专利名称：在移动带衬底上涂布同族的非模式化的多色图案的方法
技术领域：
本发明涉及在移动带衬底上连续涂布液体或半液体涂料。
本发明的设计主要是为了将涂料涂布到金属带上，比如在钢带上涂布抗腐蚀的金属合金涂层，而且下面也首先在此方面进行描述。但是，显然本发明可以将涂料涂布于其它材料的衬底上，只要这种衬底对于涂料基本上是不透性的，至少在本发明的最佳实施例中，要被涂布到衬底上的固体涂料组合物可以被加热到玻璃化温度以上。
大规模的连续操作的钢带涂布的应用中，钢带精轧机的技术已比较完善一般，衬底带通过一涂布工作站，其中液体涂料，包括被溶解在一种溶剂中或扩散到一种液体载体中的颜料和其它固体涂料，通过浸涂、喷涂、辊式涂布或类似的方法涂布到该衬底上，在衬底上形成一液体膜，该膜在随后的程序中能够或引起蒸发，以在衬底上留下一固体涂料涂层。
将涂料组合物涂布到一加热了的衬底上也是已有技术，其中所涂布的涂料是从基本上不溶解的涂料组合物固体熔化得到的液体，该固体通过与热的衬底相接触或靠近热的衬底而熔化。这里所说的术语“液体”包括高粘度的液体，其在性质上可接近柔软的塑性固体，及易流动的液体。
上面最后提到的在一衬底上涂布液体涂料的方式下文中称作“熔化涂布”，所涂布的液体下文中称作“熔化涂层”。
以前，熔化涂布的涂布速率由控制固体涂料和衬底之间的接触压力来确定，而影响涂布速率的所有的其它多种参数保持不变。在Dettling的美国专利No.3630802中描述了这样一过程。
当使用Dettling形式的压力控制熔化涂布过程时，所出现的问题是要精确地控制影响涂布速率的所有参数是困难的，进而使得到数值低的而且恒定的涂布速率是很困难的。这一问题导致以在澳大利亚专利No.667716中所描述的熔化涂布技术来代替上述的过程。
简言之，澳大利亚专利No.667716公开了通过将金属带加热到一高于组合物的玻璃化温度的温度并朝向该金属带以预定的速度移动固体块料组合物，将一种以涂料组合物为基础的聚合物涂布到以一恒定的速率移动的金属带衬底的一侧面上。
仅需要控制块料的移动速度，就可以精确控制的涂布速率向带上涂布熔化的涂料，而不需要精确地控制其它的操作参数，其它的参数仅需要保持在较宽的运行值范围内即可。
在该澳大利亚专利中还公开了借助于一压力辊使熔化涂层在带的表面上扩展开，进而在带上得到光滑的液体涂层。
无论涂布的方式如何，现有技术都只是局限于单色产品的生产，在衬底带的整个的至少一侧面上产生均匀的涂层。
本发明的一个目的是提供一种装饰用的多色的涂料涂层，其中在单方向移动的衬底通过一涂布工作站时，向衬底上涂布不同颜色的涂料组分。
众所周知，一些在感官上无规则变化的图案看不出图案中有重复的模式，但是可以看出是一组图案相关的图案族中的成员，在感官上，一图案族中的各个无规则变化的图案的单个表现具有可以辨认出的同族相似性，使得可以用肉眼很容易地将它们与其它图案族的无规则变化的图案的各表示特性区分开来。
木纹图案是以上所述类型的图案的典型的例子。虽然没有任一种木材的木板的两片是相同的，但是人们还是不难从柚木、松木、桃花心木和橡木四个“家族”的木板中将它们区分开。
这样的保持一家族的相似性的无规则变化的图案下文中被称作“同族非模式化图案”。
同族非模式化图案的概念对本发明是很重要的。例如，如果一套家具的柜子是由多色调的涂料层薄钢板制成，则合乎大众需要的是该家具的任一块板或板与板之间都不出现可辨认出的重复的图案，但是也希望任一块板与其它的板之间都存在着很强烈的同族相似性。
因此，本发明的另一目的是在单向移动的衬底通过一涂布工作站，向该衬底上连续地涂布，进而得到具有同族的非模式化的多色的图案的涂层。
本发明还有一个目的是通过在时间上相间隔的涂布操作中，能够重复得到具有家族相似性的同族图案的涂层。
满足上述后一个目的使得一钢带精轧机能够接受指令，将钢带涂布成具有在一目录中示出的一同族的非模式化的涂层图案中的一种图案，但是它也可以涂布出一种新的、在该目录中从未出现过的图案，然而这种图案对于用户来看仍然是该目录中所示的同族中的一员。
