利用高转移效率施涂器施加涂料组合物的系统和相应的方法技术方案

本文提供了使用高转移效率施涂器(12)将涂料组合物施加至基底(10)的系统(50)。所述系统(50)包括限定喷嘴孔口的高转移效率施涂器(12)。所述涂料组合物包含载体和粘合剂。所述涂料组合物具有约0.002Pa*s至约0.2Pa*s的粘度、约838kg/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用高转移效率施涂器施加涂料组合物的系统和相应的方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年11月30日提交的美国临时申请第62/593,022号、2017年11月30日提交的美国临时申请第62/593,026号和2018年10月30日提交的美国临时申请第62/752,340号的权益，其在此全部通过引用整体并入。

一般地涉及用于施加至基底的涂料组合物，并且更特别地，涉及用于利用高转移效率施涂器施加至基底的涂料组合物。
技术介绍
喷墨印刷是其中响应于电信号使墨的微滴沉积在基底(通常是纸或纺织织物)上的非击打式印刷方法。该施加方法的优点在于允许可以根据个体需求定制的基底的数字印刷。可以通过各种喷墨施加方法(包括连续印刷和按需滴墨印刷(drop-on-demandprinting))将液滴喷射到基底上。在按需滴墨印刷中，喷射墨滴的能量可以来自热敏电阻器、压电晶体、声音或电磁阀。在汽车工业中，车身通常覆盖有一系列的罩面漆，包括电涂层、底漆、提供颜色的有色底色漆(basecoat)和透明顶涂层以提供额外保护和有光泽的表面。当前，大多数汽车车身以单一颜色涂有底色漆，该底色漆以单次喷涂操作施加。用产生具有宽微滴尺寸分布的宽油漆(paint)微滴喷射流的气动喷涂或旋转设备来施加涂层。这具有通过自动化过程在相对短的时间内产生均匀的高品质涂层的优点。然而，该过程具有许多缺点。如果车身待涂有多种颜色，例如将第二种颜色用于图案(例如条纹)或者将车身的整个部分(例如车顶)涂上不同的颜色，则这需要掩蔽第一涂层，然后使车身再次经过喷漆过程以添加第二种颜色。在该第二次喷漆操作之后，必须去除掩蔽。这既费时又费力，显著增加了操作成本。当前喷涂技术的第二个缺点是以具有宽范围的微滴尺寸的宽微滴喷射流喷涂油漆微滴。因此，许多微滴没有落在车辆上，这是因为它们被喷涂在边缘附近并因此喷逸(overspray)基底，或者是因为较小的微滴具有太低的动量而无法到达车身。这种过量的喷逸必须从喷涂操作中去除并且进行安全的处理，导致巨大的浪费和额外的成本。因此，期望提供适合于使用高转移效率施涂器施加至基底的涂料组合物。此外，结合该
技术介绍
，其他期望的特征和特性将从随后的详细描述和所附权利要求中变得明显。
技术实现思路
本文提供了使用高转移效率施涂器来将涂料组合物施加至基底的系统。所述系统包括限定喷嘴孔口的高转移效率施涂器。所述系统还包括与所述高转移效率施涂器流体连通且配置成容纳所述涂料组合物的储存器。所述涂料组合物包含载体和粘合剂。所述涂料组合物具有约0.002Pa*s至约0.2Pa*s的粘度、约838kg/m3至约1557kg/m3的密度、约0.015N/m至约0.05N/m的表面张力、以及约0.0005秒至约0.02秒的松弛时间。所述高转移效率施涂器被配置成接收来自储存器的涂料组合物并且被配置成通过喷嘴孔口将涂料组合物排出至基底以形成涂层。从高转移效率施涂器中排出的涂料组合物的微滴的至少80％接触基底。附图说明所公开的主题的其他优点将容易地理解，因为当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述，所公开的主题变得更好地理解，其中：图1是示出使用高转移效率施涂器将涂料组合物施加至基底的系统的一个非限制性实施方案的透视图；图2是示出涂料组合物的奥内佐格数(Oh)与德博拉数(De)之间的一般关系的一个非限制性实施方案的图；图3是示出涂料组合物的雷诺数(Re)与奥内佐格数(Oh)之间的一般关系的一个非限制性实施方案的图；图4A和4B是示出涂料组合物的雷诺数(Re)与奥内佐格数(Oh)之间的一般关系的一个非限制性实施方案的图；图5A和5B是示出涂料组合物的雷诺数(Re)与奥内佐格数(Oh)之间的一般关系的一个非限制性实施方案的图；图6是示出相对于喷嘴直径的冲击速度与卫星微滴形成之间的一般关系的一个非限制性实施方案的图；图7A和7B是示出涂料组合物的伸展松弛和剪切粘度的另一种一般作用的一个非限制性实施方案的图像；图8A和8B是示出涂料组合物的伸展松弛和剪切粘度的另一种一般作用的一个非限制性实施方案的图像；图9A和9B是示出涂料组合物的伸展松弛和剪切粘度的另一种一般作用的一个非限制性实施方案的图像；图10A、10B、10C和10D是示出高转移效率施涂器的一个非限制性实施方案的截面透视图；图11是示出包括复数个喷嘴的高转移效率施涂器的非限制性实施方案的透视图；图12是示出包括复数个喷嘴的高转移效率施涂器的另一个非限制性实施方案的透视图；图13是示出包括四个高转移效率施涂器的高转移效率施涂器组合件的一个非限制性实施方案的透视图；图14是示出包括由涂料组合物形成的涂层的多层涂层的一个非限制性实施方案的截面透视图；图15是示出包括第一目标区域80和第二目标区域82的基底的一个非限制性实施方案的透视图；图16是示出包括具有迷彩图案(camouflagepattern)的涂层的基底的一个非限制性实施方案的透视图；图17是示出包括具有双色调图案的涂层的基底的一个非限制性实施方案的透视图；图18是示出包括具有条纹图案的涂层的基底的一个非限制性实施方案的透视图；图19是示出包括具有不规则图案的涂层的基底的一个非限制性实施方案的透视图；以及图20是各种涂料组合物的特性的图示。具体实施方式以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制如本文所述的涂料组合物。此外，不旨在受到在先
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或以下详细描述中提出的任何理论的束缚。使用类似于喷墨印刷头的印刷头施加涂料可以提供如下方案：向车辆施加两种颜色以及通过产生可以定向至基底上的特定点(在这种情况下，车身的特定位置)的均匀大小的液滴而使喷逸最小化，因此使喷逸的微滴最小化或完全消除喷逸的微滴。此外，数字印刷可以用于在车身上印刷图案或两种色调，要么作为第二种颜色数字印刷在预先喷涂的不同颜色的底色漆的顶部上，要么直接印刷在涂底漆或涂清漆的汽车基底上。然而，常规的喷墨的墨通常被配制成印刷在多孔基底例如纸和纺织品上，在此墨被迅速吸收到基底中，因此在印刷之后不久促进基底的干燥和处理。此外，虽然印刷制品对于这些应用(例如印刷的文本和图片或图案化的织物)具有足够的耐久性，但是就物理耐久性(例如耐磨性和耐剥落性)和长期耐久性(耐候性和耐光性)二者而言，汽车涂层的耐久性要求高得多。此外，本领域已知的喷墨的墨被配制成具有低的且通常与剪切速率无关的粘度或牛顿粘度，通常低于20cps。这是因为在印刷头的每个喷嘴中可用于喷射液滴并且还避免在印刷头的通道中使墨变稠(可能导致堵塞)的有限量的能量。在一些实施方案中，相比之下，汽车涂料通常具有显著的非牛顿剪切行为，其中在低剪切下具有极高的粘度以帮助避免颜料沉降并且确保紧接在施加之后快速且均匀地形成涂层，但是在高剪切速率下具有相对低的粘度以促进喷涂和将喷雾雾化成微滴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用高转移效率施涂器来将涂料组合物施加至基底的系统，所述系统包括：/n包括喷嘴的高转移效率施涂器，所述喷嘴限定具有约0.00002m至约0.0004m的量的喷嘴直径的喷嘴孔口；和/n储存器，所述储存器与所述高转移效率施涂器流体连通并且配置成容纳所述涂料组合物；/n其中所述涂料组合物包含载体和粘合剂；/n其中所述涂料组合物具有约0.002Pa*s至约0.2Pa*s的粘度、约838kg/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171130 US 62/593,022;20171130 US 62/593,026;20181.一种使用高转移效率施涂器来将涂料组合物施加至基底的系统，所述系统包括：
包括喷嘴的高转移效率施涂器，所述喷嘴限定具有约0.00002m至约0.0004m的量的喷嘴直径的喷嘴孔口；和
储存器，所述储存器与所述高转移效率施涂器流体连通并且配置成容纳所述涂料组合物；
其中所述涂料组合物包含载体和粘合剂；
其中所述涂料组合物具有约0.002Pa*s至约0.2Pa*s的粘度、约838kg/m3至约1557kg/m3的密度、约0.015N/m至约0.05N/m的表面张力、以及约0.0005秒至约0.02秒的松弛时间；
其中所述高转移效率施涂器被配置成接收来自所述储存器的所述涂料组合物，并且被配置成通过所述喷嘴孔口将所述涂料组合物排出至所述基底以形成涂层；以及
其中从所述高转移效率施涂器中排出的所述涂料组合物的微滴的至少80％接触所述基底。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述基底被设置在包括喷逸捕获装置的环境中，其中空气流移动通过所述环境并到达所述喷逸捕获装置，并且其中基于所述涂料组合物的总重量，从所述高转移效率施涂器中排出的所述涂料组合物的不大于20重量％接触所述喷逸捕获装置。


3.根据权利要求2所述的系统，其中所述喷逸捕获装置包括过滤器、洗涤器、或其组合。


4.根据权利要求1所述的系统，其中从所述高转移效率施涂器排出至所述基底的所述涂料组合物的所述微滴的至少80％在从所述高转移效率施涂器的所述喷嘴孔口排出之后保持为单个微滴。


5.根据权利要求1所述的系统，其中从所述高转移效率施涂器中排出的所述涂料组合物的所述微滴的至少80％为单分散的，使得所述微滴的粒径分布小于20％。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂料组合物具有约0.005Pa*s至约0.05Pa*s的量的粘度，其中所述涂料组合物的密度为约958kg/m3至约1319kg/m3，其中所述涂料组合物的表面张力为约0.02N/m至约0.032N/m，以及其中所述涂料组合物的松弛时间为约0.0005秒至约0.002秒。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述高转移效率施涂器被配置成通过所述喷嘴孔口以约0.2m/秒至约20m/秒的冲击速度排出所述涂料组合物。


8.根据权利要求8所述的系统，其中所述高转移效率施涂器被配置成通过所述喷嘴孔口以约0.4m/秒至约10m/秒的冲击速度排出所述涂料组合物。


9.根据权利要求1所述的系统，其中所述喷嘴孔口具有0.00004m至0.00025m的量的喷嘴直径。


10.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂料组合物作为具有至少10微米的粒径的微滴从所述高转移效率施涂器中排出。


11.根据权利要求1所述的系统，从所述高转移效率施涂器排出至所述基底的所述涂料组合物的所述微滴的至少80％在与所述基底接触之后保持为...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·R·穆尔，迈克尔·R·克尔纳，克里斯蒂安·杰克逊，布雷德利·A·雅各布斯，王士哇，
申请(专利权)人：艾仕得涂料系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH