КОМПОЗИЦИИ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ВНЕШНЕГО ВИДА ОДНОЦВЕТНОЙ БЕЛОЙ КРАСКИ И ИЗДЕЛИЙ, ПОКРЫТЫХ КРАСКОЙ
COATING COMPOSITIONS FOR IMPROVING APPEARANCE OF SINGLE-COLOR WHITE PAINT AND ARTICLES COATED WITH PAINT

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится к композиции покрытия для улучшения внешнего вида одноцветной белой краски автомобильных деталей (например, бампера, спойлера, дверной ручки и т.д.) и других изделий, покрытых краской.
Уровень техники
В настоящее время основная масса автомобилей представлена разнообразными цветами, в которых белый цвет может составлять 50% или более среди всех цветов. Грунтовки, наносимые на бампер, в основном черного цвета. Требуется нанести слой толщиной 30-40 микрометров для достижения требуемого маскирующего эффекта с использованием одноцветной белой краски при предварительном покрытии изделия черной грунтовкой. Однако, при большой толщине слоя, белая краска может проявлять такие состояния, как плохие выравнивание и визуальный внешний вид, а также могут возникать проблемы, такие как потеря блеска, плохая адгезия покрытия, плохая влажность и атмосферостойкость. Чтобы улучшить внешний вид апельсиновой корки и целостные свойства одноцветной белой краски, авторы настоящего изобретения специально выбирают связующую систему, пигмент, добавку и растворитель для создания одноцветной системы белого цвета, имеющей превосходный внешний вид, подходящий для использования при окраске коллинеарного ПП и АБС-пластика.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает композицию покрытия, содержащую 10-20 мас.% полиэфирной смолы, 2-8 мас.% аминосмолы, и 0-6 мас.% акриловой смолы в расчете на общую массу композиции покрытия.
Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает подложку с покрытием, содержащую подложку и композицию покрытия, нанесенную по меньшей мере на часть подложки, причем композиция покрытия содержит 10-20 мас.% полиэфирной смолы, 2-8 мас.% аминосмолы и 0-6 мас.% акриловой смолы в расчете на общую массу композиции покрытия.
Описание изобретения
За исключением некоторых рабочих примеров, или в случае, если указано иное, все числа, выражающие, например, количество компонентов, используемых в описании и формуле изобретения, следует понимать, как изменяемые во всех случаях посредством использования термина «приблизительно». Соответственно, если не указано иное, числовые параметры, изложенные в последующем описании и прилагаемой формуле изобретения, являются приблизительными значениями, которые могут варьироваться в зависимости от желаемых свойств, которые должны быть получены посредством настоящего изобретения. По крайней мере, и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов к пунктам заявленной формулы изобретения, каждый числовой параметр должен истолковываться по меньшей мере с учетом числа сообщаемых значащих цифр, и путем применения обычных методов округления.
Несмотря на то, что числовые диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приблизительными, числовые значения, указанные в конкретных примерах, сообщаются с максимально возможной точностью. Однако любое числовое значение по своей природе содержит определенные ошибки, неизбежно возникающие в результате стандартного отклонения, обнаруженного в соответствующих тестовых измерениях.
Как указанно в данном документе, среднюю молекулярную массу (Mw) полимера определяют гель-проникающей хроматографией с использованием соответствующего стандарта, например, полистирольного стандарта.
Используемый в данном документе термин «кислотность раствора» (или «число нейтрализации», или «кислотное число», или «кислотность») представляет собой массу гидроксида калия (КОН) в миллиграммах, которая требуется для нейтрализации свободной кислоты в одном грамме образца, выраженного в единицах мг КОН/г.
Используемый здесь термин «гидроксильное число» означает массу гидроксида калия (КОН) в миллиграммах, которая эквивалентна гидроксильным группам в одном грамме образца, выраженного в единицах мг КОН/г.
Грунтовка для окраски автомобильных бамперов, спойлеров, дверных ручек преимущественно черного цвета. Обычно требуется наносить пленку толщиной 30-40 микрометров, чтобы полностью замаскировать черный грунт при использовании одноцветной белой краски для покрытия черного грунта. Однако, при большой толщине слоя, белая краска может проявлять такие состояния, как плохие выравнивание и визуальный внешний вид, а также потеря блеска, плохая адгезия покрытия, плохая влажность и атмосферостойкость. Настоящее изобретение обеспечивает композицию покрытия, направленную на улучшение внешнего вида апельсиновой корки одноцветной белой краски, а также на свойства системы в целом. Композиция покрытия содержит 10-20 мас.% полиэфирной смолы, 2-8 мас.% аминосмолы и 0-6 мас.% акриловой смолы в расчете на общую массу композиции покрытия.
Полиэфирная смола, подходящая для использования в настоящей композиции покрытия, может быть предварительно подготовлена по меньшей мере одной поликислотой и по меньшей мере одним полиолом в соответствующих условиях. Предпочтительно, полиэфирная смола имеет гидроксильное число от 50 до 100 мг КОН/г, кислотное число от 0 до 5 мг КОН/г и средневесовую молекулярную массу (Mw) от 3000 до 5000. Полиэфирная смола имеет превосходный глянец, гибкость и реологические свойства и, таким образом, может улучшить внешний вид покрытия и улучшить выравнивающую способность системы. Подходящие полиэфирные смолы могут быть коммерчески доступными, включая без всяческих ограничений, полиэфирную смолу компании «NUPLEX RESINS» под торговым названием «Setal 90173 SS-50».
Аминосмола, подходящая для использования в настоящей композиции покрытия, может представлять собой сколь угодные аминосмолы, известные в области покрытий, предпочтительно меламиноформальдегидные смолы. Аминосмола может улучшить устойчивость к потере блеска. Соответствующие аминосмолы могут быть коммерчески доступными без всяческих ограничений, включая аминосмолу от «PPG USA» под торговой маркой «FM-003 MELAMINE RESIN».
Акриловая смола, используемая в настоящем изобретении, предпочтительно представляет собой гидроксид-содержащие функциональные акриловые полимеры. Соответствующие гидроксид-содержащие акриловые полимеры могут быть получены полимеризуемыми этилен ненасыщенными мономерами, а также могут быть сополимерами (мет)акрилата и/или алкил (мет)акрилата с одним или несколькими другими полимеризуемыми этилен ненасыщенными мономерами, которые включают, например, алкил (мет)акрилат, включая метил (мет)акрилат, этил (мет)акрилат, бутил (мет)акрилат и 2-этил гексил-акрилат; этил-винил ароматические соединения, такие как стирол, α-метилстирол и винилтолуол, и тому подобные. Используемый в данном документе термин «(мет)акрилат», и тому подобные, подразумевает включение как акрилата, так и (мет)акрилата.
Предпочтительно, акриловая смола имеет температуру перехода в стеклообразное состояние (Tg), от 40 до 50°C, гидроксильное число от 10 до 40 мг КОН/г и средневесовую молекулярную массу (Mw) от 20000 до 30000. Такая акриловая смола может придавать системе покрытия смачиваемость и устойчивость к старению. Количество акриловой смолы, присутствующей в композиции покрытия, не будет превышать 6 мас.%. Когда количество акриловой смолы составляет более 6 мас.%, образующееся покрытие становится неудовлетворительным, теряя блеск, адгезию при повторном покрытии и обладает плохой устойчивостью к влаге, что можно наблюдать в сравнительных примерах в разделе «Примеры». Коммерчески доступные акриловые смолы включают, но не ограничиваются, «16-DLW-087» АКРИЛОВЫЕ СМОЛЫ от «PPG USA».
Композиция покрытия по настоящему изобретению дополнительно содержит приблизительно 20-40 мас.% пигмента диоксида титана в расчете на общую массу композиции покрытия. Настоящее изобретение представляет собой систему, имеющую высокое содержание твердого вещества и высокое соотношение пигмент/связующее вещество, благодаря тому факту, что грунтовка, на которую будет наноситься настоящая композиция покрытия, представляет собой черную краску и высокое содержание пигментов с низким содержанием компонентов смолы, необходимо, чтобы белый верхний слой мог полностью замаскировать черную грунтовку. Акриловая смола, используемая в композиции покрытия, представляет собой диспергированную смолу для пигмента диоксида титана, с помощью которой диоксид титана можно измельчать для получения белой пасты для использования в одноцветной белой краске. Полученная композиция покрытия имеет значительные преимущества в таких аспектах, как стабильность при хранении, устойчивость к сохранению блеска, способность к повторному нанесению покрытия, влагостойкость, особенно для улучшения внешнего вида апельсиновой корки.
