专利名称：粉末涂敷设备和方法
技术领域：
本发明涉及将粉末涂料组合物施涂于底材上的设备和方法。
粉末涂料是通常由静电施涂方法施涂的固体组合物，其中粉末涂料颗粒是带静电荷的并引起粘附于通常为金属并电接地的底材上。使粉末涂料颗粒带电荷通常利用颗粒与离子化空气的相互作用(电晕带电荷)或利用采用喷枪的摩擦(摩擦带电的，摩擦静电或”摩擦”带电荷)来实现。带电荷的颗粒在空气中向底材传输，它们的最终沉积尤其受到在喷枪和底材之间产生的电场线的影响。
电晕带电荷方法的缺点是在涂敷具有复杂形状的底材，尤其具有凹部的底材时会遇到困难，这归因于电场线被限制到达底材中的凹部(法拉第笼蔽效应)。该法拉第笼蔽效应对于摩擦静电带电荷过程不太明显，但是该方法具有其它缺点。
作为静电喷涂方法的替代方式，粉末涂料组合物可以通过其中将底材预热(典型地到200℃-400℃)并浸入到粉末涂料组合物的流化床中的方法来施涂。与预热底材接触的粉末颗粒熔化并粘附于底材的表面上。对于热固性粉末涂料组合物，可以将最初涂敷的底材进一步加热以完成所施涂的涂层的固化。这一后加热对于热塑性粉末涂料组合物而言是不必要的。
流化床方法消除了法拉第笼蔽效应，因此使得在底材工件中的凹部能够被涂敷，该方法在其它方面也有吸引力，但是已知具有以下缺点施涂的涂层比可由静电涂敷方法获得的那些涂层厚得多。
粉末涂料组合物的另一备选施涂技术是所谓的静电流化床方法，其中空气利用在流化腔中或更通常在位于多孔空气分配膜下方的充气室中设置的带电荷用电极而离子化。离子化空气使粉末颗粒带电荷，由于带相同电荷的颗粒的静电排斥作用，它们获得总体向上的运动。该效应是在流化床的表面上方形成了带电荷粉末颗粒的云。该底材通常是接地的并被引入到粉末颗粒的云中，其中一些颗粒通过静电吸引沉积在底材表面上。在静电流化床方法中不需要预热底材。
静电流化床方法尤其适合于涂敷小制品，因为随着制品从带电荷的床的表面离开，粉末颗粒的沉积速率下降。同样，与传统的流化床方法的情况一样，粉末限制在围场中，因此不必提供用于再循环和再掺混未沉积在底材上的过喷雾(over-spray)的装置。然而，与电晕带静电方法的情况一样，在带电荷用电极和底材之间存在强电场，结果，法拉第笼蔽效应在一定程度上起作用并导致粉末颗粒较差地沉积在底材上的凹部中。
本发明提供一套用于进行在底材上形成涂层的方法的设备，包括用于建立粉末涂料组合物的流化床从而进行粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的流化腔，将底材全部或部分地浸入流化床中的装置，据此粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的颗粒粘附于底材上，其中该底材是电隔离的或接地的，导电电极，对其施加电压、设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，对电极施加电压的装置，从流化床中取出底材的装置，以及使粘附的颗粒在底材的至少一部分上形成连续涂层的装置，其中该设备经设置使得在流化床中在没有离子化或电晕效应下操作。
电极对底材的区域施加影响，并根据电极对该区域的靠近程度和对电极施加的电压来影响该区域的涂敷。
所述设备的一种排列包括第二电极，对该电极施加极性与第一鉴别电压相反的电压，其中第一鉴别电极和第二电极位于底材的反侧上和第二电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，和用于施加极性与第二电极相反的电压的装置。
所述设备的另一种排列包括邻近于第一鉴别电极的至少一个附加电极，其中该附加电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的各区域上的程度，和用于将极性与第一鉴别电压相同的电压施加于附加电极上的装置。
所述设备的其它排列包括多个附加电极，其中该附加电极包围底材。
在一种排列中，第一鉴别电极呈棒状。
在另一种排列中，第一鉴别电极呈板状。
优选在包括至少一个附加电极的排列中，该附加电极呈板状和其它附加电极呈板状。
第一鉴别电极和任何其它电极在操作中应使得在所施加的电压下，在所述设备中没有建立离子化或电晕条件。
因此，例如第一鉴别电极和任何其它电极包括不适合产生离子化或电晕条件的仅仅相对平滑的表面，以及由电极的形状产生的边缘和角被倒圆，作为避免离子化或电晕条件的手段。此外或另外，边缘和角通过绝缘材料来掩蔽，以避免离子化或电晕条件。
电极与底材之间的间距和对电极所施加的电压应使得在操作中在所述设备中没有建立离子化或电晕条件。
例如，电极与底材之间的间距可以是10cm和对电极施加的电压可以是5kV，这导致0.5kV/cm的电势梯度，这远远低于离子化或电晕条件所需要的电势梯度。
0.5kV/cm的电势梯度可以当然通过针对底材与电极之间的其它间距调节施加于电极的电压来实现。
大于0.5kV/cm但仍然比建立离子化或电晕条件的电势梯度低的电势梯度也可以使用，其中合适选择底材与电极之间的间距和对电极施加的电压。
在操作中，例如电极与底材之间的电势梯度可以是在0.1kV/cm至5kV/cm量级之间。
所述设备可以例如用在0.1kV/cm至0.5kV/cm量级之间的电势梯度来操作。
另外所述设备可以例如用在0.2kV/cm至1kV/cm量级之间的电势梯度来操作。
在本发明的特殊排列中，第一鉴别电极和多个附加电极以至少部分地包围底材的“壳”形式排列。该壳可以是连续或不连续的。
在又一种排列中，第一鉴别电极构成底材的壳。
在包括壳的一种排列中，该壳由片材组成或包括片材。
在包括壳的另一种排列中，壳的至少一部分由棒的阵列组成。
该壳可以呈连续片材的形式，形成底材的大部分或全部的贴紧围场，同时满足以上对于电极与底材之间的间距所述的要求。
另外，该壳可以呈多个分开的片材的形式，形成底材的大部分或全部的贴紧围场，并且片材的边界可以彼此重叠但又不必重叠，同时满足以上对于电极与底材之间的间距所述的要求。
作为另一个替换方案，该壳可以由多个棒构成，形成底材的大部分或全部的贴紧围场，并且该棒可以彼此重叠但又不必重叠。还有由彼此正交的两组棒构成的阵列。
在包括壳的排列中，壳的形式可以是管式，其中该管包括在一端的封端元件或该管包括在两端的封端元件。
另外，壳的形式可以是圆柱形和可以例如具有圆形横截面，椭圆形横截面或矩形横截面。
在壳的特殊排列中，该壳具有多个电隔离的部分，所述设备包括对该壳的各个分开部分施加各自电压的装置。
在设备的一种形式中，流化床包括流化腔，它的至少一部分是导电的，并且该设备包括将电压施加于流化腔的导电部分的装置。
本发明还提供一种在底材上形成涂层的方法，包括以下步骤建立粉末涂料组合物的流化床，从而进行粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷，将底材全部或部分地浸入流化床中，据此粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的颗粒粘附于底材上，其中该底材是电隔离的或接地的，在流化床中提供导电电极，对导电电极施加电压，将该电极相对于底材进行设置，其中带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度受电极影响，从流化床中取出底材，以及使粘附的颗粒在底材的至少一部分上形成连续涂层，其中该方法是在流化床中在没有离子化或电晕效应下进行的。
在该方法中，电极对底材的区域施加影响，并根据电极对该区域的靠近程度和对该电极施加的电压来影响该区域的涂敷。
该方法的一种形式包括在底材的相对于第一鉴别电极的反侧提供第二电极，其中第二电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，和对第二电极施加极性与第一鉴别电压相反的电压。
该方法的另一种形式包括提供邻近于第一鉴别电极的至少一个附加电极，其中该附加电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的各区域上的程度，和对附加电极施加极性与第一鉴别电压相同的电压。
在本发明的方法中，粉末涂料组合物的颗粒由于颗粒在流化床内的循环中彼此摩擦使得这些颗粒摩擦带电荷(摩擦带电的，摩擦静电或”摩擦”带电荷)而粘附于底材上。
本发明的方法是在流化床中在没有离子化或电晕效应下进行的。
在本发明的方法中，底材可以是导电的(金属或另外的导电材料)，非导电的或不良导电的。
因此，例如底材可以包括中密度纤维板(MDF)，木材或木制品。
另外，底材可以包括塑料或包含导电添加剂的塑料。
该塑料可以包括聚酰胺或高度绝缘的塑料，例如聚碳酸酯。
塑料底材可以直接浸入流化床中，或另外底材可以在浸入流化床中之前预先带电荷，并且该方法可包括在底材浸入流化床中之前将塑料加热到低于其熔点且低于粉末涂料组合物的转变点的温度的步骤。
对于塑料直接浸入到流化床中的情况，将其加热是为了降低它的表面电阻。
对于塑料底材在浸入流化床中之前预先带电荷的情况，将其加热的主要目的是均衡在整个表面上的电荷。
除了加热或作为加热的替代方式，预先带电荷的塑料底材的表面可以润湿，以便均衡在其上面的电荷。
施加于壳和流化腔的导电部分(当包括时)上的电压足以通过摩擦带电荷的粉末涂料颗粒进行底材的涂敷，同时导致了不足以在流化床中产生离子化或电晕效应的最大电势梯度。在大气压力下的空气通常用作在流化床中的气体，但是也可以使用其它气体，例如氮气或氦气。
与其中在带电荷用电极与底材之间产生相当大的电场的静电流化床方法相比，本发明的方法在金属和具有较高导电性的其它底材的凹部中实现良好的涂敷。该方法特别在涂层均匀性上优于静电流化床方法，并且该均匀性的获得与高度导电的底材的形状无关。
进一步与其中在带电荷用电极与底材之间产生相当大的电场的静电流化床方法相比，本发明的方法在包括纤维材料在内的底材上实现良好的涂敷，而又不会有如在相当大的电场中可能发生的纤维材料在一端竖立的任何趋势。
与传统的流化床施涂方法相比，本发明的方法提供了涂敷包括MDF、胶合板和塑料在内的材料的可能性，对于该方法来说加热到200-400℃的温度是不需要的。同样，该方法以受控的方式在MDF、胶合板和塑料上获得薄涂层，因为随着颗粒尺寸减小，颗粒间带电荷作用变得更有效。
当粒度减小时在效率上的改进与使用摩擦带电的枪的粉末涂敷方法(当粒度减小时效率下降)形成对照。
除MDF之外，木材、木制品、塑料、包含导电添加剂的塑料、聚酰胺，高度绝缘的塑料(例如聚碳酸酯)提供合适底材。
具有在比如说103欧姆/平方至比如说1011欧姆/平方之间的表面电阻的底材可以认为是不良导电的，而具有比如说高于1011欧姆/平方的表面电阻的底材可以认为是非导电的。
MDF块料可具有在103欧姆/平方到1011欧姆/平方量级之间的表面电阻，这取决于它的水分含量，这样103欧姆/平方量级的表面电阻对应于比1011欧姆/平方量级的表面电阻的情况更高的水分含量。
木材和木制品可以预计具有在103欧姆/平方到1011欧姆/平方量级之间的表面电阻，这取决于木材的类型和它的水分含量。
包含导电添加剂的塑料和不含导电添加剂的各种塑料可具有在103-1011欧姆/平方量级之间的表面电阻(对应于不良导电的)，这取决于该材料和添加剂(如果包括的话)。
包括例如聚酰胺和聚碳酸酯在内的高度绝缘的塑料可预计具有高于1011欧姆/平方量级的表面电阻，这对应于非导电的。
另外，不良导电的底材可以划分为在103-105欧姆/平方量级之间的表面电阻的低范围和从稍微高于105欧姆/平方开始并延伸至1011欧姆/平方的表面电阻的高范围。具有高于1011欧姆/平方的表面电阻的材料被认为是“绝缘的”。
在这里公开的底材当然不局限于聚合物。
底材的表面电阻可以是至少103欧姆/平方量级，例如·在103-105欧姆/平方量级之间。
·至少105欧姆/平方量级。
·在105-1011欧姆/平方量级之间。
绝缘底材的表面电阻可以是至少1011欧姆/平方量级。
以上给出的表面电阻值是由ASTMS Standard D257-93通过施加2kV来测量的。
涂层的均匀性可以通过振荡或振动底材以便除去疏松颗粒来改进。
粘附颗粒转化成连续涂层的过程(包括若合适的话所施涂的组合物的固化)可以通过热处理和/或通过辐射能，尤其红外线、紫外线或电子束辐射来进行。与传统的流化床施涂技术相比，底材的预热在本发明的方法中不是必要步骤，并优选在浸入流化床中之前不预热底材。
由于施加于壳和流化腔(当流化腔的一部分是导电的时候)的电压不足以在流化床中产生离子化或电晕效应，因此当底材被电隔离时不可能有电流流过，并因此当底材被电隔离时不可能有电功率。当底材电接地时，流过的电流预计低于1mA。
当底材包括在升高的温度下显示表面导电性的塑料时，在底材浸入流化床中之前将塑料加热到低于其熔点且低于粉末涂料组合物的玻璃化转变温度的温度会有一些优点。
当底材包括甚至在升高的温度下也不显示相当大的表面导电性的塑料时，在底材浸入流化床中之前使底材预先带电荷会有一些优点。
在底材浸入的时刻均衡在预先带电荷的底材上的电荷并然后将底材浸入流化床中可能有一些优点。
电荷可通过将底材加热到低于其熔点的温度或通过在底材上引入表面水分或同时采取这两种措施来均衡。
在本发明的方法中，施加于壳和流化腔(当流化腔的一部分是导电的时候)的电压优选是直流电压，正或负的均可，但是通过比如说当为正电压时或当为负电压时间歇地施加电压，交流电压的使用也是可能的。施加的电压可以在宽范围内变化，这尤其取决于底材和流化腔(当流化腔的一部分是导电的时候)的尺寸和复杂性以及所需的膜厚度。
所施加的电压通常为10伏特-100千伏特，更通常为100伏特-60千伏特，优选100伏特-30千伏特，更尤其100伏特-10千伏特，正或负的均可。电压范围包括10伏特-100伏特，100伏特-5千伏特，5千伏特-60千伏特，15千伏特-35千伏特，5千伏特-30千伏特；30千伏特-60千伏特也是令人满意的。
直流电压可以连续地或间歇地施加，并且施加电压的极性可以在涂敷过程中改变。对于电压的间歇施加，通电可在底材浸入流化床中之前进行并且一直到底材从流化床中取出才中断。另外，电压可以仅仅在底材已经浸入流化床中之后施加。任选通电可以在将底材从流化床中取出之前中断。所施加的电压的大小可以在涂敷过程中改变。
流化腔当然可以是非导电的。
为了消除离子化和电晕条件，在流化床中存在的最大电势梯度低于空气或其它流化气体的离子化电位。决定最大电势梯度的因素包括所施加的电压和壳与底材之间的间距和该设备的其它要素。
对于在大气压力下的空气，离子化电势梯度是30kV/cm，因此在大气压力下使用空气作为流化气体的最大电势梯度应该低于30kV/cm。类似的最大电势梯度也适用于氮气或氦作为流化气体的情况。
基于这些考虑，在流化床中存在的最大电势梯度可以是29kV/cm，27.5，25，20，15，10，5或0.05kV/cm。
最小电势梯度通常是至少0.01kV/cm或至少0.05kV/cm。
优选在涂敷过程中将底材全部浸入流化床内。
如以上所述，在本发明的方法中，使粉末颗粒带电荷是通过流化床中的颗粒之间的摩擦来进行的。流化床中的颗粒之间的摩擦会导致颗粒的双极性带电荷，也就是说，一定比例的颗粒会获得负电荷而一定比例的颗粒会获得正电荷。在流化床中带正电荷和带负电荷的两种颗粒的存在似乎是不利的，尤其当利用直流电压来通电时，但是本发明的方法能够适应颗粒的双极性带电荷。
对于通过给定极性的直流电压来进行通电的情况，静电力倾向于将占优势的一种极性的粉末涂料颗粒吸引到底材上。带正电荷和带负电荷的两种颗粒以不同速率的转移可能预计导致具有特定极性的颗粒在粉末体中的比例逐渐降低，但是发现，在实践中由于消耗的进行和要保持电荷平衡，剩余粉末颗粒调节它们的相对极性。
底材在处于带电荷条件下的流化腔中的优选浸泡时间将取决于底材的尺寸和几何复杂性，所需的膜厚度以及所施加的电压的大小，该时间通常为10毫秒至10，20或30分钟，通常500毫秒至5分钟，更尤其1秒至3分钟。
优选底材浸泡在流化床中期间，底材以规律或间歇的方式运动。该运动可以是例如线性、旋转和/或振荡性的。如以上所述，底材可以另外加以振摇或进行振动，以便除去仅仅松散地粘附于它上面的颗粒。作为单一浸泡的替代方案，底材可以反复地浸入和取出，直到达到所需的总浸泡时间为止。
流化气体(通常为空气)的压力将取决于待流化粉末的堆密度，粉末的流动性，流化床的尺寸和流化腔的多孔膜两侧的压差。
粉末涂料组合物的粒度可以是0-150μm，通常至多120μm，其中平均粒度为15-75μm，优选至少20μm-25μm，有利地不超过50μm，更尤其为20-45μm。
较细的粒度分布可能是优选的，尤其当需要较薄的施涂膜时，例如满足下列标准中的一个或多个的组成a)95-100体积％＜50μmb)90-100体积％＜40μm
c)45-100体积％＜20μmd)5-100体积％＜10μm，优选10-70体积％＜10μme)1-80体积％＜5μm，优选3-40体积％＜5μmf)d(v)50为1.3-32μm，优选8-24μmd(v)50是组合物的中值粒度。更一般性地说，体积百分点d(v)x是在所述粒度d之下的颗粒的总体积的百分数。该数据可以通过使用由Malverninstruments制造的Mastersizer X激光-散射仪来获得。如果需要的话，与沉积材料(在烘烤/固化之前)的粒度分布有关的数据可以通过从底材上刮落粘附的沉积物并加入到Mastersizer中来获得。
所施涂的涂层的厚度可以为5-500μm或5-200μm或5-150μm，更尤其为10-150μm，例如20-100μm，20-50μm，25-45μm，50-60μm，60-80μm或80-100μm或50-150μm。影响涂层厚度的主要因素是施加的电压，但是底材在处于带电荷条件下的流化腔中的浸泡时间和流化空气压力也影响结果。
该方法对于粉末涂敷任何形状的导电底材是有效的。底材优选是接地的，虽然它可以是电隔离的，即没有电连接(底材电“漂浮”，即它的电势是不确定的)。
本发明的方法在汽车和其它领域中提供了特别益处，在这些领域中希望以足够的膜构造涂敷制品如车身，以便在施涂合适的面漆之前为任何金属缺陷提供足够的覆盖。根据先前的实践，需要将两种单独的涂层涂敷在此类制品上，以便为面漆提供合适的准备。因此，通常的做法是施涂电涂料的第一道涂层以便在整个金属表面上得到阻隔膜，随后施涂底漆二道浆的第二道涂层以确保任何可见缺陷被合适覆盖。相反，本发明可利用由本发明的方法施涂的单一涂层来实现足够的保护性和美观性覆盖效果，甚至对于具有复杂几何结构的制品也如此。同样，如果需要的话，可以调节涂敷工艺用于以简单的操作生产比较高的膜厚度。
本发明因此提供了一种涂敷汽车组件的方法，其中由粉末涂料组合物形成的第一道涂层通过在这里所定义的本发明的方法来施涂，之后将面漆施涂于粉末涂料涂层上。
还应该提到本发明的方法在航空航天工业中的应用，其中的特定优点是可以以环境适应方式以最低膜重量对具有各种几何构型的底材(尤其铝或铝合金底材)施涂以均匀涂层。
本发明的方法能够处理包括焊接处和凸起的制品如散热器，铁丝筐和冷冻贮架，在焊接处和凸起上以及在制品的其余部分上提供粉末的均匀涂层，而不会过分覆盖凸起。
本发明尤其适合于粉末涂敷电线或金属片，因为底材不必电连接和不必要求所达到的粉末涂敷的速率。
底材可以包括中密度纤维板(MDF)或塑料件或另一种非导电的或不良导电的材料，并且可以原则上具有任何所希望的形状和尺寸。
除MDF之外，木材、木制品、塑料、包含导电添加剂的塑料、聚酰胺，高度绝缘的塑料和聚碳酸酯提供合适底材。
有利的是，在施涂组合物之前将底材进行化学或机械方式清洁。
该方法有效地粉末涂敷高度导电的，不良导电的和高度非导电的底材。当电隔离时和当接地时，高度导电的和不良导电的底材都可以涂敷，而高度非导电底材利用它们的非导电性而内在地实现电隔离。
通常说来，本发明的涂敷方法可以通过以下特征中的一个或多个来表征(i)涂敷方法是三维的且能够到达凹部。
(ii)对施加的电压和底材与流化腔之间的间距进行选择，使得最大电势梯度低于空气或其它流化气体的离子化电势梯度。因此基本上没有离子化或电晕效应。
(iii)粉末涂层的厚度随着所施加电压的增加而增加。厚度的增加可以在没有质量损失到终于发现平滑度逐渐损失的情况下实现。
(iv)涂敷可以在室温下实现。
(v)可以获得在底材上的均匀涂层，而这与该涂层是否在底材的凹部中，在突起上或在平坦表面上无关。
(vi)可以获得平滑的涂敷边缘。
(vii)可以获得对于平滑度和无斑点或结块而言的良好质量的粉末涂层。
(viii)与其中将电压施加于底材的流化床摩擦带电方法相比，可实现更广泛和一致的覆盖，以及可更迅速地实现良好的覆盖。
(ix)MDF在正常贮存条件下获得一些表面水分，并对于包含名义量的表面水分的MDF获得高度令人满意的涂覆。
(x)没有MDF的纤维末端竖立的趋势。
(xi)底材一侧上的图案没有复制在底材反侧上的粉末中的趋势。
该方法有效地粉末涂敷包含导电添加剂的塑料底材，尤其是有导电添加剂的聚酰胺。塑料底材是接地，并且以上观察结果(包括MDF的那些)都适用，只是没有纤维和对水分没有要求。
该方法有效地粉末涂敷不包含导电添加剂的塑料底材。将底材加热，使之变成导电的。在加热过程中，该温度保持低于底材的熔点和粉末涂料的玻璃化转变温度。底材是接地的，虽然它可以是电隔离的，即没有电连接(底材电“漂浮”，即它的电势是不确定的)。
本发明的粉末涂料组合物可以含有包括一种或多种成膜树脂的单一成膜粉末组分或可以包含两种或更多种此类组分的混合物。
成膜树脂(聚合物)用作基料，它能够润湿颜料，能够在颜料颗粒之间提供内聚强度或能够润湿或粘结于底材上，并且在施涂于底材上形成均匀膜后之在固化/烘烤过程中熔化和流动。
本发明的组合物的粉末涂料组分或各粉末涂料组分通常是热固性体系，虽然热塑性体系(例如基于聚酰胺)可以原则上替用。
当使用热固性树脂时，固体聚合物基料体系通常包括热固性树脂用固体固化剂；另外，可以使用两种共反应性成膜热固性树脂。
用于生产本发明的热固性粉末涂料组合物的组分或各组分的成膜聚合物可以是选自羧基官能化聚酯树脂，羟基官能化聚酯树脂，环氧树脂和官能化丙烯酸系树脂中的一种或多种。
组合物的粉末涂料组分可以例如以包含羧基官能化聚酯成膜树脂和与之一起使用的聚环氧化物固化剂的固体聚合物基料体系为基础。此类羧基官能化聚酯体系目前是最广泛使用的粉末涂料。该聚酯通常酸值为10-100，数均分子量Mn为1,500-10,000和玻璃化转变温度Tg为30℃-85℃，优选至少40℃。所述聚环氧化物可以例如是低分子量环氧化合物如异氰脲酸三缩水甘油酯(TGIC)，化合物如双酚A的对苯二甲酸二环氧丙酯缩合的缩水甘油醚或光稳定的环氧树脂。所述羧基官能化聚酯成膜树脂可以另外与双(β-羟基烷基酰胺)固化剂如四(2-羟乙基)己二酰二胺一起使用。
另外，羟基官能化聚酯可以与封闭的异氰酸酯基官能化固化剂或胺-甲醛缩合物，例如蜜胺树脂，脲-甲醛树脂，或甘醇脲甲醛树脂，例如由Cyanamid Company供应的材料“Powderlink 1174”，或六羟甲基蜜胺一起使用。用于羟基官能化聚酯的封闭型异氰酸酯固化剂可以是例如内部封闭的，如脲二酮(uretdione)型，或可以是己内酰胺封闭型的，例如异佛尔酮二异氰酸酯。
作为另外的可能性，环氧树脂可以与胺官能化固化剂，例如双氰胺一起使用。代替用于环氧树脂的胺官能化固化剂，可以使用酚醛材料，优选由表氯醇与过量的双酚A反应形成的材料(即，通过双酚A和环氧树脂加合制成的多酚)。官能化丙烯酸系树脂，例如羧基-，羟基-或环氧基-官能化树脂可以与合适的固化剂一起使用。
可以使用成膜聚合物的混合物，例如羧基官能化聚酯可以与羧基官能化丙烯酸系树脂和用于固化这两种聚合物的固化剂如双(β-羟基烷基酰胺)一起使用。作为又一种可能性，对于混合的基料体系，羧基-，羟基-或环氧基-官能化丙烯酸系树脂可以与环氧树脂或聚酯树脂(羧基-或羟基-官能化的)一起使用。此类树脂结合物可以进行选择以便进行共固化，例如羧基官能化丙烯酸系树脂与环氧树脂共固化，或羧基官能化聚酯与缩水甘油基官能化丙烯酸系树脂共固化。然而，更通常的是，此类混合的基料体系经过配制可以用单一种固化剂来固化(例如使用封闭的异氰酸酯来固化羟基官能化丙烯酸系树脂和羟基官能化聚酯)。另一种优选的配方包括对于两种聚合物基料(例如胺固化的环氧树脂与封闭型异氰酸酯固化的羟基官能化丙烯酸系树脂联用)的混合物的每一种基料使用不同的固化剂。
可以提到的其它成膜聚合物包括官能化氟聚合物，官能化氟氯聚合物和官能化氟丙烯酸系聚合物，它们中的每一种可以是羟基官能化或羧基官能化的，并且可以作为唯一的成膜聚合物与用于这些官能化聚合物的合适固化剂一起使用，或者可以与一种或多种官能化丙烯酸系树脂，聚酯和/或环氧树脂的结合物以及用于这些官能化聚合物的合适固化剂一起使用。
可以提及的其它固化剂包括环氧苯酚线形酚醛清漆和环氧甲酚线形酚醛清漆；用肟封闭的异氰酸酯固化剂，如用甲基乙基酮肟封闭的异佛尔酮二异氰酸酯，用丙酮肟封闭的四亚甲基二甲苯二异氰酸酯，和用甲基乙基酮肟封闭的Desmodur W(二环己基甲烷二异氰酸酯固化剂)；光稳定的环氧树脂，如由Monsanto提供的“Santolink LSE 120”；和脂环族聚环氧化物，如由Daicel提供的“EHPE-3150”。
根据本发明使用的粉末涂料组合物可以不含添加着色剂，但通常含有一种或多种此类添加剂(颜料或染料)。可以使用的颜料的例子是无机颜料如二氧化钛，红色和黄色铁氧化物，铬颜料和炭黑；有机颜料例如酞菁，偶氮，蒽醌，硫靛，异二苯并蒽酮，triphendioxane和喹吖啶酮颜料；还原染料颜料；以及酸性、碱性和媒染染料的色淀。染料可以替代颜料使用或与颜料一起使用。
本发明的组合物也可以包含一种或多种增量剂或填料，它们可尤其用于促进不透明性，同时最大程度降低成本，或更通常用作稀释剂。
对于本发明的粉末涂料组合物的总的颜料/填料/增量剂含量，应该提及下列范围(忽略后共混的添加剂)0-55重量％，0-50重量％，10-50重量％，0-45重量％，和25-45重量％。
在总的颜料/填料/增量剂含量当中，颜料含量通常是≤总组合物(忽略后共混的添加剂)的40重量％，但是不超过45％或甚至50重量％的比例也可以使用。通常使用25-30％或35％的颜料含量，虽然对于深颜色的情况可以以＜10重量％的颜料获得不透明性。
本发明的组合物也可以包含一种或多种功能添加剂，例如流动促进剂，增塑剂，稳定剂(例如以防止UV降解)，或消泡剂，如苯偶姻，或可以使用两种或更多种此类添加剂。对于本发明的粉末涂料组合物的总的功能添加剂含量，应该提及下列范围(忽略后共混的添加剂)0-5重量％，0-3重量％，和1-2重量％。
通常说来，如上所述的着色剂，填料/增量剂和功能添加剂不通过后共混来引入，而是在挤出或其它均化过程之前和/或过程中引入。
在粉末涂料组合物施涂于底材之后，所形成的粘附颗粒转化成连续涂层的过程(包括若合适的话，所施涂组合物的固化)可以通过热处理和/或通过辐射能，尤其红外线，紫外线或电子束辐射来进行。
该粉末通常通过施加热量(烘烤过程)在底材上固化；粉末颗粒熔化并流动，形成膜。固化时间和温度根据所使用的组合物配制料是相互依赖的，并且可以提及下列典型范围温度/℃时间280-100*10s-40min250-150 15s-30min220-160 5min-20min*低至90℃的温度可以用于一些树脂，尤其某些环氧树脂。
该粉末涂料组合物可以通过后共混来引入一种或多种流动性改进添加剂，例如在WO94/11446中公开的那些，尤其在其说明书中公开的优选的添加剂结合物，其包含氧化铝和氢氧化铝，并典型地按照1∶99至99∶1(重量)，有利地10∶90至90∶10，优选20∶80至80∶20或30∶70至70∶30，例如45∶55至55∶45的比例使用。作为后共混的添加剂在WO94/11446中公开的无机材料的其它结合物原则上也可用于本发明的实践中，例如包括硅石的结合物。氧化铝和硅石可以另外作为可单独用作后共混的添加剂的材料而提及。也可以提到涂蜡的硅石作为后共混的添加剂的使用，如WO00/01775中所公开的那样，包括它与氧化铝和/或氢氧化铝的结合物。另一种合适的后共混的添加剂是疏水性硅石，例如可从Wacker-Chemie商购的HDKH3004。术语“疏水性硅石”表示其表面已经通过将键接于表面上的甲硅烷基团例如聚二甲基硅氧烷的引入而改性的硅石。
引入到粉末涂料组合物中的后共混的添加剂的总含量通常是0.01-10重量％，优选至少0.1重量％并不超过1.0重量％(以没有添加剂的组合物的总重量为基础计算)。氧化铝和氢氧化铝(和类似的添加剂)的结合物有利地以0.25-0.75重量％，优选0.45-0.55重量％的量使用，基于没有添加剂的组合物的重量。也可以使用不超过1％或2重量％的量，但是如果使用太多会遇到一些问题，例如形成粗粒和转移效率降低。
与任何添加剂有关的术语“后共混”是指添加剂在生产粉末涂料组合物中使用的挤出或其它均化过程之后被引入。
添加剂的后共混可例如通过下列干共混方法中的任何一种来实现a)在研磨之前滚磨成碎屑；b)在磨机中注入；c)在研磨之后的过筛阶段引入；d)在“转筒”或其它合适混合装置中后生产共混；或e)引入到流化床中。
现在参考附图，仅仅以举例的形式来描述包括本发明电极的几种形式的流化床摩擦带电粉末涂敷设备以及采用该设备的方法实施例，其中
图1以图解剖面视图显示了包括棒状电极(表示为端点)的流化床摩擦带电粉末涂敷设备的侧视图，图2显示了图1的流化床设备的侧视图，包括比底材小的板状电极(表示为边缘)，图3显示了图1的流化床设备的侧视图，包括比底材大的一对板状电极(表示为边缘)，图4显示了图1的流化床设备的侧视图，包括不具有特定几何形状的壳状电极，图5显示了包括矩形壳的图1的流化床设备的一部分的俯视图，图6显示由片材构成的图5的矩形壳的透视图，图7显示由棒的阵列构成的图5的矩形壳的透视图，
图8显示包括椭圆形壳的图1的流化床设备的一部分的俯视图，图9显示由片材构成的图8的椭圆形壳的透视图，图10显示由棒的阵列构成的图8的椭圆形壳的透视图，图11显示了部分地由片材和部分地由棒的阵列构成的图8的椭圆形壳的透视图，图12显示了图1的流化床设备的一部分的俯视图，包括具有(如所观察到的那样)顶部和底部的矩形壳，图13以图解剖面视图显示了流化床摩擦带电粉末涂敷设备的侧视图，包括具有(如所观察到的那样)顶部和底部以及接地底材的矩形壳，以及图14显示由棒的阵列构成的图12的矩形壳的透视图。
参见附图中的图1，流化床摩擦带电粉末涂敷设备包括流化腔1，后者具有在其底部的空气入口2和横向设置的多孔空气分配膜3以便将该腔分成下充气间4和上流化室5。粉末涂料组合物的流化床利用从下充气间4引入的穿过多孔膜3的向上空气流在上流化室5中建立。由于这些颗粒之间的摩擦带电作用，粉末涂料组合物的颗粒变成带电荷的。
在该设备的操作中，将由绝缘支承体7(优选刚性支承体)悬挂的底材6浸入流化床中。
该设备包括与底材6靠近的棒状导电电极9(表示为端点)，并且对于至少一部分浸泡时间，利用电压源8(它可以是可变电压源)对电极9施加直流电压。如图所示，底材6没有电连接(电“漂浮”)，但它可以由合适的电连接实现接地。
已经发现，当属于电导体的底材被接地而不是电隔离时获得了良好的结果，对于具有相当大的导电性但又不认为是电导体的底材同样如此。
粉末涂料组合物的摩擦带电颗粒粘附于底材6上。没有离子化或电晕效应，由电压源8提供的电压保持低于产生所述效应需要的水平。
底材6与电极9一起可以在涂敷过程中利用未在图1中示出的装置以规则振荡方式运动。另外，底材6和电极9可以在浸泡过程中间歇地或连续地穿行该床，或可以反复地浸入和取出，直至达到所需的总浸泡时间为止。还有可能的是保持底材6和电极9静止并通过振动该床或用螺旋桨式混合器搅拌该床来使粉末运动。
在所需的浸泡时间之后，将底材6从流化床中取出并加热来熔化和熔融粉末涂料组合物的粘附颗粒，然后完成涂敷。
电压源8是主要电力来源，输出电压相对于主要的地电势测量。
下列实施例举例说明本发明的方法并使用在图1-3中示出的设备来进行，其中该设备具有1立方米流化腔或当指明时，该设备为承受粉末的重量和容纳规定的底材的Nordson Corporation流化单元。
下列配制料用作在全部实施例中的粉末涂料组合物重量份金红石型二氧化钛321填料(白云石)107羧酸官能化聚酯树脂 374环氧树脂固化剂 152催化剂 30蜡 3流动改性剂 10苯偶姻 3另外，制备和使用供后共混用的下列添加剂配制料添加剂配制料1氧化铝(Degussa Aluminium Oxide C)-45重量份氢氧化铝(MartinalOL107C)-55重量份用于除实施例9A以外的所有实施例中的粉末涂料体系的粒度分布(PSD)如下d(V)99，μm 54.18d(V)50，μm 20.77％＜10μm 16.83％＜5μm 4.96实施例1A通用操作条件如下
填充在床中的粉末的重量350kg用于均衡床的自由流化时间在1巴下，30分钟流化压力1巴沉积材料的标准烘烤和固化在120℃下，30分钟将具有0.6％的添加剂配制料1的粉末在涂敷开始之前在1巴下流化30分钟，在此之后将涂料加热至120℃达30分钟。通过测量所沉积的涂层的宽度来监测涂敷结果。
使用在图1中显示的设备，其中电极是直径为1cm且长度为55cm的圆柱形棒。底材是尺寸为80cm×60cm×2mm的铝板，也就是说，铝板大于棒状电极。使棒状电极相对于铝板大致居中。
结果在下面表中给出
实施例1B底材是尺寸为65cm×38cm×2cm的胶合板。使棒状电极相对于这张胶合板大致居中。各条件与以上实施例1A一样，结果给出在下面的表中
用于实施例1A和1B中的圆柱形棒具有太大的直径(1cm)，以致于无法在粉末涂料组合物上产生任何离子化或电晕条件，并且任何边缘用绝缘胶带掩蔽以确保不会存在离子化或电晕条件。
用于实施例1A和1B的最大电势梯度是0.5kV/cm(12cm的间距施加6kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例2A参见附图中的图2，该设备包括与底材6靠近的板状导电电极29(表示为边)，并且对于至少一部分浸泡时间，利用电压源8(它可以是可变电压源)将直流电压施加于电极29。如图所示，底材6没有电连接(电“漂浮”)，但它可以由合适的电连接实现接地。
使用图2中所示的设备，其中电极是尺寸为30cm×20cm×2mm的铝板。底材是用于以上实施例1A的铝板，它的尺寸是80cm×60cm×2mm，即底材大于板状电极。使板状电极相对于铝底材板大致居中。板状电极的表面是平滑的，并且板状电极的边缘用绝缘胶带掩蔽以确保不会存在离子化或电晕条件。
操作条件与以上实施例1A相同，结果示于下面的表中
实施例2B底材是用于以上实施例1B中的尺寸为65cm×38cm×2cm的胶合板。使板状电极相对于这张胶合板大致居中。各条件与以上实施例1A一样，结果给出在下面的表中
用于实施例2A和2B的最大电势梯度是0.5kV/cm(12cm的间距施加6kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例3A在这一实施例中，将两片板状电极以10cm的间距并列放置。借助于单独的高压直流电源对板状电极施加电压。双电极相对于铝底材板和浸入在流化床中的组合组装件居中排列。板状电极的表面是平滑的，并且板状电极的边缘用绝缘胶带掩蔽以确保不会存在离子化或电晕条件。
操作条件与以上实施例1A的相同。
结果表明涂敷区域可以根据提供了多少电极从底材板的中心开始构建，其中多个电极的效果示于下面的表中
66cm宽的涂敷条带与在类似条件下实施例2A的47cm宽的涂敷条带相比是有利的。
实施例3B底材是用于以上实施例1B中的尺寸为65cm×38cm×2cm的胶合板。板状电极相对于这张胶合板的位置与实施例3A一样。各条件与以上实施例1A一样，结果给出在下面的表中
59cm宽的涂敷条带与在类似条件下实施例2B的50cm宽的涂敷条带相比是有利的。正如以上对于实施例3A所指出的那样，结果表明涂敷区域可以根据提供了多少电极从底材板的中心开始构建。
使用两个板电极的以上实施例3A和3B显示，与使用单个板电极可能的情况相比，该涂敷可以更有效地进行更宽条带的涂敷。
用于实施例3A和3B的最大电势梯度是0.5kV/cm(12cm的间隔施加6kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例4在实施例4中，使用具有不同极性的板电极，并且使它们位于胶合板底材的同一侧上。将+6kv的电压施加于一个电极上，而将-6kv的电压施加于另一电极上。将这两个电极放置在胶合板的中间区域中并与胶合板相距12cm，然后将这些板和电极浸入流化床中。浸泡时间是10分钟，该板被涂敷上两个条带，一条32cm宽，另一条21cm宽，并且在两条带之间有7cm宽的未涂敷细条。板电极的表面是平滑的，并且板电极的边缘用绝缘胶带掩蔽以确保不会存在离子化或电晕条件。
该实施例表明，使用所述两个电极允许底材的各个部分的选择性未涂敷。
用于该实施例的最大电势梯度是0.5kV/cm(12cm的间隔施加6kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例5A在附图的图3中显示的排列用于这一实施例中，其中使用比底材6大的板电极39和49，并且板电极49由第二高压源22提供能量。板电极的表面是平滑的，并且板电极的边缘用绝缘胶带掩蔽以确保不会存在离子化或电晕条件。
对于这一实施例，将350kg上面给出的粉末配制料在1立方米的流化床中在1大气压力下流化，然后将1.2m×0.8m×2mm的两个板电极浸入流化粉末中。将30cm×30cm×2mm铝板底材放置在板电极之间，与各板电极相距25cm，并接地。将底材在以下设定的电极电压下浸泡5分钟，然后将涂敷的底材在200℃下加热15分钟。测量横跨底材两侧的整个面的覆盖率和膜厚度。
结果列于下表中
实施例5A的结果表明，当电极电压相同时，在板底材的两侧上的沉积是相同的。然而，如果电压不同，则涂敷优先在板底材的面向较高电压电极的那一侧上进行。在底材的两个面上的涂敷速率的差异随着电极之间的电压差增加而加大。
用于该实施例5A的最大电势梯度是0.16kV/cm(25cm的间隔施加4kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例5B实施例5B通过使用如在图3中所示排列的设备利用具有高度为25cm且直径为15cm的大体圆柱形腔的由Nordson Corporation提供的流化单元来进行。底材是10cm见方且厚2cm的MDF板。粉末的用量是500克，因为流化腔小于用于实施例5A的流化腔。浸泡时间是2分钟。结果列于下表中
实施例6A用于这一实施例中的设备与用于以上实施例5A的设备相同，但是改变板电极1与平板底材的距离，而板电极2与底材的距离保持不变。铝板用作底材。结果列于下表中
实施例6B用于这一实施例中的设备与用于以上实施例6A的设备相同，但是改变板电极1与板底材的距离，而板电极2与底材的距离保持不变，但是关于电极2的间隔比在实施例6A中的大。铝板用作底材。结果列于下表中
实施例6A和6B的结果表明，对于铝板底材，当电极1与底材之间的间距改变时，在底材的两侧上的涂敷速率受影响。在底材的面向电极1的那一侧上的涂敷速率并不随着电极1与底材的距离增加而逐渐下降，并且还存在最佳“间距配对”，为此在两侧上的涂敷速率是相当的并相对于其它“间距配对”是较高的。另外，结果还表明，如果希望的话，不同的涂敷速率和因此不同的涂层厚度可以在铝板底材的反侧上实现。
用于实施例6A和6B的最大电势梯度是0.18kV/cm(17cm的间隔施加3kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例7A用于实施例5A的设备用于本实施例，其中施加于两个电极上的电压具有相反极性并可以改变，而电极与底材的间距是相同的(25cm)且不改变。操作条件与实施例5A相同，铝板用作底材。结果列于下表中
结果表明，对于铝板底材，与当将相同极性的电压施加于电极上时相比，当将相反极性的电压施加于电极上时涂敷速率在底材的两侧上相当低。这些结果可能在希望有不相等的相当低的涂敷速率的情况下是适用的。
用于实施例7A的最大电势梯度是0.2kV/cm(25cm的间隔施加5kV)，这远远低于空气的离子化电势梯度30kV/cm，同样也远远低于电极使粉末涂料组合物离子化或另外带电荷的那一电势梯度。
实施例7B实施例7B通过使用如在图3中所示排列的设备利用具有高度为25cm且直径为15cm的大体圆柱形腔的由Nordson Corporation提供的流化单元来进行。底材是10cm见方且厚2cm的MDF板。粉末的用量是500克，因为流化腔小于用于实施例7A的流化腔。浸泡时间是2分钟。结果列于下表中
与在实施例7A(此时使用铝底材并且相对的电场在底材上彼此部分地抵消，从而引起较低的沉积效率)中获得的结果相比，使用MDF底材可以获得相当高的涂敷速率。该差别被认为是由于MDF表现出比铝更高的电阻，使得在MDF板的表面上有显著不同的电场。
实施例8A实施例1A的流化腔和操作条件用于这一实施例中，但是底材是有开口端的直径为5cm且长度为25cm的中空铝圆柱体。电极是相距50cm的两片板电极(1.2m×0.8m)。
将圆柱体底材浸入流化床中的两个板电极之间，并对每一电极施加3kV的电压达5分钟的时间。
发现中空圆柱体底材在外侧上被均匀地涂敷，但是在内侧上，均匀的涂层仅仅延伸至与开口端相距7cm处。内表面的其余部分没有被涂敷。
实施例8B使用实施例8A的流化腔，中空圆柱体底材和操作条件，但是将两个板电极用居中地插入中空圆柱体底材中的单个棒电极替代，并对棒电极施加3kV电压达5分钟。发现中空圆柱体底材贯穿其内部被均匀地和完全地涂敷。
实施例9A实施例9A通过使用如在图3中所示排列的设备利用具有高度为25cm且直径为15cm的大体圆柱形腔的由Nordson Corporation提供的流化单元来进行。底材是10cm见方且厚2cm的铝板。
粉末的量是300克。粉末的粒度分布(PSD)如下d(v)99，μm 10d(v)50，μm 5.5％＜5μm 42制备下列组成的添加剂，所有量均按重量计氧化铝 15份氢氧化铝 45份硅石 40份该硅石是如以上所定义的疏水性硅石。
以没有添加剂的组合物的总重量为基础计算，将总计2％用量的添加剂通过后掺混途径添加到300克粉末中，然后将混合物用转筒混合30分钟。混合物在流化腔中流化。
将两个10cm见方的电极以6cm的间距放置在流化床的中央，然后将10cm见方的铝底材浸入流化床中的两个电极之间，对这两个电极都施加3kV电压达2分钟。
发现底材被完全涂敷，并发现沿着边缘的覆盖层变厚，产生“画框”效应。
实施例9B在实施例9B中，将2mm厚的PTFE片沿着在实施例9A中使用的流化腔的内壁插入，使流化腔的壁实现电绝缘。
进行与实施例9A中同样的程序。发现底材在其表面和边缘上被均匀地涂敷(100％)，没有任何增厚，即没有“画框”效应。
以上实施例9A和9B表明，在流化腔中的导电壁对于底材的涂敷有影响，尤其当壁靠近底材的边缘时。导电壁对电场的影响导致在靠近壁的边缘上产生不均匀的覆盖。流化腔的壁的绝缘使得电场或多或少地仅仅由电极来决定形状，在这种情况下实现高度均匀的覆盖。
由于可能存在希望沿着底材的边缘涂层有一些增厚的情况和存在不希望增厚的其它情况，因此对于包括导电或绝缘流化腔的设备都可能存在。
复合电极可以由在以上实施例中公开的电极构成。
一个复合电极排列包括多个彼此被绝缘材料分开的板电极，从而允许对各自电极施加不同电压。施加于板电极的电压可以是极低电压到几千伏特，这根据所需的结果来定。绝缘材料经过排列设计用来防止板电极的边缘的任何带电荷或电晕条件，根据需要，板电极的边缘可以用绝缘胶带覆盖以确保在这里没有带电荷或电晕条件。复合电极的板电极中的一个或多个，但非全部可以接地。
备选的复合电极排列是多个板电极，板电极的边缘彼此重叠，但板电极实际上彼此又不接触。可以包括绝缘材料来掩蔽板电极的边缘，以确保没有带电荷或电晕条件和防止电接触，即使在板电极之间存在机械接触也如此。从几个伏特到几千伏特的电压可以施加于板电极，这根据所需的结果来定。复合电极的板电极中的一个或多个，但非全部可以接地。
当希望应该以某种方式调节在底材上的涂层以例如为了在底材的边缘上获得厚度降低的涂层时，复合电极是有用的。
公开在实施例1A和1B中的棒电极可以用于涂敷平面型底材或稍微弯曲的底材，但是与在实施例8B中的情况一样，它尤其适合于当电极插入到凹部中时涂敷底材中的凹部。该凹部当然可以是在一侧开口或所有侧都封闭的凹部。
在上述实施例中公开的电极可以改良形成底材的壳，尤其对于不是板的底材，该壳部分地或完全地容纳底材。
电极深入到底材的壳中可通过增加电极的数量来实现，包括例如将多个棒电极接合在一起形成网格或另外延伸板电极或多个板电极以便在所有侧面上面对底材。
参见附图的图4，与在图1中一样，流化床摩擦带电粉末涂敷设备包括在其底部有进气口2的流化腔1和横向设置的多孔空气分配膜3，以便将该腔分成下充气间4和上流化室5。粉末涂料组合物的流化床在上流化室5中利用从下充气间4引入的穿过多孔膜3的向上空气流来建立。由于这些颗粒之间的摩擦带电荷作用，粉末涂料组合物的颗粒变成带电荷的。
在设备的操作中，由绝缘支承体7(优选刚性支承体)悬挂的底材6浸入到流化床中。
该设备包括包围底材6的不具有特定形状的导电电极59，并且对于至少一部分浸泡时间，利用电压源8(它可以是可变电压源)将直流电压施加于电极59。如图所示，底材6没有电连接(电“漂浮”)，但是它可以通过合适的电连接来实现接地。
参见附图中的图5，包括用于涂敷矩形底材6的电极的设备包括具有第一部分21a和第二部分21b的矩形壳。该壳紧密地套封矩形底材6，但是如图所示，没有覆盖底材6的顶部。虽然从图中无法看出，但是该壳没有覆盖底材的底部。该壳具有面向底材6的四个侧面的四个内表面，正如所观察到的那样。壳的第一部分21a连接到第一电源8和壳的第二部分21b连接到第二电源22。在壳的21a和21b部分之间有缝隙，由于该缝隙的原因，这两部分彼此电隔离。底材6是电隔离的。
参见附图的图6，矩形壳以透视图显示，在这一情况下，它由棒的阵列构成，该壳包括第一部分121a和第二部分121b，在这两者之间有缝隙。
参见附图的图7，再次以透视图显示的矩形壳在这一情况下由棒的阵列构成，并包括第一部分221a和第二部分221b，在这两者之间有缝隙。
参见附图的图8，该设备包括包围矩形底材6的椭圆形壳。该椭圆形壳包括第一部分321a和第二部分321b，并包围底材6，但没有覆盖底材6的顶部，正如在图中所观察到的那样。虽然从图中无法看出，但是该壳没有覆盖底材6的底部。壳的第一部分321a连接到第一电源8和壳的第二部分321b连接到第二电源22。在壳的321a和321b部分之间有缝隙，由于该缝隙的原因，壳的这两部分彼此电隔离。
参见附图的图9，椭圆形壳以透视图显示，在这一情况下，它由片材构成，该壳包括第一部分421a和第二部分421b，在这两者之间有缝隙。
参见附图的图10，另一种形式的椭圆形壳以透视图显示，在这一情况下，它由片材构成，该壳包括单个部分521。
参见附图的图11，另一种形式的椭圆形壳以透视图显示，在这一情况下，它由单件材料构成，该材料包括片材的主要区域621a和由棒的阵列形成的区域621b。
参见附图的图12，该设备包括矩形壳，后者包括第一部分721a和第二部分721b，该壳包围底材6，并覆盖底材6的顶部，正如图中所观察到的。底材6是矩形的。虽然从图中无法看出，但是该壳也覆盖底材6的底部。壳的第一部分721a连接到第一电源8和壳的第二部分721b连接到第二电源22。在壳的721a和721b部分之间有缝隙，由于该缝隙的原因，壳的这两部分彼此电隔离。
参见附图的图13，底材6接地，同时配有由721a和721b两部分组成的壳，该壳覆盖底材6的顶部和底部，正如所观察到的那样。
参见附图的图14，一种备选形式的矩形壳以透视图显示，在这一情况下，它由棒的阵列构成，该壳包括第一部分821a和第二部分821b，当使用时该壳覆盖底材的顶部和底部。
流化腔1可以是部分或完全导电的，在这种情况下也可以对流化腔施加电势。
壳不必具有任何特定的几何形状。该壳包括空腔，在操作中底材全部或部分地容纳在其中。空腔的边界可以遵循但不一定遵循底材的轮廓。
应该理解的是，在所有上述排列中电极与底材之间有间隔。
权利要求
1.一套用于进行在底材上形成涂层的方法的设备，包括·用于建立粉末涂料组合物的流化床从而进行粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的流化腔，·将底材全部或部分地浸入流化床中的装置，据此粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的颗粒粘附于底材上，其中该底材是电隔离的或接地的，·导电电极，对其施加电压、设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，·对电极施加电压的装置，·从流化床中取出底材的装置，以及·使粘附的颗粒在底材的至少一部分上形成连续涂层的装置，其中该设备经设置使得在流化床中在没有离子化或电晕效应下操作。
2.如权利要求1所要求的设备，包括需要施加极性与第一鉴别电压相反的电压的第二电极，其中第一鉴别电极和第二电极处于底材的反侧上和第二电极经过位置设定来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，和用于将相反极性的电压施加于第二电极上的装置。
3.如权利要求1所要求的设备，包括与第一鉴别电极靠近的至少一个附加电极，其中该附加电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的各区域上的程度，和用于对附加电极施加极性与第一鉴别电压相同的电压的装置。
4.如权利要求3所要求的设备，包括多个附加电极，其中该附加电极包围底材。
5.如权利要求1-4中任一项所要求的设备，其中第一鉴别电极呈棒状。
6.如权利要求1-4中任一项所要求的设备，其中第一鉴别电极呈板状。
7.如权利要求2或3所要求的设备，其中所述电极呈板状。
8.如权利要求4所要求的设备，其中第一鉴别电极和多个附加电极是包围底材的壳的构件。
9.如权利要求1所要求的设备，其中所述电极构成了底材的壳。
10.如权利要求9所要求的设备，其中所述壳包括片材。
11.如权利要求8-10中任一项所要求的设备，其中所述壳的至少一部分由棒的阵列组成。
12.如权利要求8-11中任一项所要求的设备，其中所述壳呈管状。
13.如权利要求8-11中任一项所要求的设备，其中所述壳呈管状并在一端包括封端元件。
14.如权利要求8-11中任一项所要求的设备，其中所述壳呈管状并在两端包括封端元件。
15.如权利要求8-14中任一项所要求的设备，其中所述壳是圆柱形的。
16.如权利要求8-14中任一项所要求的设备，其中所述壳具有圆形横截面。
17.如权利要求8-14中任一项所要求的设备，其中所述壳具有椭圆形横截面。
18.如权利要求8-14中任一项所要求的设备，其中所述壳具有矩形横截面。
19.如权利要求8-18中任一项所要求的设备，其中所述壳具有多个电隔离的部分，并且该设备包括对各个分开部分施加各自电压的装置。
20.如权利要求1-19中任一项所要求的设备，其中流化腔的至少一部分是导电的，并且该设备包括对流化腔的导电部分施加电压的装置。
21.如权利要求1-19中任一项所要求的设备，其中流化腔的壁是非导电的。
22.如权利要求1-20中任一项所要求的设备，其中在操作中，电极与底材之间的电势梯度为0.1kV/cm-5kV/cm量级，其中两端值包括在内。
23.如权利要求21所要求的设备，其中在操作中，电势梯度为0.1kV/cm-0.5kV/cm量级，其中两端值包括在内。
24.如权利要求22所要求的设备，其中在操作中，电势梯度为0.2kV/cm-1kV/cm量级，其中两端值包括在内。
25.一套基本上参考附图的图1-4，或图5或图5和6或图5和7，或图8或图8和9或图8和10或图8和11，或图12或图13或图12和14或图13和14中的任何一个所描述的并在其中显示的设备。
26.一种在底材上形成涂层的方法，包括以下步骤·建立粉末涂料组合物的流化床，从而进行粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷，·将底材全部或部分地浸入流化床中，据此粉末涂料组合物的摩擦静电带电荷的颗粒粘附于底材上，其中该底材是电隔离的或接地的，·在流化床中提供导电电极，·对导电电极施加电压，将该电极相对于底材进行位置设定，其中带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度受电极影响，·从流化床中取出底材并在底材的至少一部分上使粘附的颗粒形成连续涂层，其中该方法是在流化床中在没有离子化或电晕效应下进行的。
27.如权利要求26所要求的方法，包括将第二电极插入底材的相对于第一鉴别电极的反侧上，其中第二电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的区域上的程度，和对第二电极施加极性与第一鉴别电压相反的电压。
28.如权利要求26所要求的方法，包括插入至少一个靠近第一鉴别电极的附加电极，其中该附加电极通过设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材的各区域上的程度，和对附加电极施加极性与第一鉴别电压相同的电压。
29.如权利要求26-28中任一项所要求的方法，其中底材是非导电的或不良导电的。
30.如权利要求26-29中任一项所要求的方法，其中底材包括中密度纤维板(MDF)。
31.如权利要求26-30中任一项所要求的方法，其中底材包括木材。
32.如权利要求26-30中任一项所要求的方法，其中底材包括木制品。
33.如权利要求26-29中任一项所要求的方法，其中底材包括塑料。
34.如权利要求26-29和33中任一项所要求的方法，其中底材包括含有导电添加剂的塑料。
35.如权利要求26-29、33和34中任一项所要求的方法，其中塑料包括聚酰胺。
36.如权利要求26-29和33中任一项所要求的方法，其中底材包括高度绝缘的塑料。
37.如权利要求36所要求的方法，其中塑料包括聚碳酸酯。
38.如权利要求26-37中任一项所要求的方法，其中底材的表面电阻是至少103欧姆/平方量级。
39.如权利要求26-38中任一项所要求的方法，其中底材的表面电阻是103-105欧姆/平方量级。
40.如权利要求26-38中任一项所要求的方法，其中底材的表面电阻是至少105欧姆/平方量级。
41.如权利要求26-38和40中任一项所要求的方法，其中底材的表面电阻是105-1011欧姆/平方量级。
42.如权利要求26-38中任一项所要求的方法，其中底材的表面电阻是至少1011欧姆/平方量级。
43.如权利要求26-28中任一项所要求的方法，其中底材是导电底材。
44.如权利要求33-37中任一项所要求的方法，包括在将底材浸入流化床中之前将塑料加热到低于其熔点且低于粉末涂料组合物的转变点的温度的步骤。
45.如权利要求33-37和44中任一项所要求的方法，包括在将底材浸入流化床中之前使底材预带电荷的步骤。
46.如权利要求45所要求的方法，包括在将底材浸入流化床中之前均衡底材上的电荷的步骤。
47.如权利要求46所要求的方法，包括将底材加热到低于其熔点的温度以均衡电荷的步骤。
48.如权利要求46所要求的方法，包括润湿底材表面以均衡电荷的步骤。
49.如权利要求26-28和43中任一项的方法，其中在将底材浸入流化床中之前预热底材。
50.一种参考附图基本上按照这里所描述的在底材上形成涂层的方法。
51.一种由权利要求26-50中任一项所要求的方法获得的涂敷底材。
全文摘要
一套用于进行在底材(6)上形成涂层的方法的设备，包括用于形成粉末涂料组合物的流化床的流化腔(1)，将底材全部或部分地浸入流化床中的装置，其中该底材(6)是电隔离的或接地的，需要施加电压的导电电极(9)，对其设定位置来影响带电荷的颗粒粘附于底材(6)的区域上的程度，对电极(9)施加电压的装置(8)，从流化床中取出底材的装置和在底材的至少一部分上使粘附的颗粒形成连续涂层的装置，其中该设备经设置使得在流化床中在没有离子化或电晕效应下操作。
文档编号B05D1/22GK1726095SQ200380106058
公开日2006年1月25日 申请日期2003年12月11日 优先权日2002年12月12日
发明者K·J·基特尔, M·法尔科内 申请人:阿克佐诺贝尔国际涂料股份有限公司