混合与涂布多组分涂料组合物的方法和装置的制作方法

专利名称:混合与涂布多组分涂料组合物的方法和装置的制作方法
相关申请的交叉引用本申请是标题为“混合与涂布多组分涂料组合物的方法和装置”的美国专利申请10/324,725的部分继续，其要求2001年12月20日提交的美国临时申请60/343,076的权益，两者都通过引用全部并入本文。
发明背景1.发明领域本申请总体上涉及在基材上涂布所需组成的多组分涂料用的方法和装置，更具体地，涉及在汽车基材上涂布多组分修补涂料用的方法和装置。
2.技术因素为了恢复车辆的原始外观而将汽车修补涂料用于覆盖车辆的受损区域。常规的修补涂料通常以多包装体系的形式提供给汽车修理厂。一种上述体系的例子是双包装体系，一个包装含有聚合材料而另一包装含有催化剂或固化剂。当修补涂料待涂布至汽车基材上时，将分开包装中的组分混合在一起(通常以涂料制造商指明的特定比例混合)，并将经混合的涂料组合物放入容器中。该容器与涂布装置如气动喷枪相连，将混合的涂料组合物喷涂至汽车基材上。
尽管对于大多数汽车修补操作而言一般是可接受的，但是该常规修补涂布方法确实具有一些缺点。例如，在将分开的组分混合在一起之后，所得涂料组合物的活化期通常限于仅约30分钟。“活化期”指的是涂料组合物在因交联或固化而变得太粘以至于无法涂布之前必须将其使用的时间。另外，由于大多数修补涂布工作仅仅需要覆盖车辆的相对小的面积，单独的包装通常并不包含大量的相应涂料组分。因此，对于较大的工作，必须连续制备并涂布若干不同批次的涂料组合物。该分批混合增加涂布较大基材所需的时间而且要求在各批涂料组合物混合时间断地中止和开始涂布过程。如修补涂料领域的技术人员将会理解的，提高涂料组合物的固化速度以减少所涂布的涂料组合物的固化时间以便所涂布的涂料可以更快地砂磨或涂布进一步的涂料将是有利的。然而，提高固化速度也会不利地降低所混合的涂料组合物的活化期。
在缓解这些问题的尝试中，开发出喷雾装置，其中特定量的分开的涂料组分机械地计量供应至该喷雾装置以提供所需的涂料组合物。已知的涂料分配器的例子在美国专利5,405,083；4,881,821；4,767,025和6,131,823中得到公开。尽管一般而言是可接受的，但是向喷雾装置精确地计量供应特定量的涂料组分所需的机械泵送和计量设备增加系统的总成本。此外，计量设备必须定期检查和保养以确保其处于正常运转状态从而精确地向喷雾装置提供所需量的涂料组分。
如汽车修补涂料领域的技术人员将会理解的，提供使已知涂料涂布系统的至少一些缺点减轻或消除的用于将多组分涂料涂布至基材上的方法和/或装置会是有利的。
发明概述本发明提供在基材上涂布所需组成的多组分涂料的方法。该方法包括提供涂布装置，其与具有第一流变学特性的第一涂料组分和具有与所述第一涂料组分的流变学特性可以相同或不同的第二流变学特性的至少一种其他的涂料组分如第二涂料组分流动联通。可以选择涂料组分如两种或多种涂料组分的流变学特性以使得涂料组分得以提供至装置和/或混合从而提供具有所需涂料组分比例的涂料，例如具有所需量的来自第一涂料组分的一种或多种物质和所需量的来自至少一种其他涂料组分的一种或多种物质的涂料。在一种实施方式中，提供给涂布装置的涂料组分的比例与涂料组分的相对粘度基本上成比例。在一特定的实施方式中，可以在压力下、例如在基本上相同压力下将涂料组分提供给涂布装置。
本发明提供在基材上涂布多组分涂料组合物用的涂布系统。在一种实施方式中，该涂布系统包括至少一种具有第一导管和至少一个其他导管如第二导管的涂布装置。可以将具有第一流变学特性的第一涂料组分与第一导管流动联通地放置并可以将具有与所述第一涂料组分相同或不同流变学特性的一种或多种其他(如第二)涂料组分与至少一个其他导管流动联通地放置。所述涂布系统可以包括将涂料组分引入所述涂布装置中的设备以使得在所得涂料组合物中涂料组分的量与涂料组分的流变学特性基本上成比例。所述第一涂料组分可以包含一种或多种物质如聚合材料，其具有能够与所述至少一种其他涂料组分中的一种或多种物质如交联材料的官能团反应的反应性基团。
附图简要说明图1是包含本发明特征的涂布系统的示意性侧视图(未按规定比例)；图2是包含本发明特征的另一涂布系统的示意性侧视图(未按规定比例)；和图3是实施例1的溶液A-D的吸收-波长图。
发明详述用于本文时，空间或方向术语如“左”、“右”、“内”、“外”、“上”、“下”、“顶端”、“底端”等以图中所示的与本发明相关联。然而，应理解的是本发明可以采取各种可选择的定向，因此并不认为上述术语是限制性的。此外，用于本文时，表示在说明书和权利要求
中所用的尺寸、物理特性、工艺参数、成分的量、反应条件等等的所有数字应理解为一切情况下都由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在以下的说明和权利要求
