專利名稱：塑料靜電涂層用導(dǎo)電劑和帶有靜電涂層的塑料模塑制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電劑，適用于在具有低極性的高結(jié)晶性塑料的靜電涂層中作為底涂。具體地講，本發(fā)明涉及一種確實(shí)能提高靜電涂層效能的導(dǎo)電劑，該導(dǎo)電劑不僅對(duì)待涂塑料有較高的潤(rùn)濕能力，而且不會(huì)降低靜電涂層膜的粘結(jié)性也不會(huì)影響使用該導(dǎo)電劑進(jìn)行靜電涂層的塑料模塑制品。
眾所周知，靜電涂層方法包括在被涂工件和噴涂裝置之間施加高壓直流電壓(DC)以在它們之間形成靜電電力線，以噴霧的形式將荷電涂料按靜電電力線的方向粘附在被涂工件的表面。靜電涂層方法的涂料損耗遠(yuǎn)低于普通噴涂方法。該方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以在整個(gè)工件的四周包括陰影部分都能形成均勻的涂層膜。因此，靜電涂層方法被廣泛采用。當(dāng)靜電涂層方法被用來(lái)涂裝非導(dǎo)電性物質(zhì)例如非導(dǎo)電的塑料時(shí)，為了使工件有導(dǎo)電性，需對(duì)它施涂一種導(dǎo)電劑作為底涂。也就是說(shuō)，在非導(dǎo)電工件的表面施涂導(dǎo)電劑以形成一層導(dǎo)電膜，然后使這層導(dǎo)電膜帶電從而進(jìn)行靜電涂層操作。
適用于上述目的的導(dǎo)電劑包括，例如各種兩性的導(dǎo)電有機(jī)物如季銨鹽類，以及各種陽(yáng)離子、陰離子和非離子導(dǎo)電有機(jī)物。在靜電涂層之前，將這些導(dǎo)電劑用合適的溶劑進(jìn)行適當(dāng)?shù)南♂專阉萌芤菏┩坑诠ぜ谋砻嬉孕纬蓸O薄的底涂層?？墒?，已知的導(dǎo)電劑主要是為提高靜電涂層效能之目的而制備的，而且導(dǎo)電劑對(duì)靜電涂層膜與工件的粘結(jié)性的影響至今幾乎沒有進(jìn)行過(guò)研究。在對(duì)具有很低極性和粘結(jié)性差的高結(jié)晶性塑料(下文中在某些場(chǎng)合稱之為難涂裝的塑料)例如聚縮醛樹脂和聚酯樹脂，進(jìn)行靜電涂層方法的研究過(guò)程中，本發(fā)明者遇到了下列問(wèn)題。當(dāng)對(duì)難涂裝的塑料進(jìn)行靜電涂層時(shí)，盡管事先形成一層導(dǎo)電膜作為底涂層也是必不可少的，但常規(guī)的導(dǎo)電劑對(duì)這類塑料的粘結(jié)性相當(dāng)差。即使通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)涂料材料改進(jìn)了靜電涂層對(duì)塑料的親合性，導(dǎo)電膜層仍容易從塑料上被剝落掉。因此，由這種導(dǎo)電劑不能得到滿意的粘結(jié)性。
本發(fā)明者為解決上述問(wèn)題，已進(jìn)行了不少研究。本發(fā)明的一個(gè)目的是要研制一種能夠有效地展示其基本功能的導(dǎo)電劑，該導(dǎo)電劑對(duì)難涂裝的塑料具有優(yōu)異的潤(rùn)濕性并還能形成一層底涂層，使靜電涂層膜牢固地粘附在工件的表面上。本發(fā)明的另一目的是提供涂有靜電涂層的模塑制品，其中通過(guò)采用這種導(dǎo)電劑將靜電涂層牢固地粘附上。
本發(fā)明提供了一種用于靜電涂層的導(dǎo)電劑，以及采用該導(dǎo)電劑通過(guò)靜電涂層制備的涂有靜電涂層的塑料模塑制品，該導(dǎo)電劑的主要組分包括(A)一種聚氨酯樹脂，(B)一種導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和/或一種導(dǎo)電有機(jī)物。
本發(fā)明提供了一種用于對(duì)塑料制品進(jìn)行靜電涂層的導(dǎo)電組合物，包括(A)一種聚氨酯樹脂，(B)一種導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和/或一種導(dǎo)電有機(jī)物。
組分(B)在組合物中的含量最好要足以使表面電阻值不大于1013Ω·cm。
本發(fā)明提供了一種靜電涂層塑料制品的方法，包括首先用上述的組合物涂裝塑料制品，然后再在其上進(jìn)行靜電涂層。本發(fā)明還提供了采用上述方法所得的塑料制品。
對(duì)用于靜電涂層的導(dǎo)電劑性能的起碼要求如下(1)它能形成一層高導(dǎo)電性膜，以便在靜電涂層階段提高靜電粘結(jié)效能。
(2)它對(duì)工件的潤(rùn)濕性優(yōu)良，由該導(dǎo)電劑形成的底涂層對(duì)工件和靜電涂層膜都有優(yōu)異的粘結(jié)性，并且涂層膜不會(huì)被剝落。
(3)該導(dǎo)電劑既不會(huì)使工件或由靜電涂層方法形成的涂層膜的組分改性，又不會(huì)使其變壞。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)要求(1)和(3)大多數(shù)都已給予足夠的考慮，并已明顯滿足了這些要求。可是，對(duì)要求(2)還沒有進(jìn)行過(guò)仔細(xì)的研究，因?yàn)榇蟛糠止ぜ菢O性物質(zhì)，并且它們對(duì)導(dǎo)電劑的粘結(jié)性實(shí)際上不成問(wèn)題。在對(duì)上述難涂裝的塑料例如聚縮醛樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、芳香族聚酯等進(jìn)行靜電涂層方法的研究以后，本發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對(duì)用作為底涂的導(dǎo)電劑的上述性能要求(2)是十分重要的，并且當(dāng)這種性質(zhì)不夠滿意時(shí)，由靜電涂層形成的膜層很容易被剝落，從而使帶有涂層的制品會(huì)變得毫無(wú)價(jià)值。為了闡明粘結(jié)性降低的機(jī)理以及為了研究一種能克服此缺陷的方法，本發(fā)明者經(jīng)過(guò)充分的研究之后，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)(1)粘結(jié)性降低的原因，是導(dǎo)電劑中的一種主要組分導(dǎo)電有機(jī)物具有表面活化作用，因而當(dāng)這種物質(zhì)存在于工件表面上時(shí)，粘結(jié)性受到嚴(yán)重影響。
(2)當(dāng)在包含導(dǎo)電有機(jī)物的導(dǎo)電劑中加進(jìn)合適量的聚氨酯樹脂時(shí)，聚氨酯樹脂的粘結(jié)性和成膜性實(shí)質(zhì)上有效地展示出來(lái)了，此外，將導(dǎo)電有機(jī)物包埋在聚氨酯樹脂中，從而控制了由于在成膜階段有物的表面活化作用而引起的粘結(jié)性降低。
(3)聚氨酯樹脂對(duì)由靜電涂層法而形成的涂層膜有相當(dāng)高的粘結(jié)性，因此，通過(guò)含有聚氨酯樹脂的導(dǎo)電涂層，采用靜電涂層法而形成的涂層，可牢固地粘結(jié)在難涂裝的塑料上。
(4)能夠賦予導(dǎo)電性的材料，除了通常使用的可溶于一種溶劑的導(dǎo)電有機(jī)物之外，還包括無(wú)機(jī)導(dǎo)電細(xì)粉，并且特別是它們兩者一起使用時(shí)，可進(jìn)一步改善導(dǎo)電涂層的物性，進(jìn)而改善靜電涂層的粘結(jié)性。在這些發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的研究之后，本發(fā)明者完成了本發(fā)明。
這里，將對(duì)本發(fā)明導(dǎo)電劑的組分進(jìn)行說(shuō)明。
如上所述，聚氨酯樹脂作為導(dǎo)電成膜組分。這種樹脂對(duì)難涂裝的塑料和靜電涂層都能粘結(jié)。將導(dǎo)電性有機(jī)物包埋在聚氨酯樹脂中，因此有機(jī)物降低粘結(jié)性的作用得以控制。當(dāng)使用導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉時(shí)，聚氨酯樹脂也作為媒介物使無(wú)機(jī)細(xì)粉均勻分布在涂層之中。鑒于所有這些作用，有效的聚氨酯樹脂的平均分子量應(yīng)為約2000至10000，更好為約4000～7000。
當(dāng)然，在靜電涂層方法中，導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和導(dǎo)電性有機(jī)物是用于使底涂層導(dǎo)電的組分(表面電阻低于約1013Ω·cm)。導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉包括，例如，導(dǎo)電性金屬粉(包括金屬短纖維)、涂有金屬的填料(如鍍鎳的云母和鍍鎳的玻璃微珠)和導(dǎo)電性填料(如導(dǎo)電二氧化鈦、導(dǎo)電鋅白、導(dǎo)電三氧化銻和石墨)。用作導(dǎo)電膜組分的導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉最好具有很小的顆粒尺寸和大的比表面積。通常使用顆粒直徑小于約20μm的細(xì)顆粒。導(dǎo)電性有機(jī)物包括那些已公知的，例如可溶于溶劑的陽(yáng)離子、兩性的、非離子和陰離子導(dǎo)電有機(jī)物。它們沒有特別的限制。最常用的導(dǎo)電性有機(jī)物是季銨鹽、烷基三甲銨內(nèi)酯、烷基胺、烷基硫酸鹽等。
雖然導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和導(dǎo)電性有機(jī)物都可單獨(dú)使用，但由于下述理由最好按合適的量混合一起使用。當(dāng)單獨(dú)使用導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉時(shí)，增加導(dǎo)電性有困難，因此必需相當(dāng)大量的無(wú)機(jī)細(xì)粉才能達(dá)到滿意的導(dǎo)電性。結(jié)果涂層膜的透明度大為降低。相反，當(dāng)使用導(dǎo)電性有機(jī)物時(shí)，能獲得透明的高導(dǎo)電性涂層，不過(guò)涂層本質(zhì)上是脆弱的，并且當(dāng)對(duì)它沿剝離方向施加一個(gè)外力時(shí)，往往會(huì)在導(dǎo)電涂層中引起內(nèi)聚破壞。當(dāng)兩種導(dǎo)電組分混合一起使用時(shí)，導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉對(duì)涂層的增強(qiáng)作用以及導(dǎo)電性有機(jī)物的高導(dǎo)電性都可有效地顯示出來(lái)。由于這些作用與聚氨酯樹脂的優(yōu)良的粘結(jié)性和成膜性結(jié)合起來(lái)，如此而得的導(dǎo)電涂層就具有十分優(yōu)異的導(dǎo)電性、粘結(jié)性和物理性能。
導(dǎo)電性物質(zhì)與聚氨酯樹脂的配合比無(wú)專門限定，因?yàn)楦鶕?jù)導(dǎo)電性物質(zhì)的種類、聚氨酯樹脂的分子量以及對(duì)導(dǎo)電涂層所要求的物理性能和導(dǎo)電性，配合比將有所變化。但是，它們通常的用量如下(A)當(dāng)單獨(dú)使用無(wú)機(jī)細(xì)粉時(shí)，90～50份(重量)聚氨酯樹脂和10～50份(重量)的無(wú)機(jī)細(xì)粉。
(B)當(dāng)單獨(dú)使用導(dǎo)電有機(jī)物時(shí)，50～97.5份(重量)的聚氨酯樹脂和50～2.5份(重量)導(dǎo)電有機(jī)物。
(C)當(dāng)這兩類導(dǎo)電物質(zhì)混合一起使用時(shí)，50～30份(重量)聚氨酯樹脂、10～50份(重量)導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和4～50份(重量)導(dǎo)電性有機(jī)物。
形成導(dǎo)電涂層的組分通常用酮類溶劑(例如甲乙酮)或醇類溶劑(例如異丙醇)配成濃度約為60～95%，更經(jīng)常約為70～90%的溶液狀態(tài)加以使用。
本發(fā)明的導(dǎo)電劑，除了上述組分之外，需要時(shí)還可含有諸如潤(rùn)滑劑分散劑、沉淀抑制劑、流平劑和著色劑等添加劑。
本發(fā)明的導(dǎo)電劑被用來(lái)使非導(dǎo)電的塑料材料表面變成導(dǎo)電性表面，因此可以進(jìn)行其導(dǎo)電涂層。導(dǎo)電涂層的厚度只要約0.1～1μm薄就夠了。最通用的涂層方法是空氣噴涂，盡管也可采用浸涂、刷涂或輥涂等方法。當(dāng)導(dǎo)電劑涂層由此而在塑料模塑制品表面上形成后，再用普通的靜電涂層方法在導(dǎo)電劑涂層上形成一層牢固的涂層膜，從而制得具有十分漂亮的外觀和表面光潔度的產(chǎn)品。
具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的導(dǎo)電劑，其導(dǎo)電性足以滿足靜電涂層之需，對(duì)難涂裝的塑料例如聚縮醛或聚酯樹脂也具有很高的粘結(jié)性。按照本發(fā)明，諸如帶靜電涂層的塑料制品上涂層膜的剝落以及因剝落而產(chǎn)生的其它缺陷等問(wèn)題就可得到解決。在對(duì)不易涂裝的塑料材料進(jìn)行涂裝時(shí)，就可以發(fā)揮出靜電涂層的優(yōu)點(diǎn)。因此可提供優(yōu)良電沉積的產(chǎn)品。
實(shí)施例制備具有表1-(1)和1-(2)中所示組成的導(dǎo)電劑。采用空氣噴涂，將每一種導(dǎo)電劑施涂在聚縮醛樹脂板、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂板和聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹脂板上，使得干燥之后其涂膜厚度分別為1.0±0.3μm、5±0.5μm、10±2μm或15±5μm，根據(jù)導(dǎo)電劑的不同種類和隨后的空氣干燥，其涂膜厚度有所不同。
表1中所示的形成導(dǎo)電涂層的組分如下聚氨酯樹脂“Barnok16-416”(大日本油墨化學(xué)公司的產(chǎn)品)，季銨鹽“ConagentH-10”(豐商社銷售產(chǎn)品)“BYKES-80”(BYK化學(xué)公司的產(chǎn)品)“ElectrostripperA”(花王公司產(chǎn)品)陽(yáng)離子導(dǎo)電性有機(jī)物“ElectrostripperQN”(花王公司產(chǎn)品)非離子導(dǎo)電性有機(jī)物“ElectrostripperEA”(花王公司產(chǎn)品)陰離子導(dǎo)電性有機(jī)物“ElectrostripperPC”(花王公司產(chǎn)品)鍍鎳云母“EC-325”(可樂(lè)麗公司產(chǎn)品)導(dǎo)電三氧化銻“W-10”(三菱金屬公司產(chǎn)品)、導(dǎo)電二氧化鈦“500-W”(石原產(chǎn)業(yè)公司)導(dǎo)電鋅白“23-K”(白水化學(xué)公司產(chǎn)品)石墨POG-10(住友化學(xué)公司產(chǎn)品)在塑料板上由此而形成導(dǎo)電涂層，然后再在下述條件下進(jìn)行靜電涂層。在各種場(chǎng)合采用靜電涂層方法都能形成均勻的靜電涂層。該靜電涂層膜對(duì)塑料板的粘結(jié)性十分優(yōu)異，并且在用膠粘帶進(jìn)行劃格粘結(jié)性試驗(yàn)時(shí)，根本沒有發(fā)現(xiàn)剝落。
與此相反，當(dāng)使用不含聚氨酯樹脂的導(dǎo)電劑時(shí)，盡管本質(zhì)上也很容易進(jìn)行靜電涂層，但靜電涂層膜很容易從導(dǎo)電涂層膜表面上剝落下來(lái)。
靜電涂層劑(1)底涂PrimerDP-A(未決專利)，用于Duracon(商品名)(2)面涂層Amilac371-531白色(關(guān)西涂料公司產(chǎn)品)靜電涂層條件R-E-A噴槍(RansburgGema公司產(chǎn)品)劃格粘結(jié)性試驗(yàn)1毫米劃線間隔，用玻璃紙膠粘帶進(jìn)行剝離(100個(gè)大小為1×1毫米的格)。
權(quán)利要求
1.一種在塑料制品上進(jìn)行靜電涂層用的導(dǎo)電組合物，包含(A)一種聚氨酯樹脂和(B)一種導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和/或?qū)щ娦杂袡C(jī)物。
2.按權(quán)利要求1所述的組合物，其中組分(B)的含量要足以使其表面電阻值不大于1013Ω·cm。
3.一種對(duì)塑料制品進(jìn)行靜電涂層的方法，包括首先用權(quán)利要求1所定義的導(dǎo)電組合物涂裝制品，然后再在其上面進(jìn)行靜電涂層。
4.一種按權(quán)利要求3所述的方法制得的塑料制品。
全文摘要
利用一種由聚氨酯樹脂和導(dǎo)電填料(例如導(dǎo)電無(wú)機(jī)細(xì)粉和導(dǎo)電性有機(jī)物)組成的導(dǎo)電劑，在塑料制品上有效地進(jìn)行靜電涂層。
文檔編號(hào)B05D1/04GK1032447SQ88106888
公開日1989年4月19日 申請(qǐng)日期1988年9月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年9月25日
發(fā)明者高橋克彥, 鈴木好治 申請(qǐng)人:聚塑料株式會(huì)社