用于对导电基材进行电涂覆的系统的制作方法

发明领域

本发明涉及用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统。本发明还涉及用于一种对基材进行涂覆的系统，用于对基材进行涂覆的方法，以及经涂覆的基材。

背景说明

作为涂覆施用方法的电沉积牵涉在施用的电势的影响下将成膜组分沉积在导电基材上。与非电泳涂覆方法相比，电沉积在涂料行业中广受欢迎，因为它具备更高的油漆利用率、出色的耐腐蚀性，以及较低的环境污染。然而，由于多个因素(包括基材的形状和尺寸)，某些导电基材更难以通过电沉积来涂覆。例如，可能难以使用传统的电涂覆系统来对具有开口袋形状的基材(诸如，集装箱)的内表面和外表面两者进行涂覆。因此，期望一种能够对各种各样的基材进行涂覆的电涂覆系统。

技术实现要素：

本文公开了一种用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统，所述系统包括：被构造为容纳可电沉积涂覆组分的储箱；与所述储箱流体连通的至少一个泵；将所述储箱与所述泵的入口连接的至少一个回流导管；至少一个再循环管道，所述至少一个再循环管道包括与所述泵的出口流体连通的第一端和具有至少一个孔的第二端，并且所述至少一个再循环管道包括至少部分定位在所述储箱外部的至少一个外部电极，其中：所述基材具有第一表面和第二表面；所述泵被配置为从所述回流导管接收所述可电沉积涂覆组分并且通过所述再循环管道将所述可电沉积涂覆组分输送到所述储箱中；所述外部电极被配置为向所述可电沉积涂覆组分提供电荷；以及所述再循环管道被构造为延伸到所述储箱内部中，并且定位所述第二端的所述孔以将所述带电的可电沉积涂覆组分的至少一部分输送到所述基材的所述第一表面。

本文还公开了一种用于对基材进行涂覆的方法，包括使用本发明的电涂覆系统将用可电沉积涂覆组分沉积的涂料电泳地施用到所述基材的至少一部分。

进一步，本文基材公开了通过本发明的方法涂覆的。

进一步，本文还公开了一种用于对基材进行涂覆的系统，包括本发明的电涂覆系统，并且进一步包括：预处理系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之前对所述基材进行预处理；底涂系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之前对所述基材进行底涂；和/或面涂系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之后向所述基材施用面涂涂料。

附图说明

图1是根据本发明的具有再循环管道的电涂覆系统的图示，该再循环管道包括外部电极并且延伸到储箱中。

图2是图1的电涂覆系统的图示，其中绝缘部分从储箱向外延伸再循环管道的长度到达泵。

图3是不具有内部电极的图1的电涂覆系统的图示。

具体实施方式

本发明致力于一种用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统。本说明书还公开了用于对基材进行涂覆的系统，对基材进行涂覆的方法，按照本文所述的一个或多个方法和/或通过使用本文所述的一个或多个系统来涂覆的基材。

电涂覆系统

如图1中所示，本发明致力于一种用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统10，该系统包括：配置为容纳可电沉积涂覆组分的储箱100，与储箱100流体连通的至少一个泵200，将储箱100连接到泵200的入口的至少一个回流导管210，包括与泵200的出口流体连通的第一端310和具有至少一个孔330的第二端320的至少一个再循环管道300，其中该至少一个再循环管道300包括至少部分地定位在储箱100外部的至少一个外部电极400，其中该基材具有第一表面和第二表面；回流导管210被构造成将储箱100连接到泵200的入口；泵200被构造成从回流导管210接收可电沉积涂覆组分600，并且通过再循环管道300将可电沉积涂覆组分600输送到储箱100中；外部电极400被配置为向可电沉积涂覆组分600提供电荷；并且，再循环管道300被构造成延伸到储箱100内部并且对第二端320的孔330进行定位以将带电的可电沉积涂覆组分600的至少一部分输送到基材的第一表面。

根据本发明，并且如图1、2和3中所示，储箱100被构造成容纳可电沉积涂覆组分。储箱100可以包括本领域已知的任意材料。例如，储箱100可以包括塑料、具有绝缘衬里的金属(诸如，具有内部塑料衬里的金属)、或具有绝缘涂层的金属。储箱100可包括任意几何形状。例如，储箱100可以是大致矩形的或大致圆形或球形的。储箱100可以包括底座部110和从底座部110向上延伸的至少一个侧壁120以形成腔体，可电沉积涂覆组分600可以容纳在该腔体中。

储箱100还被配置为至少部分地包含用于电涂覆的基材500。基材500可以是接地的电导体，并且通常可以基本上由导电物质(例如，金属物质)构成。基材500用作与该一个或多个内部电极400(如果存在)以及一个或多个外部电极400电通信的对电极。基材500可以包括任意横截面形状，或者如果基材500不具有均匀的横截面形状，则可以包括多个横截面形状。基材可以包括任意尺寸。基材500可以包括开口多边形的横截面形状，诸如开口袋的横截面形状。横截面形状可以包括大致矩形或大致圆形的横截面形状。基材可以包括第一表面510和第二表面520。第一表面510可以包括基材500的内表面，并且第二表面520可以包括基材500的外表面。例如，如图1、2和3中所示，当基材500具有大致矩形的横截面形状时，第一表面510可以包括基材500的内表面，而第二表面520可以包括基材500的外表面。基材500可以包括集装箱，例如联运集装箱。例如，基材500的外部长度可以是8英尺(2.44m)、10英尺(3.05m)、20英尺(6.10m)、40英尺(12.19m)、45英尺(13.72m)、或53英尺(16.15m)；外部宽度可以是7英尺(2.13m)或8英尺(2.44m)；外部高度可以是7.5英尺(2.29m)、8.5英尺(2.59m)、或9.5英尺(2.90m)。基材500的长度可以是至少8英尺(2.44m)，诸如至少10英尺(3.05m)，诸如至少20英尺(6.10m)，诸如至少40英尺(12.19m)，诸如至少45英尺(13.72m)，或诸如至少53英尺(16.15m)。

基材500的第一表面510可以具有基于基材500的长度而变化的表面积。基材500的第一表面510的表面积可以是至少285ft²(26.48m²)，诸如至少340ft²(31.59m²)，诸如至少600ft²(55.74m²)，诸如至少1145ft²(106.37m²)，诸如至少1275ft²(118.45m²)，诸如至少1490ft²(138.43m²)。基材500的第一表面510的表面积可以是285ft²(26.48m²)至1890ft²(175.59m²)或更大。关于集装箱，表面积可以取决于基材500的长度而变化。例如，8英尺基材500的第一表面510的表面积可以是285ft²(26.48m²)至400ft²(37.16m²)，10英尺基材500的第一表面510的表面积可以是340ft²(31.59m²)至460ft²(42.74m²)，20英尺基材500的第一表面510的表面积可以是600ft²(55.74m²)至795ft²(73.86m²)，40英寸基材500的第一表面510的表面积可以是1145ft²(106.37m²)至1460ft²(135.64m²)，45英尺基材500的第一表面510的表面积可以是1275ft²(118.45m²)至1620ft²(150.50m²)，以及，53英尺基材500的第一表面510的表面积可以是1490ft²(138.43m²)至1890ft²(175.59m²)。

基材500的第二表面520的表面积可以基于基材500的长度而变化。基材500的第二表面520的表面积可以是至少诸如至少330ft²(30.66m²)，380ft²(35.30m²)，诸如至少675ft²(62.71m²)，诸如至少1250ft²(116.13m²)，诸如至少1390ft²(129.14m²)，诸如至少1630ft²(151.43m²)。基材500的第二表面520的表面积可以是330ft²(30.66m²)至1750ft²(162.58m²)或更大。关于集装箱，表面积可以取决于基材500的长度而变化。例如，8英尺基材500的第二表面520的表面积可以是330ft²(30.66m²)至440ft²(40.88m²)，10英尺基材500的第二表面520的表面积可以是380ft²(35.30m²)至520ft²(48.31m²)，20英尺基材500的第二表面520的表面积可以是675ft²(62.71m²)至865ft²(80.36m²)，40英寸基材500的第二表面520的表面积可以是1250ft²(116.13m²)至1575ft²(146.32m²)，45英尺基材500的第二表面520的表面积可以是1390ft²(129.14m²)至1750ft²(162.58m²)，以及，53英尺基材500的第二表面520的表面积可以是1630ft²(151.43m²)至2030ft²(188.59m²)。

基材可以具有至少40m²(诸如至少45m²，诸如至少50m²)的横截面面积，并且可能不超过100m²(诸如不超过85m²，诸如不超过80m²)。基材的横截面面积可以是40m²至100m²，诸如45m²至85m²，诸如50m²至80m²。如本文所使用的，关于基材的术语“横截面面积”是指垂直于基材的最长轴测量到的基材的最大横截面面积。对于集装箱形状的基材，横截面面积将是宽度乘以高度。

基材可以包括任意导电基材。例如，基材可以包括金属、金属合金、和/或已经金属化的材料(诸如镀镍的塑料)。另外，基材可以包括非金属导电材料，该非金属导电材料包括复合材料，例如包括碳纤维或导电碳的材料。所述金属或金属合金可以包括例如冷轧钢、热轧钢、涂覆有锌金属的钢、锌化合物或锌合金，诸如电镀锌钢、热浸镀锌钢、镀锌钢、镀镍钢，以及镀锌合金的钢。基材可以包括铝合金。铝合金的非限制性示例包括1xxx、2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、或7xxx系列以及复合铝合金和铸造铝合金。基材可以包括镁合金。本发明中使用的基材还可以包括其他合适的有色金属(诸如钛或铜)，以及这些材料的合金。

如图1、2和3中所图示的，电涂覆系统10还包括将储箱100连接到泵200的回流导管210。回流导管210被构造成将可电沉积涂覆组分600从储箱100再循环至泵200。回流导管210可以包括管道、胶管、阀，以及构造成执行本文所记载的目的的任意其他流体输送设备的任意组合。

如图1、2和3中所示，泵200与储箱100流体连通。泵200被构造成从回流导管210接收可电沉积涂覆组分600，并且通过再循环管道300将可电沉积涂覆组分600输送到储箱100中。再循环管道300包括与泵200的出口流体连通的第一端310和具有至少一个孔330的第二端320。再循环管道300被构造成延伸到储箱100内部中，并且浸入可电沉积涂覆组分中，并且定位第二端310的该一个或多个孔320，从而将可电沉积涂覆组分600的至少一部分输送至基材500的第一表面510。回流导管210、泵200，以及再循环管道300可以直接耦接以形成至少一个连续且不间断的回路，以使可电沉积涂覆组分600受限制地流动通过回流导管210、泵200，以及再循环管道300。如本文所述的，泵200被配置为通过再循环管道300以适合于对基材500进行电涂覆的流速和压力将可电沉积涂覆组分600输送到储箱100中。例如但非限制性地，泵可以在约1psi至约50psi(诸如，约15psi至约40psi)的压力下以约0.1升/秒至约65.0升/秒的流速将可电沉积涂覆组分600输送至储箱100。泵200可以包括例如离心泵。然而，可以预期到，配置成执行本文所记载的目的的任意泵200都可以用于本发明的电涂覆系统10中。

如图1、2和3中所示的，外部电极400定位在储箱100的外部。外部电极400被配置为向由泵200通过再循环管道300输送到储箱100中的可电沉积涂覆组分600提供电荷。这样，外部电极400在将可电沉积涂覆组分600输送到用于电涂覆的储箱100中之前，将电荷提供给可电沉积涂覆组分600。泵200通常以适合于外部电极400的流速通过再循环管道300将可电沉积涂覆组分600经过外部电极400而输送到储箱100中，以对可电沉积涂覆组分600充分充电。经过外部电极400而输送的可电沉积涂覆组分600的流速可以取决于泵200输送的可电沉积涂覆组分600相对于外部电极400的表面积的体积而变化。例如，可以预期到，随着可电沉积涂覆组分600的体积的增加，可以提供的可电沉积涂覆组分600的流速降低，以增加可电沉积涂覆组分600与外部电极400之间的接触时间并且使得外部电极400能够对可电沉积涂覆组分600充分充电。同样地，可以预期到，外部电极400的表面积的增加需要与外部电极400的接触时间更少，以对可电沉积涂覆组分600充分充电。外部电极400可以被构造成任意横截面形状，例如管状、平板形、c形、扇形、或环形，并且可以包括例如导电管或管段，诸如金属管道。例如，外部电极400可以具有被配置为接触可电沉积涂覆组分600的内表面，并且电涂覆系统10可以被配置为使得该一个或多个外部电极400的外表面的总组合表面积与基材500的第一表面510的表面积的比率为1：7至1：1，诸如1：6至1：2，诸如1：5至1：3，诸如约1：4。

再循环管道300的至少一部分包括外部电极，并且再循环管道300的包括外部电极400的部分至少部分地或完全位于储箱100的外部。如本文所使用的，至少部分或完全在储箱100的外部意指外部电极400的至少一部分存在于储箱100的外部并且没有浸入在可电沉积涂覆组分600中，或者整个外部电极400位于储箱100的外部并且没有浸入在可电沉积涂覆组分600中。换而言之，再循环管道300的包括外部电极400的至少一部分或全部未浸入在容纳在储箱100内的可电沉积涂覆组分600中。可替代地，基本上所有的再循环管道300都可以包括外部电极400。例如，外部电极400可以包括再循环管道300的至少50％，诸如至少60％，诸如至少75％，诸如至少85％，诸如至少95％，诸如100％。再循环管道300的其余部分可以包括非导电和/或导电材料的组合。再循环管道300可以包括管道、胶管、阀，以及被配置为执行本文所记载的目的的任意其他流体输送设备的任意组合。

外部电极400可以包含在绝缘部件410内。当将电势施用到电涂覆系统10时，绝缘部件410可以防止电涂覆系统10的使用者暴露于外部电极400的电荷。绝缘部件410可以可替代地或附加地位于延伸到储箱100中的再循环管道300上。绝缘部件410可以包括例如其中含有外部电极400的聚氯乙烯(pvc)管道。然而，可以预期到，可以根据本发明的电涂覆系统10来利用配置成执行本文所记载的目的的任意绝缘部件410。

进一步，如果外部电极400包括阳极，则可以使用膜来覆盖外部电极400的内表面，以便在对基材500进行电涂覆处理期间从可电沉积涂覆组分600中去除积聚的酸。例如，外部电极400的内表面积的约50％(诸如约75％，诸如约80％或更多)可以被膜覆盖，以通过去除在电涂覆期间产生的酸来控制可电沉积涂覆组分的ph。膜覆盖的阳极在工业上通常称为阳极液电池。基本上无膜的外部电极400是无膜程度达到任意现有的膜都不会在任意显着程度上干扰外部电极400对可电沉积涂覆组分600的充电的外部电极。另外，外部电极400可以是完全无膜的。

外部电极400可以包括例如无膜的316型不锈钢管道。无膜金属管道外部电极400的通道的完全暴露的壁与可电沉积涂覆组分600的通过外部电极400的流相结合，其可以有助于外部电极400向可电沉积涂覆组分600提供基本均匀的电荷以促进在整个可电沉积涂覆组分600上基本相等的电荷分布。通过提供可电沉积涂覆组分600的带电分子的基本上均匀的吸引力至带相反电荷的基材500，整个可电沉积涂覆组分600的基本上相等的电荷分布优化了基材500的电涂覆。进一步，可以预期到，随着通过泵200输送到外部电极400的可电沉积涂覆组分600的体积增加，可以提供外部电极400的更大的表面积，以使得对通过泵200输送的可电沉积涂覆组分600充分充电。因而，可以预期到，可以针对每单位体积的可电沉积涂覆组分600流量提供外部电极400的最小表面积，以在将可电沉积涂覆组分600输送到用于对基材500进行电涂覆的储箱100之前对可电沉积涂覆组分600充分充电。如上所讨论的，可以通过例如增加外部电极400的长度(即，增加再循环管道300的包括外部电极400的部分的长度，或者如果整个再循环管道300都包括外部电极400，则增加再循环管道300的长度)、或者改变外部电极400的横截面形状来操纵外部电极400的表面积。

再循环管道300的第二端320可以包括喷嘴，该喷嘴包括孔330。喷嘴可以包括本领域已知的任意喷嘴。另外，再循环管道300的第二端320可以包括多个孔330，可电沉积涂覆组分600可以穿过该多个孔330。再循环管道还可以包括多个第二端320。例如，如图1、2和3中所示，再循环管道可以分支，每个分支包括第二端320，第二端320包括至少一个孔330。分支的再循环管道300的每个第二端320可以被构造成将由外部电极400充电的可电沉积涂覆组分600的至少一部分输送到基材500的第一表面510的不同部分。

如上所讨论的，电涂覆系统10可以包括多个回流导管210、泵200、和/或再循环管道300。例如，电涂覆系统10可以包括多个再循环管道300，该多个再循环管道300被配置为将由该一个或多个外部电极400充电的可电沉积涂覆组分600输送至基材500的第一表面510的不同部分。每个再循环管道300可以由不同的泵200供给，或者泵200可以将可电沉积涂覆组分600泵送到多个再循环管道300。同样，每个泵200可以由回流导管210供给，或者回流导管210可以供给多个泵200。存在于电涂覆系统10中的每个组件(即，回流导管210、泵200、再循环管道300)的数量可以取决于各种因素，包括例如基材500的长度、基材500的第一表面510的表面积、可电沉积涂覆组分600中存在的树脂固体、可电沉积涂覆组分600的电荷密度、在对基材电涂覆期间施用的电压、基材的形状等。回流导管210、泵200、和/或再循环管道300可以沿着储箱100的长度定位，使得可电沉积涂覆组分600沿着待电涂覆的基材500的长度基本均匀地沉积。例如，回流导管210、泵200、和/或再循环管道300可以沿着储箱100的长度等距地定位。通过再循环管道300流入储箱100中的可电沉积涂覆组分600可以在电涂覆期间基本上沉积在基材500的第一表面510上。不受任意理论的束缚，据信，与不包括再循环管道300和外部电极400的电涂覆系统相比，将电涂覆系统10的再循环管道300定位在储箱100内以提供由外部电极400充电的可电沉积涂覆组分600的流到基材500的第一表面510允许沉积更均匀的涂料以施用到基材500的第一表面510上。

当电源向电涂覆系统10提供电流时，可电沉积涂覆组分600由外部电极400和内部电极700(如果存在内部电极)充电，并且被吸引到和沉积在带相反电荷的基材500上。通过大体上提供沉积在基材500上的可电沉积涂覆组分500的基本上均匀的涂覆厚度，由本发明的电涂覆系统10提供的整个带电流体中的相等或基本相等的电荷分布提高了电涂覆处理。

如图1和图2中所示，可选地，电涂覆系统10可以进一步包括定位于储箱100内部的至少一个内部电极700，以向可电沉积涂覆组分600提供附加的电荷。内部电极700可以包括本领域已知的任意合适的导电材料。例如，内部电极700可以包括与电源电耦合的管。该一个或多个内部电极700可以是无膜的，或者是基本上无膜的，或者是基本上被膜覆盖的。电涂覆系统10可以包括多个内部电极700，并且内部电极700可以沿着储箱100的长度定位，使得可电沉积涂覆组分600沿着待电涂覆的基材500的长度基本均匀地沉积。例如，内部电极700可以沿着储箱100的长度等距地定位。可以配置电涂覆系统10，使得该一个或多个内部电极700的总组合表面积与基材500的第二表面510的表面积的比率可以为1：7至1：1，诸如1：6至1：2，诸如1：5至1：3，诸如1：4。与包括外部电极400的再循环管道300相反，内部电极700在电涂覆系统10内不再循环或运输可电沉积涂覆组分600。

不受任意理论的束缚，据信，在不存在包括外部电极400的再循环管道300的情况下，在电涂覆系统中使用内部电极700将不会向可电沉积涂覆组分600提供足够的电荷，从而无法使得可电沉积涂覆组分600在基材500的整个表面上均匀沉积。例如，内部电极700可以向可电沉积涂覆组分600提供足够的电荷，以在位于内部电极700附近的基材500的表面(例如，基材500的第二表面520)上沉积涂料，但是可能无法提供足够的电荷来使得能够在基材的其他部分(例如，基材500的第一表面510)上沉积。

电涂覆系统10进一步包括至少一个电源(未示出)，以向电涂覆系统10提供电流。可选地，电源可以包括整流器。电源被电耦合到该一个或多个外部电极400、基材500以及内部电极700(如果存在内部电极)，其中电源的一个极耦合到基材，而电源的另一极耦合到该一个或多个外部电极400和该一个或多个内部电极700(如果存在内部电极)，使得基材用作外部电极400和内部电极700(如果存在内部电极)的对电极。例如，如果可电沉积涂覆组分600是阳离子可电沉积涂覆组分，则基材500用作阴极，而外部电极400和内部电极400(如果存在内部电极)用作阳极，其中极性与阴离子可电沉积涂覆组分相反。电源向电涂覆系统10提供电流，使得外部电极400和内部电极700(如果存在内部电极)提供足够用于电涂覆目的的电荷给可电沉积涂覆组分600。例如但非限制性地，提供给电源的电流可以但不限于是约25伏至约600伏或更高。提供给电源的电压可以根据由泵200输送的可电沉积涂覆组分600的体积而变化。例如，可以向外部电极400提供更高的电压，以对泵200输送的可电沉积涂覆组分600的增加的体积和/或增加的流速充分充电。电涂覆系统10还可以包括执行本文所记载的目的所期望或需要的任意附加或其他的电路。

