СПОСОБ ОБРАБОТКИ И/ИЛИ НАНЕСЕНИЯ НА ПОДЛОЖКУ ПОКРЫТИЯ ИЗ МАТЕРИАЛОВ, НЕ СОДЕРЖАЩИХ ХРОМА
METHOD OF TREATING AND/OR COATING SUBSTRATE WITH NON-CHROME MATERIALS

Информация о финансировании исследования из федерального бюджета
Это изобретение было выполнено при поддержке Правительства согласно контракту №FA8650-05-C-5010, предоставленному Научно-исследовательской лаборатории военно-воздушных сил Соединенных Штатов. Правительство Соединенных Штатов может иметь определенные права на это изобретение.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в основном относится к способу обработки и/или нанесения покрытия из материалов, не содержащих хрома, на подложку.
Известный уровень техники
Обычные композиции для предобработки и грунтовки, которые используются в аэрокосмической промышленности для придания коррозионной стойкости подложке, на которую нанесены эти покрытия, содержат хром, например, шестивалентный хром. Однако из-за проблем токсичности, связанных с шестивалентным хромом, а также в связи с возможным государственным регулированием количества шестивалентного хрома, который может быть использован в покрытии, существует потребность в снижении и/или исключении использования шестивалентного хрома в композициях для предобработки и грунтовки, которые используются в аэрокосмической промышленности.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на подложку, включающему: (а) нанесение щелочного очистителя на по меньшей мере часть подложки; (b) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (а) водой; (с) нанесение кислотного очистителя на по меньшей мере часть подложки после щелочной очистки; (d) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (с) водой; и (е) нанесение покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, включающего цирконий на по меньшей мере часть подложки очищенной кислотой; в котором по меньшей мере один из материалов, используемых на стадиях (с) и (е), по существу не содержит хрома. Настоящее изобретение также относится к подложке, такой как алюминиевая подложка, на которую было нанесено покрытие вышеуказанным способом.
Настоящее изобретение также относится к способу нанесения покрытия на подложку, включающему: (а) нанесение щелочного очистителя на по меньшей мере часть подложки; (b) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (а) водой; (с) нанесение кислотного очистителя на по меньшей мере часть подложки после щелочной очистки; (d) промывку по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (с) водой; и (e) нанесение покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, включающего цирконий, на по меньшей мере часть подложки очищенной кислотой; в котором материалы, используемые на стадиях (с) и (е), по существу не содержат хрома.
Настоящее изобретение также относится к способу нанесения покрытия на подложку, состоящего по существу в: (а) нанесении щелочного очистителя на по меньшей мере часть подложки; (b) промывки по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (а) водой; (c) нанесении кислотного очистителя на по меньшей мере часть подложки после щелочной очистки; (d) промывки по меньшей мере части подложки, прошедшей стадию (с) водой; (е) нанесении покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, включающего цирконий, на по меньшей мере часть подложки после кислотной очистки; (f) промывке по меньшей мере части подложки прошедшей стадию (е) водой; и (g) нанесении на по меньшей мере часть покрытия электроосаждаемой композиции покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, в котором композиция электроосаждаемого покрытия включает ингибитор коррозии; и в котором материалы, используемые на стадиях(с), (е) и (g), по существу не содержат хром.
Осуществление изобретения
В соответствии с использованием в описании, если явно не оговорено иное, все числа, например, выражающие значения, диапазоны, количества или проценты, могут быть прочитаны, как предваренные словом "около", даже если оно не присутствует в явном виде. Множественное число включает единственное и наоборот. Например, хотя ссылка может относиться к щелочному очистителю, кислотному очистителю, покрытию, химически взаимодействующему с подложкой, электроосаждаемому покрытию, ингибитору коррозии, может быть использована комбинация (то есть, множественное число) щелочных очистителей и кислотных очистителей.
В соответствии с использованием в описании, "множество" означает два или больше.
В соответствии с использованием в описании, "включает" и подобные термины означают "включение без ограничения".
При упоминании числового диапазона значений, подразумевается, что такие диапазоны включают каждое и любое число и/или фракцию между указанным минимумом и максимумом диапазона.
В соответствии с использованием в описании термин "отверждение" относится к покрытию, в котором, любые сшиваемые компоненты композиции по меньшей мере частично сшиты. В определенных осуществлениях плотность сшивки сшиваемых компонентов (то есть степень сшивки) составляет 5-100%, например, 35-85%, или, в некоторых случаях, 50-85% полной сшивки. Специалистам в данной области техники следует понимать, что наличие и степень сшивки (то есть плотность сшивки) могут быть определены различными методами, например, динамическим механо-термическим анализом (DMTA) с использованием анализатора Polymer Laboratories МК III DMTA, проводимым в атмосфере азота.
w
В соответствии с использованием в описании, молекулярная масса относится, к средневесовой молекулярной массе (M), определенной гель-проникающей хроматографией.
Ссылка на любой мономер(ы) в описании относится в основном к мономеру, который может полимеризироваться с другим полимеризуемым соединением, таким как другой мономер или полимер. Если не оговорено иное, следует понимать, что, как только мономера реагируют друг с другом, с образованием соединения, соединение будет включать остатки компонентов мономера.
Способ нанесения покрытия
Как указано выше, настоящее изобретение относится к способу нанесения покрытия на подложку, такую как алюминиевая подложка, системой покрытия без хрома. В отличие от других способов нанесения покрытия на алюминиевую подложку, способ, раскрытый в описании, не требует использования любых материалов (например, очистителей, воды, покрытий, химически взаимодействующих с подложкой, электроосаждаемых композиций покрытия), которые содержат хром. Соответственно, в определенных осуществлениях, материалы, используемые на одной или большем числе стадий, описанных ниже, могут быть по существу свободными от хрома. В соответствии с использованием в описании "по существу свободный от хрома" означает, что пользователем преднамеренно не добавлен хром к материалу. Например, в некоторых осуществлениях, все материалы, используемые на стадиях, описанных ниже, по существу свободны от хрома. В других осуществлениях, один или более материалов, используемых на дальнейших стадиях (например, покрытие, химически взаимодействующее с подложкой, и/или электроосаждаемая композиция покрытия), по существу свободны от хрома, тогда как другие материалы, используемые на других стадиях (например, кислотный очиститель), могут содержать хром. В целях этого раскрытия материалы, используемые на стадиях (а)-(g), могут быть нанесены на подложки с использованием способов известного уровня техники, таких как способом напыления и/или погружения.
Способ начинается с (а) нанесения щелочного очистителя на по меньшей мере часть подложки. Щелочной очиститель используют для удаления масла и/или других загрязнителей (например, грязь или пыль), которые могут быть осаждены на поверхности подложки во время процесса формования и/или штамповки, до нанесения другой композиции покрытия на подложку. Щелочной очиститель, который может быть использован в настоящем изобретении, может быть любым силикатным и/или несиликатным щелочным очистителем известного уровня техники. Подходящие силикатные и/или несиликатные щелочные очистители включают METALAST CLEANER 1000 (коммерчески поставляемый METALAST International, Inc), RIDOLENE 298 (коммерчески поставляемый HENKEL), CHEMKLEEN 275 (коммерчески поставляемый PPG Industries, Inc), или их комбинации.
После стадии (а) по меньшей мере часть подложки, которая прошла стадию (а), подвергают (b) стадии промывки и промывают водой, такой как деионизированная вода, чтобы смыть по меньшей мере часть щелочного очистителя с поверхности подложки.
После стадии (b), (с) кислотный очиститель наносят на по меньшей мере часть подложки после щелочной очистки. Кислотный очиститель наносят на поверхность для травления поверхности подложки. В определенных осуществлениях кислотный очиститель применяют для устранения поверхности подложки (например, удаления оксидного слоя, находящегося на поверхности подложки) для улучшения однородности осаждения покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, которое описано ниже, а также для улучшения адгезии к подложке покрытия, химически взаимодействующего с подложкой. Подходящие кислотные очистители, которые могут быть использованы в способе, раскрытом в описании, включают, без ограничения, фосфорную кислоту, серную кислоту, азотную кислоту, фтористоводородную кислоту, LNC DEOXIDIZER (коммерчески поставляемый Oakite), TURCO DEOXIDIZER 6 (коммерчески поставляемый Henkel), или их комбинации.
После стадии (с) по меньшей мере часть подложки, прошедшей стадию (с), подвергают (d) стадии промывки и промывают водой, такой как деионизированная вода, чтобы смыть по меньшей мере часть кислотного очистителя с поверхности подложки.
После стадии (d), (е) наносят композицию покрытия, химически взаимодействующего с подложкой (композиция покрытия для предобработки), включающую цирконий, на по меньшей мере часть подложки после кислотной очистки. В некоторых осуществлениях покрытие, химически взаимодействующее с подложкой, включает ванну предобработки, которая содержит 10 частей на миллион (ppm) - 10000 ppm циркония, относительно общей массы ванны предобработки. В определенных осуществлениях композиция покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, может дополнительно содержать хром. Традиционные хромсодержащие (не содержащие цирконий) покрытия, химически взаимодействующие с подложкой, известного уровня техники, также могут быть использованы в настоящем изобретении. Примеры такого традиционного хромсодержащего покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, включают ALODINE 1200S (коммерчески поставляемый Henkel) и/или METLAST TCP-HF (коммерчески поставляемый Metalast International Inc).
Альтернативно в некоторых осуществлениях вместо нанесения покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, описанного в предыдущем параграфе, поверхность подложки может быть анодирована, с использованием способов известного уровня техники.
После стадии (е) по меньшей мере часть подложки, прошедшей стадию (е), проходит (f) стадию промывки, где ее промывают водой, такой как деионизированная вода, чтобы смыть по меньшей мере часть лишней композиции покрытия, химически взаимодействующего с подложкой, с поверхности подложки.
После стадии (f), (g) электроосаждаемую композицию покрытия, которая включает ингибитор коррозии, наносят на по меньшей мере часть подложки, на которую было нанесено покрытие, химически взаимодействующее с подложкой, используя способы, известного уровня техники, такие как анодное или катодное электроосаждение. В некоторых осуществлениях электроосаждаемая композиция покрытия является анионной электроосаждаемой композицией покрытия. В определенных осуществлениях подходящие ингибиторы коррозии, которые могут быть использованы в электроосаждаемой композиции покрытия, включают азотсодержащие гетероциклические соединения. Примерами таких соединений, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, является азолы, оксазолы, тиазолы, тиазолины, имидазолы, диазолы, пиридины, индолизины и триазины, тетразолы, толутриазол или их смеси. Подходящие триазолы включают, например, 1,2,3-триазол, 1,2,4- триазол, бензотриазол и их производные или их комбинации. Производные 1,2,3-триазола, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, включают 1-метил-1,2,3-триазол, 1-фенил-1,2,3-триазол, 4-метил-2-фенил-1,2,3-триазол, 1-бензил-1,2,3-триазол, 4-гидрокси-1,2,3-триазол, 1-амино-1,2,3-триазол, 1-бензамидо-4-метил-1,2,3-триазол, 1-амино-4,5-дифенил-1,2,3-триазол, 1,2,3-триазолальдегид, 2-метил-1,2,3-триазол-4-карбоновая кислота и 4-циано-1,2,3-триазол или их комбинации. Производные 1,2,4-триазола, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, включают 1 -метил-1,2,4-триазол, 1,3-дифенил-1,2,4-триазол, 5-амино-3-метил-1,2,4-триазол, 3-меркапто-1,2,4-триазол, 1,2,4-триазол-3-карбоновую кислоту, 1-фенил-1,2,4-триазол-5-он, 1-фенилуразол или их комбинации. Подходящие примеры диазолов и тиазола могут включать 2-меркаптобензотиазол, 2,5-димеркапто-1,3,4-тиадиазол и производные или их комбинации. Производные бензотриазола, которые являются подходящими для использования в настоящем изобретении, включают 1-метилбензотриазол, 5,6-диметилбензотриазол, 2-фенилбензотриазол, 1-гидроксибензотриазол, метил 1-бензотриазолкарбоксилат, 2-(3',5'-дибутил-2'-гидроксифенил)бензотриазол, или их комбинации. В определенных осуществлениях количество присутствующих азольных соединений в электроосаждаемой композиции покрытия составляет ≥0,5% масс, относительно общего содержания твердой смолы в электроосаждаемой композиции покрытия. В некоторых осуществлениях количество присутствующих азольных соединений в электроосаждаемой композиции покрытия составляет ≤5% масс, относительно общего содержания твердой смолы в электроосаждаемой композиции покрытия. В определенных осуществлениях количество присутствующих азольных соединений в электроосаждаемой композиции покрытия находится в интервале между любой комбинацией значений, которые были указаны в предыдущих предложениях, включая указанные значения. Например, в некоторых осуществлениях, содержание азольных соединений составляет 2-4% масс, относительно общего содержания твердой смолы в электроосаждаемой композиции покрытия.
Альтернативно в некоторых осуществлениях вместо нанесения электроосаждаемой композиции покрытия, описанной в предыдущем параграфе, на подложку может быть нанесена композиция покрытия, придающая цвет (описанная более детально далее), с использованием способов известного уровня техники.
В некоторых осуществлениях способ состоит по существу из стадий (а)-(g), и материалы, используемые на стадиях (с), (е), и (g), по существу свободны от хрома.
