成物はクリアコート被覆組成物を含む、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記第1の被覆組成物はバインダを含み、前記第2の被覆層は、バインダと反応する架橋剤を含み、又は前記第1の被覆組成物が架橋剤を含み、前記第2の被覆組成物が架橋剤と反応するバインダを含む、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記前記第1の被覆組成物及び前記第2の被覆組成物が、
    キャリアと、
    バインダと、
    を含み、
    前記第1及び第2の被覆組成物は、独立して、約0.01~約12.6のオーネゾルゲ数(Oh)を有し、
    前記第1及び第2の被覆組成物は、独立して、約0.02~約6,200のレイノルズ数(Re)を有し、
    前記第1及び第2の被覆組成物は、独立して、0よりも大きく約1730までのデボラ数(De)を有する、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記オーネゾルゲ数(Oh)は、0.01~約12.6であり、前記レイノルズ数(Re)を考慮して以下の式V及びVI:
    Ohは10^(-0.5006*log(Re)+1.2135)以下 (V)、
    及び
    Ohは少なくとも0^(-0.5435*log(Re)-1.0324) (VI)、
    に基づいて定められ、前記レイノルズ数(Re)は0.02~6,200である、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記被覆組成物は、約0.05~約1.8のオーネゾルゲ数(Oh)を有し、前記被覆組成物は、約0.3~約660のレイノルズ数(Re)を有し、及び前記被覆組成物は、0よりも大きく約46までのデボラ数(De)を有する、請求項4に記載のシステム。
  7. 前記オーネゾルゲ数(Oh)は、0.05~1.8であり、前記レイノルズ数(Re)を考慮して前記以下の式VII及びVIII:
    Ohは10^(-0.5067*log(Re)+0.706)以下 (VII)、
    及び
    Ohは少なくとも10^(-0.5724*log(Re)-0.4876) (VIII)、
    に基づいて定められ、前記レイノルズ数(Re)は0.3~660である、請求項6に記載のシステム。
  8. 前記被覆組成物は、独立して、ASTM D2369に従って前記被覆組成物の総重量に基づいて15~約70重量%の固形分を有する、請求項1に記載のシステム。
  9. 前記被覆組成物は、実質的に染料を含まない、請求項1に記載のシステム。
  10. 前記被覆組成物は、独立して、約0.002Pa*s~約0.2Pa*sの粘度を有し、約838kg/m3~約1557kg/m3の密度を有し、約0.015N/m~約0.05N/mの表面張力を有し、及び約0.0005s~約0.02sの緩和時間を有する、請求項1に記載のシステム。
  11. 前記高転写効率塗布器から放出された前記第1の被覆組成物の液滴の少なくとも80%は、前記基板と接触する、請求項1に記載のシステム。
  12. 前記高転写効率塗布器から放出された前記第1の被覆組成物の液滴の少なくとも80%は、前記液滴が20%未満の粒度分布を有するように単分散される、請求項1に記載のシステム。
  13. 前記高転写効率塗布器から前記基板に放出された前記第1の被覆組成物の液滴の少なくとも80%は、前記基板と接触後に単一液滴としてとどまる、請求項1に記載のシステム。
  14. 前記高転写効率塗布器から前記基板に放出された前記第1の被覆組成物の液滴の少なくとも80%は、前記高転写効率塗布器のノズルオリフィスから放出後に単一液滴としてとどまる、請求項1に記載のシステム。
  15. 前記第2の被覆層は、巨視的分析による実質的に均一層である、請求項1に記載のシステム。
  16. 前記基板は、金属含有材料、プラスチック含有材料、又はこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のシステム。
  17. 前記基板は実質的に無孔質である、請求項1に記載のシステム。
  18. 前記第1の高転写効率塗布器が、前記第2の高転写効率塗布器に結合される、請求項1に記載のシステム。
  19. 前記第1の高転写効率塗布器及び前記第2の高転写効率塗布器が協働して、単体構成要素である高転写効率塗布器組立体を形成する、請求項19に記載のシステム。
  20. 第1の高転写効率塗布器及び第2の高転写効率塗布器を利用して第1の被覆組成物及び第2の被覆組成物を塗布する方法であって、
    前記第1の高転写効率塗布器が、第1のノズルオリフィスを定める第1のノズルを含み、前記第2の高転写効率塗布器が、第2のノズルオリフィスを定める第2のノズルを含み、
    前記方法が、
    標的区域を定める基板を提供するステップと、
    前記第1のノズルオリフィスを通って前記基板の標的区域に前記第1の被覆組成物を塗布して第1の被覆層を形成するステップと、
    前記第2のノズルオリフィスを通って前記基板の標的区域に前記第2の被覆組成物を塗布して第2の被覆層を形成するするステップと、
    を含む、方法。
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