TWI243716B - Powder coating process - Google Patents

Description

1243716 A7 ___B7___ 五、發明說明（/ ) 本發明係有關於一種將粉末塗層組成物塗佈到基板上 的方法。 粉末塗層通常是一種藉由靜電塗佈方法而被塗佈的固 態組成物，其中該粉末塗層組成物以靜電的方式被充電， 而導致黏附於通常爲金屬且被接地的基板上。粉末塗層粒 子的充電通常是藉由具有遊離氣體（電暈充電）之粒子的 相互作用，或者是藉由使用噴霧槍的摩擦力（摩擦生電 triboelectric，triostatic 或是 tribo charging)而達成。經充 電的粒子朝著基板的方向被輸送至空氣中，而其最終的沈 澱，除了其他的因素以外，還受到了在該噴霧槍與該基板 之間所產生的電場線之影響。 電暈充電方法的缺點在於：在具有複雜形狀之基板上 塗佈，特別是具有凹陷處部分的基板，是很困難的，其係 由於電場線受限於無法進入基板中之凹陷處（法拉第籠蔽 效應the Faraday cage effect)。在摩擦靜電充電方法的例 子中，法拉第籠蔽效應較不明顯，但是仍然具有其他的缺 點。 靜電噴霧方法的另一種選擇，也就是粉末塗層組成物 的塗佈，也可以藉由將基板預加熱（典型地是介於200°C 到400°C之間）並且浸泡到粉末塗層組成物之流體化-床中 的方法來加以達成。進入並與經預熱處理的基板相接觸的 粉末粒子熔化並黏附於該基板的表面上。在熱固性粉末塗 層組成物的例子當中，最初經塗佈處理的基板可被進一步 加熱，以完成經塗佈之塗層的固化（curing)。而這種後- _4____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-ϋ ϋ n n ϋ n^OJI n ϋ I ϋ n I I J 1243716 A7 __B7_ 五、發明說明（> ) 加熱處理在熱固性粉末塗層組成物的例子當中可能不是必 要的步驟。 流體化-床方法（fluidised-bed processes)，會消除法 拉第籠蔽效應’藉此可使具有基板工作部件中的凹陷處部 分被塗佈；且流體化-床方法在其他方面是非常具有吸引力 的，但眾所週知的是，他的缺點即在於所塗佈的塗層厚度 ，實質上是比那些藉由靜電塗佈方法所獲得的塗層還來得 厚。 另一種替代之用於粉末塗層組成物的塗佈技術，也就 是所謂的靜電流體化-床方法（electrostatic fluidised-bed process)，其中空氣的離子化，是藉由將裝置於流體化室 中的電極，加以充電而達成，或者是將置於多孔的空氣分 佈薄膜下之氣室（plenum chamber)中的電極充電。遊離 (離子化）氣體使粉末粒子充電，而該粉末粒子會因爲一 樣帶電荷之粒子的靜電排斥作用，而產生整體的向上運動 。其效應就是在流體化-床之上形成了帶電荷的粒子之電荷 雲（cloud)。通常是將該基板接地，並將其導入至該帶電 荷粒子的雲中’其中有某些帶電荷粒子會藉由靜電吸引而 沈積在基板表面上。在靜電流體化-床方法中是不需要將板 預熱的。 靜電流體化-床方法係特別適用於塗佈小的物品因爲當 該物從帶電荷的床離開時，粉末粒子的沈積速率會下降 。再者’於傳統流體化_床方法的例子中，粉末是被侷限在 一圈圍中’且不需要提供用於回收的裝備，以及過度噴霧 ---— 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4^"^iH;m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 ___B7__ 五、發明說明（》） · (沒有沈積在基板上的）的再摻合（re-blending)裝備。 然而，就電暈充電之靜電方法中的情形而言，在充電電極 與基板之間有一強大的電場，因而產生某種程度的法拉第 籠蔽效應，並且使得粉末粒子沈積到基板上凹陷處的情形 不甚理想。 本發明提供了一種用於在導電性基板上形成一塗層的 方法，其包括的步驟有： 建立一個粉末塗層組成物的流體化-床，藉此產生粉末 塗層組成物的摩擦靜電充電，而該流體化-床包括了一流體 化室，且至少有一部分的流體化室是具有導電性的， 將一電壓施於該流體化室之具有導電性的部分， 將該基板完全地或部分地浸沒到流體化床中，藉此該 粉末塗層組成物的帶電荷粒子黏附到基板上，而該基板則 會被電絕緣化或者是被接地， 將該基板從流體化床中拉出，並且於連續塗層中形成 黏附粒子，並超過至少部分的基板。 該基板包括了金屬（例如鋁或鐵）或者是另一種導電 性材料，並且原則上是可以成爲任何所希冀的形狀及尺寸 。有利的是，該基板在組成物塗佈以前會以化學或機械的 方式淸潔，如果是金屬基板的話，最好是將其經過具有（ 舉例來說）磷酸鐵、磷酸鋅或是鉻酸鹽的化學預處理。 較佳的情形，即是將該基板接地。 本發明之方法是在流體化床中沒有離子化或是電暈效 應的情形下實施。 — _____6__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） I l I n n^一°4· I ϋ »1— ϋ ϋ n I * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 1243716 A7 ___B7___ 五、發明說明（4 ) 施加於該流體化室的電壓是足夠的，且足以藉由摩擦 充電之粉末塗層組成物，而導致基板的塗佈，同時會導致 不足以產生流體化床中的離子化或是電暈效應之最大的電 位梯度。以大氣壓力下的空氣作爲流體化床中的氣體，但 是亦可使用其他的氣體，諸如氮氣或氦氣。 