Аминоспиртовая обработка золь-гель конверсионного покрытия, подложки, включающие такое покрытие, и способы изготовления таких подложек
AMINO ALCOHOL TREATMENT FOR SOL-GEL CONVERSION COATINGS, SUBSTRATES INCLUDING SAME, AND METHODS OF MAKING SUCH SUBSTRATES

Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления данного изобретения направлены на изделие, включающее подложку, золь-гель конверсионное покрытие на подложке и слой обработки на золь-гель конверсионном покрытии, причем слой обработки включает аминоспирт.
Уровень техники
Покрытия, такие как конверсионные покрытия, могут использоваться, чтобы предохранить подложки, такие как металлические подложки и/или подложки из металлического сплава. Конверсионные покрытия могут предохранить подложку от коррозии и могут использоваться в качестве праймера (грунтовочного покрытия) для других покрытий, таких как поверхностные покрытия и краски. Например, конверсионное покрытие может присоединять (например, связать силами адгезии) другое покрытие к подложке. Таким образом, конверсионное покрытие должно показывать высокую адгезию к подложке и к другому покрытию, если оно присутствует. Покрытие, которое получали посредством золь-гель процесса, упоминается здесь как "золь-гель конверсионное покрытие".
Сущность изобретения
Вариант осуществления изделия включает: подложку; золь-гель конверсионное покрытие на по меньшей мере части подложки; и слой обработки на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия, причем слой обработки включает аминоспирт.
Другой вариант осуществления изделия включает: подложку; золь-гель конверсионное покрытие на по меньшей мере части подложки; слой обработки на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия, причем слой обработки включает аминоспирт; и слой покрытия на по меньшей мере части слоя обработки, причем слой покрытия включает композиционное покрытие на основе полиуретана.
Краткое описание чертежей
Сопутствующие чертежи, вместе со спецификацией, поясняют варианты осуществления данного изобретения, и, вместе с описанием, служат, чтобы объяснить принципы данного изобретения.
Фиг. 1 представляет собой схематический вид в разрезе изделия согласно варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид в разрезе изделия согласно другому варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему, поясняющую способ производства изделия согласно варианту осуществления данного изобретения.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему, поясняющую способ производства изделия согласно другому варианту осуществления данного изобретения.
Подробное описание
В следующем подробном описании только определенные варианты осуществления показаны и описаны посредством иллюстрации. Как признали бы специалисты в данной области техники, изобретение может быть воплощено во многих различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными здесь. Кроме того, в контексте данной заявки, когда первый элемент упоминается как существующий "на" втором элементе, он может быть непосредственно на втором элементе или быть косвенно на втором элементе с одним или более промежуточными элементами, размещенными между ними. Одинаковые цифры определяют одинаковые элементы по всей спецификации.
Варианты осуществления данного изобретения направлены на изделие, включающее аминоспирт. В определенных вариантах осуществления изделие включает покрытую подложку. Например, в варианте осуществления, поясняемом на фиг. 1, изделие 10 включает подложку 12, золь-гель конверсионное покрытие 14 на подложке 12 (например, на по меньшей мере части подложки 12), и слой 16 обработки на золь-гель конверсионном покрытии 14, (например, на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия 14).
Слой обработки, включающий аминоспирт, может улучшить адгезию слоя покрытия к золь-гель конверсионному покрытию, улучшая таким образом адгезию слоя покрытия к подложке. В определенных вариантах осуществления аминоспирт реагирует с функциональной группой золь-гель конверсионного покрытия, которое может быть частично или полностью отверждено, и отдельно (или одновременно) реагирует с функциональной группой слоя покрытия, чтобы присоединить (или связать силами адгезии) слой покрытия к подложке. Например, золь-гель конверсионное покрытие может иметь поверхность, включающую эпоксидные группы, которые могут реагировать с аминной группой аминоспирта, раскрытого здесь. В определенных вариантах осуществления аминная группа описанного аминоспирта реагирует с эпоксидной группой покрытия с получением амидной связи. Амидная связь аминоспирта и золь-гель конверсионного покрытия, может присоединять (например, связать силами адгезии) слой обработки к золь-гель конверсионному покрытию.
Аминоспирт слоя обработки кроме того включает гидроксильную группу, которая может реагировать с определенными функциональными группами других слоев, композиций или соединений. Например, гидроксильная группа аминоспирта может реагировать с изоцианатной группой композиции покрытия с образованием уретановой связи. Уретановая связь аминоспирта и изоцианата может соединить (например, связать силами адгезии) слой покрытия, полученный из композиции покрытия, со слоем обработки, таким образом, соединяя покрытие с подложкой. Также, в определенных вариантах осуществления, слой обработки функционирует как связующее покрытие (например, соединяющий слой). Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, изделие 100 включает покрытую подложку, включающую подложку 112, золь-гель конверсионное покрытие 114 на подложке 112 (например, на по меньшей мере части подложки 112), слой 116 обработки на золь-гель конверсионном покрытии 114 (например, на по меньшей мере части золь-гель конверсионного покрытия 114), и слой 118 покрытия на слое 116 обработки (например, на по меньшей мере части слоя 116 обработки).
В определенных вариантах осуществления слой покрытия включает или формируется из композиции покрытия на основе полиуретана. Например, слой покрытия может быть получен из композиции покрытия, включающей полиолы с гидроксильными функциональными группами, и полиизоцианаты, и слой покрытия может включать полиуретан. Полиуретан может быть соединен (например, связан силами адгезии) со слоем обработки посредством уретановой связи, образованной аминоспиртом. Композиции покрытия, включающие полиолы с гидроксильными функциональными группами и полиизоцианаты, и слои покрытия, полученные из них, такие как слой покрытия, включающий полиуретан, обычно не включают функциональные группы, которые легко реагируют с эпоксидными группами золь-гель конверсионного покрытия. По существу слои покрытия, которые включают полиуретаны, или слои покрытия, которые образованы из композиций покрытия, включающих полиолы с гидроксильными функциональными группами и изоцианаты, не связаны хорошо силами адгезии с золь-гель конверсионным покрытием. Включением аминоспирта в слой обработки варианты осуществления по данному изобретению улучшают адгезию золь-гель конверсионного покрытия к композиции покрытия и/или слою покрытия, полученному из композиции покрытия.
Как используется здесь, термин "аминоспирт" относится к соединению, включающему аминную группу (например, одну или больше аминных групп) и гидроксильную группу (например, одну или больше гидроксильных групп). В контексте данного изобретения аминная группа и/или гидроксильная группа аминоспирта могут быть прореагировавшими или непрореагировавшими. Например, когда слой обработки упоминается как включающий аминоспирт, то аминоспирт может включать непрореагировавшую аминную группу и/или аминную группу, которая прореагировала с функциональной группой, такой как эпоксидная группа другого соединения, но данное изобретение не ограничивается этим. Аминоспирт может также включать непрореагировавшую гидроксильную группу и/или гидроксильную группу, которая прореагировала с функциональной группой, такой как изоцианатная группа другого соединения, но данное изобретение не ограничивается этим.
Аминоспирт может включать любое подходящее соединение, которое включает аминную группу (например, одну или более аминных групп) и гидроксильную группу (например, одну или более гидроксильных групп). Например, аминоспирт может включать любой подходящий олигомер и/или полимер, который включает аминную группу и гидроксильную группу, или любую подходящую смесь таких олигомеров и/или полимеров. Аминоспирт может включать соединение, которое является твердым веществом или жидкостью при комнатной температуре. В определенных вариантах осуществления, когда аминоспирт является жидкостью при комнатной температуре, слой покрытия на слое обработки показывает лучшую влажную адгезию к слою обработки (или подложке), чем слой покрытия на слое обработки, включающем аминоспирт, который является твердым веществом при комнатной температуре. Хотя данное изобретение не ограничено никаким специфическим механизмом или теорией, можно подумать, что аминоспирт, который является жидкостью при комнатной температуре, может обеспечить лучшую адгезию, чем адгезия, обеспеченная аминоспиртом, который является твердым веществом при комнатной температуре, в результате улучшенной подвижности жидкого аминоспирта на поверхности золь-гель конверсионного покрытия, таким образом увеличивая количество реакций жидкого аминоспирта с функциональными группами (например, эпоксидными группами) золь-гель конверсионного покрытия. Тем не менее, аминоспирт может включать твердое вещество при комнатной температуре.
Аминоспирт может включать любое подходящее число гидроксильных групп. Аминоспирт, включающий более высокое число гидроксильных групп, однако, будет приводить к слою покрытия, который имеет более высокую водочувствительность, чем слой покрытия на слое обработки, содержащий аминоспирт, включающий относительно более низкое число гидроксильных групп. Таким образом, в определенных вариантах осуществления, аминоспирт включает 1-3 гидроксильных группы, и, в определенных вариантах осуществления, аминоспирт включает единственную гидроксильную группу, но аминоспирт не ограничивают этим.
Аминоспирт может включать любое подходящее число аминных групп. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает 1-3 аминных группы, и, в определенных вариантах осуществления аминоспирт включает единственную аминную группу, но аминоспирт не ограничивают этим.
1
2
z
x
y
1
2
1
2
1
6
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Аминоспирт может включать соединения формулы [N(R)(R)]-R-(R'-OH)R'', но аминоспирт не ограничивается ими. Как указано выше, аминоспирт может включать любое подходящее число аминных групп и любое подходящее число гидроксильных групп. Например, z может быть 1-3, и х может быть 1-3. В аминных группах R и R могут каждая независимо быть любой подходящей функциональной группой. Например, R и R могут каждый независимо быть атомом водорода или группой C-С алкил. Когда z больше, чем 1, каждый R и каждый R могут быть одинаковыми или различными. Однако, по мере того как пространственный размер R и/или R увеличивается, реакционная способность аминной группы аминоспирта уменьшается. Например, аминоспирт, включающий вышеописанные соединения, в которых R и R являются каждый атомом водорода, имеет аминную группу, имеющую более высокую реакционную способность, чем соединение, в котором R и R являются каждый группой трет-бутил. Таким образом, реакционной способностью аминной группы аминоспирта можно управлять регулированием пространственного размера R и R. В определенных вариантах осуществления R и R являются каждый атомом водорода.
1
2
z
x
y
1
30
1
30
В соединениях формулы [N(R)(R)]-R-(R'-OH)R'', R, R' и R'' может быть любой подходящей связывающей группой на основе углеводорода. Как используется здесь, термин "связывающая группа на основе углеводорода" относится к связывающей группе, включающей водород и углерод, как главные атомы соединения, и включает циклические, ароматические и алифатические связывающие группы, как должно быть понятно специалистам в данной области техники. Например, в некоторых вариантах осуществления, R и R' может каждый независимо включать группу C-С алкилен, и R'' может включать атом водорода или группу C-С алкил. Когда х больше, чем 1, каждый R может быть тем же самым или отличаться, и когда у больше чем 1, каждый из R'' может быть тем же самым или отличаться. В определенных вариантах осуществления у может быть от 0 до 2, и х+у+z=4.
Примеры аминоспиртов включают трис(гидроксиметил)аминометан, аминометилпропандиол, аминоэтилпропандиол, аминометилпропанол, диметиламиноэтанол, аминогидроксиэтилпетандиол, аминопентандиол и аминометилбутанол, но аминоспирт не ограничивают этим. Например, некоторые дополнительные неограничивающие примеры соответствующих аминоспиртов включают 2-аминоэтанол (то есть, моноэтаноламин), 2,2'-иминодиэтанол (то есть, диэтаноламин), трис (2-гидроксиэтил)амин (то есть триэтаноламин), N-гидроксиэтилэтилендиамин, N-гидроксиэтилпентаметилендиамин, N-гидроксипропил- тетраметилендиамин, N-гидроксиэтилдиэтилентриамин, N,N-дигидроксиэтилдиэтилентриамин, N,N''-дигидроксиэтилдиэтилентриамин, N-гидроксипропил-диэтилентриамин, N,N-дигидроксипропилдиэтилентриамин, N,N''-дигидроксипропилдиэтилентриамин, N-гидроксиэтилпропилендиамин, N-гидроксипропилпропилендиамин, N-гидроксиэтилдипропилентриамин, N-дигидроксиэтилдипропилентриамин, N,N'-дигидроксиэтилдипропилентриамин и трис(гидроксиэтил)триэтилентетрамин. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает трис(гидроксиметил)аминометан. В определенных вариантах осуществления аминоспирт включает диметиламиноэтанол и/или аминогидроксиэтилпентандиол.