中所述的数值是近似值，其可以根据由本发明所寻求得到的所需性能来变化。最起码，且并非作为限制等同原则对权利要求
范围的应用的企图，各数值应当至少按照所报道的有效数字并采用一般的四舍五入技术来解释。此外，本文所公开的所有范围理解为包括范围起点和终点的值以及包括其中所含的所有子范围。例如，“1至10”的表述范围应当认为包括在最小值1和最大值10(包括端值)之间的所有子范围；即以1或更大的最小值起始并且以10或更小的最大值结束的所有子范围，如5.5-10。此外，用于本文时，诸如“在......上沉积”、“在......上涂布”或“在......上提供”的术语指的是在其上沉积或提供但是并非必然与表面接触。例如，“在基材上沉积”的涂料组合物并不排除位于该沉积涂层与基材之间的相同或不同组成的一种或多种其他涂膜的存在。本文所用的分子量，无论是Mn还是Mw，是由采用聚苯乙烯作为标样的凝胶渗透色谱可测定的那些。另外，用于本文时，术语“聚合物”包括低聚物、均聚物和共聚物。
现在将具体参照使用气动喷雾装置将多组分如双组分修补涂料涂布至汽车基材来描述本发明的用于将多组分涂料涂布至基材上的示例性装置和方法。然而，应理解的是本发明不限于在修补涂料或汽车基材的情况下应用，而是可以在任意所需基材上以任意的多组分涂料类型实施。另外，本发明并不限于以气动喷雾装置应用。此外，本发明并不限于双组分体系而是可以用许多组分如两种以上组分实施。
包含本发明特征的第一示例性涂布系统10示意性地显示于图1中。该系统10包含涂布装置12。涂布装置12可以是任意的常规类型，如气动型、静电型、重力给料型、压力给料型等。在图1所示的示例性实施方式中，涂布装置12是具有手柄14、主体16、喷嘴18和虹吸管20的气动式虹吸给料涂布枪。该示例性涂布装置12还包含与载流流体(如液态或气态的载流流体)源24流动联通的载流流体导管22。在一种实施方式中，载流流体是在约10磅/平方英寸-表压(psig)-100psig(0.7kg/cm2-7kg/cm2)、诸如20psig-80psig(1.4kg/cm2-5.6kg/cm2)、如40psig-60psig(2.8kg/cm2-4.2kg/cm2)的压力下提供的压缩空气。如同本领域技术人员会理解的那样，载流流体导管22引导载流流体通过装置12内的通路到达喷嘴18。虹吸管20的内部末端以常规方式与装置12中的载流流体通路流动联通。常规的气动式虹吸给料喷枪的结构和操作是汽车修补领域的技术人员充分了解的，因此不再详细论述。可以用于本发明实践的一种适合的气动式虹吸给料涂布装置是由ITW Incorporated制造的Binks Model 62喷枪。
在先前的实践中，如上所述虹吸管20将会与含有经混合的涂料组合物的单个容器相连。然而，在本发明的实践中，虹吸管20与多入口连接体30相连或形成多入口连接体30。在图1所示的示例性实施方式中，将连接体30描绘成具有基部32、第一入口或导管34和第二入口或导管36的中空“Y-型”连接体。基部32例如通过摩擦配合或通过任意的常规固定装置与虹吸管20相连。第一导管34连接至与第一涂料组分(如多组分修补涂料的一种组分)源42流动联通的第一导管或收集管40，而第二导管36连接至与第二涂料组分(如多组分修补涂料的另一种组分)源44流动联通的第二导管或收集管45。尽管在该示例性实施方式中仅有两根导管34、36存在于连接体30上，本领域技术人员能理解的是本发明不限于在双组分体系的情况下应用。例如，对于三组分体系，连接体30可以具有各自与涂料组分之一流动联通的3个入口(导管)。另外，收集管40、45并非不得不作为单独的部件而是可以简单地作为第一和第二导管34、36的延伸。
为了对于双组分体系进行说明，第一组分可以是液体如溶液，以及可以包括具有至少两个能够与第二组分的官能团反应的反应性基团的一种或多种物质。例如，第一组分可以包括具有反应性基团如羟基、环氧基、酸基、胺基、氮丙啶基或乙酰乙酸酯基的一种或多种物质，上述仅是提及少数。在一种实施方式中，第一组分可以包括具有两个或多个反应性基团的任意的常规树脂或聚合物涂布材料。例如，第一组分可以包括含有多元醇、聚酯、聚氨酯、聚硅氧烷或聚丙烯酸酯的物质，上述仅是提及少数。在一种实施方式中，第一组分可以包括中等分子量的聚合物多元醇如Mn为200-100,000、例如1,000-75,000、如3,000-50,000、如5,000-20,000的聚合物多元醇。
第二组分可以是液体如溶液，以及可以包括一种或多种物质，其具有设置成与第一组分中的一种或多种物质的反应性基团反应以将第一组分中的物质固定或固化(如与之交联)从而形成所得到的涂层。例如，但是并非视为限制地，第二组分可以包括多异氰酸酯固化剂、氨基塑料树脂、或酚醛塑料树脂，上述仅是提及少数。适于本发明实践的涂料组分和固化剂的例子在美国专利6,297,311；6,136,928；5,869,566；6,054,535；6,228,971；6,130,286；6,169,150和6,005,045中得到公开，但是不限于此，其各自通过引用全部并入本文。
与先前的修补涂布系统不同，本发明的系统10不需要在涂料组分源42和44与涂布装置12之间存在供给泵或计量泵以将选定量的两种组分计量供应至涂布装置12。相反，在本发明的实践中以及如下所述，从涂布装置12涂布至基材50上的所得涂料组合物的组成可以通过选择、改变或调整涂料组分如第一和/或第二涂料组分的流变学特性来进行选择、改变或调整。用于本文时，术语“流变学特性”指的是在不同剪切速率和温度范围下测定的材料的粘度。
在本发明的实践中，可以选择或调整图1所示系统的涂料组分的流变学特性以使得在特定的一组涂布条件如温度、载流流体压力和/或流速、或剪切速率下，因载流流体流经该装置而将涂料组分牵引至涂布装置12中，并且在与组分的流变学特性如粘度基本上成比例的所需比例如体积比下使组分合并以形成所需组成的涂料组合物。如同本领域普通技术人员将会理解的，可以用任意的常规方法调节材料的流变学特性，如通过改变每单元体积的树脂或聚合材料的分子量、所用溶剂的种类、组合物中存在的固体总量、颜料的添加或除去、以及涂料领域中常用的其他方法。换之，或者除上述以外，可以通过改变收集管40和45的直径来调节抽取至装置12中的涂料组分的相对量。
参照上述的图1所示的双组分体系，为涂布具有2份(如2体积份)第一涂料组分和1份(如1体积份)第二涂料组分的涂料组合物，可以调节两种涂料组分的流变学特性以使得在选定的涂布条件(如两种涂料组分的涂布剪切速率和温度)下，第二涂料组分的粘度为第一涂料组分粘度的两倍(或大约两倍)。当载流流体(如压缩空气)移动经过涂覆装置12时，气流产生的吸力吸取第一和第二涂料组分经过收集管40、45、连接体30并吸入涂布装置12，在从喷嘴18排出之前可以在其中用常规方法如通过流经机械混合装置或流入混合室来混合两种组分。
如本领域技术人员将会理解的，获得所需的涂料组合物所需的涂料组分的流变学特性如粘度可以通过将涂料组分与装置12相连并测量在从喷嘴18排出的所得组合物中涂料组分的量来确定。如果所得涂料中的一种或多种组分的量需要调节，可以调整上述组分的流变学特性以获得所需的涂料组合物。因此，为达到涂料组合物中第一和第二涂料组分的比例如体积比为2∶1，第一和第二涂料组分的粘度比可以不必正好是1∶2。如本领域技术人员可理解的，可以选择或调整第一涂料组分中每单位体积的一种或多种物质如聚合物质的量以及第二涂料组分中每单位体积的一种或多种物质如交联物质的量，以使得在第一和第二涂料组分的选定粘度下将选定量的聚合物质和选定量的交联物质传送至涂布装置12。例如，可以选择涂料组分中物质的量以使得第一和第二组分的1∶1体积混合比(如1∶1粘度比)提供第二组分的官能团(如NCO)与第一组分的反应性基团(如OH)的1.1∶1(或更大)当量比。在一个例子中，例如通过用相似溶剂混合或制备第一和/或第二涂料组分但是包含非反应性树脂或材料以调整(如减少)每单位体积的反应性基团或官能团的数目而不显著改变涂料组分的流变学特性如粘度，可以调整第一和/或第二涂料组分每单位体积的反应性基团和/或官能团的量。
如之前提及的，第一组分和第二组分可以包含具有官能团的一种或多种物质。在本发明的某些实施方式中，第一涂料组分和至少一种其他涂料组分即第二涂料组分中的至少一种的流变学特性通过在上述组分中包括含有不同官能团的两种或多种组分而进行选择。在上述实施方式中，第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种包含具有第一化学物种(species)的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同以及(ii)彼此相容。用于本文时，术语“彼此相容”指的是所述化学物种相互结合时是存储稳定的，以致该物种不会反应而使得该组分变得太粘以至于不能涂布。