如同相較於靜電流體化-床方法，其中於充電電極和基 板之間產生一實質電場，本發明之方法提供了讓受到法拉 第籠蔽效應而無法達到良好塗層的基板區域達到良好塗層 的可能性，而該法拉第籠蔽效應在導電基板上通常是很明 顯的。 如同相較於傳統的靜電流體化-床方法，本發明之方法 提供了利用經控制的方式塗佈更薄之塗層的可能性，其係 因爲當粒子的尺寸縮小時，中間粒子的充電會變得更爲有 效率。 相較於使用摩擦生電槍的粉末塗層方法的情形，也就 是在粒子的尺寸縮小時會降低效率，相形之下在粒子的尺 寸縮小時會產生效率的改良。 藉由搖動或震動可改良塗層的均勻度，以利移除鬆散 的粒子。 黏者粒子轉換成連續的塗層（如果適當的話還包括塗 佈組成物的固化）可能會受到熱處理及/或輻射能的影響 ，尤其是紅外線、紫外線或電子束輻射的影響。相較於傳 統流體化-床的應用技術而言，基板的預熱在本發明中並非 屬必要步驟，較佳的情形就是在浸沒至流體化床之前，該 ----__7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公f ) --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 _____B7_ 五、發明說明（9 ) 基板並沒有被預熱。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由於施加到該流體化室的電壓並不足以於流體化床中 產生離子化或是電暈效應，所以當該基板被電絕緣化時， 該流體化室不太可能將任何電流抽回，因此，當該基板被 電絕緣化時，該流體化室不太可能將任何電功率抽回。當 該基板被電接地時，被抽回的電流預期會少於1毫安培。 根據本發明的方法，施加到該流體化室的電壓較佳的 情形爲一直流電壓，不是正電壓就是負電壓，但是（舉例 來說）當該電壓間歇性地爲正電壓或負電壓的時候，則有 可能會使用交流電壓。根據流體化床的尺寸、基板的尺寸 和特異錯綜性（complexity)、以及所需的薄膜厚度，特別 是流體化床的尺寸，其所運用的電壓會於此寬廣的受限範 圍裡進行變化。基本上，該所運用的電壓一般來說會介於 1 0伏特至1 0 0千伏特的範圍中，更通常的範圍是介在 1 0 0伏特至6 0千伏特的範圍中，更特別的範圍是介在 1 0 0伏特至1 0千伏特的範圍中，不是正電壓就是負電 壓。而電壓範圍亦包括了1 0伏特至1 0 0伏特、1 0 0 伏特至5伏特、5伏特至6 0伏特、1 5伏特至3 5伏特 、5伏特至3 0伏特、3 0伏特至6 0伏特，這些範圍均 可符合要求。 直流電可連續性地或間歇性地施加到流體化室中’而 所施加之電壓的極性可能會在塗佈時改變。隨著間歇性地 使用電壓，該流體化室在基板浸沒至流體化床中之前可被 充電，且直到該基板從流體化床移除之後都不會斷電。二 _8__ __ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1243716 A7 ____B7___ 五、發明說明（b ) 者擇一地，可以只在該基板浸沒至流體化-床之後施加電壓 。而可選擇地，在該基板從流體化_床抽回以前，可將電壓 斷電。該所施加之電壓強度可能會在塗佈時改變。 存在於流體化床中的電位梯度係低於空氣或其他流體 化氣體的游離電位，以排除游離及電暈的條件。決定最大 電位梯度的因素包括有：所施加的電壓、介於流體化室和 基板之間的空間以及該裝置其他的元件。 就在大氣壓力下的空氣而言，游離電位梯度爲3 0 kV/cm，因此在大氣壓力下使用空氣作爲流體化氣體的最 大電位梯度就應該要低於3 〇kV/cm。 基於這些考量，存在於流體化床中的最大電位梯度可 爲 2 9 kV/cm、27.5、25、20、15、10、5或 0.0 5 kV/cm 〇 而通常該最小電位梯度爲至少0 . 〇 1 kV/cm，或者是 至少 0 · 0 5 kV/cm。 在較佳的情形下，該基板在塗佈過程期間係整個浸沒 於流體化床之中。 如同上述之本發明的方法，粉末粒子的充電係受到流 體化-床中之粒子間的摩擦力的影響所致。該流體化-床中 之粒子間的摩擦力會使得粒子產生雙極性充電（bipolar charging)，也就是說，一部份的粒子會需要負的電荷， 而一部份的粒子會需要正的電荷。而帶此兩個正負電荷的 粒子的出現可能會產生某些缺點，特別是當施加一直流電 壓到流體化室的時候，但是本發明之方法卻可滿足適應粒 ____9_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線< 1243716 A7 _______B7 ___ 五、發明說明（I ) 子的雙極性充電。 在施加一具有特定極性之直流電壓至流體化室的例子 當中，靜電粒會傾向於將明顯爲一種極性之粉末塗層粒子 吸引至該基板上。而最終以不同的速率將帶正負電荷的粒 子移除，預期可能會導致粉末主體中一部分特別極性之粒 子逐漸減少，但實際上卻發現，當消耗進行且保持電荷平 衡的同時，所殘留下的粉末粒子會調整其相對的極性。 在帶電荷的條件之下，J1著流體化室該基板之較佳的 浸沒時間將會取決於該基板的尺寸及其幾何複雜性、所需 之薄膜厚度、以及所施加的電壓強度，一般來說是在從1 0千分之一秒（百分之一秒）至10、20或30分鐘之 間的範圍裡，通常爲5 0 0千分之一秒（二分之一秒）至 5分鐘，更佳爲的情形爲1秒至3分鐘之間。 在較佳的情形下，該基板在其浸沒至流體化床中的期 間中，會以規律或間歇性地被移動。舉例來說，該移動可 能會是直線、旋轉及/或震盪的方式。