Золь-гель конверсионное покрытие может включать любое подходящее золь-гель конверсионное покрытие, используемое в данном уровне техники. Например, золь-гель конверсионное покрытие может включать золь-гель пленку, как описано в патентах США №№5789085; 5814137; 5849110; 5869140; 5869141; и 5939197, но золь-гель конверсионное покрытие не ограничивается ими. Примеры золь-гель конверсионного покрытия включают покрытия, полученные из золь-гель композиции, включающей эффективное количество (например, количество до 1 об. % золь-гель композиции) металлорганического соединения, включающего алкоксицирконий, тригидрат ацетата иттрия, 2-этилгексаноат иттрия, изопропокси-иттрий, метоксиэтоксииттрий, нитрат иттрия, гидрат ацетата церия, гидрат ацетилацетоната церия, 2-этилгексаноат церия, изопропоксицерий, стеарат церия, нитрат церия, гексагидрат нитрата лантана, гидрат ацетата лантана, ацетилацетонат лантана, или их смеси; и эффективное количество реакционноспособного органосилана для образования комплексов с металлорганическим соединением, но золь-гель композиция не ограничивается этим. Например, золь-гель конверсионное покрытие может быть получено из золь-гель композиции, включающей цирконий и органосилан (например, золь-гель конверсионное покрытие может включать эпоксисиланцирконат или аминосиланцирконат). Коммерчески доступный пример золь-гель композиции включает Десогель (Desogel ЕАР-9) (доступный от ППГ Аэроспейс (PPG Aerospace)). Золь-гель композиция может далее включать органическую кислоту в качестве катализатора и стабилизатор циркония. Специалисты в данной области техники понимают, как получать такое золь-гель конверсионное покрытие. Например, специалисты понимают, что характеристиками золь-гель композиции можно управлять, управляя отношением Si/Zr, отношением компонентов в золь-гель композиции, концентрацией золь-гель композиции, растворителем-носителем, старением раствора, катализаторами, предварительной обработкой поверхности, способом нанесения и способом отверждения. Поэтому получение и состав золь-гель конверсионного покрытия не будут далее описаны здесь.
Слой покрытия может включать любой подходящий полиуретан, но слой покрытия не ограничивается этим. Например, слой покрытия можно получить по реакции гидроксильных функциональных групп полиола с органическими полиизоцианатами. Подходящие полиуретановые покрытия включают составы покрытия из двух частей, но слой покрытия не ограничивается этим. Состоящая из двух частей композиция может включать основной компонент и компонент активатор. Компонент активатор может включать соединения, имеющие функциональные изоцианатные группы, и основной компонент может включать соединения, имеющие функциональные гидроксильные группы. Компоненты основы и активатора могут быть смешаны сразу перед нанесением композиции покрытия для получения слоя покрытия. После смешивания и нанесения на подложку, композицию покрытия отверждают, поскольку изоцианатные группы компонента активатора реагируют с гидроксильными группами основного компонента, что приводит к полиуретановому покрытию. Некоторые из изоцианатных групп компонента активатора реагируют с гидроксильными группами аминоспирта, чтобы соединить слой покрытия с золь-гель конверсионным слоем. Пример коммерчески доступной композиции покрытия включает Дефтан (DEFTHANE ELT), Дефтан является зарегистрированной торговой маркой ПРК де Сото Интернейшионал, Инк., (PRC-DeSoto International, Inc., Sylmar (Силмар, Калифорния)), но композиции покрытия не ограничивается этим. Композиция покрытия может также включать ингибитор коррозии.
Композиция покрытия может, кроме того включать обычные добавки к композициям покрытия, такие как катализаторы, красящие вещества, наполнители, УФ абсорберы, добавки для повышения текучести и средства для контроля реологических свойств. Катализаторы промотируют реакцию отверждения и могут включать третичные амины, каталитические соединения металлов или их комбинации. Примеры соответствующих каталитических третичных аминов включают триэтиламин, N-метилморфолин, триэтилендиамин, пиридин, пиколин, и т.д., но катализатор не ограничивается ими. Примеры подходящих каталитических соединений металлов включают соединения свинца, цинка, кобальта, титана, железа, меди и олова, но каталитические соединения металлов не ограничиваются указанным. Например, каталитическое соединение металла может представлять собой 2-этилгексаноат свинца, 2-этилгексаноат цинка, нафтенат кобальта, тетраизопропил титанат, нафтенат железа, нафтенат меди, диацетат дибутилолова, диоктоат дибутилолова, дилаурат дибутилолова и т.д.
Когда используется, катализатор может присутствовать в общем количестве от 0,001 до 0,05 весовых процентов, в расчете на общий вес твердых частиц смолы в композиции покрытия. Например, катализатор может присутствовать в количестве от 0,005 до 0,02 весовых процентов в расчете на общий вес твердых частиц смолы в композиции покрытия.
Модификаторы реологии относятся к соединениям, которые могут изменять текучесть и выравнивающую способность состава покрытия. Состав покрытия должен иметь подходящую текучесть и выравнивающую способность, так чтобы он мог быть нанесен равномерно по поверхности слоя обработки. Композиция покрытия может быть приспособлена тем или иным способом для удовлетворения потребностей пользователя, такие, как регулирование реологии, вязкости, поверхностного натяжения, уровня функциональности и т.д. Эти корректировки могут быть внесены, например, регулированием молекулярного веса смолы, состава растворителя, твердых частиц состава покрытия, способа нанесения, толщины пленки покрытия, реакционной способности покрытия, состава и концентрации пигмента, а также состава и концентрации добавок для текучести потока.
Как используется здесь, термин "красящее вещество" означает любое вещество, которое придает цвет и/или другую непрозрачность и/или другой визуальный эффект композиции покрытия (или слою покрытия). Красящее вещество может быть добавлено в композицию покрытия (или слой покрытия) в любой соответствующей форме, такой как дискретные частицы, дисперсии, растворы и/или хлопья. Единственное красящее вещество или смесь двух или более красящих веществ могут использоваться в покрытиях по данному изобретению. "Наполнитель", с другой стороны, не обязательно придает какой-нибудь цвет и/или непрозрачность и/или другой визуальный эффект композиции покрытия (или слою покрытия).
Примеры красящих веществ включают пигменты, красители и тонирующие средства, такие как те, что используются в лакокрасочной промышленности и/или внесены в список в Ассоциации Изготовителей Сухих Пигментов (DCMA), так же как композиции спецэффекта. Красящее вещество может включать, например, тонко измельченный твердый порошок, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях использования. Красящее вещество может быть органическим или неорганическим и может быть агломерировано или неагломерировано. Красящие вещества могут быть включены в композицию покрытия (или слой покрытия) размолом или простым смешиванием. Красящие вещества могут быть включены размолом в композицию покрытия (или слой покрытия) при использовании средства размола, такого как средство размола акриловой краски, использование которого знакомо специалистам в данной области техники.
Примеры пигментов и/или композиций пигмента включают, но не ограничиваются ими, карбазолдиоксазина сырой пигмент, азопигмент, моноазопигмент, диазопигмент, нафтол AS, пигменты солевого типа (красочные лаки), бензимидазолон, комплексное соединение металла, изоиндолинон, изоиндол и полициклический фталоцианин, хинакридон, перилен, перинон, дикетопирролопиррол, тиоиндиго, антрахинон, индантрон, антрапиримидин, флавантрон, пирантрон, антантрон, диоксазин, триарилкарбоний, хинофталоновые пигменты, дикетопирролопиррол красный ("DPPBO красный"), диоксид титана, сажа газовая, углеродное волокно, графит, другие проводящие пигменты и/или наполнители и их смеси. Термины "пигмент" и "окрашенный наполнитель" могут быть использованы здесь взаимозаменяемо.
Красители в качестве примера включают, но не ограничиваются ими, красители на основе растворителя и/или воды, такие как кислотные красители, азокрасители, основные красители, прямые красители, дисперсные красители, реакционноспособные красители, растворимые в органических средах красители, серусодержащие красители, протравные красители, например, ванадат висмута, антрахинон, алюминийперилен, хинакридон, тиазол, тиазин, азокраситель, индигоид, нитро-красители, нитрозо-красители, оксазин, фталоцианин, хинолин, стильбен и триарилметан.
Тонирующие средства в качестве примера включают, но не ограничиваются ими, пигменты, диспергированные в воде или водорастворимых носителях, таких как AQUA-СНЕМ 896, коммерчески доступный от Дегусса (Degussa, Inc.), CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески доступных от Accuracy Dispersion division of Eastman Chemicals, Inc.
Как замечено выше, красящее вещество может быть в форме дисперсии, включающий дисперсию наночастиц, но не ограничивается ею. Дисперсия наночастиц может включать один или более высоко диспергированных красящих веществ в форме наночастиц и/или частицы красящих веществ, которые производят желаемый видимый цвет и/или непрозрачность и/или визуальный эффект. Дисперсии наночастиц могут включать красящие вещества, такие как пигменты или красители, имеющие размер частиц меньше, чем 150 нм, такой как меньше, чем 70 нм, или меньше, чем 30 нм. Наночастицы могут быть произведены размолом сырья органических или неорганических пигментов мелющими телами, имеющими величину частиц меньше, чем 0,5 мм. Примеры дисперсий наночастиц и способы их изготовления приведены в патенте США №6875800 В2, который включен здесь ссылкой. Дисперсия наночастиц может также быть произведена кристаллизацией, осаждением, конденсацией газовой фазы, и химическим истиранием (то есть, частичным растворением).
Чтобы минимизировать реагломерацию наночастиц в пределах композиции покрытия (или слоя покрытия), может использоваться дисперсия наночастиц, покрытых смолой. Как используется здесь, "дисперсия наночастиц, покрытых смолой" относится к непрерывной фазе (дисперсионной среде), в которой диспергируют дискретные "композитные микрочастицы", которые содержат наночастицу и покрытие из смолы на наночастице. Примеры дисперсий наночастиц, покрытых смолой, и способы их изготовления описаны, например, в патенте США №7605194 от колонки 3, строка 56, до колонки 16, строка 25, процитированные части которого включены здесь посредством ссылки. Также могут быть использованы покрытые частицы, такие как оксид алюминия, покрытый диоксидом титана.
Примеры композиций спецэффекта, которые могут использоваться, включают пигменты и/или композиции, которые оказывают одно или больше влияний на вид, таких как отражение, жемчужный блеск, металлический блеск, фосфоресценция, флюоресценция, фотохромия, светочувствительность, изменение цвета с изменением температуры, гониохромизм и/или изменение цвета. Дополнительные композиции спецэффекта могут обеспечить другие заметные свойства, такие как непрозрачность или текстура. В неограничивающем варианте осуществления композиции спецэффекта могут привести к изменению цвета, такому, что цвет покрытия изменяется, когда покрытие рассматривают под различными углами. Примеры композиций эффекта цвета приведены в патенте США №6894086, включенном в данное описание посредством ссылки. Дополнительные композиции эффекта цвета могут включать прозрачную покрытую слюду, и/или синтетическую слюду, покрытый диоксид кремния, покрытый оксид алюминия, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие, и/или любую композицию, в которой интерференция возникает из разности показателя преломления внутри материала, а не из-за разности показателя преломления между поверхностью материала и воздухом.
В определенных неограничивающих вариантах осуществления, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция, которые обратимо изменяют свой цвет, когда подвергаются действию одного или более источников света, могут использоваться в композиции покрытия (или слое покрытия) по данному изобретению. Фотохромные и/или светочувствительные композиции могут быть активированы облучением светом определенной длины волны. Когда композиция становится возбужденной, молекулярная структура изменяется, и измененная структура показывает новый цвет, который отличается от первоначального цвета композиции. Когда облучение удаляют, фотохромная и/или светочувствительная композиция может возвратиться в состояние покоя, в котором возвращается первоначальный цвет композиции. В одном неограничивающем варианте осуществления фотохромная и/или светочувствительная композиция может быть бесцветной в невозбужденном состоянии и показывать цвет в возбужденном состоянии. Полное изменение цвета может проявиться в пределах от миллисекунд до нескольких минут, такое как от 20 секунд до 60 секунд. Пример фотохромной и/или светочувствительной композиции включает фотохромные красители.
В неограничивающем варианте осуществления, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция может быть связана и/или по меньшей мере частично связана, например, ковалентными связями, с полимером и/или полимерными материалами компонента, способного полимеризоваться. В отличие от некоторых покрытий, в которых светочувствительная композиция может мигрировать из композиции покрытия (или слоя покрытия) и кристаллизоваться на подложке, светочувствительная композиция и/или фотохромная композиция, связанная и/или, по меньшей мере, частично связанная с полимером и/или компонентом, способным полимеризоваться, в соответствии с неограничивающим вариантом осуществления данного изобретения, имеет минимальную миграцию из композиции покрытия (или слоя покрытия). Пример светочувствительной композиции и/или фотохромной композиции и способы их изготовления приведены в патенте США №8153344 В2, и включены в данное описание посредством ссылки.
Обычно красящее вещество может присутствовать в любом количестве, достаточном, чтобы придать желаемый визуальный и/или цветовой эффект. Красящее вещество может включать от 1 до 65 весовых процентов данной композиции покрытия, такое как от 3 до 40 весовых процентов или от 5 до 35 весовых процентов, причем весовые проценты приведены в расчете на общий вес композиции покрытия.
"Износостойкая частица" является частицей, которая, когда используется в композиции покрытия (или слое покрытия), придает некоторый уровень сопротивления истиранию слою покрытия по сравнению с тем же самым слоем покрытия, не имеющем указанных частиц. Подходящие износостойкие частицы включают органические и/или неорганические частицы. Примеры подходящих органических частиц включают, но не ограничиваются ими, алмазные частицы, такие как частицы алмазного шлифовального порошка, и частицы, полученные из карбидных материалов; примеры частиц карбида включают, но не ограничиваются ими, карбид титана, карбид кремния и карбид бора. Примеры подходящих неорганических частиц, включают, но не ограничиваются таковыми, диоксид кремния; оксид алюминия; силикат алюминия; оксид алюминия-оксид кремния; щелочной алюмосиликат; боросиликатное стекло; нитриды, включая нитрид бора и нитрид кремния; оксиды, включая диоксид титана и оксид цинка; кварц; сиенит нефелина; циркон, такой как в форме оксида циркония; бадделюит; и эвдиалит. Могут быть использованы частицы любого размера, такие как смеси различных частиц и/или частицы разного размера. Например, частицы могут быть микрочастицами, имеющими средний размер частиц от 0,1 до 50, от 0,1 до 20, от 1 до 12, от 1 до 10, или от 3 до 6 им, или любая комбинация в пределах любого из этих интервалов. Частицы могут быть наночастицами, имеющими средний размер частиц меньше, чем 0,1 μм, такую как от 0,8 до 500, от 10 до 100, или от 100 до 500 нанометров, или любая комбинация в пределах этих диапазонов.
Композиция покрытия может быть нанесена на по меньшей мере часть слоя обработки, используя любой соответствующий способ покрытия, такой как покрытие, наносимое распылением, покрытие, наносимое с помощью гравированного цилиндра, покрытие, наносимое с помощью фильеры, нанесение покрытия способом макания или печатание, но способ не ограничивается указанным. Слой покрытия может иметь любую подходящую толщину сухой пленки, такую как от 0,5 до 5 мил (например, от 12 до 130 им), но слой покрытия не ограничивается этим. Композиция покрытия может быть отверждена с использованием любой подходящей методики, такой как с использованием тепла, УФ или БИИ (ближнее инфракрасное излучение), но отверждение не ограничивается этим. Специалисты в данной области техники легко оценят условия для отверждения композиции покрытия и, поэтому, эти условия не будут далее описаны здесь.
Хотя данное изобретение было описано применительно к адгезии слоя покрытия, включающего полиуретан, или слоя покрытия, полученного из композиции, включающей полиолы с гидроксильными функциональными группами и полиизоцианаты, к слою золь-гель конверсионного покрытия, данное изобретение не ограничивается этим, и слой обработки и/или раствор, включающий аминоспирт, могут использоваться, чтобы соединить вместе силами адгезии любые два слоя, которые имеют функциональные группы, которые являются соответственно способными реагировать с функциональными группами аминоспирта.
В определенных вариантах осуществления подложка включает металл и/или сплавы металла. Например, подложка может включать алюминий, сплавы алюминия (например, цинк-алюминиевые сплавы), титан, сплавы титана, композиционный материал (например, полимер, армированный углеродным волокном), сталь (например, тонколистовая сталь, холоднокатаная сталь, электрогальваническая сталь, сталь горячего цинкования, сталь, покрытая алюминием, сталь, покрытая сплавом алюминия, и/или нержавеющая сталь), чугун, цветные металлы (например, латунь, бронза, и/или магний, медь, серебро, золото и/или их сплавы), эпоксид, уретан, графит, акрилаты и/или поликарбонаты, но подложки не ограничиваются ими. Как используется здесь, термин "полимер, армированный углеродным волокном", относится к любой подходящей пластмассе, армированной углеродным волокном, термопласту, армированному углеродным волокном, или углеродному волокну, и может включать любой подходящий полимер (например, термореактивный или термопластичный полимер или смолу), такой как эпоксид, сложный полиэфир, виниловый сложный эфир и/или нейлон, и армирующее волокно, такое как углеродное волокно, волокно арамид, алюминиевое волокно и/или стекловолокно.
Способ производства изделия согласно варианту осуществления данного изобретения показан блок-схемой на фиг. 3. Согласно этому варианту осуществления, способ (200) включает нанесение частично отвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки (202). Например, до нанесения на подложку, золь-гель композиция может быть смешана и подвергнута каталитической реакции (например, в течение периода времени 30 минут) с получением частично отвержденной золь-гель композиции. Способ (200), однако, не ограничивается нанесением частично отвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки (202), но может вместо этого включать нанесение неотвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки. Золь-гель композиция и подложка могут быть любыми подходящими золь-гель композицией и подложкой, такими как описанные выше. Способ далее включает, по меньшей мере, частичную сушку золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия (204) (например, частично или полностью отвержденного золь-гель конверсионного покрытия). Способ может также включать дальнейшее отверждение (например, дальнейшее частичное отверждение) частично отвержденной золь-гель конверсионной композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия (например, частично или полностью отвержденного золь-гель конверсионного покрытия). Когда способ включает нанесение неотвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки, способ может включать по меньшей мере частичное отверждение неотвержденной золь-гель композиции.
Согласно вариантам осуществления данного изобретения, изделие может включать, но не ограничивается ими, транспортное средство или часть или компонент транспортного средства. "Транспортное средство" используется здесь в его самом широком смысле и включает все типы транспортных средств, такие как, но не ограничивается ими, автомобили, грузовики, автобусы, фургоны, долговременное оборудование, самолеты, гольф-кары, мотоциклы, велосипеды, железнодорожные вагоны и т.д. Например, транспортное средство может включать воздушно-космические транспортные средства (например, самолеты), включая, но не ограничиваясь ими, большие коммерческие и грузовые самолеты, вертолеты, ракеты, и другие космические корабли. Также изделие может включать любое число частей транспортного средства или компоненты, включающие, например, части воздушно-космического транспортного средства и компоненты.
По меньшей мере, частично сушка и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия могут быть выполнены в течение периода времени от 10 минут до 20 часам, или, например, от 10 минут до 16 часов, но данное изобретение не ограничивается этим. В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере, частично сушка и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции с получением золь-гель конверсионного покрытия могут быть выполнены в течение периода времени меньше, чем 24 часа. Например, когда золь-гель конверсионное покрытие включает эпоксисиланцирконат или аминосиланцирконат (например, золь-гель конверсионное покрытие получают из золь-гель композиции, включающей цирконий и органосилан) и по меньшей мере частично сушку и/или дальнейшее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции выполняют в течение периода времени больше, чем 24 часа (или золь-гель конверсионное покрытие отверждают полностью), способность аминоспирта смачивать золь-гель конверсионное покрытие может быть уменьшена, и способность аминоспирта формировать слой обработки может быть ослаблена. Предшествующие интервалы времени основаны на том, что по меньшей мере частичную сушку и/или дальнейшее отверждение выполняют при нормальной температуре и давлении. Также, изменение температуры и/или давления может влиять на время сушки и/или время отверждения, на которое могут также влиять изменения других условий, таких как относительная влажность. Например, когда температура поднимается выше комнатной температуры, интервал времени для по меньшей мере частичной сушки и/или дальнейшего отверждения золь-гель конверсионного покрытия может быть уменьшен.
Способ (200) далее включает нанесение раствора, включающего аминоспирт, на золь-гель конверсионное покрытие (206) (например, на по меньшей мере часть частично или полностью отвержденного золь-гель конверсионного покрытия). Аминоспирт может присутствовать в растворе в любой концентрации. Например, в определенных вариантах осуществления, слой обработки получают из раствора, состоящего по существу из или состоящего из аминоспирта. В этом контексте, «состоящий по существу из» означает, что любые дополнительные компоненты в растворе не будут существенно влиять на адгезию слоя обработки, который получают из раствора, к другому слою, такому как золь-гель конверсионный слой и/или слой покрытия.
В других вариантах осуществления раствор кроме того включает воду (например, раствор является водным раствором) или органический растворитель. Органический растворитель может быть любым соответствующим растворителем, способным растворять аминоспирт. Например, органический растворитель может включать органическое соединение, способное растворять аминоспирт в количестве 0,5 вес. % или больше, в расчете на общий вес раствора, но органический растворитель не ограничивается этим. Аминоспирт может присутствовать в растворе в количестве больше, чем 0 (например, больше чем 0,05 вес. %) до предела растворимости аминоспирта в воде или органическом растворителе. Предел растворимости аминоспирта в воде или органическом растворителе может быть легко определен специалистом в данной области техники. Например, чтобы определить растворимость аминоспирта, который является твердым при комнатной температуре, предел растворимости может быть определен растворением избыточного количества твердого аминоспирта в желаемом растворителе, фильтрованием полученной смеси для удаления нерастворенного аминоспирта из раствора, и затем определением растворимости, используя гравиметрическую методологию. Аминоспирты, которые содержат меньше чем 4 атома углерода по длине и которые являются жидкостью при комнатной температуре, обычно растворимы во всех соотношениях.
В некоторых вариантах осуществления, например, аминоспирт может присутствовать в количестве от больше, чем 0 до 0,5 вес. % или в количестве от 0,5 вес. % или более (например, в количестве от 0,5 вес. % до предела растворимости аминоспирта в воде или органическом растворителе), в расчете на общий вес раствора. В некоторых вариантах осуществления аминоспирт присутствует в растворе в количестве от 0,4 до 40 об. %, в расчете на общий объем раствора. Например, аминоспирт может присутствовать в растворе в количестве 0,4 об. %, в расчете на общий объем раствора. При более высоких концентрациях аминоспирта (например, концентрации выше 1,5 вес. %, в расчете на общий вес раствора), слои обработки, полученные из аминоспиртов, которые являются твердыми при комнатной температуре, могут показать недостаточные характеристики адгезии, в то время как слои обработки, полученные из аминоспиртов, которые являются жидкостями при комнатной температуре, могут показать улучшенную адгезию, но могут также показать чувствительность к воде, если есть чрезмерное количество непрореагировавших гидроксильных групп.
Согласно определенным вариантам осуществления, когда аминоспирт присутствует в растворе в количестве 0,5 вес. % или больше, в расчете на общий вес раствора, способ может далее включать промывку раствора обработки (или слоя обработки, который получен из раствора) после того, как раствор наносят на по меньшей мере часть золь-гель конверсионного покрытия. Например, раствор может быть нанесен на по меньшей мере часть золь-гель конверсионного покрытия, и раствор может оставаться на золь-гель конверсионном покрытии в течение периода времени от 10 минут до меньше, чем 16 часов, например, в течение периода времени 30 минут. Затем раствор (например, изделие или слой обработки) на золь-гель конверсионном покрытии может быть промыт водой или органическим растворителем. Альтернативно, когда аминоспирт присутствует в растворе в количестве 0,5 вес. % или меньше в расчете на общий вес раствора, промывка может быть опущена.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, способ (200) далее включает, по меньшей мере, частичную сушку раствора, включающего аминоспирт, чтобы получить слой обработки (208). В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере частично сушка может быть выполнена в течение периода времени от 10 минут до меньше, чем 16 часов. По меньшей мере, частично сушка может быть выполнена при температуре от 14°С до 31°С. Альтернативно, по меньшей мере частично сушка может быть выполнена при повышенной температуре в течение более короткого промежутка времени, например, при 50°С в течение 10 минут до не больше, чем 4 часов. Когда аминоспирт присутствует в растворе в количестве 0,5 вес. % или меньше, в расчете на общий вес раствора. Вышеописанная промывка раствора обработки (или слоя обработки) может быть опущена, и раствор может быть прямо высушен, чтобы получить слой обработки на золь-гель конверсионном покрытии.
Метод производства изделия согласно другому варианту осуществления данного изобретения поясняется блок-схемой на фиг. 4. Согласно этому варианту осуществления способ (300) включает нанесение частично отвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки (302) при по меньшей мере частичной сушке частично отвержденной золь-гель композиции, чтобы получить золь-гель конверсионное покрытие (304) (например, частично или полностью отвержденное золь-гель конверсионное покрытие), нанесение раствора, включающего аминоспирт на по меньшей мере часть золь-гель конверсионного покрытия (306), по меньшей мере частичную сушку раствора, включающего аминоспирт, чтобы получить слой обработки (308), и может включать далее отверждение частично отвержденной золь-гель композиции (или по меньшей мере частичное отверждение неотвержденной золь-гель композиции), как описано выше относительно фиг. 3. Способ (300) не ограничивается нанесением частично отвержденной золь-гель композиции, но может вместо этого включать нанесение неотвержденной золь-гель композиции на по меньшей мере часть подложки. Способ (300) далее включает нанесение композиции покрытия на по меньшей мере часть слоя обработки (310). Композиция покрытия может быть любой соответствующей композицией покрытия, такой как описанные выше, или любой соответствующей композицией покрытия, используемой в технологии. Способ (300) далее включает отверждение композиции покрытия, чтобы получить слой покрытия (312). Специалисты в технологии легко оценят условия для отверждения композиции покрытия, и поэтому эти условия не будут далее описаны здесь.
Варианты осуществления данного изобретения дополнительно описаны ниже со ссылкой на следующие примеры. Однако примеры не предназначены для ограничения объема данного изобретения. Например, в то время как примеры включают аминоспирт, включая трис(гидроксиметил)аминометан, следует понимать, что другие аминоспирты или смеси аминоспиртов, такие как аминометилпропандиол, аминоэтилпропандиол, аминометилпропанол, диметиламиноэтанол, аминогидроксиэтилпентандиол, аминопентандиол и/или аминометилбутанол, могут заменить трис(гидроксиметил)аминометан или быть смешаны с ним.
Пример 1
Подложку, включающую сплав алюминия 2024 Т3, плакированный алюминием, получали золь-гель предварительной обработкой абразивной чисткой подложки, используя деминерализованную воду и абразивную подушку Скотч-брит (Scotch-brite #7447, доступную от компании 3М Компания (3М Company)), пока не получают сплошную поверхность, покрытую водой. Как используется здесь, термин "сплошная поверхность, покрытая водой" относится к поверхности, способной иметь ненарушенный лист воды на поверхности, которая не образует капли и не стекает, когда поверхность находится в вертикальном положении. Подложку промывали деминерализованной водой и вытирали бумажным полотенцем, чтобы удалить грязь (например, остатки). Подложку промывали снова, чтобы удалить волокна и/или макрочастицы, оставленные бумажным полотенцем, и высушивали на воздухе при температуре окружающей среды.
Золь-гель композицию (Десогель (Desogel ЕАР-9), доступный от, ППГ Космос (PPG Aerospace)) наносили на подложку, используя пистолет большого объема и низкого давления (БОНД пистолет) для нанесения покрытия распылением. Золь-гель композицию высушивали в течение периода времени 10 минут на воздухе при температуре окружающей среды. После 10 минут естественной сушки избыточный материал удаляли с подложки промоканием или вытиранием избыточного материала абсорбирующим бумажным полотенцем, хлопчатобумажной тканью, не содержащей волокон, или нейлоновой подушкой. Золь-гель композицию частично отверждали в течение ночи на воздухе при температуре окружающей среды в течение периода времени 20 часов, чтобы получить частично отвержденное золь-гель конверсионное покрытие.
Слой обработки, включающий аминоспирт, наносили на подложку, применяя водный раствор, включающий трис(гидроксиметил)аминометан в количестве 40 вес. % (в расчете на полный вес водного раствора) на золь-гель конверсионное покрытие, используя БОНД пистолет для нанесения покрытия распылением в течение периода времени 5 минут. Трис(гидроксиметил)аминометан высушивали на подложке на воздухе при температуре окружающей среды в течение периода времени 30 минут. Избыток трис(гидроксиметил)аминометана отмывали на подложка, используя распылитель деминерализованной воды, в течение 1 минуты. Подложку затем сушили на воздухе при комнатной температуре в течение периода времени 15-30 минут.
Затем, слой покрытия получали на слое обработки, используя композицию покрытия на основе полиуретана, включающую 80-90 вес. % (здесь, 84 вес. %) Дефтан (DEFTHANE ELT), и 10-20 вес. % (здесь, 16 вес. %) волластонита, в расчете на общий вес композиции покрытия на основе полиуретана. Композицию покрытия на основе полиуретана наносили на слой обработки, используя БОНД пистолет для нанесения покрытия распылением. Слой покрытия получали на сухой пленке толщиной 2,5-3,5 мил, и затем полностью отверждали в течение 14 дней на воздухе при температуре окружающей среды, чтобы получить покрытую подложку.
Пример 2
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что использовали 12 вес. % Хайбрикор 294 (Hybricor 294) (доступный от Вэйн Пигмент Корп., Милуоки, Висконсин (Wayne Pigment Corp., Milwaukee, Wisconsin)) вместо волластонита.
Пример 3
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 2 вес. % вместо 40 вес. %, и избыток трис(гидроксиметил)аминометана не был отмыт с подложки.
Пример 4
Покрытую подложку получали как в Примере 3, за исключением того, что количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 1,5 вес. % вместо 2 вес. %.
Пример 5
Покрытую подложку получали как в Примере 3, за исключением того, что количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 1 вес. % вместо 2 вес. %.
Пример 6
Покрытую подложку получали как в Примере 3, за исключением того, что количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 0,5 вес. % вместо 2 вес. %.
Пример 7
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М Корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 0,5 об. %, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. %, и избыток трис(гидроксиметил)аминометана не был отмыт с подложки.
Пример 8
Покрытую подложку получали как в Примере 7, за исключением того, что количество трис(гидроксиметил)аминометана в водном растворе было 1,5 об. % вместо 0,5 об. %.
Пример 9
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М Корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминоэтилпропандиола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана, и избыток аминоэтилпропандиола не был отмыт с подложки.
Пример 10
Покрытую подложку получали как в Примере 9, за исключением того, что количество аминоэтилпропандиола в водном растворе было 1,5 об. % вместо 0,5 об. %.
Пример 11
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М Корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминометилпропандиола, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток аминометилпропандиола не был отмыт с подложки.
Пример 12
Покрытую подложку получали как в Примере 11, за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % аминометилпропандиола вместо 0,5 об. %.
Пример 13
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М Корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминометилпропанола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток аминометилпропанола не был отмыт с подложки.
Пример 14
Покрытую подложку получали как в Примере 13, за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % аминометилпропанола вместо 0,5 об. %.
Пример 15
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % диметиламиноэтанола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток диметиламиноэтанола не был отмыт с подложки.
Пример 16
Покрытую подложку получали как в Примере 15, за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % диметиламиноэтанола вместо 0,5 об. %.
Пример 17
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминометилбутанола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток аминометилбутанола не был отмыт с подложки.
Пример 18
Покрытую подложку получали как в Примере 17, за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % диметиламиноэтанола вместо 0,5 об. %.
Пример 19
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминопентандиола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток аминопентандиола не был отмыт с подложки.
Пример 20
Покрытую подложку получали как в Примере 19 за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % аминопентандиола вместо 0,5 об. %.
Пример 21
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М корпорации) использовали вместо Десогель ЕАР-9, водный раствор включал 0,5 об. % аминогидроксиэтилпентандиола, в расчете на суммарный объем водного раствора, вместо 40 вес. % трис(гидроксиметил)аминометана и избыток аминогидроксиэтилпентандиола не был отмыт с подложки.
Пример 22
Покрытую подложку получали как в Примере 21, за исключением того, что водный раствор включал 1,5 об. % аминогидроксиэтилпентандиола вместо 0,5 об. %.
Пример 23
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что АС-131 (доступный от 3М Корпорации) использовался вместо Десогель ЕАР-9,100 вес. % Дефтан АМС, в расчете на суммарный вес композиции покрытия на основе полиуретана, использовали вместо Дефтан ELT и волластонита, и избыток трис(гидроксиметил)аминометана не был отмыт с подложки.
Сравнительный Пример 1
Покрытую подложку получали как в Примере 2, за исключением того, что покрытая подложка не включала слой обработки.
Сравнительный Пример 2
Покрытую подложку получали как в Примере 1, за исключением того, что покрытая подложка не включала слой обработки.
Сравнительный Пример 3
Покрытую подложку получали как в Примере 23, за исключением того, что не наносили слой обработки.
Средняя сухая адгезия
Покрытые подложки согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2, и покрытые подложки согласно Примерам 3-26 и Сравнительным Примерам 3-6 тестировали на адгезию к подложке нанесением штриховой диагональной разметки небольшой глубины под углом 45 на отвержденное покрытие до металла основы, наложением липкой ленты №250 (доступной от 3М Компании), удалением липкой ленты одним непрерывным движением и исследованием тестированной области на удаление покрытия. Покрытые подложки были визуально осмотрены и оценены согласно шкале от 0 до 10, где 0 соответствует недостаточной сухой адгезии, и 10 соответствует хорошей сухой адгезии. Результаты тестов для каждого набора из трех покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2 показаны в таблице 1 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 3-10 и Сравнительным Примерам 3 и 4 показаны в таблице 2 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 11-26 показаны в таблице 3 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 27 и 28, и Сравнительным Примерам 5 и 6 показаны в таблице 4 ниже.