Подложка с системой покрытия
Вышеописанный способ может быть использован на различных подложках. Подходящие подложки, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают металлические подложки, подложки из сплавов металлов и/или металлизированные подложки, такие как пластик, покрытый никелем. В некоторых осуществлениях металл или металлический сплав может быть сталью и/или алюминием. Например, стальная подложка может быть холоднокатаной сталью, электролитически оцинкованной сталью и/или сталью горячего цинкования. Алюминиевые сплавы серий 2ХХХ, 5ХХХ, 6ХХХ или 7ХХХ, также как плакированные алюминиевые сплавы также могут быть использованы в качестве подложки. Подложки, используемые в настоящем изобретении, также могут включать титан и/или сплавы титана. В некоторых осуществлениях подложка может включать часть транспортного средства, такую как корпус (например, без ограничения, дверь, панель кузова, крышка багажника, панель крыши, капот, крыша и/или лонжероны, заклепки, компоненты механизма посадки, и/или покрытия, используемые в самолете) и/или рама транспортного средства. В соответствии с использованием в описании "транспортное средство" или его варианты включают, но не ограничены, гражданским, коммерческим и военным самолетом и/или наземными транспортными средствами, такими как автомобили, мотоциклы и/или грузовики.
Различные композиции покрытия, представленные в описании, могут быть применены как часть системы покрытия, которая может быть нанесена на подложку. Система покрытия обычно включает большое число слоев покрытия. Слой покрытия обычно формируется, когда композиция покрытия (например, шпатлевка, придающая цвет и/или по существу прозрачная композиция покрытия; описанные далее), нанесенная на подложку по существу отверждена или высушена способами известного уровня техники (например, нагреванием).
В зависимости от области техники (например, аэрокосмическая или автомобильная), различные слои покрытия, такие как слой шпатлевки или слой покрытия, придающий цвет, могут быть нанесены на по меньшей мере часть слоя электроосаждаемого покрытия. Например, в аэрокосмической промышленности, слой покрытия, придающий цвет, такой как DESOPHANE (коммерчески поставляемого PPG Industries, Inc), нанесен на по меньшей мере часть слоя электроосаждаемого покрытия. В определенных осуществлениях слой грунтовки, такой как DESOPRIME (коммерчески поставляемой PPG Industries, Inc), нанесен между слоем электроосаждаемого покрытия и слоем покрытия, придающим цвет.
В обычной системе покрытия, используемой в автомобильной промышленности, слой шпатлевки, такой как DPX-1791, DPX-1804, DSPX-1537, GPXH-5379, ОРР-2645, PCV-70118 и 1177-225А (поставляемой PPG Industries, Inc) обычно нанесен на по меньшей мере часть слоя электроосаждаемого покрытия. Слой шпатлевки служит для увеличения стойкости к расщеплению последующих наносимых слоев покрытия (например, композиция покрытия, придающая цвет и/или по существу прозрачная композиция покрытия) так же как для улучшения внешнего вида последующих наносимых слоев. В соответствии с использованием в описании "шпатлевка" относится к композиции грунтовки для использования под последующими наносимыми композициями покрытия, и включает такие материалы, как термопластические и/или сшиваемые (например, термореактивные) пленкообразующие смолы общеизвестные в области органических композиций покрытий.
Следует отметить, что в некоторых осуществлениях, слой шпатлевки не используется в системе покрытия. Поэтому, слой покрытия, придающего цвет, может быть нанесен, по меньшей мере, на часть слоя электроосаждаемого покрытия.
В некоторых осуществлениях композиция покрытия, придающая цвет, (далее "грунтовка"), нанесена на по меньшей мере часть слоя шпатлевки (если он присутствует). Любая композиция покрытия грунтовки известного уровня техники может быть использована в настоящем изобретении. Следует отметить, что эти композиции покрытия грунтовки обычно включают краситель.
В определенных осуществлениях по существу прозрачная композиция покрытия (далее "прозрачный слой") нанесен на по меньшей мере часть слоя покрытия грунтовки. В соответствии с использованием в описании "по существу прозрачный" слой покрытия по существу прозрачный и не мутный. В определенных осуществлениях по существу прозрачная композиция покрытия может включать краситель, но не в таком количестве, чтобы превратить композицию прозрачного покрытия в матовое (по существу непрозрачное) после его отверждения. Любая композиция прозрачного покрытия известного уровня техники может быть использована в настоящем изобретении. Например, композиция прозрачного покрытия, которая описана в US 5,989,642, 6,245,855, 6,387,519 и 7,005,472, может быть использована в системе покрытия. В определенных осуществлениях композиция по существу прозрачного покрытия также может включать частицы, такие как частицы диоксида кремния, которые диспергированы в композиции прозрачного покрытия (например, на поверхности композиции прозрачного покрытия после отверждения). В некоторых осуществлениях композиция покрытия, включающая полимер, описанный в заявке, может быть использована в качестве композиции прозрачного покрытия.
Одна или более композиций покрытия, описанных в заявке, могут включать красители и/или другие дополнительные материалы разработанных рецептур поверхностных покрытий известного уровня техники. В соответствии с использованием в описании термин "краситель" означает любое вещество, которое придает композиции цвет и/или другую матовость и/или другой визуальный эффект. Краситель может быть добавлен к покрытию в любой подходящей форме, такой как дискретные частицы, дисперсии, растворы и/или чешуйки (например, алюминиевые чешуйки). Как единственный краситель, так и смесь двух или более красителей могут быть использованы в композиции покрытия, описанной в изобретении.
Примеры красителей включают пигменты, краски и оттенки, такие которые используют в промышленности красителей и/или которые перечислены Ассоциацией изготовителей сухих красителей (DCMA), так же как композиции специальных эффектов. Краситель может включать, например, тонко измельченный твердый порошок, который является нерастворимым, но смачиваемым в условиях использования. Краситель может быть органическим или неорганическим и может быть агломерированным или неагломерированным. Красители могут быть включены в покрытия с использованием размолотого носителя, например, акриловый размолотый носитель, использование которого известно специалистам в данной области техники.
Примеры пигментов и/или композиций пигмента включают сырой пигмент карбазол диоксазин, азо, моноазо, дисазо, нафтол AS, солевого типа (лаки), бензимидазолон, конденсационный, комплекс металла, изоиндолинон, изоиндолин и полициклический фталоцианин, хинакридон, перилен, перинон, дикетопирроло пиррол, тиоиндиго, антрахинон, индантрон, антрапиримидин, флавантрон, пирантрон, антантрон, диоксазин, триарилкарбоний, хинофталоновые пигменты, дикетопирролопиррол красный ("DPPBO, красный"), диоксид титана, газовая сажа и их смеси, но не ограничены ими. Термины "пигмент" и "окрашенный наполнитель" могут быть использованы взаимозаменяемо.
Примеры красок включают, но не ограничены, красками на основе растворителя и/или воды, такие как фтало зеленый или синий, оксид железа, ванадат висмута, антрахинон, перилен, алюминий и хинакридон.
Примеры оттенков включают, но не ограничены, пигментами, диспергированными в носителе на водной основе или смешивающимися с водой, такими как AQUA-CHEM 896 коммерчески поставляемые Degussa, Inc., CHARISMA COLORANTS и MAXITONER INDUSTRIAL COLORANTS, коммерчески поставляемые отделением Accurate Dispersions Eastman Chemical, Inc.
Как указано выше, краситель может иметь форму дисперсии, включая, но не ограничиваясь, дисперсию наночастиц. Дисперсия наночастиц может включать высокодисперсные наночастицы одного или большего количества красителей и/или частицы красителя, которые производят требуемый визуальный эффект цвета и/или матовости. Дисперсия наночастиц может включать красители, такие как пигменты или краски с размером частиц менее 150 нм, например, менее 70 нм или менее 30 нм. Наночастицы могут быть получены размолом органических или неорганических пигментов абразивной средой с размером частиц менее 0,5 мм. Пример дисперсий наночастиц и способы их изготовления раскрыты в US 6,875,800. Дисперсия наночастиц также может быть получена кристаллизацией, осаждением, конденсацией из газовой фазы и химическим травлением (то есть, частичным растворением). Чтобы минимизировать повторную агломерацию наночастиц в покрытии, может быть использована дисперсия наночастиц, покрытых смолой. В соответствии с использованием в описании "дисперсия наночастиц, покрытых смолой" относится к непрерывной фазе, в которой диспергированы дискретные "композитные микрочастицы", которые включают наночастицы и покрытие смолы на наночастицах. Пример дисперсий наночастиц, покрытых смолой, и способов их изготовления раскрыт в US 2005-0287348, поданной 24 июня 2004, US 60/482,167, поданной 24 июня 2003 и US 11/337,062, поданной 20 января 2006.
Примеры композиций, создающих специальные эффекты, которые могут быть использованы, включают пигменты и/или композиции, которые создают один или более визуальных эффектов, таких как отражение, перламутровый эффект, металлический блеск, фосфоресценция, флюоресценция, фотохромизм, фоточувствительность, термохромизм, гониохромизм и/или изменение цвета. Композиции, создающие дополнительные специальные эффекты могут обеспечить другие видимые свойства, такие как непрозрачность или текстура. В не ограничивающем осуществлении композиции, создающие специальные эффекты, могут приводить к изменению цвета, так что цвет покрытия изменяется, когда покрытие рассматривается под различными углами. Примеры композиций создающих цветовые эффекты раскрыты в US 6,894,086. Композиции, создающие дополнительные цветовые эффекты, могут включать прозрачную покрытую слюду и/или синтетическую слюду, диоксид кремния с покрытием, оксид алюминия с покрытием, прозрачный жидкокристаллический пигмент, жидкокристаллическое покрытие, и/или любую композицию, в которой интерференция является результатом разницы коэффициента преломления в материале, а не разницы коэффициента преломления между поверхностью материала и воздухом.