Композиция покрытия дополнительно содержит растворитель, который может содержать любые подходящие растворители, которые можно использовать вместе с другими компонентами настоящего изобретения. Соответствующие растворители будут очевидны для специалистов в данной области техники после прочтения настоящего описания. Примеры подходящих растворителей включают, но не ограничиваются следующим, толуол или ксилол, н-бутанол или изопропанол, бутилацетат или ацетат бутилового эфира этиленгликоля, ацетон или метил н-амилкетон или любую их смесь. Растворитель может присутствовать в композиции покрытия по настоящему изобретению в количестве 30-50 мас.%, в расчете на массу композиции.
Добавочные части композиции покрытия в соответствии с настоящим изобретением могут дополнительно содержать другие вспомогательные компоненты, выбранные из одного или нескольких выравнивающих агентов, раствора бутирата ацетата целлюлозы, смачивающего диспергатора, УФ-абсорбента, регулятора удельного сопротивления, а также других добавок, известных в данной области техники, которые могут быть использованы в настоящем изобретении. Данные вспомогательные компоненты, при их наличии, находятся в количестве не более 4 мас.% в расчете на массу композиции покрытия.
В другом аспекте, настоящее изобретение предлагает подложку с покрытием, содержащую подложку и композицию покрытия, нанесенную по меньшей мере на часть подложки. Подложка, которая может быть покрыта настоящей композицией покрытия, может представлять собой любую соответствующую подложку, включая, но не ограничиваясь следующим, металлические или пластиковые детали. Предпочтительно подложка включает полипропилен (ПП), поликарбонат (ПК) и акрилонитрил-бутадиен-стирольную сополимерную (АБС) основу. Например, подложка может быть частями ПП или ПК + АБС внешних частей автомобилей. В частности, подложкой могут быть автомобильные бамперы, спойлеры и дверные ручки.
Настоящая композиция покрытия, как правило, готовится в соответствии со следующими процедурами: выбор подходящего шлифовального станка, измельчение диоксида титана с помощью акриловой смолы для получения временной пасты, добавление по порядку белой пасты, полиэфирной смолы, аминосмолы и акриловой смолы в основной резервуар с перемешиванием, последовательная загрузка различных растворителей и добавок в резервуар для предварительного смешивания с перемешиванием до полного диспергирования добавок для получения премикса, передачи премикса, прошедшего испытание, в основной резервуар, отбора проб смеси после перемешивания в течение соответствующего периода, тестирование и настройка характеристик в диапазоне, по мере необходимости, а также хранение квалифицированных продуктов для последующего использования.
Нанесение настоящей композиции покрытия может быть осуществлено с использованием процедур, широко известных специалистам в данной области. Как правило, композиция покрытия будет доведена до вязкости для распыления с использованием разбавителя/разбавителей. После нанесения грунтовки на подложку, композицию покрытия распыляют до желаемой толщины пленки с помощью распылительного пистолета «Binks», установленного на предварительно определенное давление, с последующим нанесением лака. Полученную красящую пленку быстро сушат в течение подходящего периода, а затем помещают в духовку при 80-90°С для отверждения при нагревании на 30-40 минут. Толщина пленки краски измеряется в диапазоне 30-40 мкм. Желательно получить лакокрасочную пленку, имеющую качественный внешний вид апельсиновой корки без дефектов, включая потерю блеска, провисание, образование пузырей, прокол, загрязнение, адгезию и адгезию с последующим покрытием.
Пример
Следующие примеры приведены для дополнительной иллюстрации изобретения, что не следует рассматривать как ограничение изобретения деталями, описанными в настоящем документе. Все части и проценты в примерах и в описании приведены по массе, если не указано иное.
Приготовление настоящей композиции покрытия
Настоящие композиции покрытия будут приготовлены на основе весовых частей, как показано в таблице 1, в соответствии с процедурами, описанными выше.
