TW474840B - Method of coating substrate surfaces - Google Patents

Description

發明說明（1 ) 技術領域 .本發明是關於將有機聚合物組成物連續塗佈在移動的 底材表面，以在該表面上形成該組成物之一薄的塗層如 果該塗層保留在被塗佈的該基底表面而造成或允許硬化或 固化時，該方法通常被稱為塗覆該底材表面。 更特別的，但不是絕對的，在工業生產線上用以大量 產生塗覆的原材料中，本發明直接關於移動金屬條狀物， 舉例來說如不鑛鋼，的連續塗覆。 背景技藝 用於塗覆移動的金屬條之最可能的為大眾所接受的量 產程序，包含將一液體塗佈組成物的薄層，舉例來說分散 或溶解於一液體溶劑中之顏料有機聚合物顆粒與填料顆粒 ，塗覆於該條狀物上，同時造成或允許該熔劑蒸發，以在 該條狀物上留下黏附的固體塗料。該條狀物上之該液體層 的形成可以用各種不同的方式來達成，舉例來說藉由將該 條狀物沈浸在該塗料組成物槽中，接著將該條狀物上多餘 的組成物去除、將該塗料組成物噴在該條狀物上或藉由使 該條狀物與裝滿的塗料組成物之塗料輥接觸。 這些方法使用很多的溶劑，低黏度的組成物是不完全 令人滿意地。尤其是，如果吸入該些溶劑是危險的、而且 ，昂貴並且對環境有害的，因此將其抽出並且濃縮再使用 疋必要的。這需要昂貴設備以及多餘的使該塗裝操作本身 複雜之小心的步驟。這些方法需要的優點是，在固化之前 該滴黏度液體層傾向流動，而且表面張力的效應傾向 474840

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液;1a層的表面平整，結果在該完工的塗裝產品上會產生一 個引人注目的平整表面。 不過，溶劑基組成物的缺點會使得利用實質上沒有溶 劑之塗料組成物的方法已經被發展，所謂的高固含量組成 物，其中該組成物藉由其塗佈在該底材之前即刻控制該組 成物的加熱，而可提供足夠的流動，使其被散佈在該底材 上。大體上，它已經被發現此組成物在低於2〇〇c的溫度塗 覆在一底材是不適當的，因為該組成的黏度太高。而藉由 加熱使黏度降低的程度是有限的，因為高溫或延長加熱時 間，在該塗料組成物的特性上會產生有害的效應。該組成 物可以被塗覆在該底材上的上限溫度通常大約是2〇〇t>c， 雖然此溫度與所使用的特定組成物有一點關係。在此高溫 下，可以發現在該塗層薄膜形成之前，有過度的交聯發生 。這表示在使用高固含量組成物的方法中，不能夠仰賴一 低黏度液體層的自我平整效應，而在該完工的塗層上產生 一與使用富含溶劑之組成物的方法所獲得的平坦度一樣之 平坦的表面。當使用高固含量組成物產生薄塗層（厚度大 小在10至20微米）’如被揭示於’舉例來說澳洲專利申請 第622948號的完全規範（約翰萊司特（LySaght)(澳洲）pty 有限公司等），如果要掌握該可以被測定之塗料塗層的厚 度之精確性的優點時’這個問題會更惡化。薄的塗料會比 厚的塗料更快固化，而且在該塗覆的塗層之該表面的塌陷 ，會進一步降低其自我平整性。 迄今’使用高固體組成物的缺點’已經在藉由利用一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 474840 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ： 五、發明說明（3 ) 所謂的平坦塗料輥（如所提及之澳洲請准專利中所揭露的） ，其疋被放置在接近該底材表面，在其間形成一夾處，透 過該失該沈積物可移動，而使塗料組成物在該移動的底材 表面的起始沈積上被強調出來。這會影響分散與整平該起 使沈積物。它也限制在該底材上遠離該夾之該沈積物的厚 度。以下該先前技藝的步驟被稱為，，該類先前說明的方法" 本發明的說明 本發明的目的是利用高固體含量有機聚合物塗料組成 物，已連續塗佈步驟將一都塗料塗覆在一底材表面上，與 之前步驟相比其可以獲得更平整的表面。為了本發明的目 的’-高固趙含量組成物可以被定義為一種具有所謂的體 積固含S至少是百分之80，較好是大約百分之％，的組成 物該巧肖積固含量是指在該組成物中之該固體的體積 ，其表示為該總組成物之體積的百分比。 藉由控制該類前述方法之操作參數的選擇，可以達到 本發明的目的。 本發明在於-種於移動的底材表面塗覆一有機聚合物 塗料組成物的方法，此種方法包含建立一定量之該塗料組 成物’在-高固含量型式中，於一可使其可以被分散的溫 度下，由該底材表面與一平整的塗料輥之間所界定的一夾 中’可以使由該所建立之定量的塗料通過該前而在該底材 表面上形成一塗料層’其中該整平塗料輥的表面粗糙度係 數（通常以符號Ra表示）不大於…而且其中被表示成該底 材速度的百分比之該整平塗料辕的該最大表面速度與該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐）

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底材速度呈現性關係，使得在每分鐘150公尺之極端底材 速度下，該該整平塗料輥的表面速度不大於該底材速度之 百分之12。 在本發明的較佳實施例中，該Ra不大於0·8。就該詞 表面粗糙度係數或Ra而言，其是指一表面的斷面輪廓，該 輪廓之該波峰與波谷與該輪廓之平均線之偏移距離的算數 平均值’表示成公尺。因此Ra值愈小，該表面越平。 在該夾處該整平塗料輥的該表面移動方向較好是與該 底材的移動方向相同。應注意的是本發明包含於它的範圍 中，在一靜止的整平塗料輥情況下其具有零表面速度，同 時其中該整平塗料輥表面的移動方向是與該底材的移動方 向相反。 該上述發明之二實施例，將經由實施例並參考該伴隨 圖式，而被更詳細地說明於下。 圖式之概要說明 第1圖是可以進行本發明之方法的一個裝置的縱切面 視圖。 第2圖是與第1圖相同可以用來進行本發明之方法的第 二個裝置的縱切面視圖。 第3圖是表示底材速度與在一底材速度範圍下之其 包括在本發明的方法的定義中之說明的底材速度值，該整 平塗料輥的最大表面速度之間的關係圖。 應該注意的是第1與第2圖只是說明用的圖式，而非實 際裝置的代表圖式。他們不是依比例決定。特別是該些汾 ^--------^---------線 {請先閱讀背面之;,1意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474840 五、發明說明（ 料輥在大小上是被縮小的，因此所顯示的曲率半徑比實際 尺寸小很多，同時該塗料層的厚度被放大恨多。践不 執行本發明的方式 第1圖說明的裝置可以被用來進行本發明的方法，其 中將被塗覆的表面是該底材表面本身。該裝置包含一整^ 塗料輕3，其與將被塗覆之移動的底材金屬條狀物4形二一 失。該整平塗料輥3與該條狀物4會在其上之箭頭所顯示的 方向上，以傳統的工具使之移動。該整平塗料輕較好具有 至少一彈性材料的表面層。舉例來說，整平塗料輥3在其 鋼心之上可包含-耐熱矽橡膠的表面層。雖然是有彈力的 ，該整平塗料輥之該彈性體表面是相當硬的，舉例來說它 可能有-個蕭式A 35至90的硬度。依據本發明，該整平塗 料輥3是一非常平滑的輥，其&不大於ι·5,對於獲得非; 平滑的表面之困難度與費用而言，較佳的數值是〇8。一 個預備的塗料輥（未顯示）被放置在該失處由該整平塗料輥 3而來之該條狀物的相對側上，以支撐該條狀物對抗由該 整平塗料輥施加在其上之相當大的力量。 Χ 南固3量有機聚合物塗料組成物之相當粗彳造的表面 層：>，被沈積在該條狀物4與該塗料輥3之間的該夹的上游 處。該層5的沈積可能受任一傳統的方式的影響。考慮該 條狀物的速度以及在該條狀物上該完成之塗料塗層的厚度 ，該沈積速率較好是被調整在適合該所使用的速率，以避 免在該整平台上過度的溢出或溢流。不過，在緊鄰該夾的 上游處較好建立一小量的塗料組成物之保留區6。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規(210 X 297公髮) —一〜----

;. --------訂---------線， (碕先閱^背面之注意事項再填寫本頁) 474840 經濟部智慧財產局t工.消費合作社 >印製 A7 B7 五、發明說明（6) 在另一個實施例中，該保留量可以藉由直接沈積在該 夾之中或沈積在該整平塗料輥上藉此將其轉移至保留區而 建立。 在另一個更進一步的實施例中’該塗料組成物直接被 沈積在該夾内或直接被沈積在該夾内所建立的塗料組成物 之池中。 同過該夾時’該塗料組成物會出現二道，即一在該條 狀物4上被帶離之光滑表面，仍可流動，塗料塗層7和在該 塗料輕3上被帶離之薄的薄膜8，並且藉它回到該保留區6 。該塗料塗層7的厚度可能是在〗0至6〇微米（rnicr〇meires) ’較好是在12至25微米。 在商業化金屬條狀物連續塗裝線上，該條狀物的速度 一般可能是在每分鐘15至120公尺的範圍中。依據本發明 ，該塗料輥3的表面速度不超過每分鐘丨5公尺之該底材表 面速度的百分之1.2，上升至不超過每分鐘12〇公尺之該底 材表面速度的百分之9.6。這相當於最大塗料輥表面速度 應在每分鐘0.18至11.52公尺的範圍中。不過為了更好， »亥塗料輥的實際表面速度在任一情況中都應小於該些最大 值而且也可能是零。 基本上，可以說第3圖中曲線下面的任—點可以滿足 符合本發明之需求的速度關係。那就是說，為了商業化實 際操作的因數零速度不是較料。有時候，在該塗料組成 物中可能偶然出現大的粒子。如果該整平塗料粮是靜止時 ，該些顆粒可能在一段長時間内都無法通過該夾，如此 —本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑵G X 297 ^

