TW200417416A - Powder coating apparatus and process - Google Patents
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Description
200417416 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本备明係關於一種使粉末塗料組合物塗覆到基材之裝置 及方法。 【先前技術】 粉末塗料為通常由靜電塗覆方法塗覆的固體組合物，其 中使粉末塗料顆粒靜電充電，並使其附著到通常為金屬且 屯接地之基材。粉末塗料顆粒充電通常由顆粒與離子化空 氣（暈充笔）之相互作用或利用噴搶摩擦（摩擦電、摩擦靜 私或摩擦充電）取得。經充電的顆粒在空氣中輸向基材， 且其取終沈積格外受喷槍和基材間產生的電場線影響。 電軍充電方法的缺點為，塗覆具有複雜形狀之基材困 難，尤其疋具有低凹部分之基材（自電場線之限制通道進入 基材中的低凹位置）（法拉第（Faraday)籠效應）。法拉第籠效 應在摩擦靜電充電方法之例中不太明顯，但此方法有其他 缺陷。 作為靜電喷霧方法之替代，粉末塗料組合物可由其中將 基材預熱（一般到2〇〇。(： -400t )並浸入粉末塗覆組合物之流 化床之方法予以施加。與經預熱基材接觸的粉末顆粒熔融 並附著到基材之表面。在熱固性粉末塗料組合物之例中， 可使初始經塗覆的基材經過進一步加熱，以完成所施加塗 層之一化在熱塑粉末塗料組合物之例中，可能不需要此 種後加熱。 流化床方法消除法拉第籠效應，由此能夠塗覆基材工件
O:\90\90192.DOC -6 - /416 =凹部分’此方法在其他方面亦具吸引力，但已知其 、:μ所施加的塗層實質上厚於由靜電塗覆方法獲得者。 卷末塗料組合物的另一插、II 4¾ rfc ^ 種k擇性應用技術為所謂的靜電 々丨L化床方法，其中空翕由^ ’、布置於化室或更通常佈置在低 ;夕孔空氣分佈薄膜下的充惫 帝帝 乳至中的充％電極予以離子 1二子化空氣使粉末顆粒充電’這由於帶相同電荷顆粒 矣包排斥作用獲得總體向上運動 '结果為在高於流化床 之表面上形成帶電的粉末㈣團。通常使基材接地並引入 粉末顆粒團，且一此私士 Μ，， 二粕末顆粒由靜電吸引沈積於基材表面 上。在靜電流化床方法中不需要預熱基材。 由於在物件自經填電床之表面移開時粉末顆粒之沈積速 率降m電流化床方法尤其適用於塗覆小顆粒。同樣如 在傳統流化床方法之情況，粉末局限於封閉物，且不需提 用於回收及再摻合未沈積於基材上的過度喷塗物之設 備。但’如在電暈充電靜電方法之例，在充電電極和基材 之間有強烈電i# ’因此’法拉第籠效應作用到一定程度， 並導致粉末顆粒不良沈積進人基材上的低凹位置。 【發明内容】 本發明提供—種實施在基材上形成塗層之方法之裝置， 其包括： 做化至，该流化室用於建立粉末塗料組合物之流化床， 由此實現粉末塗料組合物之摩擦靜電充電； 使基材整體或部分浸人流化床之構件，粉末塗料組合物 之摩㈣電充電顆粒藉此附著到基材，該基材係電隔離或
O:\90\90192.DOC 200417416 接地； 對其知加電yl之導電電極，該電極經佈置，以影響經充 私顆粒附著到基材之區域所達到之程度； 對電極施加電壓之構件； 自k化床抽出基材之構件；及 使附著顆粒在至少部分基材上形成連續塗層之構件， 该裝置經佈置，以在流化床中於無離子化作用或電暈效 應下操作。 電極在基材之區域上發揮其作用，並根據電極對該區域 之接近性及對電極施加的電壓影響該區域之塗層。 該裝置的—個佈置包括，對其施加與第-標i電麼相反 極性之電壓之第二電極，第—標識電極和第二電極位於其 材之相反側，且第二電極經佈置，以影響經充電顆粒附二 到基材之區域所達到之程度；及對第二電㈣加相反 之電壓之構件。 該裝置的另一佈置包括，至少—個與第一標識電極相鄰 的額外電極’該-或多個額外電極經佈置，以影響經充带 顆粒附著到基材之一個相應區域 屯 次或^基材的多個相應區域 所達之程度；及對—或多個額外電極施加與第—標識電厂歇 相同極性之電壓之構件。 土 該裝置的其他佈置包括複數個額外電極，其中該額夕卜 極包圍s基材。 、免 在一佈置中，第一標識電極為棒形式。 在另一佈置中，第一標識電極為板形式。 O:\90\90192.DOC -8 - /416 在包括至少_ _姑& 佳為板形式，且复侦夕之佈置中，該一個額外電極較 # 一 其他多個額外電極為板形式。 ”：電極和任何其他電極應使得在操作中，在所加 μ在裝置中建立離子化或電暈條件。 因此’例如，第一 用於產生離子化或Π電極和任何其他電極只包括不適 3电軍條件的相對較平滑表面，且由電極 形狀造成的邊綾 、’ 於避免離子化或電暈條件而圓滑。 為避免離子化或雷暑彳欠 蓋邊緣和角/ 可選擇性或額外由、絕緣材料遮 =多個電極和基材間之間距以及對一或多個電極施加 塗應使在操作中離子化或電暈條件不在裝置中建立。 或多個電極和基材間之間距可為10釐米，對一 :::固電極施加的電壓可為5千伏，這產生0·5千伏/髮米之 = 該梯度充分低於離子化或電晕條件所需的電勢 當然， 因此對一 梯度。 可對基材和一或多個電極間的其他分隔或由調節 或多個電極施加的電壓取得〇·5千伏/釐米之電勢 【亦可使用大於0.5千伏/釐米但仍低於建立離子化或電暈 牛之梯度之電勢梯度，基材和—或多個電極間的間隔及 對或多個電極施加的電壓應適當選擇。 、例如，在操作巾，-或多個電極和基材間之電勢梯度可 為〇·ι千伏/釐米和5千伏/釐米間之數量級。 又 例如，可用ο·ι千伏/釐米和0·5千伏/釐米間之數量級之電
O:\90\90192.DOC -9- 200417416 勢梯度操作該裝置。 梯度操作該裝置 戍者，可用0.2千伏/釐米和1千伏/繁 σ 丁机/屋木間之數量級之電勢 «本發明，在—特定佈置中，第—標識電極和複數個 頭外電極以至少部分包圍基材的„般”形式佈置。此殼可連 績或間斷。 在另佈置中，第一標識電極形成用於基材之 在—包含殼之佈置中，該殼由片材組成或包括二材。 在另一包含殼之佈置中，至少 τ主夕邛刀喊由一列棒組成。 办又可為形成用於大多數或所有基材 丞材的緊抢適合封閉物的 =片形式，同時滿足以上對—或多個電極和基材間的間 隔所示之需要。 Μ為形成Μ大多數或所有基材的緊密適合封 閉物之複數個單獨片形式，且片之邊界可相互重疊]曰不 =需重疊’同時滿足以上對一或多個電極和基材間的間 隔所示之需要。 2另一選擇’殼可由形成用於大多數或所有基材的緊 W適1閉物之複數個棒形成’且棒可相互重叠，但不是 必而重豐。可有由相互正交的兩組棒形成的陣列。 封殼ί佈置中’殼之形狀可為管狀，在-端包括端 ’才兀牛之官狀或在兩端包括端封閉元件之管狀。 面或=鬥殼t形狀可為圓筒形，例如，具有圓形橫向橫截 橢圓形杈向橫截面或長方形橫向橫截面。 在殼之特定佈置中，殼具有複數個電隔離部分，且該裝
O:\90\90192.DOC -10- 200417416 置包括對殼之分離部分施加相應電壓之構件。 在一裝置形式中，流化床包括至少部分為導電性之流化 至’且裝置包括對流化室之導電部分施加電壓之構件。 本务明亦提供一種在基材上形成塗層之方法，其包括以 下步驟， 建立粉末塗料組合物之流化床，由此實現粉末塗料組合 物之摩擦靜電充電， /吏基材整體或部&浸人流化床，m料組合物之摩擦 靜電充電顆粒藉此附著到基材，該基材係電隔離或接地， 在流化床中提供導電電極， 對該導電電極施加電壓， 口亥私極係相對於基材佈置，在此，由電極影響經充電顆 粒附著到基材之區域之程度， 自流化床取出基材，及 使附著顆粒在至少部分基材上形成連續塗層， 該方法在無離子化或電暈效應下於流化床中進行。 塗層 在此方法中，電極在基材之區域上發揮其作/並根據 電極對該區域之接近性及對電極施加的電壓影響該區域之 該方法的-種形式包括，在相對於第—標識電極的基材 之相反側上提供第二電極，第二電極經佈置，以影塑經充 電顆粒附著到基材之區域所達到之程产 / 9二 又’且對第二電極施 加與第一標識電壓相反極性之電慶。 個與第一標識 該方法的一種替代形式包括，提供至少一 O:\9O\90192.DOC -11 - 200417416 = 或多個額外—^ 相應區=::r之一個相應區域或該基材的多個 -標識電_同極二:對一或多個額外電極施加與第 化二：發明之方法中’粉末塗料組合物之顆粒在它們於流 木^環中相互相對摩擦時由顆粒之摩擦充電（摩擦 電、摩擦靜電或，，摩擦”充電）附著到基材。 本發明之方法在無離子化或電晕效應下於流化床中進 行。 【貫施方式】 在本發明之方法中，基材可為導電（金屬或另一種導電材 料）、非導電或不良導電性。
例如，基材可包括中間密度纖維板D 木製品。 或者，基材可包括塑膠或包含導電添加劑之塑膠。 塑膠可包括聚醯胺及高絕緣塑膠(例如，聚碳酸酯)。 可使塑膠基材原樣浸人流化床，或者，可在基材浸入流 化$之前使基材預充電，該方法可包括在基材浸人流化床 之前將塑膠加熱到低於其㈣且低於粉末塗料組合物之轉 移點之溫度。 在塑膠基材原樣浸入流化床之例中，加熱用於降低其表 面電阻之目的。 在使塑膠基材於浸入流化床前預充電之例中，加熱的主 要目的為平衡整個表面上的電荷。 O:\90\90192.DOC -12- 200417416 為使電荷在其上平衡，可使經充電塑膠基材表面濕潤作 為加熱之替代或加熱之附加。 對殼施加的電壓以及流化室之導電部分（包括時）應足以 由摩擦帶電的粉末塗料顆粒影響基材之塗覆，同時產生不 足以在流化床中產生離子化或電暈效應的最大限度電勢梯 度。在大氣麼的空氣通常在流化床中用作氣體，但可使用 其他氣體’例如，氮氣或氦氣。 與其中在充電電極和基材之間產生實質電場的靜電流化 床方法比較，本發明之方法對相對較高導電性的金屬及复 它基材之低凹部分取得極佳塗覆。不考慮高導電基材之形 狀’本方法在取得塗層均句性方面顯著優於靜電流化床方 進-步與其中在充電電極和基材之間產生實質電場的靜 電流化床方法比較，本發明之方法對包含纖維材料之 取得極佳塗覆，而纖維材料沒有如在實質電場中可能线 的那樣直立之趨向。 與傳統流化床塗覆方法比較，由於加熱到2〇〇至·。c之 溫度不理想，本發明之方法給予塗覆包含MDF、膠 塑膠之材料之可能性。同樣， 诂丨姓^ 田y、顆粒間充電在顆粒大小
…Μ得更有效，該方法以受控方式在MDF 塑膠上取得薄塗層。 胗口板和 與效率隨顆粒大小減小而下降時使 覆方法對比’本方法在顆粒大小減小 2末塗 除MDF外，木、太制D 了仍保持效率改良。 木木“、塑膠、包含導電添加劑之塑膠、
O:\9O\90192.DOC -13- 200417416 聚酿胺及高絕緣塑膠（例如，聚碳酸酉旨）亦提供適合基材。 可將具有H)3歐姆/平方（假定）和1〇11歐姆/平方（假定）間之 表面電阻之基材認作為不良導電性，而將具有高於⑺"歐姆 /平方（假定）之表面電阻之基材認作為非導電性。 、依賴其水分含量，MDF塊可具有1〇3歐姆/平方和1〇"歐姆 /平方間數量級之表面電阻，1〇3歐姆/平方數量級之表面電 !對應於比1011歐姆/平方數量級之表面電阻更高的水分含 1 〇 可3以預料，依賴木之種類及其水分含量，木及木製品具 歐姆/平方和1Gl1歐姆/平方間數量級之表面電阻。 2㈣㈣（包括時）添加劑’包含導電添加劑的塑勝及無 導电。力d的各種塑谬可具有1〇3和i〇u歐姆/平方間數量 級之表面電阻，對應不良導電性。 可以預料，包含（例如）聚酿胺及聚碳酸酯之高絕緣塑膠可 具有高於，歐姆/平方數量級之表面電阻，對應於非導電 性。 此外，可將不良導電基材分成1〇3和ι〇5歐姆/平方間數量 級之較低範圍表面電阻及開始略高於1〇5並延伸到10"歐姆 /平方之較高圍表面電阻。可將具有高於1〇"歐姆/平方之 表面電阻之材料認作為，，絕緣，，。 田然，本發明中揭示的基材不限於聚合物。 基材之表面電阻可為至少1〇3歐姆/平方之數量級，例如： • 1〇3和105歐姆/平方間之數量級 * 至少1〇5歐姆/平方之數量級
O:\90\90192.DOC -14- 200417416 1 〇和1011歐姆/平方間之數量級 絕緣基材之表面電阻可為至少10"歐姆/平方之數量級。 以上所給的表面電阻值由ASTMS標準D257_93用施加2千 伏電壓測定。 、、” g之句勻l'生可由搖或振動基材以除去鬆散顆粒予以改 附者顆粒轉化成連續塗層（在適當時，包括熟化所塗覆的 組合物）可由加熱處理及/或輻射能（尤其為紅夕卜、紫外或電 子束輻射)實現。與傳統流化床塗覆技術比較，基材預熱不 為本發明方法中的必需步驟，且較佳在浸人流化床之前不 預熱基材。 •'由於對设和流化室(在部分流化室為導電性時)施加的電 塵不足以在流化床中產生離子化作用或電暈效應，所以不 :能在基材為電隔料引出m因此在基材為電隔離 可月匕引出兒力。當基材電接地時，可預料引出的電流 小於1毫安培。 田基材包括在咼溫顯示表面導電性之塑膠時，有這樣一 些優點，在基材浸人流化床之前將塑膠加熱到低於其炫點 且低於粉末塗料組合物之玻璃轉移溫度之温度。 田基材包括甚至在咼溫不顯示實質表面導電性之塑膠 時’有這樣-些優點，在基材浸人流化床之前使基材預充 電。 另外一些優點為，在浸入點使經預充電基材上之電荷平 衡且然後在流化床中浸沒該基材。
O:\90\90192.DOC -15- 200417416 :荷可藉由將基材加熱到低於其熔點之溫度或對 八表面水分或二者予以平衡。 ，本發明之方法中，當一部分流化室為導電性時，對崎 、化室施加的電壓較佳為直流電壓（正或朴但可由 正性時或在為負性時間歇施加電壓而使用交流㈣。所施 尤，根據基材之尺寸和複雜性及(在一部分流: 至”·、w性時）流化室以及所需薄膜厚度在寬限度内變化 所施加的電壓一般在10伏至100千伏之範圍内，更通常在 100伏至6〇千伏之範圍内，較佳自⑽伏至辦伏，更 自100伏至U)千伏，且可為正或負電壓。電壓㈣包括= 至100伏、HH)伏至5千伏、5千伏至6〇千伏、15千伏至35千 伏及5千伏至30千伏；3〇千伏至6〇千伏亦可令人 可連續或間歇施加直流電壓’且所施加電壓的極性可在 =期間變化。利用間歇施加„，可在基材浸入流化床 前實現充電’且直到已自床移除基材後才斷開。或者，可 僅在基材已於流化床中浸沒後施加電壓。可視需要在基材 自流化床抽出之前將充電斷開。所施加電壓的大小可在塗 覆期間變化。 i 當然，流化室可為非導電性。 為排除離子化及電暈條件，在流化床中存在的最大電勢 梯度應低於空氣或其他流化氣體之離子化電勢。決定最大 電勢梯度的因素包括所施加的電壓以及殼和基材及該裝置 其他元件間之間距。 對於在大氣壓的空氣，離子化電勢梯度為3〇千伏/釐米， O:\90\90192.DOC -16- 417416 、 在大氣壓用空氣作為流化氣體的最大電勢梯度應低 於30千伏/釐米。