ПОЛИРУЮЩИЕ КОМПОЗИЦИИ, УСТОЙЧИВЫЕ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР
POLISHING COMPOSITIONS, RESISTANT TO SUBZERO TEMPERATURES

Область техники
Настоящее изобретение относится к водным композициям, содержащим один или более углеводородов, обладающим повышенной стабильностью при действии низких температур. Указанные композиции подходят для применения в качестве полирующих композиций для обеспечения поверхностей с высоким блеском.
Уровень техники
Композиции, содержащие углеводороды, можно применять для удаления трудноудаляемой грязи и располировывать с получением глянцевой поверхности. Полирующие композиции для автотранспортных средств позволяют удалять грязь и замаскировать небольшие царапины на окрашенной поверхности транспортного средства. Полирующие композиции обычно представляют собой водные композиции с углеводородным компонентом, обычно минеральным маслом, которые могут образовывать пленку на поверхности и которые можно располировать с получением блеска. Полирующие композиции могут дополнительно включать мелкие неорганические частицы, которые способствуют удалению отслоившейся краски, грязи и накопившейся старой полировки. В состав некоторых типов полирующих композиций вводят кремнийорганические масла в качестве смазывающих веществ, средств для придания водоотталкивающих свойств и агентов, препятствующих слипанию. Однако из-за своей способности препятствовать слипанию полирующие композиции, содержащие кремнийорганическое соединение, могут иметь недостатки, например, в случае, когда необходима перекраска. Поэтому предложен ряд полирующих композиций, не содержащих кремнийорганических соединений и каких-либо добавок кремнийорганических масел.
Вследствие достаточно высокого содержания воды полирующие композиции подвержены замерзанию при низких температурах. Если композиции были заморожены, то при повторном достижении комнатной температуры их свойства могут ухудшаться. В частности, такие композиции, как правило, уже не достигают своей первоначальной вязкости, что негативно сказывается на удобстве обращения с ними и снижает их эксплуатационные характеристики. В регионах, где часто бывают низкие температуры, такие полирующие композиции приходится хранить в обогреваемых складских помещениях и транспортировать в обогреваемых контейнерах. Несмотря на то, что для снижения температуры замерзания водных композиций можно использовать антифризы, такие как гликоли, для обеспечения значительного снижения температуры замерзания было бы необходимо настолько большое их количество, что это оказало бы значительное влияние на вязкость композиции. Эта проблема может быть особенно острой в случае полирующих композиций, которые по существу не содержат кремнийорганических масел.
Краткое описание изобретения
1
6
Соответственно, предложена полирующая композиция, содержащая от 10 до 50 масс.% воды, от 10 до 60 масс.% углеводородного компонента, содержащего алканы, содержащие от 5 до 36 атомов углерода, от 0,5 до 5 масс.% одной или более солей С-Сорганической кислоты, дополнительно содержащая добавки, при этом общее количество ингредиентов составляет 100 масс.%, и при этом композиция имеет вязкость от примерно 15000 (пятнадцать тысяч) сПз до примерно 65000 (шестьдесят пять тысяч) сПз (по вискозиметру Брукфильда, при 20°С) и по существу не содержит кремнийорганических масел.
В другом аспекте предложен способ полирования чистовой поверхности автотранспортного средства, включающий нанесение полирующей композиции на область поверхности, подлежащую полированию, и растирание композиции с применением ткани или полировальника.
В еще одном аспекте предложено покрытие на по меньшей мере одной области чистовой поверхности автотранспортного средства, полученное с применением указанной полирующей композиции.
Подробное описание изобретения
Перед тем, как подробно описывать какие-либо варианты реализации этого изобретения, следует отметить, что изобретение в настоящей заявке не ограничено подробностями конструкции и расположения компонентов, изложенными в нижеследующем описании. Изобретение может иметь другие варианты реализации и может быть реализовано на практике или осуществлено различными путями. Также следует понимать, что формулировки и терминология в данном документе использованы в целях описания, и их нельзя считать ограничивающими. В отличие от использования слова «состоящий» использование слов «включающий», «содержащий» или «имеющий» и их вариантов подразумевает включение признаков, приведенных после этих слов, и их эквивалентов, а также дополнительных признаков. Указание признаков в единственном числе подразумевает включение «одного или более признаков». Любой приведенный в настоящем документе численный диапазон предусматривает включение в него всех значений, от самого нижнего значения до самого верхнего значения такого диапазона. Например, диапазон концентрации от 1% до 50% предназначен для сокращенного и однозначного указания значений между 1% и 50%, таких как, например, 2%, 40%, 10%, 30%, 1,5%, 3,9% и т.п.
Массовое процентное содержание сокращенно обозначено в настоящем документе ниже и выше как «масс.%». Если специально не указано иное, массовое процентное содержание рассчитано, исходя из общего количества композиции. Общее количество композиции соответствует 100 масс.%.
Предложенные в настоящем документе композиции обычно имеют вязкость (20°С±1°С, вискозиметр Брукфильда) от примерно 20000 до примерно 60000 сантипуаз (сПз), предпочтительно от примерно 30000 до примерно 58000 сПз, более предпочтительно от примерно 35000 до примерно 57000 сПз. Композиции имеют улучшенную стабильность при низких температурах, что проявляется в том, что после того, как их подвергли воздействию режима низких температур, их вязкость значительно не меняется. Предпочтительно композиции имеют одинаковую вязкость при температуре окружающей среды (20°С±1°С) до и после того, как композиции выдержали при -15°С в течение 6 часов, а затем выдержали  до достижения комнатной температуры (20°С±1°С). В некоторых вариантах реализации вязкость композиции после выдержки в низкотемпературном режиме при -15°С в течение 6 часов снижается менее чем на 15% от ее первоначальной вязкости, предпочтительно менее чем на 8% и более предпочтительно менее чем на 5%. В некоторых вариантах реализации вязкость композиции не снижается более чем на 8% от ее первоначальной вязкости, после того, как композицию подвергли воздействию температуры -20°С в течение 6 часов, или даже -25°С в течение 6 часов, а затем выдержали до повторного достижения композициями комнатной температуры.
2
Предложенные в настоящем документе композиции содержат по меньшей мере водный компонент и по меньшей мере углеводородный компонент. Эти компоненты могут присутствовать в количестве по меньшей мере 10 масс.%, предпочтительно по меньшей мере 15 масс.% и более предпочтительно по меньшей мере 20 масс.%. Композиции могут дополнительно содержать неорганические частицы в качестве третьего компонента. Неорганические частицы могут присутствовать в количестве по меньшей мере 10 масс.%, предпочтительно по меньшей мере 15 масс.%. Композиции могут дополнительно содержать добавки, выбранные из поверхностно-активных веществ, смазывающих веществ и других ингредиентов, как описано ниже. Их количество может изменяться в зависимости от типа ингредиента и оптимизируемой рабочей характеристики, но их выбирают так, чтобы достичь вышеотмеченного диапазона вязкости. Предпочтительно композиции не содержат или по существу не содержат кремнийорганических масел. Выражение «по существу не содержит», используемое в настоящем документе, означает, что в композиции не добавляют каких-либо кремнийорганических масел, но их присутствие в качестве примеси в том или ином ингредиенте допустимо. Обычно такое количество составляет менее 5 масс.%, менее 1 масс.% или даже менее 0,5 масс.%. Выражение «не содержит кремнийорганических масел», используемое в настоящем документе, означает, что какие-либо кремнийорганические масла отсутствуют. Кремнийорганические масла представляют собой полимеризованные силоксаны или полисилоксаны, т.е. соединения с повторяющимися звеньями Si-O-Si, которые дополнительно содержат органические остатки, т.е. остатки, содержащие атомы углерода и водорода. Они могут быть описаны как полимеры, содержащие звенья [RSiO]n, где R представляет собой одинаковые или различные органические остатки, такие как алифатические или ароматические остатки. Буква n обозначает, что присутствует множество таких групп, т.е. что такие группы являются повторяющимися группами. рН композиций обычно составляет от 6 до 8.
Предложенные в настоящем документе композиции пригодны для полирования поверхностей с сильным блеском, в частности, поверхностей автотранспортных средств. Предполагается, что после того как композиции растерли на поверхности и высушили, композиции образуют пленку на поверхности. Пленка может покрывать тонкие царапины на чистовой поверхности. Композиции можно растирать с помощью ткани или полировальника, чтобы обеспечить глянцевый блеск.
Водный компонент
Водный компонент представляет собой воду. Вода может быть очищенной водой, например дистиллированной водой. Композиция обычно содержит по меньшей мере 10 масс.% и вплоть до примерно 50 масс.% воды (исходя из общей массы композиции). Предпочтительное количество включает от примерно 20 масс.% до примерно 40 масс.% (исходя из общей массы композиции).
Углеводородные компоненты
Углеводородные компоненты содержат один или более циклических, линейных или разветвленных алканов, обычно алканов, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, предпочтительно алканов, содержащих более 5 атомов углерода. Углеводородные компоненты обычно содержат смеси нескольких алканов, предпочтительно смеси циклических и нециклических алканов. Типичные смеси содержат смеси, содержащие алканы с количеством атомов углерода от 5 до 9, смеси с количеством атомов углерода от 6 до 12 или смеси с количеством атомов углерода от 9 до 16. Углеводородный компонент может содержать комбинацию смесей алканов с количеством атомов углерода от 5 до 16 и смесей алканов с количеством атомов углерода от 24 до 36. Типичные углеводородные компоненты включают, но не ограничены перечисленными, минеральное масло (CAS №8042-47-5), гидросульфурированный лигроин (CAS №64742-82-1), керосин (CAS №8008-20-6), парафиновый воск (CnH2n+2, при n от 24 до 36; CAS №8002-74-2), их комбинации.
Композиции могут содержать от 20 до 50 масс.% (от общей массы композиции) углеводородных компонентов.
Неорганические частицы
Неорганические частицы, подходящие для композиций согласно настоящему изобретению, включают частицы, содержащие оксид кремния, оксид магния, оксид алюминия и их комбинации. Частицы могут представлять собой смесь различных видов неорганических материалов или не представлять собой такую смесь. Предпочтительно неорганические частицы содержат частицы оксида алюминия или преимущественно представляют собой частицы оксида алюминия, и это означает, что по меньшей мере 51 масс.%, предпочтительно по меньшей мере 90 масс.% частиц представляет собой частицы оксида алюминия. Частицы могут иметь размер вплоть до 100 мкм, предпочтительно вплоть до 50 мкм. Более крупные частицы могут создавать опасность того, что поверхность будет поцарапана. Неорганические частицы могут присутствовать в количестве вплоть до примерно 40 масс.%, например, от примерно 15 до примерно 40 масс.%, предпочтительно от примерно 20 до примерно 35 масс.% (исходя из общей массы композиции).
Органические кислоты и их соли
1
6
1
2
1
3
2
3
Подходящие органические кислоты и их соли включают алкановые кислоты. Кислоты могут представлять собой карбоксилаты, фосфорные кислоты, фосфоновые кислоты, сульфонаты. Предпочтительно кислоты представляют собой карбоксилаты. Кислоты могут представлять собой одноосновные, двухосновные или трехосновные кислоты. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения кислоты представляют собой одноосновные кислоты. Кислоты могут содержать от 1 до 6 атомов углерода (С-С кислоты), предпочтительно от 1 до 3 атомов углерода. Конкретные примеры включают муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропановую кислоту. Кислоты могут присутствовать в кислотной форме, или они могут присутствовать в виде соли. Предпочтительно кислоты присутствуют в виде солей. Например, кислоты могут присутствовать в виде солей калия, солей натрия, солей аммония, солей кальция и солей магния. Кислоты могут присутствовать в виде комбинации различных солей. В предпочтительном варианте реализации применяют комбинацию кислот и более предпочтительно кислоты применяют в такой комбинации в виде солей. Конкретные комбинации включают, но не ограничены перечисленными, комбинацию солей С- и С-кислоты, комбинацию солей C- и С- кислоты и комбинацию солей С- и С- кислоты. Кислоты и их соли могут присутствовать в композициях в количестве от примерно 0,1 до 10 масс.%, предпочтительно от примерно 0,5 до 5 масс.% (исходя из общей массы композиции).
Поверхностно-активные вещества
Композиции по настоящему изобретению могут содержать от примерно 0 до 20 масс.% поверхностно-активных веществ, предпочтительно от примерно 2 до примерно 10 масс.% и более предпочтительно не более 15 масс.% поверхностно-активных веществ. Массовое процентное содержание рассчитано, исходя из общей массы композиции.
Композиция может содержать анионные, неионные и катионные поверхностно-активные вещества и их комбинации, включая комбинации только неионных поверхностно-активных веществ, комбинации только анионных поверхностно-активных веществ и комбинации только катионных поверхностно-активных веществ, так же как и комбинации неионных и анионных поверхностно-активных веществ и комбинации неионных и катионных поверхностно-активных веществ.
Предпочтительно композиции содержат по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество. Конкретные примеры неионных поверхностно-активных веществ включают, но не ограничены перечисленными, полиоксиэтилены, такие как этоксилаты спиртов и алкил фенол этоксилаты; сложные эфиры карбоновых кислот, такие как сложные эфиры глицерина, сложные эфиры полиоксиэтилена; сложные эфиры ангидросорбита, такие как этоксилированные сложные эфиры ангидросорбита; натуральные этоксилированные жиры, масла, воски; гликолевые сложные эфиры жирных кислот; алкилполигликозиды; амиды карбоновых кислот, такие как продукты конденсации диэтаноламина, продукты конденсации моноалканоламина и амиды полиоксиэтилена и жирных кислот; глюкамиды жирных кислот; блочные полимеры полиалкиленоксида и неионные поверхностно-активные вещества на основе сополимера оксиэтилена и оксипропилена. Конкретные примеры подходящих эмульгаторов включают Triton N-11, Synperonic ОР11ЕО, Synperonic 91/6, Tergitol 15-S-12, Tergitol 15-S-9, Tergitol 15-S-7, Newcol 1310 и Dispanol TOC. Предпочтительные эмульгаторы включают Newcol 1308FA(90), Ethox 4031 Mod 38, Ethox 4031 Mod 64, Synperonic OP10EO и Triton X-100. Предпочтительные примеры неионных поверхностно-активных веществ включают неароматические поверхностно-активные вещества, более предпочтительно неароматические поверхностно-активные вещества, содержащие по меньшей мере одно циклическое звено.
2
4
x
4
4
20
-
+
Примеры анионных поверхностно-активных веществ включают алкилсульфаты, в которых алкильная группа может прерываться один раз или более чем один раз кислородной простой эфирной группой или может не прерываться этой группой. Примеры включают, но не ограничены перечисленными, лаурилсульфат натрия и лаурилсульфат аммония. Другие подходящие анионные поверхностно-активные вещества представляют собой соли карбоновых кислот, а именно жирных кислот с прямой цепью; соли сложных эфиров серной кислоты, такие как сульфатированные талловые спирты или сульфатированные синтетические спирты из линейных олефинов; сульфатированные полиоксиэтиленированные спирты с прямой цепью, имеющие структуру R(OCH)SO М, где R представляет собой С-С-алкильную группу с прямой или разветвленной целью и х составляет по меньшей мере 2; и сульфатированные триглицеридные масла.
12
18
2
2
2
4
20
2
2
x
2
4
20
3
2
4
x
2
4
20
8
20
+
Подходящие катионные поверхностно-активные вещества включают Ethomeen Т/12, Ethomeen Т/15, Ethomeen 18/15, Ethomeen 18/25 и Ethomeen 18/60. Другие подходящие катионные поверхностно-активные вещества представляют собой длинноцепочечные амины и их соли. Они представляют собой первичные амины, полученные из животных и растительных жирных кислот и таллового масла; синтетические С-С первичные, вторичные или третичные амины; диамины и полиамины и их соли со структурой (RCONHCHCH)NH, где R представляет собой С-С-алкильную группу с прямой или разветвленной целью; полиоксиэтиленированные (ПОЭ) длинноцепочечные амины со структурой RN[(CHCHO)H], где R представляет собой С-С-алкильную группу с прямой или разветвленной целью, а х показывает количество повторяющихся групп; четвертичные полиоксиэтиленированные длинноцепочечные амины со структурой RN(CH)[(CHO)H], где R представляет собой С-С-алкильную группу с прямой или разветвленной целью, а х показывает количество повторяющихся групп, и аминоксиды, такие как N-С-С-алкилдиметиламиноксиды.
Добавки
Композиции могут содержать от 0 до 20 масс.% добавок, обычно от 1 до 10 масс.% (исходя из общей массы композиции), предпочтительно менее 8 масс.%.
Добавки включают многоатомные спирты общей формулы HO-R-OH, где R выбран из линейных или разветвленных алкиленов, гидроксильных алкиленов и полигидроксиалкиленов, где алкиленовое звено может прерываться один раз или более чем один раз кислородными простыми эфирными группами, и алкиленовое звено имеет по меньшей мере два атома углерода и менее 12 атомов углерода, предпочтительно менее 7 атомов углерода. Примеры включают, но не ограничены перечисленным, этан-1,2-диол, пропан-1,3-диол, пропан-1,2,3-триол (глицерин), диэтиленгликоль, этиленгликоль, простой эфир диметанола и их комбинации. Такие многоатомные спирты могут служить в качестве смазывающих веществ. В одном примере реализации композиция содержит по меньшей мере 0,1 масс.% многоатомных спиртов, предпочтительно глицерин, но в количестве вплоть до 10 масс.%, предпочтительно менее 5 масс.% (исходя из общей массы композиции).
Другие добавки включают, но не ограничены перечисленными, наполнители, загустители, биоциды, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, смачивающие вещества, красители, регулирующие рН вещества и буферные растворы. Такие другие добавки могут отсутствовать или присутствовать в количестве от примерно 0,5 до примерно 10 масс.%.
Нанесение композиций
Композиции по настоящему изобретению можно приготовить так, как это обычно делают в области изготовления полирующих композиций. Ингредиенты объединяют и гомогенизируют. Обычно добавляют все жидкие компоненты и композицию перемешивают. Затем партиями добавляют твердые компоненты. Конечную вязкость можно точно отрегулировать до требуемого уровня посредством добавления загустителей.
Для применения в качестве полирующих композиций композиции можно наносить на поверхность, предназначенную для обработки. Композиции можно наносить на поверхность, применяя кусок ткани или полировальник. После того, как композиции высохли, их можно располировать с применением ткани или полировальника.
Нижеследующие примеры приведены для иллюстрации настоящего изобретения, но без какого-либо намерения ограничить область защиты изобретения вариантами реализации, показанными в этих примерах.
Примеры
Полирующую композицию приготавливали, используя ингредиенты и их количество, указанные в таблице 1 (сравнительный пример, С1). Для приготовления композиций все ингредиенты добавляли в воду и затем перемешивали при комнатной температуре с получением однородной пасты. Различные композиции приготавливали одинаковым образом, за исключением того, что органические кислоты добавляли в количестве, указанном в таблице 1, и количество воды снижали, чтобы сохранить общую массу композиций, составляющую 100 масс.%.
Образцы подвергали воздействию низких температур и выдерживали при температурах, указанных в таблице 2. Образцы выдерживали при -15°С в течение 6 часов. Физическое состояние образцов (заморожен или не заморожен) оценивали при визуальном осмотре (паста выглядела твердой и не выдавливалась из контейнера для образца). Затем образцы выдерживали до достижения комнатной температуры и определяли их вязкость (вискозиметр Брукфильда RVF, при температуре 20°±1°С, шпиндель таврового профиля типа Т-В, при 4 об/мин. Для определения подходящих условий измерения можно обратиться к руководству по эксплуатации вискозиметра, что известно специалисту в данной области техники). Затем образцы подвергали воздействию следующей низкотемпературной стадии при -20°С в течение 6 часов и выдержке до достижения комнатной температуры. Эту процедуру повторяли несколько раз, вплоть до температуры -28°С, как указано в таблице 2.