ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ТЕКСТУРИРОВАННЫХ 3D-ПЕЧАТНЫХ ПОДЛОЖЕК
COATINGS FOR TEXTURED 3D PRINTED SUBSTRATES

Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно Разделу 35 U.S.C. § 119(e) по предварительной заявке США № 62/655145, поданной 9 апреля 2018 года, которая включена в настоящий документ путем ссылки в полном объеме.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к покрытиям для использования с поверхностями, изготовленными с использованием аддитивного производства. Покрытия можно использовать для визуального скрытия элементов поверхности и для акцентирования элементов поверхности.
Уровень техники
В системе аддитивного трехмерного производства, физический объект может быть реализован из цифровой модели путем осаждения последовательных слоев строительного материала, которые накапливают для получения желаемой формы. Определенные аддитивные технологии воспроизводят каждый слой как единый непрерывный проход экструдированного материала, обычно выполняя слой объекта в плоскости x-y и затем переходя к следующему положению z (или высоте) для каждой последующей плоскости поперечного сечения, при этом все происходит под управлением компьютера.
Технологии, такие как частичное пошаговое или микрошаговое управление, были разработаны для увеличения пространственного разрешения для шаговых двигателей, обычно используемых для управления позиционированием по осям x-y в таких аддитивных технологиях. Однако, остается потребность в аддитивных производственных технологиях, которые позволяют независимо наносить поверхностную текстуру и другие поверхностные элементы, в частности мелкие или субпиксельные элементы на модель во время ее изготовления.
В результате производственного процесса между последовательными слоями построения будут видны линии печати или построения. Для удаления линий печати можно использовать различные способы, в том числе способы абразивной обработки поверхности и осаждение внешней пленки или покрытия, которое полностью покрывает линии печати.
Способы аддитивного трехмерного производства разработаны для придания поверхности печатного изделия текстуры. В таких изделиях может быть желательно визуально скрыть линии печати при сохранении преднамеренно созданной текстуры поверхности. Для других печатных изделий может быть желательно акцентировать преднамеренно созданные элементы поверхности, чтобы подчеркнуть определенные визуальные эффекты.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению покрытые изделия включают: (a) изделие, имеющее поверхность, которая содержит множество низкопрофильных элементов; при этом указанное множество низкопрофильных элементов имеет шероховатость поверхности от 10 мкм до 200 мкм; и (b) систему покрытия, покрывающую указанную поверхность, при этом система покрытия содержит один или более слоев покрытия; и при этом покрытая поверхность имеет шероховатость поверхности меньше, чем 10 мкм.
Согласно настоящему изобретению способы визуального скрытия множества низкопрофильных элементов на поверхности изделия включают нанесение системы покрытия на поверхность для обеспечения покрытой поверхности, при этом система покрытия содержит один или более слоев покрытия; и при этом покрытая поверхность имеет шероховатость поверхности меньше чем 10 мкм.
Согласно настоящему изобретению способы акцентирования множества преднамеренно созданных топографических элементов на поверхности изделия, причем указанная поверхность содержит множество низкопрофильных элементов, включают нанесение системы покрытия на поверхность для обеспечения покрытой поверхности, при этом указанные низкопрофильные элементы на покрытой поверхности визуально не видны.
Краткое описание чертежей
Представленные в данном документе чертежи приведены только с целью иллюстрации. Чертежи не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
На Фиг. 1 показана печатная поверхность, обладающая поверхностью с текстурой кожи, имеющая поверхностное покрытие.
На Фиг. 2 показана печатная поверхность, обладающая поверхностью с текстурой кожи, имеющая поверхностное покрытие.
На Фиг. 3 показана печатная поверхность, обладающая поверхностью с текстурой кожи, имеющая поверхностное покрытие.
На Фиг. 4 показана печатная поверхность, обладающая поверхностью с текстурой кожи, имеющая поверхностное покрытие.
На Фиг. 5 показана печатная испытательная пластина с отделкой под древесину. Испытательная пластина была покрыта слоем, содержащим красный пигмент Andaro со специальными эффектами. Правая половина испытательной пластины включает слой верхнего прозрачного покрытия, а левая половина включает слой верхнего матового отделочного покрытия.
На Фиг. 6 показана печатная испытательная пластина, имеющая различные текстурированные поверхности. Верхняя половина пластины включала многослойное покрытие, состоящее из 2К (двухкомпонентной) уретановой грунтовки, герметика (ECS25), основного покрытия (EHPT407) и верхнего отделочного матового покрытия D8115. Нижняя половина испытательной пластины была покрыта системой многослойного покрытия, которая включала 2К уретановую грунтовку, внутреннее серое основное покрытие, покрытие SHPT407 и верхнее отделочное матовое покрытие D8115.
На Фиг. 7 показана печатная испытательная пластина, имеющая различные текстурированные поверхности. Верхняя половина испытательной пластины была покрыта 2К уретановой грунтовкой, герметиком (ECS25), внутренним серым промежуточным покрытием и верхним отделочным матовым покрытием D8115. Нижняя половина испытательной пластины была покрыта 2К уретановой грунтовкой, герметиком (ECS25), промежуточным покрытием, содержащим пигмент со специальным эффектом Crystallance smoking gun; Vibrance Collection, и прозрачным покрытием DC4000.
На Фиг. 8 показана печатная испытательная пластина, имеющая различные текстурированные поверхности. Верхняя половина испытательной пластины была покрыта 2К уретановой грунтовкой (ECP15), основным покрытием (ECS25), промежуточным покрытием на основе рубинового красного Ruby-Red и верхним матовым покрытием D8115. Нижняя половина испытательной пластины была покрыта 2К уретановой грунтовкой, герметиком (ECS25), промежуточным покрытием на основе Ruby-Red, промежуточным покрытием, содержащим пигмент со специальными эффектами (Red Vibrance), и прозрачным покрытием DC4000.
На Фиг. 9 показана печатная испытательная пластина, имеющая различные текстурированные поверхности. Испытательная пластина была покрыта 2К уретановой грунтовкой, герметиком (ECS25), основным покрытием EHP T407, и либо прозрачным покрытием DC4000 (верхняя половина), либо верхним матовым покрытием D8115 (нижняя половина).
На Фиг. 10 показана печатная текстурированная испытательная пластина, покрытая системой четырехслойного автомобильного покрытия для ремонтных работ.
На Фиг. 11 показаны испытательные пластины, покрытые слоем покрытия с эффектом софт-тач.
На Фигурах 12A-12F показана топография (12A)/(12B) печатной испытательной пластины на основе поликарбоната/АБС в состоянии «как произведена»; печатной испытательной пластины (12C)/(12D) с 2К уретановым грунтовочным покрытием толщиной 25 мкм, и печатные испытательные пластины (12E)/(12F) с 2К эпоксидным грунтовочным покрытием толщиной от 50 мкм до 62,5 мкм. На Фигурах 12A, 12C и 12E показан топографический профиль, измеренный с использованием системы конфокального формирования изображений, с числами, которые указывают шероховатость поверхности. На Фигурах 12B, 12D и 12F показаны фотографии соответствующих поверхностей.
На Фигурах 13A-13F показана топография (1) печатной испытательной пластины Ultem 9085 (13A)/(13B) в состоянии «как произведена»; (2) печатной испытательной пластины с 2К уретановым грунтовочным покрытием толщиной 25 мкм (13C)/(13D); и (3) печатной испытательной пластины с 2К эпоксидным грунтовочным покрытием толщиной от 50 мкм до 62,5 мкм (13E)/(13F). На Фигурах 13A, 13C и 13E показан топографический профиль, измеренный с использованием системы конфокального формирования изображений. На Фигурах 13B, 13D и 13F показаны фотографии соответствующих поверхностей.
На Фигурах 14A-14В показана топография печатной поверхности из поликарбоната/АБС с узором текстурированной поверхности (14A/14B) в состоянии «как произведена» и после покрытия 2К эпоксидной грунтовкой (14C/14D). На Фигурах 14A и 14C показан топографический профиль, измеренный с использованием системы конфокального формирования изображений. На Фигурах 14B и 14D показаны фотографии соответствующих поверхностей Фигур 14A и 14C, соответственно.
На Фиг. 15 показана печатная испытательная пластина с отделкой под древесину.
Далее будут даны подробные ссылки на варианты воплощения настоящего изобретения. Несмотря на то, что описаны некоторые варианты воплощения изобретения, понятно, что это не подразумевает ограничение вариантов воплощения настоящего изобретения описанными вариантами воплощения изобретения. Наоборот, ссылки на варианты воплощения настоящего изобретения предназначены для охвата альтернатив, модификаций и эквивалентов, которые могут быть включены в рамках раскрытия и объема вариантов воплощения настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.
Осуществление изобретения
В целях последующего подробного описания следует понимать, что варианты воплощения изобретения, предлагаемые настоящим изобретением, могут допускать различные альтернативные варианты и последовательности стадий, за исключением случаев, когда прямо указано иное. Кроме того, за исключением рабочих примеров или, где прямо указано иное, все числовые выражения, например, количества ингредиентов, используемые в описании и формуле изобретения, следует понимать, как изменяемые во всех случаях термином «приблизительно». Соответственно, если не указано иное, числовые параметры, изложенные в следующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными значениями, которые могут варьировать в зависимости от желаемых свойств, которые должны быть получены по настоящему изобретению. По крайней мере, и не как попытка ограничить применение теории эквивалентов к объему формулы изобретения, каждый числовой параметр должен интерпретироваться в свете по меньшей мере числа сообщаемых значащих цифр и путем применения обычных методов округления.
При том, что числовые диапазоны и параметры, определяющие обширный объем изобретения, являются приблизительными, числовые значения, изложенные в конкретных примерах, указываются с максимально возможной точностью. Однако любое числовое значение, по своей сути, содержит определенные погрешности, неизбежно возникающие из-за стандартного отклонения, определяемого соответствующими тестовыми измерениями.
Также следует понимать, что любой числовой диапазон, приведенный в данном документе, предусматривает включение всех поддиапазонов, входящих в него. Например, диапазон «от 1 до 10» предусматривает включение всех поддиапазонов между (и включая) приведенное минимальное значение 1 и приведенное максимальное значение 10, то есть минимальное значение, равное или больше, чем 1 и максимальное значение, равное или меньше, чем 10.
«Изделие», такое как трехмерное печатное изделие, относится, например, к объекту, детали, узлу, подузлу, структуре или аппарату. Изделие не ограничено в размере. В частности, изделия могут представлять собой портативные устройства, детали автомобилей, детали аэрокосмического назначения, архитектурные объекты и инженерные сооружения. Изделие включает любой объект, который может быть изготовлен, используя аддитивное производство, например, используя трехмерную печать. Изделие включает объект, содержащий поверхность или часть поверхности, которая изготовлена с использованием аддитивного производства, например, с использованием трехмерной печати.
«Аддитивное производство» в широком смысле охватывает роботизированные способы производства. Примеры аддитивного производства включают стереолитографию, печать цифровым проектором, моделирование методом послойного наплавления, изготовление путем послойного наплавления филаментов, многоструйное моделирование, трехмерную печать и селективное лазерное спекание. Аддитивные технологические процессы включают, например, экструзию материала, прямой подвод энергии в место построения, струйное нанесение материала, струйное нанесение связующего, листовую ламинацию, полимеризацию в ванне и спекание порошкового слоя. Материал, используемый в способах аддитивного производства, включает термопластики, металлы, керамику и биохимические продукты. Хотя в описании конкретно указывается трехмерная печать, следует понимать, что материалы и способы, предлагаемые настоящим изобретением, применимы к любому изделию, изготовленному с использованием аддитивной технологии, включая любой способ аддитивного производства, упомянутый в этом абзаце.
«Шероховатость поверхности» определяют, используя профилометр или используя конфокальную микроскопию. Шероховатость поверхности можно определить, например, используя охватывающую широкий диапазон 3D-оптическую систему измерения, такую как макроскоп Keyence VR-3200. Шероховатость поверхности является выступом Ra (арифметическая средняя высота линии) по отношению к поверхности. Шероховатость поверхности выражает разность между высотой каждой точки и арифметическим средним поверхности.
Высота и средняя высота элемента, такого как параллельные линии печати и топографические элементы, может быть измерена профилометром или путем использования конфокального микроскопа, например, макроскопа Keyence VR-3200.
«Визуально гладкая» означает, что элементы поверхности не являются видимыми для лица, рассматривающего поверхность с расстояния по меньшей мере 30,5 см (12 дюймов).
«Визуально видимая» означает, что элементы поверхности являются видимыми для лица, рассматривающего поверхность с расстояния по меньшей мере 30,5 см (12 дюймов).
«Визуально скрытые линии печати» означает, что линии печати не являются видимыми для лица, рассматривающего поверхность с расстояния по меньшей мере 30,5 см (12 дюймов).
«Покрытия с эффектом софт-тач» относятся к покрытиям, которые могут придать определенный диапазон ощущений при прикосновении к подложке, например, ощущение или чувство прикосновения к бархату, ощущение или чувство прикосновения к шелку, ощущение или чувство прикосновения к резине. Покрытия с эффектом софт-тач также способны проявлять хорошую механическую и химическую стойкость, а также другие свойства, желаемые для покрытий.
Композиции «1К» относятся к композициям, в которых сореакционноспособные компоненты объединены до использования, например, во время отгрузки и хранения, а реакцию инициируют непосредственно перед и/или во время использования. Реакция может быть инициирована, например, приложением энергии, такой как тепловая энергия, акустическая энергия, механическая энергия и/или актиничное излучение. Композиция 1К может содержать латентный катализатор, который активируется непосредственно перед и/или во время нанесения. Примеры латентных катализаторов включают катализаторы, активируемые влагой, инкапсулянты ядро/оболочка, фотоинициируемые катализаторы, фотолабильные катализаторы и другие латентные катализаторы. Пример композиций 1К включает покрытия, отверждаемые актиничным излучением, например, УФ-излучением.
«2К» относится к двухкомпонентному покрытию, в котором две отдельные части объединяют непосредственно перед или во время использования. Двухкомпонентное покрытие включает первую часть и вторую часть, при этом первая часть содержит первый реакционноспособный компонент, а вторая часть содержит второй реакционноспособный компонент, при этом первый компонент способен реагировать со вторым компонентом. При объединении перед нанесением первый и второй компоненты совместно реагируют с образованием сореактивной композиции. Скорость реакции совместно реагирующих компонентов можно изменять путем введения катализатора или приложения энергии, например, тепловой энергии. Реакционноспособный компонент может включать соединение, имеющее реакционноспособную функциональную группу, и один или более дополнительных компонентов, таких как, например, катализаторы, наполнитель, регуляторы реологии, растворитель, окрашивающие вещества, фотоинициаторы, антипирены, регуляторы влажности и комбинации из любых перечисленных компонентов. Примеры покрытий 2К включают распыляемые уретан/полиоловые покрытия, в которых уретановый и полиоловый компоненты разделены и объединяются во время процесса распыления, чтобы получить отверждаемое покрытие.
Сореактивная композиция может содержать первое соединение, имеющее одну или более первых функциональных групп, и второе соединение, имеющее одну или более вторых функциональных групп, при этом одна или более первых функциональных групп способны реагировать с одной или более вторыми функциональными группами. В сореактивной композиции первое совместно реагирующее соединение может содержать одну или более первых функциональных групп, и второе совместно реагирующее соединение может содержать одну или более вторых функциональных групп, при этом каждая из одной или более первых функциональных групп способна реагировать с каждой из одной или более вторых функциональных групп. Каждая из одной или более первых функциональных групп может быть такой же или по меньшей мере некоторые из первых функциональных групп могут отличаться от других первых функциональных групп. Каждая из одной или более вторых функциональных групп может быть такой же или по меньшей мере некоторые из вторых функциональных групп могут отличаться от других вторых функциональных групп.
Сореактивная композиция может содержать по меньшей мере одно третье совместно реагирующее соединение, при этом по меньшей мере одно третье совместно реагирующее соединение может содержать одну или более третьих функциональных групп, например, две или более третьих функциональных групп. Каждая из одной или более третьих функциональных групп может быть такой же или по меньшей мере некоторые из третьих функциональных групп могут отличаться от других третьих функциональных групп. Каждая из одной или более третьих функциональных групп может быть реакционноспособной с каждой из одной или более первых функциональных групп, каждая из одной или более третьих функциональных групп может быть реакционноспособной с каждой из одной или более вторых функциональных групп, каждая из одной или более третьих функциональных групп может быть реакционноспособной с каждой из одной или более первых функциональных групп и с каждой из одной или более вторых функциональных групп, или по меньшей мере одна или более третьих функциональных групп может быть реакционноспособной по меньшей мере с одной или более первых функциональных групп и по меньшей мере одна из одной или более третьих функциональных групп может быть реакционноспособной по меньшей мере с одной из одной или более вторых функциональных групп.
Примеры совместно реагирующих функциональных групп хорошо известны. Например, первой функциональной группой может быть тиольная группа, а второй функциональной группой может быть тиольная группа, алкенильная группа, алкинильная группа, эпокси-группа, группа-акцептор Михаэля, изоцианатная группа или комбинация из любого перечисленного. Эти реагенты для реакции отверждения можно выбрать так, чтобы обеспечить баланс между долговечностью при хранении или полезной жизнеспособностью и быстротой скорости отверждения. Примеры используемых реакций отверждения включают реакции гидроксил/изоцианат, амин/изоцианат, эпоксид/эпоксид, и акцептор Михаэля/акцептор Михаэля. Таким образом, первая функциональная группа может содержать изоцианат, а вторая функциональная группа может содержать гидроксильную группу, аминогруппу или их комбинацию. Первая функциональная группа может содержать эпокси-группу, и вторая функциональная группа может содержать эпокси-группу. Первая функциональная группа может содержать группу-акцептор Михаэля, и вторая функциональная группа может содержать группу-акцептор Михаэля. Первая функциональная группа может быть группой-акцептором Михаэля, такой как (мет)акрилатная группа, группа малеиновой кислоты или группа фумаровой кислоты, а вторая функциональная группа может быть первичной аминогруппой или вторичной аминогруппой. Первая функциональная группа может быть изоцианатной группой, а вторая функциональная группа может быть первичной аминогруппой, вторичной аминогруппой, гидроксильной группой или тиольной группой. Первая функциональная группа может быть циклической карбонатной группой, ацетоацетатной группой или эпокси-группой; а вторая функциональная группа может быть первичной аминогруппой или вторичной аминогруппой. Первая функциональная группа может быть тиольной группой, а вторая функциональная группа может быть алкенильной группой, винилэфирной группой, или (мет)акрилатной группой. Первая функциональная группа может быть группой-акцептором Михаэля, такой как (мет)акрилатная группа, цианакрилатная группа, винилэфирная, винилпиридиновая группа, или α,β-ненасыщенная карбонильная группа, а вторая функциональная группа может быть малонатной группой, ацетилацетонатной группой, нитроалкановой группой или другой активной алкенильной группой. Первая функциональная группа может быть тиольной группой, а вторая функциональная группа может быть алкенильной группой, эпокси-группой, изоцианатной группой, алкинильной группой или группой-акцептором Михаэля. Первая функциональная группа может быть группой-донором Михаэля, а вторая функциональная группа может быть группой-акцептором Михаэля. Обе первая функциональная группа и вторая функциональная группа могут быть тиольными группами. Обе первая функциональная группа и вторая функциональная группа могут быть алкенильными группами. Обе первая функциональная группа и вторая функциональная группа могут быть группами-акцепторами Михаэля, такими как (мет)акрилатные группы. Первая функциональная группа может быть аминогруппой, а вторая функциональная группа может быть выбрана из эпокси-группы, изоцианатной группы, акрилонитрильной группы, группы карбоновой кислоты, включая сложные эфиры и ангидриды, группы альдегида или кетона. Подходящие совместно реагирующие функциональные группы описаны, например, в статье Noomen, Proceedings of the XIIIth International Conference in Organic Coatings Science and Technology, Афины, 1987, стр. 251; и в статье Tillet et al., Progress in Polymer Science, 36 (2011), 191-217.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, разработаны для того, чтобы визуально скрыть низкопрофильные элементы поверхности, и чтобы создать и/или подчеркнуть оптические свойства высокопрофильных элементов поверхности.
Поверхности могут содержать низкопрофильные элементы, которые ухудшают, мешают и/или негативно влияют на желаемый визуальный внешний вид поверхности. Низкопрофильные элементы могут сделать поверхность тусклой или мутной. Низкопрофильные элементы могут быть распределены случайным образом по поверхности, неравномерно по поверхности или равномерно по поверхности. Низкопрофильные элементы могут быть беспорядочными или неравномерно распределенными. Низкопрофильные элементы могут быть непреднамеренными. Например, низкопрофильные элементы могут быть следствием производственного процесса. В частности, определенные литьевые операции могут производить изделия, имеющие шероховатую поверхность. Аддитивное производство, такое как трехмерная печать, может давать поверхность с линиями печати. Линии печати могут быть параллельными элементами, которые возникают в результате последовательного осаждения слоев материала. Высота линий печати и расстояние между соседними линиями печати может зависеть от ряда факторов, например, от объема материала, осажденного с каждым слоем, скорости печати, вязкости материала, скорости отверждения или скорости затвердевания осажденного материала, температуры материала, типа материала, подлежащего осаждению, например, является ли материал термопластичным или термоотверждаемым, от толщины осажденного слоя и/или от ширины осажденного слоя.
Низкопрофильные элементы поверхности могут быть расположены на во всем остальном практически гладкой поверхности. Альтернативно, низкопрофильные элементы поверхности могут быть наложены на поверхность, имеющую преднамеренно созданную топографию поверхности. Например, поверхность изделия может содержать преднамеренно созданную текстуру и/или узор. Преднамеренно созданная текстура может придавать поверхности тактильное свойство и/или визуальное свойство. Преднамеренно созданная топография поверхности может быть получена такими способами, как например, литьевое формование, термоформование, тиснение или импринтинг. Преднамеренно созданная топография поверхности может быть получена способом аддитивного производства, например, использованием трехмерной печати. Преднамеренно созданные элементы поверхности могут иметь более высокий профиль, чем низкопрофильные элементы поверхности. Например, низкопрофильный элемент поверхности может иметь первую высоту над номинальной плоскостью поверхности, а высокопрофильный элемент может иметь вторую высоту над номинальной плоскостью поверхности, при этом вторая высота больше, чем первая высота. Вторая высота может быть, например, в 0,5 раз, в 1 раз, в 2 раза, в 3 раза, в 5 раз, в 10 раз, в 20 раз, в 50 раз или в 100 раз больше, чем первая высота. Низкопрофильные элементы поверхности могут маскировать или мешать восприятию визуальных свойств высокопрофильных элементов поверхности.
Поверхности изделий, таких как изделия, изготовленные с использованием аддитивной технологии, включая трехмерную печать, могут включать низкопрофильные элементы поверхности, такие как линии построения, также называемые линиями печати, которые возникают в процессе последовательного осаждения. Поверхности таких изделий могут характеризоваться параллельными полосами, что может быть нежелательно. Линии печати могут приводить к визуально и/или тактильно шероховатой поверхности. Линии печати могут быть практически параллельными, что означает разделение соседних линий между собой на одно и то же расстояние по всей длине. Параллельные линии печати могут быть линейными или нелинейными. Аддитивное производство также может быть использовано для изготовления поверхностей, имеющих преднамеренно созданную топографию поверхности. Преднамеренно созданная топография поверхности может принимать форму, например, узора или текстуры, приданных поверхности. Преднамеренно созданные элементы поверхности могут быть охарактеризованы профилем, который больше, чем у низкопрофильных элементов поверхности таких, как линии построения.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут визуально скрыть или визуально сгладить низкопрофильные элементы поверхности и могут быть использованы для придания оптических свойств высокопрофильным элементам поверхности. Например, один или более слоев покрытия могут быть нанесены на поверхность, имеющую низкопрофильные элементы, так что указанные элементы поверхности не будут визуально заметны. Кроме того, покрытия могут быть использованы для модификации визуального внешнего вида высокопрофильных топографических элементов. Примеры модификаций включают подчеркивание преднамеренно созданных элементов поверхности, изменение отражения и/или угла отражения преднамеренно созданных элементов поверхности и/или изменение контраста преднамеренно созданных элементов поверхности. Оптические свойства могут включать свойства в ультрафиолетовой, видимой и/или инфракрасной областях электромагнитного спектра. Оптические свойства могут включать оптические свойства в видимой области электромагнитного спектра, которые были бы видны лицу, рассматривающему поверхность, имеющую преднамеренно созданные элементы поверхности.
Многослойные покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут включать грунтовочное покрытие, герметизующий слой покрытия, основной слой покрытия, промежуточный слой покрытия, верхний слой покрытия, внешний слой покрытия или комбинацию из любых перечисленных слоев. Химические соединения, используемые для покрытий, могут включать любые подходящие химические соединения, используемые для покрытий, такие как уретан/полиол и эпоксидные соединения, которые можно использовать в химии покрытий. Покрытие может быть нанесено на поверхность используя любой подходящий способ, включая распыление. Подходящая химия многослойных покрытий включает повторно наносимые покрытия для ремонтных работ, такие как покрытия для ремонта автомобилей. Химические соединения для индивидуальных слоев покрытия могут отличаться от химических соединений для других слоев покрытия. Некоторые слои покрытия могут быть на водной основе.
Слой грунтовочного покрытия может быть выбран так, так чтобы обеспечить адгезию к нижележащей подложке. Слой грунтовочного покрытия может быть выбран для усиления адгезии к нижележащей подложке. Например, слой грунтовочного покрытия может быть слоем грунтовочного покрытия на основе уретана или слоем грунтовочного покрытия на основе эпоксида.
Слой герметизирующего покрытия может предотвратить или свести к минимуму диффузию растворителей и воды из окружающей среды в нижележащий слой грунтовочного покрытия. Слой герметизирующего покрытия также может предотвратить или свести к минимуму диффузию составляющих подложки от миграции в верхние слои многослойного покрытия. Например, слой герметизирующего покрытия может быть слоем герметизирующего покрытия на основе уретана или слоем герметизирующего покрытия на основе эпоксида.
Основные покрытия и промежуточные покрытия могут быть использованы для изменения внешнего вида и цвета многослойных покрытий. Основные покрытия и промежуточные покрытия могут быть прозрачными, могут содержать пигменты и/или могут содержать светорассеивающие добавки.
Верхнее покрытие может быть самым верхним слоем покрытия. Верхнее покрытие может быть, например, прозрачным или может быть глянцевым покрытием или может быть матовым. Верхнее покрытие может быть, например, износостойким.
Слой внешнего покрытия может придавать одну или более желаемых характеристик многослойной структуре. Например, слой внешнего покрытия может быть устойчивым к царапанию, износостойким, обладать устойчивостью к образованию пятен, устойчивостью к отпечаткам пальцев, стойким к чистящим текучим средам, придавать эстетические свойства и/или придавать тактильные свойства. Примером последнего является слой внешнего покрытия, которое может быть осязательным покрытием, таким как покрытие с эффектом софт-тач.
Функции и свойства указанных слоев могут быть объединены в единственном слое, и они необязательно являются взаимоисключающими. В целом многослойное покрытие может иметь первый слой покрытия, который может быть нанесен на нижележащую подложку, чтобы сгладить или визуально скрыть низкопрофильные топографические элементы и обеспечить адгезию между подложкой и одним или более последующими слоями в системе многослойного покрытия.
2
2
Система покрытия, предлагаемая настоящим изобретением, может содержать систему покрытия, наносимую электроосаждением, которую можно наносить на поверхность металла, поверхность из сплава, электропроводящую поверхность на основе термопластика, или электропроводящую поверхность на основе термоотверждаемого полимера. Подложка может быть приведена в контакт с композицией покрытия, содержащей пленкообразующую смолу, посредством стадии электроосаждения покрытия, на которой электроосаждаемую композицию осаждают на электропроводящую подложку путем электроосаждения. В процессе электроосаждения электропроводящая подложка, подлежащая обработке, служит электродом, и электропроводящий противоэлектрод может быть приведен в контакт с ионной электроосаждаемой композицией. При прохождении электрического тока между электродом и противоэлектродом, когда они находятся в контакте с электроосаждаемой композицией, прилипающая пленка электроосаждаемой композиции может быть осаждена, по сути, как непрерывная, на металлическую подложку. Электроосаждение может быть осуществлено при постоянном напряжении в диапазоне от 1 вольта до нескольких тысяч вольт, например, от 50 до 500 вольт. Плотность тока может быть в диапазоне от 10,8 А/м до 161,5 А/м (1,0 - 15 ампер/кв. фут) и может уменьшаться во время процесса электроосаждения, что указывает на образование непрерывной самоизолирующей пленки. Электроосаждаемая композиция может содержать смоляную фазу, диспергированную в водной среде, при этом смоляная фаза содержит: (a) ионную электроосаждаемую смолу, содержащую группы с активными атомами водорода, и (b) отверждающий агент, имеющий функциональные группы, способные реагировать с группами, содержащими активные атомы водорода, в (a). Электроосаждаемые композиции могут включать в качестве главного пленкообразующего полимера ионную, часто катионную, электроосаждаемую смолу содержащую активные атомы водорода. Примеры электроосаждаемых покрытий раскрыты, например, в опубликованной заявке США № 2016/00204055 и в опубликованной заявке США № 2019/0040530, каждая из которых включена в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Системы покрытия могут быть нанесены на поверхность любого подходящего изделия, в котором желательно визуально скрыть низкопрофильные элементы поверхности и создать оптические свойства у высокопрофильных элементов поверхности, таких как узоры и текстуры.
Изделие может быть, например, термопластом, термоотверждаемым полимером, металлом, сплавом, керамикой, композитом или комбинацией из них. Изделие может быть изготовлено по аддитивной технологии, такой как трехмерная печать. Изделие может быть изделием, содержащим поверхность, которая изготовлена с использованием аддитивной технологии, такой как трехмерная печать. Например, изделие может иметь подложку, содержащую металл, и поверхность, содержащую термопластик, осажденный с использованием трехмерной печати.
Примеры подходящих термопластиков включают поликарбонаты, акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), полиуретаны, полимочевины, полиамиды, полипропилен, полиэтилен, полистирол, поливинилкарбонаты, полибутилентерефталаты, полиэфирэфиркетоны, полиэфиркетоны, полиэтилентерефталаты, полиимиды, полиэфиримиды, полифениленсульфиды, полифениленоксиды, полисульфоны, политетрафторэтилены, термопластичные эластомеры и комбинации из любых перечисленных соединений.
Примеры подходящих термоотверждаемых полимеров включают сложные полиэфиры, полиуретаны, полимочевины, фенолформальдегидные смолы, мочевиноформальдегидные смолы, меламины, диаллилфталаты, эпоксиды, бензоксазин, полиимиды, бисмалеимиды, цианатные сложные эфиры, силиконы, виниловые сложные эфиры и комбинации из любых перечисленных соединений.
Примеры подходящих металлов включают алюминий, хром, медь, никель, железо, магний, титан, кобальт, цинк и сплавы из любых перечисленных металлов.
Пластик используется с широким разнообразием отливочных форм для изготовления формованных изделий для использования на автомобильном, промышленном, аэрокосмическом рынках, а также на рынках бытовой техники, среди прочих. Транспортные средства, например, включают многие изделия для внутренних и внешних частей транспортных средств, а также детали, изготовленные из пластика, такие как корпуса зеркал, крылья, крышки бампера, спойлеры, приборные панели и предметы внутренней отделки. Аэрокосмические транспортные средства, такие как коммерческие самолеты, также включают внутренние и внешние изделия, изготовленные из полимерных материалов. Изготовление таких изделий обычно включает стадии литьевого формования изделия и нанесения на формованное изделие одного или более пленкообразующих слоев покрытия для защиты и/или окрашивания изделия.
Все чаще такие изделия изготавливают с использованием технологий аддитивного производства, таких как трехмерная печать. Металлические и композитные изделия также изготавливают с использованием различных технологий аддитивного производства.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает термоотверждаемую полимерную композицию. Термоотверждаемая композиция относится к полимерным композициям, которые «затвердевают» необратимо при отверждении или поперечном сшивании, при котором полимерные цепи полимерных компонентов соединяются вместе ковалентными связями. Это свойство обычно связано с реакцией поперечного сшивания составляющих композиции, которая часто вызывается, например, действием тепла или излучения. Реакции отверждения или поперечного сшивания также можно проводить в условиях окружающей среды. После отверждения или поперечного сшивания термоотверждаемая смола не плавится при воздействии тепла и не растворяется в растворителях. В других вариантах воплощения изобретения один или более слоев системы защитного и декоративного покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает термопластичную полимерную композицию. «Термопластичная» относится к полимерным композициям, включающим полимерные компоненты, которые не соединены ковалентными связями, и поэтому могут течь как жидкости при нагреве и являются растворимыми в растворителях.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из жидкой композиции, которая включает полимерную композицию и разбавитель, то есть из системы на водной основе или на основе растворителей. Подходящие разбавители включают органические растворители, воду, и смеси вода/органический растворитель. Органические растворители, в которых такие полимерные композиции могут быть диспергированы, включают, например, спирты, кетоны, ароматические углеводороды, гликолевые простые эфиры, сложные эфиры и смеси из них. Разбавитель может присутствовать, например, в количестве от 5 мас.% до 80 мас.%, например, от 30 мас.% до 50 мас.%, где мас.% рассчитан на основе общей массы композиции.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает полимерную композицию, содержащую, например, акриловые сополимеры с гидроксильными группами или с карбоксильными кислотными группами, сложные полиэфирные полимеры и олигомеры, содержащие гидроксильные группы или карбоксильные кислотные группы, изоцианат- или гидроксил-содержащие полиуретановые полимеры, и/или амин- или изоцианат-содержащие полимочевины.
Акриловые полимеры включают сополимеры акриловой кислоты или метакриловой кислоты, или гидроксилкиловых сложных эфиров акриловой или метакриловой кислоты, таких как гидроксиэтилметакрилат или гидроксипропилакрилат, с одним или более другими полимеризуемыми этиленненасыщенными мономерами, такими как алкиловые сложные эфиры акриловой кислоты, включая метилметакрилат и 2-этилгексилакрилат, и виниловые ароматические соединения, такие как стирол, альфа-метилстирол и винилтолуол. Соотношение реагентов и условия реакции выбирают так, чтобы получить акриловый полимер с боковыми гидроксильными функциональными группами или карбоксильными кислотными функциональными группами.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает полимерную композицию, которая включает сложнополиэфирный полимер или олигомер. Такие полимеры могут быть получены известным способом путем конденсации многоатомных спиртов и многоосновных карбоновых кислот. Подходящие многоатомные спирты включают, например, этиленгликоль, неопентилгликоль, триметилолпропан и пентаэритрит.
Подходящие многоосновные карбоновые кислоты включают, например, адипиновую кислоту, 1,4-циклогексилдикарбновую кислоту и гексагидрофталевую кислоту. В дополнение к упомянутым выше многоосновным карбоновым кислотам, можно использовать функциональные эквиваленты кислот, такие как ангидриды, если они существуют, или низшие алкиловые сложные эфиры кислот, такие как метиловые сложные эфиры. Также, можно использовать небольшие количества одноосновных карбоновых кислот, например, стеариновой кислоты.
Гидроксилсодержащие сложнополиэфирные олигомеры могут быть получены реакцией ангидрида дикарбоновой кислоты, такого как гексагидрофталевый ангидрид, с диолом, таким как неопентилгликоль, в молярном соотношении 1:2.
Если необходимо усилить воздушную сушку, можно использовать подходящие жирные кислоты высыхающих масел, которые включают, например, получаемые из льняного масла, соевого масла, таллового масла, обезвоженного касторового масла или тунгового масла.
Сложные полиэфиры могут, например, содержать свободные концевые гидроксильные и/или карбоксильные группы, которые являются доступными для последующих реакций поперечного сшивания.
Полиуретановые полимеры, содержащие концевые изоцианатные или гидроксильные группы, также могут присутствовать в композициях покрытия, из которых осаждают один или боле слоев систем покрытия. Полиуретановые полиолы или полиуретаны с концевыми NCO-группами, которые можно использовать, включают, например, полимеры, полученные реакцией полиолов, в том числе полимерных полиолов, с полиизоцианатами. Полимочевины, содержащие концевые изоцианатные группы или первичные, или вторичные аминогруппы, которые можно использовать, включают, например, соединения, полученные реакцией полиаминов, в том числе полимерных полиаминов, с полиизоцианатами. Эквивалентное отношение гидроксил/изоцианат или амин/изоцианат можно корректировать, и условия реакции выбирают так, чтобы получить желаемую концевую группу. Примеры подходящих полиизоцианатов включают те, что описаны в патенте США № 4046729 с колонки 5, строка 26 до колонки 6, строка. Примеры подходящих полиолов включают те, что описаны в патенте США № 4046729 с колонки 7, строка 52 до колонки 10, строка 35. Примеры подходящих полиаминов включают те, что описаны в патенте США № 4046729 с колонки 6, строка 61 до колонки 7, строка 32 и в патенте США № 3799854 в колонке 3, строки 13 - 50.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из отверждаемой композиции покрытия, которая включает отверждающий агент, такой как аминопластовые смолы и фенопластовые смолы и их смеси, в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих OH и COOH, и амидные и карбаматные функциональные группы. Примеры аминопластовых и фенопластовых смол, подходящих в качестве отверждающих агентов в таких отверждаемых композициях, включают описанные в патенте США № 3919351 с кол. 5, строка 22 до кол. 6, строка 25.
Полиизоцианаты и блокированные полиизоцианаты, которые можно использовать в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих гидроксильные и первичные и/или вторичные аминогруппы, хорошо известны в этой области техники. Примеры подходящих полиизоцианатов и блокированных полиизоцианатов включают описанные в патенте США 4546045 в кол. 5, строки 16 - 38; и в патенте США № 5468802 в кол. 3, строки 48-60, каждый из которых включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Ангидриды в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих OH и первичные и/или вторичные аминогруппы, хорошо известны в этой области техники. Примеры подходящих ангидридов включают описанные в патенте США № 4798746 в кол. 10, строки 16 - 50 и в патенте США № 4732790 в кол. 3, строки 41 - 57, каждый из которых включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Полиэпоксиды в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих СОOH функциональную группу, хорошо известны в этой области техники. Примеры подходящих полиэпоксидов включают описанные в патенте США № 4681811 в кол. 5, строки 33 – 58, который включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Многоосновные кислоты в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих эпоксидную функциональную группу, хорошо известны в этой области техники. Примеры подходящих многоосновных кислот включают описанные в патенте США № 4681811 с кол. 6, строка 45 до кол. 9, строка 54, который включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Полиолы, то есть материал, имеющий в среднем две или более гидроксильные группы на молекулу, можно использовать в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих NCO функциональную группу и ангидридов и сложных эфиров, что хорошо известно в этой области техники. Примеры подходящих полиолов включают описанные в патенте США № 4046729 с кол. 7, строка 52 до кол. 8, строка 9; с кол. 8, строка 29 до кол. 9, строка 66 и в патенте США № 3919315 с кол. 2, строка 64 до кол. 3, строка 33, каждый из которых включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Полиамины также могут быть использованы в качестве отверждающих агентов для материалов, содержащих NCO функциональную группу, и для карбонатов и стерически незатрудненных сложных эфиров, что хорошо известно в этой области техники. Примеры подходящих полиаминов включают описанные в патенте США № 4046729 с кол. 6, строка 61 до кол. 7, строка 26, который включен в данный документ путем ссылки в полном объеме.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает, в дополнение к описанным компонентам, множество других вспомогательных материалов. При желании другие полимерные композиции можно использовать совместно с полимерными композициями, описанными выше, при условии, что они не оказывают негативного влияния на полученную композицию покрытия с точки зрения нанесения, физических характеристик и свойств внешнего вида.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает катализатор для ускорения реакции отверждения. Примеры подходящих катализаторов включают оловоорганические соединения, такие как, дибутилдилаурат олова, дибутилоксид олова и дибутилдиацетат олова. Катализаторы, подходящие для промотирования реакции отверждения между аминопластовым отверждающим агентом и реакционноспособными гидроксильными и/или карбаматными функциональными группами термоотверждаемой дисперсии, включают кислотные материалы, например, кислые эфиры фосфорной кислоты, такие как фениловый эфир фосфорной кислоты, и замещенные или незамещенные сульфониевые кислоты, такие как додецилбензолсульфокислота или пара-толуолсульфокислота.
Один или более слоев системы покрытия могут быть осаждены из композиции покрытия, которая включает один или более других дополнительных ингредиентов, в том числе те, что хорошо известны в области составления поверхностных покрытий, такие как краски, пигменты, поверхностно-активные вещества, регуляторы текучести, тиксотропные агенты, наполнители, противовспенивающие агенты, органические сорастворители, катализаторы и другие вспомогательные вещества. Примеры этих материалов и подходящие количества описаны в патентах США №№ 4220679, 4403003, 4147769 и 5071904, каждый из которых включен сюда путем ссылки в полном объеме.
Система покрытия может быть нанесена на поверхность изделия, при этом система покрытия включает слой покрытия, осажденный из композиции покрытия, которая содержит промотор адгезии. Промотор адгезии или комбинация промоторов адгезии могут быть выбраны, исходя из поверхности, на которую должна быть нанесена система покрытия. Такая композиция включает смолу, которая совместима с промотором адгезии и может быть нанесена любой подходящей техникой нанесения. В этих вариантах воплощения изобретения композиция может содержать галогенированный полиолефин, который модифицирован путем прививки на полиолефин материала, улучшающего совместимость, как описано выше. Например, если в системе защитного и декоративного покрытия присутствует грунтовочный слой, то композиция, из которой такой слой осаждается, может включать такой промотор адгезии. Альтернативно, если такой слой не присутствует, промотор адгезии может присутствовать в основном покрытии многослойной системы покрытия, либо он может присутствовать в композиции, из которой осажден единственный слой однослойной системы покрытия. Промотор адгезии может присутствовать в более, чем одном слое системы защитного и декоративного покрытия.
В связи с изложенным, определенные способы по настоящему изобретению включают следующие стадии: (a) нанесения композиции, содержащей промотор адгезии на по меньшей мере часть поверхности изделия путем первой техники нанесения; и (b) нанесение системы защитного и декоративного покрытия поверх по меньшей мере части композиции, нанесенной на стадии (а). В представленных способах по настоящему изобретению, система защитного и декоративного покрытия включает слой покрытия, осажденный из композиции покрытия, которая содержит (i) промотор адгезии, содержащий галогенированный полиолефин, который в некоторых вариантах воплощения изобретения, может быть модифицирован путем прививки на олефин материала, улучшающего совместимость, и (ii) смолу, которая совместима с промотором адгезии. Такие смолы могут включать любые из термоотверждаемых или термопластичных полимерных композиций, описанных в данном документе. Кроме того, такой слой покрытия может быть осажден путем применения техники, которая является такой же или отличается от первой техники нанесения.
Слой покрытия в системе покрытия может содержать, например, от 1,0 мас.% до 5,0 мас.% промотора адгезии, где мас.% рассчитан на основе общей массы композиции. Количество промотора адгезии, присутствующего в такой композиции покрытия, может быть в диапазоне между любыми комбинациями из этих значений, включая указанные значения.
Композиции покрытия, из которых осаждаются один или более слоев системы покрытия, могут быть нанесены любыми подходящими способами нанесения, такими как нанесение кистью, распыление, окунание или полив, среди прочих. В некоторых вариантах воплощения изобретения такие композиции наносят распылением. Кроме того, средства нанесения таких композиций могут включать пистолет-распылитель или аэрозольный баллончик.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут включать грунтовочное, покрытие, наносимое на поверхность изделия.
Грунтовочное покрытие может представлять собой любую подходящую грунтовочную композицию, такую как грунтовочная композиция на основе уретана или грунтовочная композиция на основе эпоксида.
Примеры подходящих грунтовочных композиций на основе уретана включают ECP 15, 2K грунтовочную композицию на основе уретана, доступную от PPG Industries, Inc.
Примеры подходящих грунтовочных композиций на основе эпоксида включают DP 50LF и VP 2050, обе из которых являются 2K грунтовочными композициями на основе эпоксида, доступными от PPG Industries, Inc.
Грунтовочные покрытия на основе эпоксида могут быть выбраны так, чтобы обеспечить желаемую адгезию к поверхности изделия.
Грунтовочное покрытие может быть нанесено с любой подходящей толщиной.
Например, грунтовочное покрытие может иметь толщину от 5 мкм до 80 мкм, от 10 мкм до 60 мкм, от 15 мкм до 50 мкм, от 20 мкм до 30 мкм или от 40 мкм до 70 мкм.
Поверхности изделий, изготовленные путем использования трехмерной печати, могут иметь низкопрофильные элементы в форме линий построения или линий печати. Линии печати и построения характеризуются примерно параллельными элементами, которые могут иметь высоту, например, от 10 мкм до 200 мкм, от 50 мкм до 200 мкм, например, от 55 мкм до 150 мкм, и могут отстоять друг от друга, например, на величину от 10 мкм до 200 мкм, от 10 мкм до 100 мкм или от 15 мкм до 50 мкм. Параллельные линии построения дают поверхность, имеющую рифленый или полосатый внешний вид. Может быть желательно визуально скрыть линии построения, чтобы получить визуально практически гладкую поверхность. Это можно выполнить нанесением слоя грунтовочного покрытия и одного или более дополнительных слоев покрытия до достаточной толщины, чтобы эффективно скрыть линии построения путем заполнения углублений или элементов между гребнями или высокими точками.
После нанесения слоя покрытия на поверхность, покрытие может быть подвергнуто шлифованию или пескоструйной обработке. Нанесенный слой покрытия может быть по существу конформным с низкопрофильными, и, если присутствуют, высокопрофильными элементам поверхности. Часть слоя покрытия, которая покрывает низкопрофильные и/или высокопрофильные элементы поверхности, может быть удалена путем шлифования слоя покрытия. Слой покрытия можно отшлифовать так, что толщина слоя покрытия, покрывающего элементы поверхности, уменьшается без значительного снижения толщины слоя покрытия в углублениях между элементами поверхности. Таким путем слой поверхности заполняет углубления между элементами поверхности и снижает шероховатость поверхности. Слой покрытия не шлифуют до такой степени, чтобы нижележащие низкопрофильные или высокопрофильные элементы поверхности были затронуты. В этом процессе толщина отдельных слоев поверхности меньше, чем высота низкопрофильного элемента поверхности, например, меньше чем 10%, меньше чем 20%, меньше чем 30%, меньше чем 40%, меньше чем 50%, или меньше чем 60% от высоты низкопрофильного элемента поверхности.
На Фигурах 12A-12D показана топография поверхности изделия из поликарбоната/АБС, изготовленного с использованием трехмерной печати. Поверхность характеризуется параллельными элементами, разделенными расстоянием примерно в 25 мкм и имеющими высоту приблизительно 60 мкм при измерении конфокальной микроскопией (Фиг. 12A). Как показано на Фиг. 12B, поверхность является визуально рифленой.
Как показано на Фиг. 12C после нанесения 2К грунтовочного покрытия на основе уретана (ECP15) толщиной 25 мкм на поверхность, показанную на Фигурах 12A и 12B, средняя высота линий построения снижается до приблизительно 15 мкм. Как показано на Фиг. 12D, визуально поверхность демонстрирует скорее полосатую, чем более глубоко рифленую поверхность без грунтовочного покрытия.
Как показано на Фиг. 12E, после нанесения 2К грунтовочного покрытия на основе эпоксида (VP2050) толщиной от 50 мкм до 65 мкм на покрытую поверхность, показанную на Фигурах 12A и 12B, топография поверхности снижается до приблизительно 8 мкм и больше не характеризуется визуально регулярно расположенными полосами. Как показано на Фиг. 12F, поверхность кажется визуально гладкой.
Как показано на Фигурах 13A-13F аналогичные результаты получены для изделия из Ultem 9085 (полиэфиримид), изготовленного с использованием трехмерной печати, до и после покрытия поверхности 2К грунтовочным покрытием на основе уретана и 2К грунтовочным покрытием на основе эпоксида в соответствии с Фигурами 12A-12F. Непокрытая поверхность из Ultem 9085 характеризуется элементами, разделенными расстоянием приблизительно 100 мкм и имеющими высоту 22 мкм. Шероховатость (Sa) поверхности уменьшилась с 14,4 мкм (Фигуры 13A-13B), до 7,5 мкм путем нанесения 2К грунтовочного покрытия на основе уретана (ECP15) толщиной 25 мкм (Фигуры 13C-13D), и до 1,5 мкм после нанесения 2К грунтовочного покрытия на основе эпоксида (VP2050) толщиной от 50 мкм до 65 мкм (Фигуры 13E-13F).
Для того, чтобы визуально скрыть линии печати, так чтобы поверхность казалась визуально гладкой, система покрытия может иметь общую толщину, которая составляет, например, +/-50% от средней высоты линий печати, например, в пределах +/-40%, +/-30%, +/-20%, +/-15%, +/-10%, или +/-5%. Система покрытия для скрытия линий печати может включать один или более слоев, где каждый из слоев может независимо быть таким же или отличаться от другого слоя. Каждый из слоев может независимо иметь толщину, например, от 1 мкм до 50 мкм, от 2 мкм до 40 мкм, от 5 мкм до 35 мкм, или от 10 мкм до 30 мкм. Система покрытия для скрытия линий печати может иметь, например, от 1 до 10 слоев, от 2 до 8 слоев или от 3 до 6 слоев.
После нанесения системы покрытия множество параллельных элементов могут иметь среднюю высоту элемента меньше 10 мкм, меньше 8 мкм, меньше 6 мкм, или меньше 4 мкм. Перед нанесением системы покрытия поверхность может характеризоваться средней шероховатостью поверхности, которая составляет меньше 10 мкм, меньше 8 мкм, меньше 6 мкм, или меньше 4 мкм. Для того, чтобы визуально скрыть низкопрофильные элементы, такие как линии печати, система покрытия не должна быть достаточно толстой, чтобы выступать над низкопрофильными элементами и обеспечивать плоскую поверхность. Система покрытия предпочтительно может заполнять пространство между низкопрофильными элементами. Визуальные эффекты низкопрофильных элементов, таких как линии печати, могут стать визуально скрытыми при шероховатости поверхности меньше 10 мкм.
Линии построения и линии печати могут быть результатом последовательных процессов, используемых в аддитивном производстве. Линии построения и линии печати обычно нежелательны и, для удаления или уменьшения высоты, используются различные способы. Обычные способы включают шлифование или пескоструйную обработку поверхности для того, чтобы удалить линии печати или полностью покрыть линии печати покрытием. Для полуфабрикатных поверхностей, которые имеют и линии печати и преднамеренно созданные высокопрофильные топографические элементы, шлифование линий печати может быть достаточно сложным, при его выполнении без негативного влияния на высокопрофильную топографию поверхности. Например, низкопрофильные элементы, такие как линии печати между высокопрофильными элементами поверхности достаточно сложно удалить путем шлифования.
Бывает необходимо преднамеренное введение топографических элементов в поверхность трехмерного печатного изделия. Такие элементы могут принимать форму упорядоченного или неупорядоченного узоров для создания преднамеренно созданных визуальных эффектов. Эти элементы могут иметь высоту, которая будет, например, больше приблизительно в 4 раза, больше в 6 раз, больше в 8 раз, или больше в 10 раз, чем высота линий построения. Узоры могут иметь характеристики измерения в плоскости (в плоскости поверхности), которые также значительно больше, чем таковые у линий построения. Например, характеристики измерения в плоскости могут быть больше, чем 500 мкм, больше 1000 мкм или больше 2000 мкм. Несмотря на то, что измерения элементов значительно больше, чем таковые у линий построения, линии построения могут доминировать в визуальном внешнем виде поверхности изделия, изготовленного путем трехмерной печати. Топографические элементы могут включать неупорядоченный узор, такой как поверхность с текстурой кожи. Топографические элементы могут включать упорядоченный узор. Например, множество упорядоченных топографических элементов могут быть разделены между собой расстоянием, которое больше, чем расстояние между параллельными линиями печати. В некоторых случаях также может быть желательно акцентировать линии печати. Например, линии печати могут включать выпуклые элементы, имитирующие текстуру древесины. В зависимости от покрытия элементы текстуры древесины могут визуально казаться вровень с поверхностью изделия или визуально могут казаться приподнятыми над поверхностью изделия. Отсюда понятно, что система покрытия может быть выбрана так, чтобы визуально скрыть линии печати или, при желании, визуально подчеркнуть линии печати. Линии печати, которые предназначены для акцентирования, включают в объем преднамеренно созданных элементов.
Это показано на Фигурах 14A-14D. Поверхность преднамеренно изготовлена так, что включает узор, состоящий из маленьких и больших коробчатых элементов. На Фиг. 14A показана топография поверхности изделия из поликарбоната/АБС, изготовленного с использованием трехмерной печати. Преднамеренно созданные элементы имеют высоту приблизительно 523 мкм и разделены расстоянием приблизительно 3000 мкм. Визуально, как показано на Фиг. 14B, преднамеренно созданный коробчатый узор визуально маскируется линиями построения. Как показано на Фигурах 14C-14D, после нанесения 2К грунтовки на основе эпоксида (VP 2050) с толщиной слоя от 50 мкм до 65 мкм линии построения полностью визуально маскируются, а преднамеренно созданные элементы, хотя и сглаженные, сохраняются. Высота преднамеренно созданных элементов снижается от 523 мкм до 480 мкм в результате наличия грунтовочного покрытия. Реально, слой покрытия заполняет пространство между преднамеренно созданными элементами. Как показано на Фиг. 14D, путем скрытия линий построения преднамеренно созданные элементы поверхности становятся разрешимыми и легко различимыми как упорядоченный узор, имеющий структуру из маленьких и больших коробочек. Покрытая поверхность не была отшлифована. Между преднамеренно созданными топографическими элементами слой покрытия был достаточно толстым, чтобы покрыть низкопрофильные линии печати.
В дополнение к грунтовке, которая используется для усиления адгезии многослойного покрытия к поверхности, поверх грунтовки могут быть нанесены различные дополнительные покрытия.
Например, эти дополнительные слои могут включать герметик, основное покрытие, промежуточное основное покрытие и верхнее покрытие.
Герметик может быть использован для улучшения адгезии системы покрытия к поверхности путем обеспечения барьера для миграции растворителя к нижележащей границе раздела грунтовка/изделие. Примеры подходящих герметиков включают ECS25.
Основное покрытие может содержать окрашивающее вещество, такое как пигмент или материал с эффектом окрашивания.
Слой промежуточного основного покрытия может включать пигменты со специальным эффектом и может быть нанесен поверх и в дополнение к основному покрытию. Примером подходящего промежуточного основного покрытия является покрытие Andaro со специальными эффектами, доступное от PPG Industries, Inc. Andaro является примером композиции покрытия, содержащей окрашивающее вещество, которая может быть в форме дисперсии, такой как дисперсия наночастиц. Дисперсии наночастиц могут включать одно или более окрашивающих веществ в виде высокодисперсных наночастиц и/или частицы окрашивающего вещества, которые придают желаемый видимый цвет и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать окрашивающие вещества, такие как пигменты или красители с размером частиц меньше, чем 150 нм, например, меньше 70 нм или меньше 30 нм. Наночастицы могут быть получены путем размола исходных органических или неорганических пигментов с абразивной средой, имеющей размер частицы меньше, чем 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способы их получения раскрыты, например, в патенте США № 6875800 B2 и в опубликованной заявке США № 20050287354, каждая из которых включена в данный документ путем ссылки в полном объеме. Дисперсии наночастиц также могут быть получены кристаллизацией, осаждением, конденсацией из газовой фазы и химическим измельчением, то есть частичным растворением. Дисперсии не скрывающих, придающих цвет наночастиц органических пигментов обладают особенно эффектными эстетическими качествами. Низкие уровни синих нанопигментов могут компенсировать любое пожелтение, которое может возникнуть во время отверждения пленкообразующих композиций. Синие или черные нанопигменты улучшают внешний вид антибликового покрытия, особенно на черных нижележащих слоях на подложке. Кроме того, цветные нанопигменты могут быть выбраны для улучшения или дополнения основного цвета изделия.
Верхнее покрытие может быть нанесено как внешний слой покрытия в системе многослойного покрытия. Верхнее покрытие может служить ряду целей, включая износостойкость, устойчивость к царапанию, устойчивость к образованию пятен, устойчивость к отпечаткам пальцев, вспучивание или облегчение чистки. Верхнее покрытие также может придавать желаемые оптические свойства, например, быть визуально прозрачным или быть матовым, чтобы снижать отражение. Примеры подходящих прозрачных покрытий включают DC4000, доступный от PPG Industries, Inc. Примеры подходящих матовых верхних покрытий включают D8115. Примеры подходящих химических составов покрытий включают покрытия на основе изоцианата и покрытия на основе эпоксида.
Выбор и толщина слоев покрытия могут оказать существенное влияние на внешний вид преднамеренно текстурированной поверхности. Эти эффекты показаны на Фигурах 7 и 8. Эффекты включают усиление преднамеренной топографии и изменение направленной отражательной способности. Эффекты могут быть усилены, например, когда промежуточный основной слой содержит пигмент со специальным эффектом, такой как Vibrance Collection, включая линейки продуктов Crystal Peal™ и Crystallance, и пигменты Andaro, доступные от PPG Industries, Inc.
Внешнее покрытие может включать покрытие, которое обеспечивает тактильное свойство или осязательное свойство. Например, указанное покрытие может придавать ощущение софт-тач, то есть мягкого прикосновения.
Например, подходящие покрытия с эффектом софт-тач раскрыты в опубликованной международной заявке № WO 2016/201103, и в опубликованной заявке США № 2014/0220354, и опубликованной заявке США № 2015/0307738, каждая из которых включена в настоящий документ путем ссылки в полном объеме.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут содержать окрашивающее вещество. Окрашивающее вещество может присутствовать в одном или более слоев покрытия. Например, окрашивающее вещество может присутствовать в грунтовочном покрытии, в слое герметизирующего покрытия, в слое основного покрытия, в слое промежуточного покрытия или в комбинации из любого вышеперечисленного. Слои покрытия в системе покрытия могут содержать одно или более окрашивающих веществ. Слой покрытия может содержать окрашивающее вещество, которое является таким же или отличается от окрашивающего вещества в другом слое покрытия.
Окрашивающее вещество относится к веществу, которое придает цвет и/или другой визуальный эффект системе покрытия. Окрашивающее вещество может быть добавлено к покрытию в любой подходящей форме, например, в форме дискретных частиц, дисперсий, растворов и/или хлопьев. В слое покрытия может быть использовано одно окрашивающее вещество или смесь из двух или более окрашивающих веществ.
Примеры окрашивающих веществ включают пигменты, красители и оттеночные пасты, используемые в лакокрасочной промышленности и/или указанные в перечне Международной ассоциации производителей сухих красок (DCMA), а также композиции и материалы для специальных эффектов. Окрашивающее вещество может включать, например, тонкоизмельченный твердый порошок, который нерастворим, но смачивается в условиях его применения. Окрашивающее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным и неагломерированным. Окрашивающие вещества могут быть введены в покрытия путем измельчения или простого смешивания. Окрашивающие вещества могут быть введены путем измельчения в покрытии с помощью средства измельчения, например, акриловой смолы в качестве средства измельчения.
Примеры подходящих пигментов и/или композиций пигментов включают сырой пигмент на основе карбазол диоксазина, на основе азосоединений, моноазосоединений, диcазосоединений, нафтоловый AS, солевого типа (лаки), на основе бензимидазолона, продукты реакции конденсации, металлокомплексы, пигменты изоиндолинонового и изоиндолинового ряда, и полициклические фталоцианиновые пигменты, пигменты на основе хинакридона, перилена, перинона, дикетопирроло пиррола, тиоиндиго, антрахиноновые пигменты, на основе индантрона, антрапиримидина, флавантрона, пирантрона, антантрона, диоксазина, триарилкарбониевые пигменты, хинофталоновые пигменты, дикетопирроло пиррол красный (DPPBO red), газовую сажу и комбинации из любых перечисленных.
Примеры подходящих красителей включают красители на основе растворителей и/или на водной основе, такие как кислотные краски, азокрасители, основные красители, прямые красители, дисперсные красители, активные красители, органорастворимые красители, сернистые красители, протравные красители, например, ванадат висмута, антрахиноновые, периленовые красители, алюминий, хинакридоновые, тиазоловые, тиазиновые красители, азокрасители, индигоидные, нитро красители, нитрозо красители, оксазиновые, фталоцианиновые, хинолиновые красители, стильбен, хиназарин синий (D&C фиолетовый № 2), и трифенилметановые красители.
Примеры подходящих оттеночных паст включают пигменты, диспергированные в носителях на водной основе или в носителях, смешивающихся с водой, такие как Aqua-Chem 896, коммерчески доступные от Degussa, Inc., Charisma Colorants и Maxitoner Industrial Colorants, коммерчески доступные от Accurate Dispersions, филиала компании Eastman Chemical, Inc.
Окрашивающее вещество может быть в форме дисперсии, включая, например, дисперсию наночастиц. Дисперсии наночастиц могут включать одно или более окрашивающих веществ в виде высокодисперсных наночастиц и/или частицы окрашивающего вещества, которые дают желаемый видимый цвет и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать окрашивающие вещества, такие как пигменты или красители, имеющие размер частиц меньше 150 нм, например, меньше 70 нм или меньше 30 нм. Наночастицы могут быть получены размолом исходных органических или неорганических пигментов с абразивной средой, имеющей размер частиц меньше, чем 0,5 мм. Пример дисперсий наночастиц и способы их получения указаны в патенте США № 6875800 B2, опубликованной заявке США № 2005/0287354, опубликованной заявке СЩА № 2009/0326098 и в опубликованной заявке США № 2006/0251896, каждая из которых включена в настоящий документ путем ссылки в полном объеме. Дисперсии наночастиц также могут быть получены кристаллизацией, осаждением, конденсацией из газовой фазы и химическим измельчением (то есть частичным растворением). Для того, чтобы свести к минимуму повторную агломерацию наночастиц в покрытии, можно использовать дисперсию наночастиц, покрытых смолой. «Дисперсия наночастиц, покрытых смолой» относится к непрерывной фазе, в которой диспергированы дискретные «композитные микрочастицы», которые включают наночастицу и покрытие из смолы на наночастице.
Дисперсии не скрывающих, придающих цвет наночастиц органических пигментов обладают особенно эффектными эстетическими качествами, которые можно использовать в электронной промышленности. Такие дисперсии пигментов доступны от PPG Industries, Inc. под торговой маркой Andaro. Низкие уровни синих нанопигментов могут компенсировать любое пожелтение, которое может возникнуть во время отверждения пленкообразующих композиций. Синие или черные нанопигменты улучшают внешний вид антибликового покрытия, особенно на черных нижележащих слоях на изделии. Кроме того, цветные нанопигменты могут быть выбраны так, чтобы усилить или дополнить основной цвет изделия, такого как изделие, изготовленное по аддитивной технологии. Дисперсии наночастиц особенно подходят для использования в отверждаемых пленкообразующих золь-гелевых композициях по настоящему изобретению, которые содержат (i) тетраалкоксисилан; (ii) эпоксифункциональный триалкоксисилан; (iii) металлсодержащий катализатор; (iv) растворитель; и (v) неоксидные частицы.
Другие подходящие красители со специальными эффектами включают красители серии Vibrance Collection, доступные от PPG Industries, Inc., в том числе Crystal Pearl, Crystallance, Ditzler, Flamboyance, Harlequin, Liquidmetal, Starfire и Radiance.
Примеры композиций со специальным эффектом, которые можно использовать, включают пигменты и/или композиции, которые создают один или более эффектов внешнего вида, таких как отражательная способность, перламутровый эффект, металлический блеск, фосфоресценция, флуоресценция, фотохромизм, фоточувствительность, термохромизм, гониохромизм и/или изменение цвета. Дополнительные композиции, создающие специальные эффекты, могут обеспечить другие зрительно воспринимаемые свойства, такие как непрозрачность или текстура. Композиции со специальным эффектом могут вызывать изменение цвета, когда цвет покрытия изменяется при его обозрении под различными углами. Примеры композиций с цветовым эффектом раскрыты, например, в патенте США № 6894086. Дополнительные композиции с цветовым эффектом могут включать слюду и/или синтетическую слюду с прозрачным покрытием, оксид кремния с покрытием, оксид алюминия с покрытием, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие, и/или любую композицию, где интерференция возникает в результате разности показателей преломления в материале, а не из-за разницы показателей преломления между поверхностью материала и воздухом.
В целом, окрашивающее вещество может присутствовать в слое покрытия в любом количестве, достаточном для придания желаемого свойства, визуального и/или цветового эффекта. Например, окрашивающее вещество может присутствовать в количестве от 1 мас.% до 65 мас.%, например, от 3 мас.% до 40 мас.% или от 5 мас.% до 35 мас.%, где массовый процент рассчитан на основе общей массы композиции покрытия, используемой для образования слоя покрытия.
Другие примеры материалов, которые могут быть использованы в системах покрытия, предлагаемых настоящим изобретением, включают пластификаторы, износостойкие частицы, коррозионностойкие частицы, ингибиторы коррозии, наполнители, такие как слюда, тальк, глина и неорганические материалы, антиоксиданты, светостабилизаторы на основе пространственно затрудненных аминов, УФ-поглотители и стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, регуляторы текучести и поверхности, тиксотропные агенты, органические сорастворители, активные разбавители, катализаторы, ингибиторы реакции, антипирены и промоторы адгезии.
Покрытия могут быть нанесены на широкий ассортимент изделий. В частности, системы покрытия могут быть нанесены, например, на изделия для автомобилей, изделия аэрокосмического назначения, промышленные изделия, упаковочные изделия, деревянный настил пола и мебель, архитектурные поверхности, одежду, электронику, в том числе на корпуса и печатные платы, стекло и остекление, и на спортивное оборудование. Эти изделия могут быть, например, металлическими или неметаллическими. Металлические изделия включают, например, олово, сталь (в том числе, оцинкованную сталь, холоднокатаную сталь, сталь горячего цинкования, среди прочих), алюминий, алюминиевые сплавы, цинк-алюминиевые сплавы, сталь, покрытую цинк-алюминиевым сплавом, и сталь с алюминиевым покрытием. Неметаллические изделия включают, например, полимерные материалы, пластик, сложнополиэфирные материалы, изделия из полиолефина, полиамида, целлюлозы, полистирола, полиакрила, поли(этиленнафталата), полипропилена, полиэтилена, найлона, этиленвинилового спирта, полимолочной кислоты, изделия из других экологически чистых материалов, изделия из поли(этилентерефталата) (ПЭТФ), поликарбоната, поликарбоната-акрилонитрила-бутадиенстирола (пластик ПК/АБС), полиамида, дерева, шпона, древесного композита, древесностружечной плиты, древесноволокнистой плиты средней плотности, бетона, камня, стекла, бумаги, картона, текстиля, кожи, синтетической и натуральной.
Системы покрытия могут быть нанесены на изделия, которые используются в интерьере автомобилей, интерьере аэрокосмических транспортных средств, и на изделия бытовой электронной техники. Например, покрытие может быть нанесено на изделия, которые находятся на приборных панелях, дверных панелях, на подлокотники, подголовники, чехлы для подушек безопасности, на крышки бардачка, центральную консоль, на изделия для ноутбуков, планшетов, сотовых телефонов и других портативных электронных устройств.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть использованы для покрытия изделия, включающего поверхность транспортного средства. «Транспортное средство» используется в данном документе в широком смысле и включает все типы самолетов, космических транспортных средств, водного транспорта и наземного транспорта. Например, транспортное средство может включать воздушные транспортные средства, такие как самолеты, в том числе частные самолеты, и малогабаритные, и средние, или большие коммерческие пассажирские самолеты, грузовые самолеты и военные самолеты; вертолеты, в том числе частные, коммерческие и военные вертолеты; аэрокосмические транспортные средства, в том числе ракеты и другие космические транспортные средства. Транспортное средство может включать наземные транспортные средства, такие как, например, трейлеры, легковые автомобили, грузовые автомобили, автобусы, микроавтобусы, строительные транспортные средства, гольф-кары, мотоциклы, велосипеды, поезда и железнодорожные вагоны. Транспортное средство также может включать водный транспорт, например, корабли, катера и суда на воздушной подушке.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть использованы в реактивном самолете F/A-18 или подобном ему самолете, таком как F/A-18E Super Hornet и F/A-18F (производство McDonnell Douglas/Boeing and Northrop); в пассажирском реактивном самолете Boeing 787 Dreamliner, 737, 747, 717, и подобных самолетах (производство Boeing Commercial Airplanes); в V-22 Osprey; VH-92, S-92, и подобных самолетах (производство NAVAIR and Sikorsky); в G650, G600, G550, G500, G450, и подобных самолетах (производство Gulfstream); и в A350, A320, A330, и подобных самолетах (производство Airbus). Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть использованы в любых подходящих коммерческих, военных самолетах или воздушно-транспортных средствах авиации общего назначения, таких как, например, самолеты, производимые Bombardier Inc. и/или Bombardier Aerospace, например, Canadair Regional Jet (CRJ) и подобных самолетах; производимые Lockheed Martin, например, F-22 Raptor, F-35 Lightning и подобные им самолеты; производимые Northrop Grumman, например, B-2 Spirit и подобные ему самолеты; производимые Pilatus Aircraft Ltd.; производимые Eclipse Aviation Corporation; или производимые Eclipse Aerospace (Kestrel Aircraft).
Покрытия могут быть нанесены на любую подходящую поверхность, включая, например, поверхности транспортных средств, поверхности архитектурных сооружений, потребительские продукты, продукцию электронной техники, оборудование морских судов и промышленное оборудование. Системы покрытия особенно полезны при нанесении на интерьеры автомобилей и на продукты бытовой электронной техники. Например, покрытия по настоящему изобретению могут быть нанесены на изделия для ноутбуков, планшетов, сотовых телефонов, других портативных электронных устройств и тому подобное. По существу, настоящее изобретение дополнительно включает электронное устройство или электронный компонент, поверхность которого, по меньшей мере частично, покрыта композициями покрытия, описанными в данном документе. В контексте данного документа, электронное устройство относится к любому типу устройства, способному обрабатывать данные, которые передаются или принимаются любому внешнему объекту или от него. Электронный компонент относится к компоненту, который имеет отношение к электронному устройству или является его частью.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть использованы с изделиями и объектами, которые изготовлены с использованием технологий аддитивного производства, таких как трехмерная печать. В аддитивном производстве последовательные слои материала осаждают, чтобы получить трехмерный объект. Между последовательными слоями могут возникать визуально видимые разрывы, которые могут называться линиями построения или линиями печати. Такие видимые полосы или линии могут быть нежелательны в конечном продукте, где предпочтительна гладкая завершенная поверхность. Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть нанесены на печатную поверхность, чтобы сгладить линии печати и выровнять поверхность так, чтобы линии построения не были визуально заметными. Затем дополнительные слои покрытия могут быть нанесены на первое покрытие(я), чтобы обеспечить дополнительную функциональность системе покрытия, например, цвет, специальные поверхностные свойства, или придать оптическое свойство преднамеренно созданным структурам поверхности, таким как преднамеренно созданные текстуры или преднамеренные узоры, встроенные в поверхность. Технология аддитивного производства может быть использована для изготовления деталей, имеющих поверхности со сложными элементами поверхности, при этом системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут быть использованы для того, чтобы акцентировать, усилить, подогнать, отрегулировать, увеличить и/или иным образом модифицировать оптические свойства преднамеренно созданных элементов поверхности. Таким образом, в сочетании с элементами поверхности, изготовленными с использованием способов аддитивного производства, системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, могут создавать желаемые визуальные и/или осязательные эстетические эффекты.
Покрытия, сформированные из композиций покрытия по настоящему изобретению, могут быть нанесены на изделие любым подходящим способом, таким как, например, электроосаждение покрытия, распыление, электростатическое распыление, окунание, нанесение валиком и нанесение кистью. Каждый из слоев покрытия может быть нанесен до толщины сухой пленки в диапазоне, например, от 0,1 мил до 5 мил (от 2,54 мкм до 127 мкм), от 0,5 мил до 3 мил (от 12,7 мкм до 76,2 мкм), от 1 мил до 1,5 мил (от 25,4 мкм до 38,1 мкм), от 2 мил до 2,5 мил (от 50,8 мкм до 63,5 мкм). Например, покрытие может быть нанесено до толщины сухой пленки в диапазоне от 10 мкм до 100 мкм, от 12 мкм до 70 мкм или от 15 мкм до 45 мкм. Каждый слой покрытия может быть нанесен как единственное покрытие или может быть нанесен как множество слоев, чтобы сформировать слой покрытия. В частности, слой грунтовочного покрытия может включать, например, от 1 до 10 отдельных слоев покрытия.
2
2
2
Композиция покрытия может быть нанесена на изделие и отверждена с формированием покрытия, которое является на ощупь мягким и гладким. Например, обнаружено, что в некоторых вариантах воплощения изобретения покрытия, осажденные из водорастворимых композиций покрытия, описанных в данном документе, обладают следующими свойствами: микротвердость по Фишеру составляет меньше, чем 15 Н/мм, или меньше 10 Н/мм, или меньше 8 Н/мм, при измерении твердомером Fischerscope HM2000 с измерительной головкой для измерения микротвердости в соответствии с инструкцией, приведенной в Руководстве к твердомеру Fischerscope HM2000 («Тест на микротвердость по Фишеру»); коэффициент трения в диапазоне от 0,01 до 0,80, или от 0,01 до 0,5, или от 0,1 до 0,3 при измерении коэффициента трения на испытательной машине Dynisco Polymer Test-1055, в которой используется тонко воспринимаемый контакт согласно ASTM Method D1894 (Стандартный метод определения статического и кинетического коэффициентов трения для пленок и листовых покрытий из пластмассы); и/или шероховатость поверхности находится в диапазоне от 0,0254 мкм до 1,524 мкм (1-60 микродюймов), или от 0,254 мкм до 1,016 мкм (10-40 микродюймов), или от 0,508 мкм до 0,762 мкм (20-30 микродюймов) при измерении профилометром Taylor Hobson Precision Surtronic Duo согласно инструкции, описанной в Руководстве к Taylor Hobson Precision Surtronic Duo (тест на шероховатость поверхности). В контексте данного документа, микротвердость по Фишеру относится к твердости материала при сопротивлении деформации, «коэффициент трения» относится к соотношению силы, которая поддерживает контакт между объектом и поверхностью, и силы трения, которая сопротивляется движению объекта, а шероховатость поверхности относится к текстуре поверхности, такой как текстура поверхности покрытия, которая количественно определяется вертикальными отклонениями поверхности от ее идеальной формы.
В дополнение к эффекту софт-тач, покрытия способны проявлять хорошую химическую и механическую стойкость. Например, покрытие может выдерживать 50 двойных протирок метилэтилкетоном (МЭК) при толщине сухой пленки 50 мкм в соответствии с ASTM D5402. Покрытия могут выдерживать, например, более 50 циклов воздействия абразивной средой при толщине сухой пленки 50 мкм в соответствии с ASTM F2357.
Внешнее покрытие может обладать хорошей устойчивостью к образованию пятен. Например, обнаружено, что покрытия, сформированные из композиций покрытия, описанных в данном документе, имеют значение цветового различия ΔE меньше, чем 20, меньше 15, меньше 12, меньше 10, меньше 8, меньше 6, меньше 4, меньше 2, или меньше 1 для пятен горчицы и губной помады после по меньшей мере 168 часов воздействия. Кроме того, покрытия, сформированные из композиций покрытия, описанных в данном документе, также демонстрируют значение ΔE меньше 3, меньше 2, или меньше 1 для пятен солнцезащитного крема, лосьона для рук, кофе, кетчупа, чернил, колы и кожного жира после по меньшей мере 168 часов воздействия. Значения ΔE определяли спектрофотометром GretagMacBeth Color-Eye 2145 с холодным белым флуоресцентным источником света. Значение цветового различия ΔE основано на системе цветового пространства CIE94 с использованием координат L*a*b* и, в контексте данного документа, относится к разнице между цветом образцов покрытия без пятен и с пятнами. Значение ΔE измеряют, используя следующий способ: (1) наносят покрытие на изделие, используя композицию покрытия, описанную в данном документе; (2) измеряют цвет покрытого изделия без пятен; (3) наносят вещество, представленное выше, чтобы вызвать образование пятна на покрытии; (4) после определенного периода времени, например, 168 часов воздействия, осторожно вытирают пятнообразующее вещество с покрытого образца изопропанолом или мыльным раствором; и (5) рассчитывают значение ΔE как изменение цвета между покрытием без пятен и покрытием с пятнами. Чем ниже значение ΔE демонстрирует покрытие, тем выше устойчивость к образованию пятен, обеспечиваемая покрытием. Описанный способ также называется «способом испытаний на устойчивость к образованию пятен».
Таким образом, композиции покрытия, представленные в данном документе, могут быть нанесены на изделие для формирования покрытий, которые обладают эффектом софт-тач, хорошей устойчивостью к образованию пятен и другими свойствами, желательными для покрытий.
Системы покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, способны отвечать требованиям для внутренних покрытий аэрокосмического назначения, включая аэрокосмические характеристики, касающиеся воспламеняемости, дыма и токсичности.
ПРИМЕРЫ
Варианты воплощения изобретения, предлагаемые настоящим раскрытием, далее проиллюстрированы со ссылкой на следующие примеры, которые описывают некоторые покрытия, предлагаемые настоящим изобретением, и применение таких покрытий. Специалистам в данной области техники очевидно, что много модификаций, как в отношении материалов, так и способов могут быть введены на практике без отступления от объема изобретения.
Пример 1
Испытательные пластины с текстурой, имитирующей кожу
Испытательные пластины с текстурой, имитирующей кожу, были изготовлены по технологии трехмерной печати.
Испытательные пластины из Ultem 9085 (полиэфиримидный термопластик, доступный от Stratasys, Inc.) изготовлены по технологии трехмерной печати и имеют поверхность с текстурой, имитирующей кожу. Элементы текстуры под кожу были от 50 мкм до 150 мкм выше номинальной поверхности испытательной пластины. Пластины были очищены и протерты SU4901 (Этап 1 адгезионной системы для пластика; PPG Industries, Inc.). Затем пластины были протерты SU4902, содержащим адгезионные средства для пластика. После сушки пластины были покрыты аэрозольным промотором адгезии для пластика (SUA4903). После сушки покрытия с промотором адгезии были нанесены два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] 2К грунтовки на основе уретана (ECP15, грунт-шпатлевка Envirobase; PPG Industries, Inc.) с использованием распылителя 3M Accuspray HVLP (низкого давления большого объема) оснащенного соплом 1,8 мм. После высыхания грунтовочного покрытия были нанесены дополнительные слои покрытия.
Для того чтобы приготовить черные пластины с текстурой поверхности, имитирующей кожу, два покрытия из основного покрытия Envirobase Mazda Grey (~0,1 мил (2,54 мкм) толщина сухого покрытия; PPG Industries, Inc.) были нанесены распылителем SATAjet 4000 B HVLP, оснащенным соплом WSB. После сушки основного покрытия два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] D8115 (матовое прозрачное покрытие Global, PPG Industries, Inc.) были нанесены поверх основного покрытия, используя распылитель SATAjet 5000 B RP, оснащенный соплом 1,3 мм при давлении 172 кПа (25 фунт/кв. дюйм). Пластины были высушены при комнатной температуре (25°C). Примеры пластин с черным покрытием с текстурой под кожу приведены на Фигурах 1-3.
Для того, чтобы приготовить белые пластины с текстурой поверхности, имитирующей кожу, одно покрытие герметика ECS21 [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)], PPG Industries, Inc.) было нанесено распылителем 3M Accuspray HVLP, оснащенным соплом 1,8 мм. После сушки герметика два покрытия из основного белого покрытия GM 8624 White Envirobase [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)]; PPG Industries, Inc.) были нанесены распылителем SATAjet 4000 B HVLP, оснащенным соплом WSB. После сушки основного покрытия два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] D8115 (матовое прозрачное покрытие Global, PPG Industries, Inc.) были нанесены поверх основного покрытия, используя распылитель SATAjet 5000 B RP, оснащенный соплом 1,3 мм при давлении 172 кПа (25 фунт/кв. дюйм). Пластинам дали высохнуть при комнатной температуре (25°C). Пример белой пластины с покрытием с текстурой под кожу показан на Фиг. 4.
Пример 2
Испытательная пластина с текстурой, имитирующей древесину
Испытательные пластины с внешним видом, имитирующим древесину, были изготовлены по технологии трехмерной печати.
Испытательные пластины были покрыты красным пигментированным основным покрытием, промежуточным покрытием с пигментом Andaro со специальным эффектом и верхним покрытием. Фотография пластины под древесину показана на Фиг. 5 и показывает поверхности с частью, имеющей матовое отделочное верхнее покрытие (слева) и прозрачное глянцевое верхнее покрытие (справа). На изображении, показанном на Фиг. 5, подчеркнут контраст текстуры древесины. Другое изображение показано на Фиг. 15, на котором угол падения потока света в сочетании с глянцевым прозрачным верхним покрытием подчеркивает трехмерный профиль текстуры древесины.
Пример 3
Текстурированные испытательные пластины
Испытательные пластины из поликарбоната/АБС, имеющие секции с различными преднамеренно созданными поверхностными топографиями были изготовлены с использованием трехмерной печати. Испытательные пластины были покрыты различными системами покрытия для ремонта, которые включали грунтовочное покрытие, герметик, основное покрытие, промежуточное покрытие и верхнее покрытие.
Испытательные пластины были очищены и протерты SU4901 (Этап 1 адгезионной системы для пластика; PPG Industries, Inc.). Затем очищенные испытательные пластины были протерты SU 4902, содержащим адгезионные средства для пластика. После сушки испытательные пластины были покрыты аэрозольным промотором адгезии для пластика (SUA4903; PPG Industries, Inc.). После сушки промотора адгезии были нанесены два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] ECP15 (грунт-шпатлевка Envirobase; PPG Industries, Inc.) поверх слоя с промотором адгезии. Затем испытательные пластины подвергли горячей сушке при 60°C в течение 30 мин и затем охладили и осторожно отшлифовали шлифовальным материалом с зернистостью 320P. Дополнительные четыре слоя [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] ECP15 нанесли на не текстурированную сторону и испытательные пластины подвергли горячей сушке и затем отшлифовали как указано выше. После этой процедуры линии печати больше не были видны. Затем два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] ECS25 (герметик Envirobase; PPG Industries, Inc.) были нанесены и подвергнуты низкотемпературной сушке в течение 30 мин.
Три слоя основного покрытия EHP 407 [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] (высокоэффективное Envirobase) были нанесены поверх герметика. Два покрытия DC4000 [толщина сухого покрытия приблизительно 30.5 мкм (1,2 мил)] (эффектное прозрачное покрытие Deltron; PPG Industries, Inc.) были нанесены на не текстурированную сторону испытательной пластины. После нанесения прозрачного покрытия испытательные пластины подвергали горячей сушке при температуре 60°C в течение 30 мин и затем шлифовали наждачной бумагой с зернистостью 800P. Затем на пластины были нанесены два покрытия [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] D8115 (матовое прозрачное покрытие Global, PPG Industries, Inc.).
На Фигурах 6-7 показаны фотографии покрытых испытательных пластин с текстурированной поверхностью.
Красные пластины (Фиг. 8) были покрыты оттеночным прозрачным покрытием, содержащим красную оттеночную пасту Vibrance (VM4350 в DC4000; PPG Industries, Inc.). После нанесения оттеночного прозрачного покрытия было нанесено одно покрытие [толщина сухого покрытия приблизительно 25,4 мкм (1 мил)] из или прозрачного покрытия DC4000 или матового покрытия D8115 поверх оттеночного прозрачного покрытия.
ECP15 было нанесено распылителем SATAjet 100 BF HVLP с соплом 1,7 мм. ECS25 было нанесено распылителем SATAjet 100 BF HVLP с соплом 1,4 мм. Основное покрытие Envirobase EHP 407 было нанесено распылителем SATAjet 4000 B HVLP, оснащенным соплом WSB (для водорастворимых и органорастворимых покрытий). Оттеночное прозрачное покрытие было нанесено распылителем Devilbiss TEKNA Pro Lite fitted с соплом 1,3 мм и воздушной головкой TE20. Все покрытия были нанесены при давлении приблизительно 200 кПа (29 фунт/кв. дюйм). Матовое и глянцевое прозрачное покрытия наносили распылителем SATAjet 5000 B RP, оснащенным соплом 1,3 мм при давлении 172 кПа (25 фунт/кв. дюйм).
Итоговые результаты покрытий на испытательных пластинах приведены в Таблице 1.
Таблица 1. Покрытые тектурированные испытательные пластины
Слой покрытия
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
Вверху
Внизу
2Вверху
2Внизу
3Вверху
3Внизу
4
Грунтовка
ECP 15<sup>1</sup>
ECP 15
ECP 15
ECP 15
ECP 15
ECP 15
ECP 15
Герметик
ECS25<sup>2</sup>
ECS25
ECS25
ECS25
ECS25
ECS25
ECS25
Основное покрытие
EHP T407<sup>3</sup>
EHP T407
Интерьер-ная серая
Crystal-lance Smoking Gun<sup>7</sup>
Рубино-вый красный<sup>8</sup>
Рубино-вый красный
EHP T407
Промежуточ-ное покрытие
–
Интерь-ерная серая<sup>5</sup>
–
–
–
Красный Andaro<sup>9</sup>
–
Верхнее покрытие
DC4000<sup>4</sup>
D8115 Матовое<sup>6</sup>
D8115 Матовое
DC4000
D8115 Матовое
DC4000
DC4000D8115 Матовое
1
ECP15; полиуретановая грунтовка, доступная от PPG Industries Inc.
2
ECS25; полиуретановое герметизирующее покрытие, доступное от PPG Industries Inc.
3
EHP T407; покрытие на основе акрилового латекса, доступное от PPG Industries Inc.
4
DC4000; полиуретановое глянцевое прозрачное покрытие, доступное от PPG Industries Inc.
5
Серая краска для внутренних работ.
6
D8115 Матовое; полиуретановое покрытие, придающее матовость, доступное от PPG Industries Inc.
7
Crystallance Smoking Gun; пигмент линейки Vibrance Collection в полиуретановом глянцевом прозрачном покрытии DC4000, доступный от PPG Industries Inc.
8
Vibrance; Пигмент VM4350 в полиуретановом глянцевом прозрачном покрытии DC4000, доступный от PPG Industries Inc.
Пример 4
Испытание на стойкость к атмосферному воздействию
2
Оптические характеристики текстурированных испытательных пластин из Примера 3 оценивали после воздействия циклов воды и света согласно SAE J2527 (испытание на стойкость к атмосферному воздействию). Образцы помещали в климатическую камеру на полное время испытаний, равное 6000 часов, и оценивали с интервалом в 1000 часов. Во время цикла испытания на воздействие света климатическая камера была установлена на температуру с черной панелью, равной 70°C, температура в камере была равна 47°C, и относительная влажность составляла 50% ОВ. Образцы облучали источником УФ-излучения с точкой отсечения 340 нм и интенсивностью 0,55 Вт/см. Во время темных циклов в климатической камере устанавливали температуру 38°C и относительную влажность, равную 95%ОВ. Воздействие условий характеризовали четырьмя фазами. Фаза 1 была темным циклом продолжительностью 60 мин, без облучения и с распылением воды. Во время Фазы 2, которая продолжалась 60 мин, образцы подвергали воздействию энергии 1320 Джоуль без распыления воды. Во время Фазы 3, которая продолжалась 60 мин, образцы подвергали воздействию энергии 660 Джоуль с распылением воды. Во время Фазы 4, которая продолжалась 60 мин, образцы подвергали воздействию энергии 1980 Джоуль без распыления воды.
Результаты приведены в Таблице 2 и Таблице 3.
Таблица 2. Изменение оптических свойств покрытий испытательных пластин из АБС после испытаний на стойкость к атмосферному воздействию.
Образец
Окраска
Δ Матовость
Δ 60° Блеск
45° Δ L
Δ a
Δ b
Δ E
ПК-АБС гладкий
Коричневая
45
-0,5
-0,47
-0,06
-0,02
0,47
Серая глянцевая
-2,1
-0,4
-0,04
-0,1
-0,2
0,23
Красная глянцевая
286,2
-6,1
-0,36
-0,15
-0,09
0,40
Красная матовая
-0,2
-0,5
0,54
-1,55
-1,16
2,01
Черная
-3,8
-0,6
3,87
-0,02
0,1
3,87
Серая матовая
-3,6
-0,6
0,48
-0,08
-0,26
0,55
ПК-АБС Пузыри
Коричневая
-22,4
-2
-3,1
0,56
3,83
4,96
Серая глянцевая
-1,2
-0,1
-0,03
0,03
-0,01
0,04
Красная глянцевая
-22,7
-2
4,31
-4,31
-3,12
6,85
Красная матовая
-2,1
-0,1
-0,78
-1,52
-0,99
1,97
Черная
-13,6
-1,4
-1,09
-0,14
0,4
1,17
Серая матовая
-15,8
-1,7
1,39
-0,07
-0,12
1,40
ПК-АБС Узор мелкая клетка
Коричневая
-2,7
-0,3
-7,96
1,09
4,85
9,38
Серая глянцевая
-1,2
-0,1
-0,3
-0,05
-0,04
0,31
Красная глянцевая
-1,4
-0,2
7,24
-10,35
-10,39
16,36
Красная матовая
-0,3
-0,1
-0,12
-0,03
-0,15
0,19
Черная
-2,9
-0,3
22,08
-0,22
-2,44
22,22
Серая матовая
-2,2
-0,2
1,42
0,14
-0,13
1,43
ПК-АБС Узоркрупная клетка
Коричневая
1
-3,3
-2,25
0,13
0,53
2,31
Серая глянцевая
-0,3
-0,2
-0,31
-0,01
-0,03
0,31
Красная глянцевая
0,7
-1,1
1,99
-2,45
-0,06
3,16
Красная матовая
-0,9
0,6
2,12
-0,43
0,09
2,16
Черная
4,3
0,2
8,85
-0,2
-1,13
8,92
Серая матовая
1,2
-0,1
-0,72
-0,06
0,08
0,73
Таблица 3. Изменение оптических свойств покрытий испытательных пластин из Ultem 9085 после испытаний на стойкость к атмосферному воздействию.
Образец
Окраска
Δ Мутность
Δ 60° Блеск
45° Δ L
Δ a
Δ b
Δ E
Ultem9085гладкий
Коричневая
-60
1,8
-0,11
0,09
0,16
0,214
Серая глянцевая
-0,8
-0,3
0,14
-0,06
-0,13
0,20
Красная глянцевая
-2,7
0,7
-0,8
-0,89
-0,93
1,52
Красная матовая
1,9
-0,2
1,89
-1,05
-1,14
2,44
Черная
-2,7
-0,5
1,37
0,04
-0,06
1,37
Серая матовая
-2,8
-0,6
0,29
-0,07
-0,24
0,38
Ultem9085Узоршести-угольники
Коричневая
-0,9
-0,1
2,63
0,2
0,4
2,67
Серая глянцевая
1
0,3
-2,75
-0,13
-0,33
2,77
Красная глянцевая
-2,4
1,8
-7,44
5,87
2,57
9,82
Красная матовая
-3,7
0,2
1,06
-5,21
-2,89
6,05
Черная
-1
2,1
-16,15
-0,25
1,19
16,20
Серая матовая
-6,7
0,4
-14,91
-0,03
-1,4
14,98
Ultem9085Узормелкаяклетка
Коричневая
19,5
1,7
-32,3
4,4
12,8
35,02
Серая глянцевая
3,3
-0,9
0,1
-0,22
0,11
0,26
Красная глянцевая
11,7
1,5
-9,28
13,13
3,62
16,48
Красная матовая
0,3
0,6
-0,45
-4,05
-1,3
4,28
Черная
18,5
2,9
-33,45
0,88
4,24
33,73
Серая матовая
17,2
1,8
-26,71
0,22
1,4
26,75
Ultem9085Узоркрупнаяклетка
Коричневая
51,7
3,5
-13,39
1
2,58
13,67
Серая глянцевая
2,2
0,4
0,94
-0,09
-0,24
0,97
Красная глянцевая
2,2
0,1
-2,64
1,98
8,98
9,57
Красная матовая
-2,1
-0,1
1,46
-0,98
-0,02
1,76
Черная
45,9
4
-11,92
0,32
1,36
12,00
Серая матовая
3,7
0
-1,16
-0,2
0,18
1,19
2
2
2
1/2
Цветовое различие оценивали в координатах L*a*b цветового пространства CIE, где ΔL относится к разнице светлота/темнота, Δa относится к разнице в координате красный/зеленый, Δb относится к разнице в координате желтый/синий, и ΔE равно суммарному цветовому различию (ΔL + Δa + Δb).
Пример 5
Текстурированные испытательные пластины с автомобильным покрытием для ремонтных работ
Текстурированная испытательная пластина была изготовлена со стандартным автомобильным покрытием для ремонтных работ. Система покрытия включала грунтовочное покрытие (CMPP3700A; PPG Industries, Inc.), белое основное покрытие (DBC 930774/1; PPG Industries, Inc.), прозрачное промежуточное покрытие (DBC930774/2; PPG Industries, Inc.), и прозрачное покрытие (TKU2000CS; APAD Flex 2K, PPG Industries, Inc.). Слои покрытия наносили толщиной и с использованием способов, аналогичных, описанным в Примере 4. Нанесенные покрытия подвергали горячей сушке при 80°C в течение 30 мин.
На Фиг. 10 показана фотография текстурированной испытательной пластины со стандартным автомобильным покрытием для ремонтных работ, нанесенным на всю поверхность.
Пример 6
Испытательные пластины с эффектом софт-тач
Испытательные пластины были изготовлены с покрытием поверхности с эффектом софт-тач. Пластины из Ultem 9085 были изготовлены коричневого, черного и умеренно серого цвета. Каждая пластина имела три слоя покрытия. Первый слой (грунтовка) был толщиной от 15 мкм до 20 мкм и включал коричневый, черный или умеренно серый пигмент. Второй слой (базовое покрытие) был толщиной от 10 мкм до 20 мкм и включал коричневый, черный или умеренно серый пигмент. Третий слой (с эффектом софт-тач) представлял собой прозрачное покрытие с эффектом софт-тач толщиной от 50 мкм до 60 мкм. Покрытия были подвергнуты горячей сушке при температуре от 60°C до 80°C в течение от 6 час до 8 час.
На Фиг. 11 показана фотография пластин. Верхние и нижние части текстурированной части испытательных пластин включали разное верхнее покрытие с эффектом софт-тач.
Аспекты изобретения
Изобретение дополнительно определяется следующими аспектами.
Аспект 1. Покрытая подложка, включающая: подложку, имеющую поверхность, которая содержит: множество первых топографических элементов, которые характеризуются первой высотой; и множество вторых топографических элементов, которые имеют вторую высоту, при этом вторая высота больше первой высоты; и систему покрытия, покрывающую поверхность, при этом система покрытия содержит слой первого покрытия, выполненный с возможностью визуально скрыть множество первых топографических элементов.
Аспект 2. Покрытая подложка по аспекту 1, которая изготовлена с использованием аддитивного производства; при этом множество первых топографических элементов включает линии печати.
Аспект 3. Покрытая подложка по любому из аспектов 1 или 2, в которой множество вторых топографических элементов включает преднамеренно созданную топографию поверхности.
Аспект 4. Покрытая подложка по аспекту 3, в которой преднамеренно созданная топография поверхности содержит узор, текстуру или их комбинацию.
Аспект 5. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 4, в которой множество первых топографических элементов характеризуются первой высотой; множество вторых топографических элементов характеризуются второй высотой; при этом вторая высота больше, чем первая высота.
Аспект 6. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 5, в которой слой первого покрытия характеризуется толщиной, составляющей +/-20% от первой высоты.
Аспект 7. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 6, в которой слой первого покрытия выполнен с возможностью выравнивания поверхности.
Аспект 8. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 7, в которой слой первого покрытия представляет собой грунтовочное покрытие.
Аспект 9. Покрытая подложка по аспекту 8, в которой слой грунтовочного покрытия содержит грунтовочное покрытие на основе уретана или грунтовочное покрытие на основе эпоксида.
Аспект 10. Покрытая подложка по аспекту 8, в которой грунтовочное покрытие отвечает требованиям аэрокосмической промышленности по воспламеняемости, дыму и токсичности.
Аспект 11. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 10, в которой система покрытия содержит два или более слоев второго покрытия.
Аспект 12. Покрытая подложка по аспекту 11, в которой два или более слоев второго покрытия выполнены с возможностью придания оптических свойств множеству вторых топографических элементов.
Аспект 13. Покрытая подложка по аспекту 12, в которой оптические свойства включают визуальные свойства.
Аспект 14. Покрытая подложка по любому из аспектов от 11 до 13, в которой два или более слоев второго покрытия выполнены с возможностью акцентировать множество вторых топографических элементов.
Аспект 15. Покрытая подложка по любому из аспектов от 11 до 14, в которой слой первого покрытия содержит грунтовочное покрытие, два или более слоев второго покрытия содержат слой основного покрытия, слой промежуточного покрытия, пигментированный слой, слой верхнего покрытия, слой внешнего покрытия или комбинацию из любых вышеперечисленных слоев.
Аспект 16. Покрытая подложка по любому из аспектов от 11 до 15, в которой по меньшей мере один или более слоев второго покрытия содержат пигмент со специальными эффектами.
Аспект 17. Покрытая подложка по любому из аспектов от 11 до 16, в которой два или более слоев второго покрытия содержат внешнее осязательное покрытие.
Аспект 18. Покрытая подложка по аспекту 17, в которой осязательное покрытие представляет собой покрытие с эффектом софт-тач.
Аспект 19. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 18, в которой подложка содержит термопластичный полимер, термоотверждаемый полимер, металл или комбинацию из любых из них.
Аспект 20. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 19, в которой подложка содержит поликарбонат, акрилонитрил-бутадиен-стирол, полиэфиримид, полиуретан, полимочевину или комбинацию из любых перечисленных полимеров.
Аспект 21. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 20, в которой аддитивное производство включает трехмерную печать.
Аспект 22. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 21, в которой система покрытия содержит грунтовочное покрытие, покрывающее подложку, основное покрытие, покрывающее грунтовочное покрытие, и осязательное покрытие, покрывающее основное покрытие.
Аспект 23. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 22, в которой система покрытия содержит слой покрытия, содержащий пигмент со специальными эффектами.
Аспект 24. Покрытая подложка по любому из аспектов от 1 до 23, в которой подложка включает металл; при этом системы покрытий содержат систему двухслойного покрытия, наносимого электроосаждением.
Аспект 25. Транспортное средство, содержащее покрытую подложку по любому из аспектов от 1 до 24.
Аспект 26. Транспортное средство по аспекту 25, которое представляет собой аэрокосмическое транспортное средство.
Аспект 27. Система многослойного покрытия, содержащая: слой первого покрытия, который выполнен с возможностью визуального выравнивания поверхности, при этом поверхность содержит множество преднамеренно созданных топографических элементов; и один или более слоев второго покрытия, покрывающих слой первого покрытия, которые выполнены с возможностью придания оптического свойства указанному множеству преднамеренно созданных топографических элементов.
Аспект 28. Система многослойного покрытия по аспекту 27, в которой слой первого покрытия представляет собой грунтовочное покрытие.
Аспект 29. Система многослойного покрытия по любому из аспектов от 27 до 28, в которой один или более слоев второго покрытия содержат слой основного покрытия, слой промежуточного покрытия, слой верхнего покрытия, слой внешнего покрытия или комбинацию из любых перечисленных слоев.
Аспект 30. Система многослойного покрытия по любому из аспектов от 27 до 29, в которой по меньшей мере один из одного или более слоев второго покрытия содержат пигмент со специальными эффектами.
Аспект 31. Система многослойного покрытия по любому из аспектов от 27 до 30, в которой один или более слоев второго покрытия содержат осязательное покрытие.
Аспект 32. Поверхность, содержащая систему многослойного покрытия по любому из аспектов от 27 до 31.
Аспект 33. Поверхность по аспекту 32, которая включает поверхность изделия, изготовленного с использованием аддитивного производства.
Аспект 34. Способ нанесения покрытия на поверхность, в котором поверхность включает: множество первых топографических элементов, которые характеризуются первой высотой; и множество вторых топографических элементов, которые характеризуются второй высотой, при этом вторая высота больше, чем первая высота; при этом способ включает: нанесение слоя первого покрытия на поверхность, чтобы визуально скрыть первые топографические элементы; и нанесение по меньшей мере одного слоя второго покрытия на слой первого покрытия, чтобы придать оптическое свойство множеству вторых топографических элементов.
Аспект 1A. Покрытое изделие, включающее: (a) изделие, имеющее поверхность, которая содержит множество низкопрофильных элементов; при этом указанное множество низкопрофильных элементов имеют шероховатость поверхности от 10 мкм до 200 мкм; и (b) систему покрытия, покрывающую указанную поверхность, при этом система покрытия содержит один или более слоев покрытия, и при этом покрытая поверхность имеет шероховатость поверхности меньше, чем 10 мкм.
Аспект 2A. Покрытое изделие по аспекту 1A, в котором система покрытия имеет среднюю толщину между низкопрофильными элементами, которая составляет ±50% от шероховатости поверхности множества низкопрофильных элементов.
Аспект 3A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 2A, в котором множество низкопрофильных элементов содержат множество параллельных линий.
Аспект 4A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 3A, в котором множество параллельных элементов разделены расстоянием от 10 мкм до 200 мкм.
Aspect 5A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 4A, в котором система покрытия имеет общую толщину, которая составляет ±20% от шероховатости поверхности множества низкопрофильных элементов.
Aspect 6A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 5A, в котором покрытое изделие является визуально гладким.
Aspect 7A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 6A, в котором множество низкопрофильных элементов не являются визуально видимыми.
Аспект 8A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 7A, в котором один или более слоев покрытия содержат от одного до десяти слоев покрытия.
Аспект 9A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 8A, в котором изделие изготовлено с использованием аддитивного производства.
Аспект 10A. Покрытое изделие по аспекту 9А, в котором аддитивное производство включает трехмерную печать.
Аспект 11A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 10A, в котором изделие содержит поверхность, изготовленную с использованием аддитивного производства.
Аспект 12A. Покрытое изделие по аспекту 11A, в котором аддитивное производство включает трехмерную печать.
Аспект 13A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 12A, в котором множество низкопрофильных элементов включает линии трехмерной печати.
Аспект 14A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 13A, в котором подложка дополнительно содержит множество преднамеренно созданных топографических элементов, при этом указанное множество преднамеренно созданных топографических элементов имеет среднюю высоту, которая составляет от 400% до 1000% средней высоты низкопрофильных элементов.
Аспект 15A. Покрытое изделие по аспекту 14A, в котором множество низкопрофильных элементов не являются визуально видимыми, а множество преднамеренно созданных топографических элементов являются визуально видимыми.
Аспект 16A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 14A до 15A, в котором множество преднамеренно созданных топографических элементов являются визуально акцентированными.
Аспект 17A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 14A до 16A, в котором система покрытия выполнена с возможностью визуально скрыть множество параллельных элементов.
Аспект 18A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 14A до 17A, в котором система покрытия выполнена с возможностью усилить оптический эффект множества топографических элементов.
Аспект 19A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 14A до 18A, в котором система покрытия содержит систему покрытия на основе эпоксида, систему покрытия на основе уретана или комбинацию из них.
Аспект 20A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 19A, в котором каждый из одного или более слоев покрытия независимо содержит: грунтовочное покрытие, слой основного покрытия, слой промежуточного покрытия, пигментированный слой, слой верхнего покрытия или слой внешнего покрытия.
Аспект 21A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 20A, в котором один или более слоев покрытия независимо содержат: прозрачное покрытие, покрытие со специальными эффектами, осязательное покрытие, покрытие с эффектом софт-тач, износостойкое покрытие, покрытие устойчивое к образованию пятен, вспучивающееся покрытие, матовое отделочное покрытие или комбинацию любых из перечисленных.
Аспект 22A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 21A, в котором поверхность и покрытие содержат преднамеренно созданный трехмерный узор.
Аспект 23A. Покрытое изделие по аспекту 22A, в котором преднамеренно созданный трехмерный узор включает: текстуру кожи, узор древесины, упорядоченный узор, неупорядоченный узор или комбинацию любого из перечисленного.
Аспект 24A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 22A до 23A, в котором преднамеренно созданный трехмерный узор изготовлен с использованием трехмерной печати.
Аспект 25A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 24A, в котором изделие содержит: термопластик, термоотверждаемый полимер, металл, сплав, композит, керамику или комбинацию любого из перечисленного.
Аспект 26A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 25A, в котором изделие является электропроводящим, и система покрытия включает систему покрытия, нанесенного электроосаждением.
Аспект 27A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 26A, в котором покрытое изделие представляет собой деталь транспортного средства.
Аспект 28A. Покрытое изделие по аспекту 27A, в котором деталь транспортного средства представляет собой деталь аэрокосмического транспортного средства.
Аспект 29A. Покрытое изделие по аспекту 27A, в котором деталь транспортного средства представляет собой деталь автомобиля.
Аспект 30A. Покрытое изделие по любому из аспектов от 1A до 30A, в котором изделие изготовлено с использованием трехмерной печати.
Аспект 31A. Способ визуально скрыть множество низкопрофильных элементов на поверхности изделия, включающий нанесение системы покрытия на поверхность, чтобы получить покрытую поверхность, при этом система покрытия содержит один или более слоев покрытия; и при этом покрытая поверхность имеет шероховатость поверхности меньше, чем 10 мкм.
Аспект 32A. Способ по аспекту 31A, в котором множество низкопрофильных элементов имеют шероховатость поверхности больше, чем 10 мкм, и нанесенная система покрытия имеет общую толщину, которая составляет +/-50% от шероховатости поверхности.
Аспект 33A. Способ по любому из аспектов от 31A до 32A, в котором множество низкопрофильных элементов имеют первую среднюю высоту элемента от 10 мкм до 200 мкм.
Аспект 34A. Способ по любому из аспектов от 31A до 33A, в котором множество низкопрофильных элементов включают множество параллельных линий.
Аспект 35A. Способ по любому из аспектов от 31A до 34A, в котором множество низкопрофильных элементов включают множество линий печати.
Аспект 36A. Способ по любому из аспектов от 31A до 35A, в котором изделие изготовлено с использованием аддитивного производства.
Аспект 37A. Способ по любому из аспектов от 31A до 36A, в котором изделие содержит поверхность, изготовленную с использованием аддитивного производства.
Аспект 38A. Способ по любому из аспектов от 31A до 37A, дополнительно включающий шлифование нанесенного слоя покрытия перед нанесением следующего слоя покрытия.
Аспект 39A. Покрытое изделие, полученное способом по любому из аспектов от 31А до 38А.
Аспект 40A. Покрытое изделие по аспекту 39A, в котором изделие изготовлено с использованием трехмерной печати.
Аспект 41A. Способ акцентирования множества преднамеренно созданных топографических элементов на поверхности изделия, при котором поверхность содержит множество низкопрофильных элементов, при этом способ включает нанесение системы покрытия на поверхность, чтобы получить покрытую поверхность, при этом низкопрофильные элементы не являются визуально видимыми на покрытой поверхности.
Аспект 42A. Способ по аспекту 41A, в котором множество низкопрофильных элементов имеют шероховатость поверхности от 10 мкм до 200 мкм; при этом множество преднамеренно созданных топографических элементов имеют вторую среднюю высоту элемента, которая составляет от 400% до 1000% шероховатости поверхности множества низкопрофильных элементов.
Аспект 43A. Способ по любому из аспектов от 41A до 42A, в котором система покрытия содержит один или более слоев покрытия.
Аспект 44A. Способ по любому из аспектов от 41A до 43A, в котором нанесенная система покрытия имеют общую толщину, которая составляет +/-50% от шероховатости поверхности множества низкопрофильных элементов.
Аспект 45A. Способ по любому из аспектов от 41A до 44A, в котором изделие содержит поверхность, изготовленную с использованием трехмерной печати.
Аспект 46A. Способ по любому из аспектов от 41A до 45A, который дополнительно включает шлифование нанесенного слоя покрытия перед нанесением следующего слоя покрытия.
Аспект 47A. Покрытое изделие, полученное способом по любому из аспектов от 41A до 46A.
Аспект 48A. Покрытое изделие по аспекту 46A, в котором изделие изготовлено с использованием трехмерной печати.
И наконец, следует отметить, что существуют альтернативные способы выполнения вариантов воплощения изобретения, описанных в данном документе. Соответственно, настоящие варианты воплощения изобретения следует рассматривать как иллюстративные, а не ограничивающие. Кроме того, пункты формулы изобретения не должны быть ограничены подробностями, приведенными в данном документе, и подразумевают их полный объем и эквиваленты.