Технология декорирования порошковыми красками

Для всех читателей, кого заинтересовали технологии декорирования порошковыми красками (см. статьи: Модные архитектурные фасады, Ещё больше патины из порошковых красок, Продолжение темы декоративных фактур порошковых полимерных покрытий ниже приведен текст патента, опубликованного в США в 2022 году.

Методы нанесения порошковых красок для получения декорирующих эффектов

Аннотация

Представлены методы и процессы нанесения порошковых красок с имитацией отделки, а также материалы для порошковых покрытий, соответствующие этим методам и процессам. Процессы используют один или несколько частичных слоёв порошкового покрытия в сочетании с методами физического текстурирования для создания различных эффектов искусственной отделки. Методы могут использовать стандартные рецептуры порошковых покрытий в контрастных сочетаниях для создания подходящих искусственных отделок. Методы искусственной отделки с использованием процедур порошкового покрытия могут воспроизводить эффекты, ранее доступные только при использовании мокрых методов, таких как, например, нанесение губкой, промывка цвета, прокатка тряпкой, мраморизация, имитация гранита, штриховка, состаривание, ярь-медянка, имитация древесины, состаренная патина и т. д. Также представлены комплекты материалов, включая материалы для порошковых покрытий и оборудование для физического текстурирования, подходящие для воспроизведения таких искусственных отделок.

Классификация

B05D7/576 Три или более слоёв, последний из которых должен быть прозрачным, каждый слой должен быть отверждён, по крайней мере частично, отдельно.

Формула изобретения

ЗАЯВЛЯЕТСЯ:

Способ нанесения порошковой краски для получения имитационного покрытия, включающий:
- очистку и предварительный нагрев поверхности для отделки;
- нанесение грунтовочной порошковой краски на поверхность таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем грунтовки достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий поверхностный материал;
- нагревание загрунтованной поверхности до температуры, достаточной для расплавления грунтовочной порошковой краски, но не до полной её полимеризации;
- нанесение базового слоя порошковой краски на нагретую загрунтованную поверхность таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем базового цвета достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий поверхностный материал, образуя поверхность с базовым покрытием;
- нагревание поверхности с напылённой базовой порошковой краской до температуры, достаточной для расплавления базового порошкового покрытия, но не до полной полимеризации базового порошкового покрытия;
- охлаждение поверхности с базовым покрытием до температуры ниже температуры плавления;
- нанесение декорирующего слоя порошковой краски на охлаждённую поверхность с базовым покрытием таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем декорирующего покрытия достаточно тонкой толщины, чтобы нижележащий слой базового цвета был виден сквозь него;
- физическая обработка искусственного покрытия таким образом, чтобы декорирующему порошковому материалу была придана текстура имитируемого материала;
- нагрев поверхности с декорирующим покрытием до температуры, достаточной для полимеризации декорирующего порошкового покрытия, но не для его полной полимеризации;
- повторение этапов охлаждения, нанесения, физической обработки и нагрева искусственного покрытия необходимое количество раз для получения желаемого эффекта имитируемого материала;
- нанесение прозрачной порошковой краски на нагретую поверхность с декорирующим покрытием таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем прозрачного покрытия достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий слой искусственного покрытия;
- нагрев поверхности с прозрачным покрытием до температуры, достаточной для полной полимеризации порошковой краски, нанесенной на поверхность.
Способ по п. 1, в котором на этапе предварительного нагрева поверхность нагревают до температуры, достаточной для дегазации поверхности.
Способ по п.1, в котором поверхность очищают методом, выбранным из группы, включающей физическую абляцию поверхности, химическую предварительную обработку поверхности или плазменную предварительную обработку.
Способ по п.1, в котором поверхности с грунтовкой и базовым покрытием подвергают быстрому нагреву до температуры от 190 до 200 °C в течение менее 10 минут.
Способ по п.1, в котором процесс создания декорирующей отделки повторяют по меньшей мере один раз перед нанесением прозрачного порошкового покрытия.
Способ по п.1, в котором процесс создания декорирующей отделки повторяют по меньшей мере три раза перед нанесением прозрачного порошкового покрытия.
Способ по п.1, в котором физическое текстурирование включает методы, выбранные из группы, состоящей из нанесения валиком, нанесения валиком, смешивания, фрагментирования, нанесения щёткой и нанесения пунктиром.
Способ по п.1, в котором по крайней мере один из материалов порошкового покрытия выбран из группы, состоящей из: термореактивных материалов, термопластичных материалов и отверждаемых порошковых покрытий.
Способ по п.1, в котором нанесение осуществляется с помощью электростатического или трибостатического порошкового распылителя.
Способ по п.9, в котором декорирующая порошковая краска наносится путём удерживания порошкового распылителя на расстоянии примерно от 60 до 90 см от поверхности с базовым покрытием во время нанесения.
Способ по п.1, в котором эффект декорирующей отделки выбирают из группы, состоящей из: обработки губкой, мойки, прокатки тряпкой, мраморизации, имитации гранита, штриховки, состаривания, известковой обработки, травления, нанесения зеленовато-серого налёта, чистки щёткой, точечного нанесения и имитации текстуры древесины.
Способ по п.1, в котором прозрачную поверхность нагревают до температуры примерно от 190 до 200 °C (380–400 °F) в течение примерно от 20 до 25 минут.
Комплект для создания декорирующей отделки порошковой краской, описанный в п. 1, включающий по меньшей мере несколько порошковых материалов и по меньшей мере один инструмент для физического текстурирования, подходящий для создания желаемого эффекта искусственной отделки.
Комплект по п.13, в котором материалы порошкового покрытия могут включать один или несколько из следующих компонентов: грунтовки, базовые цвета и по меньшей мере один цвет декорирующей отделки.
Комплект по п.14, в котором комплект содержит по меньшей мере два контрастных цвета декорирующей отделки.