此外，如同以上所 指，該基板可被搖動或是受到震動，以除去鬆散黏附於其 上的粒子。單獨浸沒的另一種選擇，該基板可重複地浸沒 和抽出，直到總浸沒時間達到希冀的時間。 流體化氣體（正常狀況下爲空氣）的壓力將取決於預 進行流體化的粉末主體、粉末的流動性、流體化床的尺寸 、以及橫跨多孔薄膜之間的壓力差。 粉末塗層組成物之粒子尺寸分布可能是介於0至1 5 0微米的範圍中，一般而言是高達1 2 0微米，平均粒子 __10_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-I m n νϋ ϋ^V I aamt n n «ϋ —ϋ I # 1243716 A7 __B7__ 五、發明說明（I ) 尺寸是在1 5至7 5微米的範圍之間，較佳爲至少2 〇至 2 5微米之間，有效範圍係不超過5 0微米，更特別是在 2 0至4 5微米之間。 較細微的尺寸分布爲較佳’特別是需要相對薄的膜， 舉例來說，滿足下列標準之一或者是更多的組成物·· a) 9 5 — 1 00體積％<5〇4111 b) 9 0 — 1 〇 0體積％< 4 Ομιη c) 45 — 1 00 體積 ％<20μπι d) 5 — 1 0 〇體積％< 1 Ομιη 較佳爲1 0 — 7 0體積％ < 1 0 μιη e) 1 — 8 0體積％< 5 μιη 較佳爲3 - 4 0體積％< 5μιη f) 在 1·3 — 3 2μΓΠ 範圍中的 d(v) 50 較佳爲8-24μΓΠ

D (ν) 5〇是組成物的中間粒子尺寸。更普遍而言，體 積百分段d ( v) X 是粒子總體積的百分比，其係座落於該粒子尺寸d之 下。藉由使用由Malvern儀器所製造之Mastersizer X雷射 光散射裝置即可得到此數據。如果有需要的話，要獲得有 關經沉積之材料的粒子尺寸分布的數據，則可藉由將沉積 物從基板刮去，刮到Mastersizer中。 所塗佈之塗層的厚度可爲從5至5 0 0微米的範圍中 、或者是5至2 0 0微米的範圍中、又或者是從5至1 5 0微米的範圍中，更特別的是從1 0至1 5 0微米的範圍 _ _ 11 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 __B7_____ 五、發明說明（9 ) 中，舉例來說，可從2 0至1 0 0微米的範圍中、從2 0 至5 0微米的範圍中、從2 5至4 5微米的範圍中、從5 0至6 0微米的範圍中、從6 0至8 〇微米的範圍中、或 是從8 0至1 0 〇微米的範圍中、或是從5 0至1 5 0微 米的範圍中。影響塗層厚度最主要因素就是所施加的電壓 •，但是在帶電荷的條件之下，隨著流體化室的浸沒時間以 及流體化空氣壓力亦會影響到結果。 一般而言，本發明之塗佈方法特徵在於下列之一種或 多種特點： (i) 本發明之塗佈方法是屬於三維的’且可穿透凹陷 處。 (ii) 指定介於基板和流體化室之間所施加的電壓以 及空間，使得最大電位梯度低於空氣或其它流體化氣體的 游離電位梯度。因此實質上不會有離子化或電暈的效應。 (iii) 粉末塗層的厚度係隨著施加到流體化室的電壓 增加而增加。而厚度的增加可以在不損失品質的情況之下 達到，但是最終可見到其平滑度則會逐漸地損失。 (iv) 於室溫之下可完成塗佈。 (V)無論是在凹陷處中、突出物上或者是在基板上的 平坦表面上的塗佈，均可完成在基板上的均勻塗佈。 (vi) 可得到平滑的塗佈邊緣。 (vii) 就平滑度而言，以及讓凹陷處或凹凸不平的地 方消失的問題，粉末塗層均能達到優良品質的塗層。 (ix)由於塗佈的速度以及該基板帶電的情形消失， 12_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 ___B7____ 五、發明說明（I G ) 該方法係適用於塗佈電線（隨後要被纏繞的電線）以及線 圈（金屬片）的塗佈。 該方法可有效地對於任何形狀的導電基板進行粉末塗 佈。雖然該基板可能是電絕緣的，也就是說沒有連接電（ 基板電浮置（floating)，也就是其電位屬不確定的），但 是較佳的情形是將該基板接地。 介於基板和流體化室之間的空間大約和流體化-床摩擦 生電方法相同，其中是將電壓施加到基板上，使得電位梯 度可比的上該方法，也就是低於使用於裝置中流體（最常 用的是空氣）的游離電位。 本發明之方法在汽車界以及其他的領域裡提供了特有 的優勢，也就是希冀在諸如車體的物體上以足夠的薄膜增 長來進行塗佈，使得在塗佈適當的頂部塗層（topcoat)以 前，就金屬缺陷而提供適當的覆蓋。根據先前的實務，爲 了提供頂部塗層適當的準備程序，必須先將兩層塗層分別 塗佈至該物體上。因此，可以見到普遍的實務均係先將電 塗（electropaint)的第一塗層塗佈至整個金屬表面上，以 形成一載體膜，然後再塗佈初始表面的第二塗層，以確保 任何可見的缺陷都已經做了適當的覆蓋。相形之下，藉由 本發明之方法所運用的單一塗佈方式，本發明提供了達到 適當的保護性及符合美學標準之外表的可能性，甚至是具 有複雜幾何性的物體。再者，如果有需要的話，本發明之 塗佈方法亦可於單一操作中適用於製造相對厚的薄膜。 因此，本發明亦提供了一種用於塗佈汽車元件的方法 ---------13__— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 __B7___ 五、發明說明（〇 ) ，其中先利用如文中定義之本發明的方法’將來自於紛末 塗層組成物的第一塗層進行塗佈’之後再將一頂部塗層塗 佈至粉末塗層上。 