例如，如之前所述的，在某些实施方式中第一组分可以包括具有选自羟基、环氧、胺或氮丙啶化学物种的官能团的一种或多种物质。在第一组分包含具有羟基官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有环氧、胺、乙酰乙酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、丙烯酸酯、酮亚胺、醛亚胺或天冬氨酸酯化学物种及其混合物的官能团的至少一种其他物质来选择第一组分的流变学特性。在第一组分包含具有环氧官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有乙酰乙酸酯或烷氧基硅烷化学物种及其混合物的官能团的至少一种其他物质来选择第一组分的流变学特性。在第一组分包含具有胺官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有硅烷化学物种的官能团的至少一种其他物质来选择第一组分的流变学特性。在第一组分包含具有氮丙啶官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有烷氧基硅烷化学物种的官能团的至少一种其他物质来选择第一组分的流变学特性。
此外，如之前提及的，在某些实施方式中第二组分可以包括具有设置成与第一组分中一种或多种物质的反应性基团反应以固定或固化第一组分中物质的官能团的一种或多种物质。在上述实施方式中，如上所述，可以通过在上述组分中包括具有不同官能团的两种或多种物质来选择第二涂料组分的流变学特性。
例如，在第二组分包含具有异氰酸酯官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有环氧、烷氧基硅烷或多酸酐化学物种及其混合物的官能团的至少一种其他物质来选择第二组分的流变学特性。在第二组分包含具有丙烯酸酯官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有烷氧基硅烷化学物种的官能团的至少一种其他物质来选择第二组分的流变学特性。在第二组分包含具有乙酰乙酸酯官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有丙烯酸酯化学物种的官能团的至少一种其他物质来选择第二组分的流变学特性。在第二组分包含具有酸酐官能团的第一物质的情况下，可以通过在该组分中包含具有环氧或烷氧基硅烷化学物种及其混合物的官能团的至少一种其他物质来选择第二组分的流变学特性。
在本发明的某些实施方式中，第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中至少一种的流变学特性通过在上述组分中包含具有不同官能团的三种物质而进行选择。在上述实施方式中，第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种包含具有第一化学物种的官能团的第一物质、具有第二化学物种的官能团的第二物质和具有第三化学物种的官能团的第三物质，其中所述第一、第二和第三化学物种(i)各不相同以及(ii)彼此相容。
例如，在某些实施方式中，第一组分可以包含具有羟基官能团的物质、具有胺官能团的物质和具有天冬氨酸酯官能团的物质。在其他实施方式中，第一组分可以包含具有羟基官能团的物质、具有胺官能团的物质和具有烷氧基硅烷官能团的物质。此外，在某些实施方式中，第二组分可以包含具有异氰酸酯官能团的物质、具有环氧官能团的物质和具有硅烷官能团的物质。在其他实施方式中，第二组分可以包含具有异氰酸酯官能团的物质、具有酸酐官能团的物质和具有丙烯酸酯官能团的物质。
本发明的另一涂布系统60示于图2中。该涂布系统60是加压涂布系统而不是图1所示的虹吸涂布系统。在该实施方式中，涂布装置12与雾化空气源61经由雾化空气导管63流动联通。第一和第二涂料组分42、44可以容纳在一个或多个压力容器62中。例如，涂料组分可以都处于同一压力容器62中(如图2所示)，或者可以位于单独的压力容器62中，各自处于相同或基本上相同的压力下。在举例说明的实施方式中，压力容器62与加压流体(如压缩空气)源64经由管道66流动联通。第一和第二收集管40、45可以用任意的常规方法与涂布装置12相连。涂布装置12可以包括任意的常规阀门组件或控制阀构造，诸如但是不限于针状阀、球阀等等，从而容许涂料组分引入至涂布装置12和/或从中排出。涂布装置12还可以包括任意的常规类型的混合器，如静态混合机或管道混合器，从而使两种或多种涂料组分在其从涂布装置12排出之前进行混合。
现在将具体参照涂布双组分体系来说明涂布系统60的操作。可以引导来自雾化空气源61的雾化空气经过涂布装置12的主体16以使从喷嘴18排出的涂料组合物雾化。上述雾化体系是本领域技术人员充分了解的并且本文不再详细叙述。实质上，雾化空气将由喷嘴18排出的涂料组合物雾化以帮助将均匀的涂料混合物提供至基材50上。在该实施方式中，可以将第一和第二涂料组分42、44放在压力容器62内然后封闭该容器62。接着可以将来自流体源64的加压流体引导至加压容器62中以使容器62内部加压。在一种实施方式中，可以将容器62内部提高至约2-20psig(0.14-1.4kg/cm2)、如3-15psig(0.21-1kg/cm2)、如4-10psig(0.3-0.7kg/cm2)、如6-8psig(0.4-0.6kg/cm2)的压力。由于容器62内部处于压力下，该压力迫使第一和第二涂料组分42、44流经相应的收集管40、45并流入涂布装置12中，在其中可以将组分混合然后排出。涂料组分至涂布装置的流动(以及因此，所得涂料的组成)与涂料组分的流变学特性成比例或基本上成比例。
本发明的这些示例性的涂布系统10和60提供易于使用、低成本的将多组分涂料组合物如多组分修补涂料涂布至基材上的方法和装置。由于不需要复杂的泵或计量装置，该装置的初始成本得以降低以及保养要求比具有上述泵和计量装置的系统所需的更低。另外，由于该两种组分在涂布之前并未混合，可以将固化剂设置成在更快时间内使聚合材料固化。
在本发明的另一方面中，对于涂布系统10，连接体和相连的收集管可以成套提供以改进现有的涂布装置从而实施本发明。此外，对于任意的本发明的涂布系统(如涂布系统10或60)，可以将相同或不同流变学特性的多种涂料组分连同其流变学特性的信息(如图表、表格、配方等)一起提供，从而使购买者选择预定流变学特性的涂料组分以获得预期的最终涂料组合物。
提供下列实施例以说明本发明的一般原理。然而，不应当认为本发明受所举的具体实施例的限制。
实施例1通过将一根长2英寸(5cm)和内径3/8英寸(0.95cm)的Tygon管连接到喷枪虹吸管上来改造Binks Model 62虹吸给料喷枪(由ITWIncorporated制造)。将长2英寸(5cm)和内径1/4英寸(0.6cm)的塑料Y型连接体与该Tygon管的另一端相连。将一根长3英寸(7.6cm)和内径3/8英寸(0.95cm)的Tygon管与Y型连接体的每一分支相连以提供从该连接体延伸的两根收集管。
将具有电沉积的ED5000底涂剂的冷轧钢板(该底涂剂涂布的钢板从ACT Laboratories Inc.，Hillsdale，MI以商品名APR39375可购得)用400粒度砂纸手工轻轻打磨。按照制造商的指示涂布聚氨酯密封剂(可购自PPG Industries Inc.，Pittsburgh，PA的K36聚氨酯密封剂)并在环境温度下固化过夜。按照制造商的指示将丙烯酸系底漆(可购自PPG Industries Inc.的D9700 Global Basecoat)喷涂在经密封的板上并在环境条件下干燥30分钟。然后将底涂后的板以下列方法用透明漆顶涂布。
制备三种水性溶液。第一种(溶液A)是蒸馏水。第二种(溶液B)是蒸馏水与红色食用色素(可购自McCormick and Co.，Hunt Valley，Maryland)的含水混合物(溶液)。第三种溶液(溶液C)是溶液A和溶液B的1∶1重量比混合物。容纳大量溶液A和溶液B的单独的容器与单独的收集管相连，将45磅/平方英寸(3kg/cm2)压力下的压缩空气引导经过载流流体导管。当压缩空气流经该装置时，溶液A和B被抽上相应的收集管，通过Y型连接体，进入使它们在其中进行混合的喷涂装置并经由喷嘴喷出。经混合的组合物(溶液D)收集在2,000ml烧杯中用于分析。
用Perkin Elmer UV/vis分光光度计测量各个溶液在400nm-700nm范围内的吸收。仅含水的溶液A具有523nm处等于0.007019的吸收。含有水和食用色素的溶液B在523nm处具有0.77827的吸收。包含溶液A和溶液B的1∶1混合物的溶液c在523nm处具有0.445109的吸收。通过经由图1的装置喷射溶液A和溶液B制成的溶液D在523nm处具有0.435009的吸收。因此，基于相应的吸收数据可以推导出溶液D中食用色素的浓度是溶液C中食用色素浓度的97.73％。因此，通过该喷枪的溶液A和B的混合比非常接近1∶1。下表1列出了基于上述过程的溶液A-D的组分组成，其以基于该具体溶液总重量的重量百分比为单位。
表1
溶液A-D的吸收-波长图示于图3中。将溶液C与溶液D比较，如同由图3中相应的吸收曲线所证明的，本发明成功通过所述喷枪抽取并混合基本上相同比例的纯水和着色水。
实施例2将市售的双组分汽车修补透明漆(商品名DC1100/DC1275，可购自PPG Industries，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania)用于说明本发明混合市售涂料制剂的两种组分并将混合后的组分作为均匀涂料涂布的能力。