可电沉积涂覆组分600可以包括任意本领域已知的可电沉积涂覆组分。如这里所使用的，术语“可电沉积涂覆组分”是指能够在施用的电势的影响下沉积在导电基材上的组分。例如，如上所提及的，可电沉积涂覆组分600可以包括阳离子或阴离子可电沉积涂覆组分。

可电沉积涂覆组分包括成膜粘合剂。成膜粘合剂可以包括含离子盐基团的成膜聚合物和可选的固化剂。

根据本发明，含离子盐基团的成膜聚合物可以包括含阳离子盐基团的成膜聚合物。含阳离子盐基团的成膜聚合物可以用于阳离子可电沉积涂覆组分中。如本文所使用的，术语“含阳离子盐基团的成膜聚合物”是指包括至少部分中和的阳离子基团(诸如，锍基团和/或铵基团)的聚合物，该阳离子基团赋予聚合物正电荷。如本文所使用的，术语“聚合物”包括但不限于低聚物，以及均聚物和共聚物两者。含阳离子盐基团的成膜聚合物可以包括活性氢官能团。如本文所使用的，术语“活性氢官能团”是指与异氰酸酯具有反应性的那些基团(如通过在《journaloftheamericanchemicalsociety》(1927)第49卷第3181页中所描述的泽列维季诺夫试验所确定的)，并且包括例如羟基、伯或仲氨基，以及硫醇基。包括活性氢官能团的含阳离子盐基团的成膜聚合物可以称为含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物。

在本发明中适合用作含阳离子盐基团的成膜聚合物的聚合物示例包括但不限于醇酸聚合物、丙烯酸类聚合物、聚环氧化物聚合物、聚酰胺聚合物、聚氨酯聚合物、聚脲聚合物、聚醚聚合物，以及聚酯聚合物等。

可以如下地将阳离子盐基团掺入到含阳离子盐基团的成膜聚合物中：可以使成膜聚合物与阳离子盐基团形成剂反应。“阳离子盐基团形成剂”意指与存在的环氧基反应并且可以在与成膜聚合物上的环氧基反应之前、期间、或之后被酸化以形成阳离子盐基团的材料。合适的材料的示例包括胺(诸如伯或仲胺)，其能够在与环氧基反应后被酸化以形成胺盐基团；或者包括叔胺，其能够在与环氧基反应之前被酸化，并且在与环氧基反应后形成季铵盐基团。其他阳离子盐基团形成剂的示例是硫化物，其能够在与环氧基反应之前与酸混合，并在随后与环氧基反应后形成三元锍盐基团。

合适的含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物的更具体的示例包括聚环氧化物-胺加合物，诸如多酚(诸如双酚a)的聚缩水甘油醚与伯胺和/或仲胺的加合物，诸如在美国专利号4,031,050的第3栏第27行至第5栏第50行、美国专利号4,452,963的第5栏第58行至第6栏第66行，以及美国专利号6,017,432的第2栏第66行至第6栏第26行中所描述的，上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。与多环氧化物反应的一部分胺可以是多胺的酮亚胺，如美国专利号4,104,147的第6栏第23行至第7栏第23行中所描述的，阐述的上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。未胶凝的聚环氧化物-聚氧化烯多胺树脂也是合适的，诸如在美国专利号4,432,850的第2栏第60行至第5栏第58行中所描述的，阐述的上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。另外，可以使用阳离子丙烯酸类树脂，诸如美国专利号3,455,806的第2栏第18行至第3栏第61行中以及美国专利号3,928,157的第2栏第29行至第3栏第21行中所描述的那些，阐述的上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。

除了含胺盐基团的树脂之外，含阳离子盐基团的成膜聚合物还可以包括含季铵盐基团的树脂。如本文所使用的，“季铵盐基团”是指包括式nr4⁺的季铵阳离子，以及抗衡阴离子的基团，其中每个r基团独立地为烷基或芳基。这些树脂的示例是通过使有机多环氧化物与叔胺酸盐反应而形成的那些。这样的树脂在美国专利号3,962,165的第2栏第3行至第11栏第7行、美国专利号3,975,346的第1栏第62行至第17栏第25行，以及美国专利号4,001,156的第1栏第37行至第16栏第7行中描述，上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。

其他合适的阳离子树脂的示例包括含三级锍盐基团的树脂，诸如美国专利号3,793,278的第1栏第32行至第5栏第20行中所描述的那些，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。此外，也可以采用通过酯交换作用机理固化的阳离子树脂，诸如在欧洲专利申请号12463b1的第2页第1行至第6页第25行中所描述的，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。

其他合适的含阳离子盐基团的成膜聚合物包括那些可以形成耐光降解的可电沉积涂覆组分的聚合物。此类聚合物包括包含阳离子胺盐基团的聚合物，所述阳离子胺盐基团衍生自美国专利申请公开号2003/0054193a1的第[0064]段至第[0088]段中公开的侧基和/或末端氨基，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。同样合适的是衍生自多元酚的聚缩水甘油醚的含活性氢、含阳离子盐基团的树脂，该聚缩水甘油醚基本上不含与多个芳族基团键合的脂族碳原子，这在美国专利申请号2003/0054193a1的第[0096]段至第[0123]段中描述，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。

含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物可以通过用酸至少部分中和而制成阳离子和水可分散的。合适的酸包括有机和无机酸。合适的有机酸的非限制性示例包括甲酸、乙酸、甲磺酸，以及乳酸。合适的无机酸的非限制性示例包括磷酸和氨基磺酸。“氨基磺酸”意指氨基磺酸本身或其衍生物，诸如具有下式的那些：

其中r是氢或具有1-4个碳原子的烷基。上述酸的混合物也可以用于本发明。

含阳离子盐基团的成膜聚合物的中和程度可以随所涉及的特定聚合物而变化。然而，应该使用足够的酸以充分中和含阳离子盐基团的成膜聚合物，使得可以将含阳离子盐基团的成膜聚合物分散在水性分散介质中。例如，所使用的酸的量可以提供全部理论中和总量的至少20％。也可以超过100％的理论中和总量所需的量来使用过量的酸。例如，基于含活性氢的含阳离子盐基团的成膜聚合物中的总胺，用于中和含阳离子盐基团的成膜聚合物的酸的量可以为≧0.1％。可替代地，基于含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物中的总胺，用于中和含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物的酸的量可以为≦100％。用于中和含阳离子盐基团的成膜聚合物所用的酸的总量可以在前述语句中列举的值的任意组合之间变化，包括所列举的值。例如，基于含阳离子盐基团的成膜聚合物中的总胺，用于中和含活性氢、含阳离子盐基团的成膜聚合物的酸的总量可为20％、35％、50％、60％、或80％。

基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，含阳离子盐基团的成膜聚合物可以按重量计至少40％(诸如按重量计至少50％、诸如按重量计至少60％)存在于阳离子可电沉积涂覆组分中，并且可以按重量计不超过90％(诸如按重量计不超过80％，诸如按重量计不超过75％)而存在。基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，含阳离子盐基团的成膜聚合物可以按重量计40％至90％(诸如按重量计50％至80％，诸如按重量计60％至75％)存在于阳离子可电沉积涂覆组分中。如本文所使用的，“树脂固体”包括存在于可电沉积涂覆组分中的含离子盐基团的成膜聚合物、固化剂(如果存在固化剂)，以及任意附加的一种或多种水可分散的非色素组分。

根据本发明，含离子盐基团的成膜聚合物可以包括包含阴离子盐基团的成膜聚合物。如本文所使用的，术语“含阴离子盐基团的成膜聚合物”是指包括至少部分中和的阴离子官能团(诸如赋予负电荷的羧酸和磷酸基团)的阴离子聚合物。

含阴离子盐基团的成膜聚合物可以包括活性氢官能团。包含活性氢官能团的含阴离子盐基团的成膜聚合物可以称为含活性氢、含阴离子盐基团的成膜聚合物。含阴离子盐基团的成膜聚合物可以用于阴离子可电沉积涂覆组分中。

含阴离子盐基团的成膜聚合物可以包括碱增溶的含羧酸基的成膜聚合物，诸如干燥油或半干燥脂肪酸酯与二元羧酸或酸酐的反应产物或加合物；以及脂肪酸酯、不饱和酸或酸酐与任意进一步与多元醇反应的附加的不饱和改性材料的反应产物。同样合适的是不饱和羧酸的羟烷基酯、不饱和羧酸和至少一种其他烯键式不饱和单体的至少部分中和的互聚物。另一合适的阴离子可电沉积树脂包括醇酸-氨基塑料载体，即含有醇酸树脂和胺-醛树脂的载体。另一合适的阴离子可电沉积树脂组分包括树脂多元醇的混合酯。也可以使用其他酸官能聚合物，诸如磷酸化的多环氧化物或磷酸化的丙烯酸类聚合物。在美国专利申请公开号2009-0045071的第[0004]段-第[0015]段和美国专利申请序号13/232,093的第[0014]段-第[0040]段中公开了示例性的磷酸化多环氧化物，阐述的上述文献的这些部分通过引用方式并入本文中。包括一个或多个氨基甲酸酯侧基团的树脂同样是合适的，诸如美国专利号6,165,338中描述的那些。

根据本发明，基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，含阴离子盐基团的成膜聚合物可以以按重量计至少50％(诸如按重量计至少55％，诸如按重量计至少60％)的量存在于阴离子可电沉积涂覆组分中，并且可以以按重量计不超过90％(诸如按重量计不超过80％，诸如按重量计不超过75％)的量存在。基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，含阴离子盐基团的成膜聚合物在阴离子可电沉积涂覆组分中的存在量可以为50％至90％，诸如55％至80％，诸如60％至75％。

根据本发明，本发明的可电沉积涂覆组分可以进一步包括固化剂。固化剂可以与含离子盐基团的成膜聚合物反应。固化剂包括与含离子盐基团的成膜聚合物的反应性官能团(诸如活性氢基团)反应的官能团，从而实现涂覆组分的固化以形成涂层。如本文所使用的，与本文所描述的可电沉积涂覆组分一起使用的术语“固化”、“固化的”或类似术语意指形成可电沉积涂覆组分的至少一部分成分交联以形成涂层。另外，可电沉积涂覆组分的固化是指使所述组分经受固化条件(例如，高温)，从而导致可电沉积涂覆组分的组分的反应性官能团反应，并且导致可电沉积涂覆组分的组分交联和形成至少部分固化的涂层。合适的固化剂的非限制性示例是至少部分嵌段的多异氰酸酯、氨基塑料树脂和酚醛塑料树脂，诸如包括其烯丙基醚衍生物的酚醛缩合物。

