КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ СЛОИСТЫЙ СИЛИКАТНЫЙ ПИГМЕНТ, И СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОЗРАЧНОГО ИЛИ ПРОСВЕЧИВАЮЩЕГО ЭМИССИОННОГО ПОКРЫТИЯ
COMPOSITION FOR COATING CONTAINING LAYERED SILICATE PIGMENT, AND METHOD OF CREATING TRANSPARENT OR TRANSLUCENT EMISSIVE COATING

Область изобретения
Это изобретение относится к композиции и способу стеклянного изделия или любого стеклянного окна для нанесения прозрачного или просвечивающего эмиссионного покрытия, в особенности для холодных кровельных элементов, имеющих металлическую поверхность.
Уровень техники
Энергосбережение и защита окружающей среды являются важным вопросом во многих странах. Одним направлением, помогающим в достижении таких целей, является обеспечение зданий холодными крышами. В Соединенных Штатах Америки было разработано множество стандартов, как контролировать и измерять потери энергии, а также энергосбережения.
Эмиссионные покрытия показывают пониженное поглощение электромагнитного излучения. Они стремятся снизить количество переноса тепла солнечного излучения путем поглощения для переноса и увеличить количество тепла, которое будет отражено.
Холодная крыша имеет холодный элемент, который отражает тепло солнечного света и испускает поглощенное излучение назад в атмосферу в более высокой степени, чем обычная. Этот холодный элемент делает возможным, что холодный элемент и термически защищенный объект, подобный холодной крыше, остается холоднее и снижает количество тепла, переносимое в термически защищенный предмет, подобный зданию или внутреннему пространству транспортной единицы, поддерживая термически защищенный предмет более холодным и при более постоянной температуре. Согласно оценкам, если бы холодные крыши использовались в США по всей стране, то ежегодные сбережения составили бы около 1 миллиарда американских долларов.
Для получения холодной крыши и подобных холодных элементов должны приниматься во внимание следующие эффекты: показатель отражения солнечных лучей, коэффициент теплового излучения энергии, которая первоначально поглощается и не отражается, а затем излучается, тепловое сопротивление, чтобы препятствовать попаданию теплового потока во внутреннее пространство, термальная масса, например, чтобы поглощать солнечную энергию в течение дня и испускать ее ночью, некоторое поглощаемое и переносимое во внутреннее пространство тепло, просачивание воды, в особенности пористых или покрытых растительностью поверхностей крыши, конвекция из-за ветра, а также наклон крыши. Далее, особенно тип конструкции, степень заполненности и плотность продукта влияет на температурные условия. Такие условия могут быть перенесены на аналогичные применения, подобно холодным элементам или огнеопасным элементам, или обоим, как, например, элементов самолетов, автомобилей, велосипедов, летающих объектов, судов, поездов, ракет, спутников, внешних антенн, внешних архитектурных элементов, элементов ограждений, резервуаров, элементов химических заводов, текстильных элементов, бумаг или обоев, элементов, содержащих материалы пластмасс, элементов, содержащих древесину, других покрытых элементов, окрашенных и покрытых эмиссионным покрытием элементов, покрытых элементов, изготовленных из стекла, металлических материалов, органических материалов и т.д. Снижение нагревания зданий и других термически защищенных объектов, подобно транспортным единицам, может вносить вклад в снижение температур в городе и загрязнение воздуха, например смогом. Следовательно, холодные элементы могут вносить вклад в определенные аспекты, чтобы повысить качество жизни.
Солнечная энергия обычно распределена следующим образом: около 5% ультрафиолетовых лучей с длиной волны около 290-400 нм, около 42% видимого света с длиной волны около 400-700 нм и около 53% близкого инфракрасного излучения с длиной волны около 700-2500 нм. Последняя доля излучения вызывает тепловое воздействие в значительной степени.
Сильно отражающие поверхности крыш могут отражать солнечную энергию в атмосферу далеко от внутреннего пространства здания и далеко от атмосферного воздуха вокруг здания. Отражающая способность может быть измерена по шкале от 0 до 1 или от 0 до 100% как SR или TSR (показатель отражения солнечных лучей и, соответственно, полное отражение солнечного света), например, по ASTM С-1549-04, ASTM E 903 и ASTM E 1918. При значении 1, покрытие и теплозащищенный объект являются наиболее отражающими.
2
В дополнение к отражению солнечной энергии в атмосферу, крыши также излучают (испускают) тепловую энергию обратно в атмосферу. Эту долю энергии, которая первоначально поглощается и не отражается, но затем испускается, характеризуется коэффициентом теплового излучения (ТЕ). Тепловая излучательная способность М измеряется в ваттах на квадратный метр (Вт/м). Но тепловая излучательная способность и коэффициент теплового излучения представляют собой зависимые от спектра способности материала, покрытия или объекта выделять поглощенное тепло. Коэффициент теплового излучения (ТЕ) может быть измерен как масштабный коэффициент по шкале от 0 до 1, например, по ASTM С-1371-04а и ASTM E 408. При значении 1, покрытие и теплозащищенный объект являются наиболее излучающими. Этот показатель используют наряду с температурой, чтобы вычислять излучательную способность для данного материала, покрытия или объекта.
Показатель отражения солнечных лучей SRI представляет собой более новую характеристику измерения, которая включает в одном показателе как TSR, так и ТЕ. Показатель SRI выражает в количественной форме, насколько горячей является поверхность относительно стандартной черной и стандартной белой поверхностей. Показатель SRI для стандартной черной поверхности (показатель отражения 0,05, излучательная способность 0,90) составляет 0, а для стандартной белой поверхности (показатель отражения 0,80, излучательная способность 0,90) составляет 100. Белый стандарт влияет как на TRS, так и на ТЕ, в то время как черный стандарт влияет только на ТЕ в расчете SRI. Показатель SRI обычно измеряют в соответствии с ASTM E 1980-01. Очень горячие материалы могут иметь отрицательные показатели SRI, тогда как очень холодные материалы могут иметь показатели SRI более 100. Покрытия с самыми высокими значениями SRI представляют собой самый хороший выбор для применений снаружи.
Из этих показателей, SRI является наиболее важным, поскольку он представляет собой интегральную характеристику для обоих других показателей. Отражающие металлические поверхности, подобно полированным металлическим поверхностям, имеют очень низкий коэффициент излучения. На показатель SRI больше всего влияет TSR, поскольку TSR определяют через белые и черные стандарты.
Если ТЕ и/или TSR варьируются, SRI также может варьироваться. С другой стороны, могут быть выбраны разнообразные показатели ТЕ и TSR с получением одних и тех же значений SRI - смотри таблицу 1. Высокие значения как TSR, так и ТЕ для белого цвета сдвигают SRI к «более яркому» показателю, к белому.
Эмиссионные покрытия с самыми высокими показателями SRI поглощают самое маленькое количество энергии в ходе солнечного облучения земной поверхности. Следовательно, эмиссионные покрытия с самыми высокими показателями SRI являются лучшим выбором для наружного применения.
Измерения, включающие не состаренные или новые или только слегка состаренные отражающие покрытия могут рассматриваться относительно просто по сравнению с подобными измерениями, включающими состаренные покрытия. Необходимо отметить, что с состаренными покрытиями возникает много сложностей. Для практического воплощения в пределах настоящей заявки, показатели ТЕ, TSR и SRI должны рассматриваться для покрытий, соответственно элементов с покрытиями в новом состоянии, а также в состаренном состоянии без дальнейшего разграничения, если и как происходит состаривание и если и как термические показатели изменяются в ходе этого состаривания. Из этих характеристик наиболее важными являются ТЕ и SRI.
Излучательная способность является поверхностным явлением, и как таковая, поверхность, когда она покрыта эмиссионным покрытием, имеет излучательное свойство эмиссионного покрытия.
Для холодной кровли, лучше всего можно взять требования, установленные в California Title 24, the 2008 Building Energy Efficiency Standards, Title 24, Part 6. Раздел Title 24 устанавливает минимальное значение ТЕ равное 0,75 для минимального значения 3 летнего TSR равного 0,55 и для минимального значения SRI равного 64 на крышах с малым наклоном, относящихся к нежилым помещениям.
Несмотря на все усилия, предпринятые для обеспечения холодных кровельных элементов и аналогичных холодных элементов, имеется недостаток прозрачных или просвечивающих эмиссионных покрытий, например на металлических элементах, подобных металлическим листам, например, изготовленных из Galvalume, Galfan, Galvanneal или любого типа стали, покрытого цинком или сплавом, содержащим цинк, или сплавом алюминия. А также существует нехватка прозрачных или просвечивающих эмиссионных покрытий, подлежащих применению в различных сферах, например на стекле, древесине, окрашенных субстратах и т.д. Если подобные покрытия и элементы известны к настоящему моменту времени, то, по имеющимся у заявителя сведениям, эти покрытия являются белыми, серыми, черными или интенсивно окрашенными, но они не являются прозрачными и просвечивающими эмиссионными покрытиями. Много производителей металлических элементов для применения в архитектуре хотели бы производить бесцветные или только слегка окрашенные просвечивающие или даже лучше прозрачные покрытия так, чтобы структура металлической поверхности была хорошо видимой, подобно цинковым цветам (оксиды цинка) на металлической поверхности, даже невооруженным глазом.
Эти термические требования можно сравнить лучше всего с требованиями California Energy Commision, принятой California's Building Energy Efficiency Standard, Title 24, как показано в таблице 1.
Термические свойства эмиссионного покрытия для холодного элемента могут быть охарактеризованы:
1) Коэффициент теплового излучения ТЕ, измеряемый в соответствии с ASTM С-1371-04а.
2) Полное отражение солнечных лучей TSR, измеряемое в соответствии с ASTM С-1549-04.
3) Показатель отражения солнечных лучей SRI, рассчитываемый в соответствии с ASTM E 1980-01 из показателей ТЕ и TSR.
Два материала, два покрытия или два объекта могут быть идентичны в видимом цвете и при этом иметь очень различные характеристики показателя отражения в инфракрасном спектре. Те, которые отражают и испускают ИК (=инфракрасные) лучи, будут оставаться значительно холоднее, чем те, которые поглощают его. И поскольку ИК излучение составляет целую половину солнечного света, способность отражать ИК лучи объекта является даже более важной, чем его цвет, когда он подвергается нагреву. Другими словами, нет необходимости в том, чтобы объект был белым, чтобы он был холодным.
Первые попытки предложить композиции и способы для просвечивающих или прозрачных эмиссионных покрытий приводят к неутешительным результатам, поскольку значения ТЕ и SRI были слишком низкими и поскольку эти покрытые элементы поглощают слишком много тепла от наземного солнечного облучения:
Таблица 1
Сравнение термических данных различных современных эмиссионных покрытий в сравнении с настоящим изобретением, и температуры их поверхности при наземном солнечном излучении для кровель с низким наклоном и различных ветровых условий
Покрытия
ТЕ
TSR
SRI* в %
Т<sub>поверх</sub> °С<sup>*</sup>
Требования согласно California Standard Title 24
≥0,75<sup>#</sup>
≥0,55<sup>#</sup>
≥64<sup>#</sup>
-
Вариант 1 показателя ТЕ для SRI=64
0,85
0,55
64
-
Вариант 2 показателя TSR для SRI=64
0,75
0,575
64
-
белое покрытие 1
0,90
0,80
99-100
49-41
белое покрытие 2
0,90
0,90
114
41-38
серое покрытие 1
0,90
0,43
49-50
77-51
серое покрытие 2
0,85
0,40
41-44
81-52
оранжевое, красное, зеленое или синее холодные покрытия
около 0,85
около 0,25-0,40
около 20-45
73-65
черное покрытие
около 83
около 0,25
около 22,5
около 73
прозрачное бесцветное покрытие - согласно предшествующему уровню техники, без слюды
0,25
0,67
44-71
80-47
прозрачное бесцветное покрытие - согласно настоящему изобретению, со слюдой
0,70
0,68
78
67-34
<sup>#</sup> после минимум 3,5 лет солнечного облучения
* данные в зависимости от слабого или сильного ветра для кровли с малым наклоном, но слабый ветер и кровля с низким наклоном являются более восприимчивыми
По имеющемуся опыту, при солнечном облучении более 3,5 лет показатели ТЕ остаются обычно почти такими же, а показатели TSR снижаются обычно на величину около 0,1, тогда как показатели SRI обычно падают на величину около 15%.
Часто преследуется цель, чтобы такие металлические листы для применения в архитектуре, которые могут быть изготовлены, например, из Galvalume, дополнительно выполнять следующие строгие требования к коррозионной устойчивости и долговременной стабильности, но, кроме того, к отсутствию обесцвечивания и отсутствию значительного изменения показателей TSR, особенно после более 3,5 лет выдержки во внешних условиях: 1000 часов с <5% белой ржавчины при испытании при обливании нормальной солевой струей NSS в соответствии с ASTM B 117, 1000 часов с 0% белой ржавчины при испытании на влагостойкость в соответствии с ASTM D 1735, 2000 часов без красной ржавчины и без почернения при испытании погружением в воду по Батлеру по ASTM А239, а также 2000 часов с <5% белой ржавчины при испытании хранением в стопке во влажных условиях в соответствии с ASTM D 7376.
Далее, было бы прекрасно, если такие эмиссионные покрытия показывали бы высокую устойчивость к УФ облучению или низкий коэффициент трения, либо и то, и другое.
Холодные элементы, которые будут нести такие эмиссионные покрытия, могут быть любыми элементами, в особенности если они будут использоваться в любых окружающих условиях с любым тепловым облучением. В особенности, если они изготовлены из любого металлического материала, они могут быть, например, плоскими листами, волнистыми листами, литыми изделиями, фольгой, формованными деталями, сборными деталями, прессованными деталями, прессованными формами, профилями, носителями и трубами. Если они изготовлены из любого материала, подобно стеклу, металлическому материалу, бумаге, пластмассовому материалу, природному материалу, подобно древесине, или из любой их комбинации, они могут быть, например, окнами, дверями, каркасами, элементами кровли, элементами дымоходов, элементами стен, опорными элементами, конструкционных элементами, обшивками, несущими конструкциями, устройствами, фурнитурой, элементами ограждения, сборными элементами, лампами, мачтами, защитными элементами, резервуарами, транспортными единицами и элементами ветроэнергетических установок.
Было обнаружено, что эмиссионные покрытия на материале Galvalume и подобных металлических материалах по настоящему изобретению улучшают коэффициент теплового излучения ТЕ от интервала от около 0,06 до около 0,25 до интервала от около 0,40 или от около 0,55 или от около 0,65 до около 0,90. Было обнаружено, что они значительно снижают полное отражение солнечных лучей или значительно маскируют блеск или даже обеспечивают оба эти эффекта.
В заявке US 20100104809 A1 раскрываются холодные кровельные покрытия, содержащие устойчивый к воде стирол-акриловый полимер, полученный полимеризацией в эмульсии, по меньшей мере один отражающий пигмент на основе оксида переходного металла, сульфата бария или сульфида цинка, ингибитор горения и легкий по весу наполнитель. Заявка направлена на кровельные материалы, имеющие пониженное количество ЛОС (ЛОС = летучие органические соединения). Эти покрытия интенсивно окрашены или имеют белый цвет, поскольку используется большое количество интенсивно окрашенного или белого пигмента. В американском патенте US 7,713,587 B2 описывается на множество прозрачных слоев на стекле, один из которых является по меньшей мере слоем, отражающим инфракрасное излучение, который может состоять, например, из серебра толщиной, например, 3 нм.
Международная заявка WO 2009/045267 A1 раскрывает жидкую покрывающую композицию на основе смолы, соли металла и интерференционного пигмента, который содержит слюду, имеющую отражающее солнечный свет покрытие, расположенное на ней, чтобы быть использованной для отвержденных прозрачных пленок. В качестве смол указывают акриловые или даже эпоксидные смолы, сложные полиэфирные, пластизолевые и уретановые смолы. WO 2009/045267 A1 описывает способ поддержания цвета отвержденной пленки, которую формируют из жидкой покрывающей композиции, содержащей смолу и пигмент на металлическом субстрате, где эта отвержденная пленка имеет отражение солнечного света более или равное 0,75. Международная заявка WO 2004/101691 A2 направлена на покрывающую композицию, содержащую пигменты для производства бумаги. Заявка на патент США US 2005/126441 A1 относится к способу, по которому эффективность материала может быть определена для отражения инфракрасного излучения по сравнению с видимым светом, причем это представляет собой определение показателя отражения инфракрасных лучей, относительно теплопроводности.
Было бы очень предпочтительно иметь композицию, способную обеспечивать получение эмиссионных покрытий, которые являются прозрачными или по меньшей мере просвечивающими, которые могут быть использованы для холодных кровель. Следовательно, кроме того, задача состоит в том, чтобы предложить способ покрытия, например, металлических поверхностей, которые могут быть использованы для холодных кровель. Также задача состоит в применении таких эмиссионных покрытий для других целей, нежели холодные кровли. Кроме того, может ставиться задача в том, чтобы предложить такие эмиссионные покрытия, которые могут производиться легко и являются не слишком дорогими.
Сущность изобретения
50
Согласно настоящему изобретению, обеспечивается композиция для нанесения прозрачного или просвечивающего и бесцветного эмиссионного покрытия, содержащая в дисперсии а) 50-300 г/л по меньшей мере одного из прозрачных или просвечивающих органических полимерных веществ а) связующего, показывающего содержание по меньшей мере одного иономера, выбранного из группы, состоящей из этиленакрилатов и этиленметакрилатов, в содержании в композиции в интервале 20-300 г/л, где связующее является прозрачным или просвечивающим и является бесцветным или имеет только слабую окраску, и б) 30-300 г/л слоистых силикатных пигментов б), которые имеют значение коэффициента теплового излучения ТЕ в соответствии с ASTM С-1371-04а равное по меньшей мере 0,40, имеют распределение частиц по размерам d в интервале от 0,3 до 80 мкм и которые были измельчены, дезинтегрированы, расслоены или подвергнуты любой комбинации этого до тонких частиц, которые имеют среднюю толщину частиц менее 10 мкм толщину перпендикулярно уровню листа, измеренную анализатором размера частиц Brookhaven Instrument 90Plus.