類似最大電勢梯度亦應適合用氮氣或氦氣 作為流化氣體。 、以此等考慮為基礎，在流化床中存在的最大電勢梯度可 為29千伏/屋米、27·5、25、2〇、15、、$或千伏/釐米。 最J電勢梯度一般為至少〇 〇1千伏/楚米或至少〇 〇5千伏 /蓋米。 在塗覆衣％期間，基材較佳完全浸入流化床内。 如上所述，在根據本發明之方法中，粉末顆粒之充電藉 在流化床中於顆粒間之摩擦作用實現。在流化床中顆粒間 之摩擦作用產生顆粒之兩極充電，即，一部分顆粒將獲得 負電荷，-部分將獲得正電荷。在流化床中存在帶正電荷 =電荷之顆粒可能似乎為—缺點，尤其在由直流電塵充 电枯，但本發明之方法能夠適應顆粒之兩極充電。 在其中由所給極性之直流電壓充電之例中，靜電力趨向 於使主要一個極性之粉末塗料顆粒吸引到基材上。可預期 以不同速率除去帶正電荷和帶負電荷的顆粒，以逐漸減少 粉末體中特定極性顆粒之比例，但已發現，在實施中，在 保持耗散進展及電荷平衡時，其餘粉末顆粒調節其相對極 性。 、° 在充電條件用流化室浸沒基材之較佳時間將依基材之大 小和幾何複雜性、所需薄膜厚度及所施加電壓的數量級而 定，一般在10毫秒至10、20或30分鐘之範圍内，通常毫 秒至5分鐘，更尤其自1秒至3分鐘。 O:\90\90192.DOC -17- 200417416 ° 木中》又’又期間’基材較佳以規則或間歇方式移 例士 移動可為線性、旋轉及/或擺動。如上所示，為 除去僅鬆散附著到基材的顆粒，可額外搖動基材，或使其 、、、二過振動。作為單浸沒之替代，可重複浸沒及取出基材， 直到已取得所需總浸沒時間。 l化氣體（般為空氣）之壓力將依賴欲經流化的粉末之 體積、粉末流動性、流化床之尺寸及跨流化室之多孔薄膜 之壓力差。 伞刀末塗料組合物之顆粒大小分佈可在〇至1 %微米之範圍 内，一般至鬲120微米，平均顆粒大小在15至75微米之範圍 内，較佳至少20至25微米，最佳不超過5〇微米，更尤其2〇 至45微米。 車乂細大小分佈可能較佳，尤其在需要相對較薄塗覆的薄 膜時，例如，其中滿足一或多個以下標準之組合物： a) 95-100體積％<50微米 b) 9(M〇〇體積％<4〇微米 c) 45-100體積％ <20微米 d) 5-100體積％<1〇微米，較佳1〇_7〇體積％<1〇微米 e) l-80體積％<5微米，較佳3-40體積％<5微米 f) d(v)5〇在1.3-32微米之範圍内，較佳8_24微米 D(v)5G為組合物之平均顆粒大小。體積百分數d(v)x更通常 為低於所述顆粒大小d的顆粒之總體積之百分比。此數據可 用麥爾文儀器公司（Malvern instrument)製造的Mastersizer X雷射光散射裝置獲得。如需要，與所沈積材料之顆粒大小 O:\90\90192.DOC -18- 200417416 分佈有關之數據（在烘焙/熟化之前）可由自基材刮去附著沈 積物並送入;Mastersizer獲得。 經塗覆的塗層之厚度可在5至500微米或5至2〇〇微米或$ 至150微米之範圍内，更尤其自1〇至15〇微米，例如，川至 =0微米、20至50微米、25至45微米、5〇至6〇微米、6〇至肋 微米或8G至刚微米或犯丨观米。影響塗層厚度的主要 因素為所施加的電壓，但在充電條件料化室浸沒的時間 及流化空氣壓力亦影響結果。 ▲此方法有效用於粉末式塗覆任何形狀的導電基材。 較佳接地，雖然可電隔離，即，沒有電連接^ #币 土 ，又3电逑接（基材電”飄浮”， 即，其電勢不確定）。 在需要以所建立的^夠薄膜塗覆如汽車體之物件 外塗層之前對任何金屬缺陷提供^夠適當覆蓋處了 =月之方法在汽車和其他領域提供特殊益處。根據 :二為二塗層提供適當製備，需要對此等物件提供兩 二 普通實行塗覆第-電漆塗層，以在整個金 屬=得=壁薄膜，隨後塗覆第二底漆表面塗料(底漆 Μ保證適當覆蓋任何可見缺陷。與之對 牙盅，I月由本♦明方法施加的單塗層提供取得充分伴咳 :審美覆蓋之可能性，甚至複雜幾何形狀之心：Γ :塗覆方法亦適應視需要在單-操作產生相對高薄膜厚 之方法，其中由本 料組合物得到的第 因此，本發明提供一種塗覆汽車3 文所界定的本發明之方法塗覆自粉身
O:\90\90192.DOC -19- 200417416 一塗層，隨後在該粉末塗層上塗覆外塗層。 亦應注意到，本發明之方法可用於航空航天工業，在此， 其特佳能夠用環境順應方式對寬範圍幾何結構之基材（尤 其為紹或铭合金基材）以最小薄膜重量施加均勻塗層。 本發明之方法能夠處理包括焊接和凸出的物件，如散熱 器、線籃及冷凍箱架，在焊接和凸出上以及物件的其餘部 分上提供均勻塗層，而不過度覆蓋凸出部分。 本發明尤其適用于粉末式塗覆線或片金屬，因為不需要 對基材之電連接及所取得的粉末式塗覆之速度。 基材可包括中間密度纖維板（MDF)或塑膠物件或另一種 非導電或不良導電材料之塊體，或可原則上為任何所需形 狀和大小。 除MDF外，木、木製品、塑膠、包含導電添加劑之塑膠、 聚醯胺及高絕緣塑膠及聚碳酸酯亦提供適合基材。 在塗覆組合物之前，基材最佳經化學或機械淨化。 本方法亦有效用於粉末式塗覆高導電、不良導電和高度 非導電性之基材。可在電隔離和接地時塗覆高導電和不良 導電基材’而高度非導電性基材时由其非導電性隔離。 通常’本發明之塗覆方法之特徵為一或多個以下特徵·· (0塗覆製程為三維，且能夠穿透低凹處。 (11)基材和流化室間施加的電壓和間隔經選擇，以使最 大電勢梯度低於空氣或其他流化氣體之離子化電 勢梯度。因此，實質上沒有離子化或電暈效應。屯 ㈣粉末塗料之厚度隨施加的電壓增加而增加。厚产辦
O:\90\90192.DOC -20- 200417416 加可在無品質損失下達到高到某一點，但最終可見 到平滑度漸進損失。 (IV)塗層可在室溫取得。 ⑺不考慮是否塗料處於低凹處、在凸出處或基材之平 坦表面，可在基材上取得均勻塗層。 (V1)可獲得平滑的塗覆邊緣。 (vn)就平滑度及缺乏凹痕或隆起而言，可取得極佳品質 的粉末塗層。 、 (vm)與其中對基材施加電磨的流化床摩擦電方法比 較’可取得更廣泛和—致的覆蓋，且可更快速取得 優良覆蓋。 (ix) (X) (xi) 助叹正常料條件取得—録面水分，輯包括 名義量表面水分之MDF取得非t令人滿意的塗層。 MDF之纖維端沒有直立的趨向。 在基材一側上的 複製之趨向。 圖案沒有在基材相反側於粉末中 本方法有效用於粉末式塗覆包含導f 材，特別用於塗覆具有”，、…… y之塑膠基 ^ ^ 电'小σ片之名醯胺。塑膠基材軔 :接地，且除沒有纖維及不需要水分外，亦適用於以上: 察（包括對MDF之觀察）。 、 减 本方法亦有效用於粉末式塗覆 基材。為使其導電，加劑之塑瑕 & ， 可將基材加熱。在加熱期間，、、w声岛 持低於基材之、J：容點β也士 /皿又钥 狀W及粉末塗料之麵轉移溫度 接地，雖然可雷ρ 土材車父ij 4離，即，沒有電連接（基材電”飄浮"，即