合适的至少部分嵌段的多异氰酸酯包括脂族多异氰酸酯、芳族多异氰酸酯、及其混合物。固化剂可以包括至少部分嵌段的脂族多异氰酸酯。合适的至少部分嵌段的脂族多异氰酸酯包括例如完全嵌段的脂族多异氰酸酯(诸如在美国专利号3,984,299的第1栏第57行至第3栏第15行中描述的那些，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中)，或与聚合物主链反应的部分嵌段的脂族多异氰酸酯(诸如在美国专利号3,947,338的第2栏第65行至第4栏第30行中描述的，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中)。

“嵌段的”意指异氰酸酯基团已经与化合物反应，使得所得的嵌段的异氰酸酯基团在环境温度下对活性氢稳定，但是在高温下(诸如在90℃与200℃之间)与成膜聚合物中的活性氢反应。多异氰酸酯固化剂可以是基本上没有游离异氰酸酯基团的完全嵌段的多异氰酸酯。

多异氰酸酯固化剂可以包括二异氰酸酯、更高官能的多异氰酸酯或其组合。例如，多异氰酸酯固化剂可以包括脂族和/或芳族多异氰酸酯。脂肪族多异氰酸酯可以包括(i)亚烷基异氰酸酯，诸如三亚甲基二异氰酸酯、四亚甲基亚乙基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(“hdi”)、1,2-亚丙基二异氰酸酯、1,2-亚丁基二异氰酸酯、2,3-亚丁基二异氰酸酯、1,3-丁烯二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯，以及丁烯二异氰酸酯，以及(ii)亚环烷基异氰酸酯，诸如1,3-环戊烷二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯，1,2-环己烷二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)(“hmdi”)，1,6-己亚甲基二异氰酸酯的环三聚体(也称为hdi的异氰脲酸酯三聚体，可商购自convestroag的desmodurn3300)，以及间四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(可商购自allnexsa的)。芳族多异氰酸酯可以包括(i)亚芳基异氰酸酯，诸如间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯以及1,4-萘二异氰酸酯，以及(ii)亚芳基异氰酸酯，诸如4,4′-二亚苯基甲烷(“mdi”)、2,4-甲苯或2,6-甲苯二异氰酸酯(“tdi”)、或其混合物，4,4-甲苯二异氰酸酯和二甲苯二异氰酸酯。还可以使用三异氰酸酯(诸如三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯、1,3,5-三异氰酸根合苯和2,4,6-三异氰酸根甲苯)、四异氰酸酯(诸如4,4′-二苯基二甲基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯)，以及聚合多异氰酸酯(诸如甲苯二异氰酸酯二聚体和三聚体)等。

固化剂可以包括选自聚合物多异氰酸酯的嵌段的多异氰酸酯，诸如聚合物hdi、聚合物mdi、聚合物异佛尔酮二异氰酸酯等。固化剂还可以包括六亚甲基二异氰酸酯的嵌段三聚体，可商购自covestroag的也可以使用多异氰酸酯固化剂的混合物。

多异氰酸酯固化剂可以被至少一种选自以下的嵌段剂至少部分地嵌段：1,2-链烷二醇(例如1,2-丙二醇)；1,3-烷二醇(例如1,3-丁二醇)；苯甲醇(例如苯甲醇)；烯丙醇(例如烯丙醇)；己内酰胺；二烷基胺(例如二丁胺)；以及其混合物。多异氰酸酯固化剂可以至少部分地被至少一种具有三个或更多个碳原子的1,2-链烷二醇(例如1,2-丁二醇)嵌段。

其他合适的嵌段剂包括脂族、脂环族、或芳族烷基一元醇或酚类化合物，包括例如较低级(例如c1-c6)脂族醇，诸如甲醇、乙醇，以及正丁醇；脂环族醇，诸如环己醇；芳族烷基醇，诸如苯基甲醇和甲基苯基甲醇；以及酚类化合物，诸如苯酚本身和取代基(其中取代基不影响涂覆操作)，诸如甲酚和硝基苯酚。乙二醇醚和乙二醇胺也可用作嵌段剂。合适的二醇醚包括乙二醇丁基醚、二甘醇丁基醚、乙二醇甲基醚和丙二醇甲基醚。其他合适的嵌段剂包括肟，诸如甲基乙基酮肟、丙酮肟和环己酮肟。

固化剂可以包括氨基塑料树脂。氨基塑料树脂是醛与携带氨基或酰胺基的物质的缩合产物。可以使用由醇和醛与三聚氰胺、脲或苯并胍胺反应得到的缩合产物。但是，也可以利用其他胺和酰胺的缩合产物，例如三嗪、二嗪、三唑、胍、胍胺和此类化合物的烷基和芳基取代的衍生物(包括烷基和芳基取代的脲以及烷基和芳基取代的三聚氰胺)的醛缩合物。这种化合物的某些示例是n,n′-二甲基脲、苯并脲、双氰胺、甲胍胺、乙酰胍胺、氨苯胺、2-氯-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、6-甲基-2,4-二氨基-1,3,5-三嗪，3,5-二氨基三唑、三氨基嘧啶、2-巯基-4,6-二氨基嘧啶、3,4,6-三(乙基氨基)-1,3,5-三嗪等。合适的醛包括甲醛、乙醛、巴豆醛、丙烯醛、苯甲醛、糠醛、乙二醛等。

氨基塑料树脂可以包含羟甲基或类似的羟烷基，并且这些羟烷基团的至少一部分可以通过与醇反应而醚化以提供有机溶剂可溶性树脂。为此可以利用任意一元醇，包括诸如为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇等的醇，以及苯甲醇和其他芳族醇，环状醇(诸如环己醇)，二醇的单醚(诸如溶纤剂和卡必醇)，以及卤素取代或其他取代的醇(诸如3-氯丙醇和丁氧基乙醇)。

可商购的氨基塑料树脂的非限制性示例是可自allnexbelgiumsa/nv的商标获得的那些(诸如，cymel1130和1156)，以及可自ineosmelamines的获得的那些(诸如，resimene750和753)。合适的氨基塑料树脂的示例还包括在美国专利号3,937,679的第16栏第3行至第17栏第47行中描述的那些，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。如在′679专利的前述部分中所公开的，氨基塑料可以与羟甲基苯酚醚结合使用。

酚醛树脂是通过醛和酚的缩合形成的。合适的醛包括甲醛和乙醛。亚甲基释放和醛释放剂(诸如多聚甲醛和六亚甲基四胺)也可以用作醛剂。可以使用各种酚(诸如酚本身、甲酚或取代的酚)，其中具有直链、支链或环状结构的烃基取代芳环上的氢。也可以利用酚的混合物。合适的酚的某些具体示例是对苯酚、对叔丁基苯酚、对叔戊基苯酚、环戊基苯酚和不饱和烃取代的苯酚，诸如在邻、间或对位含有丁烯基的单丁烯基苯酚，其中双键出现在烃链的各个位置。

如上所述的氨基塑料和酚醛树脂进一步描述于美国专利号4,812,215的第6栏第20行至第7栏第12行，上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。

基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，固化剂在阳离子可电沉积涂覆组分中的存在量可以为按重量计至少10％，诸如按重量计至少20％，诸如按重量计至少25％，并且可以按重量计不超过60％的量存在，诸如按重量计不超过50％，诸如按重量计不超过40％。基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，固化剂在阳离子可电沉积涂覆组分中的存在量可以为按重量计10％-60％，诸如按重量计20％-50％，诸如按重量计25％-40％。

基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，固化剂在阴离子可电沉积涂覆组分中的存在量可以为按重量计至少10％，诸如按重量计至少20％，诸如按重量计至少25％，并且存在量可以为按重量计不超过50％，诸如按重量计不超过45％，诸如按重量计不超过40％。基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，固化剂在阴离子型可电沉积涂覆组分中的存在量可以为按重量计10％至50％，诸如按重量计20％至45％，诸如按重量计25％至40％。

可选地，除了上述成膜粘合剂之外，根据本发明的可电沉积涂覆组分可以包括一种或多种另外成分。

可选地，根据本发明，可电沉积涂覆组分可以包括催化剂以催化固化剂与聚合物之间的反应。适用于阳离子可电沉积涂覆组分的催化剂示例包括但不限于有机锡化合物(例如，二丁基氧化锡和二辛基氧化锡)及其盐(例如，二乙酸二丁基锡)；其他金属氧化物(例如，铈、锆和铋的氧化物)及其盐(例如，氨基磺酸铋和乳酸铋)；或环胍，如美国专利号7,842,762的第1栏第53行至第4栏第18行以及第16栏第62行至第19栏第8行中所描述的，阐述的上述文献的该部分通过引用方式并入本文中。适用于阴离子可电沉积涂覆组分的催化剂示例包括潜酸催化剂，其具体示例在wo2007/118024的第[0031]段给出，包括但不限于六氟锑酸铵、sbf6的季盐(例如，xc-7231)、sbf6的叔胺盐(例如，xc-9223)、三氟甲磺酸的锌盐(例如，a202和a218)、三氟甲磺酸的季盐(例如，xc-a230)，以及三氟甲磺酸的二乙胺盐(例如，a233)(均可商购自kingindustries)、和/或其混合物。潜酸催化剂可以通过制备酸催化剂的衍生物来形成，诸如对甲苯磺酸(ptsa)或其他磺酸。例如，众所周知的一组嵌段的酸催化剂是芳族磺酸的胺盐，诸如对甲苯磺酸吡啶鎓。此类磺酸盐在促进交联方面的活性低于游离酸。在固化期间，可以通过加热来活化催化剂。

根据本发明，可电沉积涂覆组分可以进一步包括其他可选成分，诸如颜料组分和/或各种添加剂，包括填料、增塑剂、抗氧化剂、杀生物剂、uv光吸收剂和稳定剂、受阻胺光稳定剂、消泡剂、杀真菌剂、分散助剂、流动控制剂、表面活性剂、湿润剂、ph调节剂、缓冲剂、或其组合。可替代地，可电沉积涂覆组分可以完全不含任意可选成分，即，可选成分不存在于可电沉积涂覆组分中。颜料组分可以包括例如氧化铁、氧化铅、铬酸锶、煤粉、二氧化钛、滑石、硫酸钡，以及彩色颜料(诸如，镉黄、镉红、铬黄等)。排除上述导电颗粒的颜料组分的颜料含量可以表示为颜料与粘合剂的重量比，并且当使用颜料时可以在0.03至0.1的范围内。基于可电沉积涂覆组分的树脂固体的总重量，上述其他添加剂在可电沉积涂覆组分中的存在量可以为按重量计0.01％至3％。

根据本发明，可电沉积涂覆组分包括水分散介质，该水分散介质包括水和/或一种或多种有机溶剂。基于可电沉积涂覆组分的总重量，水的存在量能够为例如按重量计40％至90％，诸如按重量计50％至80％，诸如按重量计60％至75％。合适的有机溶剂示例包括氧化的有机溶剂，诸如在烷基中含有1至10个碳原子的乙二醇、二甘醇、丙二醇，以及二丙二醇的单烷基醚，诸如这些二醇的单乙基和单丁基醚。其他至少部分可与水混溶的溶剂示例包括醇，诸如乙醇、异丙醇、丁醇以及双丙酮醇。如果使用，基于可电沉积涂覆组分的总重量，有机溶剂的存在量典型地可以按重量计小于10％，诸如按重量计小于5％。可电沉积涂覆组分可以特别地以分散体(诸如水性分散体)的形式提供。

根据本发明，基于可电沉积涂覆组分的总重量，可电沉积涂覆组分的总固体含量可以为按重量计至少1％，诸如按重量计至少10％，诸如按重量计至少20％，并且可以按重量计不超过60％，诸如按重量计不超过40％，诸如按重量计不超过20％。基于可电沉积涂覆组分的总重量，可电沉积涂覆组分的总固体含量可以为按重量计从1％至60％，诸如按重量计10％至40％，诸如按重量计20％至30％。

对基材进行涂覆的方法和经涂覆的基材

本发明还致力于一种对基材进行涂覆的方法，包括使用上述的电涂覆系统10将由可电沉积涂覆组分沉积的涂料电泳地施用到基材的至少一部分上。

通过将可电沉积涂覆组分与导电阴极和导电阳极接触，可以将本发明的可电沉积涂覆组分沉积在导电基材上，其中，取决于所施用的可电沉积涂覆组分的类型,待涂覆的表面为阳极或阴极。与组分接触后，当通过电源在电极之间施加足够的电压时，可电沉积涂覆组分的粘附膜沉积在基材上。所施用的电压可以变化，并且能够例如从低至一伏至高至几千伏，诸如在25伏至600伏之间。电流密度可以在每平方英尺0.5安培与15安培之间。

可用于本发明的方法的可电沉积涂覆组分可以包括本领域已知的那些中的任意者，包括上述的那些。例如，可电沉积涂覆组分可以包括包括锍基和/或铵基的阳离子成膜树脂，或者可电沉积涂覆组分可以包括包括羧酸和/或磷酸基的阴离子可电沉积涂覆组分。

根据本发明，该方法可以进一步包括至少部分地固化电泳地施用的从可电沉积涂覆组分沉积在基材上的涂料。如上所讨论的，至少部分地固化可电沉积涂覆组分可以包括使基材经受高温。

对于阳离子可电沉积涂覆组分，可以将经涂覆的基材加热至范围从例如250°f至450°f(121.1℃至232.2℃)的温度，诸如从275°f至400°f(135℃至204.4℃)，诸如从300°f至360°f(149℃至180℃)。对于阴离子可电沉积涂覆组分，可以将经涂覆的基材加热至范围从例如200°f至450°f(93℃至232.2℃)的温度，诸如从275°f至400°f(135℃至204.4℃)，诸如从300°f至360°f(149℃至180℃)。固化时间可以取决于固化温度以及其他变量，例如，电沉积涂料的膜厚度、组分中存在的催化剂的水平和类型、所采用的固化剂的类型等。为了本发明的目的，所有必要的是时间足以使基材上的涂料固化。例如，固化时间能够在10分钟至60分钟的范围内，诸如20至40分钟。例如，所得的固化的电沉积涂料的厚度可以在1至50微米的范围内，诸如15至50微米。

根据本发明，对基材进行涂覆的方法可以包括：(a)使用上述电涂覆系统10将由可电沉积涂覆组分沉积的涂料电泳地沉积在基材的至少一部分上，以及(b)加热经涂覆的基材至足以至少部分地固化基材上电沉积的涂料的温度和时间。可选地，根据本发明，该方法可以进一步包括：(c)将一种或多种含颜料的涂覆组分和/或一种或多种无颜料的涂覆组分直接施用到至少部分地固化的电沉积的涂料上以在所述至少部分地固化的电沉积的涂料的至少一部分上形成附加的涂层，以及(d)通过允许附加的涂层处于环境温度或通过从外部能量源向步骤(c)的经涂覆的基材施用足够的能量至足以至少部分地固化附加的涂层的条件和时间来固化附加的涂层。外部能量源的非限制性示例包括热能和辐射，诸如紫外线、红外线或微波。

可选的附加的涂层可以包括一个或多个底涂层以及一个或多个合适的面涂层(例如，底漆层、透明涂层、着色单涂层，以及颜色加透明的复合组分)。可以理解到，合适的附加的涂层包括本领域已知的那些中的任意者，并且每个独立地可以是水性的、溶剂性的、呈固体颗粒形式(即，粉末涂覆组分)、或呈粉末浆料形式。附加的涂覆组分可以包括成膜聚合物、交联材料，以及如果是彩色底漆或单涂，则包括一种或多种颜料。可选地，该一个或多个底涂层可以置于电涂覆层与该一个或多个面涂层之间。可替代地，可以省略该一个或多个面涂层，使得该复合材料包括电涂覆层和一个或多个底涂层。

此外，可以将该一个或多个面涂层直接施用到可电沉积的涂层上。换而言之，基材可以缺少底涂层，使得复合材料包括电涂覆层和一个或多个面涂层。例如，底漆层可以直接施用到可电沉积涂覆层的至少一部分上。

还将理解到，尽管底层没有被完全固化，但是可以将任意面涂层施用到底层上。例如，即使底漆层没有经历固化步骤(湿对湿)，也可以将透明涂层施用到底漆层上。接着，可以在随后的固化步骤中固化这两个层，从而消除了分别固化底漆层和透明涂层的需要。

根据本发明，在得到面涂层的各种涂覆组分中可以存在附加的成分，诸如着色剂和填充剂。可以使用任意合适的着色剂和填充剂。例如，可以以任意合适的形式将着色剂添加到涂料中，诸如离散的颗粒、分散体、溶液和/或薄片。单一着色剂或两种或更多种着色剂的混合物能够用于本发明的涂料中。应该注意到，通常，着色剂能够以足以赋予期望的性质、视觉和/或色彩效果的任意量存在于多层复合材料的层中。

示例着色剂包括颜料、染料和色料(诸如在油漆工业中使用的和/或在干色制造商协会(dcma)中使用的那些)，以及特殊效果组分。着色剂可以包括例如细分的固体粉末，该固体粉末在使用条件下不溶但可润湿。着色剂可以是有机或无机的，并且可以是附聚的或非附聚的。可以通过研磨或简单混合将着色剂掺入涂料中。可以通过使用研磨剂(诸如，丙烯酸研磨剂)将着色剂研磨到涂料中而掺入着色剂，该研磨剂的使用对于本领域技术人员是熟悉的。

示例颜料和/或颜料组分包括但不限于咔唑二恶嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、二偶氮、萘酚as、盐类型(色淀)、苯并咪唑酮、缩合、金属络合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹ac啶酮、苝、紫苏酮、二酮吡咯吡咯、硫代靛蓝、蒽醌、阴丹酮、蒽吡啶、人嘧啶、黄烷酮、吡喃酮、蒽嵌蒽醌、二恶嗪、三芳基碳鎓、喹酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯红(“dpp红bo”)、二氧化钛、碳黑、氧化锌、氧化锑等，以及有机或无机紫外线不透明颜料，诸如氧化铁、透明的红色或黄色氧化铁、酞菁蓝及其混合物。术语“颜料”和“有色填料”能够互换使用。

示例染料包括但不限于基于溶剂和/或水性的那些，诸如酸性染料、偶氮染料、碱性染料、直接染料、分散染料、反应性染料、溶剂染料、硫磺染料、媒染料，例如，钒酸铋、蒽醌、苝、铝、喹ac啶酮、噻唑、噻嗪、偶氮、靛类、硝基、亚硝基、恶嗪、酞菁、喹啉、二苯乙烯，以及三苯甲烷。

示例色料包括但不限于分散在水基或与水混溶的载体中的颜料，诸如可商购自degussa，inc.的aqeia-chem896，可商购自eastmanchemical,inc.的accuratedispersions部门的charismacolorants和maxitonerindustrialcolorants。

着色剂可以是分散体的形式，包括但不限于纳米颗粒分散体。纳米颗粒分散体能够包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和/或着色剂颗粒，该着色剂和/或着色剂颗粒产生期望的可见颜色和/或不透明性和/或视觉效果。纳米颗粒分散体可以包括粒径小于150nm(诸如，小于70nm或小于30nm)的着色剂，诸如颜料或染料。可以通过将有机或无机颜料与粒径小于0.5mm的研磨介质一起研磨来制备纳米颗粒。示例纳米颗粒分散体及其制备方法在美国专利号6,875,800b2中进行了描述，其通过引用方式并入本文中。纳米颗粒分散体也可以通过结晶、沉淀、气相缩合，以及化学磨损(即，部分溶解)来产生。为了使纳米颗粒在涂料内的再聚集最小化，可以使用树脂涂覆的纳米颗粒的分散体。如本文所使用的，“树脂涂覆的纳米颗粒的分散体”是指其中为分散的离散的“复合微粒”的连续相，所述离散的“复合微粒”包括纳米颗粒和在纳米颗粒上的树脂涂料。在2004年6月24日提交的美国专利申请序号10/876,031(其通过引用方式并入本文中)和2003年6月24日提交的美国临时专利申请序号60/482,167(其同样通过引用方式并入本文中)中描述了树脂涂覆的纳米颗粒的示例分散体及其制备方法。

根据本发明，可以在所述多层涂覆复合材料的一层或多层中使用的特殊效果组分包括产生一种或多种外观效果的颜料和/或组分，所述外观效果诸如为反射、珠光、金属光泽、磷光、荧光、光致变色、光敏性、热致变色、角变色和/或颜色变化。附加的特殊效果组分可以提供其他可感知的性质，诸如反射率、不透明度或质地。例如，特殊效果组分可以产生色移，使得当以不同角度观察涂料时，涂料的颜色变化。示例色彩效果组分在美国专利号6,894,086中有描述，其通过引用方式并入本文中。附加的色彩效果组分可以包括透明的涂覆的云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化铝、透明的液晶颜料、液晶涂料、和/或其中干涉是由材料内的折射率差异引起而不是因为材料表面与空气之间的折射率差异引起的任意组分。

根据本发明，在暴露于一个或多个光源时可逆地改变其颜色的光敏组分和/或光致变色组分能够在多层复合材料中的多个层中使用。光致变色和/或光敏组分能够通过暴露于特定波长的辐射而活化。当组分变得活跃时，分子结构变化，并且改变后的结构展现出与组分的原始颜色不同的新颜色。当去除暴露于辐射时，光致变色和/或光敏组分能够返回到静止状态，在静止状态中，组分恢复原始颜色。例如，光致变色和/或光敏组分在非活跃态下可以是无色的，而在激发态下可以展现出颜色。完整的颜色变化可能会在几毫秒至几分钟的时间内出现，诸如从20秒至60秒。示例光致变色和/或光敏组分包括光致变色染料。

光敏组分和/或光致变色组分可以诸如通过共价键与可聚合组分的聚合物和/或聚合物材料缔合和/或至少部分地与之结合。与其中光敏组分可以迁移出涂料并结晶进入基材的某些涂料相反，按照本发明，光敏组分和/或光致变色组分与聚合物和/或可聚合组分缔合和/或至少部分地与聚合物和/或可聚合组分结合，其最少地迁移出涂料。示例光敏组分和/或光致变色组分及其制备方法在2004年7月16日提交的美国专利申请序号10/892,919中描述并且其通过引用方式并入本文中。

可以通过面涂系统来施用附加的涂层。面涂系统可以包括本领域已知的用于施用面涂涂覆组分的任意装置和/或方法。例如，面涂系统可以包括施用粉末涂覆组分或液体涂覆组分的装置。例如，面涂系统可以包括喷枪、刷子、辊、用于浸涂的储箱、或其组合。可选地，面涂系统可以进一步包括喷雾间，并且喷雾间可以可选地包括通风系统。

如上所提及的，涂覆组分可以是粉末涂覆组分。如本文所使用的，“粉末涂覆组分”是指完全不含水和/或溶剂的涂覆组分。因此，本文公开的粉末涂覆组分与本领域已知的水基和/或溶剂型涂覆组分不是同义词。

根据本发明，粉末涂覆组分包括(a)具有反应性官能团的成膜聚合物；(b)与官能团反应的固化剂。可用于本发明的粉末涂覆组分示例包括基于聚酯的envirocron系列的粉末涂覆组分(可商购自ppgindustries，inc.)或环氧-聚酯杂化粉末涂覆组分。可用于本发明的粉末涂覆组分的可替代示例包括低温固化的热固性粉末涂覆组分，该热固性粉末涂覆组分包括：(a)至少一种叔氨基脲化合物、至少一种叔氨基氨基甲酸酯化合物、或其混合物，以及(b)至少一种成膜的含环氧化物的树脂和/或至少一种含硅氧烷的树脂(诸如在转让给ppgindustries,inc.的美国专利号7,470,752中描述的那些，其通过引用方式并入本文中)；可固化的粉末涂覆组合物，通常包括(a)至少一种叔氨基脲化合物、至少一种叔氨基氨基甲酸酯化合物、或其混合物，以及(b)至少一种成膜的含环氧化物的树脂和/或至少一种含硅氧烷的树脂(诸如在转让给ppgindustries,inc.的美国专利号7,432,333中描述的那些，其通过引用方式并入本文中)；以及包括具有至少30℃的tg的含反应性基团的聚合物的固体颗粒混合物的那些(诸如在转让给ppgindustries,inc.的美国专利号6,797,387中描述的那些，其通过引用方式并入本文中)。

可用于本发明的粉末涂覆组分中的合适的成膜聚合物包括(聚)酯(例如，聚酯三缩水甘油基异氰脲酸酯)、(聚)氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、(聚)脲、(聚)环氧、酸酐、丙烯酸、(聚)醚、(聚)硫化物、(聚)胺、(聚)酰胺、(聚)氯乙烯、(聚)烯烃、(聚)偏二氟乙烯、或其组合。

根据本发明，粉末涂覆组分的成膜聚合物的反应性官能团包括羟基、羧基、异氰酸酯(包括嵌段的(聚)异氰酸酯)、伯胺、仲胺、酰胺、氨基甲酸酯、尿素、尿烷、乙烯基、不饱和酯、马来酰亚胺、富马酸酯、酸酐、羟烷基酰胺、环氧树脂、或其组合。

可用于本发明的粉末涂覆组分中的合适的固化剂(交联剂)包括氨基塑料树脂、多异氰酸酯、嵌段的多异氰酸酯、多环氧化物、多元酸、多元醇、或其组合。

在粉末涂覆组分沉积之后，经常将涂料加热以固化沉积的组分。加热或固化操作经常在150℃至200℃(诸如170℃至190℃)的温度下进行10至20分钟的时间。根据本发明，所得到的膜的厚度为50微米至125微米。

如上所提及的，涂覆组分可以是液体涂覆组分。如本文所使用的，“液体涂覆组分”是指包含一部分水和/或溶剂的涂覆组分。因此，本文所公开的液体涂覆组分与本领域已知的水型和/或溶剂型涂覆组分同义。

根据本发明，液体涂覆组分可以包括例如(a)具有反应性官能团的成膜聚合物；(b)与官能团反应的固化剂。在其他示例中，液体涂料可以包含成膜聚合物，该成膜聚合物可以与空气中的氧反应或随着水和/或溶剂的蒸发而聚结成膜。这些成膜机制可能需要施用热量或某一类型的辐射或通过施用热量或某一类型的辐射来加速，所述某一类型的辐射诸如为紫外线或红外线。可用于本发明的液体涂覆组分示例包括：系列的溶剂型涂覆组分、系列的水型涂覆组分，以及系列的uv固化涂料(均可商购自ppgindustries,inc.)。

可用于本发明的液体涂覆组分中的合适的成膜聚合物可以包括(聚)酯、醇酸树脂、(聚)氨基甲酸酯、异氰脲酸酯、(聚)脲、(聚)环氧、酸酐、丙烯酸、(聚)醚、(聚)硫化物、(聚)胺、(聚)酰胺、(聚)氯乙烯、(聚)烯烃、(聚)偏二氟乙烯、(聚)硅氧烷、或其组合。

根据本发明，液体涂覆组分的成膜聚合物的反应性官能团可以包括羟基、羧基、异氰酸酯(包括嵌段的(聚)异氰酸酯)、伯胺、仲胺、酰胺、氨基甲酸酯、尿素、氨基甲酸酯、乙烯基、不饱和酯、马来酰亚胺、富马酸酯、酸酐、羟烷基酰胺、环氧树脂、或其组合。

可以在本发明的液体涂覆组分中使用的合适的固化剂(交联剂)可以包括氨基塑料树脂、多异氰酸酯、嵌段多异氰酸酯、聚环氧化物、多元酸、多元醇、或其组合。

另外，涂覆组分(可电沉积的、粉末的、或液体的)中能够包括着色剂，以及各种添加剂(如果期望)，诸如表面活性剂、湿润剂、或催化剂。如本文所使用的，术语“着色剂”意指给组分赋予颜色和/或其他不透明性和/或其他视觉效果的任意物质。能够以任意合适的形式将着色剂添加到组分中，诸如离散颗粒、分散体、溶液和/或薄片。能够使用单一着色剂或两种或更多种着色剂的混合物。

示例着色剂包括颜料、染料和色料(诸如在油漆工业中使用的和/或在干色制造商协会(dcma)中列出的那些)，以及特殊效果组分。着色剂可以包括例如细分的固体粉末，该固体粉末在使用条件下不溶但可润湿。着色剂能够是有机或无机的，并且能够是附聚的或非附聚的。能够通过使用研磨工具(诸如，丙烯酸研磨工具)来掺入着色剂，该研磨工具的使用对于本领域技术人员来说是熟悉的。

示例颜料和/或颜料组分包括但不限于咔唑二恶嗪粗颜料、偶氮、单偶氮、二偶氮、萘酚as、盐类型(色淀)、苯并咪唑酮、缩合、金属络合物、异吲哚啉酮、异吲哚啉和多环酞菁、喹ac啶酮、苝、紫苏酮、二酮吡咯并吡咯、硫靛、蒽醌、阴丹酮、蒽素嘧啶、黄烷酮、吡喃酮、蒽嵌蒽醌、二恶嗪、三芳基碳鎓、喹酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯红(“dppbo红”)、二氧化钛、碳黑，以及其混合物。术语“颜料”和“有色填料”能够互换使用。

示例染料包括但不限于溶剂型和/或水性的那些，诸如，酞菁绿或蓝、氧化铁、钒酸铋、蒽醌、苝、铝和喹ac啶酮。

示例色料包括但不限于分散在水性或与水混溶的载体中的颜料，诸如可商购自degussa,inc.的aqua-chem896，可商购自eastmanchemical,inc.的accuratedispersions部门的charismacolorants和maxitonerindustrialcolorants。

如上所提及的，着色剂能够是分散体形式的，包括但不限于纳米颗粒分散体。纳米颗粒分散体能够包括一种或多种高度分散的纳米颗粒着色剂和/或着色剂颗粒，该着色剂和/或着色剂颗粒产生期望的可见颜色和/或不透明性和/或视觉效果。纳米颗粒分散体能够包括粒径小于150nm(诸如小于70nm或小于30nm)的着色剂，诸如颜料或染料。能够通过将储备的有机或无机颜料与粒径小于0.5毫米的研磨介质一起研磨来制备纳米颗粒。示例纳米颗粒分散体及其制备方法在美国专利号6,875,800b2中描述，其通过引用方式并入本文中。纳米颗粒分散体也能够通过结晶、沉淀、气相缩合，以及化学磨损(即，部分溶解)来产生。为了使纳米颗粒在涂料内的再聚集最小化，能够使用树脂涂覆的纳米颗粒的分散体。如本文所使用的，“树脂涂覆的纳米颗粒的分散体”是指其中分散有离散的“复合微粒”的连续相，该离散的“复合微粒”包括纳米颗粒和在纳米颗粒上的树脂涂料。在2004年6月24日提交的美国专利申请公开号2005-0287348a1、2003年6月24日提交的美国临时专利申请序号60/482,167，以及2006年1月20日提交的美国专利申请序号11/337,062中描述了树脂涂覆的纳米颗粒的示例分散体及其制备方法，其同样通过引用方式并入本文中。

可以使用的示例特殊效果组分包括产生一种或多种外观效果(诸如，反射、珠光、金属光泽、磷光、荧光、光致变色、光敏性、热变色、异色和/或颜色变化)的颜料和/或组分。附加特殊效果组分能够提供其他可感知的性质，诸如不透明度或质地。根据本发明，特殊效果组分能够产生色移，使得当以不同角度观察涂料时，涂料的颜色变化。示例颜色效果组分在美国专利号6,894,086中描述，其通过引用方式并入本文中。附加的颜色效果组分能够包括透明的涂覆的云母和/或合成云母、涂覆的二氧化硅、涂覆的氧化铝、透明的液晶颜料、液晶涂料、和/或其中干涉是由材料内的折射率差异引起而不是因为材料表面与空气之间的折射率差异引起的任意组分。

根据本发明，能够使用当暴露于一个或多个光源时可逆地改变其颜色的光敏组分和/或光致变色组分。光致变色和/或光敏组分能够通过暴露于特定波长的辐射而活化。当组分变得活跃时，分子结构变化，并且改变后的结构展现出与组分的原始颜色不同的新颜色。当去除暴露于辐射时，光致变色和/或光敏组分能够返回到静止状态，在静止状态下，组分恢复原始颜色。根据本发明，光致变色和/或光敏组分在非活跃态下能够是无色的，而在活跃态下展现出颜色。完整的颜色变化能够在几毫秒至几分钟内出现，诸如从20秒至60秒。示例光致变色和/或光敏组分包括光致变色染料。

根据本发明，光敏组分和/或光致变色组分能够诸如通过共价键与可聚合组分的聚合物和/或聚合物材料缔合、和/或至少部分地与之结合。与其中光敏组分可以迁移出涂料并结晶进入基材的某些涂料相反，根据本发明，光敏组分和/或光致变色组分与聚合物和/或可聚合组分缔合和/或至少部分地与聚合物和/或可聚合组分结合，其最少地迁移出涂料。示例光敏组分和/或光致变色组分及其制备方法在2004年7月16日提交的美国专利申请序号10/892,919中描述，其通过引用方式并入本文中。

通常，着色剂能够以足以赋予所期望的视觉和/或颜色效果的任意量存在于涂覆组分中。着色剂可以占1至65的重量百分比，诸如3至40的重量百分比或5至35的重量百分比，其中重量百分比基于组分的总重量。

可选地，根据本发明，该方法可以进一步包括在使用电涂覆系统施用可电沉积涂覆组分之前，用预处理组分对基材进行预处理。如本文所使用的，术语“预处理组分”是指能够与基材表面反应并且化学地改变该基材表面并与其结合以形成提供腐蚀防护的膜的组分。预处理组分的非限制性示例包括磷酸锌预处理组分，例如，在美国专利号4,793,867和5,588,989中描述的那些；含锆的预处理组分，例如，在美国专利号7,749,368和8,673,091中描述的那些；等等。可以通过各种已知技术中的任一种使预处理组分与基材接触，诸如浸渍或浸入、喷涂、间歇喷涂、浸渍随后喷涂、喷涂随后浸渍、刷涂、或辊涂。根据本发明，当将预处理组分施用到基材上时，预处理组分的温度可以在例如40°f至160°f(4.4℃至71.1℃)的范围内，诸如60°f至110°f(l5.6℃至43.3℃)，诸如70°f到90°f(2l.l℃至32.2℃)。例如，预处理过程可以在环境温度或室温下进行。接触时间经常是1秒至15分钟，诸如4分钟至10分钟，诸如5秒至4分钟。

可选地，与预处理组分接触后，可以将基材适当干燥，例如在室温下风干、或用热空气干燥，例如通过使用气刀，通过短暂将基材暴露于高温而闪蒸出水，诸如通过在15℃至100℃(诸如20℃至90℃)的烤箱中干燥基材，或通过在使用例如红外热的加热器构件中(诸如在70℃下放置10分钟)干燥基材，或通过使基材在吸水扒辊之间通过。在将基材表面与任意水、溶液、组分等进行任意后续接触之前，可以将基材表面部分地或在某些例子下完全地干燥。可选地，根据本发明，在与预处理组分接触之后，可以用自来水、去离子水、和/或漂洗剂的水溶液清洗基材(湿的或干燥的)，从而除去任意残留物，然后可以可选地如前所述地进行干燥(例如风干或用热风干燥)。根据本发明，可以消除这种水清洗，并且可以使基材(湿的或适当干燥的)与随后的处理组分接触。

可以通过预处理系统将预处理组分施用至基材。预处理系统可以包括用于浸入的储箱、刷子、辊、喷枪或其组合，以将预处理组分施用到基材上。预处理系统可以进一步包括用于将清洗组分(诸如水)施用到基材上的储箱、刷子、辊、喷枪、或其组合。

可选地，根据本发明，该方法可以进一步包括在使用电涂覆系统施用可电沉积涂覆组分之前使用底涂组分来对基材进行底涂。底涂组分可以在施用可电沉积涂覆组分之前单独使用或与预处理组分或其他处理组合使用。底涂组分可以包括富金属的涂覆组分。如本文所使用的，术语“富金属的涂覆组分”是指基于涂覆组分的总固体重量，包括有机或无机粘合剂和按重量计至少65％的金属颗粒的成膜组分。如本文所使用的，术语“金属颗粒”是指元素(即，零价)金属和金属合金颗粒。如本文所使用的，术语“颗粒”是指颗粒(诸如，粉末或粉尘)以及薄片形式的材料，并且可以是任意形状的形式，例如球形、椭圆形、立方形、棒状、盘状、棱柱状等。金属可以包括锌、铝、或其合金。可以通过各种已知技术中的任意一种使底涂组分与基材接触，诸如浸渍或浸入、喷涂、静电喷涂、间歇喷涂、浸渍随后喷涂、喷涂随后浸渍、刷涂、或辊涂。可以意识到，富金属的底涂涂料也能够以干燥形式(诸如，粉末或薄膜)施用。由底涂组分形成的富含金属的底涂涂料能够施用至例如2.5至500微米的干燥膜厚度。

在将底涂组分施用到基材上之后，可以通过加热或通过风干时间将溶剂驱出薄膜而干燥形成在基材表面上的膜。合适的干燥条件将取决于特定的底涂组分和/或应用，但是在约60至250°f(15.6至12l℃)(诸如，70至212°f(27至100℃))的温度下示例性的约1至5分钟的干燥时间可以是足够的。如果期望，可以施用多于一层的底涂涂层。在各涂料之间，先前施用的涂料可能会闪蒸；也就是说，要暴露在环境条件下达到所期望的时间量。

在将底涂组分施用到基材上之后，可以通过本领域已知的任意方式固化所施用的底涂组分。例如，可以使涂料经受足以固化底涂组分的固化条件。例如，可以使涂覆组分经受如上所讨论的固化条件(诸如，环境条件)，并且持续数小时或数天。可替代地，可以使基材经受固化条件，诸如辐射(例如，uv辐射)或加热至某一温度，并且持续足以固化底涂涂料的时间。

可以通过底涂系统将底涂组分施用到基材。底涂系统可以包括用于浸渍的储箱、刷子、辊、喷枪、或其组合，以将底涂组分施用到基材上。底涂系统可以进一步包括用于将清洗组分(诸如，水)施用到基材上的储箱、刷子、辊、喷枪、或其组合。

可选地，根据本发明，可以在电涂覆之前对基材进行其他处理。例如，可以对基材进行清洗、清洁、脱氧、清洁和脱氧、阳极氧化、酸洗、等离子处理、激光处理、或离子气相沉积(ivd)处理。可以通过物理和/或化学方式清洁基材的至少一部分表面，诸如，机械研磨表面和/或用本领域技术人员熟知的可商购的碱性或酸性清洁剂对表面进行清洁/脱脂。这些可选的处理可以单独使用或与预处理组分和/或底涂组分结合使用。

本发明还致力于一种使用上述电涂覆系统涂覆的基材。可选地，可以使用面涂系统对基材进行涂覆。因此，基材包括电涂层和可选的面涂层。

如上所述的，本发明还致力于一种使用预处理系统和电涂覆系统进行涂覆的基材。可选地，可以使用面涂系统对基材进行涂覆。因此，基材包括预处理层、电涂覆层和可选的面涂层。

如上所述的，本发明还致力于一种使用底涂系统和电涂覆系统进行涂覆的基材。可选地，可以使用面涂系统对基材进行涂覆。因此，基材包括底涂层、电涂覆层和可选的面涂层。

本发明还致力于一种使用如上所述的预处理系统、底涂系统和电涂覆系统进行涂覆的基材。可选地，可以使用面涂系统对基材进行涂覆。因此，基材包括预处理层、底涂层、电涂覆层和可选的面涂层。

本发明还致力于一种根据本发明的方法进行涂覆的基材。

对基材进行涂覆的系统

本发明还致力于一种用于对基材进行涂覆的系统，包括如上所述的电涂覆系统的基材的系统。可选地，用于对基材进行涂覆的系统可以进一步包括预处理系统、底涂系统、面涂系统、或其任意组合。例如，用于对基材进行涂覆的系统可以包括用于对基材进行预处理的预处理系统；用于对基材进行底涂的底涂系统；用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统；以及，用于将面涂涂料施用到基材的面涂系统。用于对基材进行涂覆的系统可以包括顺序施用的如上所讨论的系统的任意组合。例如，用于对基材进行涂覆的系统可以包括预处理系统，其后是电涂覆系统；用于对基材进行涂覆的系统可以包括预处理系统，其后是电涂覆系统，然后是面涂系统；用于对基材进行涂覆的系统可以包括底涂系统，其后是电涂覆系统；用于对基材进行涂覆的系统可以包括底涂系统，其后是电涂覆系统，然后是面涂系统；用于对基材进行涂覆的系统可以包括预处理系统，其后是底涂系统，然后是电涂覆系统；用于对基材进行涂覆的系统可以包括预处理系统，其后为底涂系统，其后为电涂覆系统，然后为面涂系统；或者用于对基材进行涂覆的系统可以包括电涂覆系统，其后是面涂系统。

出于详细描述的目的，将理解到，除非明确相反地指出，否则本发明可以采取各种替代变型和步骤顺序。此外，除了任意操作示例中或另有说明外，所有数字(诸如，表示值、量、百分比、范围、子范围和分数)可以理解为如同由“大约”一词开头，即使该术语没有明确出现。因此，除非有相反的指示，否则本说明书和所附权利要求书中列出的数字参数是近似值，其可以取决于本发明所要实现的期望的性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数字参数应该至少根据所报告的有效位数并通过应用普通的舍入技术来解释。在本文描述封闭式或开放式数值范围的情况下，在数值范围内或由数值范围涵盖的所有数字、值、量、百分比、子范围和分数均应被视为具体包括在本申请的原始公开中并且属于本申请的原始公开，如同这些数字、值、量、百分比、子范围和分数已被明确地完整写出。

尽管为本发明的宽泛范围限定了数字范围和参数为近似值，在具体示例中所给出的数值尽可能为精确值。但是，任意数值都固有地包含一些由各测试量度中的标准偏差所必定造成的误差。

如本文所使用的，除非另外指出，否则除非另外指出，否则复数术语能够涵盖其单数对应物，反之亦然。例如，尽管在本文中提及“一个”泵、“一个”再循环管道、“一个”回流导管、“一个”内部电极、和“一个”外部电极，但是能够使用这些组件的组合(即，多个)。另外，在本申请中，除非另有明确记载，否则“或”的使用是指“和/或”，即使在一些例子中可以明确地使用“和/或”。

如本文所使用的，“包括(including)”、“包含”等术语在本申请的上下文中应理解为与“包括(comprising)”同义，因此是开放式的，并且不排除附加的未描述或未记载的要素、材料、成分或方法步骤的存在。如本文所使用的，在本申请的上下文中，“由...组成”被理解为排除任意未指定的元素、成分或方法步骤的存在。如本文所使用的，在本申请的上下文中，“基本上由...组成”被理解为包括所指定的要素、材料、成分或方法步骤，以及不会实质性地影响所描述的对象的一个或多个基本且新颖的特征的那些。

如本文所使用的，术语“在……上”、“到……上”、“施用于……上”、“施用到……上”、“形成在……上”、“沉积在……上”、“沉积到……上”是指在其上形成、覆盖、沉积、或提供，但是不一定与表面接触。例如，“沉积到”基材上的可电沉积涂覆组分不排除存在位于可电沉积涂覆组分与基材之间的具有相同或不同组分的一个或多个其他中间涂层。

尽管已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将意识到，能够根据本公开的整体教导来开发对那些细节的各种修改和替代。因此，所公开的特定布置仅意图是说明性的，而不是限制本发明的范围，本发明的范围将由所附权利要求书及其任意和所有等价物的全部范围给出。

各个方面

鉴于前述内容，因此本发明尤其涉及但不限于以下方面：

1.一种用于对基材进行电涂覆的电涂覆系统，所述系统包括：被构造为容纳可电沉积涂覆组分的储箱；与所述储箱流体连通的至少一个泵；将所述储箱与所述泵的入口连接的至少一个回流导管；至少一个再循环管道，所述至少一个再循环管道包括与所述泵的出口流体连通的第一端和具有至少一个孔的第二端，并且所述至少一个再循环管道包括至少部分定位在所述储箱外部的至少一个外部电极，其中：

所述基材具有第一表面和第二表面；

所述泵被配置为从所述回流导管接收所述可电沉积涂覆组分并且通过所述再循环管道将所述可电沉积涂覆组分输送到所述储箱中；

所述外部电极被配置为向所述可电沉积涂覆组分提供电荷；以及

所述再循环管道被构造为延伸到所述储箱内部中，并且定位所述第二端的所述孔以将所述带电的可电沉积涂覆组分的至少一部分输送到所述基材的所述第一表面。

2.根据第1方面所述的电涂覆系统，其中所述外部电极包括所述再循环管道的至少50％。

3.根据第1或2方面所述的电涂覆系统，其中所述外部电极具有被配置为接触所述可电沉积涂覆组分的内表面，并且所述电涂覆系统被构造为使得基于所述外部电极的外表面区域的表面积的所述外部电极的总组合表面积与所述基材的所述第一表面的表面积的比率为1:7至1:1。

4.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述外部电极包括所述再循环管道的位于所述储箱外部的部分。

5.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述再循环管道的所述第二端包括至少一个包括所述孔的喷嘴。

6.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述再循环管道的所述第二端分支并且包括至少两个孔，所述至少两个孔被配置为将通过所述外部电极充电的所述可电沉积涂覆组分的至少一部分输送到所述基材的所述第一表面的不同表面部分。

7.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述再循环管道包括多个孔，所述多个孔被配置为将通过所述外部电极充电的所述可电沉积涂覆组分输送到所述基材的所述第一表面的不同部分。

8.根据第1-5方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述电涂覆系统包括多个再循环管道，所述多个再循环管道被配置为将通过所述外部电极充电的所述可电沉积涂覆组分输送到所述基材的所述第一表面的不同部分。

9.根据第8方面所述的电涂覆系统，其中所述多个再循环管道沿着所述储箱的长度等距地定位。

10.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，进一步包括定位在所述储箱内部的至少一个内部电极。

11.根据第10方面所述的电涂覆系统，其中所述再循环管道包括沿着所述储箱的长度定位的多个内部电极。

12.根据第11方面所述的电涂覆系统，其中所述多个内部电极沿着所述储箱的长度等距地定位。

13.根据第10-12方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述电涂覆系统被配置为使得所述内部电极的总组合表面积与所述基材的所述第二表面的表面积的比率为1:7至1:1。

14.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，进一步包括用于向所述电涂覆系统提供电流的至少一个电源。

15.根据第14方面所述的电涂覆系统，其中所述电源电耦接到所述外部电极、存在的情况下内部电极，以及所述基材，其中所述基材包括所述外部电极和存在的情况下内部电极的对电极。

16.根据第15方面所述的电涂覆系统，其中电连接到所述电源使得外部电极和存在的情况下所述内部电极包括阳极，并且基材包括阴极。

17.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述储箱、所述回流导管、所述泵和所述再循环管道直接耦接，以形成至少一个连续且不中断的回路，所述至少一个连续且不中断的回路被配置用于使所述可电沉积涂覆组分受限制地流动通过所述回流导管、所述泵和所述再循环管道。

18.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述储箱包括底座部和从所述底座部向上延伸的至少一个侧壁。

19.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述基材包括开口多边形的横截面形状。

20.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述基材包括矩形的横截面形状。

21.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述基材是集装箱。

22.根据前述方面中的任一方面所述的电涂覆系统，其中所述基材具有至少40m²的横截面面积。

23.一种用于对基材进行涂覆的方法，包括使用根据前述第1-18方面中的任一方面所述的电涂覆系统将用可电沉积涂覆组分沉积的涂料电泳地施用到所述基材的至少一部分。

24.根据第23方面所述的方法，其中所述可电沉积涂覆组分包括含锍基团的形成阳离子膜的树脂。

25.根据第23或24方面中的任一方面所述的方法，其中所述方法进一步包括至少部分地固化可电沉积涂覆组分。

26.根据第23-25方面中的任一方面所述的方法，其中所述方法进一步包括将面涂涂覆组分施用到涂覆有所述可电沉积涂覆组分的所述基材的至少一部分。

27.根据第23-26方面中的任一方面所述的方法，其中所述方法进一步包括在施用所述可电沉积涂覆组分之前，用预处理组分对所述基材进行预处理。

28.根据第23-27方面中的任一方面所述的方法，其中所述方法进一步包括在施用所述可电沉积涂覆组分之前，用底涂组分对所述基材进行底涂。

29.根据第23-28方面中的任一方面所述的方法，其中所述基材包括开口多边形的横截面形状或矩形的横截面形状。

30.根据第23-29方面中的任一方面所述的方法，其中所述基材是集装箱。

31.根据第23-30方面中的任一方面所述的方法，其中所述基材具有至少40m²的横截面面积。

32.一种通过根据前述第23-31方面中的任一方面所述的方法涂覆的基材。

33.一种用于对基材进行涂覆的系统，包括根据第1-22方面中的任一方面所述的电涂覆系统，并且所述用于对基材进行涂覆的系统还包括以下中的至少一个：

预处理系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之前对所述基材进行预处理；

底涂系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之前对所述基材进行底涂；和/或

面涂系统，用于在所述电涂覆系统中处理所述基材之后向所述基材施用面涂涂料。

以下示例说明了本发明，但是，以下示例不应视为将本发明限制于其细节。除非另有说明，否则以下示例以及整个说明书中的所有份数和百分比均以重量计。

预示性的示例

在该预示性示例中，使用本发明的系统和方法涂覆联运集装箱。联运集装箱具有四个封闭面(集装箱的顶面或顶部、两个侧壁和一个封闭端)、被门(在电沉积过程中将打开)覆盖的在相对端的开口，以及具有成排的结构支撑构件并且未被封闭的基底，该结构支撑构件越过集装箱的长边。结构支撑件是用来附着和支撑成品集装箱的基底的构件(基底是在涂漆后安装的)。集装箱的开口袋形状使得在使用标准技术(即，沿着储箱的内壁定位的电极)进行电沉积过程中难以完全涂覆集装箱的内表面。为了使电泳过程有效地进行(涂覆集装箱的整个内表面)，必须以足以启动和维持电沉积过程的速率和电压来施用电势。

为了将由可电沉积涂覆组分沉积的涂料施用到集装箱的所有表面上，必须将集装箱完全浸入足够大以完全浸入集装箱的电涂浴中。对于联运集装箱，电涂浴可以超过80,000加仑的可电沉积涂覆组分。集装箱可以通过提升设备(例如，提升机或起重机)通过四个外部、顶部拐角来提升，并定位于电涂浴上方。一旦处于适当的水平位置，它将在浸没过程中小心下降到电涂浴中并在储箱中进行操作，以最大程度地减少可能在集装箱中形成的气泡。可以预期到，可以将可电沉积涂覆组分容纳在80°f与95°f之间的温度。因为电沉积过程应该会产生热量，所以可能需要冷却。另外，在电涂浴中可以存在带有膜的阳极以去除在电涂沉积过程中也释放的酸。需要容纳裸露的阳极表面积与膜面积的适当比率，以提供对浴室的适当ph控制。该计算中将需要包括外部电极的内表面和暴露的外表面积(如果外部电极是阳极)。

在电沉积过程中，外部电极将以与标准电极相同的方式被充电，其中集装箱电耦接到另一极并用作对电极。施用的直流电压可以在100v至450v之间变化。安培数将取决于涂覆的施用率、浸渍时间、指定的可电沉积涂覆组分的库伦效率、施用参数，以及施用的厚度。例如，316ss的阳极可以具有每ft²的暴露阳极面积约5安培的有效电容。对于阳离子电沉积，使用外部阳极可以有效地使每个阳极的有效表面积增加一倍。另外，流过外部阳极和再循环管道的充满电的可电沉积涂覆组分可以以比静态阳极更大的距离携带或驱动电能至阴极(即，集装箱)，其中，可电沉积涂覆组分仅接触阳极的表面。因为标准电涂覆系统的局限性，这允许可电沉积涂覆组分涂覆集装箱内部，对于集装箱内部，难以获得足够的投射力。

本领域技术人员将意识到，根据以上公开，在不背离本文所描述和例示的广泛发明构思的情况下，可以进行众多修改和变型。相应地，因此将理解到，前述公开内容仅是本申请的各种示例性方面的说明，并且本领域技术人员能够容易地进行众多修改和变型，这些修改和变型在本申请和所附权利要求书的精神和范围之内。