Средняя адгезия влажного покрытия
Три набора покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2, и покрытых подложек согласно Примерам 3-26 и Сравнительным Примерам 3-6 тестировали на адгезию к подложке первым отверждением и погружением подложек в деминерализованную воду в течение 7 дней, затем нанесением штриховой диагональной разметки небольшой глубины под углом 45 на отвержденное покрытие до металла основы, наложением Липкой ленты №250 (доступной от 3М Компании), удалением липкой ленты одним непрерывным движением, и исследованием тестированной области на удаление покрытия. Покрытые подложки были визуально осмотрены и оценены согласно шкале от 0 до 10, где 0 соответствует недостаточной адгезии невысохшего покрытия, и 10 соответствует хорошей адгезии влажного покрытия. Результаты тестов для каждого набора из трех покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2 показывают в Таблице 1 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 3-10 и Сравнительным Примерам 3 и 4 показаны в таблице 2 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 11-26 показаны в таблице 3 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 27 и 28, и Сравнительным Примерам 5 и 6 показаны в таблице 4 ниже.
Определение стойкости к коррозии в солевом тумане
Три набора покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2 были проверены, используя распылитель нейтральной соли в течение 3000 часов согласно тесту ASTM В-117 спецификации. Результаты тестов для каждого набора из трех покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2 показаны в таблице 1 ниже.
Тест на нитевидную коррозию (НК)
Три набора покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2, и покрытых подложек согласно Примерам 3-23 и Сравнительному Примеру 3 получали и тестировали, прорезая две диагональные линии 1-мм ширины через панель, подвергая размеченные панели действию паров концентрированной HCl в течение одного часа, и затем помещая подвергнутые действию панели в экологическую камеру, способную поддерживать относительную влажность 80 процентов и температуру 35°С в течение 720 часов.
Измерение однородной коррозии травления (ОКТ) (как меры нитевидной коррозии) было также проведено для покрытых подложек согласно Примерам 3-23 и Сравнительному Примеру 3. ОКТ следует из прямого химического воздействия на металлическую поверхность (то есть экспонирование HCl) и включает только металлическую поверхность. На полированной поверхности этот тип коррозии сначала замечен как общее матирование поверхности, и если разъеданию позволяют продолжиться, поверхность становится грубой и возможно матовой на вид. Измерения ОКТ градуировали в соответствии с тестом ASTM D1654-05 системы сортировки.
Результаты теста на адгезию и коррозию для каждого набора трех покрытых подложек согласно Примерам 1 и 2, и Сравнительным Примерам 1 и 2 показаны в таблице 1 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 3-6 показаны в таблице 2 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примерам 7-22 показаны в таблице 3 ниже. Результаты для покрытых подложек согласно Примеру 23, и Сравнительному Примеру 3 показаны в таблице 4 ниже.
Как может быть замечено из результатов, показанных в таблице 1, покрытые подложки, полученные как в Примерах 1 и 2, показывают улучшенную адгезию влажного покрытия после погружения в деминерализованную воду в течение 7 дней, и показывает улучшенные результаты в тесте на коррозию при распылении нейтральной соли (РНС), особенно, Пример 1.
Принимая во внимание, что специфические варианты осуществления данного изобретения были описаны выше для целей иллюстрации, как будет понятно специалистам в данной области техники, многочисленные изменения деталей данного изобретения могут быть сделаны, не отступая от изобретения, как оно определено в приложенной формуле изобретения и ее эквивалентах. Например, хотя варианты осуществления здесь были описаны в отношении слоя обработки, слоя покрытия и т.д., один или более этих компонентов или любого другого цитированного компонента может использоваться согласно данному изобретению.
Хотя варианты осуществления данного изобретения были описаны с использованием терминов "включающий" или "содержащий", варианты осуществления «состоящие по существу из» или «состоящие из» находятся также в объеме данного изобретения. Например, хотя данное изобретение описывает слой обработки, включающий аминоспирт и раствор, включающий аминоспирт, слой обработки и/или раствор, состоящий по существу из или состоящий из аминоспирта, также находится в рамках данного изобретения. Таким образом, как описано выше, слой обработки можно получить из раствора, состоящего по существу из аминоспирта. В этом контексте, «состоящий по существу из» означает, что любые дополнительные компоненты в растворе или слое обработки не будут существенно влиять на адгезию слоя обработки к другому слою, такому как зол-гель конверсионный слой и/или слой покрытия.
Дополнительно, хотя варианты осуществления здесь были описаны в связи со слоями покрытия, включающими полиуретан, и/или сформированы из композиции покрытия, включающей полиолы с гидроксильными функциональными группами и полиизоцианат, могут использоваться другие слои покрытия, включающие функциональную группу, способную к реакции с гидроксильной группой аминоспирта.
Как используется здесь, если иначе явно не определено, все числа, такие как числа, которые выражают величины, интервалы, количество или проценты, могут читаться, как будто снабжены предварительным словом "приблизительно", даже если термин явно не появляется. Далее, использование слова "приблизительно" отражает размытость изменения, связанную с измерением, значащими цифрами и взаимозаменяемостью, как понимают специалисты в данной области техники, к которому относится изобретение. Любой численный интервал, цитированный здесь, предназначен включать все подинтервалы, включенные в него. Множественное число охватывает единственное и наоборот.
Например, в то время как данное изобретение описывает аминоспирт, смесь таких аминоспиртов может использоваться. Кроме того, как используется здесь, термин "полимер" относится также к форполимерам, олигомерам, и гомополимерам и сополимерам; приставка "поли" означает два или более. Когда даны интервалы, любые конечные точки тех интервалов и/или числа внутри тех интервалов могут быть комбинированы в рамках данного изобретения. Термин "включающий" и подобные термины означают "включающий, но не ограниченный." Точно так же, как используется здесь, термины "на", "нанесенный на," и "сформированный на" означают на, нанесенный на, или сформированный на, но не обязательно в контакте с поверхностью. Например, слой покрытия, который "сформирован на" подложке, не препятствует присутствию одного или более других слоев покрытия той же самой или различной композиции, расположенной между сформированным слоем покрытия и подложкой.
Несмотря на то, что численные интервалы и параметры, изложенные здесь, могут быть аппроксимациями, численные значения, изложенные в специальных примерах, сообщают так точно, как надо на практике. Любое числовое значение, однако, по существу содержит определенные погрешности, обусловленные стандартным отклонением, найденным в их соответствующих тестовых измерениях. Слово "включающий" и его варианты, как используется в этом описании и в формуле изобретения, не ограничивает изобретение и не исключает любые варианты или добавления.