本发明是以试验结果为基础的，如果两种或多种不同颜色的涂料以不连续，无规则质地不均匀的涂层的形式施加在一移动衬底的一固定的目标区域内，或分别施加到沿衬底的移动方向排列的多个固定目标区域内，而后根据要被涂布的该衬底表面的单位面积内的涂料量，适当地选择或精确地控制宽范围涂布速率，则涂料被扩展开并使其涂层平整，以形成具有所需厚度的连续的涂层，该涂层覆盖了该衬底表面的一较大面积并显示出一同族非模式化的条纹图案。令人感到惊奇的是，即使涂料的组分相同并经过快速的混合，但是发现在连续的涂层上可以看到的颜色仍然是截然不同的各种颜色。
而且，在研制本发明的试验中还发现，如果从一操作到另一操作中组分涂料的各宽范围涂布速率和每一组分涂料在目标区域或多个目标区域内的定位是相同，则从每一操作过程得到的非模式化图案将显示出一种不变化的同族的相似性。另一方面，如果改变这些涂布参数中的任一个或多个，则可辨认出所得到的连续涂层属于另一族。
到目前为止，仍然无法事先预测涂布参数的选择所确定的特定家族的图案特征，必须对每一种特定选择进行试验以确定是否能产生出令人满意的结果。然而试验明确地表明，在任一不同情况下通过相同的参数选择，该任一选择的家族特征都将重现。
因此，本发明包括在一移动衬底的表面上产生一种连续涂层的方法，该涂层基本上是连续的，具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案，该方法包括以下步骤根据涂布表面的单位面积内的涂料量，在涂布表面的一固定目标区域内或多个固定目标区域内，对于每一种组分涂料以一预定的，连续的宽范围的涂布速率，涂布至少两种不连续、无规则质地不均匀且颜色不同的组分涂料，所说的固定目标区域表面分别与组分涂料相关联并且至少部分地在衬底的移动方向上排列，而后将由所述衬底从所述目标区域或多个目标区域携带的组分涂料扩展开并使其平整化，以形成连续的涂层。
由于组分涂料是不连续的且质地不均匀，它们的瞬时涂布速率不断变化，因此这里使用的术语“宽范围的涂布速率(long term)”来表示平均速率，当衬底表面的面积是足够大的时来保证确定一相当的稳定状态数值。一般，对于组分涂层的整个容量，0.5至1.0平方米的衬底表面可以被认作组分的“宽范围”涂布速率。
本发明不局限于满足以上标准的组分涂料的涂布的特定方式，然而在本发明的一个最佳实施例中，就每一种组分涂料，采用了一上述类型的熔化涂布过程，该过程中，衬底移动速度恒定不变并且块料移动速度是控制的。
已经发现，如果块料速度相当低，则熔化涂布的涂层是相对较厚的，无规则定位的涂料堆。因此，使用块料移动速度控制的熔化涂布是适合于本发明目的的，虽然熔化涂布具有无规则质地不均匀特点，但是还是可以由块料速度来精确地确定一在速度恒定不变衬底上的宽范围涂布速率。
而且，涂料的目标区域作为块料与衬底的接触面由涂料在宽范围内精确地限定并完全覆盖。因此，如果带移动速度恒定不变的，采用块料移动速度控制的熔化涂布可提供一组分涂料的上述的所有的特征，这里使用术语，即在衬底表面的一预定的稳定目标区域内，根据衬底表面的单位面积内所涂布的涂料量，以精确的宽范围速率涂布到一移动衬底上的无规则的质地不均匀的涂层。
因此，根据本发明的第一最佳实施例，本发明提供了一种使用一具有玻璃化温度的涂料组合物向一移动衬底带的一侧面的至少一部分实施涂布的方法，包括以下步骤，将该带预热到一超过所述玻璃化温度的预热温度，以一预定的带移动速度移动该被预热了的带，以一预定的块料移动速度朝向所述侧面沿该块料的一轴线移动涂布组合物固体块料，使所述涂料组合物从固体块料上熔化下来并从所述块料被携带走，形成一种液体涂料涂布于所述表面上，将被携带走的液体涂料扩展开并使涂层平整，而后，让或使平整过的液体涂层固态化，其特征为，所述块料包括至少两种颜色不同的组分，并且预热温度超过所有组分的玻璃化温度，块料的移动速度很低以便保证所携带走的涂料是不连续，质地不均匀的涂料，扩展和平整过程将不连续，质地不均匀的涂层转化成一种连续的、显示出一同族的非模式化的有色图案。