通过添加溶剂混合物(DT885，可购自PPG Industries，Inc.)来使DC1100组分由Brookfield LBT粘度计(2#转子，60rpm)确定的粘度降低至12.5厘泊并称为溶液E。制剂的第二组分(DC1275)通过添加DT885使粘度降低至12.5厘泊并称为溶液F。然后将这些单独的组分(分别是溶液E和溶液F)与上述喷射装置相连并喷涂至透明的玻璃基材上。将对照涂料(溶液G)预混合、稀释并通过常规的喷射装置喷涂至透明玻璃基材上。溶液E-G的组成以毫升为单位列于下表2中。两种膜的干膜厚度测定为透明涂层1.1密尔，由购自FischerCorp.的Fischerscope MMS膜厚厚度计确定。
表2
然后对光泽度、硬度、防潮性能和粘着性测试两种固化膜(即，根据上述的本发明实践通过混合溶液E和F涂布的涂层以及用常规方法由溶液G涂布的涂层)的物理性能。结果示于下表3中。
表3
按照制造商的指示，用设置在20角测量下的BYK-GardnerMicro-tri光泽度计来测定光泽度。列于表3中的值表示在进行检验的每一涂布基材上三次光泽度测量的最小值的平均光泽度值。采用市售的Konig摆式硬度试验机，将测试板放在试验台的台面上，将支点降低至测试板上然后使摆锤偏转至6，从而测定硬度。硬度记录为摆锤在将其释放后继续从中心摆动3的时间，其按秒计。通过在40℃(100F)的箱中将涂布后的玻璃试样暴露于95％-100％相对湿度下10天然后用BYK-Gardner micro-tri光泽度计测量光泽度(20角)，从而确定防潮性能。通过用Super Cutter Guide(可购自Taiyu KizaiCompany LTD)将100个2毫米宽正方形的图案划在板上来确定粘着性。在划过的区域贴上Scotch牌#898并在贴附90秒内撕下该胶带。然后检查划过区域的涂层残留百分比并将结果作为涂料粘着性的百分数记录，即没有剥离等于100％粘附。上述测试的结果(光泽度、硬度、防潮性能和粘着性)说明无论是通过常规方法还是通过本发明的涂布系统涂布，试验涂层的物理性能和表现基本上相同。
实施例3
本实施例说明图2所示的涂布系统的操作。在该实施例中，所有的粘度测量都是用Brookfield LVT锥板式粘度计在24s-1的剪切速率下测定的。
下列两种组分用于本实施例中组分1多元醇在有机溶剂(包含甲基乙基酮、石脑油(naptha)、甲苯和乙酸酯)中的混合物。组分1基于溶液总重量具有66.80wt％的树脂固体百分数。
组分2溶解在与上述组分1中所用相似的有机溶剂中的异氰酸酯物质。
将两种组分放在单独的容器中且两个容器都放在同一压力容器内以使两种组分保持恒定压力。压力容器中的压力用压缩空气保持在8psig(0.6kg/cm2)下。第一和第二收集管40、45引向两个单独的量筒，而不是与涂布装置12相连。使第一和第二涂料组分因压力容器内部压力的流动保持60秒，之后测量各组分的体积。
用相同的组分1但是改变树脂固体百分数以及因此而改变第二涂料组分的粘度，重复该过程若干次。这些更高粘度的第二组分在下表4中视为组分3至5。
表4
如同从表4可看出的，两种组分的粘度差异导致通过收集管的流速的差异，以及在传送的两种组分的体积比上相应的差异。本实施例说明各组分的体积取决于在恒定和相等压力下单个组分的粘度。这样，可以通过选择或调整各种涂料组分来控制多组分涂料制剂的混合比以提供所需组成的混合涂料。
本领域技术人员容易理解的是，在不脱离上述说明书中所公开的概念的情况下可以对本发明进行改动。因此，本文详细描述的具体实施方式
仅是说明性的而不是对本发明范围的限制，其给出所附权利要求
及其所有的等价物的完全范围。
实施例4下列实施例说明第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种的流变学特性可以通过在上述组分中包含具有不同官能团的两种或多种物质来进行选择。下表5列出双组分涂料体系的组成。每一种所列材料进行组合和混合以形成涂料组分。
表5
1Chisorb 328，购自Chitec Chemical Co.
2Sanol LS-292，购自Sankyo Co.
3Byk 300，购自Byk Chemie4Polyol TS，丙氧基化三羟甲基丙烷，购自Perstorp Inc.
5二甲苯中58.8％固体下的异硬脂酸、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(22.4％/23.3％/10.7％/32.4％/11.2％重量％)的共聚物6二甲苯中64％固体下的丙烯酸、Cardura E单体、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸羟丙酯(5.0％/20.5％/25.1％/18.1％/29.8％重量％)的共聚物7DesN 3600，六亚甲基二异氰酸酯三聚体，购自Bayer Corp.
8DesN 4470，异佛尔酮二异氰酸酯的三聚体，购自Bayer Corp.
9二甲苯中55.65％固体下的苯乙烯、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯(25.7％/10.0％/26.2％/18.8％/19.3％重量％)的共聚物试验基材试验基材是由ACT Laboratories，Inc.提供的ACT冷轧钢板(4”×12”)，其以作为ED6060购自PPG Industries，Inc.的可阳离子电沉积的底涂剂进行了电沉积。组分1具有由Brookfield LBT粘度计(2#转子，60rpm)测定的22.3厘泊的粘度。组分2粘度为21.8厘泊。这些组分与如上所述的喷射装置相连并喷涂至基材上。涂层在140F下固化10分钟。干膜厚度测定为2.05密尔，由购自Fischer Corp.的Fischerscope MMS膜厚厚度计确定。
然后测试该固化膜的物理性能。结果示于下表6中。
表6
光泽度、硬度和粘着性如以上实施例2所述测定。钢板的图像清晰度(“ DOI”)用购自Hunter Lab.的Dorigon II DOI仪测量，越高的值表明越好的测试板上涂层外观。
权利要求
1.用多组分涂料涂布基材的方法，其包括以下步骤提供涂布装置；将所述涂布装置与具有流变学特性的第一涂料组分和具有流变学特性的至少一种其他涂料组分流动联通地设置，其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分以所需比例传送至所述涂布装置，所述比例仅仅通过选择所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中至少一种的流变学特性而达到；和向所述基材上涂布所述多组分涂料，其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种包含具有第一化学物种的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同、以及(ii)彼此相容。
2.权利要求
1的方法，其中所述选择步骤包括改变所述涂料组分中至少一种的流变学特性以使不同比例的涂料组分传送至所述涂布装置。
3.权利要求
1的方法，其中所述选择步骤通过调整所述涂料组分中至少一种的粘度来实行。
4.权利要求
1的方法，其中所述第一涂料组分的流变学特性与所述至少一种其他涂料组分的流变学特性不同。
5.权利要求
1的方法，其进一步包括限定所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分的所需比例以提供所需组成的涂料的步骤。
6.权利要求
1的方法，其中所述的所需比例基于具体的一系列涂布条件。
7.权利要求
1的方法，其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分各自包含具有第一化学物种的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同、以及(ii)彼此相容。
8.权利要求
1的方法，其中所述第一涂料组分包含具有羟基化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、胺、乙酰乙酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、丙烯酸酯、酮亚胺、醛亚胺、天冬氨酸酯及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
9.权利要求
1的方法，其中所述至少一种其他涂料组分包含具有异氰酸酯化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、烷氧基硅烷、多酸酐及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
10.涂布系统，其包含涂布装置；设置成与具有流变学特性的第一涂料组分流动联通地放置的第一导管；设置成与具有流变学特性的至少一种第二涂料组分流动联通地放置的至少一个第二导管；和将所述涂料组分引导至所述涂布装置的设备，其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分以所需比例传送至所述涂布装置，所述比例仅仅通过选择所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中至少一种的流变学特性而达到，和其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种包含具有第一化学物种的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同、以及(ii)彼此相容。