O:\90\90192.DOC -21 - 200417416 其電勢不確定）。 匕根據本發明之粉末塗料組合物可包括含m重成膜樹 脂之單—成膜粉末組分，或可包括二或更多此等組分之混 合物。 成膜树知（水合物）作為具有使顏料濕潤且在顏料顆粒之 間提供内聚強度並使基材濕潤或結合到基材之能力之黏著 劑’且在塗覆到基材後於熟化/烘烤製程情融及流動，以 形成均勻薄膜。 本發明組合物之該或各粉末塗料組分一般為熱固系統， 隹j原則上可用熱塑系統代替（例如，以聚醯胺為基礎）。 當使用熱固樹脂時，固態聚合物黏著劑系統一般包括用 於熱固樹脂之固態熟化劑；或者，可使用兩種共反應性成 膜熱固樹脂。 根據本發明之熱固粉末塗料組合物之該或各組分之製造 中所用的成膜聚合物可為一或多種選自羧基官能聚酯樹 月曰、羥基g能聚酯樹脂、環氧樹脂及官能丙烯酸系樹脂之 聚合物。 例如，組合物之粉末塗料組分可以固態聚合物黏著劑系 統為基礎，該系統包括與聚環氧化物熟化劑使用的羧基官 能聚酯成膜樹脂。此等羧基官能聚酯系統目前為最廣泛使 用的粉末塗料。聚酯一般具有在丨丨〇〇範圍之酸值、 1，500_10,000之數量平均分子量Mn&3(rc至以它之玻璃轉 移溫度Tg(較佳至少4(rc)。例如，聚環氧化物可為如三縮 水甘油基異氰脲酸酯（TGIC)之低分子量環氧化合物、如二 O:\90\90192.DOC -22- 200417416 縮水甘油基對_縮合的雙紛八之縮水甘油基醚之化合 物或光穩定環氧樹脂。*匕等羧基官能聚酯成膜樹脂可選擇 性與雙（石-經烧基醯胺）熟化劑使用，如肆（2_經乙基）己二醒 胺。 或者’羥基官能聚酯可與經封閉的異氰酸酯官能熟化劑 :胺-甲醛縮合物使用，如三聚氰胺樹脂、脲_甲賴脂或二 醇烏拉爾甲醛樹脂(例如，自氰醯胺公司提供的材料 ’’Powderlink 1174”）或六翔帀苴一取 & & 甲基二水虱胺。對經基官能聚酯 使用的經封閉異氰酸酯熟化劑可為内封閉，如脲二酮環 型’或可為己内酿胺封閉型，例如，異佛爾酮二異氰酸醋。 作為另-可能性，環氧樹脂可與胺官能熟化劑使用，如 氰基胍。可㈣性材料代替環氧樹脂所用的胺官能熟化 劑’較佳為由表氣醇與過量雙紛A反應生成的物質（即，由 雙盼A與環氧樹脂加合製造的多盼）。官能丙稀酸系樹脂可 與適合熟化劑使用’例如m!基·或環氧基-官能樹 脂0 可使用成膜聚合物之混合物，例如，羧基官能聚酯可與 羧基官能丙烯酸系樹脂和用於熟化兩種聚合物的熟化劑 (雙羥烷基醯胺))使用。作為進—步可能性，對於混合 黏著劑系、统’ It基·、經基·或環氧基·官能丙烯酸系樹脂可 與環氧樹脂或聚醋樹脂（羧基_或經基_官能）使用。可選擇此 等樹脂組合，以-起熟化，例如，緩基_官能_酸系樹脂 與環氧樹脂共熟化，讀基.官能聚§旨與縮水甘油基官能丙 稀酸系樹脂共熟化。但，更通常調配此類混合黏著劑系統， O:\90\90192.DOC -23- 200417416 的異氰酸酯熟化羥基 °另一種較佳調配物 以用單一熟化劑熟化（例如，用經封閉 -官能丙烯酸系樹脂與羥基-官能聚酉旨 黏著劑之混合物的各黏 包括將不同熟化劑用於兩種聚合物 著劑（例如 的異氰酸酯熟化之 胺熟化的環氧樹脂與經封閉 羥基官能丙烯酸系樹脂結合使用）。 可提到的其他成膜聚合物包括官能氟聚合物、官能氣氯 聚合物及官能i丙稀酸系聚合物（各聚合物可為經基官能 或叛基官能），並可作為單—成膜聚合物或與_或多種官能 丙烯酸系、聚醋及/或環氧樹脂與宫能聚合物的適合熟化劑 結合使用。 可提到的其他熟㈣包括’縣基苯紛㈣清漆及環氧 基甲盼崎漆；用將封閉的異氰酸醋熟化劑，如用甲基 乙基網肪封閉的異佛爾酮二異氰酸醋、用丙酮㈣閉的四 亞甲基二甲苯二異氛酸，以及用甲基乙基酮肟封閉的 w(二環己基u二異氰酸醋熟化劑）；對光穩定 的環氧樹脂，#蒙桑托（Monsat。）提供的”Sant〇iink咖 12〇";及脂環族聚環氧化物’如由代悉公司（Daicei)提供 ’ΈΗΡΕ-3150，，。 卞根據本發明使用的H塗料組合物可不含添加的著色 劑’但-般包含一或多種此等著色劑(顏料或染料)。可使用 的顏料之實例為’無機顏料，如二氧化鈦、紅和黃色氧化 '釔顏料及蛱黑，及有機顏料，如酞菁、偶氮、蒽釅、 Τ狀、異二苯并1酮、三苯二°惡烧及噎口丫口定酉同（acrid〇ne)染 料甕染料顏料及酸、鹼及媒染料之色澱。可用染料代秩
O:\90\90192.DOC -24- 200417416 或與顏料使用。 本發明之組合物亦可包括一或多種增量劑或填料，增量 劑或填料可尤其用於促進不透明性，同時使成本最低化， 或更一般作為稀釋劑。 對於根據本發明之粉末塗料組合物之總顏料/填料/增量 劑含量’應提到以下範圍（不考慮後-摻合添加劑）： 〇至55重量％， 〇至50重量％， 10至50重量％， 〇至45重量％，及 25至45重量％。 總顏料/填料/增量劑含量之顏料含量一般以全部組人物 計£40重量％ (不考慮後-摻合添加劑），但亦可使用至高μ 重量％或甚至50重量％之比例。通常使用25至3〇或35%之 顏料含S ’雖然在暗色之例中，可用< 1 〇重奮％ 里里：之顏料獲得 不透明性。 本發明之組合物亦可包括一或多種性能添加劑，例如， 助流劑、增塑劑、穩定劑（例如，抗紫外卩备 ，、卜争解）或防充氣劑 (如，苯偶姻），或可使用二或更多此等添加劑。對於根 發明之粉末塗料組合物之總性能添加劑含旦， Χ 本 片 里，應提到以下 範圍（不考慮後-摻合添加劑）： 0至5重量％， 0至3重量％， O:\90\90192.DOC -25- 200417416 通常，如上所述的著色劑、顏料/增量劑及性能添加劑不 由後-摻合併入，但在擠壓或其他均化製程之前及/或期間併 入0 在粉末塗料組合物塗覆到基材後，所得附著顆粒轉化成 連續塗層（在適當時，包括熟化所塗覆的組合物）可由加熱處 理及/或輻射能（尤其為紅外、紫外或電子束輻射）實現。 粉末通常由施加熱量熟化於基材上（烘烤製程）；粉末顆粒 溶融及流動並形成薄膜。熟化時間及溫度根據所用的組合 物調配物相互依賴，可提到以下一般範圍： 口 酿H 姐 280至100* 10秒至40分 250至150 15秒至30分 220JL 160 5 分至 20分 *可對一些樹脂使用低到9(TC之溫度，尤其對某些環氧樹 脂。 粉末塗料組合物可由後_摻合結合一或多種流動性促進 添加劑，例如，W〇94/U446中所揭示者，尤其該說明書中 揭不的較佳添加劑組合，包括一般以在i ·· 99至99 ·· ^重量 比範圍之比例使用的氧化鋁及氫氧化鋁，最佳ι〇 :卯至卯： 10 ’ 較佳 20 : 80 至 80 : 20 或 30 : 70 至 70 : 30，例如，45 : 5至55 · 45。在WO 94/11446中作為後-摻合添加劑揭示的 其他無機材料組合原則上亦可用於本發明之實施，例如， 已3石夕石之組合。此外，可將氧化及碎石作為能夠單獨 用作後-摻合添加劑之材料提到。亦可利用經蠟塗覆的矽石
O:\90\90192.DOC -26- 200417416 作為後-摻合添加劑，如W〇〇〇/(H775所揭示的後-換合添加 劑，包括其與氧化紹及/或氧化結之組纟。另一種適合後換 合添加劑為疏水矽石，例如，自瓦克化學公司（版^ Chemie)得到的HDK H3〇〇4。疏水石夕石表示其表面已由引入 甲矽烷基改質之矽石，例如，結合到表面的聚二甲基矽氧 烧0 添加劑）之組合最佳以〇·25至 與粉末塗料組合物混纟的後_摻合添加劑之總含量一般 在重里％至10重置％之範圍内，較佳至少0.1重量％， 且不超過1.0重量％(以無添加劑的組合物之總重量計以 無添加劑的組合物之總重量計，氧化鋁和氫氧化鋁(及類似 〇·75重量％之量使用，較佳〇.45 至0·55重量％ 果使用太多， 轉移效率。 中 。可使用至高1重量％或2重量％之量，但如 則可能出現問題，例如，形成錐（bit)並降低 與任何添加劑有_ ”後掺合，，指在粉末塗料組合物製造 所用的擠壓或其他均化製程後已混人添加劑。 例如’由以下錢摻合方法取得添加敎後_推合 a) 在研磨前鼓轉成薄片； b) 在磨機注入； c) 在研磨後於過篩階段引入； d) 在轉鼓”或直他滴田 乂 他週用混合裝置中後·製造摻合； e) 引入流化床。 現在僅藉助於實例拍灸$ 貝1】I苓考有關附圖描述包括根 的數種電極形式之流化床摩擦電粉末塗覆裝置及利用二
O:\90\90192.DOC -27- 200417416 置之方法之實例。 參考附圖之圖1，流化床摩擦電粉末塗覆裝置包括在其基 底具有空氣入口 2之流化室1以及橫向佈置以將該室分成下 部充氣室4及上部流化隔室5的多孔空氣分佈薄膜3。粉末塗 料組合物之流化床由自較低充氣室4通過多孔薄膜3引入的 向上流動空氣流在較高流化隔室5建立。由於顆粒間的摩擦 電作用，粉末塗料組合物之顆粒變得帶有電荷。 在裝置之操作中，將自絕緣載體7(較佳為剛性載體）懸掛 的基材6浸入流化床。 該裝置包括在端點所示的與基材6相鄰之棒狀導電電極 9,且對於至少部分浸沒期間，由電壓源％可為可變電壓源） 對電極9施加直流電壓。如圖所示，基材6沒有電連接（電” 飄浮”），但可由適合電連接接地。 已毛現在為私導體的基材接地時比隔離時獲得更佳結 果’具有顯著導電性但不被認作為電導體之基材同樣如/ 粉末塗料組合物之摩擦帶電顆粒附著到基材6。這沒有離 子化或電暈效應’由電壓源8提供的電壓保持低於產生此等 效應之水平。 圖1中未顯示，在塗覆製程期間，基材6可以規則振盡方 式與電極9-道移動。或者，在浸沒期間可使基❹和電極9 間歇或連續通過床前進，或者可重複浸人及抽出，直到已 取得所得總浸沒時間。亦有保持基材6和電極9靜止以及由 振動床或用螺旋紫混合器授拌床使粉末移動之可能性。 在U斤需時間後，將基材6自流化床抽出及加熱，以溶
O:\90\90192.DOC •28- 200417416 融及熔合粉末塗料組人 D物之附著顆粒並完成塗覆。 電壓源8為主功率湄 刀羊源，而輸出電壓相對於主地電勢量。 以下實例說明本發明 七月之方法，且用圖1至3中所示的具有！ 立方米流4匕室之梦罢、社/一 — 之衣置進仃，或指定為適應粉末重量及所規 疋基材的諾森公司 • 爪 ’置（Nordson Corporation fluidisation unit) 〇 在所有實例中用以下調配物作為粉末塗料組合物。 金紅石二氧化鈦 重量份 321 填料（白雲石） 107 竣酸g能聚酉旨樹脂 374 環氧樹脂熟化劑 152 催化劑 30 蠟 3 流動改質劑 10 笨偶姻 3 此外製備及使用以下用於後-摻合之添加劑調配物： 遂1^£__劑調配物1 氧化鋁（迪古薩（Degussa)氧化鋁C)-45重量份 氫氧化铭（Martinal OL107C)-55重量份 以下為除實例9A外的全部實例中所用之粉末塗料系統之 顆粒大小分佈（PSD): d(v)99，微米 54.18 d(v)50，微米 20.77 O:\90\90192.DOC -29- 200417416 16.83 4.96 %<10微米 %<5微米 實例ΙΑ 一般操作條件如下： 350千克 3 0分鐘，在3巴 1巴 床中裝入的粉末之重量 使床平衡的自由流化時間 流化壓力 經沈積材料之標準烘焙及熟化 30分鐘，在120°C 在開始塗復如’使具有〇. 6 %添加劑調配物1之粉末在1巴 流化30分鐘，隨後將塗層在i2(rc加熱3〇分鐘。塗覆結果由 測量所沈積塗層之寬度監測。 使用圖1所不裝置，其電極為1釐米直徑和55釐米長的圓 柱形棒。基材為8〇釐米χ6〇釐米以毫米尺寸的鋁板，即，鋁 板大於棒電極。棒電極粗略位於鋁板中央。 33 結果闡明於中
所施加的電 壓(千伏） 浸入時 距基材之 距離(釐米) 20 12 12 — 實例1B
基材為65釐米χ38釐米χ2釐米尺寸的膠合板片。棒電極粗 略位於膠合板片中央。條件如以上實例丨Α，且結果闡明於 下表中： O:\90\90192.DOC -30- 200417416 距離 所施加的電 壓(千伏） 6 浸入 上分） 5 ^ -----二丨丨日復一愉带 /♦UA和實例1B中所用圓柱形棒的直徑㈣旬大得不 能在粉末塗料組合物上產生離子化或電暈條件，且邊緣用 絕緣帶掩蔽，以保證沒有離子化或電暈條件。 實例1A和16中所用的最大電勢梯度為0.5千伏/釐米（以 12釐米間隔施加6千伏)，這充分低於空氣的3〇千伏/釐米之 離子化電勢梯度，亦充分低於電極仙離子化或另外使粉 末塗料組合物充電所處的電勢梯度。
實例2A 參考附圖之圖2，該裝置包括在端點所示與基材6相鄰之 板狀導電電極29,且對於至少部分浸沒期間，由電壓源8(可 為可變電壓源）對電極29施加直流電壓。如圖所示，基材6 沒有電連接（電”飄浮”），但可由適合電連接接地。 使用圖2中所示裝置，其電極為3〇釐米χ2〇釐米χ2毫米尺 寸的铭板。基材為以上實例1Α中所用的鋁板，其尺寸為8〇 釐米Χ60釐米χ2毫米，即，大於板電極。板電極粗略位於鋁 板中央。板電極表面光滑，且板電極之邊緣用絕緣帶掩蔽， 以保證沒有離子化或電暈條件。 一般條件如以上實例1Α，結果闡明於下表中·· 距基材之 距離(釐米） 所施加的電 壓(千伏） 浸入時 間(分） 12 2 10 在33董米寬板的中間塗覆^一條帶 12 4 10 在47釐米寬板的中間塗覆一條帶 20 6 5 在52董米寬板的中間塗覆一條帶 O:\90\90192.DOC -31 - 200417416
實例2B 基材為以上實例1B中所用的65釐米χ38釐米以釐米尺寸 之膠合板片。板電極粗略位於膠合板片中央。條件如以上
實例2Α和2Β中所用的最大電勢梯度為〇 5千伏/釐米（以 12釐米間隔施加6千伏），這充分低於空氣的30千伏/釐米之 離子化電勢梯度，亦充分低於電極作用離子化或另外使粉 末塗料組合物充電所處的電勢梯度。 實例3Α 在此實例中，兩塊板電極以其間10釐米間隙並列佈置。 由單獨高電壓直流電賴板電極施加電Μ。雙電極裝置位 於銘板基材巾央，並將該組合裝配件浸人流化床。板電極 表面光滑’且板電極之邊緣用絕緣帶掩蔽，以保證沒有離 子化或電暈條件。 操作條件如以上實例1Α。 結果顯示’可根據提供多少電極自單獨基材板之中央建
見6 6屋米的纟至塗覆帶可在可比齡你 炎π你』比軏條件下有利與實例2A的
寬47釐米的經塗覆帶相比。 實例3B O:\90\90192.DOC -32- 200417416 基材為以上果例1B中所用的65釐米χ38釐米“釐米膠合 板片。板電極如實例3八相對於膠合板片佈置。條件如以上 寬59釐米的經塗覆帶可在可比較條件下有利與實例⑸的 見50屋米的’經塗覆帶相比。女口以上關於實例3 a中所示，結 果顯示，可根據提供多少電極自基材板中央建立經塗覆Z 域。 利用兩塊板電極的以上實例3八和3β顯示，此塗覆比用單 板電極更有效實現較寬帶塗層。 貝例3A和3B中所用的最大電勢梯度為〇.5千伏/董米（以 12釐米間隔施加6千伏)，這充分低於空氣的30千伏/釐米之 離子化電勢梯度，亦充分低於電極作肖 末塗料組合物充電所處的電勢梯度。 戈另外使如 實例4 在貝例4中，在膠合板基材的相同側使用及佈置具有不同 ^性=板電極。對—個電極施加+6千伏之電壓，而對其他 電=施加·6千伏之電壓。電極在膠合板中間區域距膠合板 12厘米’亚使板和電極浸入流化床。浸時間為10分鐘，板 用兩條帶塗覆，一條32釐米寬，另—條21釐米寬，未塗覆 ，在=間為7釐米寬。板電極表面光滑，且板電極之邊緣用 、巴緣f掩蔽，以保證沒有離子化或電暈條件。 實例說明，使用所減的兩個電極允許部分基材選擇性