需要提及的是，將本發明之方法運用於航太工業’其 中特別有利的是以最小的薄膜重量，以及以符合環境要求 的方式，將均勻的塗層塗佈至大範圍幾何結構的基板（特 別是鋁或鋁合金基板）上。 本發明之方法可處理包含焊接點及突出物之諸如散熱 器、電線籃子和冷藏室架子等物體’提供一層均勻的粉末 塗層於該焊接點及突出物之上’如同該物體的其他部位’ 而不會過分塗度該突出物。 由於基板之電連接的消失並達到粉末塗層的速度，使 得本發明特別適用於粉末塗佈電線和片狀金屬（以線圈形 式較爲有利）。 本發明更進一步提供使用於實施本發明之方法的裝置 ，其包括有： (a) —流體化室，其中一部分至少是具導電性的： (b) —種於流體化室中將粉末塗層組成物流體化的裝 置，以建立起粉末塗層組成物的流體化床，藉此引發粉末 塗層組成物的摩擦生電： (c) 將導電性基板完全地或部分地浸沒至該流體化床 中的裝置，該基板不是電絕緣化就是被接地； (d) 將一電壓施加到流體化室之具有導電性部分的裝 置，進行的時間爲至少部分之該基板的浸沒時間，藉此該 __ 14__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -n n ·1 ϋ n^OJ· n ϋ ϋ ϋ I ϋ 1 I * (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 1243716 ΚΙ _____ _Β7_____ 五、發明說明（VV) 粉末塗層組成物的帶電荷粒子會黏附於該基板上； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) (e) 將承受著黏附粒子的基板從流體化床中抽回；以 及 (f) 將該黏附粒子轉換成連續塗層的裝置。 根據本發明之粉末塗層組成物可包含單一的薄膜-形成 (film-forming)的粉末成分，其包括一種或是更多的薄膜 -形成樹脂，亦或可包括兩種或是更多此種成分的混合物。 該薄膜-形成樹脂（聚合物）其作用爲一種黏著劑，並 具有將染料浸濕並於染料粒子之間提供黏著強度的能力， 以及浸濕或黏節制該基板的能力，且薄膜-形成樹脂會在塗 佈至基板上以形成一均質膜以後，融化並流進固化/爐烘 乾（stoving)製程中。 一般而言，本發明之組成物的粉末塗層成分或每一個 粉末塗層成分將會屬於一熱固性系統，雖然原則上可使用 熱塑性系統（舉例來說，基於聚醯胺）來代替。 當使用熱固性樹脂時，該固態聚合黏著劑系統一般而 言會包括一用於熱固性樹脂的固態固化劑，二者則一地亦 可使用兩種共同反應的薄膜-形成熱固性樹脂。 於本發明之熱固性粉末塗層組成物的成分或每一個成 分的製造中，所使用的薄膜-形成聚合物可選自於：羧官能 基聚酯樹脂、羥官能基聚酯樹脂、環氧樹脂、以及丙烯酸 官能基樹脂中的一種或者是更多。 舉例來說，組成物的粉末塗層成分可基於一種固態聚 合黏著劑系統，其係包括一種使用聚環氧化物固化劑的羧 __15_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1243716 A7 ___B7 _ 五、發明說明（θ ) 官能基聚酯薄膜-形成樹脂。此種羧官能基聚酯系統目前是 最爲普遍使用的粉末塗層材料。該聚酯一般而言具有範圍 在1 0 — 1 0 0中的酸値、平均分子量爲1，5 〇 〇至1 〇, 〇 0 0的Μη、以及從3 0°C至8 5 °C的玻璃轉換溫度， 較佳爲至少4 0 °C。舉例來說，該聚環氧化物可爲一種低 分子量的環氧化物，諸如異氰尿酸三縮水甘油酯（ triglycidyl isocyanurate, TGIC ):也可爲一種化合物，諸 如封本一^酸一^縮水甘油醋（diglycidyl terephthalate )雙酣 A的濃縮縮水甘油醚；以及一種光穩定的環氧樹脂。這種 羧官能基聚酯薄膜-形成樹脂可選擇與諸如四個（2-羥乙基 )己二醯二胺的雙（β-羥烷基醯胺）固化劑一起使用。 二者擇一地’羥官能基聚酯可與嵌段異氰酸酯官能基 固化劑或是胺甲醛濃縮物一起使用，諸如三聚氰胺（美耐 皿）樹脂、脲醛樹脂、或者是乙二醇脲醛樹脂，舉例來說 就像由Cyanamid公司所提供的材料p〇W(jerHnk 1174或者 是六羥甲基三聚氰胺。用於羥官能基聚酯的嵌段異氰酸酯 固化劑，舉例來e兌，可爲內部嵌段，諸如uret(ji〇ne形式、 或者疋可爲己內酿3女肷段形式（caprolactam-blocked type )’例如一異氰酸異佛爾酮（isophorone diisocyanate)。 另一種可能性，也就是環氧樹脂可與胺官能基固化劑 一起使用，而胺官能基固化劑舉例來說可爲雙氰胺（ dicyandiamide)。除了用於環氧樹脂的胺官能基固化劑以 外，還可以使用酚酸樹脂材料（phenolic material)來取代 ，較佳是使用藉由環氧氯丙烷與過量的雙酚A反應所形成 ______J16 _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱）---' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-----j---^--------- 1243716 A7 ___B7_ 五、發明說明（A ) 的材料（也就是說，一種將雙酚A與環氧樹脂加成的多酣 )。而官能基丙烯酸樹脂’諸如羧官能基、羥官能基、環 氧官能基樹脂，可與適當的固化劑一起使用。 可使用薄膜-形成聚合物的混合物’舉例來說’羧官能 基聚酯可與羧官能基丙烯酸樹脂和固化劑（諸如雙（β-羥 烷基醯胺））一起使用’而該固化劑是用來固化該二聚合 物的。