В определенных не ограничивающих осуществлениях фоточувствительная композиция и/или фотохромная композиция, которые обратимо изменяют свой цвет при освещении одним или большим числом источников света, могут быть использованы в композиции покрытия, описанной в изобретении. Фотохромные и/или фоточувствительные композиции могут быть активированы облучением волной заданной длины. При возбуждении композиции изменяется молекулярная структура и измененная структура обладает новым цветом, который отличается от исходного цвета композиции. При прекращении облучения, фотохромная и/или фоточувствительная композиция может вернуться в состояние покоя, в котором возвращается исходный цвет композиции. В одном не ограничивающем осуществлении фотохромная и/или фоточувствительная композиция может быть бесцветной в невозбужденном состоянии и окрашенной в возбужденном состоянии. Полное изменение цвета может проходить за время от миллисекунд до нескольких минут, например, 20-60 секунд. Примеры фотохромных и/или фоточувствительных композиций включает фотохромные краски.
В не ограничивающем осуществлении фоточувствительная и/или фотохромная композиция могут быть связаны и/или по меньшей мере частично связаны, например, ковалентной связью с полимером и/или полимерными материалами полимеризуемого компонента. В отличие от некоторых покрытий, в которых фоточувствительная композиция может мигрировать из покрытия и кристаллизоваться на подложке, фоточувствительная и/или фотохромная композиция, связанная и/или, по меньшей мере, частично связанная с полимером и/или полимеризуемым компонентом в соответствии с не ограничивающим осуществлением настоящего изобретения, минимально перемещается из покрытия. Пример фоточувствительных и/или фотохромных композиций и способы их изготовления раскрыты в заявке US 10/892,919, поданной 16 июля 2004.
В основном краситель может присутствовать в любом количестве, достаточном для придания требуемого визуального и/или цветового эффекта. Краситель может составлять 1-65% масс, настоящих композиций, например, 3-40% масс, или 5-35% масс, относительно общей массы композиций.
Композиции покрытия могут включать другие необязательные материалы разработанных рецептур поверхностных покрытий, такие как пластификаторы, антиоксиданты, светостабилизаторы из стерически затрудненных аминов, поглотители и стабилизаторы УФ света, поверхностно-активные вещества, средство контроля текучести, тиксотропные регуляторы, такие как бентонитовая глина, пигменты, наполнители, органические совместные растворители, катализаторы, включая фосфоновые кислоты и другие общепринятые вспомогательные вещества.
Следует понимать, что одна или больше композиций покрытия, которые образуют различные слои покрытия, описанные в заявке, может быть либо "однокомпонентной" ("1К")", двухкомпонентной" ("2К"), или даже многокомпонентной композицией. Следует понимать, что 1К композиция относится к композициям, в которой все компоненты покрытия содержатся в одном контейнере после изготовления, во время хранения, и т.д. Следует понимать, что 2К или многокомпонентная композиция относятся к композиции, в которой различные компоненты содержаться отдельно только до применения. Композиция покрытия 1К или 2К может быть нанесена на подложку и отверждена любыми обычными средствами, такими как нагрев, сжатый воздух и т.п.
композиции покрытия, которые формируют различные слои покрытия, описанные в заявке, могут быть нанесены на подложку с использованием любых способов известного уровня техники. Например, композиции покрытия могут быть нанесены на подложку любым из многих способов, включая, но, не ограничиваясь этими: распыление, нанесение щеткой, погружение и/или нанесение валиком среди других способов. Когда несколько композиций покрытия нанесено на подложку, следует отметить, что одна композиция покрытия может быть нанесена на по меньшей мере часть низлежащей композиции покрытия или после отверждения низлежащей композиции покрытия или до ее отверждения. Если композицию покрытия наносят на низлежащую композицию покрытия, которая не была отверждена, одно или большее число неотвержденных композиций покрытия могут быть отверждены одновременно.
Композиции покрытия могут быть отверждены с использованием любых способов известного уровня техники, например, но, не ограничиваясь этим: тепловой энергией, инфракрасным, ионизирующим или актиническим облучением, или любой их комбинацией. В определенных осуществлениях операция отверждения может быть выполнена при температурах ≥10°C. В других осуществлениях операция отверждения может быть выполнена при температуре ≤246°C. В определенных осуществлениях операция отверждения может быть выполнена при температурах, находящихся в интервале между любой комбинацией значений, указанных выше, включая указанные значения. Например, операция отверждения может быть выполнена при температурах 120-150°C. Однако следует отметить, что более низкие или более высокие температуры могут быть использованы при необходимости для активации механизмов отверждения.