Область изобретения

[0001] Настоящее изобретение относится к способам нанесения порошковых красок; а более конкретно, к способам нанесения порошковых красок для имитации покрытий из природных материалов.

Предпосылки изобретения

[0002] Порошковая краска – это тип покрытия, которое наносится в виде сыпучего сухого порошка. В отличие от обычной жидкой краски, которая наносится с помощью испаряющегося растворителя, порошковая краска обычно наносится электростатическим способом, а затем отверждается под действием тепла или инфракрасного излучения. Порошок может быть термопластичным или термореактивным полимером. Обычно он используется для создания твёрдого покрытия, более прочного, чем обычная краска. Порошковая краска в основном используется для покрытия металлов, таких как бытовая техника, алюминиевые профили, стойки для барабанов, детали автомобилей, мотоциклов и велосипедов. Более передовые технологии позволяют наносить порошковую краску на другие материалы, такие как пластики, композиты, углеродное волокно и МДФ (древесноволокнистая плита средней плотности), различными способами, требующими меньшего нагрева и времени.

Краткое описание изобретения

[0003] Настоящее изобретение относится к способам нанесения порошковых красок; в частности, к способам нанесения порошковых красок для имитации патины на определённых материалах.

[0004] Различные варианты реализации относятся к способам нанесения декорирующего порошкового покрытия, включающим:

очистку и предварительный нагрев поверхности для отделки;
нанесение грунтовочной порошковой краски на поверхность таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем грунтовки достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий поверхностный материал;
нагревание загрунтованной поверхности до температуры, достаточной для расплавления грунтовочной порошковой краски, но не до полной её полимеризации;
нанесение базового слоя порошковой краски на нагретую загрунтованную поверхность таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем базового цвета достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий поверхностный материал, образуя поверхность с базовым покрытием;
нагревание поверхности с напылённой базовой порошковой краской до температуры, достаточной для расплавления базового порошкового покрытия, но не до полной полимеризации базового порошкового покрытия;
охлаждение поверхности с базовым покрытием до температуры ниже температуры плавления;
нанесение декорирующего слоя порошковой краски на охлаждённую поверхность с базовым покрытием таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем декорирующего покрытия достаточно тонкой толщины, чтобы нижележащий слой базового цвета был виден сквозь него;
физическая обработка искусственного покрытия таким образом, чтобы декорирующему порошковому материалу была придана текстура имитируемого материала;
нагрев поверхности с декорирующим покрытием до температуры, достаточной для полимеризации декорирующего порошкового покрытия, но не для его полной полимеризации;
повторение этапов охлаждения, нанесения, физической обработки и нагрева искусственного покрытия необходимое количество раз для получения желаемого эффекта имитируемого материала;
нанесение прозрачной порошковой краски на нагретую поверхность с декорирующим покрытием таким образом, чтобы вся поверхность была покрыта слоем прозрачного покрытия достаточной толщины, чтобы скрыть нижележащий слой искусственного покрытия;
нагрев поверхности с прозрачным покрытием до температуры, достаточной для полной полимеризации порошковой краски, нанесенной на поверхность.

[0005] В различных вариантах реализации на этапе предварительного нагрева поверхность нагревается до температуры, достаточной для дегазации.

[0006] В других вариантах реализации поверхность очищается путем физической абляции.

[0007] В других вариантах реализации процесс создания декорирующей отделки повторяется как минимум один раз, а в других вариантах – от одного до трёх раз, перед нанесением прозрачного порошкового покрытия.

[0008] В других вариантах реализации физическое текстурирование включает методы, выбранные из группы, состоящей из губчатой обработки, промывки, прокатки тряпкой, мраморизации, имитации гранита, штриховки, состаривания, известкового мытья, травления, нанесения зелёной зелени, браширования, точечного нанесения и имитации текстуры древесины.

[0009] Многие варианты реализации относятся к наборам для создания декорирующей отделки порошковой краской, включающим, по меньшей мере, несколько порошковых материалов и как минимум один инструмент для физического текстурирования, подходящий для создания желаемого эффекта искусственной отделки.

[0010] Дополнительные варианты реализации и особенности частично изложены в нижеследующем описании, а частично станут очевидны специалистам в данной области техники после изучения описания или могут быть изучены в ходе практического применения раскрытия. Более глубокое понимание сущности и преимуществ настоящего раскрытия может быть достигнуто посредством обращения к оставшимся частям описания и чертежам, являющимся его частью.

Краткое описание чертежей

[0011] Описание будет более полно понято со ссылкой на следующие рисунки, которые представлены в качестве примеров вариантов осуществления изобретения и не должны рассматриваться как полное изложение объёма изобретения, на которых:

[0012] На рис. 1 представлена технологическая схема способа нанесения порошкового декорирующего покрытия в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0013] На рис. 2 представлена технологическая схема способа нанесения грунтовочного порошкового покрытия в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0014] На рис. 3 представлена технологическая схема способа нанесения базового порошкового покрытия в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0015] На рис. 4 представлена технологическая схема способа нанесения декорирующих порошковых покрытий в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0016] На рис 5 представлена технологическая схема способа нанесения прозрачного порошкового покрытия в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0017] На рис. 6А–6F (в конце статьи) представлены изображения примеров порошковых искусственных покрытий в соответствии с вариантами реализации изобретения.