2
Согласно настоящему изобретению, далее обеспечивается способ нанесения прозрачного или просвечивающего и бесцветного эмиссионного покрытия, особенно, для холодной кровли на металлической поверхности, где композицию по изобретению наносят на поверхность субстрата, где покрытие сушат и где высушенное покрытие имеет массу покрытия в интервале от 0,2 до 2000 г/м.
Далее, обеспечивается прозрачное или просвечивающее и бесцветное эмиссионное покрытие, которое получают с композицией по изобретению.
Далее, обеспечивается холодный элемент, подобный холодному кровельному элементу, который содержит металлический субстрат, имеющий верхнюю поверхность, а также прозрачное или просвечивающее и бесцветное эмиссионное покрытие на по меньшей мере части верхней поверхности субстрата, где покрытие представляет собой высушенную пленку композиции по изобретению, где эмиссионное покрытие имеет
1) коэффициент теплового излучения ТЕ в соответствии с ASTM С-1371-04а, равный по меньшей мере 0,40,
2) полное отражение солнечных лучей TSR в соответствии с ASTM С-1549-04, равное по меньшей мере 0,40, по меньшей мере 0,50 или по меньшей мере 0,55 и/или
3) коэффициент отражения солнечных лучей SRI, рассчитанный в соответствии с ASTM E 1980-01, равный по меньшей мере 40% или по меньшей мере 60%.
Далее, предложено эмиссионное покрытие, которое получают с композицией по изобретению, которое может быть прозрачным или просвечивающим и бесцветным или почти бесцветным.
Далее, предложен способ применения прозрачных или просвечивающих и бесцветных или почти бесцветных эмиссионных покрытий на любых поверхностях для холодных элементов, подобных холодным кровельным элементам, на элементах самолетов, автомобилей, велосипедов, летающих объектов, судов, поездов, ракет, спутников, внешних антенн, внешних архитектурных элементов, элементов поручней, резервуаров и элементов химической установки.
Далее, предложен способ применения эмиссионного покрытия на любой поверхности для холодного элемента или для защиты огнеопасного материала или в обоих случаях, подобно на органической или неорганической фольге, на бумагах или обоях, на пластмассовых материалах, на содержащих волокна материалах, на текстильных материалах или на материалах, содержащих древесину.
Далее, предложен способ применения прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на любой поверхности в качестве прозрачного покрытия или верхнего покрытия, особенно в системе окраски, в качестве дополнительного покрытия на любом красочном покрытии, в качестве дополнительного покрытия на любом прозрачном или верхнем покрытии или в качестве ремонтного покрытия, особенно для применения в области архитектуры, в автомобильной промышленности, в индустрии отдыха.
Далее, предложен способ применения прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на любой поверхности в качестве ремонтного покрытия, особенно такой способ, в котором композиция эмиссионного покрытия может быть нанесена с применением инструмента, подобного кисти, подобного губке, подобного тампону, подобного планке или подобного протирочному материалу или подобного гелевому пакету, либо может быть распылена.
Наконец, предложен способ применения прозрачной или просвечивающей или молочной и бесцветной или почти бесцветной композиции для создания прозрачного или просвечивающего или молочного и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на любом стеклянном изделии или любом стеклянном окне.
Подробное описание изобретения
Эта задача достигается за счет композиции для нанесения прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия, особенно для холодной кровли, предпочтительно на металлической поверхности, содержащая в дисперсии, особенно в водной дисперсии,
а) 50-300 г/л по меньшей мере одной из прозрачных или просвечивающих органических полимерных веществ а) связующего, и
50
б) 30-300 г/л слоистых силикатных пигментов б), которые имеют значение ТЕ для теплового излучения, равное по меньшей мере 0,40, имеют распределение частиц по размерам, имеют средний размер частиц d в интервале от 0,3 до 80 мкм, и которые были измельчены, дезинтегрированы, расслоены или подвергнуты любой комбинации этих операций до тонких частиц.
Термин "композиция" направлен на жидкие композиции, особенно, так называемых концентратов, растворов с высоких содержанием твердых частиц, растворов с низким содержанием твердых частиц и продуктов повторного наполнения. Соответственно, указываемые выше интервалы являются широкими, чтобы охватывать все их содержания. Термин "покрытие" обычно направлен на высушенное или высушенное и отвержденное покрытие.
Связующее может быть любым органическим полимерным материалом или любым органическим материалом, которому легко придают полимерный характер, или обоими. Связующее и формируемая им связующая матрица покрытия являются, предпочтительно прозрачными или просвечивающими и бесцветными или почти бесцветными веществами. Органические вещества связующего могут быть выбраны из очень многих известных веществ. Их, предпочтительно выбирают из группы, состоящей из 1) акриловых смол, подобно акриловым системам для литья, метакриловым системам, самосшивающимся акриловым смолам, сшитым акриловым смолам, анионной акриловой смоле, модифицированной анионной акриловой смоле, акрил-модифицированным фторполимерам, стирол-акриловым смолам, подобным устойчивым к воде стирол-акриловым смолам, а также акрил-уретанам, 2) алкидов, подобно модифицированным силиконом алкидным смолам, 3) карбонатов, подобно поликарбонатам, 4) эпоксидных смол, подобно эпоксиэфирам и двухкомпонентным эпоксидным системам, 5) фторполимеров, 6) иономеров, подобно этиленакрилатам и этиленметакрилатам и т.п., 7) метиленакрилатов, метиленметакрилатов, акрилат гидратов и метакрилатгидратов, 8) фенолов, 9) сложных полиэфиров, подобно сложным полиэфирным смолам, сложным полиэфирным системам для литья и полиольным двухкомпонентным системам, 10) простых полиэфиров, 11) полиолефинов, 12) стиролов, 13) уретанов, подобно уретановым форполимерам, катионным уретанам, уретанам с содержанием поликарбоната и другим уретановым сополимерам, 14) виниловых соединений, подобно сложным виниловым эфирам, 15) стирол-акрилатов и 16) их форполимеров, их производных, их модификаций, их сомономеров, соолигомеров и их сополимеров, включая блоксополимеры. Более предпочтительно эта композиция содержит по меньшей мере одно иономерное соединение, по меньшей мере одну акриловое вещество, по меньшей мере одно метакриловое вещество, по меньшей мере одно эпоксидное вещество, по меньшей мере одно уретановое вещество, любое производное любого из них, любую модификацию любого из них или любую их комбинацию.
Особенно предпочтительными являются смеси или сополимеры или то и другое, выбранные из группы, состоящей из акриловых смол, карбонатов, иономеров, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, стиролов и уретанов. Связующее формирует с другими составными частями, кроме слоистых силикатных пигментов б), кроме необязательных других частиц и кроме веществ, не интегрирующих в связующую матрицу или не взаимодействующих со связующим, подобно некоторым из добавок. Связующую матрицу формируют со всеми другими компонентами композиции, в особенности с аминами, другими из добавок, сшивающими агентами, фотоинициаторами, силанами или любой их комбинацией. Связующее или связующая матрица могут быть высушены и, необязательно, отверждены - во многих вариантах выполнения изобретения по меньшей мере по одной химической реакции Вещества, которые добавляют с целью формирования связующего, могут быть добавлены к композиции в виде порошка, дисперсии, эмульсии, раствора или в любой их комбинации или могут быть добавлены к предварительной смеси, которая будет позже добавлена с получением композиции, либо оба варианта.
Предпочтительно связующее или связующая матрица или они оба являются прозрачными или просвечивающими и являются бесцветными или имеют только слабый цвет. Предпочтительно связующая матрица, либо высушенная и, необязательно, отвержденная связующая матрица, либо обе являются прозрачными или просвечивающими и являются бесцветными или имеют только слабый цвет.
Предпочтительно слоистые силикатные пигменты измельчают, дезинтегрируют или расслаивают до тонких пластинчатых частиц, в особенности путем обжига, размалывания, расслаивания в сухом состоянии или в суспензии, подобно суспензии в воде или в полярном растворителе, или путем любой их комбинации. Измельчение, дезинтеграция, расслоение или любая их комбинация для используемых слоистых силикатов может быть осуществлена или могла быть проведена любым механическим или термическим способом, либо обоими. Предпочтительно слоистые силикатные пигменты подвергаются или были подвергнуты полному расшелушиванию или полному расщеплению, либо обеим этим процедурам. Более предпочтительно они подвергаются или были подвергнуты растиранию в порошок или расшелушиванию или расщеплению или дезинтеграции или расслоению, например путем обжига или размалывания или любого другого способа обработки или любого подобного способом, либо измельчены, дезинтегрированы, расслоены, либо подвергнуты любой их комбинации. Предпочтительно их сильно измельчают или сильно дезинтегрируют, либо подвергают обеим этим процедурам.
50
50
50
Слоистые силикатные пигменты измеряли анализатором размера частиц Brookhaven 90Plus, используя программное обеспечение 90Plus Particle Sizing Software Vers. 3.74. Верхний предел среднего размера частиц d слоистых силикатных пигментов определяют, прежде всего, по толщине получаемого покрытия. Следовательно, если бы покрытие имело толщину, например, около 100 мкм, предпочтительным средним размером частиц d слоистых силикатных пигментов является менее 80 мкм. Более предпочтительно средний размер частиц слоистых силикатных пигментов d находится в интервале от 0,4 мкм до 60 мкм или в интервале от 0,45 до 40 мкм или в интервале от 0,5 до 30 мкм, еще более предпочтительно в интервале от 0,6 до 20 мкм или от 0,8 до 12 мкм или от 1 до 8 мкм или от 1 до 4 мкм. Предпочтительно слоистые силикатные пигменты имеют среднюю толщину частиц менее 10 мкм перпендикулярно уровню листа, более предпочтительно толщину частиц менее 8 мкм, 6 мкм, 4 мкм, 3 мкм, 2 мкм, 1,5 мкм или менее 1,0 мкм или менее 0,8 мкм или менее 0,6 мкм или менее 0,4 мкм или менее 0,2 мкм. Часто, средний размер частиц слоистых силикатных пигментов или средняя толщина частиц перпендикулярно уровню листа слоистых силикатных пигментов, либо обе величины зависят от толщины получаемого покрытия и его применения. Во многих вариантах выполнения изобретения, слоистые силикатные пигменты не имеют значительного тона окраски или даже любого хорошо видимого тона окраски, который ясно виден невооруженным глазом или который значительно влияет на цвет высушенной или высушенной и отвержденной связующей матрицы. Предпочтительно слоистые силикатные пигменты сильно дезинтегрируют или расслаивают, либо подвергают обеим этим процедурам, от более крупных хорошо выкристаллизовавшихся кристаллов, подобных большим кристаллам слюды. Или они могут быть подвергнуты раздроблению или расслоению, либо обеим этим процедурам, от любого глинистого или подобного глине продукта, подобно любой гидрослюде или серициту. В некоторых вариантах выполнения изобретения, слоистые силикатные пигменты являются флуоресцентными или покрыты флуоресцентным покрытием, чтобы они могли быть хорошо видны, например под УФ лучами.
Предпочтительно слоистые силикатные пигменты выбирают из слоистых силикатов, как, например, слюды или глины, либо и те, и другие. Они предпочтительно могут быть выбраны из слоистых силикатов, подобных пирофиллиту, тальку, мусковиту, флогопиту, лепидолиту, циннвальдиту, Маргариту, гидромусковиту, гидрофлогопиту, серициту, монтмориллониту, нонтрониту, гекториту, сапониту, вермикулиту, судоиту, пеннину, клинохлору, каолиниту, диккиту, накриту, антигориту, галлуазиту, аллофону, палигорскиту, искусственным глинам, подобным глинам Laponite и глинам на основе гекторита, родственным им глинам, а также тальку. Более предпочтительно они выбраны из слоистых силикатов, выбранных из группы, состоящей из пирофиллита, мусковита, флогопита, лепидолита, циннвальдита, гидромусковита, гидрофлогопита, серицита, монтмориллонита, вермикулита, каолинита, диккита, накрита, антигорита и галлуазита. Наиболее предпочтительно слоистые силикатные пигменты выбраны из группы, состоящей из пигментов на основе мусковита, флогопита, пирофиллита и циннвальдита, особенно на основе мусковита.
Средний размер частиц глин, подобных глинам Laponite, может лежать предпочтительно в интервале от 5 до 800 нм, особенно в интервале от 10 до 250 нм, от 12 до 100 нм, от 15 до 60 нм или от 20 до 30 нм. Частицы глин показывают предпочтительно среднее соотношение сторон в интервале от 10 до 8000, от 50 до 2000 или от 200 до 800, особенно среднее соотношение сторон 500±250. Особенно предпочтительно, чтобы глины, подлежащие добавлению в композицию, были способны гидратироваться, образуя гели или золи, которые могут повышать эффективность по меньшей мере одного из термических свойств. Когда этот гель или золь сушат, гидратированные частицы коалесцируют, формируя пленку, резко увеличивающую полный размер частиц. Прозрачные глины являются предпочтительными.
Глины и родственные вещества предпочтительно выбирают из таковых на основе серпентинита/антигорита/хризотила, на основе талька/стеатита, на основе гекторита, на основе стевенсита, на основе талька и/или хлорита, на основе гидроантигорита или любой их комбинации или смеси. Они могут показывать необязательное содержание фтора, других катионов и/или пирофосфата натрия.
Пигменты могут предпочтительно быть добавлены к композиции или к предварительной смеси, которая будет добавлена к композиции позже в виде порошка или в виде дисперсии, но их добавление в виде дисперсии является более предпочтительным.
Предпочтительно, к композиции не добавляют никаких других частиц. Предпочтительно отсутствуют другие частицы, например пигментов, включенные в созданные покрытия, соответствующие изобретению.
Тем не менее, могут быть редко использованы варианты выполнения изобретения, в которых добавляют любые другие частицы, подобные окрашивающим пигментам, пигментам для получения мутных, тусклых или матовых покрытий, пигментам, отражающим инфракрасное = ИК излучение и не являющимся слоистыми силикатами, теплопроводным пигментам, электропроводным пигментам, или любую их комбинацию. В таком случае, количество таких пигментов может быть предпочтительно в интервале от 0,1 до 12 г/л, от 1 до 8 г/л или от 3 до 6 г/л. В созданном покрытии, это содержание пигментов может быть в интервале от 0,1 до 12% мас., от 1 до 9% мас. или от 3 до 6% мас. В таком случае жидкая композиция, либо созданное покрытие, либо оба часто не являются прозрачными или часто не являются просвечивающими и часто не являются бесцветными или являются даже существенно окрашенными, включая серый, темный и черный цвета. В таком случае, конечно, невозможно создать прозрачное или просвечивающее и бесцветное или почти бесцветное эмиссионное покрытие с такими модифицированными композициями. Следовательно, нет никакой необходимости добавлять какие-либо органические полимерные вещества а), которые являются прозрачными или просвечивающими и бесцветными или почти бесцветными, но это требование может быть изменено в таком случае на "молочный или просвечивающий или белый и в любом случае окрашенный или белый или темный" для органических полимерных веществ а), для любых частиц, относительно добавляемых пигментов, для композиций и для покрытий, создаваемых на их основе.
6+
3
Согласно большинству предпочтительных вариантов выполнения изобретения, композиция и создаваемое на ее основе покрытие предпочтительно являются по меньшей мере свободными от хрома Cr, и более предпочтительно их производят без соответствующего настоящему изобретению добавления любого соединения хрома, что часто и предпочтительно означает что, они являются свободными от хрома. Тем не менее, могут встречаться редкие ситуации, когда хром может вымываться из содержащих хром сплавов, так что следы могут быть включены в раствор композиции по настоящему изобретению, или когда следы хрома вовлекаются из других растворов в раствор композиции по настоящему изобретению. Тогда такое содержание хрома также может находиться в созданном эмиссионном покрытии. Тем не менее, в некоторых из предпочтительных вариантов выполнения изобретения, композиция может предпочтительно содержать по меньшей мере одно намеренно добавленное соединение хрома для улучшения устойчивости к коррозии созданных покрытий, особенно соединение хрома (III), предпочтительно в количестве в интервале от 0,01 до 3 г/л, от 0,2 до 2 г/л или от 0,6 до 1,5 г/л CrO.
Предпочтительно во многих вариантах выполнения изобретения, композиция, а также создаваемые на ее основе эмиссионные покрытия, не содержат значительного количества, например вплоть до 0,1 или до 0,01 г/л в композиции, относительно, например, до 0,1 или вплоть до 0,01% мас. в покрытии, или не содержат любого намеренно добавляемого количества тяжелых металлов, выбранных из группы, состоящей из Co, Cr, Cu, Mo, Ni, V, W и Zn.
Содержание органических полимерных веществ а) в композиции находится предпочтительно в интервале от 80 до 260 г/л, от 100 до 220 г/л, от 120 до 200 г/л или от 150 до 180 г/л.
Содержание слоистых силикатных пигментов б) в композиции находится предпочтительно в интервале от 50 до 260 г/л, от 80 до 220 г/л, от 100 до 200 г/л, от 120 до 180 г/л или от 140 до 160 г/л.
Массовое соотношение органических полимерных веществ а) к слоистым силикатным пигментам б) в композиции, а также в созданном на их основе покрытии находится предпочтительно в интервале от 10:1 до 1:10, более предпочтительно в интервале от 8:1 до 1:8, от 6:1 до 1:6, от 4:1 до 1:4, от 3:1 до 1:3, от 2:1 до 1:2, от 1,5:1 до 1:1,5, от 1,2:1 до 1:1,2, от 1,1:1 до 1:1,1 или около 1:1.
В созданном покрытии содержание связующего, высушенного или высушенного и отвержденного связующего, может быть в интервале от 10 до 90% мас., от 20 до 80% мас., от 30 до 70% мас., от 35 до 65% мас., от 40 до 60% мас. или от 45 до 55% мас. В созданном покрытии содержание связующей матрицы может быть в интервале от 10 до 90% мас., от 20 до 80% мас., от 30 до 70% мас., от 35 до 65% мас., от 40 до 60% мас. или от 45 до 55% мас.