Таблица 1. Состав композиции покрытия, (мас.%)
Пример 1
Сравнительный Пример 1
Сравнительный Пример 2
Диоксид титана <sup>1</sup>
30,8
32,7
31,4
Полиэфирная смола <sup>2</sup>
16,4
8,6
14,3
Аминорезион <sup>3</sup>
5,6
6,8
0,0
Акриловая смола <sup>4</sup>
5,8
8,5
5,1
Растворитель <sup>5</sup>
40,0
42,3
46,9
Выравнивающий агент <sup>6</sup>
0,03
0,03
0,02
УФ абсорбент <sup>7</sup>
0,2
0,2
0,3
CAB раствор <sup>8</sup>
1,1
0,8
1,9
Регулятор сопротивления <sup>9</sup>
0,04
0,02
0,03
Смачивающий диспергатор <sup>10</sup>
0,03
0,05
0,05
1
Диоксид титана, доступный от компании «PPG TIANJIN»;
2
Раствор полиэфирной смолы, доступный от компании «NUPLEX RESINS»;
3
Меламиновая смола, доступная от компании «PPG USA»;
4
Акриловая смола, доступная от компании «PPG USA»;
5.
Смесь ксилола, н-бутанола, бутилацетата, ацетата метилового эфира пропиленгликоля и метил-н-амилкетона;
6
Выравнивающая добавка, доступная от компании «Dow Chemical, PA-56 и Disparlon LHP-91»;
7
EVERSORB 74, доступный от компании «EVERLIGHT CHEMICAL»;
8
Раствор ацетобутирата целлюлозы CAB, доступный от компании «EASTMAN CHEMICAL»;
9
BYK-ES 80, доступный от компании «BYK CHEMICAL»;
10
Смачивающий и диспергирующий агент, доступный от компании «BYK CHEMICAL».
Пример 1 и сравнительные примеры 1-2 наносят на подложку из ПП в соответствии с процедурами, описанными выше, и полученные покрытия испытывают на следующие характеристики. Результаты показаны в таблицах 2-6 ниже.
1. Тест на внешний вид апельсиновой корки
Обработка образцов: пластина для образцов готовится путем нанесения базового покрытия и соответствующего грунта и лака (грунтовка: PPG MPP4100DGTJ; лак: PPG TKU2000CCN-YF) на подложку из ПП. Пластину с образцами запекают в печи при 85°С и вынимают через 30 минут. После полного охлаждения пластину с образцами проверяют в соответствии со следующими процедурами.
Измеритель апельсиновой корки Micro-wave-scan используется для измерения данных, в том числе значения апельсиновой корки R, длинной волны Lw, короткой волны Sw, четкости изображения DOI для оценки апельсиновой корки в соответствии с GMW 15777-2011. Измеритель апельсиновой корки будет излучать лазерный луч при сканировании на поверхности цветной пластины, а зонд на другом конце собирает отраженный свет. Оптический профиль будет разделен на длинную волну и короткую волну цифровым фильтром, а апельсиновая корка будет оцениваться на основе длинной волны и короткой волны. Оценка апельсиновой корки, измеренная с помощью измерителя апельсиновой корки, характеризуется R и определяется непосредственно на измерителе апельсиновой корки.
Из результатов, представленных в таблице 2, можно увидеть, что пленка краски, полученная с помощью данного изобретения покрытия, имеет внешний вид апельсиновой корки более чем на один уровень выше, чем у покрытий, полученных в сравнительных примерах 1-2.
Таблица 2. Результаты тестирования апельсиновой корки
Значение апельсиновой корки R
Длинная волна, Lw
Короткая волна, Sw
Отличительные характеристики изображения, DOI
Пример 1
7,5
6,6
4,5
93,2
Сравнительный Пример 1
6,0
14,5
16,0
91,7
Сравнительный Пример 2
6,5
11,6
12,3
92,6
2. Тест на устойчивость к потере блеска
Высокоглянцевые покрытия склонны к потере глянца, а размытые изображения на поверхности пленки слоя могут негативно повлиять на качество пленки. Стойкость к потере блеска проверяется по следующей процедуре: нанесение грунтовки (PPG MPP4100DGTJ), соответствующей краске, на подложку из полипропилена с последующим нанесением цветной краски, нанесение лака (TKU2000CCN-YF) через 1 мин после быстрой сушки цветной краски выпекание подложки в духовом шкафу при температуре 85°C, извлечение ее через 30 минут и визуальный осмотр на предмет потери блеска после полного охлаждения.
Из результатов, представленных в таблице 3, видно, что лакокрасочная пленка, полученная в соответствии с примером изобретения, имеет стойкость к потере блеска, значительно превышающую стойкость, полученную в Сравнительных примерах 1-2.
Таблица 3. Испытание на устойчивость к потере блеска
Оценка потери блеска с помощью визуального осмотра
Отличительные характеристики изображения, DOI
Блеск
Пример 1
Без потери блеска
93,2
91,2
Сравнительный Пример 1
Незначительная потеря блеска
84,5
86,3
Сравнительный Пример 2
Значительная потеря блеска
87,4
89,6
3. Испытание на устойчивость при повторной окраске
Первый выход для линии покраски бампера составляет приблизительно 80-90%, и не отвечающие требованиям продукты должны быть отполированы и затем переработаны. Белые краски после повторной обработки подвержены таким проблемам, как отслаивание краски и плохая адгезия из-за большой толщины пленки. Следующая процедура используется для проверки адгезии покрытия.
Обработка образцов: планшет для образцов готовят, нанося базовый слой (YF-SGM9753 (YT)) и соответствующий грунт и лак (грунтовка: PPG MPP4100DGTJ; лак: PPG TKU2000CCN-YF) на подложку из ПП. Планшет для образцов вынимают после выпекания в духовке при 85°С в течение 80-90 минут. После полного охлаждения пластину для образцов покрывают лаком, выпекают в печи при 85°С в течение 30 минут и затем вынимают для проверки адгезии.
Адгезию оценивают в соответствии с GMW 14829-2012 Crosshatch, используя ленту 3M898 с интервалом резки 2 мм / 3 мм и отрезками 6 * 6.
Оценка адгезии включает оценки «0-5»: оценка «0» указывает на отсутствие отслаивания краски; оценка «1» указывает на площадь отслаивания краски менее 5%; оценка «2» указывает на площадь отслоения краски не менее 5%, но не более 15%; оценка «3» указывает на площадь отслоения краски не менее 15%, но не более 35%; оценка «4» указывает на площадь отслоения краски не менее 35%, но не более 65%; оценка «5» указывает на площадь отслаивания краски, превышающую или равную 65% .
Испытание на разрушение проводится следующим образом: поперечная резка поверхности краски ножом NT, поднятие пленки краски в точке пересечения с острием ножа, чтобы увидеть, можно ли снять пленку краски для оценки адгезии покрытия. Если пленка краски не может быть полностью снята, она оценивается как пригодная, ОК; если пленка краски может быть снята, она оценивается как не пригодная, NOK.
Из таблицы 4 видно, что лакокрасочная пленка, полученная в соответствии с примером изобретения, имеет лучшие результаты испытания на адгезию и разрушения по сравнению с теми, которые получены в сравнительных примерах 1-2.
Таблица 4. Проверка адгезии при повторном нанесении
Адгезия при повторном нанесении
Испытание на разрушение
Пример 1
Оценка 0
OK
Сравнительный Пример 1
Оценка 5
NOK
Сравнительный Пример 2
Оценка 2
NOK
4. Тест на устойчивость к влаге
Обработка образцов: планшет для образцов готовят, нанося базовый слой (YF-SGM9753 (YT)) и соответствующий грунт и лак (грунтовка: PPG MPP4100DGTJ; лак: PPG TKU2000CCN-YF) на подложку из ПП. Планшет для образцов вынимают после выпекания при 85°С в течение 30 минут. Планшет для образцов выдерживают в камере для выдерживания при 60°C в течение 48 часов и помещают в лабораторные условия при температуре 22-26°C и относительной влажности 30-70% в течение более 24 часов. Испытания проводятся в соответствии со следующей процедурой.
Образец, покрытый краской, промывают стандартной деионизированной водой, помещают в камеру влажности при температуре 40 ± 3°C и влажности 100% в течение 240 часов, а затем проверяют на внешний вид и адгезию через 1 час после вынимания. (как описано выше в 3).
Из таблицы 5 видно, что лакокрасочная пленка, полученная с помощью покрытия согласно примеру настоящего изобретения, обладает превосходной влагостойкостью по сравнению с пленкой, полученной по Сравнительным примерам 1-2.
Таблица 5. Тест на устойчивость к влаге
Вздутие и внешний вид
Оценка адгезии
Пример 1
Отсутствие вздутия, нормальный внешний вид
0
Сравнительный Пример 1
Частичное образование вздутия, сильная потеря блеска
3
Сравнительный Пример 2
Легкое образование пузырей, небольшая потеря блеска
1
5. Тест на устойчивость к погодным условиям
Обработка образцов: планшет для образцов готовят, нанося базовый слой (YF-SGM9753 (YT)) и соответствующий грунт и лак (грунтовка: PPG MPP4100DGTJ; лак: PPG TKU2000CCN-YF) на подложку из ПП. Планшет для образцов вынимают после выпекания при 85°С в течение 30 минут. Планшет для образцов выдерживают в камере для выдерживания при 60°C в течение 48 часов и помещают в лабораторные условия при температуре 22-26°C и относительной влажности 30-70% в течение более 24 часов. Испытания проводятся в соответствии со следующей процедурой.
2
Для проведения испытаний в соответствии с SAE J2527 2004 используется ксеноновая лампа Atlas CI5000: Непрерывное освещение при 340 нм с энергией облучения 0,55 Вт/м/нм1, при этом температура и относительная влажность составляют 38 ± 2°C и 95 ± 5% в темных условиях на доске, а также 70 ± 2°C и 50 ± 5% в условиях освещения с использованием дистиллированной или деионизированной воды, содержащей не менее 20 ч./млн. кремния. Циклический режим включает: распыление до и после наступления темноты в течение 60 минут, освещение в течение 40 минут без распыления, распыление до освещения в течение 20 минут, освещение в течение 60 минут без распыления, с периодом эксперимента 2500 кДж/4500 кДж. Блеск, цвет и адгезия оцениваются визуально. Изменение блеска измеряется с помощью «BYK Gardner 4430», а изменение цветового различия измеряется с помощью измерителя цветового различия «BYK mac II».
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
Начальный глянец G до испытания и глянец G после испытания измеряются с помощью измерителя глянца «BYK Gardner 4430», а степень сохранения блеска равна (1- (G -G )/G) * 100%. Начальная разность цвета E до испытания и блеск E после испытания измеряются с помощью измерителя различия цвета «BYK mac II», и Д E = (E  -E)/E  *100%.
Из приведенной ниже таблицы видно, что лакокрасочная пленка, полученная в соответствии с примером по изобретению, обладает превосходными свойствами по сравнению со свойствами, полученными в сравнительных примерах 1-2.
Таблица 6. Результаты испытаний на устойчивость к старению и результаты старения с использованием ксеноновой лампы
Наименование товара
Сохранение блеска ≥85%
Д  E≤3,0
адгезия
Вариация цвета и внешнеговида
Пример 1
88,6%
1,8
Оценка 0
Нет значительных измененийв цвете и блеске
Сравнительный Пример 1
81,7%
7,9
Оценка 2
значительные различияв цвете и блеске
Сравнительный Пример 2
84,3%
4,6
Оценка 1
небольшое изменение цветаи блеска
Лакокрасочная пленка, полученная в соответствии с примером настоящего изобретения, была испытана на различные свойства, как описано выше. Из этих результатов испытаний может быть ясно, что лакокрасочная пленка, полученная в соответствии с примером покрытия согласно изобретению, демонстрирует превосходный внешний вид и визуальный эффект апельсиновой корки, хорошую светостойкость, сопротивление повторному нанесению покрытия, влагостойкость и атмосферостойкость.
Хотя конкретные аспекты этого изобретения были объяснены и описаны выше, специалистам в данной области техники будет очевидно, что многочисленные изменения и модификации настоящего изобретения могут быть сделаны без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения. Следовательно, прилагаемая формула изобретения предназначена для охвата этих вариаций и модификаций, входящих в объем настоящего изобретения.