O:\90\90192.DOC -33- 200417416 不塗覆。 實例中所用的最大電勢梯度為0.5千伏/釐米（以12釐米間 隔施加6千伏）’這充分低於空氣的3〇千伏/釐米之離子化電 勢梯度，亦充分低於電極作用離子化或另外使粉末塗料組 合物充電所處的電勢梯度。
實例5A 在此實例中使用附圖圖3中所示的佈置，利板電極39 和49大於基材6，且板電極49由第二高電壓源22給予電壓。 板電極表面光滑，且板電極之邊緣用絕緣帶掩蔽，以保證 沒有離子化或電暈條件。 對於4 κ例，將350千克以上所給的粉末調配物在丨立方 米流化床於1巴壓力流化，並使12米汕,8米\2毫米的兩塊板 電極浸沒於流化粉末中。3〇釐米χ3〇釐米以毫米的鋁板基材 位於板電極之間，距各板電極25釐米並接地。使基材在以 下所述的電極電壓存在下浸5分鐘，然後將經塗覆基材在 200 C加熱15分鐘。覆蓋及薄膜厚度跨基材兩側的整個面測 量。
O:\90\90192.DOC -34- 200417416 實例5 A的結果顯示，當電極電壓相同時，沈積在板基材 之兩側上相同，但，如果電壓不同，則塗層在面對較高電 壓笔極之板基材側上優先。在基材兩面上的塗覆速率差藉 由電極間的電壓差增加而增加。 實例5A中所用的最大電勢梯度為〇16千伏/釐米（以乃釐 米間隔施加4千伏），這充分低於空氣的3〇千伏/釐米之離子 化電勢梯度，亦充分低於電極作用離子化或另外使粉末塗 料組合物充電所處的電勢梯度。
實例5B 實例5B用如圖3中所示佈置的裝置進行，該裝置利用由諾 森公司（Nordson Corporation )提供的流化單位，流化單位具 有25釐米高度和15釐米直徑的一般圓筒形室。基材為⑺釐 者，所用粉末之量為500克。浸時間為2分鐘。結果闡明於 下表中： '
+ θ例所用的裝置與以上實例5A中所用者相同，但未 包桎1距板基材之距離改變，而板電極2距基材之距離保本 不變。鋁板用作基材。結果闡明於下表中·· 米方和2釐米厚^MDF板片。由於流化室小於實例从中所用
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實例6B 明於下表巾
i和=實例6B之結 本貫例中所用的裝置與以上實例6A中所用相同，但板電 極1距板基材之距離改變，而板電極2距基材之距離保持固 定’但就電極2而言比在實例6A中具有更大間距。紹板用作 Λ Λ L TO „ Q r 面對带極在基材兩側的塗覆速率受到影響。在 子电極1的基材側上之塗覆速 復迓羊未炚電極1距基材的距離 曰力而逐漸下降，且可有最佳 率因，，門p5斜，，叮L ^ w對在兩側的塗覆速 a网ί可比較，且相對於其他丨… 果額外顯示，可在所·阳’相對較高。結 」在所而鋁板基材相反側取得 及因此不同塗層厚度。 土覆速率 實例6入和仙中所用的最大 (以17整芈Α 又馬o.u千伏/釐米 屋水間隔把加3千伏），這充分低於空氣 之離子化電勢梯声，介古\ ^ 千伏/釐米 电努梯度，亦充分低於電極作 粉末塗料組合物充電所處的電勢梯度。 或另外使
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實例7A %本實例中使用實例5A所用之裝置，對兩個電極施加的電 壓為相反極性而且改變，而電極和基材間之距離相同(Μ釐 只）而且不紜。一般操作條件如實例5 A，且鋁板用作基材。
“ π果顯不，對於鋁板基材，在基材兩側的塗覆速率在對 電極施加減極性時比對電極施加相雜性日㈣著較小。 此、、、。果可應用於需要不同顯著較低塗覆速率之情況。 實例7Α中所用的最大電勢梯度為〇·2千伏/董米（以25髮米 1岡e力5千伏）’這充分低於空氣的千伏/釐米之離子化 電勢梯度，亦充分低於電極作用離子化或另外使粉末塗料 組合物充電所處的電勢梯度。
實例7B 實例7B用#圖3中所示佈置的裂置進行，該裝置利用由諾 森公司提供的流化單位，流化單位具有25釐来高度和㈣ 米直徑的-般圓筒形室。基材為1〇着#方和2着米厚之助F 板片。由於流化室小於實例7八中所用者，所用粉末之量為 500克。浸時間為2分鐘。結果闡明於下表中： O:\90\90192.DOC -37- 200417416
與男例7 A中獲得的結果比較，在使用鋁基材且相反電場 在基材處相互部分消除時（導致較低沈積效率），用MDF基 材取仔有意義較高塗覆速率。可認為此差異起因於比
鋁顯示更高電阻，這在MDF板的面上允許有意義不同電場。 實例8A 本實例使用用於實例1A的流化室及操作條件，但基材為 具有開口端的5董米直徑、25釐米長度之空心鋁圓筒。電極 為兩塊離開50釐米放置的12米χ0·8米板電極。 圓筒形基材在流化床中浸入兩塊板電極之間，且對各電 極施加3千伏電壓5分鐘時間。 觀察到空心圓筒基材在外側均勻塗覆，但在内側，均勻 塗層延伸到距開口端僅7釐米。其餘内表面未塗覆。 實例8Β 本實例使用實例8Α之流化室、空心圓筒基材及操作條 件，但兩塊板電極由插入空心圓筒基材中央的單電極棒代 替，且對棒電極施加3千伏電壓5分鐘。觀察到空心圓筒基 材在遍及其内部均勻且完全塗覆。 實例9Α 實例9Α用如圖3中所示佈置的裝置進行，該裝置利用由諾 林公司k供的流化單位’流化單位具有25釐米高度和丨5釐 米直徑的一般圓筒形室。基材為1〇釐米方和2釐米厚之鋁 片。 O:\90\90192.DOC -38- 200417416 粉末之量為300克。粉末之顆粒大小分佈（psd)如下： d(v)99，微米 d(v)5〇 ’ 微米 5.5 % <5微米 42 製備以下添加劑，所有量均以重量計： ίΐ 化:ig 1 5 份 氧氧化叙 45份 矽石 40份 石夕石為如上界定的疏水矽石。 將以無添加劑的組合物之總重量計2%之量之添加劑由 後-摻合加入300克粉末，並將混合物鼓轉混合3〇分鐘。使 混合物在流化室中流化。 將兩塊10釐米方電極離開6釐米放在流化床的中央，且將 10釐米方鋁基材在床中浸入兩個電極之間，對兩個電極施 加3千伏電壓2分鐘。 觀察到基材變得完全塗覆，且包括沿邊緣之覆蓋加厚， 得到’’畫框”效應。
實例9B 在實例9B中，將2毫米厚PTFE片圍繞實例9A中所用流化 至的内壁插入，這使流化室之壁電絕緣。 進行如實例9A之步驟。觀察到基材在其表面及邊緣變得 均勻塗覆（100%)，無任何加厚，即，無，，圖框，，效應。 以上員例9A和9B顯示，流化室中的導電壁對基材之塗層 有疋心a尤其在壁接近基材之邊緣時。導電壁對電場