В определенных осуществлениях, одна или более композиций покрытия, описанных в изобретении, являются низкотемпературными, отверждаемыми во влажных условиях композициями покрытия. В соответствии с использованием в описании термин "низкотемпературная, отверждаемая во влажных условиях" относится к композиции покрытия, которая после нанесения на подложку, способна к отверждению в присутствии окружающего воздуха, воздуха с относительной влажностью 10-100%, например, 25-80%, и температуре в диапазоне от 10 до 120°C, например, 5-80°C, в некоторых случаях 10-60°C и в других случаях 15-40°C.
Толщина слоев сухой пленки покрытия, описанного в изобретении, может составлять 0,1-500 микрон. В других осуществлениях толщина сухой пленки может быть ≤125 микрон, например, ≤80 микрон. Например, толщина сухой пленки может составлять 15-60 микрон.
Хотя определенные осуществления изобретения описаны детально, специалистам в данной области техники должно быть ясно, что возможны различные модификации и альтернативы этих деталей в свете полного объема раскрытия. Соответственно, определенные раскрытые варианты предназначены только для иллюстрации и не ограничивают как объем притязаний изобретения, которые приведены во всей полноте в прилагаемой формуле изобретения, так и всех ее эквивалентов.
Пример I
Необработанные алюминиевые панели 2024-ТЗ очищают распылением раствора CHEMKLEEN 275, щелочной очиститель, поставляемый PPG Industries, в течение двух минут при 130°F. После щелочной очистки панели тщательно промывают деионизированной водой. Затем панели погружают в кислый раствор на две минуты при 120°F. Кислый раствор готовят разбавлением 198,1 грамма 85% фосфорной кислоты, 8,5 грамма 70% азотной кислоты, 16,5 грамма TRITON Х-100 (поставляемого Dow Chemical Company) и 11,1 грамма TRITON CF-10 (поставляемого Dow Chemical Company) в пяти галлонах деионизированной водой, и затем нейтрализуют до рН 3,0 буфером CHEMFIL (поставляемым PPG Industries). После обработки в кислом растворе панели тщательно промывают деионизированной водой и высушивают обдувом теплым воздухом.
Затем на панели наносят покрытие электроосаждением в ванне электроосаждения (описанной далее) затем ванну подвергают ультрафильтрации на 50%. Электроосаждение проводят при 100-170 В в течение 90 секунд при температуре ванны 24-27°C. После электроосаждения все панели нагревают до 93°C (200°F) в течение 30 мин. в газовой печи. Затем панели с электроосаждением тестируют в соответствии с ASTM В117 5% аэрозолем нейтральной соли в течение 3000 часов.
Состав ванны, используемой в примере I
Смола 1: Получение дисперсии фосфатированной эпоксидной смолы Смесь 819,2 части диглицидилового эфира бисфенола A (EEW 188), 263,5 части бисфенола А, и 209,4 части 2-н-бутокси-1-этанола нагревают до 115°C. На этом этапе добавляют 0,8 части йодида этилатрифенилфосфония. Эту смесь нагревают и выдерживают при температуре по меньшей мере 165°C в течение одного часа. Когда смеси дают охладиться до 88°C, добавляют 51,3 части растворителя EKTASOLVE ЕЕН и 23,2 части 2-n-бутокси-1-этанола. При 88°C добавляют суспензию, состоящую из 32,1 части 85% о-фосфорной кислоты, 18,9 части фенилфосфоновой кислоты и 6,9 части EKTASOLVE ЕЕН. Затем реакционную смесь выдерживают при температуре по меньшей мере 120°C в течение 30 минут. На этом этапе смесь охлаждают до 100°C и постепенно добавляют 71,5 части деионизированной воды. После добавления воды, температуру около 100°C выдерживают в течение 2 часов. Затем реакционную смесь охлаждают до 90°C и добавляют 90,0 части диизопропиламина, затем 413,0 части ИЗО CYMEL и 3,0 части деионизированной воды. После 30 минут смешивания 1800,0 части этой смеси разбавляют введением в 1506,0 части перемешиваемой деионизированной воды. Дополнительные 348,0 части деионизированной воды добавляют для получения гомогенной дисперсии с установленным содержанием твердого вещества 39,5% после 1 часа при 110°C.
Ванну электроосаждения готовят следующим образом:
Компоненты
Части масс.