В созданном покрытии содержание слоистых силикатных пигментов может быть в интервале от 10 до 90% мас., от 20 до 80% мас., от 30 до 70% мас., от 35 до 65% мас., от 40 до 60% мас. или от 45 до 55% мас.
Слоистые силикатные пигменты могут быть обработаны или могли быть обработаны, например, химически или физически, либо обоими методами, например металлом, оксидом металла, силаном или любыми другими веществами, или не обработаны, могут, возможно, быть интерферированными пигментами или другими покрытыми пигментами, показывающими покрытие, отражающее инфракрасные лучи, но более предпочтительно они являются не обработанными, что означает, что они не имеют искусственного покрытия. Предпочтительно применяются необработанные слоистые силикатные пигменты, что означает, что частицы слоистого силиката предпочтительно не покрыты силаном, металлом или любым другим покрывающим материалом, поскольку показано, что слоистый силикат, обработанный оксидом металла, изменяет показатель преломления и может влиять на прозрачность. Предпочтительно слоистые силикатные пигменты не имеют металлизированных покрытий, что подразумевают, что они не являются металлизированными слоистыми силикатными пигментами, особенно, если эти покрытые пигменты создавали бы окрашивающий оттенок. Было обнаружено, что содержание воды, содержащееся в частицах слоистых силикатных пигментов, полезно в характере эмиссии создаваемого прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия.
Как правило, слоистые силикатные пигменты испускают или отражают свет, либо делают и то, и другое, особенно в виде видимого света или инфракрасного излучения, либо того и другого. Но могут иметься любые слоистые силикатные пигменты, которые испускают или отражают свет, либо делают и то, и другое, в виде ультрафиолетового излучения, либо частично в ультрафиолетовом излучении. В альтернативном варианте или в дополнение к этому, могут быть добавлены в композицию и затем даже содержаться в созданном эмиссионном покрытии даже любые частицы или вещества не в виде частиц, либо и то, и другое, которые испускают или отражают свет, либо делают и то, и другое, например, в виде ультрафиолетового излучения, либо частично в ультрафиолетовом излучении, подобно невидимым флуоресцентным и подобно инфракрасным пигментам. Содержание таких веществ в виде частиц или не в виде частиц, либо обеих, в композиции по изобретению может быть в интервале от 0,01 до 50 г/л, более предпочтительно от 0,1 до 30 г/л или от 0,5 до 12 г/л или от 1 до 5 г/л. Содержание таких веществ в виде частиц или не в виде частиц, либо обеих, в созданном эмиссионном покрытии может быть в интервале от 0,01 до 5% мас., более предпочтительно от 0,1 до 3 или от 0,5 до 1,5% мас. Такие вещества могут помогать идентифицировать такие композиции и покрытия, а также могут помогать контролировать гомогенность и качество создаваемого покрытия.
Предпочтительно слоистые силикатные пигменты выбирают из группы, состоящей из слюдяных пигментов, покрытых слюдяных пигментов, глиняных пигментов и покрытых глиняных пигментов. Предпочтительно эти слоистые силикатные пигменты только имеют содержание железа менее 5% мас., менее 3% мас., менее 2% мас. или даже менее 1% мас. Слоистые силикатные пигменты могут быть природного происхождения, искусственно полученными, дополнительно модифицированными или включать любую комбинацию указанного. В таком случае они могут быть предпочтительно выбраны из природных кристаллических минералов, из модифицированных природных кристаллических минералов или из синтетических кристаллов, или любой их комбинации. Слоистые силикатные пигменты могут быть композицией или смесью, содержащей один, два, три или даже больше различных типов пигментов, например, с различными распределениями размера гранул, различными средними размерами зерен, различными средними толщинами, различными пигментными минералами, различными минеральными химическими составами, из различных месторождений, с различными обработками, например различных методов измельчения, раздробления или расслоения, с различными методами последующей обработки, подобно любому покрытию или физической обработке, или без них, либо быть любой их комбинацией. Покрытые слоистые силикатные пигменты могут вызывать большой интерес, если они показывают особые химические свойства или особые физические свойства, либо и то, и другое, по сравнению с непокрытыми слоистыми силикатными пигментами.
Слоистые силикатные пигменты могут быть добавлены в виде дисперсии или в виде порошка, либо обоих видах. Добавление в виде дисперсии предпочтительно. Предпочтительно следят за тем, чтобы слоистые силикатные пигменты были хорошо смочены связующим в ходе смешивания, например путем добавления по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества, путем снижения концентрации дисперсии или путем подбора адекватных органических полимерных веществ, которые смачивают более легко, или путем любой комбинации перечисленного выше.
Предпочтительно слоистые силикатные пигменты, используемые для измельчения, раздробления, расслоения слоистых силикатных кристаллов или любой их комбинации, являются свободными от примесей, подобных другим минералам, являются свободным от включений оксидов и/или гидроксидов железа и оксидов и/или гидроксидов марганца и являются свободными от включений других мелких кристаллов.
Было обнаружено, что эмиссионные покрытия согласно изобретению, например имеющие содержание этилен-акрилового сополимера, являются удивительно прозрачными, так что лежащий ниже субстрат и, например, его металлическая структура могут быть превосходно видны, если связующее или связующая матрица или оба, в которые введены слоистые силикатные пигменты, показывают показатель преломления той же величины или величины, близкой к показателям преломления слоистых силикатных пигментов.
Согласно более предпочтительному варианту выполнения изобретения, связующую матрицу формируют, прежде всего, из органических полимерных веществ а), в которые введены слоистые силикатные пигменты б) и, необязательно, другие частицы, где покрытие формируется после нанесения и сушки композиции и, необязательно, отверждения покрытия, и где связующая матрица высушенного или высушенного и отвержденного покрытия имеет показатель преломления n в интервале от 1,45 до 1,70, чтобы точно или почти подходить к показателю преломления слоистых силикатных пигментов, включенных в связующую матрицу. Было обнаружено, что связующая матрица, которая была создана первоначально из иономерных соединений, может показывать показатель преломления около 1,50-1,52, который превосходно подходит к показателю преломления мусковита или подобных слоистых силикатных пигментов, которые часто показывают средний показатель преломления около 1,49-1,52.
Часто показатель преломления слоистых силикатов, подобных, например, мусковиту, находится в интервале от 1,55 до 1,65. Часто показатель преломления органических полимерных веществ находится в интервале от 1,30 до 1,65. Показатель преломления акриловых смол может быть предпочтительно в интервале от 1,45 до 1,55, особенно от 1,48 до 1,51. Показатель преломления уретанов может быть предпочтительно в интервале от 1,45 до 1,65, особенно от 1,48 до 1,61. Показатель преломления иономеров может быть предпочтительно в интервале от 1,42 до 1,58, особенно от 1,48 до 1,54.
Большинство этих слоистых силикатных пигментов, особенно те, которые является бесцветными или имеют только светлые цвета, имеют показатель преломления в интервале от 1,46 до 1,66, предпочтительно в интервале от 1,48 до 1,62 или в интервале от 1,50 до 1,60.
M
P
Предпочтительно средний показатель преломления n связующей матрицы отклоняется от среднего показателя преломления n слоистых силикатных пигментов, введенных в связующую матрицу - а) в жидкой композиции или б) в покрытии после нанесения и сушки композиции, либо в обоих случаях - на величину вплоть до +0,10 или вплоть до +0,05, или вплоть до +0,03, или вплоть до +0,01, или вплоть до -0,01, или вплоть до -0,03, или вплоть до -0,05, или вплоть до -0,00.
P
1
a
b
a
c
2
violet
red
1
2
Предпочтительно показатель преломления n слоистых силикатных кристаллов используемых пигментов имеет только слабое или вообще не имеет отклонения в зависимости от различных кристаллографических направлений а-с кристаллов (Δn=n-n или n-n, разность которого больше) или только слабое или вообще не имеет отклонения в зависимости от длины волны видимого света, проходящего через кристаллы (Δn=n-n="дисперсия"), или оба. Предпочтительно Δn или Δn или оба составляют не больше чем 0,20 или не больше чем 0,10 или не больше чем 0,05. Чем меньше эти значения, тем легче создавать превосходные прозрачные покрытия.
Слоистые силикатные пигменты, как кажется, являются по большей части или всегда эмиссионными и, как кажется, являются по большей части отражающими, как подразумевается для измерения ТЕ и TSR. Предпочтительно имеется добавка любой глины, если она имеет положительный эффект на данные ТЕ, TSR, SRI или любую их комбинацию. Глины проявили себя, как оптимизирующие термические свойства, а также реологические свойства. Глины могут помогать в качестве диспергирующих агентов, и возможно, даже в качестве пленкообразующих агентов. Массовое соотношение слоистых силикатных пигментов б) к органическим полимерным веществам а) находится предпочтительно в интервале от 40 до 105% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 50 до 100 или от 60 до 90 или от 70 до 80% мас.
Более предпочтительно органические полимерные вещества а) приспосабливают, чтобы они имели тот же или почти тот же показатель преломления, подобный по меньшей мере некоторым из слоистых силикатных пигментов или подобный среднему показателю преломления слоистых силикатных пигментов или и тому, и другому. Это может означать, что органические полимерные вещества а) предпочтительно выбирают такими, чтобы они показывали показатель преломления n в интервале от 1,45 до 1,70.
Связующее может содержать по меньшей мере одно органическое полимерное вещество в дисперсии, эмульсии, растворе или любой их комбинации, выбранное из группы, состоящей из органических олигомеров, органических форполимеров, органических полимеров, органических сополимеров и любой их комбинации, редко с содержанием органических мономеров в некоторых вариантах выполнения изобретения. Связующее может содержать по меньшей мере одно из органических веществ на основе веществ, выбранных из группы, состоящей из акриловых смол, алкидов, карбонатов, эластомеров, эпоксидных смол, двухкомпонентных эпоксидных систем, фторполимеров, иономеров, подобных этиленакрилату, этиленметакрилату, метиленакрилату, метиленметакрилату, акрилат гидрату и метакрилат гидрату, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, полиолефинов, стиролов, уретанов, виниловых соединений, а также их производных, подобно сложным эфирам, их смесей и их сомономеров, соолигомеров, сополимеров и их блок-сополимеров, подобно уретан-акриловым смолам, подобно сложным виниловым эфирам, эпоксидных сложных эфиров и производных любых иономеров. Связующее может быть далее на полиольной двухкомпонентной системе, сложной полиэфирной литьевой системе, системе алкидной смолы, модифицированной силиконом, или любой системе на основе веществ, которые только что были указаны выше. Связующее может предпочтительно содержать по меньшей мере одно из органических веществ из акрил-уретанов, самосшивающихся акриловых смол, сшитых акриловых смол, водостойких стирол-акриловых смол, акрил-модифицированных фторполимеров, эпоксидных сложных эфиров, полиольных двухкомпонентных систем, сложных виниловых эфиров, двухкомпонентных эпоксидных систем, акриловых литьевых систем, сложных полиэфирных литьевых систем, силикон-модифицированных алкидных смол, уретан-акриловых смол и уретан-форполимеров. Оно, предпочтительно содержит по меньшей мере одно прозрачное или просвечивающее органическое полимерное вещество, особенно по меньшей мере одно прозрачное или просвечивающее органическое полимерное вещество, которые только что были указаны в этом абзаце выше.
Предпочтительно имеются другие добавленные компоненты в качестве полезных или необходимых компонентов для связующего или связующей матрицы, чтобы создать превосходную органическую композицию и превосходное органическое покрытие. Предпочтительно в качестве матрицы для слоистых силикатных пигментов применяют, в особенности, комбинацию по меньшей мере одного органического вещества, которое нужно полимеризовать или которое уже является полимеризованным, и по меньшей мере одного вещества, выбранного из группы, состоящей из аминов, агентов, препятствующего слипанию, катализаторов, коалесцирующих агентов, сшивающих агентов, фотоинициаторов, скользящих добавок и смачивающих агентов.
1) Например, в первой группе связующих или связующих матриц для создания скоалесцированных высушенных покрытий, может быть, например, использовано по меньшей мере одно органическое вещество, в особенности, в виде олигомеров, форполимеров, полимеров, сополимеров или любой их комбинации, подобно по меньшей мере одному иономеру, подобно этиленакрилату и/или этиленметакрилату, и/или подобно по меньшей мере одному из метиленакрилатов, метиленметакрилатов, акрилат гидратов и метакрилат гидратов, подобно стирол-акрилату или подобно по меньшей мере одному из акриловых смол, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, и уретанов или любой их комбинации.
Содержание иономеров в органических полимерных веществах а) или в связующем или в связующей матрице находится предпочтительно в интервале от 5 до 100% мас., более предпочтительно в интервале от 5 до 100% мас., от 10 до 95% мас., от 15 до 90% мас., от 20 до 85% мас., от 25 до 80% мас., от 30 до 75% мас., от 35 до 70% мас., от 40 до 65% мас., от 45 до 60% мас. или от 50 до 55% мас.
Содержание всех органических полимерных веществ а) в композиции находится предпочтительно в интервале от 20 до 300 г/л, от 40 до 280 г/л, от 60 до 260 г/л, от 80 до 240 г/л, от 100 до 220 г/л, от 120 до 200 г/л, от 140 до 180 г/л или от 150 до 165 г/л.
Содержание иономеров в композиции находится предпочтительно в интервале от 20 до 300 г/л, от 40 до 280 г/л, от 60 до 260 г/л, от 80 до 240 г/л, от 100 до 220 г/л, от 120 до 200 г/л, от 140 до 180 г/л или от 150 до 165 г/л.
Содержание иономеров в высушенной или высушенной и отвержденной связующей матрице, в особенности,, эмиссионного покрытия, находится предпочтительно в интервале от 2 до 95% мас., более предпочтительно в интервале от 5 до 90% мас., от 10 до 85% мас., от 15 до 80% мас., от 20 до 75% мас., от 25 до 70% мас., от 30 до 65% мас., от 35 до 60% мас., от 40 до 55% мас. или от 45 до 50% мас.
Содержание иономеров в покрытии находится предпочтительно в интервале от 2 до 80% мас., более предпочтительно в интервале от 5 до 75% мас., от 10 до 70% мас., от 20 до 65% мас., от 25 до 60% мас., от 30 до 55% мас., от 35 до 50% мас. или от 40 до 45% мас.
Предпочтительно, композиция или созданное на ее основе покрытие, либо и то и другое, содержит смесь иономеров и акриловых смол, подобно гидроксилированной акриловой смоле или самосшиваемой акриловой кислоте, либо и тому и другому, особенно в виде по меньшей мере одной эмульсии или смеси иономеров и уретан-акриловых смол, подобно самосшиваемому сополимеру полиуретана и акриловой кислоты, особенно в виде по меньшей мере одной дисперсии или смеси иономеров и уретанов, особенно в виде по меньшей мере одной дисперсии, или любой их комбинации. Полные содержания акриловых смол или уретан-акриловых смол или уретанов или любой их комбинации в композиции или в созданном на ее основе покрытии, либо в обоих, находится предпочтительно в интервале от 1 до 80% мас., более предпочтительно в интервале от 5 до 75% мас., от 10 до 70% мас., от 20 до 65% мас., от 25 до 60% мас., от 30 до 55% мас., от 35 до 50% мас. или от 40 до 45% мас. Предпочтительно массовое соотношение иономеров к акриловым смолам или к уретан-акриловым смолам или к уретанам или к любой их комбинации в композиции или в созданном на ее основе покрытии, либо в обоих, находится предпочтительно в интервале от 8:1 до 1:8, от 6:1 до 1:6, от 4:1 до 1:4, от 3:1 до 1:3, от 2:1 до 1:2 или от 1,5:1 до 1:1,5.
g
Кроме того, предпочтительно добавлять по меньшей мере один коалесцирующий агент, чтобы способствовать гомогенизации органических веществ, в особенности в ходе сушки покрытия. Эти коалесцирующие агенты могут быть предпочтительно выбраны из длинноцепочечных спиртов, имеющих 4-24 атомов углерода. Так называемые длинноцепочечные спирты являются особенно полезными для помощи в формировании пленки. Они имеют предпочтительно 4-20 атомов углерода или 5-18 атомов углерода или 6-16 атомов углерода, особенно предпочтительно 8-12 атомов углерода. Их предпочтительные примеры представляют собой: бутиленгликоли, простые эфиры бутиленгликолей, этиленгликоли, простые эфиры этиленгликолей, такие как монобутиловый эфир этиленгликоля, моноэтиловый эфир этиленгликоля, монометиловый эфир этиленгликоля, пропиловый эфир этиленгликоля, гексиловый эфир этиленгликоля, метиловый эфир диэтиленгликоля, этиловый эфир диэтиленгликоля, бутиловый эфир диэтиленгликоля и гексиловый эфир диэтиленгликоля, пропиленгликоли, простые эфиры пропиленгликоля, такие как монометиловый эфир пропиленгликоля, монометиловый эфир дипропиленгликоля, монометиловый эфир трипропиленгликоля, монобутиловый эфир пропиленгликоля, монобутиловый эфир дипропиленгликоля, монобутиловый эфир трипропиленгликоля, монопропиловый эфир пропиленгликоля, монопропиловый эфир дипропиленгликоля, монопропиловый эфир трипропиленгликоля и фениловый эфир пропиленгликоля. Полное содержание коалесцирующих агентов в композиции находится предпочтительно в интервале от 0,01 до 50 г/л, от 0,1 до 40 г/л, от 0,5 до 30 г/л, от 1 до 20 г/л, от 2 до 12 г/л или от 4 до 8 г/л. В некоторых вариантах выполнения изобретения предпочтительным является добавление двух или трех различных коалесцирующих агентов, имеющих различные температуры стеклования T.
g
Коалесцирующие агенты могут способствовать формированию пленки, предпочтительно за счет снижения температуры сушки или температуры стеклования T, либо их обоих, во многих случаях даже без применения сшивающего агента и без применения фотоинициатора. Также предпочтительным является добавление по меньшей мере одного сшивающего агента, особенно на основе соединения циркония. Содержание по меньшей мере одного соединения циркония в композиции находится предпочтительно в интервале от 2 до 150 г/л, от 5 до 120 г/л, от 10 до 100 г/л, от 20 до 80 г/л, от 30 до 60 г/л или от 40 до 50 г/л. Сушка и коалесцирование могут предпочтительно происходить при температуре в интервале от 20°C до 150°C, более предпочтительно в интервале от 30°C до 120°C, в особенности если коалесцирующие агенты применяются без какого-либо сшивающего агента. Сушка и коалесценция могут предпочтительно происходить при температуре в интервале от 50°C до 350°C, более предпочтительно в интервале от 80°C до 250°C или от 90°C до 180°C. Сушка и коалесцирование предпочтительно могут применяться, если по меньшей мере один коалесцирующий агент используют а) вместе с любым сшивающим агентом, подобно соединению цинка, соединению циркония, соединению на основе меламина, изоцианату, изоцианурату, силану или любой их комбинации. Либо сушка и коалесценирование, предпочтительно могут применяться, если по меньшей мере один коалесцирующий агент применяют б) вместе с окислительным осушающим агентом для поперечного сшивания алкидной смолы, содержащей двойные связи, или в) вместе с процессом автоокисления, катализируемым по меньшей мере одной солью переходного металла или г) вместе с любым осушителем, таким как нафтенат кобальта, или в случае любой комбинации от а) до г).
В некоторых вариантах выполнения изобретения предпочтительно, чтобы температуры не превышали 60°C, чтобы не вызывать поперечное сшивание с хелатом, если он присутствует - из-за стабильности дисперсии.
Конечно, могут быть добавлены по меньшей мере один амин в) или любая другая добавка г), либо оба.
Такие композиции показали, что их легко производить, что они формируют хорошую связующую матрицу, являются стабильными, хорошо применяются и являются не слишком дорогими. Созданные на их основе покрытия показали, что они являются высоко устойчивыми к коррозии, хорошо прилипают к поверхности субстрата и превосходны в качестве носителя для слоистых силикатных пигментов, создавая превосходные эмиссионные покрытия, которые большей частью являются прозрачными или по меньшей мере просвечивающими, и которые часто являются бесцветными или по меньшей мере почти бесцветными. Они показывают превосходные данные для ТЕ, TSR и SRI.
2) Например, во второй группе связующих или связующих матриц, для производства высушенных и химически отвержденных покрытий, например путем термического воздействия, может применяться, например по меньшей мере один органический материал, особенно в виде олигомеров, форполимеров, полимеров, сополимеров или любой их комбинации, подобно по меньшей мере одному иономеру, подобно этиленакрилату, подобно любому стирол-акрилату, подобно по меньшей мере одному другому акрилату, подобно по меньшей мере одному метакрилату и т.д.
Кроме того, предпочтительно добавлять по меньшей мере один поперечносшивающий агент, чтобы способствовать химической сшивке органических веществ, особенно в ходе сушки или нагревания покрытия, либо и того и другого. Эти сшивающие агенты предпочтительно могут быть выбраны из группы, состоящей из изоцианатов, изоциануратов, меламинов, соединений цинка и соединений циркония, более предпочтительно карбоната циркония-аммония, оксида цинка или обоих. Либо могут применяться любые органические полимерные вещества, имеющие любые такие группы вместо или дополнительно к этим поперечносшивающим агентам. Конечно, может быть добавлена по меньшей мере одна другая добавка г).
3) Например, в третьей группе связующих или связующих матриц для создания высушенных и полностью отвержденных покрытий, например путем УФ излучения или любого коротковолнового энергоемкого облучения, может применяться, например, по меньшей мере одно органическое вещество, особенно в виде олигомеров, форполимеров, полимеров, сополимеров или любой их комбинации, содержащей по меньшей мере одну акриловую смолу, по меньшей мере одну эпоксидную смолу, по меньшей мере один иономер, подобно этиленакрилату, по меньшей мере один сложный полиэфир, по меньшей мере один простой полиэфир, по меньшей мере один уретан, подобно акрилат-уретану, или любую их комбинацию.
Кроме того, предпочтительно добавлять по меньшей мере один фотоинициатор, чтобы способствовать отверждению органических веществ, особенно в ходе УФ отверждения, и возможно даже в дополнительном термическом предварительном отверждении или последующем отверждении покрытия. Эти фотоинициаторы могут быть выбраны из любых фотоинициаторов, известных в технологии. Конечно, может быть добавлена по меньшей мере одна другая добавка г).
Дисперсия, эмульсия, раствор или любая их комбинация может содержать существенные количества воды или по меньшей мере одного органического растворителя или по меньшей мере одного реакционноспособного разбавителя, или любую их комбинацию. Более предпочтительно связующее или связующая матрица 1), особенно для сушки и коалесцинирования, содержит в качестве растворителей только воду и коалесцирующий(-ие) агент(-ы). Более предпочтительно связующее или связующая матрица 2), особенно для химического отверждения, содержит в качестве растворителей только воду и, необязательно, коалесцирующий(-ие) агент(-ы) и органический(-ие) растворитель(-и). Более предпочтительно связующее или связующая матрица 3) содержит в качестве растворителей только воду или даже только следы воды и, необязательно, только следы другого органического(-их) растворителя(-ей).
В общем, композиция по настоящему изобретению может быть, предпочтительно щелочной системой, содержащей дополнительно в) 0,05-30 г/л по меньшей мере одного амина. Эти амины в некоторых случаях могут быть важными для улучшения стабильности смол и могут быть часто важными для характеристик в присутствии поверхностно-активных веществ, в особенности анионных поверхностно-активных веществ. Особенно предпочтительным является добавление по меньшей мере одного летучего амина, который способен сохнуть на воздухе, подобно N,N-диметилизопропиламину или 2[(1-метилпропил)амино]этанолу, либо им обоим. Содержание по меньшей мере одного амина в) в композиции составляет предпочтительно от 0,2 до 25 г/л, от 0,5 до 20 г/л, от 1 до 15 г/л, от 1,5 до 10 г/л, от 2 до 8 г/л или от 4 до 6 г/л. Массовое соотношение аминов в) к органическим полимерным веществам а) находится предпочтительно в интервале от 0,01 до 5% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 0,2 до 4 или от 1 до 3% мас. Было показано, что существенно благоприятным является, если эти интервалы содержания поддерживаются, чтобы стабилизировать придание вязкости и запаха. Количество амина зависит предпочтительно от полимерной системы. Предпочтительно чтобы иономерная система не содержала более 1,4% мас. по меньшей мере одного амина. Большинство из органических полимерных веществ имеют содержание по меньшей мере одного амина в интервале от 0,2 до 1,0% мас. Но композиция по настоящему изобретению, в качестве альтернативы к этому, может быть предпочтительно кислотной системой, содержащей дополнительно по меньшей мере один кислотный компонент, подобно фторзамещенной кислоте или кислоте, содержащей фосфор, либо обеим.
Предпочтительно, композиция содержит дополнительно г) от 0,05 до 150 г/л по меньшей мере одной из добавок, выбранных из группы, состоящей из по меньшей мере одного из коалесцирующих агентов, сорастворителей, сшивающих агентов, пеногасителей, диспергирующих агентов, фотоинициаторов, пластификаторов, скользящих добавок, поверхностно-активных веществ, тиксотропных агентов, веществ, поглощающих УФ излучение, восков и смачивающих агентов.
g
Коалесцирующий агент действует как пленкообразующий агент, а сорастворитель действует как летучий пленкообразующий агент, где пленкообразующий агент применяется для понижения температуры стеклования T в некотором интервале температур, чтобы иметь возможность коалесцировать органические полимерные частицы в замкнутую пленку, особенно в ходе сушки.
Пластификатор имеет эффект смягчения сушки и сухого покрытия. Кроме того, устойчивость к коррозии металлических субстратов может быть дополнительно улучшена по сравнению с покрытиями без какого-либо предварительно обработанного слоя и/или какого-либо слоя краски ниже, если создается эмиссионное покрытие согласно настоящему изобретению. На высокую устойчивость к коррозии также влияет существенно положительным образом добавление значительного содержания слоистых силикатных пигментов.
Поверхностно-активное вещество может способствовать стабилизировать дисперсию, эмульсию или любую их комбинацию. Смачивающий агент улучшает характеристики смачивания на субстрате. Содержание всех добавок г) в композиции составляет предпочтительно от 0,2 до 125 г/л, от 0,5 до 100 г/л, от 1 до 75 г/л, от 2 до 60 г/л, от 4 до 50 г/л, от 7 до 40 г/л, от 10 до 30 г/л или от 15 до 20 г/л. Добавленная индивидуальная добавка г) может предпочтительно содержаться в композиции в количестве от 0,01 до 50 г/л, от 0,1 до 40 г/л, от 0,5 до 30 г/л, от 1 до 20 г/л, от 2 до 12 г/л или от 4 до 8 г/л. Массовое соотношение добавок г) к органическим полимерным веществам а) находится предпочтительно в интервале от 0,1 до 50% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 2 до 40 или от 8 до 30 или от 12 до 20% мас. Было показано, что существенно благоприятным является, если интервалы содержания всех видов добавок г) вместе показывают 15% мас. или меньше содержания органических полимерных веществ а) или если, более предпочтительно показатель находится в интервале от 0,5 до 5% мас. Предпочтительно содержание по меньшей мере одного хелатного или по меньшей мере одного сшивающего агента или их обоих составляет 15% мас. или меньше содержания органических полимерных веществ а).
В качестве поглощающих УФ излучение веществ могут быть добавлены многие вещества. Предпочтительно к композиции добавляют вещество на основе триазола. Наиболее предпочтительно в качестве поглощающего УФ излучение вещества добавляют гидроксифенил-бензотриазол, поскольку он не влияет или незначительно влияет на термические свойства композиции и созданного на ее основе покрытия.
Предпочтительно, композиция содержит дополнительно д) от 1 до 200 г/л по меньшей мере одного из поперечносшивающих агентов и фотоинициаторов, особенно сшивающего агента, выбранного из группы, состоящей из по меньшей мере одного из изоцианатов, изоциануратов, меламинов, соединений цинка и соединений циркония, более предпочтительно карбоната циркония-аммония, оксида цинка или обоих. Содержание всех поперечносшивающих агентов и фотоинициаторов д) в композиции составляет предпочтительно от 2 до 150 г/л, от 5 до 120 г/л, от 10 до 100 г/л, от 20 до 80 г/л, от 30 до 60 г/л или от 40 до 50 г/л. Массовое соотношение сшивающих агентов д) к органическим полимерным веществам а) находится предпочтительно в интервале от 1 до 20% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 4 до 18 или от 7 до 12% мас. Поскольку карбонат циркония-аммония может дополнительно показывать функцию хелатирующего агента, его только в этой заявке рассчитывают как поперечносшивающий агент. Было показано, что существенно благоприятным является, если интервалы содержания показывают 9% мас. веществ д) или меньше, поскольку иначе она могла бы воздействовать на стабильность дисперсии.
Предпочтительно, композиция содержит дополнительно е) от 0,5 до 50 г/л по меньшей мере одного из хелатирующих агентов и хелатов, особенно выбранных из группы, состоящей из по меньшей мере одного из тартратов, винной кислоты и растворимого в воде или диспергируемого в воде органического соединения хелата титана. Содержание всех хелатирующих агентов и хелатов е) в композиции и в покрытии - рассчитанное как добавленные содержания и не как прореагировавшие соединения в созданном покрытии - составляет предпочтительно от 1 до 45 г/л, от 3 до 40 г/л, от 5 до 35 г/л, от 8 до 30 г/л, от 12 до 25 г/л или от 16 до 20 г/л. Массовое соотношение хелатирующих агентов и хелатов е) к силанам г) находится предпочтительно в интервале от 10 до 50% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 15 до 40 или от 20 до 32% мас. Было показано, что существенно благоприятным является, если добавление веществ е) составляет 25% мас. содержания органических полимерных веществ а) или меньше, поскольку это может воздействовать на стабильность дисперсии.
Предпочтительно, композиция дополнительно содержит ж) от 1 до 100 г/л по меньшей мере одного силана, особенно по меньшей мере одного силана, особенно выбранного из группы, состоящей из алкоксисиланов, эпоксисиланов, силанов, содержащих по меньшей мере одну содержащую азот группу, и олигомерных силанов, рассчитанных как соответствующие добавленные силаны и не рассчитанных как силанолы, не рассчитанных как силоксаны, не рассчитанных как полисилоксаны и не рассчитанных как далее модифицированные соединения. Добавленные силаны могут быть не гидролизуемыми - особенно содержащиеся в спиртовом растворе - или частично или полностью гидролизуемыми и затем особенно содержащимися в водном растворе. Конденсация или полимеризация силанов или силанолов до силоксанов, возможно, была уже начата. Добавленные силаны, возможно, были уже частично поперечносшитыми или полимеризованными, так что они являются олигомерами. Эти силаны, возможно, были модифицированы, например, так, что они показывают несколько групп на молекулу, связанных с поверхностью субстрата, или, например, так, что они имеют определенную олигомерную структуру, либо оба случая. Они, возможно, были добавлены до любого другого соединения к раствору, содержащему силан, подобно уксусной кислоте, или, возможно, была проведена любая химическая реакция перед генерированием или добавлением, например, спирта или любой кислоты. Они, возможно, были химически модифицированы, например функционализованы или переведены в олигомерное или даже полимерное состояние. Силаны, содержащие по меньшей мере одну содержащую азот группу, могут иметь по меньшей мере одну из амидогрупп, аминогрупп, имидогрупп, иминогрупп, групп мочевины или любой их комбинации. Они могут быть выбраны из любого вида амидосиланов, аминосиланов, имидосиланов, иминосиланов или мочевиносиланов или любой их комбинации. Силаны, содержащие по меньшей мере одну содержащую азот группу, и, в особенности, аминосиланы, могут иметь один, два, три или даже больше содержащих азот групп на молекулу, подобно аминогруппам.
Содержание всех силанов ж) в композиции составляет предпочтительно от 2 до 85 г/л, от 4 до 70 г/л, от 6 до 60 г/л, от 8 до 50 г/л, от 10 до 40 г/л, от 12 до 35 г/л, от 16 до 30 г/л или от 20 до 25 г/л. Массовое соотношение силанов ж) к органическим полимерным веществам а) находится предпочтительно в интервале от 1 до 30% мас. содержания органических полимерных веществ а), более предпочтительно в интервале от 3 до 25, от 5 до 21, от 7 до 18 или от 10 до 14% мас. Было показано, что существенно благоприятным является, если добавка силанов ж) составляет 12% мас. содержания органических полимерных веществ а) или меньше, поскольку это могло бы влиять на чувствительность покрытия к воде.
В созданном покрытии, содержание силана, силоксана и полисилоксана, которое не реагирует с другими соединениями композиции, может быть в интервале от 0,05 до 20% мас., от 0,2 до 18% мас., от 0,5 до 15% мас., от 1 до 12% мас., от 3 до 10% мас. или от 5 до 8% мас. Но во многих вариантах выполнения изобретения, наиболее предпочтительным является добавление от 2 до 4% мас.
Наконец, может присутствовать содержание по меньшей мере одного органического растворителя, особенно по меньшей мере одного из спиртов, в особенности спиртов, имеющих от 1 до 4 атомов углерода с 1 гидроксильной группой у каждого, или простых эфиров гликоля или кетонов или обоих, либо любой смеси с ними предпочтительно в количестве в интервале от 0,01 до 500 г/л. Содержание всех органических растворителей, кроме коалесцирующих агентов, в композиции составляет предпочтительно от 0,2 до 400 г/л, от 1 до 300 г/л, от 5 до 200 г/л, от 10 до 150 г/л, от 20 до 120 г/л, от 30 до 100 г/л, от 40 до 80 г/л или от 50 до 65 г/л. Такой органический растворитель или смесь растворителей может дополнительно иметь низкое или высокое содержание воды, либо не содержать воды. Многие композиции по изобретению являются свободными или почти свободными от таких органических растворителей. Тогда эти композиции могут содержать в качестве альтернативы воду или любые реакционноспособные разбавители, либо и то и другое. Тогда химическая система может быть чистой водной системой или водной системой с незначительным количеством органического растворителя. Во многих случаях, водная система или даже водная система, свободная от органического растворителя, является наиболее предпочтительной. Содержание воды в композиции составляет предпочтительно от 0,01 до 500 г/л, от 0,2 до 400 г/л, от 1 до 300 г/л, от 5 до 200 г/л, от 10 до 150 г/л, от 20 до 120 г/л, от 30 до 100 г/л, от 40 до 80 г/л или от 50 до 65 г/л.
Предпочтительно, композиция имеет дзета-потенциал в интервале от -30 до -70 мВ или более предпочтительно от -40 до -50 мВ. Было обнаружено, что дзета-потенциал в этом интервале, измеренный анализатором размера частиц Brookhaven Instrument (BIC) 90Plus, в сочетании с инструментом BI-Zeta, используемым вместе с программным обеспечением 90Plus Bi-Zeta, говорит о том, что жидкая композиция находится в стабильном состоянии. Дзета-потенциал измеряют только в водной системе. Дзета-потенциал предпочтительно может подгоняться, чтобы быть в интервале от -30 до -70 мВ, в особенности путем изменения концентрации дисперсии, например путем добавления воды. Стабильность дисперсии может контролироваться путем контролирования дзета-потенциала дисперсии. Если дзета-потенциал дисперсии должен быть более -70 мВ, то проблем быть не должно, но если дзета-потенциал был бы менее -35 мВ (подобно -20 мВ), могут возникать проблемы со стабильностью дисперсии.
Согласно настоящему изобретению, способ нанесения прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на поверхность субстрата, который подлежит термической защите, подобно поверхности холодного элемента, подобно металлической поверхности холодного элемента, например холодного элемента крыши, который, в особенности, может быть использован для холодной кровли, основан на композиции, соответствующей настоящему изобретению, и наносится на поверхность холодного элемента или огнеопасного элемента или обоих, которые могут быть субстратом, подлежащим покрытию, подобно любой металлической поверхности, любой стеклянной поверхности, любой бумажной поверхности, любой содержащей древесину поверхности, любой поверхности на основе пластмассы, любой поверхности на основе органической или неорганической фольги, на поверхность любой бумаги или обоев, на поверхность пластмассы, на поверхность материалов, содержащих волокна, на любую текстильную поверхность или любую покрытую поверхность, подобно любой окрашенной поверхности, где покрытие сушат, и где высушенное покрытие или высушенное и дополнительно отвержденное покрытие.
В способе по изобретению используют почти все промышленные способы нанесения для нанесения композиции на возможную поверхность субстрата. Предпочтительно композицию наносят на поверхность субстрата с помощью кисти, путем погружения, нанесения прямым валиком, нанесения обратным валиком, распыления или любой их комбинации. Наиболее часто используют койлкоутинг, например, с покрытием обратным валиком. В производстве гофрированных листов, изготовленных из Galvalume, он был значительно выгодным, если происходил путем покрытия обратным валиком.
Предпочтительно, жидкая пленка, наносимая на поверхность субстрата, имеет толщину пленки в интервале от 0,01 до 2000 мкм, предпочтительно эта жидкая пленка имеет толщину в интервале от 0,05 до 1500 мкм, от 0,1 до 1200 мкм, от 0,3 до 1000 мкм, от 0,6 до 800 мкм, от 1 до 600 мкм, от 2 до 500 мкм, от 3 до 400 мкм, от 5 до 300 мкм, от 8 до 250 мкм, от 12 до 200 мкм, от 18 до 180 мкм, от 24 до 160 мкм, от 30 до 140 мкм, от 40 до 120 мкм, от 50 до 100 мкм, от 60 до 90 мкм или от 70 до 80 мкм. Во многих вариантах выполнения изобретения, толщина слоя будет в интервале от 15 до 55 мкм.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Масса покрытия и толщина покрытия типа эмиссионного покрытия значительно зависят от используемого нанесения и субстрата. Предпочтительно созданное высушенное или высушенное и отвержденное покрытие по изобретению имеет массу покрытия в интервале от 0,01 до 2000 г/м, предпочтительно масса покрытия находится в интервале от 0,05 до 1500 г/м, от 0,1 до 1200 г/м, от 0,3 до 1000 г/м, от 0,6 до 800 г/м, от 1 до 600 г/м, от 2 до 500 г/м, от 3 до 400 г/м, от 5 до 300 г/м, от 8 до 250 г/м, от 12 до 200 г/м, от 18 до 180 г/м, от 24 до 160 г/м, от 30 до 140 г/м, от 40 до 120 г/м, от 50 до 100 г/м, от 60 до 90 г/м или от 70 до 80 г/м. Во многих вариантах выполнения изобретения, толщина покрытия будет находиться в интервале от 10 до 85 г/м, в особенности на металлических поверхностях часто в интервале от 10 до 28 г/м.
Предпочтительно, созданное высушенное или высушенное и отвержденное покрытие по изобретению имеет толщину покрытия в интервале от 0,005 до 1000 мкм, предпочтительно массу покрытия в интервале от 0,025 до 750 мкм, от 0,05 до 600 мкм, от 0,1 до 500 мкм, от 0,3 до 400 мкм, от 0,5 до 300 мкм, от 1 до 250 мкм, от 1,5 до 200 мкм, от 2,5 до 150 мкм, от 4 до 125 мкм, от 6 до 100 мкм, от 9 до 90 мкм, от 12 до 80 мкм, от 15 до 70 мкм, от 20 до 60 мкм, от 25 до 50 мкм, от 30 до 45 мкм или от 35 до 40 мкм.
В способе по изобретению, пиковая температура металла только покрытой поверхности субстрата может иметь совсем различные температуры. Для некоторых вариантов выполнения изобретения, подобных койлкоутингу, она предпочтительна находится в интервале от 70 до 170°C или от 90 до 140°C. Эта температура, поскольку ее часто используют для койлкоутинга, имеет преимущество, заключающееся в том, что нанесенная композиция может сохнуть в течение нескольких секунд, так что нет необходимости в каком-либо дополнительном нагревании или более длинном расстоянии технологической линии койлкоутинга до следующего места покрытия. Для термочувствительных субстратов или материалов субстрата, либо обоих, особенно предпочтительно наносить композицию из первой группы связующих или связующих матриц 1), которая нуждается только в сушке при ограниченной температуре сушки, либо наносить композицию из первой группы связующих или связующих матриц 1), которая нуждается только в сушке при ограниченной температуре сушки, предпочтительно в интервале от 15 до 80°C или от 20 до 50°C и предпочтительно только короткой сушке, например, менее 5 минут. В качестве альтернативы этому, можно наносить на термочувствительные субстраты или на материалы субстратов или на то и другое композицию первой группы связующих или связующих матриц 3), которая нуждается только в сушке при ограниченной температуре сушки в интервале от 15 до 50°C и отверждении энергоемким излучением, подобным УФ излучению, таким образом, что даже тем самым имеется только ограниченное нагревание, объединенное с таким излучением.
В способе по изобретению, композицию предпочтительно наносят на поверхности алюминия, алюминиевого сплава, хрома, меди, медного сплава, Galvalume, Galfan, Galvanneal, магниевого сплава, железа, стали, белой жести, титанового сплава, цинка, цинкового сплава или любой их комбинации. В особенности, ее наносят на яркие металлические поверхности.
Но в случае, когда любой слой краски должен быть термически защищен, нет необходимости, чтобы ее субстрат представлял собой металлический субстрат. В качестве альтернативы этому, субстрат может быть покрытым субстратом, подобно окрашенному субстрату, органически покрытому субстрату, органическому субстрату, подобно пластмассовому материалу, органической или неорганической фольге, бумаге или обоям, деревянному или содержащему древесину материалу, стеклянному субстрату или из прозрачному или просвечивающему пластмассовому материалу, материалу, содержащему волокна, текстильному материалу, любой комбинации металлических и неметаллических материалов или любой комбинации металлических или других неорганических материалов, стеклу, пластмассовому материалу, деревянному или любому другому органическому материалу, окрашенному субстрату и органически покрытому субстрату.
В способе обработки металлических поверхностей, может происходить первая кислотная или щелочная очистка, протравливание, травление, любое ополаскивание, например водой, любое нагревание или любая их комбинация, до нанесения эмиссионного покрытия или до предварительной обработки, которая проводится до нанесения эмиссионного покрытия.
В способе по изобретению, композиция предпочтительно может быть нанесена на любой субстрат из любого материала, предпочтительно на предварительно обработанную металлическую поверхность. Тем самым, устойчивость к коррозии и адгезия эмиссионного покрытия на поверхности субстрата или на уже предварительно обработанной или покрытой поверхности субстрата могут быть далее улучшены по сравнению с покрытиями без какой-либо предварительной обработки покрытия ниже.
В одной разновидности способа по изобретению, композицию предпочтительно наносят на окрашенную поверхность субстрата или на слой краски, который расположен на субстрате любого вида. Тем самым, улучшают коэффициент излучения и другие термические свойства. В другом очень благоприятном варианте выполнения изобретения, эмиссионное покрытие настоящей заявки может быть модифицировано таким образом, что оно имеет микрошероховатую поверхность, чтобы получать лотос-эффект за счет топологии микрошероховатой поверхности, или что по меньшей мере одно гидрофобное вещество добавляют к композиции, чтобы создать лотос-эффект за счет гидрофобной поверхности покрытия или обоими способами. Микрошероховатость может быть создана путем варьирования концентрации или вязкости или обеих в ходе нанесения композиции с высоким содержанием слоистых силикатных пигментов, которые предпочтительно показывают по меньшей мере два пика очень различных размеров частиц. Гидрофобность созданного покрытия может быть получена путем добавления по меньшей мере одного гидрофобного органического полимерного вещества а), подобно фторполимеру или полиолефину, например даже в форме тонких частиц, либо путем добавления значительно высокой пропорции по меньшей мере одного силана, создавая достаточную гидрофобность, либо путем добавления некоторого количества по меньшей мере одного фторсилана или обоими.
Кроме того, устойчивость металлических субстратов к коррозии может быть дополнительно улучшена по сравнению с покрытиями без какого-либо предварительно обработанного слоя и/или какого-либо слоя краски ниже, если создают эмиссионное покрытие, соответствующее изобретению. На высокую устойчивость к коррозии существенно положительно влияет добавление значительного содержания слоистых силикатных пигментов, и также качество слоистых силикатных пигментов. Качество слоистых силикатных пигментов, в особенности слюдяных пигментов, может быть измерено по электропроводности: чем выше электрическое сопротивление, тем лучше, видимо, будет качество слоистых силикатных пигментов.
В способе по изобретению может иметься дрессировочная композиция, предпочтительно дополнительно нанесенная до нанесения композиции для прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия. Таким образом, соответственно созданное на основе дрессировочной композиции тонкое покрытие имеет преимущество, заключающееся в том, что оно часто значительно увеличивает устойчивость металлического субстрата к коррозии. Такое дрессировочное покрытие может помогать в качестве усилителя подвижности, например, в технологической линии койлкоутинга, которое способствует беспроблемному переносу рулона, в особенности, с высокой скоростью в технологической линии койлкоутинга. Кроме того, дрессировочная композиция или другой вид композиции предварительной обработки может наноситься сначала на существующий слой краски так, чтобы он впоследствии мог быть покрыт эмиссионным покрытием, соответствующим настоящему изобретению.
Предпочтительно, эта дрессировочная композиция является композицией предварительной обработки. Эта дрессировочная композиция может быть нанесена, чтобы получить более высокую устойчивость к коррозии, более хорошую адгезию эмиссионного покрытия на поверхности субстрата, выпрямлять и сглаживать поверхность субстрата и предотвращать задирание поверхности субстрата, в особенности в ходе процесса выравнивания, используемого в технологической линии койлкоутинга. Может быть, более предпочтительно нанесена дрессировочная композиция, подобная Gardolube L 8250. Этот продукт представляет собой смесь, содержащую различные амины, различные спирты и дополнительный органический растворитель, причем смесь может даже иметь хелатирующий эффект. Следовательно, дрессировочная композиция может предпочтительно содержать по меньшей мере один амин, по меньшей мере один спирт и по меньшей мере один органический растворитель. Но в альтернативном случае, могут применяться другие типы предварительной обработки как альтернативный вариант или дополнительно, подобно формированию покрытия на основе фосфата щелочного металла, формированию покрытия на основе фосфата цинка, формированию покрытия на основе силана, и т.д., но некоторые из них могут оптически покрывать структуру поверхности субстрата. Эти предварительные обработки способствуют, например, коррозионной устойчивости и адгезии краски.
Согласно настоящему изобретению, прозрачное или просвечивающее и бесцветное или почти бесцветное эмиссионное покрытие может быть получено с композицией по изобретению.
В созданном эмиссионном покрытии по изобретению, имеется предпочтительно 45-95% мас. органического(-их) полимера(-ов) а) и 5-55% мас. слоистого(-ых) кремниевого(-ых) пигмента(-ов) б). Массовое соотношение слоистых силикатных пигментов б) к органическим полимерным веществам а) в этом эмиссионном покрытии находится предпочтительно в интервале от 30 до 115 или от 40 до 105% мас. содержания органических полимерных веществ а) более предпочтительно в интервале от 50 до 100 или от 60 до 90 или от 70 до 80% мас. Эмиссионное покрытие, соответствующее изобретению, может иметь содержание связующего а) и пигмента б) в массовом соотношении пигмента к связующему в интервале от 0,3:1 до 1,2:1, от 0,5:1 до 1,1:1 или от 0,7:1 до 1,0:1.
Далее, созданное эмиссионное покрытие, соответствующее изобретению, может содержать по меньшей мере один амин, либо прореагировавший амин, либо оба в), либо любой их реакционный продукт или любая их комбинация в полном содержании от 0,05 до 8%, в особенности от 0,5 до 5% мас. Количество амина зависит значительно от используемой смоляной системы.
Далее, созданное эмиссионное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, может содержать по меньшей мере одну добавку г) в полном содержании от 0,05 до 15% мас., от 0,3 до 12% мас., от 0,8 до 10% мас., от 1,2 до 8% мас. или от 2,5 до 6% мас.
Далее, произведенное эмиссионное покрытие по изобретению может содержать по меньшей мере один сшивающий агент, либо прореагировавший агент, либо оба д) в полном содержании от 0,1 до 40%, в особенности от 1 до 20% или от 4 до 12% мас.
Далее, произведенное эмиссионное покрытие по изобретению может содержать по меньшей мере один хелатирующий агент, либо хелат, либо оба е) в полном содержании от 0,1 до 5% мас., от 0,8 до 4% мас. или от 1,5 до 3% мас.
Далее, созданное эмиссионное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, может содержать по меньшей мере один силан, либо силильные группы, связанные реакцией, либо оба ж) в полном содержании от 0,1 до 30%, в особенности от 1 до 20%, от 3 до 15% мас. или от 6 до 11% мас.
Наконец, созданное эмиссионное покрытие, соответствующее настоящему изобретению, может дополнительно содержать по меньшей мере одно вещество, поглощающее УФ лучи, так что существует некоторая защита эмиссионного покрытия от разложения УФ лучами.
Микроструктура эмиссионного покрытия, соответствующего настоящему изобретению, обычно под сканирующим электронным микроскопом показывает равномерное распределение слоистых силикатных пигментов внутри связующей матрицы. Предпочтительно созданные покрытия демонстрируют только эти две фазы.
Некоторые органические полимеры, такие как сложные полиэфиры, как известно, являются чувствительными к вызванному солнцем теплообразованию и могут терять блеск и могут изменять цвет, интенсивность цвета, а также другие химические и физические свойства. Следовательно, ожидается, что эмиссионные покрытия по настоящему изобретению будут иметь преимущество сохранять их первоначальные свойства намного дольше, чем подобные обычные покрытия, поскольку они не нагреваются так сильно, если их используют в областях с высокой облученностью солнечным излучением.
Согласно настоящему изобретению, холодный элемент, подобный холодному кровельному элементу, который содержит субстрат, имеющий верхнюю поверхность, а также прозрачное или просвечивающее и бесцветное или почти бесцветное эмиссионное покрытие на по меньшей мере части верхней поверхности субстрата, где это покрытие представляет собой высушенную пленку из композиции по изобретению, где это эмиссионное покрытие имеет
1) коэффициент теплового излучения ТЕ в соответствии с ASTM С-1371-04а, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,40, по меньшей мере 0,50 или по меньшей мере 0,55 и предпочтительно вплоть до 0,95 или вплоть до 0,90 или вплоть до 0,80,
2) полное отражение солнечных лучей TSR в соответствии с ASTM С-1549-04, предпочтительно составляет по меньшей мере 0,40, по меньшей мере 0,50 или по меньшей мере 0,55 и предпочтительно вплоть до 0,90 или вплоть до 0,85 или вплоть до 0,80 или вплоть до 0,75, и
3) показатель отражения солнечных лучей SRI, рассчитанный в соответствии с ASTM E 1980-01, составляет предпочтительно по меньшей мере 40% или по меньшей мере 60% и предпочтительно вплоть до 95% или вплоть до 90% или вплоть до 86% или вплоть до 82% или вплоть до 78% или вплоть до 72% или вплоть до 66%. Такие интервалы являются особенно предпочтительными для металлических поверхностей, соответственно, металлических субстратов, но часто могут быть достигнуты для других типов поверхностей, соответственно, также субстратов.
Эти значения направлены на покрытие до старения из-за облученности земной поверхности солнечным излучением, но могут быть подобными или идентичными значениями, если была некоторая облученность земной поверхности солнечным излучением. Показатель отражения солнечных лучей SRI, равный по меньшей мере 40%, относится особенно к неметаллическим материалам субстратов.
В сравнении с этим, многие мусковитовые пигменты имеют величину ТЕ около 0,82. Показатель SRI рассчитывают из данных ТЕ и TSR. Данные TSR измеряют с помощью ИК спектрометра на основе преобразования Фурье Bruker IFS 28 от Heat Island Group или измеряют мобильным солнечным спектральным рефлектометром версии 6.0 от Devices & Services Co., Dallas, тогда как данные ТЕ измеряют эмиссиометром модели АЕ1 от Devices & Services Co., Dallas.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда композицию для создания эмиссионного покрытия по изобретению наносили на по меньшей мере один металлический материал, особенно, если имеются поверхности различных металлических материалов. Такие полученные данные были часто в следующих интервалах: ТЕ от 0,40 до 0,90 или от 0,55 до 0,90, TSR от 0,40 до 0,80 или от 0,55 до 0,80 и/или SRI от 60 до 100%.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, особенно когда композиция для создания эмиссионного покрытия, либо покрытие, либо оба, соответствующие настоящему изобретению, имеют массовое соотношение содержания слоистого силиката к связующему в интервале от 0,5:1 до 1,5:1 или от 0,75:1 до 1,1:1. Выбирают более высокое соотношение слоистого силиката к связующему, это дает возможность получения низкого полного веса покрытия и более тонких покрытий для эквивалентного ТЕ. Предел насыщения для теплового излучения ТЕ происходит часто около значения 0,90 эмиссионного покрытия, если это отношение увеличивают или если увеличивают толщину покрытия и в то же время вес покрытия. Если этот предел насыщения однажды достигнут, он обычно поддерживается независимо от дальнейшего увеличения концентрации слоистого силиката, вышеуказанного соотношения и/или толщины слоя и веса покрытия, ТЕ не обычно изменяется.
В общем, предпочтительные тепловые данные, полученные, особенно, на металлических поверхностях, соответственно, металлических субстратах, были часто в следующих интервалах: ТЕ от 0,60 до около 0,90 или до 0,92, TSR от 0,65 до 0,75 и/или SRI от 75 до 97%. Эти тепловые данные могут быть предпочтительно получены для толщин слоя в интервале от 0,6 до 15 мкм. Конечно, все эти данные значительно зависят от веса покрытия и качества субстрата.
Далее обычно предпочтительные интервалы составляют: ТЕ от 0,40 или от 0,50 до 0,95 или до 0,90, или от 0,60 до 0,85, или от 0,70 до 0,80, или от 0,55 до 0,75; TSR от 0,40 или от 0,55 до 0,90, или от 0,60 до 0,85, или от 0,70 до 0,80 и/или SRI от 60 до 99%, или от 65 до 95%, или от 70 до 90%, или от 75 до 85 или до 80%.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда эмиссионное покрытие по изобретению наносят на уже окрашенные поверхности на субстратах из различных материалов, подобно стеклянным субстратам, металлическим субстратам и/или пластмассовым субстратам, подобно предварительно покрытым металлическим субстратам, подобно пластмассовым материалам, подобно бумажным или подобным тканевым материалам, подобно деревянным материалам и подобно любой комбинации различных субстратов. Такие полученные данные были часто в следующих интервалах: ТЕ от 0,40 или от 0,60 до 0,90, TSR от 0,65 до 0,80, SRI от 75 до 100%, особенно измеренные для толщины слоя около 6 мкм.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда эмиссионное покрытие по изобретению наносили на стеклянные поверхности и, в особенности, на прозрачные и почти или полностью неокрашенные стеклянные поверхности.
Такие полученные данные были часто в следующих интервалах: ТЕ от 0,70 до 0,95, TSR от 0,07 до 0,10, SRI от -10 до +9%, особенно измеренные для толщины слоя от около 4 до 7 мкм. Данные TSR стекла являются часто очень низкими. Эти данные зависят значительно от цвета, прозрачности и чистоты стекла и основания стекла.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда эмиссионное покрытие по изобретению находится на поверхностях пластмассовых материалов. Такие полученные данные были в следующих интервалах: ТЕ от 0,60 до около 0,92, TSR от 0,55 до 0,80, SRI от 60 до 100%, особенно измеренные для толщины покрытия около 10 мкм.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда эмиссионное покрытие по изобретению находится на белых или окрашенных в кремовый цвет бумажных поверхностях. Такие полученные данные были часто в следующих интервалах: ТЕ от 0,65 до 0,85, TSR от 0,70 до 0,80, SRI от 80 до 90%, в особенности, измеренные для толщины покрытия от около 4 до 7 мкм.
Было показано, что особенно предпочтительные термические свойства получают, когда эмиссионное покрытие по изобретению находится на деревянных поверхностях. Такие полученные данные были в следующих интервалах: ТЕ от 0,60 до около 0,92, TSR от 0,30 до 0,80, SRI от 30 до 100%, в особенности, измеренные для толщины покрытия около 10 мкм.
В предпочтительном варианте выполнения настоящего изобретения холодный элемент может иметь либо А) эмиссионное покрытие с градиентом к наружной поверхности с повышением содержания силана или полисилоксана или соединения фтора или любой их комбинации по направлению к его поверхности, либо с градиентом с увеличением гидрофобности по направлению к его поверхности, либо оно может быть гидрофобным само по себе, либо оно может иметь поверхность, показывающую характеристики поверхности с эффектом лотоса, либо любая их комбинация, или холодный элемент может иметь Б) дополнительно выше эмиссионного покрытия или ниже эмиссионного покрытия слой с содержанием силана, силоксана или полисилоксана, либо любая их комбинация, или с гидрофобностью или с поверхностью, показывающей характеристики поверхности с эффектом лотоса, либо любая их комбинация.
В случае А) эмиссионное покрытие может показывать градиент к наружной поверхности с увеличением содержания силана или силоксана или полисилоксана, соединения фтора или любой их комбинации по направлению к его поверхности, либо может показывать градиент с увеличением гидрофобности по направлению к его поверхности, либо оно может быть гидрофобным само по себе, либо может иметь поверхность, показывающую характеристики поверхности с эффектом лотоса, либо любая их комбинация. Гидрофобные свойства эмиссионных покрытий предпочтительно придаются при помощи силана, силоксана, полисилоксана, соединения фтора или любой их комбинации. Эффект лотоса может быть создан либо за счет гидрофобного эффекта на поверхности, либо за счет ее специфической микроструктуры, либо за счет их обоих.
Особенно в случае Б), дополнительный слой выше или ниже эмиссионного покрытия может иметь по меньшей мере одно вещество, поглощающее УФ лучи, чтобы быть хорошо защищенном от разложения УФ лучами и защищать ниже лежащие слои, покрытия и субстраты.
Согласно настоящему изобретению, предложен способ применения прозрачных или просвечивающих и бесцветных или почти бесцветных эмиссионных покрытий на любых поверхностях для холодных элементов, подобно холодным кровельным элементам, на внешних элементах самолетов, автомобилей, велосипедов, судов, поездов, ракет, спутников, внешних антенн, архитектурных внешних элементов, элементов поручней, резервуаров и внешних элементов химической установки.
Согласно настоящему изобретению, предложен способ применения эмиссионного покрытия на любой поверхности для холодного элемента, либо для защиты огнеопасного материала, либо обеих целей, как на органической или неорганической фольге, бумагах, пластмассовых материалах, содержащих волокна материалах, текстильных материалах или материалах, содержащих древесину. Нет необходимости, чтобы такие эмиссионные покрытия были прозрачными или просвечивающими или бесцветными. Такие эмиссионные покрытия могут быть оптимизированы, чтобы содержать вещества, которые не только препятствуют воспламеняемости покрытого субстрата, но которые могут содержать вещества или преобладающее содержание веществ в покрытии, которые препятствуют воспламеняемости, или которые сами не способны гореть. Предпочтительно такие покрытия являются настолько замкнутыми и сами являются настолько стабильными, что а) по меньшей мере часть содержащихся в них веществ либо превращаются в случае нагревания в высоко теплостойкие вещества, либо являются теплостойкими до температур по меньшей мере 800°C в течение нескольких часов, или отвечают обоим условиям, или б) что покрытие поддерживает, по существу, свою структуру по меньшей мере в течение нескольких часов, если есть сильное нагревание или давление, либо оба, например в случае аварии. Такие защищенные материалы могут быть очень полезны, чтобы избежать дальнейшего повреждения в случае аварий, например любых транспортных средств.
Далее, согласно настоящему изобретению, предложен способ применения прозрачного или просвечивающего и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на любой поверхности в качестве прозрачного покрытия или верхнего покрытия в окрашенной системе, особенно для применения в архитектуре, для автомобильной промышленности, для индустрии отдыха, подобно автомобилям с жилым кузовом и жилым прицепам. Эмиссионное покрытие по настоящему изобретению может быть применено вместо обычного прозрачного покрытия или верхнего покрытия автомобилей и других объектов. В альтернативном этому случае, эмиссионное покрытие по настоящему изобретению может дополнительно быть нанесено на слой краски или многослойную покраску окрашенной системы. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что значения ТЕ, TSR и SRI значительно увеличиваются до около 40% и улучшаются. Далее, возможно защитить существующий слой краски или существующую окрашенную систему термически, либо от разложения УФ лучами, либо от обоих случаев дополнительным нанесением эмиссионного покрытия по настоящему изобретению.
Наконец, ввиду устранения дефектов окрашивания, в особенности, автомобилей, может быть применен чистый протирочный материал, не оставляющий волокон и пуха, который пропитывают чистой водой так, чтобы он был влажным. Этот влажный чистый протирочный материал может быть использован, чтобы вытирать большую площадь, подлежащую ремонту, чтобы полностью очистить эту площадь от пыли. Затем эти площади могут быть высушены с последующим вытиранием чистым протирочным материалом так, чтобы на них не оставалось воды, или оставалась только очень тонкая пленка воды. Затем, сразу после очистки, можно наносить композицию эмиссионного покрытия на площадь, подлежащую ремонту, чтобы создать ремонтное покрытие с композицией по изобретению на недавно подготовленной и чистой площади. В альтернативном случае, компонент, на котором должна быть восстановлена краска, может быть традиционно очищен другими способами. Далее, композиция эмиссионного покрытия, которая является композицией ремонтного покрытия, может быть нанесена с использованием инструмента, подобного кисти, подобного губке, подобного тампону, подобного планке или подобного протирочному материалу, или подобного гелевому пакету, либо может быть распылена.
Наконец, предложен способ применения прозрачной или просвечивающей или молочной и бесцветной или почти бесцветной композиции для создания прозрачного или просвечивающего или молочного и бесцветного или почти бесцветного эмиссионного покрытия на любом стеклянном окне, где это эмиссионное покрытие защищает термически элемент или пространство позади окна, подобно окну здания, самолета, автомобиля, судна или поезда.
Такие покрытия, созданные на стеклянных окнах, имеют преимущество легкости нанесения по сравнению с существующими покрытиями и покрывающими слоями существующего уровня техники. Включение плохо пропускающего и/или цветного полимера может применяться для контролируемой непрозрачности, прозрачности и пропускания света. Это улучшило и увеличило бы полное отражение солнечного света TSR без воздействия на коэффициент теплового излучения ТЕ.
Стало неожиданностью, что возможно получить коэффициент теплового излучения ТЕ на покрытых металлических поверхностях, равный около 0,6 и даже около 0,9.
Кроме того, стало неожиданностью, что слоистые силикатные пигменты очень улучшают коэффициент теплового излучения ТЕ, так что прозрачное органическое полимерное покрытие на металлических поверхностях, которое обычно имеет коэффициент теплового излучения ТЕ, равный только от 0,18 до 0,20, может получать коэффициент теплового излучения ТЕ, равный от около 0,5 до около 0,9, только благодаря добавлению слоистых силикатных пигментов.
Аналогичным образом, неожиданно, что слоистые силикатные пигменты не существенно изменяют полное отражение солнечного света TSR прозрачного или просвечивающего эмиссионного покрытия, но очень сильно изменяют коэффициент теплового излучения ТЕ: прозрачное непигментированное органическое полимерное покрытие на металлической поверхности обычно показывает коэффициент теплового излучения ТЕ от около 0,06 до около 0,25 и полное отражение солнечного света TSR от около 0,45 до около 0,80 для толщины слоя около 6 мкм. Этот тип покрытия на металлической поверхности может тогда приобретать высокий коэффициент теплового излучения ТЕ только посредством добавления слоистых силикатных пигментов к композиции и благодаря тому, что он соответствует изобретению, в результате чего коэффициент теплового излучения ТЕ часто находится в интервале от около 0,60 до около 0,92 и полное отражение солнечного света TSR часто находится в интервале от около 0,60 до около 0,80 для той же толщины слоя около 6 мкм и при сопоставимых условиях.
Далее, неожиданно, что слоистые силикатные пигменты значительно улучшают показатель отражения солнечных лучей SRI, так что прозрачное органическое полимерное покрытие на металлических поверхностях, которое обычно имеет показатель отражения солнечных лучей SRI только от 37 до 79%, может приобретать показатель отражения солнечных лучей SRI от около 60 до около 98% только посредством добавления слоистых силикатных пигментов для покрытия толщиной около 6 мкм.
Далее, неожиданно, что термические свойства далее улучшаются, если создается покрытие некоторой толщины с той же долей слоистого силиката, как это показано в таблице 4, или если создается покрытие той же толщины, но с более высокой долей слоистого силиката. Это улучшение продолжается до некоторого высокого предела насыщения.
Далее, неожиданно, что слоистые силикатные пигменты значительно улучшают коррозионную устойчивость, очевидно, во всех типах коррозионных испытаний, так что прозрачное органическое полимерное покрытие на металлических поверхностях, которое обычно имеет коррозионную устойчивость, например, в пределах от 200 до 500 часов - в зависимости от толщины и качества связующего - с <5% белой ржавчины по испытанию при обливании нормальной солевой струей (NSS) в соответствии с ASTM B 117, тогда может приобрести коррозионную устойчивость за счет добавления слоистых силикатных пигментов, например, от около 800 до 2000 часов с <5% белой ржавчины по испытанию при обливании нормальной солевой струей (NSS) в соответствии с ASTM B 117.
Далее, неожиданно, что слоистые силикатные пигменты улучшают адгезию краски органических полимерных покрытий таким образом, что коррозия у отметки значительно снижается.
Далее, неожиданно, что слоистые силикатные пигменты, добавляемые к покрытию, не приводят к дефектам, воздействующим на коррозионную устойчивость и другие свойства.
Было очень удивительно, что существующее красочное покрытие, на которое нанесено прозрачное эмиссионное покрытие по изобретению, имеющее толщину, например, только 3 мкм, улучшает коэффициент теплового излучения ТЕ с 0,20 до 0,35, и показатель отражения солнечных лучей SRI даже с 35 до 44%, тогда как на полное отражение солнечного света TSR оно не воздействовало. Но если на то же красочное покрытие был нанесен тот же тип эмиссионного покрытия, имеющего толщину около 20 мкм, коэффициент теплового излучения ТЕ улучшался с 0,20 до 0,87, а показатель отражения солнечных лучей SRI даже улучшался с 35 до 85%, тогда как на полное отражение солнечного света TSR это все еще не воздействовало.
Было удивительно, что нанесение красочных покрытий всех видов значительно улучшает коэффициент теплового излучения ТЕ, показатель отражения солнечных лучей SRI и коррозионную устойчивость, так что возможно с легкостью и без высоких затрат оптимизировать термические свойства, например, автомобилей, даже если его производство уже закончено или даже если он уже находится в использовании.
Совершенно неожиданно было обнаружено, что созданные прозрачные покрытия не уменьшают блеск металлического субстрата, в особенности, на Galvalume и других материалах, богатых алюминием или богатых цинком. Но удивительно, что впечатления от различных кристаллов и других подробностей структуры металлического материала были даже более заметны по сравнению с большинством других прозрачных или просвечивающих покрытий существующего уровня техники на таких материалах.
Далее, было обнаружено, что прозрачное эмиссионное покрытие может быть нанесено без специального оборудования, например, на сталелитейном заводе, что является значительно выгоднее по стоимости.
Примеры и сравнительные примеры
Примеры и сравнительные примеры, описанные далее, предназначены, чтобы объяснить предмет изобретения более подробно. Указанные концентрации и составы относятся к композиции, как она использована в ванне или как ее добавляют к раствору, либо к обоим случаям, и не должна быть идентична с начальными растворами/дисперсиями большей частью более высоких концентраций (концентратов) или с пополняющимися растворами/дисперсиями, чтобы пополнять расход химических составных частей в ванне. Коммерчески доступные стальные панели из гальванизированной стали горячего погружения (ГПГС) G70 и панели из Galvalume (55% AlZn) использовали для следующих экспериментов и испытаний.
2
2
Сначала эти панели обезжиривали в распыляющем щелочь очистителе. Затем все виды панелей, которые указаны выше, обрабатывали композицией, как показано в таблице 3. Их использованные ингредиенты показаны в таблице 2. В этой обработке определенное количество композиции (дисперсия ванны) наносили таким путем с помощью роликовой установки для нанесения покрытий, чтобы толщина влажной пленки составляла, например, около 21 г/м. Композицию наносили при температуре около 20°C со скоростью около 220 м/мин. Затем влажную пленку сушили при температуре около 65,5°C (150°F) МТМ (максимальная температура металла), которая необходима около 140°C лабораторной конвекционной печи в течение 25 секунд времени в печи. Сухие пленки (=эмиссионные покрытия) показывали вес покрытия, главным образом, в интервале от около 8 до 12 г/м. Нанесенные слоистые силикатные пигменты были таковыми на основе различных типов мусковита и глин.
Таблица 2
Состав и свойства использованных различных сырых материалов и ингредиентов:
Количество в г/л
Состав и приблизительные данные по свойствам:
AR
Гидроксилированная акриловая эмульсия, минимальная температура пленкообразования около 44°C, T<sub>g</sub> около 35°C, гидроксильный эквивалентный вес ГЭВ около 1810
ЕАА1
Дисперсия на основе этилен-акрилового сополимера, точка плавления 77°C, индекс расплава 300, молекулярный вес около 8000, T<sub>g</sub> около -8°C
МАА
Модифицированная анионная акриловая смола, T<sub>g</sub> около 35°C, минимальная температура пленкообразования около 30°C, относительно твердая
CPU
Катионный полиуретан с содержанием поликарбонатполиола, минимальная температура пленкообразования около -5°C, эластичность около 13
PUAR
Дисперсия самосшивающегося сополимера полиуретана и акриловой кислоты, T<sub>g</sub> около 52°C
PUD
Полиуретановая дисперсия, T<sub>g</sub> около 42°C
ЕРХ
Предварительно сшитый диспергированный в воде аддукт присоединения амина к эпоксидной смоле
FR
Фторполимер
SSD1
Дисперсия слоистых силикатов на основе обработанной оксидом металла слюды SSP6 и синтетического слоистого силиката SSP5, d<sub>50</sub>=5 мкм
SSD2
Дисперсия слоистых силикатов на основе натуральной слюды SSP1 и синтетического слоистого силиката, d<sub>50</sub>=20 мкм
SSD3
Дисперсия слоистого силиката на основе натуральной
слюды SSP1, d<sub>50</sub>=20 мкм
SSD4
Дисперсия слоистого силиката на основе натуральной слюды SSP2, d<sub>50</sub>=5 мкм
SSD5
Дисперсия слоистого силиката на основе натуральной слюды SSP3, d<sub>50</sub>=10 мкм
SSD6
Дисперсия слоистого силиката на основе натуральной слюды SSP4, но d<sub>50</sub>=30 мкм
SSD7
Дисперсия слоистого силиката на основе синтетического слоистого силиката SSP5, d<sub>50</sub>=0,02 мкм
SSP1
Слоистый силикатный пигмент 1 натуральная слюда, d<sub>50</sub>=20 мкм
SSP2
Слоистый силикатный пигмент 2 натуральная слюда, d<sub>50</sub>=5 мкм
SSP3
Слоистый силикатный пигмент 3 натуральная слюда, d<sub>50</sub>=10 мкм
SSP4
Слоистый силикатный пигмент 4 натуральная слюда, d<sub>50</sub>=30 мкм, обработанный силаном
SSP5
Слоистый силикатный пигмент 5 синтетический слоистый силикат, d<sub>50</sub>=0,02 мкм
SSP6
Слоистый силикатный пигмент 6, слюда, обработанная оксидом металла, d<sub>50</sub>=5 мкм
А1
Аммиак
А2
Алканоламин 1
A3
Алканоламин 2
Добавка 1
Воск 1
Добавка 2
Дисперсия воска 2
Добавка 3
Дисперсия воска 3
Добавка 4
Комбинация противопенных агентов 1-3
Добавка 5
Наночастицы CeO<sub>2</sub>
Добавка 6
Смачивающий агент
Добавка 7
Комбинация сорастворителей 1-2
Добавка 8
Тиксотроп на основе сополимера метакриловой кислоты и сложного акрилового эфира
Добавка 9
Фосфат цинка
Добавка 10
Кислота
Добавка 11
Силикат кальция
Добавка 12
Карбоновая кислота в качестве агента комплексообразования
Добавка 13
Простой гликолевый эфир с по меньшей мере 6 атомами углерода
Добавка 14
Сильно кислотная смесь фосфата цинка, H<sub>2</sub>TiF<sub>6</sub>, аминосилана, аммиака и комплексообразующего агента
S1
Эпоксисилан
S2
Аминосилан
S3
блокированный аминосилан
CL
Сшивающий агент карбонат циркония аммония
СН1
Хелат 1
СН2
Хелат 2
CR
Дихромат аммония
Деиониз. вода
Среда
Таблица 3
Состав жидких композиций для ванн примеров, соответствующих настоящему изобретению E, и сравнительных примеров СЕ, технологические данные и свойства готовых покрытий
Пример/Сравн. пример
Единица
E1
E2
Е3
CE1
E4
Е5
E6
E7
Е8
E9
AR
г/л
100,0
30,82
ЕАА1
г/л
144,79
195,27
119,61
191,65
206,27
188,22
185,90
184,63
144,66
PUAR
г/л
386,3
Тип SSD
3
3
3
2
1
1
2
2
3
Количество SSD
г/л
484,2
312,3
643,5
220,0
137,0
425,0
419,8
268,5
483,8
Тип SSP
1
1
1
1
6
6
1
1
1
Количество SSP
г/л
185,5
119,6
246,5
85,8
163,7
104,7
186,3
А1
г/л
8,25
11,13
6,82
10,92
11,75
10,73
10,59
10,52
8,24
А2
г/л
10,75
14,50
8,88
14,23
15,32
13,98
13,81
13,71
10,74
Добавка 1
г/л
12,63
12,11
10,43
11,90
13,70
11,41
12,62
Добавка 2
г/л
5,30
Добавка 3
г/л
25,33
Добавка 4
г/л
1,65
2,23
1,36
2,18
1,00
2,35
2,14
2,12
2,11
1,65
Добавка 5
г/л
8,73
Добавка 6
г/л
1,33
4,70
Добавка 7
г/л
12,66
Добавка 8
г/л
3,33
CL
г/л
15,00
8,80
9,59
CH1
г/л
11,58
10,64
9,57
10,00
8,67
13,70
11,57
CH2
г/л
62,20
58,22
51,38
50,20
62,15
Сумма без деиониз. воды
г/л
458,3
417,1
512,9
215,5
361,2
325,0
428,8
423,6
385,3
457,9
Деиониз. вода
г/л
644,7
694,2
641,8
784,6
745,0
706,7
688,2
679,7
675,9
644,1
Сумма
г/л
1103,0
1111,3
1154,7
1000,1
1106,2
1031,7
1117,0
1103,3
1061,2
1102,0
Сумма без деиониз. воды
%
41,6
37,5
44,4
21,5
32,7
31,5
38,4
38,4
36,3
41,6
Пример/Сравн. пример
г/л
E1
Е2
Е3
СЕ1
E4
Е5
Е6
Е7
Е8
Е9
П/С=масс. соотн. пигмент/связующее
0,81
0,49
1,08
0,08
0,59
0,30
0,72
0,65
0,46
0,81
ПОС=об. соотн. пигмент/связующее
0,25
0,17
0,30
0,06
0,27
0,13
0,21
0,90
0,18
0,25
Содержание твердых веществ в жидкой композиции
г/л
443,3
400,8
489,5
204,9
350,8
311,1
419,0
413,1
372,2
442,9
Слюда
г/л
185,5
119,6
246,5
85,8
53,4
165,7
163,7
104,7
186,3
Глина
г/л
41,8
26,0
80,8
79,8
51,0
Связующее
г/л
215,0
240,6
212,9
191,6
150,7
206,3
188,2
185,9
184,6
217,2
Содержание твердых веществ в жидкой композиции
% мас.
40,2
36,1
42,4
20,5
31,7
30,2
37,5
37,4
35,1
40,2
Слюда
% мас.
16,8
10,8
21,3
7,8
5,2
14,8
14,8
9,9
16,9
Глина
% мас.
3,8
2,5
7,2
7,2
4,8
Связующее
% мас.
19,5
21,6
18,4
19,2
13,6
20,0
16,8
16,8
17,4
19,7
Содержания в покрытиях:
Слоистый силикатный пигмент пленки
% мас.
41,8
29,8
50,4
36,4
25,5
58,8
58,9
41,8
42,1
Слюда в пленке
% мас.
41,8
29,8
50,4
24,5
17,2
39,5
39,6
28,1
42,1
Глина в пленке
% мас.
11,9
8,4
19,3
19,3
13,7
Связующее пленки
% мас.
48,5
60,0
43,5
93,5
43,0
66,3
44,9
45,0
19,6
49,0
Свойства композиций:
Дзета-потенциал
мВ
-51,2
-1,7
-41,6
-56,5
-48,6
-46,0
-45,8
-42,9
-38,0
-54,4
Размер частиц пигментов d<sub>50</sub>
мкм
24,3
26,9
2,7
0,6
24,9
6,7
5,5
28,9
34,2
13,5
Величина pH
8,7
8,4
8,6
8,3
8,4
8,7
8,7
8,4
8,5
8,6
Вязкость
сП
75
56
95
25
20
99
81
120
52
45
Нестабильность при хранении (гель-эффект)
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
Композиция, стабильная при 38°C в течение
месяцы
6
6
3
6
9
6
3
3
6
6
Температура сушки пиковая температура металла
°C
180-220
Масса сухой пленки покрытия
г/м<sup>2</sup>
5-20, пленки, которые используют для всех свойств, большей частью около 5
Пример/Сравн. пример
Е1
Е2
Е3
СЕ1
Е4
Е5
Е6
Е7
Е8
Е9
Оттенок цвета покрытий
очень слабый янтарный оттенок
Внешний вид покрытий
все прозрачные, бесцветные и без дефектов
Испытание в солевом тумане ASTM B 117, требуется 1000 ч с <5% коррозии лицевой поверхности
ч
1000
1000
1000
500
500
500
500
500
1000
1000
Испытание хранением в стопке во влажных условиях ASTM D 7376, требуется 2000 ч с <5% коррозии на лицевой поверхности
ч
2000
2000
2000
2000
2000
1500
1500
1500
2000
2000
Испытание по Батлеру погружением в воду ASTM A 239, требуется
ч
2000
2000
2000
2000
2000
750
750
750
2000
2000
2000 ч без потемнения
Испытание на влагостойкость ASTM D 1735, требуется 0% коррозии на лицевой поверхности
ч
1000
1000
1000
1000
1000
750
750
750
2000
1000
Испытание на устойчивость к УФ лучам Q-панели в течение 2400 ч для полимера
ч
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
Не покрытый Galvalume субстрат:
Коэффициент теплового излучения/субстрат
ТЕ
0,75
Полное отражение солнечных лучей/субстрат
TSR
0,68
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
79
Покрытый Galvalume субстрат:
Коэффициент теплового излучения для 7,0 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,62
0,59
0,72
нет д-н
0,53
0,57
0,58
0,49
0,59
0,62
Коэффициент теплового излучения для 10,8 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,72
0,69
0,80
нет д-н
0,63
0,67
0,66
0,57
0,69
0,72
Коэффициент теплового излучения для 16,2 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,85
0,82
0,88
нет д-н
0,74
0,75
0,74
0,68
0,82
0,85
Масса покрытия на Galvalume
г/м<sup>2</sup>
7,64
6,82
6,95
1,61
5,79
5,88
6,93
7,30
7,79
7,00
Коэффициент теплового излучения/субстрат
ТЕ
0,60
0,55
0,72
0,27
0,48
0,49
0,58
0,56
0,65
0,61
Полное отражение солнечного света/субстрат
TSR
0,68
0,68
0,67
0,68
0,68
0,68
0,68
0,67
0,67
0,68
Пример/Сравн. пример
Е1
Е2
Е3
СЕ1
Е4
Е5
Е6
Е7
Е8
Е9
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
75
74
77
63
71
72
75
72
75
75
Колориметрические измерения: непокрытый Galvalume как стандарт STD
L - STD 74,39
185,5
119,6
246,5
85,8
53,4
165,7
163,7
104,7
186,3
a -STD -1,64
-1,40
-1,12
-0,99
-0,77
-1,19
-0,97
-0,96
-0,86
-1,02
-0,94
b - STD -0,93
-0,54
-1,84
-2,00
-1,84
-0,98
-1,67
-2,21
-2,07
-1,81
-1,78
Статический коэффициент трения
0,20
0,18
0,17
0,22
0,20
0,21
0,21
0,21
0,19
0,19
Трение при протягивании между шарами GM 9053Р
0,30
0,25
0,25
0,20
0,22
0,22
0,22
0,22
0,22
0,24
Толщина покрытия
мкм
6-9
6-9
6-9
1-1,2
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
Пример/Сравн. пример
Единица
ЕЮ
Е11
Е12
Е13
Е14
Е15
Е16
Е17
Е18
Е19
ЕАА1
г/л
186,51
186,7
186,9
186,9
125,0
98,8
189,4
198,50
МАА
г/л
365,40
CPU
г/л
365,40
FR
г/л
739,76
Тип SSD
3
4
5
6
4
7
3
3
2
Количество SSD
г/л
298,3
298,7
299,1
299,1
454,6
574,8
275,5
326,84
268,5
Тип SSP
1
2
3
4
2
5
1
1
1
1
Количество SSP
г/л
114,8
115,0
115,2
115,2
175,0
160,9
104,7
124,2
170,15
104,7
A1
г/л
10,63
10,64
10,66
10,66
7,10
5,64
10,81
11,33
A2
г/л
13,85
13,87
13,89
13,89
9,30
7,33
14,05
14,74
Добавка 1
г/л
11,53
11,54
11,56
11,56
7,70
6,11
11,71
54,00
Добавка 4
г/л
2,13
2,13
2,13
2,13
1,50
1,19
2,30
1,31
1,48
6,60
Добавка 6
г/л
4,80
Добавка 7
г/л
55,48
Добавка 11
г/л
5,51
Добавка 12
г/л
10,20
Добавка 13
г/л
16,80
Добавка 14
г/л
376,20
CH1
г/л
10,17
10,18
10,20
10,20
11,00
10,78
21,35
CH2
г/л
55,59
55,67
55,74
55,74
60,00
53,89
5,17
CR
г/л
62,20
58,22
51,38
10,68
56,30
Сумма без деиониз. воды
г/л
398,3
398,3
399,4
404,4
415,0
344,6
408,35
385,67
597,02
432,86
Деиониз. вода
г/л
663,0
663,9
664,8
659,8
691,7
664,4
650,85
681,79
591,79
822,84
Сумма
г/л
1061,3
1062,7
1064,2
1064,2
1106,7
1009,0
1059,2
1067,46
1188,80
1255,7
Сумма без деиониз. воды
%
37,5
37,5
37,5
38,0
37,5
34,1
38,6
36,13
50,22
34,47
Пример/Сравн. пример
г/л
Е10
Е11
Е12
Е13
Е14
Е15
Е16
Е17
Е18
Е19
П/С = масс. соотн. пигмент/связующее
0,49
0,49
0,49
0,49
0,83
1,32
0,50
0,51
0,46
0,31
ПОС = об. соотн. пигмент/связующее
0,17
0,17
0,17
0,17
0,24
0,56
0,17
0,15
0,17
0,13
Содержание твердых веществ в жидкой композиции
г/л
382,8
383,3
383,8
383,8
401,6
366,27
372,2
373,93
541,50
432,86
Слюда
г/л
114,8
115,0
115,2
115,2
175,0
104,7
124,20
170,15
104,7
Глина
г/л
160,9
51,0
Связующее
г/л
231,2
198,8
199,1
199,1
137,2
136,5
189,4
247,33
371,38
328,86
Содержание твердых веществ в жидкой композиции
% мас.
36,1
36,1
36,1
36,1
36,3
36,3
35,2
35,03
45,55
34,47
Слюда
% мас.
10,8
10,8
10,8
10,8
15,8
9,9
11,64
14,31
8,34
Глина
% мас.
0
14,5
Связующее
% мас.
21,8
18,7
18,7
18,7
12,4
12,3
17,9
23,17
31,24
26,19
Содержания в покрытиях:
Слоистый силикатный пигмент пленки
% мас.
30,0
30,0
30,0
30,0
43,6
50,1
28,1
33,21
31,24
24,19
Слюда в пленке
% мас.
30,0
30,0
30,0
30,0
43,6
28,1
33,21
31,24
24,19
Глина в пленке
% мас.
50,1
Связующее пленки
% мас.
60,4
51,9
51,9
51,9
34,2
43,0
50,8
66,14
68,58
75,81
Свойства композиций:
Дзета-потенциал
мВ
-42,0
-39,0
-44,0
-37,0
-33,1
-47,2
-44,0
-40,9
-46,8
-49,92
Размер частиц пигментов d<sub>50</sub>
мкм
15,5
5,8
11,3
32,3
7,5
6,9
27,3
28,3
27,3
15,5
Величина pH
8,6
8,6
8,7
8,7
8,5
8,5
8,7
8,4
8,5
1,2
Вязкость
сП
32
38,5
40,0
42,5
80,0
94
78
63
96
64
Нестабильность при хранении (гель-эффект)
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
нет
Композиция, стабильная при 38°C в течение
месяцы
6
6
6
6
6
6
6
6
6
>4
Температура сушки пиковая температура металла
°C
180-220
Масса сухой пленки покрытия
г/м<sup>2</sup>
5-20, пленки, которые используют для всех свойств, большей частью около 5
Пример/Сравн. пример
Е10
Е11
Е12
Е13
Е14
Е15
Е16
Е17
Е18
Е19
Оттенок цвета покрытий
очень слабый янтарный оттенок
Внешний вид покрытий
все прозрачные, бесцветные и без дефектов
Испытание в солевом тумане ASTM B 117, требуется 1000 ч с <5% коррозии лицевой поверхности
ч
1000
1000
1000
1000
1000
350
1000
1000
1000
1000
Испытание хранением в стопке во влажных условиях ASTM D 7376, требуется 2000 ч с <5% коррозии на лицевой поверхности
ч
2000
2000
2000
2000
2000
750
2000
2000
2000
2000
Испытание по Батлеру погружением в воду ASTM A 239, требуется 2000 ч без потемнения
ч
2000
2000
2000
2000
2000
1000
2000
2000
2000
2000
Испытание на влагостойкость ASTM D 1735, требуется 0% коррозии на лицевой поверхности
ч
1000
1000
1000
1000
1000
1000
2000
2000
2000
2000
Испытание на устойчивость к УФ лучам Q-панели в течение 2400 ч для полимерной системы
ч
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
прошел
Непокрытый Galvalume субстрат:
Коэффициент теплового излучения/субстрат
ТЕ
0,75
Полное отражение солнечного света/субстрат
TSR
0,68
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
79
Покрытый Galvalume субстрат:
Коэффициент теплового излучения для 7,0 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,59
0,60
0,59
0,59
0,63
0,59
0,62
0,65
0,58
0,54
Коэффициент теплового излучения для 10,8 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,69
0,70
0,69
0,69
0,73
0,70
0,70
0,71
0,63
0,65
Коэффициент теплового излучения для 16,2 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,82
0,83
0,82
0,82
0,86
0,81
0,84
0,83
0,72
0,73
Масса покрытия на Galvalume
г/м<sup>2</sup>
7,16
6,56
6,72
10,02
9,54
10,50
7,50
7,90
7,50
8,20
Коэффициент теплового излучения/субстрат
ТЕ
0,60
0,59
0,65
0,57
0,86
0,70
0,68
0,71
0,62
0,68
Полное отражение солнечного света/субстрат
TSR
0,68
0,68
0,68
0,66
0,66
0,67
0,67
0,67
0,65
0,66
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
75
75
77
71
79
77
76
77
75
76
Пример/Сравн. пример
Е10
Е11
Е12
Е13
Е14
Е15
Е16
Е17
Е18
Е19
Колориметрические измерения: непокрытый Galvalume как стандарт STD
L - STD 74.39
75,93
77,40
76,62
73,79
77,63
77,52
76,40
76,30
73,50
75,62
а - STD -1,64
-0,71
-1,19
-0,93
-1,36
-1,07
-1,36
-1,04
-1,50
-1,11
-1,33
b - STD -0,93
-0,61
-1,99
-1,93
-0,51
-0,63
-1,19
-1,71
-2,33
-3,01
-2,01
Статический коэффициент трения
0,19
0,19
0,19
0,19
0,19
0,18
0,18
0,19
0,18
0,19
Трение при протягивании между шарами GM 9053Р
0,20
0,20
0,18
0,18
0,18
0,21
0,19
0,20
0,19
0,20
Толщина покрытия
мкм
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
Пример
Единица
Е26
ЕРХ
г/л
486,3
Тип SSD
2
Количество SSD
г/л
484,2
Тип SSP
1
Количество SSP
г/л
85,8
Добавка 3
г/л
25,33
Добавка 4
г/л
1,00
Добавка 5
г/л
8,73
Добавка 6
г/л
1,33
Добавка 7
г/л
12,66
Добавка 8
г/л
3,33
CL1
г/л
8,80
CH1
г/л
8,67
Сумма без деиониз. воды
г/л
361,2
Деиониз. вода
г/л
745,0
Сумма
г/л
1106,2
Сумма без деиониз. воды
%
32,7
Пример
Единица
Е26
П/С=масс. соотношение пигмент/связующее
0,59
ПОС=об. соотношение пигмент/связующее
0,27
Полное содержание твердых веществ в жидкой композиции
г/л
350,8
Слюда
г/л
85,8
Глина
г/л
41,8
Связующее
г/л
150,7
Содержание твердых веществ в жидкой композиции
% мас.
31,7
Слюда
% мас.
7,8
Глина
% мас.
3,8
Связующее
% мас.
13,6
Содержания в покрытиях:
Слоистый силикатный пигмент пленки
% мас.
36,4
Слюда в пленке
% мас.