根据本发明的第二最佳实施例，本发明提供了一种使用一具有玻璃化温度的涂料组合物向一移动衬底带的一侧面的至少一部分实施涂布的方法，包括以下步骤，将该带预热到一超过所述玻璃化温度的预热温度，以一预定的带移动速度移动该被预热了的带，以一预定的块料移动速度朝向所述侧面沿该块料的一轴线移动涂布组合物固体块料，使所述涂料组合物从固体块料上熔化下来并从所述块料被携带走，形成一种液体涂料，涂布于所述的表面上，将被携带走的液体涂料扩展开并使涂层平整，而后，让或使平整过的液体涂层固态化，其特征为，至少另一个所述块料在颜色上与第一次提到的块料不同，并且在带的移动方向上至少部分地与第一次提到的块料成一直线，同样以第二预定块料移动速度一朝向所述侧面移动，该第二预定块料移动速度可以与第一次提到的块料移动速度相同，也可以不相同，块料的移动速度很低以便保证所携带走的涂料是不连续，质地不均匀的涂料，扩展和平整过程将不连续，质地不均匀的涂层转化成一种连续的、显示出一同族的非模式化的有色图案。
下面将参照附图以实施例的方式更详细地描述本发明的几个实施方式。
图1是一适合于实现本发明的第一个最佳实施例的方法的涂布工作站的一个示意性的正视图；图2是沿图1中的线A-A所作的一剖视图；图3是一与图1相似的视图，示出了一适合于实现本发明的第二个最佳实施例的方法的涂布工作站；图4是沿图3中的线A-A所作的一剖视图；图5是一在本发明的第一个最佳实施例或第二个最佳实施例的方法中使用的两组分涂料块的透视图；图6(a)至6(e)分别是在本发明的第一个最佳实施例或第二个最佳实施例的方法中使用的三个两组分涂料块的示意性正视图7至13分别是本发明实施例在涂布钢带上产生的同族的非模式化图案的黑白图象。
在图1和2中示出的装置，除了其内的涂布块23的特征外，基本上是一常规的熔化涂布工作站，在这里无需详细描述。它可以被包含在一钢带精轧机内，作为一连续涂布线上的一部件。它包括一钢带支撑轧辊21，一具有弹性的圆柱形的外表层的扩展平整辊22和三个涂料块23。每一个涂料块23包括两种或多种组分，是具有不同颜色的涂料组合物，下面还将更详细地描述。
要被涂布的钢带24朝向轧辊21垂直地向上移动，转过大约90度，通过该轧辊，并经过轧辊21和22之间的辊隙，在大致水平方向上离开该工作站。两个轧辊均由动力驱动，它们的表面速度不必相同。支撑轧辊21的驱动最好使得其表面速度大体与带24的速度相同，并且轧辊与带接触的部分移动的方向与带移动的方向相同。另一方面，扩展平整辊22的表面速度的变化范围可以在相反的方向上的一低速到带的移动速度之间，经零直至在与带的移动速度相同的方向上的大约带的速度的25％。带24的速度保持恒定不变，并且由任一适合的速度可控制的块料供给装置朝向该带24传送涂料块23，该供给装置例如是一携带块料的环状传送带。
在到达熔化涂布工作站之前，清洁带24，使其随时可以接受涂层。该带被加热到一超过涂料块23的组合物的玻璃化温度的温度。因此，涂料组合物块料23熔化并以一由块料速度决定的范围很大的涂布速率涂布到该带上，由该带传送并通过两辊21和22之间的辊隙。
根据本发明，块料的速度很慢以保证所传送走的熔化涂层是一不连续的，质地不均匀的涂层，并且在辊21和22之间保持一压力，该压力的大小足够将该熔化涂层扩展成平整的、连续的、具有所需要的厚度，该涂层最好覆盖带的边缘。
根据本发明，每一个块料23包括至少两种未掺合的不同颜色的组分，这可以产生意想不到的连续涂层，显示一种同族的非模式化的图案，其中已经发现在每一种情况下，由块料内的各组分的相对比例和配置来唯一地确定家族的相似程度。
例如，如果每一个块料23是一种斑纹块料，如图5中所示，其中深颜色组分的重量是17部分，亮颜色组分的重量是13部分，产生出图7中所示的其样品长度所显示出的图案。图5所示的块料具有不规则的斑纹，它可以通过将适当量的大块固体组分放在一模具内，而后充分地加热该模具和其内的固体组分，使其内的固体组分聚结在一起，而不相混合。根据需要选择块料组分的量的比例，以产生不同的连续涂层的图案。
在其它的例子中，通过同时挤压热的组分经过一多孔模具或多喷嘴挤压机可以得到块料组分的一种非随机的布置。在图6(a)至6(e)中分别示出了几种这样的块料，每一块料中有两种组分。
可以看出，在图6(a)至6(e)中示出的多组分块料的每一个都可以以一整体制出，但另一种情况是在一块料供给传送带上各单一颜色组分可以一个放置在另一个的上面或另一个旁边以得到相同的效果。关于这一点，可以想到这些块料粘附在一起，使得放置在一起的各组分的功能与一种单一的多色块料一样。
应该强调指出的是，所示出的块料只是为了举例说明，对于两种或多种组分，可以使用的相似块料的种类几乎是无限多的。在所示出的所有块料中，除了图6(c)外示出的块料中的各组分的量大体相同，在任一例子中使用的实际比例仅是一选择的问题，并确定最终产生的同族非模式化图案的特征。
参见图8和图9，其中示出了所得图案的同族相似程度对块料组分布置的依赖关系。图8所示的样品图案是当块料23采用块料6(a)并当块料向朝上移动的带进给，块料的亮颜色层是下层时得到的，而图9所示的图案是由相同的块料在亮颜色层是上层时产生的。在最终的图案中，移动带首先遇到的那一层是主要的，而由直觉也可以知道，当假定地将其涂布在第一次遇到的层的斑纹的顶部时，其次遇到的层也会是主要的。
图3和4示出了适合于本发明所述第二最佳实施例的装置。它与图1和2所示装置的不同之处仅在于为两组块料23(a)和23(b)提供了两个单独的、可控制的块料供给装置代替前述的单一供给装置。对于与图1和2中的部件相当的部件，图3和4中使用相同的数字标号，下面不再对其进行描述。该实施例的操作更具灵活性，通过选择各个块料的供给速率可以选择用于每一组块料的涂布速率。因此，在两种颜色的情况下，如果希望一种组分涂料的量是另一种的两倍，可以使用单一颜色的大小相同的块料，以两倍于另一种组分供给速度的速度供给这一组，而在上述的实施例中，必须以所需的比例制造出包括有两种组分的块料。附带说说，应该注意块料供给速度直接决定着涂布的量。然而，由于不同颜色颜料的比重通常不同，因而相同尺寸的块料的相同速度很少能够产生出涂料组分的相同质量。由于在最终的涂层中，其视觉效果在某种程度上依赖于颜料的相对质量，必须调节实际块料供给速度以适应需要。因此，在任何情形下，记录块料的大小、重量和块料供给速度以便日后能得到该图案的精确的再现是很重要的。
图10至13示出了块料供给速度和配置改变的效果。
图10所示的图案是当块料23(a)是亮颜色块料，并选择块料供给速度以便亮颜色块料23(a)的宽范围涂布速率是暗颜色块料23(b)的大约70％时得到的。
图11所示的图案是在除了亮颜色块料23(a)的涂布速率是暗颜色块料23(b)的大约25％之外，其它条件与图10所示图案相同的情况下得到的。
图12所示的图案是当下层块料23(a)是暗颜色的，并且这些暗颜色块料的宽范围涂布速率为亮颜色块料23(b)的大约140％时得到的。在这种情况下，各种颜色的相对质量是与图10所示的例子大体相同的，但视觉效果却很不同。
图13所示图案是当下层块料23(a)是暗颜色的，并且其宽范围涂布速率为亮颜色块料23(b)的大约45％时得到的。
应该注意，在每一种所示的情形中，在每一熔化涂布位置提供三个块料列，以便每一情形中的整个目标区域基本上横跨带的宽度。这样的跨度是最好的，因为它有利于熔化涂层扩展成连续的涂层。然而，还应该注意的是，排列着的多块料的使用(代替提供相同或相近跨度的单一块料)在最终图案的选择中提供了另一变量，至于图1中每一块料或图3中每一对对齐的块料的各组分的涂布次序不必与排列中的相邻块料相同。
权利要求
1．在一移动带衬底的表面上产生一种连续涂层的方法，该涂层基本上是连续的，具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案，该方法包括以下步骤根据涂布表面的单位面积内的涂料量，在涂布表面的一固定目标区域内，对于每一种组分涂料以一预定的，连续的，宽范围涂布速率，涂布至少两种不连续、无规则质地不均匀且颜色不同的组分涂料，而后将由所述衬底从所述目标区域携带的组分涂料扩展开并使其平整化，以形成连续的涂层。
2．在一移动带衬底的表面上产生一种连续涂层的方法，该涂层基本上是连续的，具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案，该方法包括以下步骤根据喷涂表面的单位面积内的涂料量，在喷涂表面的多个固定目标区域内，对于每一种组分涂料以一预定的，连续的，宽范围涂布速率，涂布至少两种不连续、无规则质地不均匀且颜色不同的组分涂料，这些涂布表面的固定目标区域分别与组分涂料相关联并且至少部分地在衬底表面的移动方向上排列，而后将由所述衬底从所述目标区域携带的组分涂料扩展开并使其平整化，以形成连续的涂层。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于在每一目标区域内的组分涂料是一种单一颜色的，它与在至少另一目标区域内的组分涂料的单一颜色不同。
4．一种使用一具有玻璃化温度的涂料组合物向一移动带衬底的一侧面的至少一部分实施涂布的方法，包括以下步骤将该带预热到一超过所述玻璃化温度的预热温度，以一预定的带移动速度移动该被预热了的带，以一预定的块料移动速度朝向所述侧面沿该块料的一轴线移动涂料组合物固体块料，使所述涂料组合物从固体块料上熔化下来并从固料块被携带走，形成一种液体涂料涂布于所述表面上，将被携带走的液体涂料扩展开并使涂层平整，而后，让或使平整过的液体涂层固态化，其特征在于所述块料包括至少两种颜色不同的组分，并且预热温度超过所有组分的玻璃化温度，块料的移动速度很低以便保证所携带走的涂料是不连续，质地不均匀的涂料，扩展和平整过程将不连续，质地不均匀的涂层转化成一种连续的、显示出一同族的非模式化的有色图案。
5．如权利要求4所述的方法，其特征在于所述块料的各组分的量是按预定比例的。
6．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述组分在所述块料内显示出一种斑纹图案。
7．如权利要求5所述的方法，其特征在于所述块料的每一种组分在垂直于块料的移动方向的剖面内具有恒定的横断面。
8．一种使用一具有玻璃化温度的涂料组合物向一移动带衬底的一侧面的至少一部分实施涂布的方法，包括以下步骤将该带预热到一超过所述玻璃化温度的预热温度，以一预定的带移动速度移动该被预热了的带，以一预定的块料移动速度朝向所述侧面沿该块料的一轴线移动涂布组合物固体块料，使所述涂料组合物从固体块料上熔化下来并从所述块料被携带走，形成一种液体涂料涂布于所述表面上，将被携带走的液体涂料扩展开并使涂层平整，而后，让或使平整过的液体涂层固态化，其特征在于至少另一个所述块料在颜色上与第一次提到的块料不同，并且在带的移动方向上至少部分地与第一次提到的块料成一直线，同样以第二预定块料移动速度朝向所述侧面移动，块料的移动速度很低以便保证所携带走的涂料是不连续，质地不均匀的涂料，扩展和平整过程将所有携带走的涂料转化成一种连续的、显示出一同族的非模式化的有色图案。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于所述第一和第二预定块料移动速度是相同的。
10．如权利要求8所述的方法，其特征在于每一种所述块料是一单一颜色的。
11．如权利要求8所述的方法，其特征在于所述块料的至少一个包括至少两种不同颜色的组分，并且所述至少一个块料的所述各组分的量是按预定比例的。
12．如权利要求11所述的方法，其特征在于所述至少一个块料的每一种所述组分在垂直于所述块料的移动方向的剖面内具有恒定的横断面。
13．在一移动带衬底的表面上产生一种连续涂层的方法，该涂层基本上是连续的，具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案，基本上如参照图1和2及图6(a)至图6(b)中的任一个所描述的。
14．在一移动带衬底的表面上产生一种连续涂层的方法，该涂层基本上是连续的，具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案，基本上如参照图3和4所描述的。
全文摘要
一种在一移动带衬底的表面上产生一种连续涂层的方法,该涂层基本上是连续的,具有预定厚度并显示出一种多色的同族的非模式化的图案,该方法包括以下步骤:根据涂布表面的单位面积内的涂料量,在涂布表面的一固定目标区域内或多个固定目标区域内,对于每一种组分涂料以一预定的,连续的宽范围涂布速率,涂布至少两种不连续,无规则质地不均匀且颜色不同的组分涂料,这些涂布表面的固定目标区域分别与组分涂料相关联并且至少部分地在衬底表面的移动方向上排列,而后将由所述衬底从一目标区域或多个目标区域携带的组分涂料扩展开并使其平整化,以形成连续的涂层。
文档编号B05C3/00GK1233196SQ97198751
公开日1999年10月27日 申请日期1997年10月13日 优先权日1996年10月14日
发明者马克·约翰·戴维斯, 特雷弗·詹姆斯·霍顿 申请人:Bhp钢铁(Jla)有限公司