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在完成品中產生一個相當的且很長的瑕疲。旋轉裝置也包 括很慢的旋轉裝置，而將該整平塗料輥的磨耗傳佈於它的 整個平面，如此可比一靜止的塗料輥有更長的操作壽命。 因此’本發明的較佳實施例所使用的塗料輥表面速度的大 小是在每分鐘0.025至0.2公尺。 已知在舉例說明的儀器情況中，相對於該底材速度之 該整平塗料輥的速度越慢，在該整平塗料輥上被帶離該夾 的薄膜越薄。在較佳的實施例中，兩個移動平面之間的速 度差異會使該薄膜8的平均厚度是1微米或更小。此厚度的 塗料膜是很難用肉眼加以分別的。 申請人不敢宣稱下列各項假設是正確的，不過一般建 議該薄膜8是如此的薄，以致於它可組成實質上該整平塗 料輥的一定速度下移動通過該夾的界面層。此外，在該條 狀物上之該塗料組成物層7，在該條狀物之相當高的速度 下被π離該夾。因此，建議以該條狀物的速度或接近該條 狀物的速度，使該整體塗料組成物通過該夾。接著在該保 留區6中所顯示代表該非常薄之該組成物的虛線上會產生 非常高的剪應變。假設在該高努應變的薄層中該非常小量 的組成物，會結合該薄膜所界定的一側的平滑性（因為它 的厚度與該塗料輥表面的平滑性）而在遠離該夾之該組成 物流（看來好像是塗料塗層7)的表面上產生一相當的平滑 性。是以由實驗測試的結果可以確定地發現，與先前技蔽 之相似’但沒有控制該些參數的方法相比，在本發明之； 定的參數巾進行財法，本”在該底材上㈣完成的塗 本紙張尺度適用中國國家標準規格 .. --------訂---------線·. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 297公釐 474840 A： ------— B7_______五、發明說明（8 ) 料塗層可呈現優異的平滑性。 在該些說明的支持下，許多試驗的結果表列於下面的 表1中。在表1中所記錄的數據、操作條件與結果不表示是 可以作為商業化使用之最適化稱產參數。然而，表1中之 該些實施例被設計用說明本發明中該些參數的界限和範圍 。此外，生產線有效性是意謂在高條狀物速度下該實施例 的數目是有限制的。 表1也包括落在本發明之中的該些實施例，其被標示 為樣品第2、3、4、9、12、13、15、18、19、21、23、24 和26號。如所見’該每一個實施例都可產生一有良好或更 好之可見的平滑性的塗層。該其他不在本發明之範圍中的 樣品編號，可以見到其平滑性較差或更差。 — — — — — — — — I I I I I 111111! ^ · I I--i I I I (請先閱»背面之注意事項再填寫本頁) # 經濟部智慧財產局真Η消費舍作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 11 474840 A： B7_五、發明說明（9 ) 表1 樣品整平塗料整平塗料整平塗料輥速度條狀物速度底材Ctg厚度塗層平滑性 編號輥表面粗親速度-條狀物速度的每分鐘公尺數微米(em)目視等級 糙度係數每分鐘公百分比 尺數 經濟部智慧財產局員工消費合作社印釗^ 1 1.42 0.23 1.5% 15 20 5 2 1.40 0.17 1.1% 15 19 3 1.27 0.17 1.2% 15 19 -% 4 0.71 0.15 1.0% 15 19 5 1.76 0.85 2.8% 30 18 5 6 1.76 0.66 2.2% 30 19 4 7 1.62 0.67 2.2% 30 19 4 8 1.33 0.87 2.9% 30 18 5 9 0.72 0.678 2.3% 30 19 3 10 1.78 1.23 3.1% 40 18 4 11 1.35 1.55 3.9% 40 18 5 12 1.28 1.24 3.1% 40 19 3 13 0.77 0.75 1.9% 40 23 2 14 0.62 1.63 4.1% 40 18 4 15 0.61 0.19 0.5% 40 19 1 16 1.70 0.94 1.9% 50 19 4 17 1.37 2.48 4.9% 50 19 5 18 1.29 0.94 1.9% 50 20 3 19 0.78 0.94 1.9% 50 22 20 0.75 2.52 5.0% 50 18 4 21 0.65 1.88 3.8% 50 20 3 22 1.80 8.74 8.7% 100 20 4 23 1.19 5.10 5.1% 100 20 3 24 0.78 2.05 2.1% 100 21 1 25 0.60 14.79 12.3% 120 21 4 26 0.58 2.40 1.6% 120 28 1 ! % (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 474840 A7 ______B7五、發明說明（10) 目視等級 1 優異 沒有清晰之肋痕的公分數 20 2 非常佳 30 3 佳 50 4 差 80 5 非常差 100 等級4或5之樣品有在申請專利範圍外之 整平塗料輥表面粗糙度係數或速度參數 第2圖說明實現本發明之方法的裝置，其中在該塗料 塗層形成之該底材表面，是一橡膠包覆的轉印滾輪9，藉 此該塗層被轉移至一移動的條狀物4上，其造成或允許固 化組成該完成的塗覆產品。第2圖中帶有標示號碼之其它 的組件與第1圖中該些相關的組件相同，此處不再說明。 不過需要一提的是’該實施例之該整平塗料輥3可以是一 鋼的軋輥或一有非常硬的橡膠表面之軋輥。 -------------^--------^---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局'員K消費合•作社印製 元件標號對照 3…整平塗料輥 4…底材 5…粗糙表面層 6···定量保留區 7···該塗料組成物層 8…薄膜 9…轉印滾輪 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 13

Claims (1)

1. 474840 Αδ R8 C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ι· 一種將一有機聚合物塗料組成物之塗料塗層塗覆在一 移動底材的表面上之方；^，該方法包含建立一在一溫 度下它是可以塗開的之高固+量型式的定量該塗料組 成物，在由該底材與—整平塗料輥所界定之一夾中， 其可使塗料由該所建立的量通過該夾而成-為該底材表 面上的一個塗層，其中該整平塗料輥有—不大於】5的 表面粗糙度係數（RJ，同時其中表示成該底材速度之 百分比的該整平塗料輥的該最大表面速度是與該底材 速度呈現性關係，使得該整平塗料輥的該最大表面速 度，不超過在最低限為每分鐘15公尺的底材速度的百 分之1.2,同時不超過在該極限為每分鐘15〇公尺之該 基材速度的百分之12。 2. 如申呀專利範圍第丨項的方法，其中在該夾處該整平 料輥的該表面的移動方向與該底材之該表面的移動 向相同。 3. 如申請專利範圍第1項的方法 表面速率是零。 4. 如申請專利範圍第1項的方法 面粗經度係數不大於〇. 8。 5. 如申請專利範圍第1項的方法 料組成物之該定量的步驟可以藉由將塗料組成物沈積 在位於它與該整平塗料輥之間的該夾的上游處之該底 材上來進行，沈積速率實質上是等於及不小於該塗料 組成物由該夾被該底材帶出的速率。 塗 方 其中該整平塗料輥d該 其中該整平塗料輥的表 其中在該夾中建立該 塗 i*l暾------- —訂---------線" (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 14 經濟部智慧財產局員工消.f合作杜.印製 4/484U C8 ----------- 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第旧的方法，其中在夾中建立該塗料 組成物之該定量的步驟可以藉由將塗料組成物沈積在 位於它與該整平塗料輥之間的該夾的上游處之該整平 塗料輥上來進行，沈積速率實質上是等於及不小於該 塗料組成物由該失被該底材帶出的速率。 7.如申請專利範圍第〗項的方法其中在&中建立該塗料 組成物之該定量的步驟可以藉由將該塗料組成物直接 沈積在該夾中或直接沈積在建立於該夾中之該塗料組 成物池内來進行。 8·如申請專利範圍第丨項的方法，其中該底材與該整平塗 料輥之該表面速度的差異是被選定的，以確保由該夾 被該整平塗料輥帶出之該塗料組成物，可以在該整平 塗料輥上組成平均厚度不大於1微米之薄膜。 9. 如申請專利範圍第丨項的方法，其中該底材表面是一將 被塗覆的條狀物。 10. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該底材表面是一轉 印軋輥的表面，而且其包括該進一步利用該轉印軋輥 將由該夾帶初支該塗料塗層轉印製該將被塗覆之該條 狀物的該表面上的步驟。 11. 如申請專利範圍第10項的方法，其中該轉印軋輥是一 橡膠表面的札報。 -------------裝--------訂---------線 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 12_如申請專利範圍第丨項的方法，其中在該夾中之該塗料 組成物的溫度是在2〇。(：至200°C的範圍中。 13. —種用於進行如申請專利範圍第1項的方法的裝置，其

   A8 B8 C8 D8

   六、申請專利範圍 包括用於支樓並且傳送-底材條狀物之構件'一個祐 ..安裝在與該條狀物形成—夾的整平塗料輥、將高固含 ϊ塗料，组成物沈積在該夾中之構件與用來傳送該條狀 物，並在與該底材和依據該方法的整平塗料輥所需之 速度-致之該表面速度下，轉動該整平塗料㈣驅動 構件，其中該整平塗料輕具有表面粗链度係數不 大於1.5，且蕭式（Shore)A硬度在35至9〇的彈性體材料 的表面。 Μ.如申請專利範圍第13項的裝置，纟中該表面粗縫度係 數（Ra)不大於0.8。 15. _種用於進行如申請專利範圍第丨項的方法的裝置其 L括用於支推並且傳送一將被塗覆之底材條狀物之構 件 個有彈性趙表面且被安裝在使麼滚與該條狀物 接觸之轉印軋輥、轉移該條狀物並在實質上等於該表 面速度下轉動該轉印軋輥的驅動構件、一被安裝在與 6玄轉印軋輥形成一夾的整平塗料輥、將高固含量塗料 組成物沈積在該失中之構件、一在相對於該轉印軋輥 之速度的表面速度下轉動該整平塗料輥，使得該整平 塗料挺與該轉印軋輥的表面速度符合依據該方法之一 整平塗料輥與該底材所需的速度之驅動構件，其中該 整平塗料輥的表面粗糙度係數（Ra)不大於15。 &張尺_規格⑵〇 X 297公釐） -^9--------訂---------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 16