另一^種可能性’就混合之黏者劑系統而_ ’竣吕目旨 基、羥官能基、環氧官能基丙烯酸樹脂可與環氧樹脂或聚 酯樹脂（羧官能基或經官能基）一起使用。可選用這種樹 脂組合來進行共同-固化（co-curinS) ’舉例來說’羧官能 基丙烯酸樹脂可與環氧樹脂一起共同-固化’或者是羧官能 基聚酯可與縮水甘油官能基丙烯酸樹脂（glycidyl-functional) —起共同-固化。然而，通常會調配出這樣的 混合黏著劑，才能以單一固化劑進行固化（舉例來說’使 用嵌段異氰酸酯來固化羥官能基丙烯酸樹脂和羥官能基聚 酯）。另一種較佳的配方，還包括了於二種聚合黏著劑之 混合物中，在每一種黏著劑上使用不同的固化劑（舉例來 說，如同與嵌段異氰酸酯-固化之羥官能基丙烯酸樹脂一起 使用胺-固化環氧樹脂）。 其他可提及之薄膜-形成聚合物還包括了官能基之含氟 聚合物、官能基之含氟氯聚合物以及官能基之氟化丙烯酸 聚合物，其中的每一種可爲羥官能基或是羧官能基，亦可 用來當作是單獨的薄膜形成聚合物或是與一種或者是更多 的丙烯酸官能基聚酯及/或環氧樹脂的組合一起使用，並 ____ 17_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂----- 1243716 A7 _B7 _ 五、發明說明（A) 伴隨著用於官能基聚合物之適當的固化劑。 其他可提及之固化劑包括了環氧酣新漆（epoxy phenol novolacs)與環氧甲酚新漆；以肟（oximes)嵌段之異氰酸 酯固化劑，諸如以甲乙酮嵌段之二異氰酸異佛爾酮、以丙 酮肟嵌段之四甲撐二甲苯二異氰酸酯、以及以甲乙酮嵌段 之Desmodur W (雙環己基甲烷二異氰酸酯固化劑）；光穩 定之環氧樹脂，諸如由Monsanto所提供的Santolink LSE 120以及脂環聚環氧化物，諸如Daicel所提供之EHPE-3150 〇 根據本發明所使用之粉末塗層組成物可免於添加的染 劑，但通常會包含一種或更多這樣的染劑（染料或顏料） 。可使用之染料的實例有無機染劑，諸如二氧化鈦、紅色 和黃色的氧化鐵、鉻黃染料以及碳黑，有機染料（舉例而 H)就像是狀青染料（phthalocyanine)、偶氮染料、戀· 染料（anthraquinone )、硫靛染料（thioindigo )、異二苯 並戀酮染料（isodibenzanthrone )、三苯二嚼院染料（ triphendioxane)和喹卩丫酮染料（quinacridone)、甕染料以 及酸、鹼及煤染染料之色澱（lakes)。染料亦可用顏料加 以取代。 本發明之組成物以亦可包括一種或者更多的補充劑或 塡充劑，其特別可用來促進不透明度，或者是更通常地作 爲一種稀釋劑。 需要提及的是，本發明之粉末塗層組成物的染料/塡 充劑/補充劑，其總含量如以下範圍（忽略後-摻合（post_ _____ 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） '"""""'' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 _ B7__ 五、發明說明（A ) blend)添加劑）： 0 %至5 5重量％ 0%至5 0重量％ 1 0%至5 0重量％ 0%至4 5重量％，以及 2 5 %至4 5重量％。 在染料/塡充劑/補充劑的總含量中，該染料的含量 一般而言^該組成物之總重量的4 0 % (忽略後-摻合添 加劑），但是亦可使用高達4 5 %或者甚至是5 0 %的比 例。雖然在低於1 0重量％染料含量的例子中會得到不透 明的現象，但通常是使用2 5至3 0或3 5 %的染料含量 〇 本發明之組成物亦可包括一種或者是更多的性能添加 劑，舉例來說有促流劑（flow-promoting agent)、塑化劑 、穩定劑，例如抗UV降解、或是抗毒氣劑（anti-gassing agent)，諸如安息香（benzoin)，或者是兩種或是更多的 添加劑。需要提及的是，本發明之粉末塗層組成物的性能 添加劑，其總含量如以下範圍（忽略後-摻合添加劑）： 0%至5重量％ 0%至3重量％，以及 1 %至2重量％。 一般而言，如上所述之染色劑、塡充劑/補充劑將不 會藉由後-摻合而被合倂，但是在擠製或其它均質化過程之 前及/或之間則將會被合倂。 _____19____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

---------訂---------線{ 1243716 A7 B7 五、發明說明（[1 ) 在將粉末塗層組成塗佈至基板之後’最終的黏著粒子 可藉由熱處理及/或輻射能，特別是紅外線、紫外線或者 是電子束縛射，而轉換成一連續的塗層（如果適當的話， 還包括經塗佈之組成物的固化）。 該粉末通常是藉由熱的應用（燒烤過程）而塗佈至該 基板上；該粉末粒子熔化並形成一薄膜。固化時間和溫度 係與所使用之組成物的調配相互關聯，應該要提及下列典 型的範圍： Γ清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 溫度/°c 2 8 0 至 1 Ο (Γ 2 5 0至 1 5 0 2 2 0至 1 6 0 時間 1 0秒至4 0分鐘 1 5秒至3 0分鐘 5分鐘至2 0分鐘 *當溫度低至9 (TC時可適用於某些樹脂，特別是某些環氧 樹脂。 