O:\90\90192.DOC -39- 200417416 之作用在接近壁的邊緣產生不均勻覆蓋。流化室壁之絕緣 唯一性由電極使電場為更大或更小形狀，在此例中取得非 常均勻的覆蓋。 由於可月b有在需要塗層沿基材之邊緣存在一些加厚之情 況以及不需要加厚的其他情況，所以存在包含導電或絕緣 流化室之裝置之可能性。 可自以上實例中所揭示的電極構成複合電極。 一種複合電極佈置包括相互由絕緣材料分離的複數塊板 黾極’這允许對各電極施加不同電壓。根據所需結果，對 板電極施加的電壓可在很低伏特至數千伏特。絕緣材料經 佈置’以防止自板電極邊緣產生任何充電或電暈條件，板 電極邊緣可視需要用絕緣帶覆蓋，以保證在此沒有充電或 暈條件。可使複合電極的一或多個但並非所用的板電極 接地。 一種選擇性複合電極佈置為複數塊板電極，板電極邊緣 相互重疊，而板電極無實際相互接觸。可包括絕緣材料， 以掩蔽板電極之邊緣，從而保證沒有充電或電暈條件，且 預防電接觸’即使在板電極之間具有機械接觸。根據所需 結果，可對板電極施加在數伏至數千伏範圍之電壓。可使 複合電極的一或多個但並非所用的板電極接地。 複合電極用於需要以一定方式適應基材上塗層之情況， 例如’為在基材邊緣獲得具有降低厚度之塗層。 實例1A和1B中所揭示的棒電極可用于塗覆平電極或略 彎曲的基材，但尤其適用於在插入低凹處時塗覆基材中的 O:\90\90192.DOC -40- 200417416 低凹邛分，如在實例8B之例。當然，低凹處可為在一側開 口或在所有側封閉之低凹部分。 可改進以上實例中所揭示的電極，以形成用於基材之 殼，尤其用於不為平板之基材，該殼部分或完全適應基材。 可由增加電極數使一或多個電極展示為用於基材之殼， 例如，包括使複數個棒電極一起結合成網，或者，為面對 所有侧上的基材，可擴展一塊板電極或複數塊板電極。 參考附圖之圖4，如圖1中所示，流化床摩擦電粉末塗覆 裝置包括在其基底具有空氣入口 2之流化室丨以及橫向佈置 以將該室分成下部充氣室4及上部流化隔室5的多孔空氣分 佈薄膜3。粉末塗料組合物之流化床由自下部充氣室4通過 多孔薄膜3引入的向上流動空氣流在上部流化隔室5中建 立。粉末塗料組合物之顆粒由於顆粒間的摩擦電作用變得 充電。 在裝置之操作中，將自絕緣載體7(較佳為剛性載體）懸掛 的基材6浸入流化床。 該裝置包括沒有特定形狀、包圍基材6之導電電極59,且 在至少部分浸沒期間，由電壓源8 (可為可變電壓源）對電極 59施加直流電壓。如圖所示，基材6沒有電連接（電，，飄浮”）， 但可由適合電連接接地。 參考附圖之圖5，包含用於塗覆長方形基材6之電極之裝 置包括具有第一和第二部分21a和21b之長方形殼。如圖所 示，殼緊密配合長方形基材6，而未覆蓋基材6之頂部。雖 然自圖不明顯’但殼未覆蓋基材之底部。如圖所示，殼具 O:\90\90192.DOC -41 - 200417416 戍之弟一部分21b連接到第二電源22。 邛刀2U和第二部分21b之間有一間隙，二部分 由此間隙相互隔離。基材6較佳電隔離。 參考附圖之圖6,長方形殼以透視顯示，且在此例中，自 一列棒構成，殼舍拓楚_ 、 弟一 #义121 a和第二部分121b，二部 为之間有一間隙。 麥考附圖之圖7,在此例中，以透視顯示的長方形殼由一 列棒構成，且句枯楚_ 括弟一 刀22la和第二部分221b，二部分 之間有一間隙。 參考附圖之圖8，姑姑m ^表置匕括包圍長方形基材6之橢圓形 殼:橢圓形殼包括第—部分321a和第二部分咖，且如圖 斤丁 〇圍基材6而不覆蓋基材6之頂部。雖然自圖不明顯， U覆蓋基材6之底部。殼之第-部分32 la連接到第一電 原8成之第一部分321b連接到第二電源22。在殼之部分 321a和321b之間有一間隙，殼之部分由此間隙相互電隔離。 $考附圖之圖9，橢圓形殼以透視顯示，且在此例中自片 材構成a包括第一部分42 j a和第二部分工匕，其間有一 間隙。 、 一 ’考附圖之圖10，橢圓形殼的-種替代形式以透視顯 不且在此例中由一列棒構成，殼包括單一部分52 j。 一參考附圖之圖u，橢圓形殼的一種替代形式以透視顯 不’且在此例中為一單片材料，包括片材之主要區域⑵& 和由一列棒形成的區域621 b。
O:\90\90192.DOC -42- 200417416 參考附圖之圖12,該裝置包括包圍基材6之長方形殼，+ 方形，包括第-部分721a和第二部分㈣，且如圖所示^ ^覆I基材6之頂部。基材6為長方形。雖然自圖不明顯， 殼«蓋基材6之底部。殼之第—部分7 2 i a連接到第一電源 8’殼之第二部分721b連接到第二電源纟殼之第一部分 72U和第二部分㈣之間有一間隙，殼之部分由此： 互電隔離。 9 參考附圖之圖13,雖然提供有由覆蓋基材6之頂部和底部 的部分72U和部分㈣組成之殼，但基材6接地。 參考附圖之圖14，長方开 一 口 長方形设的一種替代形式以透視領 且在此例中由-列棒構成，殼包括第一部分仙和第 二:分㈣，二部分在使用中覆蓋基材的頂部和底部 流化室1可部分或全部為導 室施加電勢。 導“生，在此例中，亦可對流化 殼不必為任何特定幾何形狀。殼 分容納基材之空腔。空腔 叾i部或部 輪廓。 了遵循或不必遵循基材之 應瞭解，在所有以上佈 基材之間有-間隔。 在-個電極或多個電極和 【圖式簡單說明】 圖1以圖解剖面顯示流化床摩擦電粉末塗覆"之側視 圖’裝置包括在端點見到的棒狀電極。覆衣置之側視 圖2顯示圖上之流化床裝 到的一塊板狀電極’此電極比基材小。、在端點見
O:\90\90192.DOC -43- 200417416 圖3顯示圖1之流化床裝 衣置之側視圖，裝置包括在端點見 到的一對板狀電極，此電極比基材大。 圖4顯示圖1之流化床裝置之側視圖，該裝置包括沒有特 定幾何形狀之殼狀電極。 圖5顯示圖1之部分泠& 、 ；，L 床虞置之俯視圖，該裝置包含長 方形殼。 圖6顯示自片材構成的圖5之長方形殼之透视圖。 圖7顯示自—列棒構成的圖5之長方形殼之透視圖。 圖80不圖1之部分流化床裝置之俯視圖，該裳置包含擴 圓形殼。 圖9顯示自片材構成的圖8之橢圓形殼之透視圖。 圖1〇顯示自一列棒構成的圖8之橢圓形殼之透視圖。 圖11顯示部分自K u n & \ , 材且4为自一列棒構成的圖8之橢圓 形殼之透視圖。 回員丁圖1之邛分流化床裝置之俯視圖，該裝置包含具 有如圖所示的上及下片之長方形殼。 '、圖解d面顯不流化床摩擦電粉末塗覆裝置之側視 ^亥衣置包括具有如圖所示的上及下片之長方形殼及接 地基材，且 回、、丁自列棒構成的圖12之長方形殼之透視圖。 【圖式代表符號說明】 1 2 3 流化室 空氣入口 多孔空氣分佈薄膜
O:\90\90192.DOC -44- 200417416 4 下部充氣室 5 上部流化隔室 6 具有絕緣載體之基材 7 絕緣載體 8 電壓源(第一電源） 9 電極 21a 殼之第一部分 21b 殼之第二部分 22 第二電源 29 板狀導電電極 39 板電極 49 板電極 59 導電電極 121a 殼之第一部分 121b 殼之第二部分 221a 殼之第一部分 221b 殼之第二部分 321a 殼之第一部分 321b 殼之第二部分 421a 殼之第一部分 421b 殼之第二部分 521 殼之單一部分 621a 片材之主要區域 621b 由一列棒形成之區域 O:\90\90192.DOC -45-
Claims (1)