24,5
Глина в пленке
% мас.
11,9
Связующее пленки
% мас.
43,0
Свойства композиций
Дзета-потенциал
мВ
-51,6
Размер частиц пигментов d<sub>50</sub>
мкм
78
Пример
Единица
Е26
Величина pH
5,9
Вязкость
сП
20
Стабильность при хранении (гель-эффект)
нет
Композиция, стабильная при 38°C в течение
месяцы
9
Температура сушки пиковая температура металла
°C
180-220
Масса сухой пленки покрытия
г/м<sup>2</sup>
5-20
Внешний вид покрытий
прозрачное, бесцветное и без дефектов
Испытание в солевом тумане ASTM B 117, требуется 1000 ч с <5% коррозии на лицевой поверхности
ч
500
Испытание хранением в стопке во влажных условиях ASTM D 7376, требуется 2000 ч с <5% коррозии на лицевой поверхности
ч
2000
Испытание по Батлеру погружением в воду ASTM A 239, требуется 2000 ч без потемнения
ч
2000
Испытание на влагостойкость ASTM D 1735, требуется 0% коррозии на лицевой поверхности
ч
1000
Испытание на устойчивость к УФ лучам Q-панели в течение 2400 ч для полимера
ч
прошел
Непокрытый galvalume субстрат:
Термическое излучение/субстрат
ТЕ
0,75
Полное отражение солнечного света/субстрат
TSR
0,68
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
79
Пример
Единица
Е26
Покрытый galvalume субстрат:
Коэффициент теплового излучения для 7,0 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,53
Коэффициент теплового излучения для 10,8 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,63
Коэффициент теплового излучения для 16,2 г/м<sup>2</sup>
ТЕ
0,74
Колориметрические измерения:
Масса покрытия на galvalume
г/м<sup>2</sup>
5,90
Коэффициент теплового излучения/субстрат
ТЕ
0,71
Полное отражение солнечного света/субстрат
TSR
0,68
Показатель отражения солнечных лучей/субстрат
% SRI
78
Колориметрические измерения: непокрытый Galvalume как стандарт STD
L - STD 74.39
73
a - STD -1,64
-2,00
b - STD -0,93
-1,23
Статический коэффициент трения
0,20
Трение при протягивании через шары GM 9053Р
0,22
Толщина покрытия
мкм
6-9
2
На листы металла наносили только незагущенные композиции с использованием стержневого устройства для нанесения покрытия. Следовательно, примеры нестабильных композиций не показаны в таблице 3. Все композиции наносили таким путем, чтобы получать сухое покрытие в интервале от около 50 до около 200 г/м в зависимости от концентрации композиции, в основном используя содержание твердых веществ более 35% мас. Если содержание твердых веществ было пониженным, то толщина сухой пленки также была ниже. После сушки покрытые панели изучали и испытывали.
Затем операции формирования проверялись физическими испытаниями и тестами в окружающей среде, которые перечислены в таблице 3: Характеристики трения и износостойкости проверяли тестом Interlaken по протягиванию ленты между шарами. Этот тест дает возможность проверить коэффициент трения и его изменение в ходе механического воздействия посредством зажимной нагрузки, приложенной к покрытому листу, необходимой, чтобы получить коэффициент трения. Тест Interlaken по протягиванию ленты между шарами хорошо коррелируют с процедурами формирования на производстве, включающих последовательно от 1 до 20 стадий отдельных формирований. Результаты тестов для покрытий по изобретению превосходны, так как характеристики износа и трения остаются фактически постоянными после начального периода, сохраняя обычно коэффициент трения около 0,17-0,30.
Следующие тесты выполняли точно, как описано в стандартах. Тесты на коррозию на неокрашенных после получения поверхностях проводили, измеряя процент коррозии на лицевой поверхности. Относительно коррозионной устойчивости, имеются значительные различия в данных, в особенности в испытании в солевом тумане после 500 часов, соответственно, после 750 часов, измеренные как % коррозии на лицевой поверхности. Все тесты на коррозию с покрытиями, имеющими некоторое содержание хромата, демонстрируют превосходную коррозионную устойчивость. Не содержащие хроматов покрытия, которые имеют содержание карбоната и/или хелата циркония, имеют эквивалентную коррозионную устойчивость по сравнению с покрытиями, содержащими хромат, так что они действительно превосходны.
Было обнаружено, что иономерные материалы лучше в коррозионной устойчивости по сравнению с другими органическими полимерными материалами, когда превышен пик плавления 75°C по данным ДСК. Затем мицеллы коалесцируют термически, формируя очень однородную пленку, не содержащую игольчатых отверстий.
Испытания на адгезию краски проводят после испытания в солевом тумане на отметке и испытания по определению адгезии решетчатым надрезом перед и после испытания на влагостойкость по DIN 50017 КК. Покрытые панели могли быть затем окрашены порошковой краской толщиной около 50 мкм на основе сложного полиэфира и могли быть нагреты, так что это покрытие частично или полностью плавится и отверждается при температуре около 218°C. Если испытания в солевом тумане на отметке показывает медленное изменение коррозии 3 или 4 мм от отметки и если испытание адгезии решетчатым надрезом после испытания на влагостойкость показывает GT1, требования промышленности бытовых приборов и машин хорошо соблюдаются. Почти все покрытия показывают хорошую или превосходную адгезию краски.
Эмиссионное покрытие в большинстве применений не будет покрываться сверху, поскольку тогда термические свойства эмиссионных покрытий часто более не являются очень термически эффективными и эмиссионное покрытие работает в первую очередь как грунтовка и для коррозионной устойчивости.
Далее, обнаружили, что температура образования пленки композиций с иономерами, используемых, например, в этих примерах, будет значительно ниже, чем для большинства других органических полимерных материалов, от 72 до 82°C, и что может быть создана более плотная пленка, чем с большинством других органических полимерных материалов, потому что эта пленка коалесцирует без растворителей, поверхностно-активных веществ или пластификаторов.
Далее обнаружили, что добавление агента, поглощающего УФ лучи, значительно снижает окрашивание таких органических покрытий под действием солнечного света (долговременная выдержка на открытом воздухе). Это приводит к тому, что нет или почти нет обесцвечивания покрытия, подвергавшегося воздействию солнечного света в течение одного или нескольких лет, из-за добавления поглощающего УФ лучи агента.
Для определения цвета и его интенсивности используют систему данных CIE с L, a, b для цветовой шкалы для яркости, а также «L» для яркости, «а» для перехода красное - зеленое и «b» для перехода желтое - синее. Непокрытое Galvalume измеряли как эталон для эффекта эмиссионного покрытия, и оно показало следующие данные в качестве стандарта: L=74,39, а=-1,64 и b=-0,93. Очень малые отклонения от стандартных данных свидетельствуют об очень маленьком эффекте окраски эмиссионных покрытий.
3
Покрытия, созданные по изобретению, показывают относительно низкую проницаемость. Она может быть измерена, как скорость проникновения водяных паров СПВП согласно ASTM Е96, которая обычно при 38°C показывает <2,3 (г мл)/100 кв. дюймов за 24 ч и при давлении 1 атм., и/или в качестве скорости проникновения газа СПГ для кислорода, которая обычно показывает <350 см/100 кв.дюймов за 24 ч и при давлении 1 атм. Иономерный полимер, кроме того, устойчив к росту грибков. Пленки, сформированные при правильной температуре, являются плотными, с низкой уязвимостью и превосходной гомогенностью. Они достигают относительно высокой степени коалесценции, хотя к ним не были добавлены высокотемпературные сшивающие агенты, как, например, на основе изоцианатов.
Коэффициент теплового излучения, полное отражение солнечного света, интенсивность солнечного облучения, показатель отражения солнечных лучей
Добавление слоистых силикатов увеличивало ТЕ с очень слабым эффектом на TSR вплоть до его отсутствия. Наблюдалось прямое влияние количества добавленных слоистых силикатов на итоговый ТЕ при том же весе покрытия. Массовое соотношение слоистых силикатов к органическим полимерам в нанесенной пленке является тем же или почти тем же для всех полимеров, которые формируют прозрачную пленку и имеют показатель преломления n, аналогичный таковому у слоистых силикатов, особенно в интервале от 1,45 до 1,55. Другие пигменты, такие как диоксид титана, сажа и т.д. также могут повышать ТЕ нанесенной пленки, но не формируют прозрачную пленку, затемняющую блеск субстрата, и могут понижать TSR.
2
2
Только не загущенные композиции наносили на металлические листы с использованием стержневого устройства для нанесения покрытий, которое дает сухую пленку в интервале около от 1 до 2 г/м (0,5 г/м) в зависимости от концентрации композиции, большей частью используя содержание 35% мас. твердых веществ. Если содержание твердых веществ более низкое, тогда толщина сухой пленки также более низкая. После сушки покрытые панели изучали и испытывали. Следовательно, таблица 3 показывает только незагущенные композиции.
Затем операции по формированию подвергались тестам, которые перечислены в таблице 3. Характеристики трения и износостойкости проверяли с помощью испытания протягивания ленты через шары согласно методу испытаний GM 90053Р. Это испытание дает возможность проверять коэффициент трения и его изменение в ходе механического воздействия большим числом повторных вытяжек на покрытом листе, необходимых, чтобы получить коэффициент трения от около 0,18 до 0,25. Три или большее количество вытяжек характеризуют покрытие, которое является чрезвычайно устойчивым и обеспечивает превосходный эффект от формирования. Это испытание хорошо коррелирует с процедурами формирования на производстве, имеющем последовательно от 5 до 20 стадий отдельных формований. Результаты испытаний превосходны, поскольку износ и поведение остаются практически постоянными при трении после начального периода, обычно сохраняя коэффициент трения около 0,2. Три или большее количество вытяжений характеризуют покрытие, которое является чрезвычайно устойчивым и обеспечивает превосходный эффект формирования.
Испытания на адгезию краски проводили испытания в солевом тумане на отметке и испытания по определению адгезии решетчатым надрезом перед и после испытания на влагостойкость по DIN 50017 КК без покрытия краской на конечной стадии. Если отметка испытания в солевом тумане показывают 3 или 4 и если испытание по определению адгезии решетчатым надрезом после испытания на влагостойкость показывает GT1, требования промышленности бытовых приборов и машин выполняются хорошо. Почти все покрытия показывают хорошую адгезию краски ко всем субстратам, как демонстрирует таблица 7.
Далее, было обнаружено, что температура формирования пленки значительно ниже, чем для большинства других органических полимерных материалов, и что может иметься некоторый самовосстанавливающий эффект для дефектов и что может быть создана более плотная пленка, чем с большинством других органических полимерных материалов.
Далее, было обнаружено, что добавление агентов, поглощающего УФ лучи, значительно снижает окрашивание таких органических покрытий под действием солнечного света (долговременная выдержка на открытом воздухе). Слюда помогает предотвращать разложение органического полимера под действием УФ лучей.
Покрытия, созданные согласно изобретению, показывают относительно низкую проницаемость, являются плотными, с низкой уязвимостью и хорошей гомогенностью. Они достигают относительно высокой степени отверждения, хотя к ним не были добавлены высокотемпературные отверждающие агенты, как, например, на основе изоцианатов.
Далее, было обнаружено, что термические свойства эмиссионных покрытий по настоящему изобретению даже лучше, если толщина нанесенного эмиссионного покрытия не только имеют минимальную толщину - на металлических субстратах, а также на других субстратах. Таблица 4 показывает термические свойства покрытий, созданных с одной и той же композицией по изобретению, но с различной толщиной эмиссионного покрытия, которое получено с композицией, соответственно измеренные с покрытием на основе примера Е8.
Таблица 4
Варьирование термических свойств покрытий, полученных с той же жидкой композицией на Galvalume, которую использовали для примера Е8, при его толщине, где данные для SRI зависят от величины ТЕ, которая, в свою очередь, зависит от исходных данных TSR Galvalume.
Толщина покрытия, мкм
ТЕ
TSR
% SRI - 0,66
% SRI - 0,68
2,1
0,49
0,66 или 0,68
68
72
4,1
0,57
0,66 или 0,68
71
74
6,2
0,64
0,66 или 0,68
73
76
8,3
0,71
0,66 или 0,68
75
78
10,3
0,76
0,66 или 0,68
77
80
12,4
0,80
0,66 или 0,68
78
81
14,4
0,83
0,66 или 0,68
79
81
16,5
0,85
0,66 или 0,68
79
82
24,8
0,89
0,66 или 0,68
80
83
32
0,90
0,66 или 0,68
80
83
50
0,91
0,66 или 0,68
80
83
Таблица 4 показывает, что когда масса покрытия и толщина покрытия возрастают, коэффициент теплового излучения ТЕ достигает точки насыщения. В основном, тенденция для всех композиций, по-видимому, является одинаковой для трех термических параметров.
50
Было обнаружено, что термические свойства эмиссионного покрытия по настоящему изобретения даже лучше, если толщина нанесенного эмиссионного покрытия имеет определенную толщину. Средний размер частиц слоистого силикатного пигмента d не влияет на термические свойства, если он изменяется в интервале от около 5 до 20 мкм. Таблица 5 показывает термические свойства покрытий, созданных с одной и той же композицией по изобретению.
Таблица 5
Варьирование термических свойств покрытий, полученных с одной и той же жидкой композицией на Galvalume, которая использована для примера Е11, Е12 или Е13, при его толщине и размере частиц пигмента
Толщина покрытия, мкм
d<sub>50</sub> слоистого силикатного пигмента, мкм
ТЕ
TSR
% SRI
5
5
0,60
0,67
74
5
20
0,60
0,67
74
20
5
0,85
0,66
79
20
10
0,85
0,66
79
20
20
0,85
0,66
79
50
5
0,90
0,65
79
50
10
0,90
0,65
79
50
20
0,90
0,65
79
Тенденции для этих трех параметров, как показано в таблице 5, являются, вероятно, одинаковыми для всех композиций.
Таблица 6 показывает пример показателей коэффициента теплового излучения непокрытого и покрытого эмиссионным покрытием прозрачного бесцветного стекла, используемого для стеклянных окон. Это демонстрирует очень сильное влияние основания позади стекла. Данные покрытых образцов соответствуют изобретению. Они показывают, что эмиссионное покрытие по изобретению гармонизирует коэффициент теплового излучения, так что ТЕ не зависит от основания позади стекла и имеет очень высокие показатели. Но нужно заботиться о том, чтобы эмиссионное покрытие по настоящему изобретению, наносимое на стекло, если требуется, было достаточно прозрачным, чтобы быть адекватным для использования в нормальных окнах.
Таблица 6
Данные коэффициента теплового излучения для непокрытого и покрытого эмиссионным покрытием стекла в зависимости от основания позади стекла, покрытого композицией примера Е8
Оконное стекло
Коэффициент теплового излучения ТЕ
Основание:
Только основание
Непокрытое стекло
Покрытое стекло
Темное основание
0,87
0,87
0,91
Белое основание
0,74
0,86
0,90
Основание Galvalume
0,05
0,09
0,90
Зеленое основание
0,16
0,19
0,90
Другие примеры и сравнительные примеры для других приложений и других субстратов: результаты показаны в таблице 7.
В другом примере и сравнительном примере, металлический субстрат, окрашенный тремя слоями по системе окрашивания автомобилей (грунтовка, основное покрытие, верхнее покрытие), на стальном субстрате был покрыт композицией по примеру Е8 выше, чтобы создать эмиссионное покрытие.
В альтернативном этому варианте, двухслойная система окраски автомобилей (грунтовка, основное покрытие, но без верхнего покрытия) на стальном субстрате была покрыта композицией по примеру Е8 выше, чтобы произвести эмиссионное покрытие.
В альтернативном этому варианту, трехслойная система окраски автомобилей (грунтовка, основное покрытие, но без верхнего покрытия), нанесенная на стальной субстрат со слоем фосфата цинка, была обработана песком так, чтобы там была видна свежая шероховатая стальная поверхность. Эта поверхность затем была подвергнута ремонтному покрытию композицией по примеру Е8 выше, чтобы создать эмиссионное ремонтное покрытие. Это эмиссионное ремонтное покрытие толщиной около 15 мкм показало коррозионную устойчивость не меньше, чем коррозионная устойчивость первоначальной трехслойной системы окраски автомобиля, что измеряется посредством теста ASTM В117.
В сравнении с покрытыми металлическими субстратами, типичное оконное стекло было измерено на термические свойства. После этого оно было покрыто композицией по примеру Е8 выше, чтобы создать эмиссионное покрытие.
В сравнении с покрытыми металлическими субстратами, гонт, который обычно используют для кровли, был измерен на термические свойства. После этого он был покрыт композицией по примеру Е8 выше, чтобы создать эмиссионное покрытие.
Таблица 7
Варьирование термических свойств покрытий, полученных с одной той же жидкой композицией на основе композиции примера Е8 для различных приложений и с приблизительно теми же свойствами эмиссионного покрытия, как в таблице 3
Пр./Ср.пр.
Субстрат
Адгезия эмиссионного покрытия
Толщина эмиссионного покрытия, мкм
ТЕ
TSR
% SRI
СЕ2
Окрашенная в 3 слоя сталь
прекрасная
нет
0,52
0,59
58
Е20
Окрашенная в 3 слоя сталь
прекрасная
5
0,60
0,59
61
Е21
Окрашенная в 2 слоя сталь
прекрасная
10
0,75
0,58
65
Е22
Окрашенная после ремонта от песка сталь
прекрасная
15
0,80
0,58
66
СЕ3
Прозрачное оконное стекло
-
нет
0,86
н.о.
-
Е23
Прозрачное оконное стекло
прекрасная
10
0,90
н.о.
-
СЕ4
Пластики - серая пластиковая полоска
-
нет
0,84
0,57
66
Е24
Пластики - серая пластиковая полоска
прекрасная
10
0,90
0,57
68
СЕ5
Деревянная дранка
-
нет
0,77
0,42
43
Е25
Деревянная дранка
прекрасная
10
0,88
0,41
46
Сравнительные примеры с CE2 по CE5 имеют ту же жидкую композицию, как пример Е8, за исключением того, что там не содержатся слоистые силикатные пигменты. Для СЕ3 и для Е23 измеряли ТЕ, используя белое основание.