11.权利要求
10的涂布系统，其中所述引导设备包括与载流流体源流动联通的载流流体导管。
12.权利要求
10的涂布系统，其中所述涂布装置包括与多入口连接体流动联通的虹吸管。
13.权利要求
10的涂布系统，其中所述涂布系统包括与至少一个加压流体源流动联通的至少一个压力容器，以及其中所述至少一个压力容器设置成容纳所述涂料组分。
14.权利要求
10的涂布系统，其包括与所述涂布装置流动联通的雾化空气源。
15.权利要求
10的涂布系统，其中所述第一涂料组分包含具有羟基化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、胺、乙酰乙酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、丙烯酸酯、酮亚胺、醛亚胺、天冬氨酸酯及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
16.权利要求
10的涂布系统，其中所述至少一种其他涂料组分包含具有异氰酸酯化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、烷氧基硅烷、多酸酐及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
17.多组分涂料组合物，其包含具有流变学特性的第一涂料组分；和具有流变学特性的至少一种其他涂料组分，其中所述多组分涂料组合物中所述第一涂料组分与所述至少一种其他涂料组分的所需比例仅仅通过选择所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中至少一种的流变学特性而达到，和其中所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分中的至少一种包含具有第一化学物种的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同、以及(ii)彼此相容。
18.权利要求
17的多组分涂料组合物，其中所述多组分涂料通过在涂布装置中混合所述第一涂料组分和至少一种其他涂料组分而形成。
19.权利要求
17的多组分涂料组合物，其中所述的所需比例基于具体的一系列涂布条件进行选择。
20.权利要求
17的多组分涂料组合物，其中所述第一涂料组分的流变学特性与所述至少一种其他涂料组分的流变学特性不同。
21.权利要求
17的多组分涂料组合物，其中所述第一涂料组分包含具有羟基化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、胺、乙酰乙酸酯、碳二亚胺、氮丙啶、丙烯酸酯、酮亚胺、醛亚胺、天冬氨酸酯及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
22.权利要求
17的多组分涂料组合物，其中所述至少一种其他涂料组分包含具有异氰酸酯化学物种的官能团的第一物质和具有选自环氧、烷氧基硅烷、多酸酐及其混合物的化学物种的官能团的第二物质。
23.一种涂料组分，其包含具有第一化学物种的官能团的第一物质和具有第二化学物种的官能团的第二物质，其中所述第一和第二化学物种(i)各不相同、以及(ii)彼此相容，其中所述涂料组分具有经选择的流变学特性，从而在多组分涂料组合物中达到传送至涂布装置的该涂料组分相对于具有流变学特性的至少一种其他涂料组分的所需比例。
24.权利要求
23的涂料组分，其中所述的所需比例基于具体的一组涂布条件进行选择。
25.权利要求
23的涂料组分，其中所述至少一种其他涂料组分的流变学特性与所述涂料组分的流变学特性不同。
专利摘要
在基材上涂布所需组成的多组分涂料的方法，包括提供与具有第一流变学特性的第一涂料组分和具有第二流变学特性的至少一种第二涂料组分流动联通的涂布装置。该方法进一步包括限定所述第一和至少一种第二涂料组分的所需比例以提供所需组成的涂料，以及选择所述第一和至少一种第二涂料组分的流变学特性以使得所述涂料组分以所需比例提供。
文档编号B05D1/34GK1997458SQ20058001975
公开日2007年7月11日 申请日期2005年6月15日
发明者T·F·威尔特, D·N·沃特斯, J·A·克拉尔, J·R·拉索, M·S·坎贝尔 申请人:Ppg工业俄亥俄公司