Подробное описание изобретения

[0018] Описанные способы, системы и устройства не следует толковать как ограничивающие каким-либо образом. Вместо этого настоящее описание направлено на все новые и неочевидные признаки и аспекты различных раскрытых вариантов реализации, как по отдельности, так и в различных комбинациях и подкомбинациях друг с другом. Раскрытые способы, системы и устройства не ограничиваются каким-либо конкретным аспектом, признаком или их комбинацией, а также не требуют наличия одного или нескольких конкретных преимуществ или решения каких-либо проблем.

[0019] Обращаясь к чертежам, представлены способы и процессы нанесения порошковых декорирующих покрытий, а также материалы для порошковых покрытий, связанные с такими способами и процессами. Во многих таких вариантах реализации используется один или несколько частичных слоев порошкового покрытия в сочетании с методами физического текстурирования для создания различных эффектов порошкового декорирующего покрытия. Методы, соответствующие вариантам реализации, могут использовать стандартные рецептуры порошковых красок в контрастных сочетаниях для создания подходящих искусственных покрытий. Различные варианты реализации могут использоваться для воссоздания методов декорирующей отделки с использованием порошковых красок, ранее доступных только жидкими средствами, таких как, например, нанесение губкой, промывка цвета, прокатка тряпкой, мраморизация, имитация гранита, штриховка, состаривание, зеленовато-зеленая краска, имитация текстуры древесины, состаренная патина и т. д. Конкретные варианты реализации методов и процессов, использующих специализированные цветовые палитры, обеспечивают отделку, воспроизводящую металлическую патину, включая медь и латунь, шлифованные металлы, эффекты ржавчины и бетон, среди прочего. Варианты реализации также включают наборы материалов, включая порошковые покрытия и оборудование для физического текстурирования, подходящие для воспроизведения таких искусственных покрытий.

[0020] Рынок декоративных покрытий ищет готовые покрытия, обладающие однородностью без окончательного разрушения или выцветания. Порошковые покрытия, как правило, обладают множеством преимуществ по сравнению с другими типами технологий нанесения покрытий:

Порошковые краски не содержат растворителей и выделяют мало или совсем не выделяют летучих органических соединений (ЛОС) в атмосферу. Таким образом, специалистам по финишной обработке не нужно приобретать дорогостоящее оборудование для контроля загрязнения окружающей среды. Компании могут проще и экономичнее соблюдать требования Агентства по охране окружающей среды США.
Порошковые краски позволяют создавать гораздо более толстоплёночные покрытия, чем традиционные жидкие краски, без подтёков и потёков.
Изделия с порошковым покрытием, как правило, имеют меньше различий во внешнем виде между горизонтально и вертикально окрашенными поверхностями, чем изделия с жидким покрытием.
Время отверждения порошковых покрытий значительно короче, чем у жидких, особенно при использовании порошковых покрытий с ультрафиолетовым, инфракрасным или термическим отверждением.

Несмотря на эти существенные преимущества, для получения одноцветных металлических покрытий в традиционном порошковом покрытии используются стандартные отраслевые системы однослойного или двухслойного нанесения. Попытки разработать более сложные покрытия в прошлом опирались на механическую обработку, такую как сублимация, что требует больших капиталовложений, времени и труда. Соответственно, доступность состаренных, состаренных и патинированных покрытий с использованием порошковой краски ограничена.

[0021] В связи с отсутствием подходящих технологий порошковой окраски, лакокрасочная промышленность обычно полагается на водные растворы, такие как химическое травление и жидкие краски, для воспроизведения различных декоров и фактур покрытий. Хотя с помощью этих методов можно добиться множества желаемых эффектов, у них есть ряд недостатков. В частности, существующие на рынке варианты требуют использования кислот и других едких химических смесей для имитации природных покрытий или зависят от использования декорирующих покрытий с ограниченной износостойкостью. Все эти технологии, будь то покрытия или краски, используют едкие химические вещества или растворители, вредные для окружающей среды и оператора. Кроме того, эти жидкокрасочные методы могут замедлить производство из-за длительного времени высыхания между слоями покрытия. Уборка после таких методов также усложнённая. Может потребоваться дополнительная площадь для дегазации или отверждения. Воздействие этих жидких технологий на здоровье и окружающую среду настолько ощутимо, что некоторые страны ограничивают крупномасштабное производство или даже запрещают использование таких продуктов, что негативно сказывается на производстве и будущем художественных декоративных покрытий, несмотря на продолжающийся рост спроса.

[0022] Варианты осуществления настоящего изобретения устраняют недостатки существующих технологий нанесения декорирующих покрытий путём внедрения новых процессов и методов, позволяющих воспроизводить широкий спектр декорирующих покрытий и патины с использованием традиционного оборудования и материалов для порошковых покрытий. В отличие от современных способов нанесения, которые приводят к неэффективности, неоднородностям поверхности покрытия и его разрушению, эффекты, получаемые с помощью порошковых красок в соответствии с вариантами осуществления, придают архитектурным, автомобильным и бытовым изделиям более контролируемую равномерность и реалистичный естественный вид. Процессы и методы в соответствии с вариантами осуществления могут использоваться для создания красивых, реалистичных покрытий без потери их прочности и долговечности, которые отрасль ожидает от традиционных порошковых красок, например, устойчивости к ультрафиолетовому (УФ) излучению, химическим веществам и царапинам. Используя процессы и методы, соответствующие данным вариантам реализации, производители покрытий могут использовать промышленные порошковые красок в качестве творческого инструмента для создания роскошных декоративных покрытий в процессе производства. Методы, соответствующие данным вариантам реализации, превосходят архитектурные ожидания, имитируя эффекты, достигаемые традиционными методами нанесения жидким способом, но без сложностей в обработке и негативных последствий для окружающей среды и здоровья, характерных для этих традиционных методов.

[0023] Многие примеры реализации относятся к способам и процессам воспроизведения декоративных покрытий с использованием традиционных порошковых красок и оборудования; блок-схемы таких способов и процессов представлены на рис. 1–5. Как показано на рис. 1, обычно способы и процессы включают пять основных этапов: подготовку поверхности, нанесение базового цвета, по крайней мере одну комбинацию процедур нанесения декорирующего покрытия и его физического текстурирования, а также нанесение прозрачного покрытия. Каждый из этих этапов способов и процессов будет более подробно описан ниже, однако следует понимать, что все описанные здесь процессы могут использовать любую традиционную порошковую краску и оборудование.

[0024] Традиционные порошковые краски делятся на три основные категории: термореактивные, термопластичные и порошковые покрытия, отверждаемые в УФ- или инфракрасном (ИК) излучении. В состав термореактивных порошковых красок входит сшивающий агент. При запекании порошковой краски в ней реагируют между собой различные химические группы в ходе полимеризации, что улучшает эксплуатационные свойства. В термопластичных красках не происходит каких-либо дополнительным реакций в процессе нагрева, формирующего готовое покрытие. УФ-отверждаемые порошковые красски представляют собой фотополимеризующиеся материалы, содержащие химический фотоинициатор, который мгновенно реагирует на энергию УФ-излучения, инициируя реакцию, приводящую к сшивке или отверждению. Отличительной особенностью этого процесса от других является отделение стадии плавления от стадии отверждения. УФ-отверждаемый порошок плавится за 60–120 секунд при достижении температуры 110–130 °C. Как только расплавленное покрытие достигает этого температурного диапазона, оно мгновенно отверждается под воздействием УФ-излучения. К некоторым распространённым полимерам в порошковых красках относятся, например, полиэфиры, полиуретаны, полиэфирно-эпоксидные смолы (известные как гибридные), простые эпоксидные смолы (сплавляемые эпоксидные смолы) и акрилы. Следует понимать, что любой из этих материалов может быть использован в процессах и методах, описанных в данных вариантах реализации.

[0025] Наиболее распространённым оборудованием для нанесения порошковых покрытий является распыление порошка с помощью электростатического или коронного пистолета. Эти пистолеты придают отрицательный заряд порошку, который затем распыляется на заземлённый объект механическим способом или сжатым воздухом, а затем ускоряется в направлении обрабатываемой детали мощным электростатическим зарядом. Для электростатического нанесения покрытий доступен широкий выбор распылительных сопел. Тип используемого сопла зависит от формы окрашиваемой детали и особенностей краски. Затем объект нагревается, порошок расплавляется, образуя равномерную плёнку, а затем охлаждается, образуя твёрдое покрытие. Также часто сначала нагревают металл, а затем распыляют порошок на горячую подложку. Предварительный нагрев может способствовать достижению более равномерного покрытия, но может создать и другие проблемы, например, подтёки из-за избытка порошка. Другой тип пистолета называется трибоэлектрическим, в котором порошок заряжается за счёт (трибоэлектрического) трения. В этом случае порошок приобретает положительный заряд, подвергаясь трению о стенки тефлоновой трубки внутри ствола пистолета. Эти заряженные частицы порошка затем прилипают к заземлённой подложке. Для трибоэлектрического пистолета требуется другой состав порошка, в сравнении с красками для большинства распространённых коронных пистолетов. Однако трибопистолеты не подвержены некоторым проблемам, связанным с коронными пистолетами, таким как обратная ионизация и эффект клетки Фарадея. Порошок также можно наносить с помощью специально адаптированных электростатических дисков. Следует понимать, что любой из этих типов оборудования может использоваться с процессами и методами, описанными в настоящем варианте реализации.

Варианты реализации методов подготовки поверхности

[0026] Обращаясь к рисункам, как показано на РИС.1, поверхности, подлежащие отделке в соответствии с методом и процессами, подвергаются процедуре подготовки поверхности. Многие варианты процедур подготовки поверхности обобщены на РИС.2. Как показано, на первом этапе поверхность обрабатываемого материала очищается. Удаление масла, грязи, смазочных материалов, оксидов металлов, сварочной окалины и т. д. может быть важным перед процессом нанесения порошковой краски. Многие варианты реализации включают один или несколько процессов очистки перед нанесением покрытия, включая, например, химические и механические методы.

[0027] Химическая предварительная обработка обычно включает использование фосфатов, хроматов, силанов, титано-циркония и т. д. для нанесения методом погружения или распыления. Эта обработка часто выполняется в несколько этапов и включает обезжиривание, травление, удаление сажи, различные промывки и окончательное фосфатирование, хроматирование и т. д. подложки, а также новые нанотехнологии химического связывания. Во многих высокотехнологичных приложениях деталь подвергается электроосаждению после процесса предварительной обработки и нанесения порошкового покрытия. Это особенно актуально в автомобильной промышленности и других областях, требующих высоких эксплуатационных характеристик.

[0028] Механические методы предварительной обработки, включая абразивоструйную, пескоструйную и дробеструйную обработку. Абразивные материалы для струйной обработки используются для текстурирования и подготовки поверхности, травления, финишной обработки и обезжиривания изделий из дерева, пластика или стекла. Наиболее важными свойствами, которые следует учитывать, являются химический состав и плотность; форма и размер частиц; и ударопрочность. Например, абразивный материал на основе карбида кремния является хрупким, острым и подходит для шлифования металлов и неметаллических материалов с низкой прочностью на разрыв. В оборудовании для дробеструйной обработки с использованием пластиковых абразивов используются пластиковые абразивы, чувствительные к таким подложкам, как алюминий, но по-прежнему подходящие для удаления покрытий и финишной обработки поверхностей. В абразивном материале для пескоструйной обработки используются высокочистые кристаллы с низким содержанием металла. Абразивный материал со стеклянными шариками содержит стеклянные шарики различных размеров. Для очистки и подготовки поверхности перед нанесением покрытия используется литая стальная дробь или стальная дробь. Дробеструйная обработка позволяет перерабатывать абразивный материал и является экологически чистым. Этот метод подготовки высокоэффективен для стальных деталей, таких как двутавровые балки, уголки, трубы и крупные готовые изделия. Другой метод подготовки поверхности перед нанесением покрытия известен как абразивоструйная обработка или пескоструйная и дробеструйная обработка. Абразивный материал для дробеструйной обработки и абразивы для струйной обработки используются для текстурирования и подготовки поверхности, травления, финишной обработки и обезжиривания изделий из дерева, пластика или стекла. Наиболее важными свойствами, которые следует учитывать, являются химический состав и плотность; форма и размер частиц; и ударопрочность.

[0029] Наконец, недавней разработкой в области порошковых покрытий является использование плазменной предварительной обработки термочувствительных пластиков и композитов. Эти материалы, как правило, имеют низкоэнергетические поверхности, гидрофобны и обладают низкой степенью смачиваемости, что отрицательно влияет на адгезию покрытия. Плазменная обработка физически очищает, травит и создаёт химически активные связующие участки для закрепления покрытий. В результате получается гидрофильная, смачиваемая поверхность, которая легко растекается и обеспечивает хорошую адгезию.

[0030] Хотя выше описан ряд отдельных методов подготовки поверхности, следует понимать, что в соответствии с вариантами реализации может быть использован любой подходящий метод подготовки поверхности или их комбинация. При условии, что поверхность достаточно очищена от загрязнений для обеспечения желаемого эффекта декорирующей отделки, выбор метода в соответствии с вариантами реализации зависит от размера и материала детали, подлежащей порошковому окрашиванию, типа удаляемых загрязнений и требований к эксплуатационным характеристикам готового изделия.

[0031] Во многих вариантах реализации, как показано на РИС.2, после очистки поверхность предварительно нагревают, чтобы предотвратить выделение газа во время нанесения порошкового покрытия. Выделение газа происходит, когда захваченные газы выходят через порошковое покрытие во время процесса отверждения. Когда газ проходит через покрытие, он может образовывать микроотверстия, которые могут быть каналами для проникновения влаги или коррозионных материалов под покрытие и вызывать коррозию детали. Микроотверстия также могут быть неприглядными и портить внешний вид поверхности деталей. Соответственно, в различных вариантах реализации очищенную поверхность нагревают до температуры выше максимальной температуры отверждения материалов порошкового покрытия, наносимых на готовую поверхность, так что любой газ, который будет выделяться во время последующих этапов покрытия/отверждения, выделяется до нанесения первого материала покрытия.

[0032] Возвращаясь к блок-схеме на РИС.2, после предварительного нагрева очищенной поверхности во многих вариантах реализации на поверхность материала наносится грунтовка с использованием подходящей порошковой краски. Грунтовка обычно наносится для обеспечения бездефектной поверхности, устойчивой к коррозии и отвечающей требованиям к внешнему виду готовой поверхности. На этом этапе нанесения может быть использована любая подходящая грунтовка, включая любой подходящий цвет и материал, например, эпоксидные или уретановые грунтовки. Во время нанесения грунтовки вся поверхность, подлежащая отделке в соответствии с вариантами реализации, покрывается слоем грунтовочного материала достаточной толщины для обеспечения сплошного покрытия поверхности подложки.

[0033] Как показано на РИС.2, последний этап процесса подготовки поверхности в соответствии со многими вариантами реализации включает нагрев грунтованной поверхности до расплавления порошковой краски и появления блеска. В контексте настоящего описания под расплавлением порошковой краски следует понимать её частичное или неполное отверждение. Многие материалы, такие как, например, термореактивные материалы или термореактивные порошки, содержат смолы и сшивающие агенты в связующей системе, которые при нагревании до определённой «температуры отверждения» полимеризуют покрытие, преобразуя материал порошковой краски из сухого состояния в сплошную твёрдую пленку, создавая покрытие с желаемой молекулярной массой и физическими свойствами. В соответствии с настоящим описанием, расплавление и отверждение происходят, когда порошковая краска разжижается или расплавляется таким образом, что растекается по поверхности, образуя сплошной слой, но при этом материал порошковой краски не полимеризуется до окончания полного отверждения. Как правило, когда покрытие начинает расплавляться или разжижаться, это указывает на то, что материал порошковой краски достиг температуры полимеризации или отверждения. Однако, поскольку полная полимеризация материала порошкового покрытия при этой температуре отверждения происходит в течение длительного времени, её можно прекратить до достижения полного отверждения. Температура, которой должен достичь любой материал для полного отверждения, т.е. для образования окончательной сплошной плёнки, в которой связующее вещество полностью полимеризовано, зависит от материала. Эти температура и условия отверждения, как правило, предоставляются производителем материала. Соответственно, во многих вариантах реализации грунтовочное покрытие подвергается расплавлению и отверждению, т. е. доводится до температуры отверждения, при которой оно растекается и частично затвердевает, а затем охлаждается, не достигая полной полимеризации материала грунтовочного порошкового покрытия. В различных вариантах реализации расплавленное покрытие получают путём нагревания покрытой грунтовкой поверхности до температуры 380-400 °F (190 – 200°C) в течение менее 10 минут.

Варианты реализации процессов нанесения базового слоя

[0034] Возвращаясь к общему процессу нанесения декорирующего порошкового покрытия, как показано на РИС.1, согласно многим вариантам реализации после подготовки поверхности на неё наносится порошковая краска базового цвета. Подробная информация о способах и процессах нанесения базового цвета в соответствии с различными вариантами реализации обобщена на технологической схеме, представленной на РИС.3. Как показано, во многих вариантах базовый слой цвета наносится на поверхность в нагретом состоянии, например, сразу после мгновенного отверждения грунтовки в процессе подготовки поверхности, до того, как поверхность успеет остыть до комнатной температуры. Поддержание поверхности в нагретом состоянии во время нанесения базового слоя цвета позволяет добиться более качественного покрытия и ускорить процесс нанесения.

[0035] Следует понимать, что базовое цветное покрытие может быть нанесено с использованием любого из традиционных методов порошкового нанесения, описанных в отношении нанесения грунтовочного слоя в разделе «Подготовка поверхности» настоящего описания, при условии, что толщина базового цветного материала достаточна для образования полного, сплошного, непрерывного слоя покрытия. Аналогичным образом, любой подходящий базовый цветной порошковый материал, способный создать такое полное, сплошное, непрерывное покрытие, может быть использован в сочетании с процессами и методами согласно вариантам реализации. Примеры цветных порошковых покрытий могут включать, помимо прочего, термореактивные материалы, термопласты и УФ-отверждаемые порошковые краски, в которых могут использоваться любые подходящие полимерные связующие, включая, помимо прочего, полиэфирные, полиуретановые, полиэфирно-эпоксидные (известные как гибридные), простые эпоксидные (сплавленные эпоксидные) и акриловые смолы.

[0036] После нанесения базового цветного покрытия поверхность снова нагревают до температуры, достаточной для мгновенного отверждения базового порошкового покрытия, т.е. доводят до температуры отверждения, чтобы оно стало текучим, а затем охлаждают до полной полимеризации грунтовочного порошкового покрытия. В различных вариантах реализации мгновенное покрытие получают путем нагревания грунтовочного покрытия до температуры 190-200 °C (380-400 °F) в течение менее 10 минут.

[0037] После формирования неотверждённой плёнки базового покрытия ему дают остыть. Следует понимать, что, хотя полное охлаждение окрашиваемой поверхности до комнатной температуры не является обязательным, её следует охладить до температуры, достаточно низкой для предотвращения отверждения порошковых красок, чтобы избежать расплавления и отверждения любых дополнительных материалов, нанесенных на поверхность, до нанесения первого слоя порошкового покрытия с имитацией финишного покрытия.

Варианты реализации процессов нанесения имитационного финишного покрытия

0038] Возвращаясь к общему процессу нанесения имитационного финишного покрытия, как показано на РИС.1, согласно многим вариантам реализации после подготовки поверхности и нанесения базового порошкового покрытия на поверхность на него наносят несколько красок для декорирующей отделки. Подробная информация о способах и процессах нанесения одного или нескольких эффектов декорирующей отделки на поверхность с базовым покрытием в соответствии с различными вариантами реализации представлена на технологической схеме, представленной на РИС.4.

[0039] Как показано, во многих вариантах реализации на охлаждённую поверхность с базовым покрытием наносится тонкий декорирующий слой. Для обеспечения максимально равномерного нанесения покрытия во многих вариантах реализации настройки на устройстве для нанесения порошковой краски включаются на полную мощность перед нанесением декорирующего слоя. Во время нанесения важно нанести «тонкий» или неполный декорирующий слой или напылить порошковую краску. Для целей настоящего описания «тонкий» или «неполный» означает, что материал искусственной отделки нанесен такой толщиной, что нижележащий слой базового покрытия виден сквозь наложенный слой искусственной отделки. В некоторых вариантах реализации такой припыляющий или тонкий слой может быть сформирован путём распыления небольшого облачка порошка вблизи поверхности с помощью распылителя порошка на расстоянии примерно 60-90 см от покрываемой поверхности.

[0040] После нанесения материала и до отверждения слой искусственного покрытия физически текстурируется с использованием подходящей техники для создания желаемого эффекта искусственного покрытия. Методы физического текстурирования могут включать, помимо прочего, следующее:[0040] После нанесения материала и до отверждения слой искусственного покрытия физически текстурируется с использованием подходящей техники для создания желаемого эффекта искусственного покрытия. Методы физического текстурирования могут включать, помимо прочего, следующее:

Оттиск: вдавливание текстурирующего инструмента в сухую/холодную поверхность для удаления ранее нанесенного материала.
Штриховка: движение текстурирующего инструмента из стороны в сторону по поверхности для нанесения на неё штрихов.
Смешивание: создание крапинок на поверхности или маскировка дефектов в слое перед отверждением.
Фрагментирование: эффект, возникающий при локальных скоплениях слишком большом количества порошковой краски на поверхности перед отверждением.
Обработка щёткой: использование кистей с различными волокнами в сочетании с размашистыми движениями для создания определенных эффектов.
Пунктирная гравировка: создание узора из точек на поверхности материала с помощью различных инструментов.

[0041] Хотя выше были описаны конкретные методы, следует понимать, что к материалу декорирующего порошкового покрытия можно применить любой подходящий физический текстурирующий эффект, включая, помимо прочего, губчатую обработку, промывку, прокатку тряпкой, мраморизацию, имитацию гранита, штриховку, состаривание, известковую промывку, травление, посыпку ярь-медянкой, текстурирование под древесину, бромирование, пунктирную обработку и т. д. Независимо от конкретной создаваемой декоративной отделки к неотверждённому декорирующему порошковому покрытию для придания желаемого рисунка применяется соответствующий физический инструмент, известный в данной области техники. (Примерные методы физического текстурирования приведены в Таблице 1 ниже. Следует понимать, что этот список не следует рассматривать как исчерпывающий, но он приведен для демонстрации универсальности метода и его способности воспроизводить широкий спектр искусственных отделок.)

[0042] Независимо от используемой технологии, следует понимать, что несколько слоёв порошкового покрытия с имитацией финишного покрытия с заданной физической текстурой могут быть итеративно объединены поверх слоя порошкового покрытия базового цвета. В частности, как показано на РИС.4, в таких процедурах многослойного нанесения каждый слой декорирующей порошковой краски наносится аналогичным образом. Подобранная декорирующая порошковая краска подается в установку для нанесения, настройки на установке выставляют на полную мощность, после чего наносится тонкий/неполный слой декорирующего порошкового покрытия, который физически текстурируется, слой мгновенно расплавляется и остывает перед нанесением следующего слоя декорирующей порошковой краски. Каждый из этих этапов может быть выполнен в соответствии с описанными выше процедурами.

[0043] Кроме того, может быть использована любая подходящая комбинация материалов порошковой краски. Следует понимать, что в большинстве случаев конкретные цвета декорирующей порошковой краски выбирают на основе конкретного цветового или текстурного эффекта, который требуется воспроизвести. Например, в случае имитации медной зеленовато-серой отделки сначала наносится базовый медный цветной слой, а затем ряд контрастных (например, более темных или светлых) зелёных декорирующих порошковых красок и текстурируется для имитации патины, состаренной под воздействием атмосферных условий меди. При условии, что порошковая краска подходит для нанесения и совместима с другими выбранными материалами, её можно использовать в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения.

Таблица 1: Техника получения искусственной фактуры

Обработка губкой	С помощью соответствующей губки (например, морской губки) лёгкими мазками в случайном порядке нанесите слой порошковой краски для получения декора на поверхности. Для достижения деликатного эффекта используйте для декорирующего слоя порошковую краску из той же цветовой группы, что и базовый цвет. Для более яркого эффекта используйте для декорирующего слоя порошковую краску из другой цветовой группы.
Смывка цвета	Используя тряпку или губку, протирайте или совершайте круговые движения – как будто моете стену.
Прокатка тряпки	Скрутите или скомкайте тряпку и прокатайте её по поверхности. Это позволит неравномерно снять декорирующую порошковую краску и создать желаемый эффект.
Мраморизация	С помощью окрасочной губки или скомканной тряпки создайте узор, имитирующий мрамор, нанося и размазывая слой декорирующей порошковой краски по поверхности. Рисунок должен быть хаотичным. Используя другие цвета (о которых будет рассказано далее), например, белый, серый или чёрный, проведите кистью по поверхности неровными диагональными мазками, создавая Y- или K-образные узоры, стараясь не делать их слишком прямыми или однородными.
Гранит	С помощью губки сделайте пятна на слое порошковой краски по всей поверхности столешницы. Как и в случае с искусственным мрамором, нанесите губкой слой порошковой краски, промокнув и размазав его. Повторите этот процесс с несколькими цветами (как будет описано ниже).
Стрии	Лёгкими, длинными и мягкими вертикальными движениями проведите большой кистью с длинной щетиной по слою порошковой краски сверху вниз. Вытрите кисть тряпкой и повторите процесс по всей стене, каждый раз слегка заходя на предыдущий участок.
Антиквариат	Длинными, равномерными движениями протрите слой декорирующей порошковой краски тканью. Когда покрытие станет слишком влажным, замените ткань чистой. Также можно удалить смесь с помощью свёрнутой полиэтиленовой плёнки, газеты или марли для получения различных текстур и эффектов.
Имитация древесины	Начните шлифовку поверхности наждачной бумагой средней зернистости, чтобы создать шероховатость на базовом слое порошкового покрытия. Затем нанести слой декорирующего покрытия. Используйте чистую сухую ткань, чтобы втереть декорирующий материал в шероховатую поверхность до появления зёрен. Второй тканью протрите поверхность, чтобы удалить излишки декорирующей краски.
Зеленовато-жёлтая	После нанесения базовой порошковой краски желаемого металлического оттенка (например, медного или золотого) нанесите первый и второй слои порошкового покрытия контрастного зелёного цвета (например, тёмного и светлого) и текстурного покрытия с помощью губки, щётки и/или тряпки, как описано выше. Рисунок следует наносить неравномерно, чтобы имитировать естественный эффект.
Текстура древесины	Использование коромысла с текстурой дерева для создания эффекта текстуры древесины на слое порошковой краски.
Обработка щёткой	Используя щётку с натуральной щетиной или из полистирола, распределите слои по поверхности.
Пунктировка	Создание узора, имитирующего различную степень плотности или растушёвки, с помощью мелких точек.

Варианты реализации процессов нанесения прозрачного покрытия

[0044] Возвращаясь к общему процессу нанесения декорирующей порошковой краски, показанному на РИС.1, согласно многим вариантам реализации после подготовки поверхности, нанесения порошковой краски базового цвета и нанесения ряда декорирующих цветов на поверхность с базовым цветом, далее поверх всей поверхности с декорирующим слоем наносится прозрачный слой. Прозрачный слой перекрывает все прочие слои и защищает их от износа и повреждений. Подробная информация о способах и процессах нанесения прозрачного слоя на поверхность с имитацией финишного покрытия согласно различным вариантам реализации представлена на технологической схеме, представленной на РИС.5.

[0045] Во многих вариантах реализации, как показано на РИС. 5, вся поверхность с декорирующим слоем находится в нагретом состоянии, и прозрачный слой наносится на всю поверхность. В отличие от тонких или неполных слоев декорирующего покрытия, прозрачный слой наносится толщиной, достаточной для полного покрытия всей поверхности, так что поверхность с декорирующим слоем полностью покрыта и скрыта под неотверждённым прозрачным слоем. После нанесения слоя прозрачной порошковой краски необходимой толщины поверхность нагревается до достаточной температуры и в течение достаточно длительного времени для полного отверждения прозрачного покрытия и всех нижележащих слоев, расположенных на поверхности. Во многих вариантах реализации это может означать повышение температуры поверхности до 190–200 °C (380–400 °F) и поддержание этой температуры в течение 20–25 минут. Хотя приведено примерное время отверждения, следует понимать, что фактическое время отверждения материала может варьироваться, и условия, обеспечивающие полное отверждение материала, можно узнать у производителя порошковой краски.

Варианты комплектов оборудования для создания декорирующих покрытий из порошковой краски

[0046] Хотя выше обсуждались методы и процессы создания декорирующих покрытий с использованием традиционных материалов и оборудования для нанесения порошковых красок, следует понимать, что могут быть различные варианты, включающие оборудование для распыления порошка, подходящее оборудование для физического текстурирования и комбинации материалов порошкового покрытия для создания грунтовки, базового цвета и контрастных цветов искусственного покрытия для создания желаемого эффекта искусственного покрытия.

Примеры реализации

[0047] Следующие примеры реализации приведены в качестве примеров некоторых поверхностных эффектов, которые могут быть воспроизведены в соответствии с вариантами реализации, и не должны толковаться как ограничивающие объем настоящего изобретения.

Пример 1: Медная патина с эффектом ярь-медянки

[0048] На рис. 6А представлено изображение искусственной отделки с эффектом ярь-медянки, полученной в соответствии с вариантами реализации.

Пример 2: Ржавчина

**Рисунок 6B. Патина с эффектом ржавчины**

[0049] На рис. 6В представлено изображение искусственной отделки с эффектом ржавчины, полученной в соответствии с вариантами реализации.

Пример 3: Гравюра под дерево

**Рисунок 6C.** **Патина с эффектом серой древесной текстуры**

[0050] На рис. 6С представлено изображение искусственной отделки с эффектом серой древесной текстуры, полученной в соответствии с вариантами реализации.

Пример 4: Бетон

[0051] На рис. 6D представлено изображение искусственной отделки под бетон, полученной в соответствии с вариантами реализации.

Пример 5: Гранит

[0052] РИС. На рис. 6E представлено изображение искусственной гранитной отделки, изготовленной в соответствии с вариантами реализации.

Пример 6: Матовая бронза

**Рисунок 6F**. **Патина под матовую бронзу**

[0053] На рис.6F представлено изображение искусственной гранитной отделки, изготовленной в соответствии с вариантами реализации.

Доктрина эквивалентов

[0054] Соответственно, хотя настоящее изобретение было описано в некоторых конкретных аспектах, специалистам в данной области техники будут очевидны многочисленные дополнительные модификации и изменения. Следовательно, следует понимать, что настоящее изобретение может быть реализовано на практике иным образом, чем описано. Таким образом, варианты реализации настоящего изобретения следует рассматривать во всех отношениях как иллюстративные, а не ограничивающие.

Патент на способы нанесения декоративных фактур порошковых красок