藉由後-摻合，該粉末塗層組成物可合倂一種或者是更 多的促進流動的添加劑，舉例來說，就像是揭示於W0 94/11446中的添加劑，以及特別在該說明書中所揭示之較 佳的添加劑，包括了氧化鋁和氫氧化鋁，其典型所使用的 比例範圍是從1 : 9 9至9 9 : 1 (以重量計之），較有 利地是從10:90至90: 10，較佳是從2 0 : 8 0 至8 0 ·· 2 0或者是從3〇：70至70·· 30,舉例來 20 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1243716 A7 _ B7_ ___ 五、發明說明（β ) 說，有從4 5 : 5 5至5 5 : 4 5。其他有機材料的組合 ，如同揭示於W0 94/11446中的後-摻合添加劑一般，原貝丨J 上亦可被使用於本發明的實施中，舉例來說，該組合可包 括二氧化矽。另外可被提及如同後-摻合添加劑作爲單獨使 用之材料的有氧化鋁和二氧化矽。另外亦可提及經上蠟之 二氧化矽的使用，如同揭示於W0 94/11446中的後-摻合添 加劑一般，其包括與氧化銘及/或氫氧化銘的組合。 一般而言，與粉末塗層組成物合倂之後-摻合添加劑的 總含量範圍將介於0·0 1至1 〇重量％、較佳至少爲0.1 重量％且不超過1.0重量％ (其係基於該組成物不包含添 加劑之總重）。使用氧化鋁和二氧化矽的組合，於數量上 有利的範圍是介於0.2 5至0.7 5重量％，較佳是介於0 • 4 5至0.5 5重量％，其係基於該組成物不包含添加劑之 總重。可使用數量高達1 %或2重量％，但是如果使用過 多的話，將會衍生出一些問題，諸如少量的形成以及轉換 效率的降低。 關於任何一種添加劑而言，該術語「後-摻合」係意指 該添加劑在製造粉末塗層組成物中的擠製或其它均質過程 之後，已經被合倂的意思。 添加劑可藉由任何下列的乾燥摻合方法中任何一種來 達到後-摻合的目的： a) 在硏磨以前滾成碎片； b) 注射至磨輾機； c) 在硏磨之後的篩選階段中將其導入； 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) 一 --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

.1 ϋ ϋ n n n n^OJ· n ϋ n ϋ n ^ I- I 1243716 A7 ___B7__ 五、發明說明（ή ) d )在一「轉磨機」中或者是其他適當的混合裝置中 進行後-生產摻合；或者是 e)導入至流體化床中。 圖式簡單說明 現在將藉由伴隨的參考圖式’針對適用於實施本發明 之方法的裝置，也就是流-體化床之摩擦生電粉末塗佈裝置 的一般形式，以及本發明之方法的諸多形式，來加以敘述 ，其中： 圖1係槪略顯示流-體化床之摩擦生電粉末塗佈裝置的 一般形式； 圖2係如同使用於實施例中的導電性金屬基板的透視 圖；以及 圖3係爲於攤開的狀態下之圖2基板的透視圖，其目 的在於量測於實施例中所完成的薄膜厚度與覆蓋比例。 參考伴隨圖式之圖1，該流-體化床之摩擦生電粉末塗 佈裝置包括了一個流體化室（1 )，在其底部具有空氣入 口（ 2 )以及橫向安置的多孔氣體分布薄膜（3 )，該薄 膜剛好將該流體化室分成下部的氣室（4)與上部的流體 化隔間（5 )。 在操作中，具有隔絕支架（7 )的基板（6 )(較佳 爲一堅固的支撐），備浸沒至粉末塗層組成物之流體化床 中’該流體化床係於流體化隔間（5 )中，藉由從氣室（ 4)透過多孔薄膜（3 )而向上流動之氣流所建立的。 ____ 22 本紙張尺度適用中國國“準（(：Ν·ϋ規格⑽χ挪公餐厂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ϋ ϋ n n 一一OJI n emt n ϋ ϋ I I · 1243716 A7 ______B7 _ 五、發明說明（>/ϋ ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 藉由可變的電壓來源（8 )將一直流電施加到流體化 室（1 )，持續至少部分浸沒所需的時間。由於粒子之間 的摩擦生電作用使得該粉末塗層組成物的粒子變成帶電荷 的狀態。如圖所示，該基板（6 )並不具有電連接（電"浮 置"），但是其反而可藉由適當的電連接而被接地。經摩擦 生電而帶電荷之粉末塗層組成物的粒子會黏附至基板（6 )上。在沒有離子化或是電暈效應的情形下，由電壓來源 (8 )所提供之電壓被保持在產生這些效應之所需電壓的 等級之下。金屬基板最好被接地。 在塗佈過程期間以未顯示於圖1中的方式，該基板（ 6 )可以規律震盪的方式移動。二者擇一地，該基板可在 浸沒期間間歇地或連續地透過而前進，或者是重複地浸沒 和抽出，直到達到所希冀之浸沒總時間。亦有可能將該基 板保持不動的狀態，以及藉由震動該基板或以螺旋槳攪拌 器攪拌該床，進而達到移動粉末的目的。 在所希冀的浸沒時間過後，將該基板從流體化床中抽 回，並進行加熱使其熔化粉末塗層組成物的黏著粒子，而 完成塗佈。 電壓來源（8 )是使用電力網供電（mains-powered) 的，而輸出電壓的量測係相對於電力網地電位來進行。 以下的實施例將說明本發明之方法，並進行使用如同 圖1中所顯75的裝置，包括由Nordson Corporation所提供 之流體化元件，該元件一般具有高2 5公分和直徑1 5公 分的圓柱型室（1)。 _____23 ___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1243716 A7 ___B7____ 五、發明說明（ >丨） 在實施例中，該基板安裝在長3 0 0毫米之桿子形式 的絕緣支架（7 )上。