专利名称：对不平整表面打底的方法
技术领域：
本发明涉及一种有效改善工业产品不平整或不规则表面的方法，所述工业产品由金属、塑料等制成，并随后用于涂覆烤漆或强制干燥漆。
通常，具有不平整表面的金属半成品顺次按以下步骤涂漆(1)提供待涂漆的产品，(2)表面除油，(3)化学处理所形成的膜，并干燥，(4)涂底涂层，干燥并打磨，(5)选择性地刮腻子，干燥并打磨，(6)二次刮腻子，干燥并打磨，(7)涂中间涂层，干燥并打磨，(8)涂面涂层，并干燥。(所述干燥是在80℃数量级温度下的强制干燥或在约110℃至150℃温度下的烘烤)。对于塑料产品，通常省去步骤(3)化学处理所形成的膜并干燥，并且通常在较低的温度(80℃至100℃)下固化所涂覆的膜。
作为打磨步骤的结果，如果有大于5mm2的部分半成品表面局部暴露，这些部分必须用步骤(4)的涂底涂层步骤重新进行处理以获得防腐性和粘着性。具体地，表现出高金属活性的镁质半成品必须用步骤(3)化学处理所形成的膜重新进行处理，否则将难以获得足够的防腐性和粘着性。
更具体地，对于表面通常带有针孔、皱纹、缩孔、裂缝等的压铸产品，用于改善待涂漆表面的步骤(4)至(7)需要的劳动成本高。因此，迫切需要改进的精密铸模，以获得具有更光滑表面的产品。然而，在实际应用中，压铸产品的光滑度最多为300μm的数量级。因此，迫切需要通过改进涂漆过程降低成本。
用于涂底涂层的漆被称为底漆、底涂涂料、头二道混合底漆等，并选自适合相应待涂覆半成品的各种漆。这样选择的漆在防腐性和粘着性方面优于半成品和中涂层涂料，并适合用相应的专用稀释剂稀释，并且通常用喷涂的方式涂覆在半成品上。
如果用于涂底涂层的漆具有使半成品不平整表面更光滑的性能，则可以省去最昂贵的刮腻子过程。更具体地，最好是通过加热使涂覆在半成品上作为底涂层的漆在凹处以通常方式膨胀，从而为面涂层提供光滑表面。
本发明的一个目的是为待涂漆的不平整表面提供改进的打底方法，该方法克服了现有技术的不足，并简化了打底过程，从而降低了整个涂漆的成本。
本发明的另一个目的是为待涂漆的不平整表面提供改进的打底方法，该方法使用新颖的打底漆以获得更光滑的表面，基于该方法，通过涂覆面漆可容易地获得光滑涂覆的表面，并且成本低廉。
为了解决现有技术中的上述问题，本申请的发明人对使用热膨胀微胶囊进行了各种研究，结果得到了可实现本发明目的的新颖的打底混合物或打底漆，即将少量可在低于面漆烘烤温度的温度下膨胀的微胶囊混合到被称为底漆、底涂涂料、头二道混合底漆的打底漆中(该打底漆在室温下固化或在低于面漆烘烤温度的温度下通过烤干固化)，并改善这样获得的打底混合物或打底漆使不挥发物质的量超过常规值。
在本发明人的研究中，通过喷涂将新的打底混合物涂覆在本身需要刮腻子的具有不平整表面的半成品的不平整表面上，涂覆厚度大于表面凹处深度的一半，而没有刮腻子过程，并将其放置固化适当长的时间。然后，当加热涂覆膜使微胶囊膨胀时，涂覆表面整体上变得更光滑。简单打磨表面后，仅涂覆中间涂层或面涂层，就可获得足以能够实际应用的光滑面漆表面。
为理解获得光滑表面的机理，用显微镜观察部分表面发现，由于凹处的表面积大于它的开口面积，以及凹处与其它表面存在的高度差，使底漆混合物流动到凹处，因而加热前凹处的涂覆膜比其它表面的涂覆膜厚。因此认为，当微胶囊加热膨胀并干燥时，与在其它表面相比，有更多的微胶囊在凹处膨胀使整个表面更光滑，这是因为根据凹处深度的不同，凹处内包括了比其它表面相对更多的打底混合物。
本发明使用的热膨胀微胶囊膨胀约为初始尺寸直径的两倍，并形成独立单元。据认为包括在微胶囊中的烃类溶剂加热并干燥后将蒸发并扩散到打底混合物中。