- 200417416 拾、申請專利範園··種貫施在基材上形成 、长 乃决之裝置，其包括· 流化室，該流化室用於建立粉末塗料組合物之炉 使基材整體或部分浸入流化床之構件， 物之摩擦靜電充電顆粒藉此附著到基材， 離或接地； 床由此進行粉末塗料組合物之摩擦靜電充電，· 粉末塗料叙合 该基材係電隔 對其施加電壓之導電電極，該電極經佈置，以影心 充電顆粒附著到基材之區域所達到之程度； 〜β經 對電極施加電壓之構件； 自流化床抽出基材之構件；及 使附著顆粒在至少部分基材上形成連續塗層之構件， 該裝置經佈置，以在流化床中於無離子化作用或兩曰 效應下操作。 i軍 2.根據申請專利範圍第1項之裝置，其包括施加與第—標 識電壓相反極性之電壓之第二電極，第一標識電極和； 一電極位於基材之相反侧，且第二電極經佈置，以影響 經充電顆粒附著到基材之區域所達到之程度；及對 電極施加相反極性電壓之構件。 3·根據申請專利範圍第丨項之裝置，其包括至少一個與第 一標識電極相鄰的額外電極，該一或多個額外電極經佈 置，以影響經充電顆粒附著到基材之一個相應區域或該 基材的多個相應區域所達到之程度；及對一或多個額外 電極^加與第一標識電壓相同極性之電壓之構件。 O:\90\90192.DOC 4. ::據範圍第3項之裝置’其包括複數個額外電 /、中。亥頜外電極包圍基材。 5. 根據申請專利3 。i H〜 圍弟至4項中任-項之裝置，其中該第 才示識電極為棒形式。 弟 6·根據申請專利範圍第1至4項中任-項之裝置，其中^ —標識電極為板形式。 '"弟 7.=據中請專利範圍第如項之袭置，其中該電極為板形 8. 9. 根據申睛專利範圍第 印术，貝<衣置，其中该弟一標識電極 及該複數個額外電極為包圍基材之殼之元件。 根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該電極形成用於 基材之殼。 1〇·根據申請專利範圍第9項之裝置，其中該殼包括片材。 根據申明專利範圍第8至1〇項中任一項之裝置，其中該 至少一部分殼由一列棒組成。 12.根據申請專利範圍第8至11項中任-項之裝置，其中該 殼為管形。 根據申明專利範圍第8至i】項中任一項之裝置，其中該 殼為管形’且在一端包括端封閉元件。 ’、 14·根據申請專利範圍第8至m員中任-項之裝置，其中該 Λ又為g形式，且在兩端包括端封閉元件。 15. 根據申請專利範圍第8幻4項中任一項之裝置，其中該 设為圓清形。 16. 根據申請專利範圍第8至14項中任一項之裝置，其中該 O:\90\90192.DOC -2- 200417416 殼具有圓形橫向橫截面。 1 7 ·根據申睛專利範圍第8至14項中任一項夕爿士 1 項之I置，其中該 殼具有橢圓形橫向橫截面。 18.根據申請專利範圍第8至14項中任一 貝 < 衣置，其中該 殼具有長方形橫向橫截面。 19·根據申請專利範圍第8至18項中任一 兵I衣置，其中該 殼具有複數個電隔離部分，且其中該裝置包㈣隔㈣ 分施加相應電壓之構件。 20. 根據申請專利範圍第丨至19項中任一 狀 少一部分流化室為導電性，且其令事=，其中至 /、Υ Θ哀置包括對流化室 之導電部分施加電壓之構件。 21. 根據申請專利範圍第⑴㈣中任一項之裝置，其中該 流化室之壁為非導電性。 22. 根據申請專利範圍第α2〇項中任一項之裝置，其中在 #作中’該-或多個電極和基材間之電勢梯度為包括兩 们限度的0.1千伏/髮米和5千伏/复米間之數量級。 23. 根據申請專利範圍第⑴員之裝置，其中在操作中，該電 勢梯度為包括兩個限度的〇1千伏/㈣和U千 ^ 間之數量級。 h 該電 米間 24.根據申請專利範圍第22項之裝置，其中在操作中， 勢梯度為包括兩個限度的〇.2千伏/釐米和!千伏/釐 之數量級。 25. 一種實質上如本發明關於 圖6或圖5和圖7或圖8或圖 附圖之圖1至4或圖5或圖5和 8和9或圖8和10或圖8和η或 O:\90\90192.DOC 200417416 圖12或圖13或圖12和14或圖13和14中任一圖所述及如 其所示之裝置。 26.種在基材上形成塗層之方法，其包括以下步驟， 建立粉末塗料組合物之流化床，由此進行粉末塗料組 合物之摩擦靜電充電， 使基材整體或部分浸入流化床，粉末塗料組合物之摩 擦靜電充電顆粒藉此附著到基材，該基材係電隔離或接 地， 在流化床中提供導電電極， 對該導電電極施加電壓，該電極係相對於基材佈置， 在此，由電極影響經充電顆粒附著到基材之區域之程 度， 王 自流化床取出基材，及 使附著顆粒在至少部分基材上形成連續塗層， 該方法在無離子化或電暈效應下於流化床中進行。 27. 根據申請專利範圍第26項之方法，其包括在基材相對於 第-標識電極之相反側上插入第二電極，第二電極經佈 置，以影響經充電顆粒附著到基材之區域所達到之種 度；並對第^電極施加與第一標冑電極相反極性之+ 壓。 ^ 28. 根據申請專利範圍第26項之方法，其包括插入至少 與第-標識電極相鄰的額外電極，該一或多個額外 經佈置，以影響經充電顆粒附著到基材之一個相應區域 或該基材的多個相應區域所達到之程度；並對一： O:\90\90192.DOC -4- 200417416 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 額外電極施加與第一標識電壓相同極性之電嬋。 根據申請專利範圍第26至28項中任一項之古4 只爻万法，其中該 基材為非導電性或不良導電性。 〃 根據申請專利範圍第26至29項中任一項之方法 基材包括中間密度纖維板（MDF)。 根據申請專利範圍第26至30項中任一項之方去 基材包括木。 根據申請專利範圍第26至3〇項中任一 I^ 、万法，其中該 基材包括木製品。 根據申請專利範圍第26至29項中任一 A # a , 只又万法，其中該 暴材包括塑膠。 根據申請專利範圍第26至29及33項中任_ . 只 < 方法，其 宁該基材包括含導電添加劑之塑膠。 /、 根據申請專利範圍第26至29、33及34項中任一項 法’其中該塑膠包括聚醯胺。 根據申請專利範圍第26至29及33項中任一項之方法，其 中該基材包括高絕緣塑膠。 «申請專利範圍第36項之方法，，其中該塑膠包括聚 碳酸酯。 ，其中該 ’其中該 根據申請專利範圍第26至37項中任一項之方法 基材之表面電阻為至少103歐姆/平方之數量級^ 根據申請專利範圍第26至38項中任一項之方法 基材之表面電阻為103至105歐姆/平方之數量級 根據申請專利範圍第26至38項中任一項之方法 其中該 其中該 其中該 O:\90\90192.DOC -5- 200417416 基材之表面電阻為至少105歐姆/平方之數量級。 41·根據申請專利範圍第26至38及4〇項中任一項 、 中該基材之表面電阻為105至1〇11歐姆/平 方曰法其 42·根據申請專利範圍第26至38項中任一項之方法里=及\ 基材之表面電阻為至少10"歐姆/平方之數量其中該 43·根據申請專利範圍第26至28項申任一 基材為導電性基材。 、^’其中該 44·根據申請專利範圍第33至37項中任一頊# f τ 1 項之方法，J:包括 在基材浸入流化床之前將塑膝加熱到低於其炫點且低 於粉末塗料組合物之轉移點之溫度。 45. 根據申請專利範圍第33至37及44項中任一項之方法，其 包括在基材浸入流化床之前使基材預充電之步驟。〃 46. 根據申請專利範圍第45項之方法，其包括在基材浸入流 化床之前使基材上的電荷平衡之步驟。 47. 根據申請專利範圍第牝項之方法，其包括為使電荷平衡 而將基材加熱到低於其熔點之溫度之步驟。 48·根據申請專利範圍第46項之方法，其包括為使電荷平衡 而使基材之表面濕潤之步驟。 49·根據申請專利範圍第26至28及43項中任一項之方法，其 中在浸入流化床之前未預熱基材。 種男、貝上如本文關於附圖所述的在基材上形成塗層 之方法。 51· —種經塗覆基材，其係藉由根據申請專利範圍第以至” 項中任一項之方法獲得。 O:\90\90192.DOC -6-
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