該基板安置在流體化元件的中心位 置，產生一最大的電位梯度，當3 kv的電壓施加到流體化 室（1 )中時，該電位梯度預期爲不超過3 kV/cm。也就 是說，低於3 OkV/cm游離電位的電位梯度下可獲得令人 滿意的結果。可以很明顯地知道當3 kV (最大的使用値） 的電壓施加到流體化室中時，爲了要讓最大電位梯度爲成 爲3 0 kV/cm，該基板需要比其與流體化元件之牆壁還來 的靠近。當所使用的電壓爲0.5 kV時，最大的電位梯度 估計爲0.1 3 kV/cm，而當所使用的電壓爲0.2 kV時， 最大的電位梯度估計約爲0.0 5 kV/cm。考慮到基板的擺 動與震動，在最大的電位梯度介於0 . 0 5 kv/cm至1 kV/cm範圍中的條件下，可能是〇.〇 5kV/cm至5kV/cm ，又可能是0.0 5 kV/cm至1 〇 kV/cm，預期均可獲得令 人滿意的結果。 實施例中所描述的所有浸泡時間均在短時間內完成。 參考圖2，於實施例中所使用的導電性金屬基板6係 爲一種鋁面板，經摺疊形成一 U型（中心具凹陷處）並具 有下列尺寸： ^ a = 1 0 c m b = 7.5 cm c = 5 m m 〇 該基板6被一安裝在臂7上的金屬鉗1 0夾住。該基板藉 由導體18進行接地。 — 24 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

1243716 A7 ___B7______ 五、發明說明（:^) 圖3爲基板6於攤開的狀態下的透視圖’其目的在於 量測於實施例中所完成的薄膜厚度與覆蓋比例。 二粉末塗層組成物Α和Β係於傳統的方式製備，如擠 製、磨成片狀形式以及硏磨。 每一種組成物的調配如下： 金糸工石，二氧化鈦 塡充物（白雲石） 聚酯樹脂 殘酸官能基環氧樹脂固化劑 催化劑 鱲 調流劑 安息香（Benzoin) 總合 以重量計份 3 2 1 10 7 3 7 4 15 2 3 0 310 310 0 0 組成物A具有較組成物B大的最大粒子尺寸。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於！！ 訂---------. 一般操作條件如下： 裝載於床中的粉末重量 平衡該床的自由流體化時間 沉積材料的標準烘乾及固化 700-800公克 於0.5bar下進行3 0分鐘 於1 8 0°C下進行1 5分鐘 25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） 1243716 A7 Β7 五、發明說明（β ) 所獲得的結果總結於下表中： 塗佈 施加的電壓 伏特 P (bar) 浸泡時間 (秒） INcov,% OUTcov， % 厚度IN (微米） STDEV- IN 厚度out (微米） STDEV- ουτ A -3 0 0 0 3 300 1 00 100 6 0.4 13.9 74.4 3 5.1 — A -2 0 0 0 3 300 85 100 49.3 12.1 70.1 28.3 A + 3 0 0 0 3 500 10 0 100 57.3 11.2 6 9.8 2 5.1 B -2 0 00 3 120 88 100 49.3 12.1 6 9.0 1 7.8 B -2 0 0 0 3 180 100 100 6 5.1 13.2 9 1.2 1 5·1 B 一 2 0 0 0 3 120 100 100 57.5 1 5·3 6 9.0 14.3 B -3 0 0 0 3 90 1 00 100 70.0 1 4.8 9 0.5 16.7 B + 2 0 0 0 3 300 100 100 46.9 1 2.1 6 5.7 11.8 B + 2 0 0 0 3 150 5 1 9 5 45-0 1 1.4 6 3.0 1 0.3 藉由首先將基板攤開如圖3中所顯示，來量測圖2中 的U型基板上的薄膜厚度，可量測該基板的所有部件包括 了中央凹陷處11。在圖3中經攤開之面板的正反兩面上 有標記"X"的每一個點均進行量測，每一個面都有18個數 値，整個面板總共有36個數値。 上述表中的縮寫如下： 厚度IN係爲在該基板的內部表面上所得到之薄膜平均 厚度。 STDEV-IN係爲在該基板的內部表面上所得到之薄膜 厚度的標準誤差。 厚度OUT係爲在該基板的外部表面上所得到之薄膜平 均厚度。 STDEV-OUT係爲在該基板的外部表面上所得到之薄 膜厚度的標準誤差。 26 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

.Λί----I丨-I -訂---------

Claims (1)

1243716 fl Γν# B8 C8 D8 申請專利範圍 h一種用於在基板上形成一塗層的方法，其包括的步 驟有： 建立一個粉末塗層組成物的流體化-床，藉此產生粉末 塗層組成物的摩擦靜電充電，而該流體化-床包括了一流體 {匕€ ’且至少有一部分的流體化室是具有導電性的， #一電壓施於該流體化室之具有導電性的部分， 將該基板完全地或部分地浸沒到流體化床中，藉此該 粉末塗層組成物的帶電荷粒子黏附到基板上，而該基板則 會被電絕緣化或者是被接地， 將該基板從流體化床中拉出，並且 於連續塗層中形成黏附粒子，並超過至少部分的基板 Ο 2·根據申請專利範圍第1項之方法，其中在浸沒至流 體化床之前，該基板並沒有被預熱。 3·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中所施加 的電壓爲一直流電壓。 4·根據申請專利範圍第3項之方法，其中該電壓爲一 正電壓。 5·根據申請專利範圍第3項之方法，其中該電壓爲一 負電壓。 6.根據申請專利範圍第1項之方法，其中施加如此的 電壓，以至於存在於流體化床中的最大電位梯度係低於流 體化床中之氣體的游離電位梯度。 入根據申請專利範圍第1項之方法，其中存在於流體 1 度$用中國國家標準（CNSM4規格(210 X 297 S) (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 訂-· 1243716