通过使用新颖的打底混合物“热膨胀喷涂腻子”，可省去高成本的步骤(5)的选择性地刮腻子和步骤(6)的二次刮腻子。而且，在面涂层的图形涂覆中，甚至可以省去步骤(7)的涂中间涂层。在该方法中，使用“热膨胀喷涂腻子”改善待涂覆的不平整表面，可以在涂覆过程获得相当大的改进，以降低涂漆成本。
为了制备本文使用的“热膨胀喷涂腻子”，作为打底漆并与面漆也有良好关系的最合适的混合物选自环氧树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂和聚酯树脂漆以及它们的共聚物树脂漆，这些树脂漆是商品可得的，并通常称为底漆、底涂涂料、头二道混合底漆等。这些漆属于单组分型或双组分型和冷干或强制干燥型。通常，这些漆的固化温度在室温至150℃的范围内。
涂覆在上述打底混合物上的面漆在90℃至180℃的温度范围内烤干。为了防止包含在热膨胀微胶囊内烃类溶剂蒸发和扩散时对面漆涂膜的影响，微胶囊的壳壁必须在低于面漆固化温度的温度下软化。
在进行本发明时，根据底漆或打底漆(根据待涂覆半成品进行选择)的种类和性质，将合适量的热膨胀微胶囊混合到打底漆中。热膨胀微胶囊的量为打底漆固体物质的0.5％(重量)至10％(重量)。随着热膨胀微胶囊的量减少，热膨胀性变小，因此必须将更多量的打底漆涂覆在半成品上，以获得足够的微胶囊的膨胀，结果是湿的涂膜变厚，这将不利地使固化时间增加。另一方面，随着热膨胀微胶囊的量增加，包含在微胶囊中的烃类溶剂将不利地影响涂膜，导致涂膜更度不够，这将妨碍打磨操作和多层涂覆。
用专用稀释剂将这种复合漆“热膨胀喷涂腻子”改善到能够进行空气喷涂这样程度的高粘状态，然后将这样改善后的漆通过空气喷涂涂覆到半成品上。优选地，完成涂覆以获得一定厚度的湿涂膜，涂膜的厚度比半成品中凹处深度的一半稍厚。在这样的涂层中，如果表面粗糙度不大于300μm，热膨胀微胶囊的量优选是打底漆固体物质的2％(重量)至6％(重量)，如果表面粗糙度不小于500μm，微胶囊的用量不少于8％(重量)。
本发明使用的热膨胀微胶囊是15μm数量级的微球，该微球具有耐溶剂热固性树脂壳壁和包含在壳中的低沸点烃类溶剂。这种微胶囊的一个实例是可从Matsumoto Fat and Oil Pharmacy Company购得的“Matsumoto Micro-Sphere”。壳壁是1，1-二氯乙烯树脂、丙烯腈树脂等共聚物的微胶囊的特性为颗粒直径小于30μm，软化温度为80℃至145℃，体积膨胀率为20至70。优选地，本发明使用的热膨胀微胶囊的颗粒直径小于“Matsumoto Micro-Sphere”，并且体积膨胀率不大于50。目前，只有“Matsumoto Micro-Sphere F-50D”可用于实现本发明。
含有热膨胀微胶囊的其它涂料混合物已经得到研究，例如公开在日本专利申请公开H02-18478中的“用于金属板的漆以及制造涂覆的金属板的方法”，日本专利申请公开H06-157976中的“可膨胀的底涂层材料”，日本专利申请公开H06-192459中的“近红外线固化的发泡树脂组合物”，日本专利申请公开H07-113020中的“减重的树脂组合物”等。然而，以利用微胶囊的缓冲性能、重量减轻、厚涂覆膨胀膜以及作为金属板的腻子为目的，公开在这些说明书中的涂料混合物仅仅是混合适当量的热膨胀微胶囊，从而通过加热膨胀形成具有独立多孔的涂层。在目的和效果方面它们与本发明的热膨胀喷涂腻子有很大差别，本发明是利用热膨胀微胶囊复杂的性能使不平整表面更光滑。
通过参考以下详细说明和权利要求并结合附图，可更充分理解本发明。