Дисперсия фосфатированной эпоксидной смолы
1522
Пигмент-паста<sup>1</sup>
331
Деионизированная вода
1947
<sup>1</sup>Серая пигмент-паста, АСРР-1120, поставляемая PPG Industries, Inc, 50% твердого вещества.
Вышеуказанные компоненты тщательно смешивают для получения загустевшей смеси с содержанием твердого вещества 19% с отношением пигмент/связующее 0,2.
Пример II
Необработанные алюминиевые панели 2024-Т3 очищают распылением раствора CHEMKLEEN 275, щелочной очиститель, поставляемый PPG Industries, в течение двух минут при 130°F. После щелочной очистки панели тщательно промывают деионизированной водой. Затем панели погружают в кислый раствор на две минуты при 120°F. Кислый раствор готовят разбавлением 198,1 грамма 85% фосфорной кислоты, 8,5 грамма 70% азотной кислоты, 16,5 грамма TRITON Х-100 (поставляемого Dow Chemical Company) и 11,1 грамма TRITON CF-10 (поставляемого Dow Chemical Company) в пяти галлонах деионизированной водой, и затем нейтрализуют до рН 3,0 буфером CHEMFIL (поставляемым PPG Industries). После обработки в кислом растворе панели тщательно промывают деионизированной водой. Затем панели погружают в раствор фторциркониевой кислоты на две минуты при 100°F. Кислотную ванну готовят разбавлением 16,6 грамма 45% фторциркониевой кислоты в пяти галлонах деионизированной воды и затем нейтрализацией до рН 4,5 буфером CHEMFIL (поставляемым PPG Industries). После обработки в кислотном растворе панели тщательно промывают деионизированной водой и высушивают обдувом теплым воздухом.
Затем на панели наносят покрытие электроосаждением в ванне электроосаждения (описанной далее) затем ванну подвергают ультрафильтрации на 50%. Электроосаждение проводят при 100-170 В в течение 90 секунд при температуре ванны 24-27°C. После электроосаждения все панели нагревают до 93°C (200°F) в течение 30 мин. в газовой печи. Затем панели с электроосаждением тестируют в соответствии с ASTM В117 5% аэрозолем нейтральной соли в течение 3000 часов.
Состав ванны, используемой в примере II
Смола II: Получение дисперсии фосфатированной эпоксидной смолы
Смесь 819,2 части диглицидилового эфира бисфенола A (EEW 188), 263,5 части бисфенола А, и 209,4 части 2-n-бутокси-1-этанола нагревают до 115°C. На этом этапе добавляют 0,8 части йодида этилатрифенилфосфония. Эту смесь нагревают и выдерживают при температуре, по меньшей мере, 165°C в течение одного часа. Когда смеси дают охладиться до 88°C, добавляют 51,3 части растворителя EKTASOLVE ЕЕН и 23,2 части 2-п-бутокси-1-этанола. При 88°C добавляют суспензию, состоящую из 32,1 части 85% о-фосфорной кислоты, 18,9 части фенилфосфоновой кислота и 6,9 части EKTASOLVE ЕЕН. Затем реакционную смесь выдерживают при температуре по меньшей мере 120°C в течение 30 минут. На этом этапе смесь охлаждают до 100°C и постепенно добавляют 71,5 части деионизированной воды. После добавления воды, температуру около 100°C выдерживают в течение 2 часов. Затем реакционную смесь охлаждают до 90°C и добавляют 90,0 части диизопропиламина, затем 413,0 части ИЗО CYMEL и 3,0 части деионизированной воды. После 30 минут смешивания 1800,0 части этой смеси разбавляют введением в 1506,0 части перемешиваемой деионизированной воды. Дополнительные 348,0 части деионизированной воды добавляют для получения гомогенной дисперсии, с установленным содержанием твердого вещества 39,5% после 1 часа при 110°C.
Загустевшую смесь вышеописанной фосфатированной эпоксидной смолы готовят следующим образом:
Компоненты
Части масс.
Дисперсия фосфатированной эпоксидной смолы примера 1+ингибитор коррозии
1522
Пигмент-паста<sup>1</sup>
331
Деионизированная вода
1947
<sup>1</sup>Серая пигмент-паста, АСРР-1120, поставляемая PPG Industries, Inc, 50% твердого вещества.
Вышеуказанные компоненты тщательно смешивают для получения загустевшей смеси с содержанием твердого вещества 19% с отношением пигмент/связующее 0,2.
Результаты испытаний указывают, что панели примера II демонстрируют улучшенные коррозионные характеристики (то есть меньше вздутий; внешний вид и риски), меньше коррозии в рисках и меньше точечной коррозии, по сравнению с панелями примера I.