六、申請專利範圍 化床中的最大電位梯度爲29kV/cm、27.5、25、20、15、 10、5、1 或 0.05kV/cm。 8。 根據申請專利範圍第1項之方法.，其中存在於流體 化床中的電位梯度爲至少0』lkV/cm或至少0.05kV/cm。 9. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中所施加的電 壓係介於10V至100kV的範圍中。 10·根據申請專利範圍第9項之方法，其中所施加的電 壓係介於100V至60kV的範圍中。 Π·根據申請專利範圍第9項之方法，其中所施加的電 壓係介於100V至30kV的範圍中。 12·根據申請專利範圍第9項之方法，其中所施加的電 壓係介於100V至10kV的範圍中。 13. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該基板包括 了金屬。 14. 根據申請專利範圍第13項之方法，其中該基板爲 一段金屬電線，以線圈的形式較爲有利。 I5·根據申請專利範圍第13項之方法，其中該基板爲 一金屬薄板。 16·根據申請專利範圍第1項之方法，其中在帶電荷的 條件之下，隨著流體化室該基板的浸沒時間高達30分鐘、 20分鐘、10分鐘、5分鐘或3分鐘。 17·根據申請專利範圍第1項之方法，其中在帶電荷的 條件之下，隨著流體化室該基板的浸沒時間至少爲10千分 之一秒（百分之一秒）、500千分之一秒（二分之一秒） 2 裝----------卜----1?----------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（^10 χ 297 i座） 3988 99 ABCD 1243716 山β 六、申請專利範圍 或1秒。 18.根據申請專利範圍第1項之方法，其中所塗佈之塗 層厚度爲500微米、或是200、150、100或80微米。 19·根據申請專利範圍第1項之方法，其中所塗佈之塗 層厚度爲至少5微米、或是至少10、20、50、60或80微 米。 20·根據申請專利範圍第19項之方法，其中所塗佈之 塗層厚度係介於20至50微米的範圍中、25至45微米或 50至60微米的範圍中。 21·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該基板被搖 晃或震動以移除鬆散的粒子。 22·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該粉末塗層 組成物係爲熱固性系統。 23·根據申請專利範圍第22項之方法，其中在粉末塗 層組成物的每一個粉末塗層成分中的薄膜-形成聚合物可選 自於：羧官能基聚酯樹脂、羥官能基聚酯樹脂、環氧樹脂 、以及丙烯酸官能基樹脂中的一種或者是更多。 24·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該粉末塗層 組成物係爲熱塑性系統。 25·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該粉末塗層 組成物藉由後-摻合，來合倂一種或者是更多的促進流動的 添加劑。 26·根據申請專利範圍第25項之方法，其中粉末塗層 組成物合倂了氧化鋁及氫氧化鋁的組合，以作爲促進流動 3 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） ....................…… (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 098899 ABCD 1243716 六、申請專利範圍 的添加劑。 ........................售.！·！ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 27·根據申請專利範圍第1項之方法，其中該基板係完 全浸沒至該流體化床中。 28.—種用於進行本發明之方法的裝置，其包括： (a) —流體化室，其中一部分至少是具導電性的： (b) —種於流體化室中將粉末塗層組成物流體化的裝 置，以建立起粉末塗層組成物的流體化床，藉此引發粉末 塗層組成物的摩擦生電： (c) 將導電性基板完全地或部分地浸沒至該流體化床 中的裝置，該基板不是電絕緣化就是被接地； (d) 將一電壓施加到流體化室之具有導電性部分的裝 置，進行的時間爲至少部分之該基板的浸沒時間，藉此該 粉末塗層組成物的帶電荷粒子會黏附於該基板上； (e) 將承受著黏附粒子的基板從流體化床中抽回；以 及 (f) 將該黏附粒子轉換成連續塗層的裝置。 29·根據申請專利範圍第28項之裝置，其包括用於搖 晃或震動以移除鬆散粒子的元件。 30.—種經塗佈的基板，其係藉由如申請專利範圍第1 至27項中任一項之方法或藉由申請專利範圍第29或30項 之裝置所獲得。 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐)