專利名稱：從涂覆基材上除去聚合物涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及除去聚合物涂層的方法，以及具體涉及用常壓等離子體放電將聚合物涂層從涂覆基材上除去。
背景技術(shù)：
術(shù)語(yǔ)“等離子體”一般描述為包含離子、電子和中性物種的部分電離氣體。等離子體可以通過(guò)能量輸入如經(jīng)由化學(xué)方法的能量輸入、非常高的溫度、強(qiáng)的恒定電場(chǎng)以及特別是射頻(RF)電磁場(chǎng)的作用來(lái)產(chǎn)生。
等離子體已經(jīng)廣泛用于眾多的工業(yè)和高技術(shù)應(yīng)用中，例如包括半導(dǎo)體制造、各種表面改性、以及窗口面板和光盤用反射膜的涂覆。從高真空(＜0.1毫乇)至若干乇的壓力范圍內(nèi)的等離子體是常見(jiàn)的，并且已經(jīng)用于膜沉積、活性離子蝕刻、濺射和各種其他形式的表面改性。例如，氣體等離子體已知用于塑料和成型基材(例如汽車工業(yè)中用作保險(xiǎn)杠和儀表板的熱塑性烯烴基材)的處理以提高隨后涂覆的涂層的粘附。該改性通常是幾個(gè)分子層深，因而聚合物基材的整體性質(zhì)不受影響。為上述目的使用等離子體的主要優(yōu)點(diǎn)在于形成“全干”工藝，其很少產(chǎn)生或不產(chǎn)生廢水，不需要危險(xiǎn)的條件如高壓，以及可適用于各種真空相容材料，其中包括硅、金屬、玻璃和陶瓷。
一般已知使用等離子體、通常是O2等離子體作為從各種基材除去烴和其他有機(jī)表面污染物的手段。然而，由于這些反應(yīng)物短的壽命及其在表面上的視線(line-of-sight)活性，這些高度活化的反應(yīng)物不是特別適合于不規(guī)則表面、未經(jīng)拋光的或經(jīng)粗糙化的金屬表面、或具有三維外形的表面的表面清潔。
另外，等離子體在減壓下的使用具有若干缺點(diǎn)，其中待處理或清潔的基材必須抽空并且必須能夠在上述減壓條件下經(jīng)受得住。等離子體在常壓下或常壓之上的使用避免了這些缺點(diǎn)。常規(guī)的常壓放電的一個(gè)問(wèn)題在于原子氧與O2+在該壓力下的快速再結(jié)合。然而，等離子體中形成的亞穩(wěn)態(tài)的氧(1ΔgO2)具有0.1秒(常壓下)至45分鐘(零壓力下)的壽命，以及還具有1eV的內(nèi)能以提高其化學(xué)活性。在更高壓力下等離子體中亞穩(wěn)態(tài)氧的產(chǎn)生增加。包括亞穩(wěn)態(tài)O2的亞穩(wěn)態(tài)物用于清潔表面是已知的，且容許在降低的成本和復(fù)雜性下等離子體處理真空相容性或不相容性材料。
常壓等離子體炬和焰通常依靠大功率DC或RF放電和熱電離，以及通常在高溫下操作以產(chǎn)生充分的電離。從而，這些等離子體會(huì)破壞大多數(shù)基材表面。
在汽車修補(bǔ)工業(yè)中，往往需要在向修補(bǔ)區(qū)域上涂覆修補(bǔ)涂料之前，從車體上如碰撞損傷的區(qū)域中至少部分地除去一部分涂層或完全除去一個(gè)或多個(gè)涂層。根據(jù)對(duì)涂層的損傷程度，可能需要僅僅除去彩色加透明面漆的透明涂層，或者可能需要除去彩色涂層和透明涂層，或者可能需要將兩者都除去。同樣地，可能需要除去包括頂涂層、頭二道混合底漆層和/或電涂覆底漆層在內(nèi)的所有涂層以露出金屬或非金屬的基材。類似地，涂層清除在汽車裝配廠中對(duì)于原始設(shè)備涂層的“生產(chǎn)線末端”修補(bǔ)可能是必要的。通常，該涂層清除是由砂磨或研磨將涂層磨穿來(lái)完成的。如可以預(yù)期的，控制一個(gè)或多個(gè)涂層待通過(guò)砂磨除去的厚度量是相當(dāng)困難的。此外，砂磨過(guò)程對(duì)于從敏感基材上除去涂層是不合意的。例如，萬(wàn)一“磨穿”所有的涂層到達(dá)基材(特別是彈性基材)的話，可能會(huì)使基材刮傷或擦傷至片材可能需要廢棄的程度，或者至少可能需要在隨后的涂覆整修或修補(bǔ)涂料之前用頭二道混合底漆進(jìn)行再涂覆。另外，制造的物品，例如車體或其各種涂覆部件和配件除了基本上平坦的水平和垂直表面(如引擎罩、車頂和主要的門表面)以外，會(huì)具有三維外形或輪廓(如保險(xiǎn)杠和擋泥板)，其不容易均勻砂磨。
鑒于上述問(wèn)題，提供用于從包括具有不同的外形和輪廓的那些涂覆基材在內(nèi)的各種涂覆基材上，至少部分地和選擇性地除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的除了通過(guò)打磨以外的方法，將會(huì)是所期望的。
發(fā)明概述在一種實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及從具有至少一個(gè)涂覆表面的涂覆基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法，該方法包括在常壓下放電的電離氣流中產(chǎn)生至少一種活性物種；和將所述涂覆表面置于該電離氣流中，其中所述至少一種活性物種與一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層反應(yīng)以使得在常壓下該一個(gè)或多個(gè)涂層至少部分地從所述基材的涂覆表面上除去。
另外，本發(fā)明涉及從具有至少一個(gè)涂覆表面的基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法，其中該基材的至少一個(gè)涂覆表面涂覆有包含兩個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的多層復(fù)合涂層。
發(fā)明詳述除了在實(shí)施例中以外，或者其中另作說(shuō)明時(shí)，表示在說(shuō)明書和權(quán)利要求中所用的成分的量、反應(yīng)條件等等的所有數(shù)字理解為一切情況下都由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。因此，除非有相反指示，否則在以下的說(shuō)明和所附權(quán)利要求中給出的數(shù)值是近似值，其可以根據(jù)由本發(fā)明得到的所需性能來(lái)變化。最起碼，以及并非作為限制等同原則對(duì)權(quán)利要求范圍的應(yīng)用的企圖，各數(shù)值參數(shù)應(yīng)當(dāng)至少按照所報(bào)道的有效數(shù)字并采用一般的四舍五入技術(shù)來(lái)解釋。
盡管給出本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是在特定的實(shí)施例中給出的數(shù)值盡可能精確地報(bào)道。然而，任何數(shù)值固有地包含由它們相應(yīng)的試驗(yàn)測(cè)量中所發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然引起的一定誤差。
此外，應(yīng)該理解的是本文列出的任何數(shù)值范圍希望包括其中所含的所有子范圍。例如，“1至10”的范圍希望包括在所列舉的最小值1和所列舉的最大值10(包括端值)之間的所有子范圍，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
如之前所提及的，本發(fā)明涉及從具有至少一個(gè)涂覆表面的涂覆基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法。該方法包括在常壓下放電的電離氣流中產(chǎn)生至少一種活性物種；和將所述涂覆表面置于該電離氣流中的步驟。所述至少一種活性物種與一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層反應(yīng)以使得在常壓下該一個(gè)或多個(gè)涂層至少部分地從所述基材的涂覆表面上除去。
本發(fā)明的方法可以用于從可以接受聚合物涂層的實(shí)際上任何的基材上除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層，所述基材諸如木材、金屬、玻璃、織物、塑料、玻璃纖維和玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合物、泡沫體、以及彈性基材等等。在一特定的實(shí)施方式中，本發(fā)明的方法可以用于從通常適合用于制品制造中的基材上除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層。
在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，基材可以包含金屬基材。適合的金屬基材的例子可以包括黑色金屬和有色金屬。適合的黑色金屬包括鐵、鋼及其合金?？捎玫匿摬牧系姆窍拗菩岳影ɡ滠堜?、鍍鋅鋼、電鍍鋅鋼、不銹鋼、酸洗鋼、其上涂覆有GALVANNEAL、GALVALUME和GALVAN鋅-鋁合金的鋼、及其組合?？捎玫挠猩饘侔ㄤX、鋅、鈦、鎂及其合金。也可以使用黑色和有色金屬的結(jié)合或復(fù)合物，或者金屬與非金屬的結(jié)合或復(fù)合物。基材可以用本領(lǐng)域已知的任意的清潔劑組合物和預(yù)處理組合物進(jìn)行清潔或未進(jìn)行清潔、和/或進(jìn)行預(yù)處理。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，基材可以包含彈性基材。適合的彈性基材可以包括本領(lǐng)域中已知的任意的熱塑性或熱固性合成材料，包括纖維增強(qiáng)的熱固性或熱塑性材料在內(nèi)。用于本文時(shí)，“熱固性材料”或“熱固性組合物”指的是在固化或交聯(lián)時(shí)不可逆地“固定”，其中聚合物成分的聚合物鏈通過(guò)共價(jià)鍵連接在一起。該性質(zhì)通常與往往是例如通過(guò)熱或輻射引起的組合物成分的交聯(lián)反應(yīng)相聯(lián)系。Hawley，Gessner G.，The Condensed Chemical Dictionary，第9版，第856頁(yè)；Surface Coatings，卷2，Oil and Colour Chemists’Association，Australia，TAFE Educational Books(1974)。一旦固化或交聯(lián)，熱固性材料或組合物在施加熱量時(shí)不會(huì)熔化以及不溶于溶劑中。相反，“熱塑性材料”或“熱塑性組合物”包含沒(méi)有通過(guò)共價(jià)鍵相連的聚合物成分，由此可以在加熱時(shí)經(jīng)歷液體流動(dòng)以及可溶于溶劑中。Saunders，K.J.，Organic Polymer Chemistry，第41-42頁(yè)，Chapmanand Hall，London(1973)。
適合的彈性基材的非限制性例子包括聚乙烯、聚丙烯、熱塑性聚烯烴(“TPO”)、反應(yīng)注塑聚氨酯(“RIM”)和熱塑性聚氨酯(“TPU”)。
可用作本發(fā)明基材的熱固性材料的非限制性例子包括聚酯、環(huán)氧化物、酚醛、聚氨酯如“RIM”熱固性材料以及上述任意物質(zhì)的混合物。適合的熱塑性材料的非限制性例子包括熱塑性聚烯烴如聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺如尼龍、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚酯、丙烯酸系聚合物、乙烯基聚合物、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(“ABS”)共聚物、乙烯丙烯二烯三元共聚物(“EPDM”)橡膠、共聚物以及上述任意物質(zhì)的混合物。
需要的話，上述聚合物基材可以具有存在于基材表面上的粘合促進(jìn)劑，在其上可以涂覆任意的若干個(gè)涂料組合物(包括以下所述的涂料組合物)。為促進(jìn)有機(jī)涂料對(duì)聚合物基材的粘附，可以用粘合促進(jìn)劑層或過(guò)渡層(tie coat)如0.25密爾(6.35微米)厚的薄層，或者通過(guò)火焰、電暈或常壓等離子體預(yù)處理來(lái)使基材進(jìn)行預(yù)處理。
在聚合物基材上使用的粘合促進(jìn)劑的適合的非限制性例子包括氯化聚烯烴粘合促進(jìn)劑、飽和的多羥基化聚二烯聚合物、及其混合物。
對(duì)本發(fā)明而言，術(shù)語(yǔ)“聚合物涂層”和“聚合物層”希望排除研磨、潤(rùn)滑、和/或機(jī)油、以及例如來(lái)自指紋的油等等的層。應(yīng)當(dāng)理解的是用于本文時(shí)，在至少部分的“基材”“上”形成的聚合物層或組合物指的是直接形成在至少部分的基材表面上的聚合物層或組合物，以及形成在預(yù)先施加于至少部分表面上的任意的涂層或粘合促進(jìn)劑材料或預(yù)處理材料之上的聚合物層或組合物。
換句話說(shuō)，其上形成第一聚合物層的“基材”可以包含已經(jīng)預(yù)先對(duì)其涂覆一個(gè)或多個(gè)涂層的金屬或彈性基材。例如，“基材”可以包含金屬基材和在至少部分基材表面上的底漆涂層，而第一聚合物層可以包含電沉積底漆涂層。同樣地，“基材”可以包含具有在其至少一部分上形成的電沉積底漆的金屬基材(任選地，已經(jīng)進(jìn)行預(yù)處理)，以及在至少部分的電沉積底漆上的頭二道混合底漆。第一聚合物層例如可以包含在至少部分的該多層“基材”上的著色底涂層，而第二聚合物層可以包含在至少部分的著色底涂層上形成的基本上不合顏料的頂涂層。
如之前所提及的，本發(fā)明也涉及從具有至少一個(gè)涂覆表面的基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法，其中該基材的至少一個(gè)涂覆表面涂覆有多層復(fù)合涂層。所述多層復(fù)合涂層包含兩個(gè)或多個(gè)聚合物層，其中一個(gè)或多個(gè)涂層在一個(gè)或多個(gè)在先涂覆的涂層上形成。上述多層復(fù)合涂層可以僅含兩個(gè)聚合物涂層，其中第一聚合物涂層在至少部分的基材上形成而第二聚合物涂層在至少部分的第一聚合物涂層上形成?；蛘撸景l(fā)明的多層復(fù)合涂層可以包含在至少部分基材上的第一聚合物涂層，以及在至少部分的第一聚合物層上形成的第二聚合物涂層，其中在至少部分的第二聚合物層上形成一個(gè)或多個(gè)后繼的聚合物層，或者在所述第一聚合物涂層涂覆之前已經(jīng)存在涂覆至基材上的一個(gè)或多個(gè)聚合物層。
例如，第一聚合物層可以包含頭二道混合底漆而第二聚合物層可以包含色彩增強(qiáng)底涂層，其隨后涂覆上透明頂涂層。另外，第一聚合物涂層可以包含電沉積底漆而第二涂層可以包含頭二道混合底漆，其隨后涂覆上外觀增強(qiáng)單涂層或含有著色底涂層和基本上不含顏料的頂涂層的彩色加透明涂層體系。另外，第一聚合物層可以包含透明頂涂層(作為彩色加透明涂層體系中的透明涂層)而第二聚合物層可以包含修補(bǔ)頂涂層。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，經(jīng)涂覆的基材具有三維外形。當(dāng)該基材用作制造制品的成分時(shí)，此類制品可以具有任意的形狀和外形，以及可以由任意的上述基材組成。
在本發(fā)明的方法中，通過(guò)首先在常壓下放電的電離氣流(即等離子體)中生成至少一種活性物種，然后將涂覆表面置于該電離氣流中，從而將一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層從任意的上述涂覆基材上除去。所述活性物種與所述一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)涂層的至少部分清除?；钚晕锓N例如可以包括光子、亞穩(wěn)態(tài)物、原子物種、自由基、分子碎片、單體、電子和離子。任意的這些物種可以存在于電離氣流中，只要所述活性物種足夠化學(xué)活潑以清除或消除待除去的涂層。例如，氧等離子體可以包含O、O2*和O3。所述方法在常壓下進(jìn)行，因此消除了將基材抽空的需要，而這是在減壓條件下進(jìn)行的許多常規(guī)等離子體技術(shù)所要求的。
任何等離子體源可以用于本發(fā)明的方法中，只要該方法可以在常壓(環(huán)境壓力)下進(jìn)行。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解“常壓”(或“環(huán)境壓力”)相對(duì)于海平面而變化，以及因此會(huì)隨地理位置變化。應(yīng)當(dāng)理解的是就本發(fā)明而言，除去涂層時(shí)電離氣流的具體溫度會(huì)基于待從涂覆基材上除去的聚合物涂層的種類以及在某些情況下基于基材本身來(lái)進(jìn)行選擇。
任何適合的常壓等離子體源可以用于本發(fā)明的方法中。適合的等離子體源包括但是不限于美國(guó)專利5,961,772在第3欄第66行至第7欄第10行以及6,262,523B1在第4欄第29行至第7欄第16行中所述的常壓等離子體噴射；和美國(guó)專利5,414,324在第2欄第66行至第5欄第28行中所述的一種大氣壓、均勻輝光放電等離子體裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式中，所述至少一種活性物種在電磁場(chǎng)內(nèi)的電離氣流中產(chǎn)生。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，活性物種可以在例如處于RF電磁場(chǎng)、DC電磁場(chǎng)、脈沖DC電磁場(chǎng)或任意生成的不對(duì)稱脈沖電磁場(chǎng)內(nèi)的電離氣流中產(chǎn)生。
對(duì)本發(fā)明而言，等離子體源可以是使用期間手提式的，或者可以用作靜止的“在線”等離子體源，或者等離子體源可以是通過(guò)機(jī)器人或其他機(jī)械裝置可移動(dòng)的，從而例如在線圈生產(chǎn)線(coil line)上從卷曲的金屬基材上除去一個(gè)或多個(gè)涂層。同樣，本發(fā)明的方法可以用于成品部件，以及特別適于從具有三維外形的涂覆基材上除去涂層。
在本發(fā)明的方法中，所述至少一種活性物種在源自含有多種氣體中的任一種或其組合的原料氣的電離氣流中產(chǎn)生。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，電離氣體可以源于選自氦、氬、氖、氪、氧、二氧化碳、氮、氫、甲烷、乙炔、丙烷、氨和/或空氣的原料氣。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，原料氣包含氦和氧的混合物。在上述氦/氧氣體混合物中，以該混合物的總體積計(jì)，氦通常以99.5-75體積％、或95-80體積％、或90-85體積％的量存在于混合物中；而氧以0.5-25體積％、或5-20體積％、或10-15體積％的量存在于混合物中。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，原料氣包含氮和氧的混合物。在上述氮/氧氣體混合物中，以該混合物的總體積計(jì)，氮通常以99.5-75體積％、或95-80體積％、或90-85體積％的量存在于混合物中；而氧以0.5-25體積％、或5-20體積％、或10-15體積％的量存在于混合物中。
在本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施方式中，所述至少一種活性物種在源自可能包含水蒸氣和/或多種其他氣體的環(huán)境空氣的電離氣流中產(chǎn)生。
應(yīng)當(dāng)理解的是對(duì)本發(fā)明而言，特定的原料氣或原料氣的混合物、以及這些氣體的混合比可以基于待從涂覆基材上除去的聚合物涂層的種類以及在某些情況下基于基材本身來(lái)進(jìn)行選擇。
在本發(fā)明的方法中，有效的原料氣流速可以寬范圍變化，例如，原料氣流速可以是1-100標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)(scfh.)，如5-75scfh.，或10-50scfh.，或10-35scfh.。另外，例如，在采用常壓輝光放電等離子體源的情況下，可以不必使用除下述以外的氣流由涂覆基材通過(guò)板間空隙的傳送所引起的氣流，或由施加在經(jīng)處理的基材離開(kāi)電離氣流的區(qū)域中的負(fù)壓所引起的氣流。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)等離子體源與涂覆基材表面的間隔距離會(huì)影響聚合物涂層清除。有效的間隔距離可以改變，以及通常例如是0.1-50mm，如0.1-35mm，或0.1-25mm或0.1-10mm。同樣，等離子體(即電離氣流)的有效功率密度(每單位體積的功率)可以是0.1W/cm3、如0.5W/cm3至150W/cm3。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是停留時(shí)間(即涂覆基材表面在電離氣流中的停留時(shí)間)可以根據(jù)其他方法參數(shù)以及待清除的聚合物涂層或基材本身而覆蓋寬范圍。例如，在從玻璃纖維復(fù)合基材上逐層除去熱固性聚氨酯涂層體系中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)0.01-1秒的停留時(shí)間是有效的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解的是，實(shí)現(xiàn)聚合物涂層從基材上至少部分清除所需的任何先前提及的參數(shù)如間隔距離、功率密度、原料氣流速和停留時(shí)間，可以根據(jù)所用的等離子體源寬范圍變化。例如，常壓輝光放電等離子體源通常會(huì)產(chǎn)生比通過(guò)常壓等離子體炬式等離子體源所生成的等離子體更加散開(kāi)的等離子體。因此，前一等離子體源可能具有比后者低得多的功率密度。同樣，常壓輝光放電等離子體源可能需要比用常壓等離子體炬式等離子體源所需的更長(zhǎng)停留時(shí)間以實(shí)現(xiàn)聚合物層的清除。
通過(guò)等離子體源和/或相關(guān)工藝參數(shù)如功率、原料氣、原料氣的流速、溫度、停留時(shí)間等等的明智選擇，本發(fā)明的方法特別有用于一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的受控和/或選擇性清除，同時(shí)保持先于受清除的層涂覆的涂層的完整性、或基材本身的完整性、或此兩者。也就是說(shuō)，例如，通過(guò)應(yīng)用受控清除參數(shù)可以除去一個(gè)涂層(如單涂層或透明頂涂層)的一部分層，或者可以受控制地和/或選擇性地除去所有的頂涂層，同時(shí)先于頂涂層涂覆的底涂層保持完整。同樣，可以如此進(jìn)行所述方法，以使得可以除去所有的頂涂層(如底涂層/透明涂層體系、或單涂層)，先于被除去的頂涂層涂覆的頭二道混合底漆涂層保留完整。此外，所有的涂層可以從敏感基材上除去而不用侵蝕性的溶劑或砂磨，由此保持基材的完整性。
在本發(fā)明方法中得以至少部分清除的一個(gè)或多個(gè)涂層可以具有1-10,000μm、如0.001μm-5,000μm、或0.001μm-1,000μm、或0.01μm-500μm、或0.1μm-250μm的總厚度。涂層厚度可以處于任意的這些值之間，包括所列舉的值在內(nèi)。
此外，可以預(yù)期的是，通過(guò)使用對(duì)經(jīng)由特定活性物種的清除更為敏感的涂料(其作為單涂層或作為多層復(fù)合涂層中的一個(gè)或多個(gè)涂層涂覆)，可以提高本發(fā)明方法的有效性，例如，如同本領(lǐng)域已知的，能夠?qū)ρ蹼x子或氧化和/或還原敏感的聚酯基和/或聚醚基涂料。
可以通過(guò)本發(fā)明方法清除的一個(gè)或多個(gè)涂層可以選自電沉積成膜組合物、底漆組合物、著色或非著色的單涂層組合物、著色底涂層組合物、透明或基本上不合顏料的頂涂層組合物、以及常用于基材涂覆中的其他涂料。所述多層復(fù)合涂層由上述涂料組合物中至少兩種的結(jié)合構(gòu)成。非限制性的例子包括繼之以噴涂底漆組合物的電泳涂覆組合物、或繼之以噴涂底漆組合物然后是單涂層組合物的電泳涂覆組合物、或繼之以噴涂底漆組合物然后是彩色加透明涂料組合物的電泳涂覆組合物?；蛘?，第一涂料組合物可以是直接涂覆至任選經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基材上、或者涂覆至在先已經(jīng)用一個(gè)或多個(gè)保護(hù)性和/或裝飾性涂層涂覆的基材上的單一組合物。第二涂料組合物可以直接涂覆至作為第一涂料組合物的上述組合物中任一種之上。
涂料組合物可以包含任意的各種本領(lǐng)域已知的熱塑性和/或熱固性組合物。涂料組合物可以是水基或溶劑基液體組合物，或者，換之，以固體顆粒形式，即粉末涂料。
熱固性涂料組合物通常包含例如可以選自氨基塑料、包括封端異氰酸酯的多異氰酸酯、聚環(huán)氧化物、β-羥基烷基酰胺、多元酸、酸酐、有機(jī)金屬酸官能化材料、多元胺、聚酰胺、以及上述任一種的混合物的交聯(lián)劑。
除了上述交聯(lián)劑以外或者代替上述交聯(lián)劑，涂料組合物通常包含至少一種成膜樹(shù)脂。熱固性或可固化的涂料組合物通常包含具有與交聯(lián)劑反應(yīng)的官能團(tuán)的成膜聚合物。第一涂料組合物中的成膜樹(shù)脂可以選自任意的各種本領(lǐng)域已知的聚合物。成膜樹(shù)脂可以例如選自丙烯酸系聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物、聚酰胺聚合物、聚醚聚合物、聚硅氧烷聚合物、其共聚物、及其混合物。一般這些聚合物可以是任何由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法制成的這些類聚合物。上述聚合物可以是溶劑基的或者是可水分散的、可水乳化的、或具有有限水溶解性。成膜樹(shù)脂上的官能團(tuán)可以選自任意的各種反應(yīng)性官能團(tuán)，其例如包括羧基、胺基、環(huán)氧基、羥基、硫醇基、氨基甲酸酯基、酰胺基、脲基、異氰酸酯基(包括封端異氰酸酯基)、硫醇基、及其結(jié)合。
在涂料組合物的制備中也可以使用成膜樹(shù)脂的適當(dāng)混合物。
需要的話，用于形成任一所述涂層的涂料組合物可以包含配制表面涂料領(lǐng)域中已知的其他非必要的材料，如增塑劑、抗氧化劑、受阻胺光穩(wěn)定劑、UV光吸收劑和穩(wěn)定劑、表面活性劑、流動(dòng)控制劑、觸變劑如膨潤(rùn)土、顏料、填料、有機(jī)溶劑、催化劑，包括膦酸和其他常用助劑。這些材料可以占涂料組合物總重量的至多40重量％。
為形成涂層，可以通過(guò)包括電沉積、刷涂、浸漬、流涂、噴涂、輥涂等等的常規(guī)方法將涂料組合物涂覆至基材上。在電沉積過(guò)程中，充當(dāng)電極的進(jìn)行涂覆的導(dǎo)電基材和導(dǎo)電性對(duì)電極與離子性可電沉積組合物接觸放置。當(dāng)電極和對(duì)電極之間通過(guò)電流同時(shí)其與可電沉積的組合物接觸時(shí)，該電沉積組合物的附著膜以基本上連續(xù)的方式沉積在金屬基材上。
在向基材涂覆涂層之后，在基材表面上形成膜，通常經(jīng)由加熱或空氣干燥過(guò)程將水和/或有機(jī)溶劑從膜中趕出(閃蒸)。如果將多于一種涂料組合物涂覆在基材上，可以在每一涂層涂覆后進(jìn)行閃蒸或任選地固化。
可以將經(jīng)涂覆的基材加熱到使涂層至少部分固化。在固化操作中，除去溶劑并對(duì)成膜材料進(jìn)行交聯(lián)。加熱或固化操作可以在環(huán)境溫度或作為選擇地在160-350(71-177℃)的溫度下進(jìn)行。需要的話，可以根據(jù)需要采用更低或更高的溫度以活化交聯(lián)機(jī)理。如果多于一種涂料組合物涂覆至基材上的話，在每一涂層涂覆后再次進(jìn)行固化，或者可以同時(shí)固化多個(gè)層。應(yīng)提及的是上述涂料組合物可以配制成單組分組合物，其中固化劑如氨基塑料樹(shù)脂和/或封端異氰酸酯化合物如上述提及的那些與其他組成成分混合。配制時(shí)該單組分組合物可以是存儲(chǔ)穩(wěn)定的。或者，可以將組合物配制成雙組分組合物，其中例如多異氰酸酯固化劑如上述那些可以剛好在涂覆之前添加到其他組成成分的預(yù)制混合物中。該預(yù)制混合物也可以包含固化劑例如氨基塑料樹(shù)脂和/或封端異氰酸酯化合物如上述的那些。
如之前所提及的，涂料組合物可以是熱塑性組合物。在這種情況下，用于涂料組合物中的一種或多種成膜聚合物可以包含反應(yīng)性官能團(tuán)或者可以不含。同樣，熱塑性涂料組合物中所含的任意的附加聚合物或輔助材料可以包含反應(yīng)性官能團(tuán)或者可以不含。合適的話，涂料組合物可以進(jìn)一步包含一種或多種顏料(除了任意的上述組分以外)。適合的金屬顏料的非限制性例子包括鋁薄片、青銅薄片和金屬氧化物涂覆的云母。除了金屬顏料，涂料組合物也可以包含通常用于表面涂料中的非金屬顏色顏料例如無(wú)機(jī)顏料如二氧化鈦、氧化鐵、氧化鉻、鉻酸鉛和炭黑；以及有機(jī)顏料如酞菁藍(lán)和酞菁綠。
如同本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解的那樣，涂膜厚度、固化溫度和條件會(huì)取決于待形成的涂層種類，即電沉積涂層、頭二道混合底漆層、底涂層、單涂層；以及涂料組合物本身，即熱固性還是熱塑性、環(huán)境條件下可固化還是熱固化、以及熱固性的話所需固化反應(yīng)的類型。下列實(shí)施例是舉例說(shuō)明本發(fā)明，并不認(rèn)為其使本發(fā)明限于它們的細(xì)節(jié)。
實(shí)施例實(shí)施例A本實(shí)施例描述用具有下列參數(shù)的常壓等離子體槍從兩種飛機(jī)基材(即玻璃纖維復(fù)合物基材和碳纖維復(fù)合物基材)上除去聚氨酯涂層體系層(底漆和頂涂層)。
原料氣環(huán)境空氣氣體流速 10-35scfh.
間隔距離 3-10mm功率級(jí)300-500W對(duì)于每一涂覆基材類型，切下1英寸×1英寸的片。對(duì)于每一涂覆基材試樣，將測(cè)試片固定在其上裝有常壓等離子體槍的轉(zhuǎn)臺(tái)上。設(shè)置該常壓等離子體槍以使得等離子體源垂直于待測(cè)試片大致的中心。轉(zhuǎn)臺(tái)以50RPM的速度在等離子體(電離氣流)下旋轉(zhuǎn)總共8圈以便等離子體接觸基材的涂覆表面(暴露寬度5mm/暴露長(zhǎng)度25.4mm)。除去涂層以露出基材(總的涂層厚度約70μm)。如下確定每單位時(shí)間除去的涂層面積。測(cè)量旋轉(zhuǎn)試樣的半徑為2.5”，計(jì)算出15.71”的圓周。在1”處理長(zhǎng)度下，暴露/處理長(zhǎng)度與整個(gè)圓周的比例是0.064。將8圈除以50RPM，總計(jì)處理時(shí)間是0.16分鐘。將總計(jì)處理時(shí)間乘以處理長(zhǎng)度與圓周的比例，對(duì)試樣的處理時(shí)間計(jì)算為0.01分鐘。了解到如果用0.01分鐘露出0.07mm×5mm×25.4mm體積的話，那么計(jì)算清除1ft×1ft試樣的時(shí)間。用5mm暴露寬度計(jì)算出在25.4mm試樣中包含5.08bins。然后確定，為清除1平方英寸試樣，將會(huì)需要的時(shí)間是以5.08bins乘0.01分鐘，等于0.052分鐘。清除1英寸×12英寸涂層試樣所需時(shí)間的計(jì)算是將0.052分鐘乘以12個(gè)1英寸bins，即0.621分鐘。最后將0.621分鐘再乘以又一12個(gè)1英寸bins以計(jì)算清除1ft2涂層試樣的時(shí)間，其等于7.451分鐘，即8ft2/min。
實(shí)施例B本實(shí)施例描述通過(guò)暴露于常壓等離子體而除去涂層的速率的計(jì)算。未著色的航空聚氨酯底漆涂料組合物旋涂至硅晶片上。經(jīng)涂覆的硅晶片表面暴露于(上述壓力參數(shù)下的)等離子體(用其處理)。如以上對(duì)于涂覆基材片所述的那樣，經(jīng)涂覆的硅晶片試樣固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上。轉(zhuǎn)臺(tái)以60RPM的速度旋轉(zhuǎn)10圈。測(cè)得3.69μm的階躍高度(從暴露出的基材表面至剛好與通過(guò)等離子體除去了涂層的區(qū)域相鄰的未處理涂層表面的高度)。通過(guò)測(cè)量處理/暴露試樣的半徑和處理/暴露長(zhǎng)度，計(jì)算出處理長(zhǎng)度與旋轉(zhuǎn)圓周之比為0.33。這構(gòu)成0.055分鐘的總的暴露/處理時(shí)間。3.69μm的階躍高度除以0.055分鐘的處理時(shí)間，從而確定67μm/min的清除速率。
盡管以上為了說(shuō)明已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，在不脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行本發(fā)明細(xì)節(jié)的多種變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.從具有至少一個(gè)涂覆表面的涂覆基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法，所述方法包括在常壓下放電的電離氣流中生成至少一種活性物種；和將所述涂覆表面置于所述電離氣流中，其中至少一種活性物種與一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層反應(yīng)以使得在常壓下一個(gè)或多個(gè)涂層從所述基材的涂覆表面上至少部分地除去。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種活性物種在處于電磁場(chǎng)內(nèi)的電離氣流中生成。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種活性物種在處于射頻電磁場(chǎng)的電離氣流中生成。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述電離氣流包含源于選自氦、氬、氖、氪、氧、二氧化碳、氮、氫、甲烷、乙炔、丙烷、氨和/或空氣的原料氣的電離氣體。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述原料氣包含氮和氧的混合物。
6.權(quán)利要求5的方法，其中氮以99.5-75體積％的量存在于所述混合物中，和氧以0.5-25體積％的量存在于所述混合物中。
7.權(quán)利要求1的方法，其中從所述至少一個(gè)涂覆表面上除去的一個(gè)或多個(gè)涂層具有1-10,000μm的總厚度。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述基材的至少一個(gè)涂覆表面用包含兩個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的多層復(fù)合涂層覆蓋。
9.權(quán)利要求1的方法，其中從所述至少一個(gè)涂覆表面上除去的一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層包含多層復(fù)合涂層中的至少一部分頂涂層。
10.權(quán)利要求1的方法，其中從所述至少一個(gè)涂覆表面上除去的一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層包含多層復(fù)合涂層中的至少一部分底涂層。
11.權(quán)利要求1的方法，其中從所述至少一個(gè)涂覆表面上除去的一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層包含多層復(fù)合涂層中的至少一部分底涂層和至少一部分頂涂層。
12.權(quán)利要求1的方法，其中從所述至少一個(gè)涂覆表面上除去的一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層包含至少一部分底漆層。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂覆基材包括經(jīng)涂覆的汽車部件。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂覆基材包括含有金屬基材、彈性基材、玻璃基材、玻璃纖維基材、木材基材、其復(fù)合物和/或其組合的基材。
15.權(quán)利要求16的方法，其中所述涂覆基材包括黑色金屬基材、有色金屬基材和/或其組合。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂覆基材具有三維外形。
17.權(quán)利要求4的方法，其中所述原料氣的流速是1-100標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/小時(shí)。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂覆表面在所述電離氣流中0.01-1秒的時(shí)間。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述至少一種活性物種處于功率密度為0.1W/cm3-200W/cm3的電離氣流中。
20.權(quán)利要求1的方法，其中所述涂覆表面與所述電離氣流來(lái)源之間的距離是0.1-50mm。
全文摘要
本發(fā)明提供從具有至少一個(gè)涂覆表面的涂覆基材上至少部分除去一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層的方法。該方法包括在常壓下放電的電離氣流中產(chǎn)生至少一種活性物種；和將所述涂覆表面放在該電離氣流中。所述至少一種活性物種與一個(gè)或多個(gè)聚合物涂層反應(yīng)以使得在常壓下該一個(gè)或多個(gè)涂層至少部分地從所述基材的涂覆表面上除去。
文檔編號(hào)B08B7/00GK1968763SQ200580019681
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者J·A·克拉爾, J·J·科莫, D·A·迪爾, C·J·奧爾德姆, R·C·桑沃爾德, T·F·威爾特, P·J·揚(yáng)西 申請(qǐng)人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司