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图1图示了具有凹处和裂缝的半成品的局部横截面图，根据本发明，涂覆在半成品上的热膨胀喷涂腻子的厚度大于凹处深度的一半；以及图2图示了已于130℃加热干燥20分钟的图1所示半成品的局部横截面图，加热干燥的结果是微胶囊膨胀得到光滑表面。
通过参考以下优选实施方案使本发明得到更详细地说明，但本发明并不限制在这些实施方案中。
实施例1将随后描述的冷干或热固化打底漆与不同量的热膨胀微胶囊混合，得到具有不同微胶囊用量的“热膨胀喷涂腻子”。通过空气喷涂将这些喷涂腻子涂覆在具有不同深度的凹处的钢板上，形成厚度超过凹处深度一半的湿的涂膜。适当固化后，随后将湿的涂膜加热使微胶囊膨胀，并且与此同时，使湿的涂膜干燥。本发明人用肉眼观察并评估凹处周围的光滑度或简单打磨后的光滑度，并将得到的结果总结在表1至表4中。
结果表明，优选地，如果凹处深度不大于300μm，微胶囊的用量为2％(重量)至6％(重量)，如果凹处深度不小于500μm，微胶囊的用量不少于8％(重量)。上述结果对于冷干或热固化漆是相同的。对于含有少量树脂的诸如头二道混合底漆的打底漆的情况，微胶囊将充分膨胀，因此优选使用较少量的热膨胀微胶囊。
上述结果在本发明使用的热膨胀微胶囊加热的温度范围，即120℃至140℃的温度范围内是相同的。
为评估光滑度，肉眼观察的“基本上光滑”用O表示，“通过简单打磨得到的光滑”用Δ表示，“不够光滑”用×表示。
1、漆的种类(1)冷干型双组分丙烯酸聚氨酯树脂底涂涂料，Dainippon油漆公司生产的“VTOP”，
固化条件冷干或强制干燥；不挥发物含量60％。
(2)冷干型环氧树脂底漆，Osaka Vanish公司生产的“10SP BLACK”。
固化条件冷干或强制干燥；不挥发物含量36％。
(3)烘干型丙烯酸树脂底涂涂料，Ohashi化学公司生产的“UNIPEARLNBLACK”。
固化条件130℃固化20分钟；不挥发物含量73％。
(4)烘干型三聚氰胺树脂头二道混合底漆，Fuij化学油漆公司生产。
固化条件130℃固化20分钟；不挥发物含量73％。
2、热膨胀微胶囊的种类Matsumoto Micro-Sphere，Fat and Oil Pharmacy Company生产的“F-50D”。
颗粒直径10至20μm，壳壁软化温度100℃至105℃，膨胀率约20。
以下表1至表4表示光滑度与凹处深度和微胶囊用量之间的关系。表1表示(1)冷干型双组分丙烯酸聚氨酯树脂底涂涂料、120℃加热20分钟的结果。
表1
表2表示(2)冷干型环氧树脂底漆、140℃加热20分钟的结果。
表2
表3表示(3)烘干型丙烯酸树脂底涂涂料、130℃加热20分钟的结果。
表3
表4表示(40烘干型三聚氰胺树脂头二道混合底漆、130℃加热20分钟的结果。
表4
实施例2将常用的打底漆与不同量的热膨胀微胶囊混合，得到具有不同微胶囊用量的“热膨胀喷涂腻子”。将这些喷涂腻子涂覆在具有光滑表面的钢板上，形成不同厚度的湿的涂膜。适当固化后，随后将湿的涂膜加热干燥使微胶囊膨胀。然后，测量涂膜厚度。加热干燥前和干燥后涂膜的厚度列于表5中。
为了表示喷涂腻子的膨胀性能，表5列出了烘干型丙烯酸树脂底涂涂料、130℃加热20分钟的体系中，微胶囊用量与涂膜干燥前和干燥后的厚度之间的关系。
涂膜的膨胀性能根据油漆的种类而有所不同，但所谓底漆或底涂涂料的漆的膨胀性能与常用油漆的膨胀性能通常在同一水平。随着湿膜厚度增加，膨胀性能变得更好。
表5
图1和图2从局部横截面图示说明了具有凹处和裂缝的半成品涂覆表面加热膨胀前后的变化。根据本发明，热膨胀喷涂腻子涂覆厚度大于凹处深度的一半(图1)，并且于130℃加热20分钟使涂覆表面干燥，结果是微胶囊膨胀，得到光滑表面(图2)。
本发明涉及一种有效改善工业产品不平整表面的方法，所述工业产品由金属、塑料等制成，并随后用于烤漆或强制干燥漆。
在对具有不平整表面的金属半成品涂漆的过程中，不可避免必须进行选择性刮腻子或对整个表面刮腻子。然而，通过使用本发明的“热膨胀喷涂腻子”，可省去刮腻子的过程。
本发明的“热膨胀喷涂腻子”是这样获得的，即将可在低于面漆烘烤温度的温度下膨胀的热膨胀微胶囊混合到被称为底漆、底涂涂料、头二道混合底漆的打底漆中，所述打底漆在室温下固化或在低于面漆烘烤温度的温度下通过烘烤固化，微胶囊的用量是打底漆体物质的0.5％(重量)至10％(重量)。优选地，选择适合于待涂漆半成品的打底漆，并根据半成品表面的不平整程度确定混合到打底漆中的热膨胀微胶囊的用量。
通过喷涂将本发明的热膨胀喷涂腻子涂覆在本身需要刮腻子的具有不平整表面的半成品的不平整表面上，涂覆厚度超过凹处深度的一半。适当固化涂覆的腻子后，通过加热干燥使微胶囊膨胀，得到基本上光滑的半成品表面。简单打磨表面后，仅涂覆中间涂层或面涂层，就可获得足以能够实际应用的光滑面漆表面。
尽管本发明通过参考优选实施方案已经得到具体描述和说明，但本领域技术人员能够理解，上述内容以及由此可得到的形式上和细节上的其它改变不超出本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种为待涂漆的半成品的不平整表面打底的方法，所述方法包括对半成品进行表面除油、干燥等处理后，通过喷涂将热膨胀喷涂腻子涂覆在所述表面，所述热膨胀喷涂腻子是通过将用于半成品的被称为底漆、底涂涂料和头二道混合底漆的打底漆与热膨胀微胶囊混合得到的，其中热膨胀微胶囊的用量是所述打底漆周体物质的0.5％(重量)至10％(重量)，所述微胶囊的壳壁在低于作为所述半成品面漆的热固性漆的固化温度下软化；固化所述打底漆；加热所述打底漆使所述微胶囊膨胀，由此有效地使所述半成品的不平整表面变得光滑。
2.权利要求1所述的方法，其中所述热膨胀喷涂腻子包括选自底漆、底涂涂料和头二道混合底漆的打底漆，它们分别属于单组分型和双组分型以及冷干或强制干燥型，并且热膨胀微胶囊的用量是所述打底漆固体物质的0.5％(重量)至10％(重量)。
3.权利要求1或2所述的方法，其中加热所述打底漆使所述微胶囊膨胀的步骤在80℃至150℃的温度下进行。
4.权利要求1至3中任一项所述的方法，其中打底漆中热膨胀微胶囊的用量根据待涂漆半成品的表面粗糙度而变化，例如表面粗糙度不大于300μm，用量为2％(重量)至6％(重量)，表面粗糙度不小于500μm，用量不少于8％(重量)。
全文摘要
使用新颖的“热膨胀喷涂腻子”为半成品的不平整表面打底的方法。通过将用于半成品的打底漆与用量为打底漆固体物质0.5%(重量)至10%(重量)的热膨胀微胶囊混合制备所述喷涂腻子。优选用专用稀释剂将热膨胀喷涂腻子调节到能够进行空气喷涂这样的高粘状态。微胶囊的壳壁在低于半成品面漆使用的热固性漆的固化温度的温度下软化。对半成品进行表面除油、干燥等处理后,通过喷涂将热膨胀喷涂腻子涂覆在半成品的不平整表面。适当固化涂覆的喷涂腻子后,通过加热干燥使微胶囊膨胀,得到基本上光滑的半成品表面。简单打磨表面后,仅涂覆中间涂层或面涂层,就可获得足以能够实际应用的光滑面漆表面。
文档编号C09D5/34GK1243045SQ99103048
公开日2000年2月2日 申请日期1999年1月22日 优先权日1998年1月22日
发明者藤田笃兴, 芹泽健雄 申请人:株式会社福吉克斯